麻扎尔塔格基性岩墙群的侵位特征和空间分布规律研究.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 刃 一一 咭 岩石学报 塔里木麻扎尔塔格基性岩墙群的侵位特征和 空间分布规律研究 ‘ 张自力 ’ 秦其明 ’ ’, 田伟 曹宝 ’ 李百寿 , 陈咪咪 , , 北京大学遥感与地理信息系统研究所 , 北京 北京大学地球与空间科学学院 , 造山带与地壳演化教育部重点实验室 , 北京 “ 嗒 , 咭 , 咭 , 自玩 矛。理。砧 百从 , 材 助 , 只绒 。二 了 , 乒 , 一 一 收稿 , 一一 改回 ,,,, , 趾 , , 一 , 一℃ 升 , 罗 , 一 , 群 , 云 ,二 , 乡 甲 一 云叮 , 卿 叮 甲 石 摘要综合采用遥感和地质方 法 , 研究了塔里木西北部麻扎尔塔格基性岩墙群的侵位特征和分布规律 。 在野外露头发 现麻扎尔塔格地区三类岩浆岩 的侵位顺序为花岗岩体、基性岩脉、正长斑岩脉麻扎尔塔格岩体包括角闪正长岩 、 正长花岗 岩和角闪石岩三种岩性岩石并在岩体内部发现基性岩墙 , 这与前人认为岩体内部没有基性岩墙分布的认识不同 。 利用空间 分辫率为和的高分辫率遥感影像 , 绘制了麻扎尔塔格地区遥感地质解译图 。 采用 方法对基性宕墙在岩体内 部和 围岩 变质沉积岩中的岩墙分布特征进行统计分析 , 结果表明岩体内部的基性岩墙不具有沿两组共抚方向分布的特征 , 而 是呈无优选方位的辐射状 。 上述发现和认识对于了解塔里木二 叠纪大规模基性岩浆喷发的 大地构造背景具有重要意义 。 关键词基性岩墙群遥感地质解译麻扎尔塔格塔里木 中图法分类号 引言 岩墙群是地壳中大量同时代岩墙按一定规律组成的集 群 , 是伸展体制下深源岩浆在地壳浅部就位的产物侯贵廷 等 , 邵济安等 ,。 地表分布数量最大的岩墙群是 基性岩墙群 , 一般是由源自地慢的玄武质岩浆及其分异的或 受地壳混染的岩浆充填张性裂隙形成 , 常作为大陆或大洋伸 展构造的标志 石 , 李献华等 ,。 研 究大型岩墙群的几何特征有助于确定地慢柱 、建立 区域古应 力场和了解岩墙形成前后 的变形事件邵济安等 ,。 近年来 , 不断有学者提出塔里木盆地 , 甚 至整个天 山南 , 本文受科技部项目资助 第一作者简介张自力 , 男 , 年生 , 博士研究生 , 主要从事遥感地质研究 , 一 、」 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 岩石学报 , 北 , 存在二叠纪大火成岩省和地慢柱构造 , 并从玄武岩分布 规模 、沉积纪 录 、 岩石学和地球化学等多个方面论证其可能 性 例如 姜常义等 , 陈汉林等 , 杨树锋等 , 。。 , , 。 很多研究者将麻扎尔塔格基性岩墙群作 为塔里木二叠纪大规模岩浆作用的一个重要代表 , 对其进行 了系统的岩石学 、 地球化学和年代学研究姜常义等 , 陈汉林等 , 杨树锋等 , 。 与基性岩墙群相关的麻 扎尔塔格正长花岗岩体和正长斑岩脉也 引起了很多研究者 的兴趣 。 但是对该地区岩浆作用的认识仍然 有几个重要问 题没有解决 , 包括麻扎尔塔格基性岩墙群与正长岩体以及 正长斑岩脉的侵位顺序如何三者之间有何成因联系基 性岩墙的空间分布规律如何这种空 间分布规律反 映 的区 域构造应力场有何特征 上述问题对于研究塔里木盆地二叠纪大规模基性岩浆 作用的成因 、 二叠纪基性岩与塔里木西北缘碱性岩带的关 系 、 以及二叠纪塔里木盆地及天山造山带的大地构造演化特 征具有重要意义 。 本文通过野外地质露头调查 , 确定了基性岩墙 、 正 长岩 体和正长斑岩脉之间的侵位关系 , 利用高分辨率遥感影像 , 获得了麻扎尔塔格岩体及其周边岩墙群的空间展布信息 , 并 结合方法对岩墙群的分布特征进行了统计分析 。 区域地质特征 麻扎尔塔格地区位于新疆巴楚县小海子水库东侧 , 大地 构造分区属 于塔里木盆地西北部的巴楚隆起区图 。 该 区地势最高处为麻扎尔塔格 岩体 , 其露 头呈圆形 , 直径约 , 构成麻扎尔塔格山的主峰 。 从主峰往北西方向 、南东方 向和正南方向延伸出三条山脉 , 这三条山脉的主体为白色一 黄白色的泥盆系砂岩一粉砂岩 , 靠近主峰的砂岩一粉砂岩由 于受到麻扎尔塔格岩体的热烘烤而发生角岩化 , 颜色变黑 。 麻扎尔塔格岩体是塔里木北缘碱性岩带中的一个重要 代表 刘楚雄等 ,。 杨树锋等认为麻扎尔塔格岩 体是一个正长岩体 , 并采用 一 主坪年龄方法测得该岩 体的年龄为 土 。 根据我们的野外实地调查和遥感解 译结果 , 该岩体内部至少可 以划分出三种岩性角闪正长岩 、 正长花岗岩和角闪石岩 。 在后面的论述中为方便起见 , 仍简 称其为正长岩体 。 在麻扎尔塔格山的三条支脉中 , 可见大量基性岩墙和正 长斑岩岩墙侵入到泥盆系砂岩一粉砂岩中 。 前人对这些岩 墙作了比较详细的岩石学 、 地球化学和年代学研究 。 姜常义 众 。 仪 ,州仁睁, 冲 图麻扎尔塔格区域位置简图 嗯即 叩铭 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 张自力等塔里木麻扎尔塔格基性岩墙群的侵位特征和 空间分布规律研究 表麻扎尔塔格及其附近地区岩浆岩测年数据 样号采样位置岩性测年方法年龄资料来源 麻扎尔 塔格岩体 正长岩 正长岩 正长岩 正长岩 胡 一 主坪年龄 错石 一 错石 一 一 土 士 士 杨树锋等 , 杨树锋等 , 贾秀琴等 , 一 士 小海子水库 一一一 辉绿岩 一 竹 一 小海子南闸 小海子南闸 士 李勇等 , 士 错石 一 土 田伟未发表资料 一 士 沙井子 一 柯坪塔格 一一 年龄 士 李勇等 , 一 一间房 正长斑岩脉 玄武岩 凝灰岩 辉长岩 土 图麻扎尔塔格地区正长花岗岩 、辉绿岩墙和正长斑岩脉之间的侵位关系 一两条近 直立的黑色辉绿岩墙侵人正长岩体 一红色正长斑岩脉穿切正长岩体和辉绿岩墙 箭头指示 同一条辉绿岩墙 , 甲 一饰一 、 等将该地区基性脉岩分为种类型辉绿岩脉 、 以单 斜辉石为主要斑晶的辉绿扮岩脉 、 以斜长石为主要斑晶的辉 绿纷岩脉 、暗色橄榄辉 长岩脉和煌斑岩脉 杨树锋等 , 首先报导了该区的正长斑岩岩墙和超基性岩墙 姜常 义等和杨树锋等指出该区的基性一超基性岩 墙与柯坪地区玄武岩的原始岩浆都具有铁富集且高镁的特 征李勇等采用错石 一 一 方法认为麻扎尔塔格 辉绿岩与塔里木西北部柯坪地区的玄武岩形成时代相同 孙 林华等认为该区辉绿岩墙的成因与岩石 圈伸展有 密 切关系 。 麻扎尔塔格地区各种类型岩浆岩的高精度年代学数据 列于表 。 由表可以看到 麻扎尔塔格正长岩体的年龄为 一 , 辉绿岩脉的年龄为 士 , 而塔里木广泛分 布的二叠纪玄武岩的年龄 为 一 , 正长斑岩脉的年 龄为 。 根据上述年龄数据可知 , 正 长岩体的年龄 略老 , 但与辉绿岩和正 长斑岩的年龄在误差范围内仍有重 叠 。 尤其值得注意的是 , 辉绿岩脉和正长斑岩脉的年龄在误 差范围内是一致的 , 无法判断两者的先后顺序 。 辉绿岩墙 、 正长岩体和正长斑岩脉的侵位 顺序 由于仅根据同位素年龄难以确定麻扎尔塔格地区岩浆 岩的侵位顺序 , 因此作者对麻扎尔塔格地区的各类岩浆岩进 行了详细的野外考察 。 考察中发现了能够反映辉绿岩墙 、正 长岩体和正长斑岩脉侵位顺序的直接地质证据 。 由图可 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 表遥感解译岩墙统计分析表 甲 岩石学报 , 走向统计条 岩墙类别岩性岩墙数量 一 “ “ 一 。 “ 一 ““一 一 一 一级岩墙 二级岩墙 辉绿岩墙 正长斑岩岩墙 小计 辉绿岩墙 正长斑岩岩墙 小计 辉绿岩墙 正长斑岩岩墙 小计 辉绿岩墙 正长斑岩岩墙 合计 鲤卿 三级岩墙 护 勺︸ ,几 ‘ 麦 ︼、︸ ‘孟毛卫 全部岩墙 以看到 , 近直立 的辉绿岩墙穿插正长花 岗岩体 。 在图中 可以看到 , 图中的辉绿岩墙和正长岩体被晚期的正长斑 岩脉穿插 。 这清楚地表明三种 岩性侵位的先后顺序为正长 岩体、辉绿岩墙一正长斑岩脉 。 由于正长岩体中的正长花 岗岩和正长斑岩脉都属于富碱的酸性岩 , 它们不应该是两期 截然不同岩浆作用的产物 , 而应该属于同一岩浆旋回 。 由上 述证据可以确定镁铁质岩浆的侵位时间与长英质岩浆是同 时的 。 岩 , 约占角闪石岩最少 , 仅占 。 岩体和岩墙群的遥感解译 岩体的遥感解译 为了确定麻扎尔塔格岩体的岩性分布规律 , 在野外地质 调查的基础上 , 利用高分辨率遥感影像对麻扎尔塔格岩体进 行了遥感地质解译 。 将野外调查结果和真彩色合成后 的遥 感影像对比可知 , 麻扎尔塔格岩体不同岩性构成存在着明显 的色调差异图野外角闪正长岩为墨绿色一深褐色 , 影 像上表现为暗褐色一暗红色 野外正长花岗岩为砖红色一浅 肉红色 , 影像上表现为浅肉红一白色 野外角闪石岩为黑色 , 影像上也表现为黑色 。 在岩体解译过程中 , 未考虑岩体内存 在的大量线性影纹 。 这些影纹绝大多数是辉绿岩和正长斑 岩岩墙 , 将在下一节作详细论述 。 根据遥感影像上色调的差别并结合已有地质资料和野 外实地验证 , 我们对图的遥感图像进行解译 , 结果见 图 。 由图可知麻扎尔塔格岩体的主体由角闪正长岩和 正长花岗岩构成 , 除此而外伴有少量 的角闪石岩存在 。 岩体 中三种岩性的空间分布并不规则角闪正长岩大致为一环 状 , 主要占据岩体的外部正长花岗岩主要位于岩体内部一 岩体东侧边缘角闪石岩分布则零散的分布在岩体的西南 部 、西北部和东南部。 整个岩体的岩性组成上 , 角 闪正长岩 所占的比重最大 , 约占岩体总 面积的其次为正长花岗 岩墙群解译及其空间展布 野外考察和已有资料均表明 , 扎尔塔格地区岩墙高度发 育 , 密集处甚至每隔 一 就会有一条岩墙发育 。 岩墙的 厚度通常介于 一 , 部分岩墙厚度达 , 长度多为几 十米到几百米 。 根据详细的构造测量统计 , 该地区岩墙的产 状以中等倾斜和陡倾斜为主① , 经差异风化后在地表呈正地 形 , 易于识别 。 这些岩墙在影像上通常呈现 出与其他地质体 明显不同的分布特征 色调单一 、成组 出现、 条带状断续延伸 在一个色调相对杂乱的背景上 , 且往往长达几十米到百米 。 岩墙的这些色调 、产状特征构成 了岩墙高分辨率遥感解译的 基础 。 根据前人研究结果 , 该地区岩墙的主要岩石类型包括 辉绿岩 、辉绿纷岩、 暗色橄榄辉长岩 、辉石煌斑岩、橄榄二辉 岩和正长斑岩等 姜常义等 , 杨树锋等 ,。 前五类 岩墙属基性一超基性岩 , 颜色均为墨绿色 , 色调差异很小 , 采 用遥感方法难以相互区分 , 但由于辉绿岩 占绝大多数 , 因此 在遥感解译中不再细分 , 而将各种基性一超基性岩墙统一归 为辉绿岩墙 。 侵人变质粉砂岩的正长斑岩岩墙产状多为 度以上至近直立产出 , 色调多为砖红色 , 与周 围墨绿色的基 性一超基性岩墙和灰 白色一灰黑色的变质粉砂岩有明显 的 色调差异 , 易于辨识 。 由于采用的和遥感影 像空间分辨率达到了 和 , 因此基本可以获得出 露厚度在 以上 的岩墙 。 按照色调差异和出露厚度等识 别标志的不同将解译岩墙分为三级 , 第一级解译岩墙与周围 色调差异大 、 出露厚度大 , 也最易于识别 , 第二 、 三级岩墙次 之 。 最终通过实地考察和检验 , 共获得解译岩墙条 表 。 ①塔里木油田 塔北西部火成岩及其影 响下的碳酸盐岩储 层 、构造建模及地球物理方法研究 研究报告 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 张自力等塔里木麻扎尔塔格基性岩墙群的侵位特征和空间分布规律研究 图麻扎尔塔格地区遥感解译和实际地质观察成果图 一麻扎尔塔格岩体遥感影像图一麻扎尔塔格岩体遥感解译图一西海湾公园人口 处辉绿岩墙 、正长斑岩岩墙和 变质砂岩的 、 卫星 影像 一图。 中辉绿岩墙和正长斑岩岩墙的遥感解译结果 一麻扎尔塔格岩体西侧 卫星影像 , 岩体岩性为正长花岗岩 卜图 中解 译和实际观察获得的辉绿岩墙和正长斑岩岩墙分布图 。 注卫星影像成像时间为年月日 , 全色波段空间分辨率为 , 多光谱波段空间分辨率为 甲口 眼 一 , 仃 一 , 印 一 罗叮 印 一 罗巧甲 、 、 即印衍 一 ’ 叮甲姗 一一万里℃ 更 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 表遥感解译岩体内部岩墙走向统计表 吧岩石学报 , 走向统计条 岩墙类别岩墙数量 一 ““一“一““一 一级岩墙 二级岩墙 三级岩墙 全部岩墙 由岩墙群解译结果图可以看到 , 侵人变质粉砂岩的 岩墙群有三个密集分布区 , 分别是 北闸一带 、西海湾公 园人 口处和南闸一带 如图 ,。 这三个区域恰好与麻扎尔塔 格山三条支脉的高地形重合 。 但是对岩体内部岩墙走 向的 统计结果表明 , 麻扎尔塔格岩体内部基本不存在北北西或南 北向的优选方位表 。 讨论 野外露头证据已经确定了三种岩性岩浆岩侵位的先后 顺序为正长岩体、辉绿岩墙。正长斑岩脉 , 因此可以用正长 岩体和正长斑岩脉的侵位时间来约束辉绿岩墙的侵位时间 。 从错石 一 测年结果来看 , 正长岩体和正长斑岩 脉的同位素年龄虽然略有差别 , 但两个年龄值在误差范围内 可以重合见表 。 另外 , 正长岩体和正长斑岩脉的地球化 学特征也非常相似杨树锋等 ,, 因此 , 它们应形成于同 一深部岩浆作用过程 。 在野外露头作者观察到辉绿岩的侵 位介于正长花岗岩和正长斑岩脉之间 , 表明辉绿岩墙的侵位 也应该与长英质岩浆同时 。 小海子南闸辉绿岩的错石 一 测年结果为 士 李勇等 ,, 在误差范围 内与正长岩和正长斑岩的年龄也是可以重合的 。 上述证据 说明辉绿岩所代表的镁铁质岩浆与正长岩一正长斑岩所代 表的长英质岩浆是同时侵位的 , 这两种岩浆必然存在岩浆混 合的可能 。 实际的野外考察中也已发现了一系列镁铁质岩 浆和长英质岩浆混合的直接证据 田伟 , 未发表资料 。 因为麻扎尔塔格地区辉绿岩墙的倾角以近直立为主 , 所 以遥感影像 中岩墙的线性影纹方位可以代表其岩墙的走向 。 统计该地区全部遥感解 泽岩墙走向分布 表 , 不难得出二 叠纪辉绿岩墙的走 向沿北北西 和近南北两个共扼方向分布 的结论 , 这恰恰与麻扎尔塔格地区三条支脉的走向构成北北 西和近南北两组方向相对应 。 实际上 , 麻扎尔塔格地区岩墙 的出露主要受新生代构造作用所形成的地形的控制 , 在三条 山脉它们很明显是新生代造山作用 的产物的高地形处 , 岩 墙的出露很清晰 。 而山脉之间的低地形区域由于第四纪覆 盖严重 , 无论野外实地考察还是遥感影像解译 , 都很难发现 岩墙 。 因此单纯统计分析三条山脉高地形 中的岩墙走向是 难以全面认识麻扎尔塔格地区岩墙群的分布规律 。 从遥感影像上可以看出 , 麻扎尔塔格岩体保持了比较好 的圆形特征 , 表明其形状没有受到新生代构造作用的明显改 变 , 因此岩体内岩墙的方向能够反映岩浆侵位时岩墙方向的 真实特征 。 如果仅统计岩体内部的辉绿岩墙走向表 , 就 会发现岩体内部的辉绿岩墙走向并没有特定的优选方位 , 只 是在岩体东南角 , 由于风化剥蚀和沉积物覆盖而造成北西西 向 走向 一 “ 一组岩墙的数量偏少 。 这一特征很明显 不是受到两组共扼的张性裂隙的控制 , 而是反映 了其它类型 的构造应力场特征 。 结论 野外露头证据表明麻扎尔塔格地区三类岩浆岩的侵 位顺序为正长岩体基性岩脉。正长斑岩脉 。 正长花岗岩和正长斑岩脉的侵位时间差异很小而且 分别在基性岩浆侵位之前和之后 , 说明富碱的酸性岩浆与基 性岩浆的侵位时间几乎同时 , 它们具有 发生岩浆混合的条 件 。 野外露头调查和遥感解译结果表明麻扎尔塔格岩 体的主体由角闪正长岩和正长花岗岩构成 , 并有少量角闪石 岩 , 岩体内部有辉绿岩墙和正长斑岩的存在 。 岩体内部岩墙的走向没有特定的优选方位 。 依据麻 扎尔塔格山三条支脉出露的辉绿岩墙的走向得 出 “ 北北西 和近南北两组共扼岩墙 ” 的结论与岩体内部岩墙的走向统计 结果并不一致 。 由于岩体的形状不容易受到后期构造作用 的影响 , 岩体内部岩墙走向的分布可能反映了真实的岩墙展 布规律 。 致谢感谢中石油塔里木油田公司勘探开发研究院在野 外工作方面的大力支持衷心感谢两位审稿人对本文提出 的宝贵意见 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 岩石学报 , , , ,,,,, 娜 一 脚 群 , 一 , 曲 习 〕 , 一 , 而 目 , 一 ,, 而 习 二 幻 , 各 〕 。 罗 一 ,,,, 一石一 邓 一 叭 孚 , 二 一 , 毗 盯罗 卿 浦 , , 一 ,,,,,,, 一 罗 一, 阴 一 乡 , 一 , , ,, 】 、 叮 罗 ‘ , 一 ,, 化 , 一 , 鸣 , , 臣 , 一 , , , , , 已 , 一 , ,, 砂 如 , 一 ,,,,, 〔, 砂 叭 甲 阴 , 一 ,,,, ,, 一 ’ 注 附中文参考文献 陈汉林 , 杨树锋 ,王清华, 罗俊成 , 贾承造 , 魏国齐 , 厉子龙 , 何光玉 , 胡 安平塔里木板块早 一中二叠世玄武质岩浆作用的沉积响 应中国地质 , 一 侯贵廷 , 李江海 , 钱祥麟晋北地区中元古代岩墙群 的地球化 学特征和大地构造背景岩石学报 , 一 贾秀琴 , 苏文 , 李勇 , 张旗新疆巴楚小海子正长岩的特征及其 地质意义见 全国岩石学与地球动力学研讨会论文摘要集 年全国岩石学与地球动力学研讨会南京 一 姜常义 , 贾承造 , 李良辰 , 张蓬勃 , 卢登蓉 , 白开寅新疆麻扎尔 塔格地区铁富集型高镁岩浆的源区地质学报 , 李献华 , 胡瑞忠 , 饶冰粤北 白坐纪基性岩脉的年代学和地球 化学地球化学 , 一 李勇 , 苏文 , 孔屏 , 钱一雄 , 张克银 , 张 明利 , 陈跃 , 蔡习尧 , 尤东华 塔里木盆地塔 中一巴楚地区早二叠世岩浆岩 的 一 错石 一 年龄岩石学报 , 一 刘楚雄 , 许保良 , 邹天人 , 路凤香 , 童英 , 蔡剑辉塔里木北缘及 邻区海西期碱性岩岩石化学特征及其大地构造意义新疆地 质 , 一 邵济安 , 张履桥 , 魏春景 , 韩庆军北京南口中生代双峰式岩墙 群的组成及其特征地质学报 , 一 孙林华 , 王岳军 , 范蔚茗 , 彭头平新疆巴楚辉绿岩岩脉的岩石 成因和大地构造意义岩石学报 , 一 杨树锋 , 陈汉林 , 董传万 , 贾承造 , 汪振国塔里木盆地二叠纪 正长岩的发现及其地球动力学意义地球化学 , 杨树锋 , 厉子龙 , 陈汉林 , 肖文交 , 余星 , 林秀斌 , 施锡桂塔 里 木二叠纪石英正长斑岩岩墙的发现及其构造意义岩石学报 , 一 杨树锋 , 余星 , 陈汉林 , 厉子龙 , 王清华 , 罗俊成塔里木盆地巴 楚小海子二叠纪超基性脉岩的地球化学特征及其成因探讨岩 石学报 , 一