江西婺源地区中元古代变质岩研究

芦建文，韩倩

（成都理工大学地球科学学院，四川成都 610059）

1 区域变质岩发育概况

江西婺源县地区中元古代地层均已遭受了区域变质作用，其岩石类型以浅变质的板岩、千枚岩、变余火山－碎屑岩及变火山熔岩为主，其次局部因后期动力变质作用而出现变质程度相对较深的构造片岩[1]、婺源县地质构造见图1。

2 区域变质岩的基本特征

2.1 主要岩石类型及其特征

（1）板岩。板岩在测区内较为发育，但主要见于中元古界双桥山群下亚群第三、六岩组中[2]，其次分布于上亚群第二岩组上段。常见板岩类岩石有：凝灰质板岩、绢云母板岩、含炭凝灰质绢云母板岩、千枚状板岩、粉砂质绢云母板岩、条纹状凝灰质二云千枚状板岩等。其中以凝灰质板岩和绢云母板岩较为普遍。岩石一般呈中薄层状，少数呈中厚层状，变余残留的原生条纹、条带状构造保留较好，板理清楚，板理面平滑而脆硬，一般与原岩的微细层理平行一致。岩石随变质程度加深，细鳞片状绢云母、绿泥石含量显著增加，呈定向排列，板岩向千枚状板岩过渡时，岩石丝绢光泽明显增加。

（2）千枚岩。千枚岩在区内最为常见，主要发育于中元古界双桥山群下亚群第一、五岩组和上亚群第二岩组下段，岩石类型有：凝灰质千枚岩、绢云母千枚岩、二云母千枚岩、砂质千枚岩、绿泥绢云千枚岩、石英二云千枚岩含凝灰绢云千枚岩、绿泥二云母千枚岩、含凝灰质砂质绢云母千枚岩、条纹状粉砂质千枚岩等。岩石主要由绿泥石、绢云母、黑云母、白云母、电气石、磁铁矿、金红石等矿物组成，呈薄片状，丝绢光泽强烈，片状矿物定向排列，构成典型的千枚状构造，原岩的条纹条带等细微层理局部有所保留，千枚理与微层理大致平行，并同时经受后期褶皱构造作用，岩石中各类小褶皱和面理构造极为发育。

图1 研究区地质构造简图Fig.1 geological and structural sketch of study area

（3）变碎屑岩、变火山碎屑岩。本类岩石在区内极为发育，主要分布于中元古界双桥山群下亚群第二、四岩组中，岩石类型有：变余沉凝灰岩、变余细-粉屑沉凝灰岩、千枚状变余砂质沉凝灰岩、条带状变余粉-细屑沉凝灰岩、变余凝灰质粉砂岩、变余细粒岩屑杂砂岩等。变质程度与板岩、千枚岩相当，岩石中绢云母、绿泥石、黑云母等新生片状矿物含量愈高，丝绢光泽愈强，千枚状构造愈明显。

（4）片岩、千枚状片岩。主要岩石类型有白云母石英片岩、绿泥石片岩、千枚状二云母片岩、凝灰质云母片岩、千枚状含砂云母石英片岩、千枚状黑云石英片岩等。此类岩石在测区不发育，仅零星分布于梅林-东坑口倒转背斜和石碧-渔潭复式倒转背斜轴部及断裂构造发育部位，由于构造应力较强，在区域浅变质岩基础上叠加动力变质作用，使岩石变质程度相对较深，新生矿物大量出现，主要有片状白云母、黑云母、绿泥石和粒状长石、石英等，片状矿物具平行定向排列，构成连续的薄层，有时与粒状矿物薄层相间出现，形成的千枚状片岩，为千枚岩与片岩的过渡类型。

（5）变火山熔岩。本类岩石测区仅局部出现，分布于中元古界双桥山群下亚群第一至第四岩组中，岩石类型见有变细碧岩、变石英角斑岩、变基性熔岩等。常见变质矿物有：绢云母、绿泥石、绿帘石、石英、黄铁矿、白钛石等。岩石变质程度相对较低，原生结构构造基本上保留较完整，仅局部见有较明显的粒状鳞片状变晶结构，片状矿物呈定向排列。

2.2 岩石化学特征

各类岩石化学成分基本特征见表1。微量元素特征：

（1）Ni、Cr、Co、V。Ni含量30ppm～50ppm、Co含量30ppm～40ppm在各类岩石中普遍低于维氏值，仅在双桥山群下亚群第二、四岩组局部由于受到岩浆热液作用，Ni含量明显高于维氏值，为230ppm～300ppm；Cr、V在各类岩石中含量一般与维氏值接近，少数比维氏值高，如Cr在局部含量为270ppm～400ppm，V在变基性熔岩类岩石中为200ppm～300ppm。

（2）W、Sn、Be、Mo。W、Mo在各类岩石中含量普遍高于维氏值，W丰度值变化范围为30ppm～50ppm，Mo仅个别地段因受晚期酸性岩浆作用，含量极高，为150ppm～200ppm；Sn3ppm～7ppm在各类岩石中含量均低于维氏值；Be1.5ppm～4ppm与维氏值较为接近。

（3）Cu、Pb、Zn。Cu除在变基性熔岩类岩石中略高于维氏值外，在其它岩类中均低于维氏值，一般含量为15ppm～40ppm；Pb在泥质类岩石中普遍低于维氏值，而在其它岩类中一般与维氏值接近；Zn68.1ppm～100ppm在各类岩石中含量普遍变化不大，与维氏值相当。

表1 岩石化学成分 /%Tab.1 The chemical composition of the rock /%

（4）Sr、Ba、Ga、Li。Sr含量100ppm、Ba含量200ppm～600ppm在各类岩石中含量普遍低于维氏值，个别变酸性熔岩中Ba含量较高，最高点为2500ppm；Ga15ppm～35ppm在各类岩石中含量与维氏值相当；Li为100ppm左右在各类岩石中含量普遍稍高于维氏值。

（5）Zr、Y、Yb。Zr在泥质类岩石中含量均低于维氏值，仅在变火山碎屑岩中含量普遍高于维氏值，一般为230ppm～300ppm，最高为500ppm；Y＜100ppm在各类岩石中含量稍高于维氏值；Yb2ppm～5ppm在各类岩石中含量与维氏值相当。

图2 尼格里四面体图解Fig.2 Nigel tetrahedron diagram

3 变质岩的原岩恢复

测区内各类变质岩变质程度较低，原岩结构构造一般保留较完好，野外露头原岩产状尚为清晰。原岩属于泥质岩类的各类千枚岩、板岩恢复起来较为容易，野外定名与薄片鉴定出入不大，对于变火山碎屑岩类、变熔岩类，由于原岩自身结构构造比较复杂，经过变质以后，有的已面目全非，野外极易与砂岩、粉砂岩类发生混淆。这类变火山岩只能借助镜下鉴定和岩石化学分析成果方能准确定名。

经尼格里岩石化学计算，其四面体图解，见图2。投影点全落于泥质岩沉积物和火山成岩两区域内。

上述三类岩石的化学成分原岩恢复投影结果表明，除个别点变火山岩落于泥质岩区外，基本与野外观测资料及岩矿分析成果吻合。

4 区域变质作用

4.1 区域变质发生时期和变质类型

测区中元古界双桥山群为区内最老的变质基底，岩石变质级别属低绿片岩相范畴。变碎屑岩中的岩屑、石英砂粒普遍出现压扁拉长现象，长轴呈定向排列，排列方向与板岩、千枚岩中的板理及千枚理方向基本一致，系出于同一力源作用的产物。产于双桥山群不同层位的火山熔岩都普遍发生绿帘石化、绿泥石化和阳起石化，说明与正常沉积岩石处于同一温压及物理化学条件中。此外双桥山群不同层位中岩石形变及力学性质总体面貌基本相似，空间展布及变质基底的区域构造线在不同部位大致协调。因此认为中元古代地层发生区域变质的主要时间应为晋宁期[3]。

从区内变质岩石基本情况来看，晋宁期变质作用表现较为均一，变质类型属低温中压型。其主要特征：①温度低，变质矿物主要为绢云母、绿泥石、黑云母类矿物，热液变化不大。②动压效应较强，应力作用明显，有一系列压扁破碎伴随塑性形变出现，变质地层中破劈理发育，揉皱强烈。③属递进变质，大面积出现绿片岩相[4]。

4.2 区域变质相带初步划分

标志性变质矿物是划分变质相带和反映变质时物理、化学环境的主要依据。区内出现的都是一些低温、中-低压条件下形成的变质矿物，其中常见且又最有意义的变质矿物有绢云母、绿泥石、白云母、黑云母、钠长石、绿帘石、阳起石等。

依据泥质岩、变基性岩及火山熔岩对温度和压力条件变化反映，通过所含标志性矿物的分析和特征变质矿物的初次出现，以及矿物共生组合和岩石结构构造变化等因素的分析，认为区内变质岩系属低绿片岩相。按巴洛式变质带特征，结合都城秋穗有关划分准则，可划分出绿泥石带、黑云母带等两个变质带。变质相带完全取决于岩石受变质作用时具体温压条件的内在变化，带与带之间甚至同一个带内部，常有交替和波动的现象出现，因此，变质带界线并非是截然的。区内各相带具体分布情况是：分布于图幅北西部的石碧－渔潭复式倒转背斜轴部之双桥山群下亚群第一、二岩组和图幅南东部的梅林一东坑口倒特背斜轴部之双桥山群下亚群第二岩组及部分第三岩组的岩石，属于黑云母带，变质特征矿物以黑云母大量出现为标志，黑云母变晶极为发育，分布于两背斜翼部的双桥山群下亚群第三、第六岩组和上亚群第二岩组的岩石，属绿泥石带，以绿泥石占主导，含少量黑云母雏晶为特征。

上述变质带的展布与区域构造线方向基本一致，并与区内划分的新老地层分布区域及所反映的构造形态相吻合。虽然变质相带界线与地层分界线不一定完全一致，但二者在空间展布上仍是协调的见图3[5]。

图3 中元古代变质相带分布示意图Fig.3 A schematic map of the Mesoproterozoic metamorphic facies belt distribution

5 变质作用与地质构造活动以及成矿作用的关系

研究区处于扬子准地台变质区，南东与弋阳－玉山台陷相邻，北西则与萍乡－乐平台陷相连的过渡地带。地壳运动强烈，构造复杂，区内变质作用完全受区域构造运动所控制[6]。

区内自晚元古代开始发生地槽回返，褶皱造山作用强烈，形成了一些规模巨大的区域性褶皱构造带。强烈的构造作用使区域应力不断加强，随即产生的动力能导致成热能，促使岩石一些元素活化而产生的化学能等相互作用，使原岩成分发生变化而重结晶组合成新的与区域构造方向一致的变质矿物，一些未发生变质的矿物也因受构造应力作用被压扁拉长，并与变质的新生矿物作有规律的排列，破坏或置换岩石原始沉积层理而形成变质岩所特有的面理构造-岩石片理。在区域变质作用的同时局部因构造应力的相对集中，如褶皱构造的背斜核部、大型区域性断裂带等构造应力更为强烈，使岩石变质作用相对加强，相应出现一些与区域构造线方向一致并变质程度有所增强的变质带。

区内岩石在漫长的地质时期，经历了多次地质事件，发生了多期变形、变质作用，使岩石中发育各类小型褶皱和面理构造。测区局部清晰可见地层层理与岩石劈理、板理构造之间的关系；并见有两期叠加小褶皱，早期揉皱轴再次发生弯曲变形[7]。

区域变质作用使原岩中的矿物发生成分、结构上的改变，促使一些成矿元素发生迁移、富集。据区内变质岩光谱半定量分析成果表明，原岩相同而变质程度不同的岩石，有些元素低于维氏值，有的则远远高于维氏值。这种现象与变质过程中变质热液活动有关[8]。双桥山群下亚群第一岩组，由于受到多期形变、变质作用影响，岩层产生强烈褶皱和多期构造叠加，地层发生倒转，岩石普遍发生黄铁矿化、褐铁矿化、绿泥石化、绢云母化等，有用元素相对富集成矿，如发现的炉头多金属矿化点。分布于研究区东南部的双桥山群下亚群第二岩组绿泥绢云千枚岩和变细屑沉凝灰岩，经变质热液迁移和构造叠加，以及晚期岩浆侵入，构成一条颇具地质意义的构造岩浆活动带，促使变质岩中成矿元素在构造有利部位富集，如已发现的上坑、寺前两个金矿点，方坑砂金矿点及方村钼矿点等。

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