汇聚造山带变质矿物冠状反应边及生长环带.doc

汇聚造山带变质矿物冠状反应边及生长环带 哀牢山、澜沧江、高黎贡山和念青唐古山造山带,均有“双变质带”存在,而且这些造山带中,蛇绿岩残片不断地被发现和证实。尽管对凭这些蛇绿岩是否就可以证明地史上曾一度为大洋、洋盆、裂谷还有争议,但这些造山带是不同地体、地块,以至板块的汇聚带应无疑。 都城秋穗把出现兰闪石、硬玉、硬柱石等高压低温变质矿物的浅变质岩带与出现红柱石、矽线石等高温低压变质矿物的深变质岩带称为双变质带。其实,在“高压带”,非高压的阳起石、透闪石、黑云母、石榴石等较普遍,局部甚至出现红柱石等低压高温变质矿物。而在“低压”带,除花岗岩大量发育外,还可见兰晶石、紫苏辉石以至榴辉岩等中高压矿物和岩石。故前者称浅变质的外带,或高P/T带;后者称深变质的内带或低P/T带更准确一些。它们往往是呈无序构造岩层或不同的构造层的构造混杂岩带。 造山运动是在地球深部构造动力学背景下发生的岩石圈剧烈构造运动,岩石圈横向收缩,垂向加厚,褶皱、断裂、剪切带发育,物理化学不断发生非均匀变化,物质结构不断重新组建的复杂地质过程。在造山带内、外构造带以至在外缘冲断带上,发现一些变质标型或特征矿物,往往彼此间形成冠状反应边和生长环带。不同构造带不同岩性的变质矿物冠状反应边和生长环带又各具特色,真实记录了变质过程,反映了变形变质环境条件的不断变化,完整或部份表现了不同构造带PTt轨迹特征及化学成分迁移、富集规律。造山过程的不同阶段,变形应变分解不断发生,整个造山带的变形变质不均匀早期的弱应变域,可能残留较多原始矿物、岩石、地层的特征,对于恢复原岩组合、地层时代以及岩浆活动、构造环境有直接信息;晚期弱应变域则储存早期变形变质温压条件、应力场及岩浆活动等的资料。不同时期不同构造层次的强应变域的特征及时序,也能反映出造山带俯冲、聚敛下沉、挤出折返过程。 冠状反应边是指因后期物化条件改变,在已结晶的矿物周边反应生成新的矿物和结构。矿物生长环带是指因物化条件的不断变化,不同的矿物由里到外顺序生长所构成的环带构造。高P/T带中,变质矿物冠状反应边或生长环带在铁镁质岩石里较为常见;低P/T带中,变质矿物冠状反应边或生长环带,在富铝岩石中较为普遍。 1 浅变质、外带冠状反应边和生长环带 该带以千枚岩、片岩、千糜棱岩最为常见,往往是俯冲或汇聚下沉有限,未经热驰豫变质或热驰豫影响不很强的构造变质带的产物。在靠近外缘冲断带的外带前缘,更多地保留了俯冲折返遗迹,在靠近内带的外带后缘,则更多地残留了俯冲、折返、热驰豫和折返的信息。 11 哀牢山造山带外带高P/T带 该带由九甲滕条河断裂夹持,以浅变质古生代地层为主,有大量不变质浅变质蛇绿岩橄榄岩、辉长岩、辉绿岩、基性火山岩残片,还可见少量中生代浅变质地层及中生代花岗岩、花岗斑岩。相互间呈构造岩片状混杂堆叠。 在变形流变较强的古生界绢云绿泥千糜岩基质、透镜状千糜岩化含蓝闪阳起钠长绿泥片岩里,曾发现透镜状角闪石残碎斑核部存在深兰紫红色蓝闪石,边缘为无色淡绿色阳起石,二者间呈生长环带,碎斑间的基质为定向细微晶绿泥石、绿帘石、碳酸盐、绢云母等。从岩石结构、构造特征以及残碎斑到基底中矿物间包含接触关系看,其间不具稳定平稳共生结构,而彼此间先后世代关系则很清楚。虽然还不能直接测出不同世代矿物形成的温压条件及结晶的绝对年龄值,但根据铁镁质岩石中的一些变质反应线所构成的成岩格子图,不难看出碎斑核部高压低温的蓝闪石,形成于快速增压、缓慢增温的前期俯冲阶段,碎斑外围的阳起石形成于恒温减压或减压增温阶段,基质中的绿泥石、绢云母等则是折返逆冲推覆到浅表构造相退变产物。岩石中角闪石碎斑的生长环带及基质退变矿物能较完整地反映该地体顺时针型变质PTt轨迹,其俯冲逆冲推覆折返基性岩地体变质蛇绿岩残片的面貌已较为明显。 12 澜沧造山带外带高P/T带 该带构造混杂强烈。在浅变质元古界古生界碎屑岩、泥岩基质中,变质蛇绿岩橄榄岩、辉长岩、辉绿岩、斜长花岗岩、基性火山岩等能干性高的岩石,呈大小不一的透镜体分布,大者可达208km2,小者仅1205km2。该带变质岩以蓝闪石硬柱石相低绿片岩相为主,靠近外缘冲断带的外带前缘,岩石反而可达低角闪相,变质矿物冠状反应边及生长环带以变质基性岩、基性火山岩中最明显。 变质基性岩辉长岩、辉绿岩,一般多具规模较大的透镜体。边缘应变变质较强,成兰片岩或绿片岩;核部虽已变质并出现兰闪石、绿帘石、钠长石等变质矿物,但变余辉长结构、辉绿结构较明显,定向构造不发育。变质基性火山岩多呈较小的透镜体,透镜体本身亦可见应变分解及变质面貌不同的现象。弱应变域虽也已成兰闪片岩,但残留有岩浆期的自形辉石斑晶等。发现辉石斑晶由内到外依次出现霓辉石硬玉质辉石、蓝闪石、蓝透闪石、阳起石、绿泥石的冠状反应边及生长环带。强应变域为网状兰闪片岩,定向构造更强,并由大量兰闪石和少量钠长石、石榴石、绿帘石等构成,可见兰闪石透镜状变斑出现兰透闪石、阳起石生长环带。兰片岩中锆石U-Pb法年龄值282Ma19。在兰闪片岩网纹状基质中可见透入性差的细网状阳起千糜岩、绿泥千糜岩。一些几十厘米级的透镜体则可见核部为暗绿色兰闪片岩,边缘为浅黄绿色阳起绿泥千枚岩。 外带前缘为一套透镜状角闪片岩、斜长角闪片岩,野外观察火山岩面貌较突出,显微镜下以定向强烈的中细粒普通角闪石和中长石、普通角闪石为主。局部残留变余填间结构,还可见中粒柱状角闪石核部残留具自形辉石假象的阳起石。岩石中自形锆石U-Pb法年龄值199Ma19。岩石地球化学特征与残留自形辉石的蓝闪片岩相似。过去因其变质较深,多认为是元古界火山岩,从地球化学特征、副矿物对比,以及残留的结构分析,它可能与达蓝闪片岩相变质的火山岩同为一套洋脊型玄武岩,只是蓝片岩的增压增温降压恒温的增温降温变质PTt轨迹特征明显,而角闪片岩后期的增温较显著,受热驰豫影响较强。 13 高黎贡山造山带高P/T带滇缅双变质带西部 该带主要位于缅甸密支那西侧,中国仅分布于苏典昔马断裂以西,与缅甸克钦帮变质带相连。带内变质基性、超基性岩岩片较发育,与之相伴盛产以硬玉和硬玉质辉石为主的翡翠,还有蓝片岩,局部可见榴辉岩。翡翠中钠铬辉石暗硬玉 →硬玉→透闪石→阳起石由里到外可形成环带。蓝闪片岩中除见蓝闪石、阳起石→绿泥石亦呈由里到外的环带构造外,还可见在蓝闪片岩中,绿泥千糜岩呈非透入性强应变带。环带中不同变质矿物形成的相对序次与哀牢山、澜沧带相同,只是绝对时间一般认为是始新世约35Ma上新世,属新特提斯地体。 2 深变质内带冠状反应边及生长环带 内带低P/T带角闪岩相深变质片岩、变粒岩、钙硅酸盐岩、大理岩、片麻岩、混合岩、花岗岩等发育,局部可见麻粒岩。内部中浅构造相剪切带很发育,两侧则常出现浅部构造相剪切带,表部构造相的脆性断裂较少。带内高铝矿物出现中高压中温向低压高温相转变,再发生退变质。铁镁质矿物则出现普遍多序次逐级退变。哀牢山、澜沧、高黎贡山和念青唐古拉山等造成山带内,均可见到蓝晶石和黑云母出现矽线石反应边,矽线石出现白云母、绢云母反应边。而单斜辉石依次出现旁通角闪石、黑云母、以至绿泥石反应边的现象则较普遍,主要反映陆壳基底盖层收敛增厚后,碰撞、深溶、均衡抬升、逆冲侵蚀等PTt轨迹特征。哀牢山造山带核部小羊街岩组Ptx的千枚状二云片岩中,还发现兰晶石变斑依次出现红柱石、白云母、绢云母反应边,可能代表了陆壳盖层 收敛增厚、热驰豫、逆冲侵蚀的PTt轨迹。 念青唐古拉山造山带,印度板块北东犄角嵌入欧亚板块西藏雅鲁藏布江大拐弯,角闪石英闪长岩、角闪花岗闪长岩和角闪石英闪长质片麻岩的麻粒岩包体、透镜体中,发现紫苏辉石依次出现透辉石、普通角闪石以至黑云母绿泥石的反应边或环带,具降压降温退变质的轨迹特征。一般认为它是太古界的基底。笔者认为从其与富角闪石钙硷性花岗岩、花岗质片麻岩紧密共生,本身又是变基性超基性岩等分析,是俯冲、折沉作用的产物,反应边和环带构造主要反映从深溶、深成,到均衡抬升以至逆冲侵蚀作用阶段的变质。3 外缘冲断带中变质矿物冠状反应边及生长环带 该带岩石变形变质较弱,原岩面貌清楚,构造地层发育,变质矿物的冠状反应边及生长环带现仅在温压条件变化敏感的铁镁质基性岩中发现。澜沧江汇聚造山带中段西部的平掌组P基性火山岩、火山碎屑岩中,片理化基质已有蓝闪石、蓝透闪石、阳起石微晶晶出,最明显的是岩浆期辉石斑晶或晶屑,在其边缘或裂隙中亦发现依次出现霓辉石、蓝闪石→蓝透闪石→阳起石的反应边和生长环带。反应边及生长环带一般都很窄,有的仅几埃,不细致观察和靠探针确定,极易疏漏,应该是有限俯冲之后,随即逆冲折返地体的变质表现。4 研究变质矿物冠状反应边及生长环带的意义 41 揭示造山带的变质变形历程 变质矿物冠状反应边及生长环带的生长时序较为清楚,所反映的变质温度条件明显不同。具体的温压值及年龄值已有一些国家能测定, PTt轨迹较容易了解。但根据现有的变质矿物生长温压资料,彼此反应温压线所构成的成岩格子图,确定不同标型及特征变质矿物冠状反应边及生长环带所表现的PTt轨迹亦很明显。如外带中由普通辉石依次出现硬玉质辉石、蓝闪石、蓝透闪石、阳起石反应边和生长环带,表现了从火山岩中普通辉石的常温常压,到硬玉质辉石、蓝闪石生长所表现的低温高压即迅速增压再到阳起石的恒温降压,绿泥石的降温降压,反映了汇聚造山带外带顺时针型的PTt轨迹及俯冲地体的特征。如果再加上在哀牢山和高黎贡山外带后缘所见到的一些盖层岩石中的红柱石、兰晶石变斑及绢云母反应边,其PTt轨迹就更完整,整个造山带的俯冲逆冲挤出折返或俯冲热驰豫逆冲挤出折返,造山带的演化面貌就很清楚。 内带中所见铁镁质岩石中,自形紫苏辉石依次出现单斜辉石、透辉石、普通闪石、阳起石、黑云母、绿泥石,以及富铝质岩石中所见蓝晶石依次出现红柱石、白云母或蓝晶石依次出现矽线石、绢云母,也同样表现出增压增温一恒压增温或减压增温一降压降温的顺时针型PTt轨迹特征。只是紫苏辉石和蓝晶石形成之前前轨迹没有残留。另外,内带辉石、矽线石、红柱石的出现,反应该带重熔和热驰豫的存在,紫苏辉石的出现可能暗示折沉作用的存在。 42 提高造山带构造解译程度 经多年造山带变质岩区填图及构造解译后,深感造山过程中,即使在同一主应力场作用下,因各种制约因素的不同,可以派生出不同的次级应力场,还可以产生不同等级序次的褶皱、面理等。而仅靠面理、线理、褶皱等构造形迹进行构造解译,就会有诸多不定因素,显得较为困难。实际工作中,也常常出现因人而异、各取所需,而最后则是先入为主成分较重。如果能在尽可能详尽查清各种构造形迹及其组合配套关系的基础上,结合研究直观反应变质变形序次及关系的变质矿物冠状反应边及生长环带,加上PTt轨迹特征综合研究,构造解译的成果会更准确一些。近年来,已有一些研究者非常强调PTt轨迹和构造变形作用演化过程的成因联系,提出了PTtD 变形轨迹的概念。 43 为深入研究造山带物质组合、迁移及富集规律拓展新思路 从变质矿物冠状反应边及生长环带的特征看,不同矿物之间绝不完全是一个等化学反应的关系,特别是矿物生长环带不能简单地用不同期次不同世代矿物间9265似的反应关系所能说明。另外,我们熟知蓝闪石一硬柱石相和低绿片岩相变质中,总有大量富钠的蓝闪石、硬玉、硬玉质辉、钠长石等晶出,以至常有人把浅变质火山岩简单地恢复为细碧角斑岩组合,甚至把出现钠长石的副变质岩也认为是钠质火山岩。于是,浅变质岩中的变质细碧角斑岩铺天盖地,几乎到了只要是浅变质的火山岩、以至岩浆岩均是细碧角斑岩的地步。还有在深变质的造山带核部,矽线石等高铝矿物成带出现,也同样存在一个究竟仅是原岩结晶,还是在变质变形中富集的问题。野外和显微镜下矽线石等高铝矿物沿透入性较差的强应变域由黑云母转变聚集的现象很常见,其铝富集、硅带出也很明显。变形变质过程中物质组分的带入带出,已为越来越多的研究者所意识和重视,提出了进行PTtDX 组合轨迹的研究。变质矿物冠状反应边及生长环带间矿物及组分的变化,在一定程度上也反应了变形变质中物质组合迁移富集的规律。