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摘要:康定杂岩为处于扬子地台西缘的结晶基底,以斜长角闪岩、花岗岩、变粒岩、基性脉岩为主。其经历了新太古代至古元古代的基底形成、新元古代的岩浆活动(杂岩主体形成时期860-750Ma)、中生代印支-燕山期岩浆活动以及新生代喜山期岩浆活动等四个阶段。康定杂岩具有结晶基底和褶皱基底双层基底特征,成因为变质-岩浆杂岩混合体,是元古宙以来持续的岩浆活动在区域变质和深熔作用以及变形的产物。康定杂岩形成与活动大陆边缘的岛弧环境有密切相关。
关键词:康定杂岩;构造成因;构造环境
康定杂岩以斜长角闪岩、变粒岩、花岗岩和闪长岩为主,蕴含扬子地块西缘早期地壳演化的重要信息。该区域的构造特征和康定杂岩成因、形成年代等方面一直存在争议,强烈的构造岩浆作用及变质混合岩化作用对它的改造,使其成为西南地区研究难度较大的地质问题之一,对该岩体的形成时代仍有不同的认识。本文通过综合研究得出康定杂岩年代、成因并进一步了分析其当时的构造环境演化。
1康定杂岩演化
1.1前晋宁期
新太古代至古元古代吕梁-阜平期(前晋宁期,1100-3000Ma)的基底开始形成,前震旦系康定群,据岩石或岩层产状、岩性组合和构造等特征,结合岩石的矿物共生组合,变余组构及岩石化学资料等进行原岩初步恢复,康定群原岩下部为基性火山岩,上部为酸性火山岩[1]。这类喷发岩又经历了变质和混合岩化作用。依据川滇南北带上同类变质岩系所测变质年龄为2100Ma和侵入于黑云变粒岩中米易垭口基性岩体的年龄为1900Ma年,说明变粒岩的变质年龄至少大于1900Ma年[1],因此,原岩即喷发岩应为晋宁期前的产物。根据康定杂岩与奥长花岗岩、英云闪长岩及花岗闪长岩(TTG岩套)组合与典型的太古宙高级地体具有类似的特征,因而认为康定杂岩是扬子地块结晶基底结晶杂岩的代表,其形成时代为太古宙-古元古代(1700-2950Ma),杂岩体中含有古元古代早期到晚期的陆壳残留锆石,所测最老年龄为2468 Ma[2],变质作用时期为古元古代。
近年来,许多学者曾利用传统的同位素年代学方法对康定杂岩的时代进行了大量研究工作,存在几种不同的认识:同德角闪混合片麻岩的Pb-Pb等时线年龄为2957±304Ma,冕宁沙坝混合片麻岩的Rb-Sr等时线年龄2404±189Ma[3],认为结晶基底岩系的形成时代为新太古代-古元古代。冕宁沙坝麻粒岩和斜长角闪片麻岩的Rb-Sr等时线年龄分别为1185.6Ma和1088.8±44.7Ma,同时计算麻粒岩的Nd模式年龄为1462.8Ma[4]。根据沙坝麻粒岩矿物Sm-Nd等时线结果[1]认为其原岩应形成于中元古代。基本认为其含有新元古代变质杂岩和晋宁-澄江期岩浆杂岩。
1.2晋宁期
康定杂岩结晶基底中存在大量的新元古代的变形岩体,大多数测年研究也表明了这点:有750Ma、760Ma、780Ma、800Ma、825Ma、845Ma、850 Ma、800-900 Ma[5]等。可分为两个主要阶段:第一阶段为860-800 Ma,康定和丹巴地区以格宗、公差、东谷和康定花岗质岩石的形成为主体,中基性岩石以同德麻粒岩和泸定辉长岩为代表;第二阶段为780-750 Ma,花岗质岩石以泸定、沙坝、米易和大田岩体为代表,中基性岩石以沙坝麻粒岩和斜长角闪岩为代表[5]。
上述所提到的研究数据比较分散,与测试方法的精度和准确度不高、方法的适用性和局限性等因素有关。因此,要准确测定康定杂岩的时代是认识该区地质演化过程的关键之一。研究表明原厘定的岩体并不都是岩浆杂岩体,相当多的是一套变质岩。总体来说,康定杂岩是一套变质程度较高、混合岩化强烈的杂岩系列。并且大部分数据直接表明康定杂岩的主体形成时期为860-750 Ma的新元古代的岩浆活动。
1.3印支-燕山期
本区在印支-燕山期的岩浆活动最为强烈,从中三叠世的基性岩浆喷出开始,经过晚三叠世的中酸性岩浆喷出,以后又长期持续发生酸性-超基性岩浆侵入活动。由于本区缺失三叠纪以后的地层,加上区域变质强烈,从岩浆的侵入和喷出占据的层位和同位素年龄测定均很难进一步划分活动期次。因此,只能笼统作为中生代(印支-燕山期)岩浆活动[1]。
本期侵入岩有基性、超基性岩,零星出露在鲜水河断裂带,呈岩脉或岩墙侵入岩层中。该期侵入岩主要岩石为辉绿岩,其次为辉长岩、辉石橄榄岩,岩石强烈变质,多为绿片岩。另外,在康定群中也有不少辉绿岩脉侵入,可能属同期产物。酸性侵入岩沿鲜水河断裂带侵入在中、上三叠统之中,多呈岩脉和小岩体产出。其岩石多为石英闪长岩和黑云母花岗岩。也有呈岩基或岩株产出,其中规模最大者为折多山花岗岩基。该岩基呈北西向延伸,区域内出露长度约60公里,宽约10公里,面积达500平方公里以上。根据侵入地层时代和与邻区同类岩体同位素年龄数据比较,其侵入时期大致在200-135Ma左右[1]。
1.4喜山期
对西藏高原深部地质作用的研究工作的表明,其地壳中的低速层可能是上地幔软流圈中热流体上升而引起的地壳中的部份熔融现象。作为高原边缘地区,本区可能也是这样,因此,若某一断裂切割了低速层且处于低压状态下,则低速层中的熔融物质就会沿其上升至适宜部位形成侵入体。这一在西藏高原已被初步证实的模式也适合本区。沿折多山断裂带发生的地震,其震源深度多在20公里左右(2008年5月12日,震惊全国的汶川地震的震源深度为10公里),表明断裂带切入下低速层中。而横过鲜水河的压强曲线表明,折多山断裂带至今仍处于失衡状态,这正有利于深部较重物质沿其上升以进行补偿。联系到折多山花岗岩体在喜山期遭受的边缘混合岩化及沿该混合岩带分布的现代温泉带等现象,在喜山期该岩体的深部可能存在一个深部熔融体,它是由来自地壳低速层的熔融物质所构成,而且它至今尚未冷却[1]。
矿区内广泛发育的喜山期基性岩脉群、成矿流体和成矿物质的深源岩浆特点、控矿构造为多期次的脆一韧性剪切带(21.2-15.4Ma)[1]等显示,大渡河金矿的形成应该与新生代陆内造山过程有关,喜山期强烈的构造-岩浆活动不仅提供热动力和成矿物质来源,容矿场所,还使早期含矿变质岩系活化富集成矿。 2康定杂岩成因
康定杂岩已有百余年的研究历史,但其成因仍存在着分歧。分歧的原因在于康定杂岩的岩石具有两重性、它既有岩浆岩的持征,又有变质岩的特性。康定杂岩的岩浆岩特征表现为具有半自形粒状结构,多数岩石主要由斜长石、角闪石、石英和黑云母4种矿物组成,许多岩石呈岩体状分布,岩性大多为花岗岩类和闪长岩类。而变质岩特性表现为存在混合岩。有角砾状、条带状和阴影状混合岩,并有斜长角闪岩的残块,这些残块可定向或不定向排列,多数岩石具片麻状构造。由于康定杂岩岩石的两重性,因此对其成因存在着岩浆成因和变质成因之争。
岩浆成因观点认为康定杂岩是中酸性岩浆杂岩,主要由花岗岩和闪长岩类组成,杂岩的时代大多认为是晋宁期-澄江期或新太古代至古元古代(1700-2957Ma)。变质成因观点认为康定杂岩是区域变质和混合岩化作用的产物,康定杂岩的原岩康定群为变质火山杂岩-沉积岩。康定杂岩是康定群在区域变质和深部富含硅和挥发分流体作用下,已变质的岩石发生混合岩化形成。康定杂岩主体岩石英云闪长质和浅色英云闪长质混合片麻岩是斜长角闪岩和变粒岩经硅和钾交代形成[5]。
本文分析认为康定杂岩是变质-岩浆杂岩。康定杂岩主体是花岗质和闪长质岩浆杂岩,但不是正常的岩浆岩成因岩石,并有斜长角闪岩和变粒岩的残留体,同时存在着斜长角闪岩的同源包体,反映了岩浆杂岩具有原地-半原地的性质。康定杂岩中可具片麻状构造,其片麻理可能由熔融结晶时受构造应力作用以及成岩以后韧性变形产生。因此康定杂岩是元古宙以来持续的岩浆活动在区域变质和深熔作用以及变形的产物。
3康定杂岩构造环境演化
康定杂岩采集的样本地球化学分析表现出,Ba、Ce和 LREE富集以及Nb、Ta、Zr、Hf、Ti和HREE亏损的岩石地球化学特征,指示了斜长角闪岩的原岩形成于新元古代大陆边缘的岛弧环境。地球化学特征中富Al及Ba、Sr、Ce、P和LREE,亏损Nb、Ta、Rb、Th和HREE。Eu正异常(1.60-1.79),稀土配分曲线呈轻稀土亏损、重稀土富集的右倾型。Rb、Th的亏损,说明同德麻粒岩的原始岩浆在上升过程中曾受到下地壳物质的混染。通过对扬子陆块西缘花岗片麻岩的地球化学和锆石年代学研究认为,康定杂岩中的花岗片麻岩具岛弧特征,是新元古代与岛弧环境有关的酸性深成侵入岩体的变质产物[5]。新元古代(865-760 Ma)扬子陆块西缘是一个活动的岛弧,并与扬子陆块西北缘,以汉南侵入体为代表的岛弧带相连,构成新元古代攀西岛弧带。以上分析看出,扬子陆块西缘新元古代(860-750Ma)与岛弧环境有关的中、基性-酸性的岩浆-变质杂岩的地球化学性质,共同指示了扬子陆块西缘同时期的活动大陆边缘构造环境。苏雄组火山岩的形成,反映了扬子陆块西缘800 Ma前后短暂的快速拉张过程[5]。岩石地球化学性质指示同德麻粒岩原岩的形成与活动大陆边缘的岛弧环境有关[2]。
而据地质年代学确定,康定杂岩的主体形成时期为860-750Ma的新元古代的岩浆活动。所以我们可以认为康定杂岩可能是Rodinia超大陆裂解而形成的产物。
4结论
综上,可以将康定杂岩的研究观点逐步统一,其为元古代晋宁期岩浆活动是康定杂岩形成主体、中生代印支-燕山期岩浆活动以及新生代喜山期岩浆活动等一系列火成岩浆岩在后期经过区域变质,动力变质,混合岩化。从Rodinia(罗迪尼亚)超大陆裂解的年代学证据和康定杂岩形成的主要时期,及康定杂岩的岩性地球化学分析证据,可以表明康定杂岩形成与活动大陆边缘的岛弧环境有关,是Rodinia超大陆裂解期间,在裂解处一个相对独立块体随古太平洋漂移向北运动,最终与扬子古陆地块西缘碰撞,并拼贴到扬子地块后形成的杂岩体,有自己相对独特的岩石特性。康定杂岩体有岛弧环境的特征,经过后期多期次幔源物质来源的火山活动和变质作用形成的产物。
参考文献:
[1]罗鸿书,毛玉元,陆彦,等.康定氟镁石金矿.四川科学出版社,1987.
[2]陈岳龙,罗照华,赵俊香,等.从锆石SHRIMP年龄及岩石地球化学特征论四川冕宁康定杂岩的成因.中国科学,2004,34(8):687-697.
[3]袁海华,张树发,张平,等.康滇地轴基底时代的初步轮廓,中国攀西裂谷文集.1987.
[4]从柏林.攀西古裂谷的形成与演化.北京:科学出版社,1988.
[5]陈智梁,刘宇平,魏少清,等.康定大渡河两岸主要金矿区矿田构造研究,北京:地质出版社,1997.
关键词:康定杂岩;构造成因;构造环境
康定杂岩以斜长角闪岩、变粒岩、花岗岩和闪长岩为主,蕴含扬子地块西缘早期地壳演化的重要信息。该区域的构造特征和康定杂岩成因、形成年代等方面一直存在争议,强烈的构造岩浆作用及变质混合岩化作用对它的改造,使其成为西南地区研究难度较大的地质问题之一,对该岩体的形成时代仍有不同的认识。本文通过综合研究得出康定杂岩年代、成因并进一步了分析其当时的构造环境演化。
1康定杂岩演化
1.1前晋宁期
新太古代至古元古代吕梁-阜平期(前晋宁期,1100-3000Ma)的基底开始形成,前震旦系康定群,据岩石或岩层产状、岩性组合和构造等特征,结合岩石的矿物共生组合,变余组构及岩石化学资料等进行原岩初步恢复,康定群原岩下部为基性火山岩,上部为酸性火山岩[1]。这类喷发岩又经历了变质和混合岩化作用。依据川滇南北带上同类变质岩系所测变质年龄为2100Ma和侵入于黑云变粒岩中米易垭口基性岩体的年龄为1900Ma年,说明变粒岩的变质年龄至少大于1900Ma年[1],因此,原岩即喷发岩应为晋宁期前的产物。根据康定杂岩与奥长花岗岩、英云闪长岩及花岗闪长岩(TTG岩套)组合与典型的太古宙高级地体具有类似的特征,因而认为康定杂岩是扬子地块结晶基底结晶杂岩的代表,其形成时代为太古宙-古元古代(1700-2950Ma),杂岩体中含有古元古代早期到晚期的陆壳残留锆石,所测最老年龄为2468 Ma[2],变质作用时期为古元古代。
近年来,许多学者曾利用传统的同位素年代学方法对康定杂岩的时代进行了大量研究工作,存在几种不同的认识:同德角闪混合片麻岩的Pb-Pb等时线年龄为2957±304Ma,冕宁沙坝混合片麻岩的Rb-Sr等时线年龄2404±189Ma[3],认为结晶基底岩系的形成时代为新太古代-古元古代。冕宁沙坝麻粒岩和斜长角闪片麻岩的Rb-Sr等时线年龄分别为1185.6Ma和1088.8±44.7Ma,同时计算麻粒岩的Nd模式年龄为1462.8Ma[4]。根据沙坝麻粒岩矿物Sm-Nd等时线结果[1]认为其原岩应形成于中元古代。基本认为其含有新元古代变质杂岩和晋宁-澄江期岩浆杂岩。
1.2晋宁期
康定杂岩结晶基底中存在大量的新元古代的变形岩体,大多数测年研究也表明了这点:有750Ma、760Ma、780Ma、800Ma、825Ma、845Ma、850 Ma、800-900 Ma[5]等。可分为两个主要阶段:第一阶段为860-800 Ma,康定和丹巴地区以格宗、公差、东谷和康定花岗质岩石的形成为主体,中基性岩石以同德麻粒岩和泸定辉长岩为代表;第二阶段为780-750 Ma,花岗质岩石以泸定、沙坝、米易和大田岩体为代表,中基性岩石以沙坝麻粒岩和斜长角闪岩为代表[5]。
上述所提到的研究数据比较分散,与测试方法的精度和准确度不高、方法的适用性和局限性等因素有关。因此,要准确测定康定杂岩的时代是认识该区地质演化过程的关键之一。研究表明原厘定的岩体并不都是岩浆杂岩体,相当多的是一套变质岩。总体来说,康定杂岩是一套变质程度较高、混合岩化强烈的杂岩系列。并且大部分数据直接表明康定杂岩的主体形成时期为860-750 Ma的新元古代的岩浆活动。
1.3印支-燕山期
本区在印支-燕山期的岩浆活动最为强烈,从中三叠世的基性岩浆喷出开始,经过晚三叠世的中酸性岩浆喷出,以后又长期持续发生酸性-超基性岩浆侵入活动。由于本区缺失三叠纪以后的地层,加上区域变质强烈,从岩浆的侵入和喷出占据的层位和同位素年龄测定均很难进一步划分活动期次。因此,只能笼统作为中生代(印支-燕山期)岩浆活动[1]。
本期侵入岩有基性、超基性岩,零星出露在鲜水河断裂带,呈岩脉或岩墙侵入岩层中。该期侵入岩主要岩石为辉绿岩,其次为辉长岩、辉石橄榄岩,岩石强烈变质,多为绿片岩。另外,在康定群中也有不少辉绿岩脉侵入,可能属同期产物。酸性侵入岩沿鲜水河断裂带侵入在中、上三叠统之中,多呈岩脉和小岩体产出。其岩石多为石英闪长岩和黑云母花岗岩。也有呈岩基或岩株产出,其中规模最大者为折多山花岗岩基。该岩基呈北西向延伸,区域内出露长度约60公里,宽约10公里,面积达500平方公里以上。根据侵入地层时代和与邻区同类岩体同位素年龄数据比较,其侵入时期大致在200-135Ma左右[1]。
1.4喜山期
对西藏高原深部地质作用的研究工作的表明,其地壳中的低速层可能是上地幔软流圈中热流体上升而引起的地壳中的部份熔融现象。作为高原边缘地区,本区可能也是这样,因此,若某一断裂切割了低速层且处于低压状态下,则低速层中的熔融物质就会沿其上升至适宜部位形成侵入体。这一在西藏高原已被初步证实的模式也适合本区。沿折多山断裂带发生的地震,其震源深度多在20公里左右(2008年5月12日,震惊全国的汶川地震的震源深度为10公里),表明断裂带切入下低速层中。而横过鲜水河的压强曲线表明,折多山断裂带至今仍处于失衡状态,这正有利于深部较重物质沿其上升以进行补偿。联系到折多山花岗岩体在喜山期遭受的边缘混合岩化及沿该混合岩带分布的现代温泉带等现象,在喜山期该岩体的深部可能存在一个深部熔融体,它是由来自地壳低速层的熔融物质所构成,而且它至今尚未冷却[1]。
矿区内广泛发育的喜山期基性岩脉群、成矿流体和成矿物质的深源岩浆特点、控矿构造为多期次的脆一韧性剪切带(21.2-15.4Ma)[1]等显示,大渡河金矿的形成应该与新生代陆内造山过程有关,喜山期强烈的构造-岩浆活动不仅提供热动力和成矿物质来源,容矿场所,还使早期含矿变质岩系活化富集成矿。 2康定杂岩成因
康定杂岩已有百余年的研究历史,但其成因仍存在着分歧。分歧的原因在于康定杂岩的岩石具有两重性、它既有岩浆岩的持征,又有变质岩的特性。康定杂岩的岩浆岩特征表现为具有半自形粒状结构,多数岩石主要由斜长石、角闪石、石英和黑云母4种矿物组成,许多岩石呈岩体状分布,岩性大多为花岗岩类和闪长岩类。而变质岩特性表现为存在混合岩。有角砾状、条带状和阴影状混合岩,并有斜长角闪岩的残块,这些残块可定向或不定向排列,多数岩石具片麻状构造。由于康定杂岩岩石的两重性,因此对其成因存在着岩浆成因和变质成因之争。
岩浆成因观点认为康定杂岩是中酸性岩浆杂岩,主要由花岗岩和闪长岩类组成,杂岩的时代大多认为是晋宁期-澄江期或新太古代至古元古代(1700-2957Ma)。变质成因观点认为康定杂岩是区域变质和混合岩化作用的产物,康定杂岩的原岩康定群为变质火山杂岩-沉积岩。康定杂岩是康定群在区域变质和深部富含硅和挥发分流体作用下,已变质的岩石发生混合岩化形成。康定杂岩主体岩石英云闪长质和浅色英云闪长质混合片麻岩是斜长角闪岩和变粒岩经硅和钾交代形成[5]。
本文分析认为康定杂岩是变质-岩浆杂岩。康定杂岩主体是花岗质和闪长质岩浆杂岩,但不是正常的岩浆岩成因岩石,并有斜长角闪岩和变粒岩的残留体,同时存在着斜长角闪岩的同源包体,反映了岩浆杂岩具有原地-半原地的性质。康定杂岩中可具片麻状构造,其片麻理可能由熔融结晶时受构造应力作用以及成岩以后韧性变形产生。因此康定杂岩是元古宙以来持续的岩浆活动在区域变质和深熔作用以及变形的产物。
3康定杂岩构造环境演化
康定杂岩采集的样本地球化学分析表现出,Ba、Ce和 LREE富集以及Nb、Ta、Zr、Hf、Ti和HREE亏损的岩石地球化学特征,指示了斜长角闪岩的原岩形成于新元古代大陆边缘的岛弧环境。地球化学特征中富Al及Ba、Sr、Ce、P和LREE,亏损Nb、Ta、Rb、Th和HREE。Eu正异常(1.60-1.79),稀土配分曲线呈轻稀土亏损、重稀土富集的右倾型。Rb、Th的亏损,说明同德麻粒岩的原始岩浆在上升过程中曾受到下地壳物质的混染。通过对扬子陆块西缘花岗片麻岩的地球化学和锆石年代学研究认为,康定杂岩中的花岗片麻岩具岛弧特征,是新元古代与岛弧环境有关的酸性深成侵入岩体的变质产物[5]。新元古代(865-760 Ma)扬子陆块西缘是一个活动的岛弧,并与扬子陆块西北缘,以汉南侵入体为代表的岛弧带相连,构成新元古代攀西岛弧带。以上分析看出,扬子陆块西缘新元古代(860-750Ma)与岛弧环境有关的中、基性-酸性的岩浆-变质杂岩的地球化学性质,共同指示了扬子陆块西缘同时期的活动大陆边缘构造环境。苏雄组火山岩的形成,反映了扬子陆块西缘800 Ma前后短暂的快速拉张过程[5]。岩石地球化学性质指示同德麻粒岩原岩的形成与活动大陆边缘的岛弧环境有关[2]。
而据地质年代学确定,康定杂岩的主体形成时期为860-750Ma的新元古代的岩浆活动。所以我们可以认为康定杂岩可能是Rodinia超大陆裂解而形成的产物。
4结论
综上,可以将康定杂岩的研究观点逐步统一,其为元古代晋宁期岩浆活动是康定杂岩形成主体、中生代印支-燕山期岩浆活动以及新生代喜山期岩浆活动等一系列火成岩浆岩在后期经过区域变质,动力变质,混合岩化。从Rodinia(罗迪尼亚)超大陆裂解的年代学证据和康定杂岩形成的主要时期,及康定杂岩的岩性地球化学分析证据,可以表明康定杂岩形成与活动大陆边缘的岛弧环境有关,是Rodinia超大陆裂解期间,在裂解处一个相对独立块体随古太平洋漂移向北运动,最终与扬子古陆地块西缘碰撞,并拼贴到扬子地块后形成的杂岩体,有自己相对独特的岩石特性。康定杂岩体有岛弧环境的特征,经过后期多期次幔源物质来源的火山活动和变质作用形成的产物。
参考文献:
[1]罗鸿书,毛玉元,陆彦,等.康定氟镁石金矿.四川科学出版社,1987.
[2]陈岳龙,罗照华,赵俊香,等.从锆石SHRIMP年龄及岩石地球化学特征论四川冕宁康定杂岩的成因.中国科学,2004,34(8):687-697.
[3]袁海华,张树发,张平,等.康滇地轴基底时代的初步轮廓,中国攀西裂谷文集.1987.
[4]从柏林.攀西古裂谷的形成与演化.北京:科学出版社,1988.
[5]陈智梁,刘宇平,魏少清,等.康定大渡河两岸主要金矿区矿田构造研究,北京:地质出版社,1997.