安徽東部新太古代南黃片麻巖及相關(guān)問題討論

涂蔭玖，蘇炳秀，張立明，羅明光

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊，安徽蚌埠 233040）

0 引言

南黃片麻巖地處安徽省明光市南東36km的南黃村，位于郯廬斷裂帶（F1）以東，北東向的黃栗樹-廟集斷裂（F2）西側(cè)，地表呈一不規(guī)則的穹形構(gòu)造，核部出露青白口系“北將軍巖組”（南黃地表及鉆孔中“北將軍巖組”與區(qū)域地表所見北將軍巖組不是同一地質(zhì)體，其實際層位在北將軍巖組及西冷巖組之下；因研究程度所限，未建立地層名稱，暫沿用以往命名“北將軍巖組”，加引號“”以區(qū)別），四周為青白口系張八嶺巖群西冷巖組環(huán)繞，二者之間發(fā)育有緩傾斜的韌性斷層（圖1）。

本區(qū)曾被稱為“張浦郢穹窿”（安徽區(qū)調(diào)隊，1976）。1976年，312 隊于南黃村施工兩鉆孔，從上到下所揭露地層分為4個巖性段：①西冷巖組，揭露厚度大于98m。②“北將軍巖組”，視厚度273～371m；上部巖性以石英絹云千枚巖為主，下部巖性為深灰色微粒大理巖。③大理巖段，視厚度174～240m。④片麻巖段，揭露厚度大于83m。當(dāng)時②、③、④巖性段被分別命名為張八嶺群北將軍組、肥東群雙山組、大橫山組。

1980年，筆者就該區(qū)地質(zhì)問題曾向徐樹桐教授求教。他對此進行了現(xiàn)場調(diào)查和研究，首次發(fā)現(xiàn)鉆孔中有糜棱巖帶存在，同時，他認為大理巖段相當(dāng)于震旦系，此處有一大型平臥褶皺推覆體存在，是元古宙末大型構(gòu)造滑動帶的一部分，并發(fā)表了相應(yīng)研究成果[1～3]，其觀點得到較普遍認同[4]。

后來，經(jīng)過多次地質(zhì)調(diào)查，特別是通過1997—2000年的專題研究（江北過渡帶金銀等礦產(chǎn)找礦研究，安徽省地礦局327隊、312隊、物化探院、地質(zhì)調(diào)查院，2000年），取得了許多新的認識與成果[5～6]。本文擬對與南黃片麻巖相關(guān)的幾個問題進行探討。

1 南黃片麻巖特征

1.1 巖石學(xué)特征

鉆孔中所見巖性以黑云斜長片麻巖為主，其次為二長片麻巖，夾少量角閃片巖。據(jù)鉆孔統(tǒng)計，黑云斜長片麻巖與二長片麻巖的比例約為4∶1。黑云斜長片麻巖的礦物主要為斜長石、石英，少量黑云母及角閃石；二長片麻巖的礦物主要為斜長石、條紋微斜長石、石英，少量黑云母。有輕微混合巖化，糜棱巖中退化變質(zhì)強烈，斜長石退變?yōu)殁c長石、黝簾石、綠簾石，黑云母退變?yōu)榫G泥石。發(fā)育有兩期糜棱巖：早期糜棱巖糜棱面理產(chǎn)狀與片麻理一致，傾角35°～50°；晚期糜棱巖糜棱面理傾角10°～20°，明顯切過前者。

圖1 南黃地區(qū)地質(zhì)圖Figure 1. Geological map of the Nanhuang area

1.2 變質(zhì)巖原巖恢復(fù)及巖石化學(xué)特征

南黃片麻巖巖石主量元素分析結(jié)果見表1。其中黑云斜長片麻巖SiO255.54%～66.08%，均值60.58%；Al2O315.29%～16.81%，均值15.61%；Na2O 2.98%～3.75%，均值3.35%；Na2O/K2O 1.39。二長片麻巖SiO276.105%～76.34%，均值76.20%；Al2O311.95%～12.30%，均值12.155；Na2O 2.84%～3.24%，均值3.10%；Na2O/K2O 0.64。

表1 南黃片麻巖主量元素分析結(jié)果（%）Table 1. Major element contents（%）of the Nanhuang gneiss

為恢復(fù)片麻巖段原巖，采用了A.Simone（1953）的(al+fm)-(c+alk)-Si 圖，А.А.Предовский（1980）的Al2O3-(Na2O+K2O)圖，J.Tarney（1976）TiO2-SiO2圖，D.M.Shaw（1976）DF 判別式[7]，上述各方法皆證實片麻巖原巖為巖漿巖。

在O'Connor(1965)的An-Ab-Or圖解(圖2a)中，黑云斜長片麻巖多數(shù)落入花崗閃長巖區(qū)，少數(shù)落入英云閃長巖區(qū)；二長片麻巖均落入花崗巖區(qū)。其中黑云斜長片麻巖屬高鋁型，二長片麻巖屬低鋁型。在F.Barker等(1976)的K-Na-Ca圖解（圖2b）中，黑云斜長片麻巖主要顯示英云閃長巖-奧長花崗巖系列演化趨勢，而二長花崗巖具鈣堿性系列演化趨勢。表明南黃片麻巖是一套以高鋁型花崗閃長巖為主的TTG 巖系(F. Barker and J.G.Arth,1976)。

1.3 稀土元素特征

稀土元素分析結(jié)果見表2，其配分模式見圖3（表2、圖3中的樣品序號相同）。

圖2 南黃片麻巖An-Ab-Or圖解(a)及K-Na-Ca圖解(b)Figure 2. An-Ab-Or diagram (a) and K-Na-Ca diagram (b)of the Nanhuang gneiss

1.3.1 黑云斜長片麻巖稀土元素特征

（1）稀土元素總量較高，ΣREE 137.47×10-6～340.00×10-6，均值276.53×10-6。

（2）稀土元素分餾總體較弱，其中輕稀土元素分餾中等，重稀土元素分餾較弱，曲線呈右傾海鷗型；LREE/HREE 5.67～10.84，均值9.12；(La/Yb)N8.50～20.27，均值14.36。

（3）除少數(shù)樣品以外，都具有輕微Eu 虧損，δEu 0.34～1.02，均值0.75，Eu虧損不強烈。其配分型式見圖3a。

1.3.2 二長片麻巖稀土元素特征

（1）稀土元素總量較低，ΣREE 51.51×10-6～78.84×10-6，均值63.80×10-6。

（2）稀土元素分餾中等，其中輕稀土元素分餾相對較明顯，重稀土元素分餾較弱，LREE/HREE 7.18～13.12，均 值9.97；(La/Yb)N11.18～35.11，均 值23.54。

（3）δEu 變化較大，從0.52～1.51，均值1.21，多數(shù)顯示Eu富集。其配分型式見圖3b。

總體看來，本類巖石稀土元素特征與R.L.Cullers等(1984)所劃分的三種類型TTG 質(zhì)巖石中的第一類（具有Eu 負異常類）中的第一亞類（具有較高的REE含量和LREE/HREE比值亞類）相似，其原始構(gòu)造環(huán)境為大陸或大陸邊緣[7～8]。

表2 南黃片麻巖稀土元素分析結(jié)果（×10-6）Table 2. REE(×10-6) contents of the Nanhuang gneiss

圖3 南黃地區(qū)片麻巖稀土元素配分模式Figure 3. REE partitioning pattern of the Nanhuang gneiss

1.4 微量元素特征

微量元素分析結(jié)果及特征參數(shù)見表3，微量元素蛛網(wǎng)圖見圖4。

圖4 南黃片麻巖微量元素蛛網(wǎng)圖(Thompson,1982)Figure 4. Spider diagram of the Nanhuang gneiss

表3 南黃片麻巖微量元素分析結(jié)果（×10-6）及特征參數(shù)Table 3. Trace element contents (×10-6) and characteristic parameters of the Nanhuang gneiss

總體特征是相對富集大離子親石元素Rb、Ba、K、Th，虧損高場強元素Nb、Ti、P。

（1）黑云斜長片麻巖及二長片麻巖皆具Th*、Nb*、Sr*、Ti*負異常，Zr*顯示正異常。

（2）特征參數(shù)中，兩者K/Rb 相近；前者U/Th、Nb*、Ti*較后者高；而Rb/Sr、(Rb/Yb)N則明顯低于后者。

南黃片麻巖Th*＜1，表示Th*虧損，這是太古代灰色片麻巖的特征；(Rb/Yb)N＞1，表明源于富集或交代地幔源，熔融程度較低、分離結(jié)晶程度強的殘余熔體；不同巖石的K/Rb比值相近，也反映了這一作用。Sr*的虧損可能是斜長石分離結(jié)晶的緣故，即由經(jīng)歷過斜長石堆晶作用之后所剩下的殘余巖漿形成。

1.5 片麻巖同位素定年結(jié)果

單顆鋯石U-Pb 法年齡測定，得到不一致線上交點年齡為（2493±19）Ma[5]，表明南黃片麻巖是新太古代末期的TTG質(zhì)侵入體。

2 幾個問題討論

2.1 南黃片麻巖屬性

根據(jù)巖石學(xué)、巖石化學(xué)、稀土元素、微量元素分析結(jié)果，南黃片麻巖中為主的黑云斜長片麻巖原巖為花崗閃長巖、英云閃長巖；二長片麻巖原巖為花崗巖。它們是一套以高鋁型花崗閃長巖、英云閃長巖為主的TTG巖系。稀土元素特征與R.L.Cullers等(1984)所劃分的三種類型TTG 質(zhì)巖石中的第一類（具有Eu 負異常類）中的第一亞類（具有較高的REE 含量和LREE/HREE比值亞類）相似，其原始構(gòu)造環(huán)境為大陸或大陸邊緣。微量元素具Th*、Nb*、Sr*、Ti*負異常，Zr*顯示正異常，具太古代灰色片麻巖特征；(Rb/Yb)N＞1，表明源于富集或交代地幔源，熔融程度較低、分離結(jié)晶程度強的殘余熔體，不同巖石的K/Rb比值相近，也反映了這一作用。同位素年齡表明其形成于新太古代末期。

2.2 南黃片麻巖與肥東巖群片麻巖不屬于同一變質(zhì)巖基底

以往曾認為南黃片麻巖應(yīng)歸屬肥東巖群，通過研究對比，發(fā)現(xiàn)它們不屬于同一變質(zhì)巖基底。

2.2.1 不同地區(qū)片麻巖稀土元素特征對比

2.2.1.1 肥東地區(qū)

肥東地區(qū)肥東巖群片麻巖樣品選自與南黃片麻巖巖石類型、巖性相似，形成年代相近[9]的肥東巖群片麻巖套中的花崗閃長質(zhì)和石英閃長質(zhì)片麻巖（8 件），以及二長花崗質(zhì)片麻巖（8 件），測試結(jié)果均引自童勁松，許衛(wèi)（2000年）[10]。

（1）花崗閃長質(zhì)、石英閃長質(zhì)片麻巖稀土元素特征：①ΣREE總量較低；②輕、重稀土元素分餾明顯，曲線呈較陡的右傾型；③Eu異常不明顯，均值0.98，屬隕石型。

（2）二長花崗質(zhì)片麻巖稀土元素特征：①稀土元素含量較低；②輕稀土元素分餾較明顯，重稀土元素分餾不明顯；③具有Eu的虧損，均值0.69。

2.2.1.2 蚌埠地區(qū)

為了進行區(qū)域?qū)Ρ?，我們還參考了蚌埠地區(qū)五河巖群資料[11]。

（1）花崗閃長質(zhì)、英云閃長質(zhì)片麻巖特征：①ΣREE總量較低；②輕稀土元素分餾較明顯，重稀土元素分餾不明顯；③Eu虧損較明顯，均值0.68。

（2）奧長花崗質(zhì)片麻巖特征：①ΣREE 較低；②輕稀土元素分餾較明顯，重稀土元素分餾不明顯；③具Eu負異常，均值0.66。

2.2.1.3 南黃、肥東、蚌埠地區(qū)

（1）花崗閃長質(zhì)、石英閃長質(zhì)片麻巖 南黃地區(qū)片麻巖ΣREE含量較高，輕稀土元素分餾中等，重稀土元素分餾較弱，具有輕微Eu 的負異常，與R.L.Cullers等(1984)所劃分的三種類型TTG 巖系中的第一大類中第一亞類相似。肥東地區(qū)則以稀土元素總量較低，輕、重稀土元素分餾明顯，Eu異常不明顯為特征，相似于R.L.Cullers 等分類中的第三大類。蚌埠地區(qū)以ΣREE低，Eu虧損較明顯，輕、重稀土元素分餾低為特征，類似于R.L.Cullers等分類中的第一大類第二亞類（見表4）。

(La/Yb)N-δEu 圖（圖5）中，(La/Yb)N與δEu 呈正相關(guān)性，表明隨著巖漿的演化，富含輕稀土元素的副礦物逐漸結(jié)晶并分離出去，斜長石也同步分離。從圖解中演化趨勢線可以清楚地看出三地區(qū)的區(qū)別：肥東地區(qū)斜率最大，輕、重稀土元素分餾最明顯；蚌埠地區(qū)(La/Yb)N最低，輕、重稀土元素分餾差；南黃地區(qū)(La/Yb)N則位于兩者之間，輕稀土元素分餾中等，重稀土分餾較弱。形成三個明顯的分區(qū)，表明它們屬于不同的變質(zhì)巖基底。

圖5 南黃、肥東、蚌埠地區(qū)花崗閃長質(zhì)、英云閃長質(zhì)片麻巖(La/Yb)N-δEu圖Figure 5. (La/Yb)N-δEu diagram of granodioritic and tonalitic gneisses in the Nanhuang, Feidong and Wuhe areas●Nanhuang area；○Feidong area；■Bengbu area

（2）花崗質(zhì)片麻巖 南黃地區(qū)以ΣREE 低、δEu高，總體顯示正異常為特征，而區(qū)別于肥東及蚌埠地區(qū)，后二者皆具有δEu負異常。

2.2.2 不同地區(qū)片麻巖微量元素特征對比

因缺乏蚌埠地區(qū)片麻巖微量元素資料，僅對南黃地區(qū)及肥東地區(qū)進行討論。

2.2.2.1 花崗閃長質(zhì)片麻巖

南黃地區(qū)與肥東地區(qū)比較，(Rb/Yb)N、Sr*低；而U/Th、Nb*高。

2.2.2.2 花崗質(zhì)片麻巖

南黃地區(qū)(Rb/Yb)N明顯高于肥東地區(qū)；而Nb*低于肥東地區(qū)。

綜上所述，南黃片麻巖的稀土元素、微量元素特征明顯不同于肥東巖群片麻巖（表4），說明它們分屬于不同的變質(zhì)巖基底；這也印證了常印佛院士等關(guān)于揚子板塊地殼結(jié)構(gòu)具有“一蓋多底”特征的論斷[12～13]。

表4 不同地區(qū)片麻巖稀土元素、微量元素（×10-6）特征對比Table 4. Comparison of REE and trace element contents(×10-6) from different areas

2.3 南黃地區(qū)地層層序及構(gòu)造型式

2.3.1 地層層序

本區(qū)地層層序總體正常，大理巖段既不是震旦系，也不是雙山組，故不存在大型地層倒轉(zhuǎn)。其證據(jù)如下。

（1）同位素年齡：大理巖段全巖Pb-Pb 等時線法測定結(jié)果，樣品南02-T4 中的19、22、23、24 號數(shù)據(jù)點構(gòu)成一條較好的等時線，等時線年齡（701±72）Ma[6]，所反映的是沉積后一次構(gòu)造-熱事件年齡，說明形成時代應(yīng)早于震旦紀；其層位在西冷巖組之下，時代可能為中元古代。

（2）稀土元素特征：南黃鉆孔中“北將軍巖組”大理巖、大理巖段大理巖、以及肥東巖群雙山巖組大理巖，三者稀土元素配分型式相似，但是ΣREE總量明顯有別（表5，圖6）?！氨睂④妿r組”大理巖（樣品3、4 號）最高，大理巖段大理巖（樣品6號）居中，肥東巖群雙山巖組大理巖（樣品S）最低。根據(jù)Taylor等（1965）系統(tǒng)研究澳大利亞太古代、元古代至三疊紀沉積巖的稀土元素組成及演化特征，發(fā)現(xiàn)太古代以后沉積巖稀土配分型式不發(fā)生改變，但時代越新，稀土元素總量越高。對比圖6稀土元素特征，說明南黃大理巖段大理巖層位在“北將軍巖組”大理巖之下、雙山巖組大理巖層位之上。

（3）以往鉆孔編錄資料所描述的“水平層理”、“紋層狀構(gòu)造”，實際上是碳酸鹽質(zhì)糜棱巖中的糜棱面理；巖心上所見小型平臥、無根褶皺實際是褶疊層（順層掩臥褶皺），它們只發(fā)育在同一套地層之中，造成小尺度上的巖層重復(fù)，大尺度上地層強烈變薄，但總體上各套地層層序仍然正常。

圖6 南黃鉆孔“北將軍巖組”大理巖、大理巖段大理巖與肥東巖群雙山巖組大理巖稀土元素配分模式Figure 6. REE partitioning patterns for marbles from the Beijiangjun Formation Complex and the marble member in the Nanhuang area and from the Shuangshan Formation Complex in the Feidong area

綜上所述，本區(qū)地層層序總體正常，不存在大型平臥褶皺推覆體。

2.3.2 構(gòu)造型式

研究表明，南黃地區(qū)不是一個簡單的穹窿，也不是形成于元古宙末大型平臥褶皺推覆體構(gòu)造，而是一個以具有三層式結(jié)構(gòu)為特征的變質(zhì)核雜巖構(gòu)造。變質(zhì)核雜巖為上太古界南黃片麻巖，中間韌性流變層由中元古界大理巖段及上元古界張八嶺巖群組成，沉積蓋層震旦系零星出露于南部。區(qū)內(nèi)發(fā)育有早、晚兩期韌性剪切帶，早期“順層”韌性剪切帶產(chǎn)狀與片麻理、片理一致；晚期緩傾斜韌性斷裂切過早期韌性剪切帶。同構(gòu)造期閃長玢巖K-Ar 法年齡（147±4.4）Ma[6]，表明南黃變質(zhì)核雜巖是燕山運動造山期后伸展作用的產(chǎn)物。

3 結(jié)語

上述討論主要是基于南黃鉆孔資料，依據(jù)地質(zhì)、稀土元素、微量元素等對南黃片麻巖進行的粗淺分析。由于種種原因，南黃鉆孔巖心及薄片散失，使得后續(xù)工作無法進行，實為遺憾。應(yīng)該指出，TTG 片麻巖稀土元素、微量元素除了受元素活動性控制以外，還受原巖成分、構(gòu)造環(huán)境、變質(zhì)作用、熱液流體交代、構(gòu)造變形等影響，造成其變化較大，對其研究不能只停留于全巖稀土元素、微量元素的簡單對比，應(yīng)該從全巖向單礦物，特別是對穩(wěn)定副礦物的研究[14～17]；另外，其含量分析及形成年代確定，還有待采用LA-ICP-MS、SHRIMP 等先進方法確定?？傊鋷r石學(xué)、巖石化學(xué)、形成時代，以及地層層位與時代，構(gòu)造型式與演化等問題，都還有待深入研究。

南黃地區(qū)片麻巖雖然是“一孔之見”，但是，它的發(fā)現(xiàn)和厘定，對區(qū)域早前寒武紀地質(zhì)與演化、中生代大陸造山作用研究，起到“窗口”的作用。建議今后在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和深部地質(zhì)研究中對本地區(qū)進行立項，運用綜合方法與手段開展深入研究。