谭筱虹,尹光侯,张震,李锡康,赵波
1)云南省地质调查院,昆明,650051; 2)云南省地质调查局,昆明,650051; 3)中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037; 4) 国土资源部盐湖资源与环境重点实验室,北京,100037
内容提要:高黎贡山变质岩带中(腾冲大蒿坪地区),原划归古元古代高黎贡山岩群中广泛存在的变质深成岩类,原岩实际为早白垩世(163.5±5.7 Ma)花岗闪长岩和晚白垩世(74.0±2.0Ma)二长花岗岩类,属变质的燕山期深成侵入岩,可划分为扬飞水角闪黑云花岗闪长质片麻岩、芹菜塘花岗片麻岩两个变质地体单元。早白垩世花岗闪长岩形成于造山前期同碰撞火山弧环境;晚白垩世二长花岗岩侵入岩形成于造山前期碰撞造山环境,并沿断裂带强烈侵位。原岩经喜马拉雅早期韧性剪切带动力变质,变质强度达高绿片岩相或低角闪岩相,形成花岗质片麻岩类,喜马拉雅中期叠加脆韧性动力变质作用。
研究区属于冈底斯—腾冲陆块东缘,腾冲岩浆弧的古元古界变质基底的高黎贡山变质岩带(高黎贡山群),其构造单元的归属、一般变质特征等前人作了比较多的研究(钟大赉,1998等),尤其是云南省地质矿产局(1990)作了系统研究和总结。变质岩带的剪切构造变形(樊春,王二七,2004)、韧性剪切带糜棱岩形成时代(吴小奇等,2006),以及构造演化❶等相关地质问题也作了较多研究。但是,沿高黎贡山变质岩带干牛圈断裂(早期具逆冲性质,晚期具正断层特征的走滑脆性断裂)❷南北向广泛分布的大量花岗质片麻岩类是否为正变质岩(变质深成岩),以及侵入时代和地质意义等问题的研究不够明确,而且前人将其笼统划归到高黎贡山群(PtG.)中(云南省地质矿产局,1990),作为古元古界变质基底。本文依托2001~2003年在该区开展的1︰5万曲石街、打苴街、大董街幅区域地质调查研究,仅以腾冲大蒿坪地区,相当于区域上高黎贡山变质岩带的中南段(图1)为例,对该区广泛分布的花岗质片麻岩进行了解析、划分变质侵入体等,并利用锆石U-Pb年代学对花岗质片麻岩类的侵位时代及其地质意义等进行了一定的研究。
高黎贡山变质岩带由不同时代、不同变质程度的地层,以及大量岩浆岩组成,尤其在腾冲大蒿坪地区花岗质变质岩类出露面积广,约占该区各类岩石出露面积的35%。由于该变质岩带经历了多期造山活动和新生代陆内造山的强烈叠加改造,致使部分花岗岩被卷入强烈变形变质,岩石的原岩结构、构造大多数被破坏,新生面理与围岩趋于一致,其原岩面貌及时代己难以确定,故以往多数把这些受强烈变形变质的花岗质岩石笼统划入元古界高黎贡山岩群(云南省地质矿产局,1990)。在开展 1 ∶ 5 万曲石街、打苴街、大董街幅区域地质调查联测中,对变质岩带中的变质地质体进行了解体,将其中花岗质变质岩进一步划分出花岗闪长质片麻岩、黑云二长花岗质片麻岩、黑云二长花岗质糜棱岩、花岗闪长质糜棱岩、钾长花岗质变晶糜棱岩、片麻状黑云二长花岗岩及片麻状花岗闪长岩等不同的地质体。划归变质花岗闪长质及变质二长花岗质两大类。据其分布及特征,分别命名为扬飞水片麻岩(Ygn)和芹菜塘片麻岩(Qgn),见图1。
图1高黎贡山变质岩带变质深成岩分布及采样位置简图Fig. 1 Sketch map of metamorphic plutonic rocks distribution and sampling position of the metamorphic zone of Gaoligong Mountains~—第四系火山岩;N2—新近系火山岩、碎屑岩;T—三叠系碳酸盐岩;P2—中二叠统碳酸盐岩;P1—下二叠统变质碎屑岩;P1+2—中、下二叠统碳酸盐岩及变质碎屑岩;∈—寒武系糜棱岩、大理岩;γK2—晚白垩世花岗岩;γK1—早白垩世花岗岩;γJ3—晚侏罗世花岗岩;γJ2—中侏罗世花岗岩;γ—燕山期花岗岩;MγK1—早白垩世蛮米片麻状花岗岩;γm3—混合花岗岩;新元古界梅家山岩群: Pt3j—九渡河岩组片岩, Pt3e—二道河岩组流纹岩, Pt3b—宝华山岩组变粒岩、大理岩;古元古界高黎贡山岩群: Pt1x—新路坡头岩组变粒岩, Pt1d—丹阳寺岩组花岗质变粒岩, Pt1l—烂泥坝岩组变粒岩、糜棱岩及构造片岩;Ygn—扬飞水片麻岩;Qgg—芹菜塘花岗质片麻岩;gg—花岗质片麻岩。1—实测及推测地质界线;2—实测不整合地质界线;3、4、5—实测及推测正断层、逆断层、平移断层;6—逆冲脆性—韧性剪切带;7—晚期剥离断层及向面;8—糜棱岩及糜棱岩带;9—韧性剪切带及千糜理;10—采样位置及样品编号;11—剖面位置及剖面编号~—Quaternary volcanic rocks;N2—Neogene volcanic and clastic rocks;T—Triassic carbonate rocks;P2—Middle Permian carbonate rocks;P1—Lower Permian metamorphic clastic rocks;P1+2—Lower—Middle Permian Carbonate rocks and metamorphic clastic rocks;∈—Cambrian mylonite and marble rocks;γK2—Late Crataceous granite;γK1—Early Crataceous granite;γJ3—Late Jurassic granite;γJ2—Middle Jurassic granite;γ—Yanshanian granite;MγK1—Early Crataceous gneissic granite;γm3—migmatitic granite; the Neoproterozoic Meijiashan Group: Pt3j—schist of the Jiuduhe Formation, Pt3e—rhyolite of the Erdaohe Formation, Pt3b—granulite and marble rocks of the Baohuashan Formation;the Paleoproterozoic Gaoligongshan Group: Pt1x—granulite of the Xinlupotou Formation;Pt1d—granitic granulite of the Danyangsi Formation, Pt1l—granulite, mylonite and tectonic schist of the Lanniba Formation;Ygn—Yangfeishui gneiss;Qgg—Qincaitang granitic gneiss;gg—Granitic gneiss. 1—measured and inferred geological boundary;2—measured unconformity geologic boundary;3,4,5—measured and inferred normal fault,reverse fault, strike-slip fault;6—thrust brittle—ductile shear zone;7—late detachment fault and bedding;8—mylonite and mylonitized zone;9—ductile shear zone and phyllonite foliation;10—sampling position and sample number;11—section position and section serial number
主要分布于曲石街乡的斋公房至打苴街乡的菜园一线,呈南北长20km、东西宽1.5~2km的近南北向带状或板状体产出,出露面积约34km2。围岩为古元古代高黎贡山群,二者呈面理一致、岩性过渡—突变关系,少部分地段与芹菜塘花岗片麻岩呈韧性剪切带接触。片麻岩中的片麻理与围岩面理一致,含少量角闪黑云斜长变粒岩包体。其典型剖面特征如图2。
图 2 腾冲县丹阳寺扬飞水片麻岩(Ygn)QSI实测剖面图Fig. 2 Measured profile QSI of gneiss of the Yangfeishui Formation in Danyangsi, Tengchong County1—黑云角闪斜长片麻岩;2—黑云角闪或角闪黑云花岗闪长质片麻岩;3—黑云二长变粒岩;4—弱片麻状钾(正)长花岗岩;5—含电气二长花岗岩;6—断层角砾岩;7—断层;8—分层号;9—产状;10—高黎贡山岩群丹阳寺岩组;11—扬飞水片麻岩;12—同位素测年样采集位置及样品编号1—biotite hornblende plagiogneiss;2—biotite hornblende or hornblende biotite granite dioritic gneiss;3—biotite hornblende monzonite granulite;4—weakly-gneissic potassium(syenite) feldspar granite;5—tourmaline-bearing monzonitic granite;6—fault breccia;7—fault;8—No. of bed;9—attitude;10—the Danyangsi Formation of Gaoligongshan Group;11—gneiss of the Yangfeishui Formation;12—sampling location and sample serial number for isotopic dating
杨飞水片麻岩(Ygn)
32. 灰色条纹状中细粒角闪黑云花岗闪长质片麻岩。局部见长英质富集成条带状。
31. 灰、浅灰白、灰绿色中粗粒黑云角闪花岗闪长质片麻岩,夹线痕状绿帘绿泥石化角闪黑云云英闪长质片麻岩。两种岩石面理平行一致。
30. 灰色中细粒角闪黑云花岗闪长质片麻岩。本层以片麻理(Sgn)为变形面形成的小型褶皱发育,并伴有流劈理性质的褶劈理形成,沿劈理域有黑云母富集纹发育及柱状电气石散布。另外,网脉状钾长伟晶岩也较发育,脉宽20~30cm。
------------侵入接触------------
29. 灰至灰白色弱片麻状中细粒钾(正)长花岗岩。出露宽度150m±。
28. 灰白色含电气石中细粒二长花岗岩。
------------侵入接触------------
27~26. 灰至浅灰色中细粒角闪黑云花岗岩闪长质片麻岩。其间见一条宽1.5m的绿帘绿泥石化黑云斜长变粒岩捕虏体,与片麻岩接触面上有0.5cm宽的暗色带。
25~24. 灰至浅灰色中细粒黑云角闪花岗闪长质片麻岩。
23. 青灰色构造岩,由碎粉与碎粒、碎斑构成,成分均为长英质,并具帘石化,为表部相脆性构造。
22. 灰至浅灰色中细粒黑云角闪花岗闪长质片麻岩。在西侧与21层接触带附近,夹黑云角闪斜长片麻岩。含少量黑云斜长变粒岩包体,最大者可达1×0.6m。
------------过渡关系------------
高黎贡山岩群丹阳寺岩组(Pt1d)
21. 灰色条带条纹状黑云二长变粒岩。
图3 滇西高黎贡山变质带扬飞水片麻岩(a, 序号同表1)与芹菜塘片麻岩(b, 序号同表3)稀土元素配分曲线Fig. 3 REE pattern of gneiss of the Yangfeishui Formation (a, serial number is the same to Table 1) and the Qincaitang Formation (b, serial number is the same to Table 3) in the Gaoligong Mountain metamorphic belt
2.1.2 岩石学特征
扬飞水片麻岩岩性单调,仅由于岩石中黑云母与角闪石含量差别或富集程度不同,而出现黑云角闪花岗闪长质片麻岩或角闪黑云花岗闪长质片麻岩。总体呈灰—灰白色,蚀变强烈地段显灰绿色。具中细粒鳞片柱粒状变晶结构,条痕片麻状构造,局部具中粗粒。矿物成分主要由钾长石(5%~20%、平均15%)、斜长石(42%~52%、平均45%)、石英(20%~30%、平均25%)、黑云母(6%~10%)、角闪石(8%~9%)组成。长石、石英粒径一般3~0.5mm,少量达6~8mm;黑云母、角闪石长轴小于0.2mm。长英质矿物多数呈小眼球网结或条痕状富集;黑云母与角闪石等暗色矿物及部分微细粒交生状长英质趋于呈网纹或条痕状富集,并与长英质浅色矿物平行相间、断续分布。钾长石大部分呈半自形板状—他形粒状,少部分呈填隙状,晶形较好者具格子双晶,为微斜长石;斜长石半自形板状—他形粒状,肖纳双晶与钠长双晶发育,An=20~30;黑云母Ng=暗褐—棕色、Np=浅黄;角闪石Ng∧C=19°~20°,Ng=蓝绿、Np=黄绿,经电子探针测定结果均为低铁-浅闪石质普通角闪石。局部见斜长石、钾长石、角闪石各自呈斑杂状产出,且具中间粒度粗、自形程度好,边缘粒度细、并与其他矿物交生现象,反映出原花岗岩被细粒化特征。于平行片麻理走向(⊥a轴)的切面上,矿物长宽比最大可达6︰1,构成了矿物生长线理。岩石中的斜长石、黑云母及角闪石普遍受到钠黝帘石化、绿帘石化、绿泥石化,局部尚可见绿帘石细脉呈纵横交错状分布。
据1件岩石人工重砂分析,副矿物主要有锆石、榍石、磷灰石、绿帘石、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、方铅矿、白铅矿、白钨矿、金红石等。其中:锆石长轴≤0.05~0.15mm,多数为复杂聚形类,少量扁平板状晶形,晶面发育匀称,晶棱完好,显淡棕黄色,包体呈透明不规则状无规律分布,可能为雏晶锆石;榍石呈半自形长板状,显淡黄色,长轴长度≤0.05~0.2mm;磷灰石自形柱状,长轴长度<0.05~0.1mm,无色透明;金红石长圆粒状,半自形,长轴长度<0.05mm,显橙红色。
2.1.3 岩石化学及地球化学特征
据岩石化学分析结果(表1),扬飞水片麻岩SiO2含量介于65.81%~67.92%之间,具偏中性的酸性特征;CaO+Na2O+K2O略大于Al2O3,显示钙碱性岩石面貌。部分微量元素的光谱定量分析结果(表1)显示,岩石中的亲石元素Rb、Sr、Ba等元素含量大于地壳中的克拉克值,而与中酸性深成岩相当。稀土元素分析结果(表1)表明:∑REE=224.08×10-6~227.61×10-6、LREE/HREE=12.42~12.69、δEu=0.66~0.67、CeN/YbN=10.23~11.12,显示出岩石具铕中等亏损之轻稀土富集型特征,稀土模式图为一向右倾斜的铕亏损型似“L”曲线(图3a)。
2.1.4 原岩性质及时代
据扬飞水片麻岩呈较稳定的板状产出,岩性较均一且稳定,矿物粒度粗,长石类矿物晶形好,副矿物锆石晶棱完整,其原岩具深成岩类特征。据TiO2—SiO2图解,两样品也落入火成岩区(图4a)。从岩石矿物成分以斜长石为主、含较高的角闪石等暗色矿物及里特曼组合指数σ=2.046等特征来看,原岩应是偏中性的酸性岩类,且属钙碱性系列。将岩石化学成分与我国各类深成岩相比,各氧化物含量与黎彤、饶纪龙(1963)的角闪黑云花岗岩相近(表1)。据上述特征,结合岩石变余矿物组合及含量,认为扬飞水片麻岩的原岩应属花岗闪长岩。
表 1 滇西高黎贡山变质带扬飞水片麻岩岩石常量元素(%)、微量元素(×10-6)和稀土元素(×10-6)含量表Table 1 Major(%), rare(×10-6) and rare earth elements(×10-6) contents of the gneiss rocks of the Yangfeishui Formation in the Gaoligong Mountain metamorphic belt
图4 滇西高黎贡山变质带扬飞水片麻岩TiO2—SiO2图解(序号同表1)Fig. 4 TiO2—SiO2 diagram of gneiss of the Yangfeishui Formation (a, serial number is the same to Table 1) and the Qincaitang Formation (b, serial number is the same to Table 3) in the Gaoligong Mountain metamorphic belt
图5 滇西高黎贡山变质带不同构造环境花岗岩非活动性元素的判别(仿Pearce,1984)Fig. 5 Non-active elements discrimination under different tectonic environments of granites in the Gaoligong Mountain metamorphic belt (imitated from Pearce,1984) ▲—扬飞水片麻岩;○—芹菜塘花岗质片麻岩;样号同表1▲—gneiss of the Yangfeishui Formation; ○—granitic gneiss of the Qincaitang Formation; Serial number is the same to Table 1
用岩石光谱定量测试成果(1︰5万曲石街、打苴街、大董街幅区域地质调查),将Rb、Nb、Y等非活动性元素投入到花岗岩形成构造环境判别图上(图5),样品落入火山弧花岗岩区,靠同碰撞花岗岩一侧。结合地质特征,扬飞水片麻岩原岩可能形成于造山前期同碰撞环境,并沿干牛圈断裂强烈侵位的产物。
经对扬飞水片麻岩锆石U-Pb研究,岩石中锆石颗粒晶形不甚完整,无明显的内部结构,仅破碎和溶蚀现象明显,结合地质特征,表明其经历了后期的区域动力变质作用和流体作用叠加改造。用于测试年龄样品选择了晶形较完好的颗粒,在完整无裂隙的晶域进行SHRIMP分析。
详细流程和原理参考Compson等(1992)、Williams等(1987)、简平等(2003)。分析时,采用挑峰扫描,记录Zr2O+,204Pb+,背景值,207Pb+,208Pb+,U-,Th+,ThO+和UO+9个离子束峰,每7次扫描记录一次平均值。一次离子流强度约4.5 nA、加速电压约10 kV的O2-,样品靶上的离子束斑直径约25~30μm。质量分辨率约5000(1%峰高)。应用澳大利亚国家地质调查局标准锆石TEM(417Ma)进行元素间的分馏校正(interelement fractionation)。应用RSES标准锆石SL13(年龄572Ma;U含量238×10-6)校准所测锆石的U、Th和Pb含量。数据处理采用ludewig squid1.0及isoplt程序。普通铅根据实测204Pb进行校正,单个数据点的误差均为1σ,所采用的206Pb/238U年龄,其加权平均年龄为95%的置信度。表2列出花岗闪长质片麻岩的10粒锆石颗粒的14个SHRIMP U-Pb分析结果,其分析点中心、采用年龄和Th/U值全部列于表中。能谱地质年龄测试结果(图6a、b),为124±4Ma,其原岩形成时期为早白垩世。
图6 滇西高黎贡山变质带扬飞水片麻岩[QSI-TW22, (a)、(b)]与芹菜塘花岗片麻岩[DZⅡ-TW58, (c)、(d)]锆石U-Pb一致曲线图及加权平均年龄图Fig. 6 Consistency curve and the weighted mean zircons U-Pb age of the gneiss of the Yangfeishui Formation[(a),(b); QSI-TW22)] and granodioritic gneiss of the Qincaitang Formation[(c),(d); DZⅡ-TW58] in the Gaoligong Mountain metamorphic belt
2.2.1 剖面结构
沿高黎贡山主脉呈南北向连续展布。该片麻岩体东西宽大于2~5km,南北贯穿大蒿坪地区,区内出露面积约161km2。两侧与元古宙构造地(岩)层呈断层或韧性剪切带接触。岩性多数为花岗片麻岩,其间含有呈似层状、透镜状产出的元古宙构造岩层包体。向南多数呈分枝状或被剪切挤压成长条状、透镜体状、似层状产出,岩性多为花岗质变晶糜棱岩。其剖面结构见图7。
芹菜塘花岗片麻岩(Qgn)
69. 灰、浅灰色纹片状千糜岩化含角闪黑云二长长英质变晶糜棱岩。在以细粒化钾长石或斜长石及石英条带的基质中,叠加了呈线状排列的隐晶黑云母及石英。
68. 灰、灰白色纹片状千糜岩化黑云二长花岗质变晶糜棱岩。长石残碎斑径最大达8mm,在糜棱基质中见相对早期形成糜棱理(Sml1)被相对晚期形成的黑云母和绢云母聚集千糜理(Sml2)截切,并构成右行走滑剪切的S—C组构。
67. 灰、浅灰色条痕状变晶糜棱岩化黑云斜长变粒岩。可能为大型包体或残留剪切透镜体,面理与68层变晶糜棱理一致。出露宽度约25m。
66~65. 为灰至灰白色片麻状含角闪黑云二长花岗质变晶初糜棱岩。宏观露头具片麻状构造,斑晶长轴≤6×4mm2。显微镜下见变晶初糜棱结构。
64. 浅灰、灰白色黑云二长花岗质变晶糜棱岩,含深灰色角闪黑云片岩包体。包体宽30~50cm。
63. 灰、浅灰色眼球条痕状含角闪黑云二长花岗质变晶糜棱岩。
62. 灰色眼球条痕状含角闪黑云二长花岗质变晶糜棱岩,夹多条深灰色变晶糜棱岩化黑云斜长变粒岩及黑云构造片岩。
61. 灰色变晶糜棱岩化钾长花岗质条带状混合质黑云斜长变粒岩,夹少量石榴黑云构造片岩。混合质变粒岩中的脉体含量占15%±,并呈宽0.3~5cm角砾条带状分布,局部与基体界线呈过渡状。
60. 灰、暗灰色黑云二长花岗质变晶糜棱岩。
59. 灰色片麻状含黑云二长花岗质变晶初糜棱岩。宏观岩石具不均匀片麻状构造,面、线理发育,线理倾伏角25°±。显微镜下见具变晶初糜棱结构。
58. 灰色眼球(一般大小3.5 mm×5mm)状片麻状黑云二长花岗质变晶初糜棱岩为主,与含角闪黑云二长花岗质变晶糜棱岩相间产出。
57. 灰色条纹条带状含黑云二长花岗质变晶糜棱岩为主,夹片麻状含黑云二长花岗质变晶初糜棱岩。
56. 灰色条纹条带状黑云二长长英质变晶糜棱岩为主,夹黑云二长花岗质变晶糜棱岩。
55. 灰、灰白色眼球(一般大小3.5 mm×5mm)状含石榴黑云二长花岗质变晶糜棱岩。
--------变余侵入或韧性剪切带接触--------
高黎贡山岩群烂泥坝岩组b岩段(Pt1lb)
54. 灰、褐灰色矽线黑云片状石英岩,夹符山透辉斜长石英岩、变粒岩。
图7 腾冲县王夺寨芹菜塘花岗片麻岩(Qgg)DZⅡ号实测剖面图Fig. 7 Measured profile DZⅡof gneiss of the Qincaitang Formation in Wangduozhai, Tengchong County1—浮土;2—黑云二长花岗质变晶糜棱岩;3—含石榴黑云二长花岗质变晶糜棱岩;4—含角闪黑云二长花岗质变晶糜棱岩;5—片麻状黑云二长花岗质变晶初糜棱岩;6—片麻状含角闪黑云二长花岗质变晶初糜棱岩;7—黑云二长长英质变晶糜棱岩;8—条带状混合质黑云斜长变粒岩;9—黑云斜长变粒岩;10—透辉斜长变粒岩;11—石墨透辉斜长变粒岩;12—黑云矽线石英岩;13—黑云片岩或黑云斜长变粒岩包体;14—面理产状;15—分层号;16—高黎贡山岩群烂泥坝岩组;17—芹菜塘花岗质片麻岩;18—同位素测年样采集位置及样品编号1—regolith; 2—biotite hornblende granitic blastomylonite; 3—garnet-bearing biotite hornblende granitic blastomylonite; 4—amphibole-bearing biotite hornblende granitic blastomylonite; 5—gneissic biotite hornblende granitic blastomylonite; 6—gneissic amphibole-bearing biotite hornblende granitic blastomylonite; 7—biotite hornblende felsic blastomylonite; 8—banded migmatitic biotite plagioclase leptynite; 9—biotite plagioclase leptynite; 10—diopside plagioclase lagioclase leptynite; 11—graphite diopside plagioclase lagioclase leptynite; 12—biotite sillimanite quartzite; 13—biotite schist or biotite plagioclase leptynite inclusion; 14—foliation attitude;15—bed serial number; 16—the Lanniba Formation of the Gaoligong Group; 17—granitic gneiss of the Qincaitang Formation; 18—sampling location and sample serial number for isotopic dating
2.2.2 岩石学特征
据其受动力变质的强度及变成岩石的结构构造特征,可大致将其划分为花岗质片麻岩、变晶糜棱岩化花岗岩、片麻状花岗质变晶初糜棱岩、花岗质变晶糜棱岩及千糜岩化花岗质变棱岩5类(岩石分类和命名方案:变质岩岩石和命名方案,GB/T 17412.3-1998)。
2.2.2.1 变晶糜棱岩化花岗岩
为变晶糜棱岩化黑云二长花岗岩一种,并多呈宽小于1.0m的条带透镜状夹于花岗质片麻岩中。岩石显浅灰至灰白色,具变余中粗粒花岗结构,网结状定向构造。矿物成分由微斜微纹长石(40%)、斜长石(27%)、石英(27%)、黑云母(6%)组成。宏观露头见各矿物成分呈半定向排列,微显面线构造,矿物最大粒径可达1cm。显微镜下见在细粒化粗中粒长石、石英颗粒间,少量粒径≤0.5~1mm的细微粒长石、石英及云母趋于呈网纹状分布。斜长石An=20,钾长石隐显钠长条纹及格子双晶,黑云母具Ng=棕红、Np=浅橙黄。
2.2.2.2花岗质片麻岩
图 8 千糜岩化花岗质变晶糜棱岩中定向多晶石英显示的先期糜棱理(Sml1)被后期绢云母富集条纹构成的千糜理(Sml2)叠加,构成的S—C组构;(+)150×Fig. 8 The prior mylonitic foliation (Sml1) showed in the directional multi-crystal quartz of phyllonitization granitic crystalloblastic mylonite was superimposed by phyllonitization foliation (Sml2) with being consisted of enrichment fringe of later period of sericite, which constituted the S—C fabric; (+)150×
据岩石中所含矿物成分的差别,可进一步划分为黑云二长花岗质片麻岩、角闪黑云花岗闪长质片麻岩及角闪黑云闪长质3种。矿物成分及含量为石英(5%~30%)、斜长石(26%~74%)、钾长石(17%~35%)、黑云母(8%~15%)、白云母(0~1%)、角闪石(0~18%)。
黑云二长花岗质片麻岩,浅灰至灰白色,具中细粒鳞片粒状变晶结构,条痕片麻状构造、定向构造。矿物成分主要由钾长石、斜长石、石英及黑云母组成,偶含微量白云母。副矿物有磷灰石、榍石、锆石、褐帘石、磷钇矿等。长英质矿物多呈粒径≤6mm的他形粒状、透镜状、团块状定向—半定向或线杆状聚集,颗粒细粒化明显,其间可见残留半自形板状长石晶粒。粒径≤1mm的细粒长英质与黑云母呈定向排列,网纹条痕状富集。粗粒矿物包含细粒矿物普遍,钾长石具交代斜长石又析出蠕英石现象。石英除细粒化外,部分尚有重结晶成粒径≤9×1mm2条带状,最长条带达16mm。斜长石An=23~27;钾长石格子双晶发育,局部显钠长显微条纹,部分呈似脉状产出;黑云母Ng=暗褐—棕红、Np=浅黄。
角闪黑云花岗闪长质片麻岩,灰色,具中细粒—不等粒鳞片粒状变晶结构,条痕片麻状构造。矿物成分以斜长石、石英为主,次为钾长石、黑云母、角闪石。副矿物有榍石、磷灰石、锆石、褐帘石等。长英质矿物粒径多数≤3.5mm,并呈小眼球状,圆化团块状定向展布。粒径≤0.3mm的细粒化长英质及黑云母、角闪石趋于镶嵌变晶状,并呈条痕网纹状聚集。石英除细粒化外,尚呈伸长条痕状聚集,部分呈矩形条带状;钾长石多数交代斜长石,并析出蠕英石;黑云母Ng=暗褐、Np=浅黄;角闪石呈半自形柱粒状,部分呈碎裂集合体状,并与黑云母一起形成暗色条纹,Ng=蓝绿、Np=浅黄绿。
角闪黑云闪长质片麻岩,灰至深灰色,具中细粒粒状变晶结构,半定向构造、片麻状构造。矿物成分主要由斜长石和角闪石组成,次为石英和钾长石。副矿物有榍石、锆石、磷灰石。岩石中粒径≤1mm的细微粒他形斜长石、角闪石、石英富集于基质中,残留有粒径≤3mm的中细粒半自形板状斜长石及柱状角闪石,局部可见钾长石与石英构成的细脉与基质平行产出。副矿物自形程度较好。斜长石An=40;普通角闪石Ng=墨绿、Np=浅黄褐,且多绿泥石化及绢云母化。
2.2.2.3 片麻状花岗质变晶初糜棱岩类
常与花岗质变晶糜棱岩相间产出,构成相对弱变形域的岩石面貌。岩石显浅灰至灰白色,具不等粒粒状变晶结构、鳞片粒状变晶结构、变晶初糜棱结构,片麻状定向构造、显微网结构造。矿物成分及含量为石英(20%~30%)、斜长石(22%~46%)、钾长石(15%~48%)、黑云母(8%~18%)、白云母(0~2%)、角闪石(0~4%)。岩石表现为在由粒径≤1mm的长英质及云母类等矿物呈条痕网纹状富集的基质中,残留着大量粒径≤8mm的透镜状、浑圆状、眼球状他形长石碎斑(60%±),以致宏观上表现出片麻状构造。糜棱基质(≤40%)中的长石、石英及云母各自趋于条纹状聚集,矿物颗粒呈镶嵌变晶状产出,其间的石英粒径多数大于长石及云母类矿物,部分尚呈多晶条带状。残碎斑除残留亚颗粒与核幔构造的痕迹外,边缘包含交代基质的现象普遍,长石残斑内仍有板状晶形保留。钾长石隐显格子双晶及钠长石条纹;斜长石An=20~27;黑云母呈定向短片状,Ng=暗褐、Np=浅黄褐。角闪石在岩石中多呈粒径≤2mm的半自形柱粒状不均匀分布,残碎斑产出,Ng∧C=20°±,Ng=蓝绿、Np=黄绿。副矿物有榍石、锆石、磷灰石、褐帘石、锆石、磷钇矿等,晶形均较好。
2.2.2.4 花岗质糜棱岩
空间上与上述片麻状花岗质变晶初糜棱岩相间产出。可进一步划分为黑云二长花岗质变晶糜棱岩、角闪黑云花岗闪长质变晶糜棱岩、黑云二长长英质变晶糜棱岩3种。矿物成分及含量为石英(20%~42%)、斜长石(25%~50%)、钾长石(15%~38%)、黑云母(3%~16%)、角闪石(0~8%)等。岩石浅灰色,具不等粒鳞片粒状变晶结构、变晶糜棱结构、碎斑基质结构,眼球纹理构造,面线构造发育。糜棱基质含量大于75%,成分由微细粒石英(粒径≤0.8mm)、长石(粒径≤0.2mm)、黑云母(粒径≤0.15mm)组成,并各自呈显微纹理状聚集、定向排列成糜棱理(Sml),矿物颗粒间趋于镶嵌变晶状,部分石英呈多晶条带状。残碎斑含量<25%,成分多数为他形长石,斑径多数小于3.5mm,少部分可达8mm,并呈透镜状、小眼球状、浑圆状及“σ”旋转碎斑状定向散布在糜棱基质中,少部分呈串珠状分布。残斑多具亚颗粒与核幔构造,在其边缘常有包含交代基质颗粒现象,内部裂纹发育,并可见残留板状长石晶面。斜长石An=20~26,钾长石具卡氏双晶,黑云母Ng=暗褐、Np=浅黄,多铁泥化。角闪石多具细微粒黑云母的反应边,Ng=墨绿、Np=黄绿。副矿物有磷灰石、榍石、锆石、褐帘石,其晶形多呈半自形—自形状。
2.2.2.5 千糜岩化花岗质糜棱岩
该类岩石分布范围有限,是介于糜棱岩与千糜岩之间的过渡岩石类型,主要呈线状分布于研究区东部边缘。代表性岩石有千糜岩化黑云二长花岗质变晶糜棱岩和千糜岩化含角闪黑云二长花岗质变晶糜棱岩两种。岩石基本特征与前述同类花岗质变晶糜棱岩相同,只是在其上叠加了一次相对浅部层次的动力变质而具千糜岩化特征。岩石主要表现为在细微粒交生状长石条痕和细粒多晶石英条带为主构成的糜棱理(Sml1)基质中,出现了更次一级隐晶(粒径≤0.1mm)长英质与黑云母或绢云母的线理各自富集构成千糜理(Sml2),其间黑云母进一步富集并绢云母化,石英多晶条带被细粒化成粒径≤0.1×0.05mm的小透镜体。千糜理两侧的条带石英多出现核幔和亚颗粒构造,并发生旋转而与千糜理构成S—C组构(图8)。
2.2.3 岩石化学及地球化学特征2.2.3.1 岩石化学特征
岩石化学分析结果(表3)表明,二长花岗质变质岩石SiO2含量介于66.97%~72.68%之间,平均为70.32%;大部分样品Al2O3>(K2O+Na2O+CaO),仅1件Al2O3<(K2O+Na2O+CaO);花岗闪长质变质岩石SiO2含量较高72.6%~77.79%,平均Al2O3>(K2O+Na2O+CaO),均具铝过饱和岩石类型特征。钾长花岗质变质岩石的SiO276.81%、K2O7.08%,较高,Al2O3与K2O+Na2O+CaO相近,具铝过饱和与正常系列间的过渡。从表3可看出,岩石的SiO2、K2O含量普遍较高,尤其是花岗闪长质与钾长花岗质岩石中的SiO2,主要与动力变质过程中发生钾、硅化或弱混合岩化有关。
2.2.3.2 地球化学特征
据岩石光谱定量分析结果(表4),3种花岗质变质岩中的大离子亲石元素Rb,亲岩浆元素Th、Ce、La,不相容元素Zr等微量元素高于地壳克拉克值。而其他元素则大多数低于地壳克拉克值,尤其是放射性元素U、不相容元素Hf等仅达其十分之一。显示为亲岩浆型,同时也反映出有离散—聚集的趋势。
据稀土元素分析结果(表3), 二长花岗质变质岩石的稀土总量∑REE=235.39×10-6~749.41×10-6, LREE/HREE=7.23~23.45、δEu=0.18~0.62,Ce/YbN=5.18~39.02,显示出岩石稀土总量较高、铕较强亏损之轻稀土富集型特征,稀土模式图为一向右倾斜的铕亏损型曲线(图3-b)。花岗闪长质变质岩石的∑REE=113.7×10-6~240.47×10-6,LREE/HREE=8.94~13.10,δEu=0.31~0.42,Ce/YbN=6.69~12.97,与上述二长花岗质变质岩石相比,除稀土总量偏低外,其他特征相近。钾长花岗质变质岩稀土总量较低(∑REE=67.23×10-6),无明显的铕异常,(δEu=0.9),轻稀土富集(LREE/HREE=5.8),稀土模式图为一向右中等倾斜的无铕异常曲线(图3b)。
2.2.4 原岩性质及时代
芹菜塘花岗片麻岩呈南北向带状及似层大透镜状产出,脉状产出的部分花岗片麻岩与高黎贡山岩群呈明显的变余侵入接触。从构成岩石的网结、眼球体及残碎斑看,矿物粒度较粗,长石的板状晶形仍然可辨,锆石、磷灰石等副矿物自形程度高、晶形完整、晶棱明显,其原岩应是岩浆成因。在TiO2—SiO2图解(图4b)中样品落入火成岩区。
表 3 滇西高黎贡山变质带芹菜塘花岗片麻岩岩石常量元素(%)、微量元素(×10-6)和稀土元素(×10-6)含量表Table 3 Major(%), rare(×10-6) and rare earth elements(×10-6) contents of the gneiss rocks of the Qincaitang Formation in the Gaoligong Mountain metamorphic belt
表 4 滇西高黎贡山变质带芹菜塘花岗片麻岩微量元素含量(×10-6)Table 4 Microelement contents (×10-6) of the granitic gneiss rocks of the Qincaitang Formation in the Gaoligong Mountain metamorphic belt
将Rb、Nb、Y等非活动性元素投入到花岗岩形成构造环境判别图上(图5),样品落入同碰撞与火山弧交界区附近。结合区域地质背景分析,认为芹菜塘花岗片麻岩原岩可能形成于造山前期同碰撞环境,并沿断裂带强烈侵位。
从宏微观岩石矿物组分及含量看,芹菜塘花岗片麻岩主要由二长花岗质、花岗闪长质及钾长花岗质3种变质岩石类型组成。其中二长花岗质变质岩中的钾长石与斜长石含量相近,岩石化学成分与中国花岗岩相比,除K2O含量较高外,其他氧化物含量与黎彤等(1963)黑云母花岗岩类似。花岗闪长质变质岩中的长石类矿物以斜长石为主,并普遍含角闪石。钾长花岗质变质岩中的长石类矿物以钾长石为主,并含少量黑云母及白云母。据上述特征,认为组成芹菜塘花岗片麻岩的3种主要变质岩石类型的原岩,应是二长花岗岩与花岗闪长岩及钾长花岗岩。其中广泛出露的二长花岗岩又可依据所含暗色矿物的不同,进一步划分为黑云二长花岗岩与含角闪黑云二长花岗岩。
经对芹菜塘花岗片麻岩中锆石研究,其晶形较好,部分锆石中可见核—壳2层结构,以核为主,壳较薄且厚度有变化,晶核与外部晶环界限明显,封闭或不封闭。锆石颗粒颜色浅,说明U丢失明显;部分早期沉积成因的锆石被后期成因锆石包裹、叠加改造,反映出受后期地质事件的改造。表2列出二长花岗质片麻岩的7颗锆石颗粒的13个SHRIMP U-Pb分析结果。经对二长花岗岩类进行锆石U-Pb能谱地质年龄测试结果(图6-c,d),为74±2Ma,其原岩形成时期为晚白垩世。而与其相伴产出的花岗闪长岩类及钾长花岗岩类则是同一岩浆热事件中相对早晚的系列产物。
扬飞水片麻岩、芹菜塘花岗片麻岩在宏观上均具片麻状、条纹条带状构造,微观普遍显变晶糜棱岩化结构,因此应是一种构造片麻岩。从岩石结构及叠加面理分析,该构造片麻岩先后经历了两次主要动力变质作用。根据1 ∶ 5 万曲石街、打苴街、大董街幅区域地质调查成果及构造解析,划分为早和晚两期区域性动力变质作用。
早期岩石中主要表现为原岩组成矿物的细粒化,其中细微晶黑云母、长石和细晶石英分别呈平行相间的网纹条痕状聚集、定向展布,且大部分石英发生恢复重结晶作用而形成多晶条带。呈残碎斑产出的较粗粒长石及石英多数被圆化,并呈眼球透镜状、串珠状、线杆状产出,包含细粒矿物现象普遍。尤其是钾长石,除包含特征外,尚形成变晶富集条痕及交代斜长石而析出蠕英石现象。出现的新生矿物,主要有细粒化后又重结晶成齿状镶嵌产出的微细粒长石、石英及黑云母新晶,恢复结晶的条带石英,交代作用形成的蠕英石及钾长石等。另外,在芹菜塘花岗片麻岩分布区内,尚有少量眼球条带状混合岩脉产出。表明该期变质作用的类型应是韧性剪切带动力变质,变质强度达高绿片岩相或低角闪岩相,并形成于中部层次的中—高温环境(550~650℃),同时有热流变质作用发生,所形成的糜棱面理(Sml)具透入性和区域意义。
晚期动力变质主要沿脆韧性剪切带发生,属线状叠加变质。所卷入的地质体为经上述变晶糜棱岩化作用形成的花岗质构造片麻岩或变晶糜棱岩。岩石主要表现为在上述先期形成的变晶糜棱岩化岩石基础上,再次发生细粒化,并出现绢云母富集条纹及先期形成的细微晶长石、石英新晶长轴呈斜列式排列,构成S—C组构。表明本期变质作用强度仅达低绿片岩相,相对早期变质作用而言属叠加退变质,其变质作用类型属韧性剪切带动力变质,只是其构造层次已转为浅部,且规模局限,所形成糜棱面理的透入性较差,已不具区域意义。
据前述杨飞水片麻岩原岩形成时期为早白垩世。芹菜塘花岗片麻岩原岩主体为晚白垩世侵位,其变质时间应晚于燕山期。另外,在高黎贡山的西坡山脚堆积的上新统芒棒组中有花岗(构造)片麻岩或花岗质变晶糜棱岩的大量砾石成分,其变质时期应早于喜马拉雅中期或与其相当。再结合变晶糜棱岩化作用形成于中部层次,而在上新世已被推挤到表部接受剥蚀分析,其韧性剪切动力变质的形成时间主期应为喜马拉雅早期,即与前述高黎贡山岩群等构造岩层所叠加的动力变质时期及扬飞水片麻岩变质时期相同。而叠加其上的脆韧性动力变质作用(千糜岩化)时期可能为喜马拉雅中期,即与同一构造带上其它地质体发生以糜棱面理为变形面形成的褶皱变形、褶劈理等变形时间相当。
(1)高黎贡山变质岩带中(腾冲大蒿坪地区) 变质深成岩为晚期侵入岩,时代为124±4Ma、74±2Ma两个阶段,属燕山期。
(2)高黎贡山变质岩带中解体出来的变质深成岩类可划分为杨飞水角闪黑云花岗闪长质片麻岩、芹菜塘花岗片麻岩两个变质地体单元,即回复原岩为早白垩世花岗闪长岩侵入岩和晚白垩世二长花岗岩侵入岩单元。
(3)早白垩世花岗闪长岩形成于造山前期同碰撞火山弧环境;晚白垩世二长花岗岩侵入岩形成于造山前期碰撞造山环境,并沿干牛圈断裂强烈侵位的产物。
(4) 原岩经喜马拉雅早期韧性剪切带动力变质,变质强度达高绿片岩相或低角闪岩相,形成花岗质片麻岩,喜马拉雅中期叠加脆韧性动力变质作用(千糜岩化)。
致谢:本文主要是2003年1∶5万曲石街、打苴街、大董街幅区调研究成果。在此向精心指导了本文的徐章宝高级工程师及参加区调工作的地质人员致以衷心感谢!
注 释 / Notes
❶ 丁林. 1991. 滇西高黎贡山南段构造变形特征及演化历史讨论. 北京:中国科学院地质地球物理研究所, 硕士论文: 1~156.
❷ 云南省地质调查院. 2003. 1︰5万曲石街、打苴街、大董街幅区域地质调查报告.