西天山特克斯一带双变质带特征

梁有为，郭洪方，于海峰

(1.辽宁省地质勘查院，辽宁 大连　116100；2.辽宁地质矿产研究院，辽宁 沈阳　110032)



西天山特克斯一带双变质带特征

梁有为1，郭洪方1，于海峰2

(1.辽宁省地质勘查院，辽宁 大连116100；2.辽宁地质矿产研究院，辽宁 沈阳110032)

特克斯一带双变质带是西天山双变质带重要组成部分。对特克斯一带双变质带特征的详细观察和讨论，可能对整个西天山双变质带深入研究起到解剖麻雀的作用。低压相系变质岩是以堇青石片岩类为代表；高压相系变质岩是以蓝闪石片岩类为代表。在后继的收缩体制下，由于陆-陆碰撞作用，使能干性不同的层状变质岩叠置到一起，经过强烈纵向构造置换作用，使能干性较强的蓝闪石片岩类(包括大理岩)变成透镜状、似层状岩石，嵌在数量较多、能干性较弱的堇青片岩类里，构成双变质带混杂体。变质作用的时间约为晚志留世末。堇青石片岩类为低压相系角闪岩相岛弧型变质作用；蓝闪石片岩类属于高压相系低绿片岩相俯冲带型变质作用。

蓝闪石片岩；堇青石片岩；高压相系：低压相系；双变质带混杂体

西天山双变质带沿西天山构造带之天山南缘缝合带呈北东东向展布，宽约30km，长约200km(高俊等，1998)，是我国著名的双变质带之一(董申保等，1986；董申保，1989)。特克斯一带双变质带是西天山双变质带重要组成部分(都城秋穗，1991；高俊等,1997)，相当于西天山双变质带的中段(胡靄琴等，1986；鄔继日等，1986)。对特克斯一带双变质带特征的详细观察和讨论，可能对整个西天山双变质带的深入研究起到解剖麻雀的作用。

特克斯一带双变质带位于新疆特克斯县城南东侧，那拉提-红柳河构造带的南缘(郝杰等，1993)(图1)，岩石地层单位归属于晚志留世科克铁克达坂岩组(S3k)(梁有为等,2014)。

其中，高压相系的蓝闪石片岩类呈透镜状、楔状、似层状，夹在低压相系堇青石片岩类岩石中，组成双变质带混杂体。从出露面积来看，蓝闪石片岩和堇青石片岩的比例约为1∶8。此外，在堇青石片岩中还夹少许大理岩透镜体。

1　双变质带的岩类型及岩石学特征

这一地区主要岩石类型为低压相系的堇青石片岩类(图2、图3)，其次为高压相系的蓝闪石片岩类，另外，还有少部分大理岩类。各种岩石类型特征见表1。

1.第四系; 2.下石炭统大哈拉军山组; 3.上志留统科克铁克达坂组;4.古元古界木札尔特岩群; 5.石炭纪花岗6.泥盆纪花岗岩; 7.志留纪花岗岩; 8.那拉提-红柳河构造带;9;逆断层;10.平移断层;11.糜棱岩带;12.大理岩;13.蓝闪石片岩；14堇青石片岩、石英片岩；15.面理产状图1　特克斯一带双变质带混杂体展布特征图Fig.1　 Distribution characteristics of double metamorphic zone melange Tekesi area

图2　堇青石二云片岩镜下素描图Fig.2　Two-mica-cordierite schist microscopically sketch map

图3　二云堇青石英片岩镜下素描图Fig.3　Two-mica-silici-cordierite schist microscopically sketch map

2　岩石地球化学特征

2.1主量元素地球化学特征

各种变质岩氧化物含量见表2及表3，前者为硅酸盐，后者为碳酸盐类。在表2中，可以看出，本测区早古生代变质岩的SiO2、Ai2O3、Fe2O3、CaO、K2O平均含量界于黏土和砂岩之间，SiO2比安山岩偏高。表3中，变质碳酸盐岩的SiO2明显偏低。

2.2微量元素地球化学特征

各种变质岩的微量元素含量见表4，从表4中可以看出，早古生代变质岩系的变质岩类大部分微量元素含量均低于地壳平均值，仅有少数元素高于地壳平均值。例如，Pb、Cr、V、Hf、As、B，其中Hf、As、B比地壳平均值显著偏高。PⅩⅥGP29 As很高，是地壳平均值的168倍，Au、Cu亦偏高。该样品所在地段恰好和地球化学水系沉积物Au、Cu异常区相符。这里也许是寻找中低温热液矿产的有利地区。

2.3稀土元素地球化学特征

稀土元素含量及其特征参数列入表4中，稀土配分曲线如图4所示。从表4中可以看出，本变质岩系变质岩∑REE187.50×10-6与地壳平均丰度183.48×10-6十分接近，各种岩石类型稀土总量的差别还是比较大的。富钙的岩石PⅩⅦXT16-1和PⅩⅦXT19-1稀土总量明显偏低，并且在稀土配分曲线上亦有明确显示。从稀土配分曲线(图4)上还可以看出，这两种岩石不仅仅是个别或某些稀土元素值偏低，而是每个稀土元素值都偏低。

图4　稀土元素配分曲线图Fig.4　REE distribution of rare earth

该变质岩系变质岩轻稀土总量稍高于地壳平均丰度(胡靄琴，1993)，而重稀土总量稍低于地壳平均值。因此，LREE/HREE也高于地壳平均值，稀土配分曲线向右倾斜，属于轻稀土富集型，重稀土轻度亏损。由PⅩⅦXT19-1岩石更靠近那拉提断裂带，受到构造作用的影响，La元素有较大的迁移，其La元素含量为0.07，只有地壳平均丰度的1/429，同样其(La/Yb)N和(La/Sm)N分别为0.06和0.03，均相当于地壳平均值的1/100左右。整个稀土配分曲线平缓右倾，无明显起伏，δEu平均值为0.93，比地壳平均值0.58稍高，无明显的Eu异常现象。

3　变质作用

变质岩系的变质作用较为复杂(王宝瑜等，1994)，具有截然不同的2种岩石类型(矿物组合)，一是具有低压相系特征的含堇青石片岩类；二是具高压相系特征的蓝闪石片岩类(朱杰辰等，1986)。后者呈楔状、透镜状似层状夹在前者中(陈哲夫等，1997)。

3.1低压相系变质作用特征

3.1.1低压相系变质矿物组合及变质矿物特征

低压相系的主要矿物组合为：白云母+黑云母+堇青石+石英；白云母+黑云母 +石英+斜长石；石榴子石+黑云母+白云母+堇青石+石英；白云母+黑云母+钾长石+斜长石+石英。上述矿物组合中主要变质矿物特征：堇青石：常呈变斑晶存在，形态多为卵形、椭圆状、透镜状，一般粒径为2～6mm。其晶体内常含石英、石墨和云母包体，这些包体往往排列成直线状、弧线状，有时呈S型，并与晶外面理(S1)紧密相连，说明堇青石变斑晶与构造面理是同期形成的。石英：为粒状，同相界面比较平直，与云母接触时，往往沿云母(001)晶面呈拟态生长。有的石英颗粒沿片理方向略显拉长，石英一般粒径为0.14～0.25mm。黑云母及白云母：呈片状，大致平行片理展布。一般粒径为0.4～0.6mm。云母片之间接触，或以两者的有理晶面接触，或以一方的有理晶面与一方的非有理晶面接触。黑云母常受到绿泥石化。石榴子石：常以变斑晶存在，一般粒径为2～5mm，呈近等轴粒状。常受到绿泥石化与碳酸盐化。

3.1.2低压相系变质作用讨论

上述变质矿物中最典型的变质矿物为堇青石。温克勒(1975)(H.GF.温克勒，1980)认为，堇青石为低级变质作用向中级变质作用转的标志矿物。他所谓的中级变质作用即通常所说的角闪岩相变质作用(都城秋穗，1991)。他认为泥质岩石或泥砂质岩石在0.15～0.2GPa下，下列反应的温度为495～565℃。

Ai2SiO5+H2O

都城秋穗(1972)认为堇青石为较为稳定的低压变质相系矿物(都城秋穗，1991)。

综上所述，含堇青石的片岩类为低压相系角闪岩相岛弧型变质作用。岛弧区的基本特征是岩浆活动带。变质作用产生的原因是岩浆的加热作用。一是岩浆的垫托作用；二是岩浆的增生作用。由于岩浆的加热作用十分显著，而加压作用十分有限，从而出现高温低压变质作用。

3.2高压相系变质作用特征

3.2.1高压相系变质矿物组合及变质矿物特征

高压相系的主要矿物组合如下：钠长石+石英+白云母+绿泥石；蓝闪石+绿泥石+绿帘石+钠长石±石英；蓝闪石+绿泥石±黝帘石+钠长石+白云母±石英；钠长石+石英+白云母+绿泥石+绿帘石±石榴子石；钠长石+阳起石+石榴子石+白云母+绿泥石+绿帘石。

上述变质矿物组合中主要变质矿物特征如下。钠长石：呈粒状，一般粒径为0.1～0.2mm，常含石英、云母、榍石包体，包体经常排列成曲线状，但与晶体早期面理相关，而与晶外之晚期面理大角度相交。石英：不等粒镶嵌在一致，同相界面比较平直，在后期构造作用影响下个别晶体发生了细粒化。石榴子石：常以变斑晶存在，一般粒径为0.8～3mm，受到绿泥石化和碳酸盐化。蓝闪石：多为长柱状或针状，一般柱长为0.5～2mm，长短轴比为2～8，为正延性，Ng-深蓝色，Nm-红紫色，Np-无色到淡黄色，吸收性为Ng>Nm>Np。Nm折光率为1.6550，二轴晶负光性，光轴角48°左右(高俊等，1998)。白云母：白云母为片状，光轴角<10°，前人测得晶胞参数为a0=0.520 8(nm)、b0=0.903 6(nm)、c0=1.997(nm)，为多硅白云母(高俊等，1998)，与绿泥石成稳定共生关系，二者常以有理晶面接触，有时一方以有理晶面与另一方非有理晶成碰接式接触(周高志，1987)。绿帘石：呈粒状，有时呈短柱状，呈分散状分布，绿帘石常与斜黝帘石构成环带构造。

3.2.2高压相系变质作用讨论

上述矿物组合特征及变质矿物特征足以说明，以蓝闪石片岩为代表的片岩系为高压低温变质岩类(周高志，1987；叶慧文，1990)。结合其地质构造环境就可以看出，其属于高压相系低绿片岩相俯冲带型变质作用(陈曼云等，2009；张延人，1988)。晚志留纪沉积于南天山洋中的正常碎屑岩及火山碎屑岩(张良臣等,2006)，且以前者为主。由于地壳的收缩作用于晚志留纪末至泥盆纪，南天山洋中的这些沉积物向伊犁地块之下俯冲。因为压力增加较快，温度虽有增加，但相比之下，温度没有压力增加的显著，便产生了这种以蓝闪石片岩为代表的高压相系变质岩类。高俊等(1998)对这一带高压带进行了温度、压力计算，温度为(520±8)℃。压力为1.2～1.4GPa。据此可以推测地温梯度约为10.21～11.9°C/km。

3.3双变质带混杂体的形成

无论低压相系的堇青石片岩类，还是高压相系的蓝闪石片类均属层状变质岩，一般来说后者能干性较强(其中也有部分岩石能干性较弱)；在后继的收缩体制下，由于陆-陆碰撞作用，使能干性不同的层状变质岩叠置到一起，经过强烈纵向构造置换作用，使能干性较强的蓝闪石片类(包括大理岩)变成透镜状、似层状岩石，嵌在数量较多、能干性较弱的堇青石片岩类里，构成双变质带混杂体。

4　变质作用时代和原岩恢复

特克斯一带双变质带位于那拉提-红柳河构造带南缘(图1)。构造作用频繁而复杂，给变质时代讨论和原岩恢复都带来很大的难度。

4.1特克斯一带双变质带变质时代讨论

晚志留世塔里木-华北板块北缘出现了浅海相碎屑岩夹碳酸盐的沉积作用(张良臣等,2006)，而形成了早古生代变质岩系的原岩。早古生代南天山洋向北俯冲，在板块俯冲过程中，于岛弧带出现以堇青石片岩为代表的角闪岩相低压高温变质作用，为岛弧型变质作用；在俯冲带则产生了以蓝闪石片岩为代表的低绿片岩相高压低温变质作用，为俯冲带型变质作用。20世纪90年代曾出现反映此期构造热事件的同位素年龄。例如，439.4Ma(郝杰，1996，Ar-Ar)。

在1∶5万区调(2007)过程中，于堇青石片岩所夹的大理岩中采集到珊瑚类和腹足类化石，其时代属于晚志留世—中泥盆世。根据以上资料，将变质作用的时间定为晚志留世末。陈哲夫等在《新疆开合构造与成矿》( 1997)中也认为古生代南天山洋闭合时间为晚志留世末(陈哲夫等，1997)。

4.2变质岩的原岩恢复

双变质带变质岩系是2种完全不同构造环境下形成的2个亚变质岩系，经构造作用叠置到一起，所以称之为变质岩混杂体，由于受到变质作用及构造作用的改造，原岩结构已无法见到。只能根据地质产状、岩石组合特征及岩石化学成分对原岩建造特征进行讨论。

将岩石化学成分进行计算之后，投了4个原岩恢复图解。在图5中，原岩特征反映的比较明确，投点亦较为集中，堇青石片岩(PⅦS7、PⅩⅣS21、PⅩⅤS32-2、PⅩⅥS29及PⅩⅦS12)均投在泥质粉砂岩区及其附近。唯PⅩⅣS15-2虽为含堇青石的片岩却投到凝灰岩区，可能说明其原岩成分为与凝灰岩有某种联系的泥砂质岩石；蓝闪石片岩(PⅫS22-1、PⅩⅥS3-1及PⅩⅦS19-1)均投在火山岩区左侧。在图6中，同样有这种效果，堇青石片岩(PⅩⅣS15-2、PⅩⅣS21、PⅩⅤS32-2、PⅩⅦS12、PⅩⅥS29)均投在泥质岩区及砂岩区；蓝闪石片岩(PⅫS22-1、PⅩⅥS3-1及PⅩⅦS19-1)则投火山岩区。在图7中，堇青石片岩(PⅩⅣS15-2、PⅩⅣS21、PⅩⅤS32-2、PⅩⅦS12、PⅩⅥS29)均投在泥质岩石区及其附近。蓝闪石片岩(PⅫS22-1、PⅩⅥS3-1及PⅩⅦS19-1)则投在细碧角斑岩区。

在图8中，堇青石片岩及与其相关的岩石均投在泥砂质岩石区，而蓝闪石片岩及与其相关的岩石则投细碧岩-玄武岩区和安山质凝灰岩区。

Ⅰ.火山岩区；Ⅱ.基性凝灰岩区；Ⅲ.泥质粉砂岩区；1.PⅫS7；2. PⅩⅣS15-2;3.PⅩⅣS21;4. PⅩⅤS32-2;5. PⅩⅥS29;6. PⅩⅦS12;9. PⅫS22-1;10.PⅩⅥS3-1;11.PⅩⅦS19-1图5　周世泰K-A图解(仿周世泰，1977)Fig.5　ZHOU Shitai K-A diagram (ZHOU Shitai, 1977)

A.钙质沉积物;B.火山岩;C.厚层泥岩;D.砂岩；1.PⅫS7;2. PⅩⅣS15-2;3.PⅩⅣS21;4. PⅩⅤS32-2;5. PⅩⅥS29;6. PⅩⅦS12;9. PⅫS22-1;10.PⅩⅥS3-1;11.PⅩⅦS19-1图6　变质岩原岩恢复方法(After Symoner,1958)Fig.6　metamorphic protolith restoration method (After Symoner, 1958).

Ⅰ.细碧岩-角斑岩；Ⅱ.白云泥灰岩区；Ⅲ.黏土岩区；Ⅳ.富钾火山岩区；Ⅴ.未定区；Ⅵ.玄武岩区；Ⅶ.英安质凝灰岩区；1.PⅫS7;2. PⅩⅣS15-2;3.PⅩⅣS21;4. PⅩⅤS32-2;5. PⅩⅥS29;6. PⅩⅦS12;9. PⅫS22-1;10.PⅩⅥS3-1;11.PⅩⅦS19-1图7　变质岩的mg-K图解(仿长春地质学院，1980)Fig.7　Mg of metamorphic rock-K diagram (Changchun college of geology, 1980)

Ⅰ.钙质泥灰岩；Ⅱ.白云泥灰岩区；Ⅲ.黏土岩；Ⅳ.中酸性凝灰岩；Ⅴ.角斑岩；Ⅵ.细碧岩-玄武岩；Ⅶ.二长安山质凝灰岩；Ⅷ.英安质凝灰岩；1.PⅫS7;2.PⅩⅣS15-2;3.PⅩⅣS21;4. PⅩⅤS32-2;5. PⅩⅥS29;6. PⅩⅦS12;9. PⅫS22-1;10.PⅩⅥS3-1;11.PⅩⅦS19-1图8　变质岩的(al-alk)-C图解(仿J.K威尔逊，1972)Fig.8　metamorphic rocks (al-alk)-C diagram (Imitation J. k. Wilson 1972)

由上述分析可以推断，堇青石片岩及其相关的片岩的原岩可能为泥砂质岩石，蓝闪石片岩原岩可能为中基性火山岩及火山凝灰岩。在堇青石片岩及其相关的片岩中常有少量呈透镜体、无根钩存在的大理岩，这些大理岩类以较纯的方解大理岩、白云石大理岩和方解白云石大理岩为主，其中还找到海百荷茎等生物化石。所以可以很明显地看出，堇青石片岩及其密切伴生的变质岩之原岩为浅海相泥岩、泥质砂岩(或泥质粉砂岩)夹碳酸盐建造。

5　结论

通过上述分析，特克斯一带双变质带具有如下特征。

(1)堇青石片岩类为低压相系角闪岩相属岛弧型变质作用；蓝闪石片岩类属于高压相系低绿片岩相属俯冲带型变质作用。

(2)正常双变质带应该是相邻而不相混(都城秋穗，1991)，但特克斯一带双变质带却与一般的双变质带不同：蓝闪石片岩呈透镜状、楔状和似层状夹在堇青片岩中。在收缩体制的后期，由于陆-陆碰撞作用，使已形成的双变质带挤压叠置到一起，而成为现在的展布样式，构成双变质带混杂体。

(3)变质作用的时间约为晚志留世末(陈哲夫等，1997)。蓝闪石片岩及其相关的片岩类原岩可能为中基质火山岩及火山凝灰岩；堇青石片岩及其相关的片岩的原岩可能为泥砂质岩石。

致谢:在野外地质调查期间得到辽宁省地质勘查院新疆项目组同仁的鼎力相助,在此表示衷心感谢!

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Characteristics of Paired Metamorphic Belt (Mélange) along Tekes Area in Western Tianshan

LIANG Youwei1, GUO Hongfang1, YU Haifeng2

(1.Liaoning Institute of Geological Exploration, Dalian 116100,Lioaning, China;2.Liaoning Institute of Geological and Mineral Resources, Shenyang 110032 ,Liaoning, China)

The Tekes paired metamorphic belt is an important part of the paired metamorphic belt in West Tianshan. Detailed observations and discussions on the characteristics of Tekes paired metamorphic belt are contribute to in-depth studying the paired metamorphic belt in entire western Tianshan. The metamorphic rocks with low-pressure facies series are respected by the rock groups of cordierite schist, but the ones with high-pressure facies series are delegated by the rock groups of glaucophane schist. Under the subsequent compression system, the stratified metamorphic rocks with different competent had been superimposed together by continent-continent collision. After experiencing strong displacement of longitudinal structures, the rock groups of glaucophane schist (including marble) with strong competent had been changed as lenticular, layered rock, which had been embedded in the rock groups of cordierite schist (with weak competent and large quantity), constituting the mélange of paired metamorphic belt. The time of metamorphism is about the end of Late Silurian Epoch. The rock groups of cordierite schist were formed by island arc type metamorphism with amphibolite facies in low-pressure facies series, but the ones of glaucophane schist were developed by subduction zone type metamorphism with low greenschist facies in high-pressure facies series.

glaucophane schist; cordierite schist; high-pressure facies series: low-pressure facies series; mélange of paired metamorphic belt

2015-06-15；

2015-08-10

新疆维吾尔自治区1∶5万区域地质矿产调查项目(XJQDZ2006-06,XJQDZ2003-23)资助

梁有为(1970-)，男，辽宁省北票市人，高级工程师，本科，主要从事区域地质调查和地质研究工作，研究方向为岩石学、构造地质学。E-mail/LYW201010@163.com

P541

A

1009-6248(2016)01-0001-14