莫東山，劉彩樂，董峻麟

(1. 吉林大學 地球科學學院，吉林 長春 130061； 2. 青海省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810000)

祁連造山帶位于青藏高原東北部，是中亞造山帶的重要組成部分，自北向南可劃分為北祁連、中祁連和南祁連3個構造單元。學者們對其顯生宙以來的大地構造格局及演化等開展了大量的研究工作[1-8]， 但關于前寒武紀基底的研究相對較少。已開展的變質(zhì)基底的研究也僅局限于中祁連及北祁連的局部地段[9-11]，而關于南祁連變質(zhì)基底的研究工作十分有限。如在巖石學、地球化學、構造演化等方面的研究程度相對偏低，在形成時代上也存在較多爭議[12]。本文對南祁連地區(qū)志留紀巴龍貢噶爾組的陽康片巖[13]開展了化學成分分析，研究了其地球化學特征。在此基礎上，對陽康片巖的原巖進行了初步恢復，并探討了其形成環(huán)境，以期為祁連造山帶形成的地質(zhì)背景的確定提供參考。

1 地質(zhì)背景及巖石學特征

祁連造山帶形成于加里東期，呈北西向被華北板塊、塔里木板塊和柴達木板塊所夾持。南祁連位于造山帶的南端，以柴達木北緣斷裂、中祁連南緣斷裂及阿爾金走滑斷裂為界[14]，出露的地層主要為早古生代—中生代的地層[15]。

南祁連陽康地區(qū)變質(zhì)巖分布在陽康東側和果查布一帶，其主要巖石類型有二云石英片巖、黑云石英片巖、黑云片巖、白云石英片巖及角閃片巖(見圖1)。

圖1 陽康地區(qū)大地構造和地質(zhì)簡圖(據(jù)參考文獻[12]修改)

2 巖石地球化學特征

陽康變質(zhì)巖氧化物含量變化范圍較大，SiO2含量變化范圍為40.93%～68.74%(見表1)，巖性變化范圍較大，由超基性至酸性。Al2O3含量變化范圍為13.67%～15.92%，且Al2O3分子數(shù)大于K2O、Na2O、CaO分子數(shù)之和Na2O含量大于K2O含量。里特曼指數(shù)(σ)在1.40～4.42之間，集中于2.00附近，表明巖石主要為鈣堿性系列。其中，樣品1、2、3、6、7具有沉積巖化學成分特點，而樣品4、5、8、9、10、11具有中基性—中酸性火山巖成分特點(見圖2)，反映二者有不同的物質(zhì)來源。

圖2 新元古代變質(zhì)巖K2O-SiO2變異圖解

陽康變質(zhì)巖輕稀土元素含量相對較高，輕重稀土比值L/H變化范圍為8.20～14.66(表2～3)，屬輕稀土富集型。稀土元素總量變化范圍為158.59×10-6～218.88×10-6(表3)。(La/Sm)N值變化范圍為5.08～7.97，表明輕稀土元素分餾程度較高。(Gd/Yb)N值變化范圍為1.80～3.02，說明重稀土元素間分餾程度相對較弱。稀土元素球粒隕石標準化模式曲線呈右傾型，δEu值變化范圍為0.68～0.76，存在弱的Eu的負異常(見圖3和圖4)。

圖3 陽康變質(zhì)巖球粒隕石標準化稀土元素配分型式 圖4 原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖

表1 變質(zhì)巖氧化物含量分析結果%

表2 變質(zhì)巖稀土元素分析結果 ×10-6

表3 變質(zhì)巖稀土元素地球化學參數(shù)

表4 變質(zhì)巖微量元素分析結果/10-6

樣品1、2、3顯著富集大離子親石元素(表4)，如Ba、Rb、Sr等，且Ba含量高于Sr的含量，Sr/Ba比值多小于1，反映了咸水環(huán)境沉積特征。高場強元素Th、Nb、Zr等含量較高，顯示陸源碎屑巖特征。樣品4、5、8、9、11富集大離子親石元素Ba和Sr，而強烈虧損元素Rb，Rb/Sr比值介于0.16～0.30之間。樣品4、5、8、9、10、11中元素Ba相對于Rb和Th、Ti相對于Sm和Y呈明顯負異常，反映出具有典型中基性—中酸性火山巖微量元素特征(圖3)。樣品6、7既具有火山巖微量元素特征，又具有陸源碎屑巖微量元素特點。

在(al+fm)-(c+alk)-Si原巖恢復圖解中(圖5)，樣品4、5、8、9、11落入火山巖區(qū)，樣品1、2、3落入厚層泥巖區(qū)，而樣品6、7落入鈣質(zhì)沉積巖區(qū)。在變質(zhì)巖A-C-FM圖解中(圖6)，樣品4、5、8、9、10落入基性火山巖區(qū)，11號樣品落入中性及堿性火山巖和雜砂巖區(qū)，樣品1、2、3落入泥質(zhì)巖石區(qū)，樣品6、7號樣落入泥灰質(zhì)沉積巖區(qū)。分析表明，樣品1、2、3、6、7的原巖為陸源碎屑沉積巖，泥巖或雜砂巖，樣品4、5、8、9、10的原巖為基性火山巖，而樣品11的原巖為中性火山巖。陽康變質(zhì)巖的原巖總體為一套基性—中酸性火山巖及碎屑巖組合。

根據(jù)火山巖類礦物學特征和主量元素特征判別其構造環(huán)境，樣品4、5、8、9、11具有明顯的造山帶火山巖礦物學特征(圖7)。樣品1、2、3、4、5、7、8、9具有活動大陸邊緣化學成分特征，而樣品6、10、11具有大洋島弧化學成分特征(圖8)。分析表明，陽康變質(zhì)巖的原巖為典型的變質(zhì)中基性—酸性火山巖及沉積巖系構成的火山—沉積建造，巖石形成于類似現(xiàn)代島弧的活動大陸邊緣構造環(huán)境。在當時總體處在陸內(nèi)拉張的構造背景之下，深部地幔呈隆升趨勢，由此導致上部地殼的拉張減薄，壓力的降低誘發(fā)上地幔局部熔融，形成了海底火山噴發(fā)，在噴形發(fā)間歇沉積了碎屑。

圖5新元古代變質(zhì)巖(al+fm)-(c+alk)+Si圖解圖6新元古代代變質(zhì)巖A-C-FM圖解

圖7新元古代變質(zhì)巖loqτ-logσ圖解圖8新元古代變質(zhì)巖K2O/Na2O-SiO2圖解

3 變質(zhì)作用及溫壓條件分析

3.1 礦物共生組合及變質(zhì)相劃分

原巖巖石類型較為復雜，經(jīng)歷了多期變質(zhì)變形的疊加改造，其礦物組合與高綠片巖相變質(zhì)程度下的礦物共生組合相近。本文對不同巖石類型進行了礦物組合分析和變質(zhì)相分析，進而確定其變質(zhì)相和變質(zhì)帶。

變質(zhì)泥砂質(zhì)巖的常見礦物共生組合為黑云母+石英(黑云石英片巖)及黑云母+斜長石+石英(條帶狀黑云石英片巖)，變質(zhì)基性巖的常見礦物共生組合為角閃石+黑云母+斜長石+石英(角閃斜長變粒巖)和角閃石+黑云母+斜長石(黑云角閃片巖)。

本區(qū)的特征變質(zhì)礦物有黑云母、斜長石及角閃石。黑云母、斜長石在不同變質(zhì)程度的巖石中均有出現(xiàn)，角閃石出現(xiàn)的較少，主要賦存于角閃片巖中?；鬃冑|(zhì)巖系中斜長石多呈粒徑1～2 mm的柱狀、板狀，以中長石和更長石為主，部分斜長石在低綠片相退變質(zhì)的影響下發(fā)生絹云母化，具有中低級變質(zhì)的特征。而新元古—古生代增生區(qū)淺變質(zhì)巖系的斜長石粒度明顯較細，多呈微粒狀，且絹云母化強烈，在基性巖中出現(xiàn)部分鈉長石，顯示了低級變質(zhì)的特點。

3.2 溫壓條件分析

陽康片巖具有變形強而變質(zhì)程度相對較低的特點，主要表現(xiàn)出3期構造變形。第1期變形為順層伸展滑脫機制下，形成面理S1，變形過程中可能的變質(zhì)反應為角閃石、斜長石等轉(zhuǎn)變而成為變晶柱粒狀或片狀綠泥石、鈉長石、黑云母和石英等，典型的溫壓條件約為T=500℃，P=2×108～4×108Pa，相當于低壓綠片巖相。第2期變形為橫向擠壓剪切機制下，形成以面理S1為變形面的褶皺，可能的變質(zhì)反應為鈉長石、黑云母等轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒕罹G泥石和和雛晶—微粒狀綠簾石等新生變質(zhì)礦物，變質(zhì)作用類型為區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用。晚期變質(zhì)階段，在峰期變質(zhì)的基礎上，在降溫過程中，發(fā)生退變質(zhì)，主要表現(xiàn)為斜長石，多轉(zhuǎn)變?yōu)榻佋颇福谠颇皋D(zhuǎn)變?yōu)榫G泥石，形成了低綠片巖相的退變質(zhì)礦物組合，反映了地殼抬升壓力降低過程中變質(zhì)作用的演化特征。疊加在早期的變質(zhì)作用之上，是蓋層低綠片巖相動力變質(zhì)作用疊加改造的結果，對應的溫度T=400℃，壓力P=0.5×108～4×108Pa。綜上，新元古代變質(zhì)作用屬區(qū)域動力熱流變質(zhì)作用，壓力類型為低壓相系。

4 變質(zhì)巖成因

陽康片巖地層中有輝長巖侵入，馬文等測得該套輝長巖鋯石U-Pb同位素年齡為730 Ma±3 Ma[16]，輝長巖體的侵入時代確定為新元古代，判定陽康片巖變質(zhì)時代應不晚于新元古代。董峻麟等[12]測得陽康片巖中角閃片巖獲得巖漿鋯石U-Pb年齡值為819 Ma±2 Ma，該年齡代表了巖石結晶年齡。綜上所述，可初步判斷該套變質(zhì)巖系形成時代為新元古代。

新元古代陸緣增生階段，卷入該期變質(zhì)的地質(zhì)體為新元古代陽康片巖，地殼具有一定熱流值。在區(qū)域動力熱流變質(zhì)作用下及在北東—南西向擠壓機制下，形成褶皺，發(fā)生片理置換層理，巖石中廣泛分布順層片理，這些順層片理與平臥褶皺的軸面劈理大致平行。與此同時，巖石發(fā)生變質(zhì)，產(chǎn)生了黑云母、白云母、石英、斜長石、角閃石等變質(zhì)礦物，這些變質(zhì)礦物沿層理定向生長形成順層片理。變質(zhì)礦物共生組合反映了高綠片巖相特征，這表明該套變質(zhì)巖系是由區(qū)域動力熱流變質(zhì)作用形成的，變質(zhì)相為高綠片巖相。

5 結 論

1)根據(jù)巖石化學成分特征，樣品1、2、3、6、7具有沉積巖化學成分特點，而樣品4、5、8、9、10、11具有中基性—中酸性火山巖成分特點。

2)陽康片巖地層中二云石英片巖、黑云片巖、黑云石英片巖原巖為陸源碎屑沉積巖，泥巖或雜砂巖；二云石英片巖、白云母石英片巖、角閃片巖原巖為基性火山巖；部分二云石英片巖原巖為中性火山巖。陽康片巖原巖的巖石組合總體為一套基性—中酸性火山巖及碎屑巖組合。

3)陽康片巖變質(zhì)火山巖微量元素特征、構造環(huán)境判別結果顯示，變質(zhì)中基性火山巖形成于活動大陸邊緣環(huán)境。

4)研究表明表明該套變質(zhì)巖系是由區(qū)域動力熱流變質(zhì)作用形成的，變質(zhì)相為高綠片巖相。原巖變質(zhì)時代屬于新元古代。