安徽东部新太古代南黄片麻岩及相关问题讨论

涂荫玖，苏炳秀，张立明，罗明光

（安徽省地质矿产勘查局312地质队，安徽蚌埠 233040）

0 引言

南黄片麻岩地处安徽省明光市南东36km的南黄村，位于郯庐断裂带（F1）以东，北东向的黄栗树-庙集断裂（F2）西侧，地表呈一不规则的穹形构造，核部出露青白口系“北将军岩组”（南黄地表及钻孔中“北将军岩组”与区域地表所见北将军岩组不是同一地质体，其实际层位在北将军岩组及西冷岩组之下；因研究程度所限，未建立地层名称，暂沿用以往命名“北将军岩组”，加引号“”以区别），四周为青白口系张八岭岩群西冷岩组环绕，二者之间发育有缓倾斜的韧性断层（图1）。

本区曾被称为“张浦郢穹窿”（安徽区调队，1976）。1976年，312 队于南黄村施工两钻孔，从上到下所揭露地层分为4个岩性段：①西冷岩组，揭露厚度大于98m。②“北将军岩组”，视厚度273～371m；上部岩性以石英绢云千枚岩为主，下部岩性为深灰色微粒大理岩。③大理岩段，视厚度174～240m。④片麻岩段，揭露厚度大于83m。当时②、③、④岩性段被分别命名为张八岭群北将军组、肥东群双山组、大横山组。

1980年，笔者就该区地质问题曾向徐树桐教授求教。他对此进行了现场调查和研究，首次发现钻孔中有糜棱岩带存在，同时，他认为大理岩段相当于震旦系，此处有一大型平卧褶皱推覆体存在，是元古宙末大型构造滑动带的一部分，并发表了相应研究成果[1～3]，其观点得到较普遍认同[4]。

后来，经过多次地质调查，特别是通过1997—2000年的专题研究（江北过渡带金银等矿产找矿研究，安徽省地矿局327队、312队、物化探院、地质调查院，2000年），取得了许多新的认识与成果[5～6]。本文拟对与南黄片麻岩相关的几个问题进行探讨。

1 南黄片麻岩特征

1.1 岩石学特征

钻孔中所见岩性以黑云斜长片麻岩为主，其次为二长片麻岩，夹少量角闪片岩。据钻孔统计，黑云斜长片麻岩与二长片麻岩的比例约为4∶1。黑云斜长片麻岩的矿物主要为斜长石、石英，少量黑云母及角闪石；二长片麻岩的矿物主要为斜长石、条纹微斜长石、石英，少量黑云母。有轻微混合岩化，糜棱岩中退化变质强烈，斜长石退变为钠长石、黝帘石、绿帘石，黑云母退变为绿泥石。发育有两期糜棱岩：早期糜棱岩糜棱面理产状与片麻理一致，倾角35°～50°；晚期糜棱岩糜棱面理倾角10°～20°，明显切过前者。

图1 南黄地区地质图Figure 1. Geological map of the Nanhuang area

1.2 变质岩原岩恢复及岩石化学特征

南黄片麻岩岩石主量元素分析结果见表1。其中黑云斜长片麻岩SiO255.54%～66.08%，均值60.58%；Al2O315.29%～16.81%，均值15.61%；Na2O 2.98%～3.75%，均值3.35%；Na2O/K2O 1.39。二长片麻岩SiO276.105%～76.34%，均值76.20%；Al2O311.95%～12.30%，均值12.155；Na2O 2.84%～3.24%，均值3.10%；Na2O/K2O 0.64。

表1 南黄片麻岩主量元素分析结果（%）Table 1. Major element contents（%）of the Nanhuang gneiss

为恢复片麻岩段原岩，采用了A.Simone（1953）的(al+fm)-(c+alk)-Si 图，А.А.Предовский（1980）的Al2O3-(Na2O+K2O)图，J.Tarney（1976）TiO2-SiO2图，D.M.Shaw（1976）DF 判别式[7]，上述各方法皆证实片麻岩原岩为岩浆岩。

在O'Connor(1965)的An-Ab-Or图解(图2a)中，黑云斜长片麻岩多数落入花岗闪长岩区，少数落入英云闪长岩区；二长片麻岩均落入花岗岩区。其中黑云斜长片麻岩属高铝型，二长片麻岩属低铝型。在F.Barker等(1976)的K-Na-Ca图解（图2b）中，黑云斜长片麻岩主要显示英云闪长岩-奥长花岗岩系列演化趋势，而二长花岗岩具钙碱性系列演化趋势。表明南黄片麻岩是一套以高铝型花岗闪长岩为主的TTG 岩系(F. Barker and J.G.Arth,1976)。

1.3 稀土元素特征

稀土元素分析结果见表2，其配分模式见图3（表2、图3中的样品序号相同）。

图2 南黄片麻岩An-Ab-Or图解(a)及K-Na-Ca图解(b)Figure 2. An-Ab-Or diagram (a) and K-Na-Ca diagram (b)of the Nanhuang gneiss

1.3.1 黑云斜长片麻岩稀土元素特征

（1）稀土元素总量较高，ΣREE 137.47×10-6～340.00×10-6，均值276.53×10-6。

（2）稀土元素分馏总体较弱，其中轻稀土元素分馏中等，重稀土元素分馏较弱，曲线呈右倾海鸥型；LREE/HREE 5.67～10.84，均值9.12；(La/Yb)N8.50～20.27，均值14.36。

（3）除少数样品以外，都具有轻微Eu 亏损，δEu 0.34～1.02，均值0.75，Eu亏损不强烈。其配分型式见图3a。

1.3.2 二长片麻岩稀土元素特征

（1）稀土元素总量较低，ΣREE 51.51×10-6～78.84×10-6，均值63.80×10-6。

（2）稀土元素分馏中等，其中轻稀土元素分馏相对较明显，重稀土元素分馏较弱，LREE/HREE 7.18～13.12，均 值9.97；(La/Yb)N11.18～35.11，均 值23.54。

（3）δEu 变化较大，从0.52～1.51，均值1.21，多数显示Eu富集。其配分型式见图3b。

总体看来，本类岩石稀土元素特征与R.L.Cullers等(1984)所划分的三种类型TTG 质岩石中的第一类（具有Eu 负异常类）中的第一亚类（具有较高的REE含量和LREE/HREE比值亚类）相似，其原始构造环境为大陆或大陆边缘[7～8]。

表2 南黄片麻岩稀土元素分析结果（×10-6）Table 2. REE(×10-6) contents of the Nanhuang gneiss

图3 南黄地区片麻岩稀土元素配分模式Figure 3. REE partitioning pattern of the Nanhuang gneiss

1.4 微量元素特征

微量元素分析结果及特征参数见表3，微量元素蛛网图见图4。

图4 南黄片麻岩微量元素蛛网图(Thompson,1982)Figure 4. Spider diagram of the Nanhuang gneiss

表3 南黄片麻岩微量元素分析结果（×10-6）及特征参数Table 3. Trace element contents (×10-6) and characteristic parameters of the Nanhuang gneiss

总体特征是相对富集大离子亲石元素Rb、Ba、K、Th，亏损高场强元素Nb、Ti、P。

（1）黑云斜长片麻岩及二长片麻岩皆具Th*、Nb*、Sr*、Ti*负异常，Zr*显示正异常。

（2）特征参数中，两者K/Rb 相近；前者U/Th、Nb*、Ti*较后者高；而Rb/Sr、(Rb/Yb)N则明显低于后者。

南黄片麻岩Th*＜1，表示Th*亏损，这是太古代灰色片麻岩的特征；(Rb/Yb)N＞1，表明源于富集或交代地幔源，熔融程度较低、分离结晶程度强的残余熔体；不同岩石的K/Rb比值相近，也反映了这一作用。Sr*的亏损可能是斜长石分离结晶的缘故，即由经历过斜长石堆晶作用之后所剩下的残余岩浆形成。

1.5 片麻岩同位素定年结果

单颗锆石U-Pb 法年龄测定，得到不一致线上交点年龄为（2493±19）Ma[5]，表明南黄片麻岩是新太古代末期的TTG质侵入体。

2 几个问题讨论

2.1 南黄片麻岩属性

根据岩石学、岩石化学、稀土元素、微量元素分析结果，南黄片麻岩中为主的黑云斜长片麻岩原岩为花岗闪长岩、英云闪长岩；二长片麻岩原岩为花岗岩。它们是一套以高铝型花岗闪长岩、英云闪长岩为主的TTG岩系。稀土元素特征与R.L.Cullers等(1984)所划分的三种类型TTG 质岩石中的第一类（具有Eu 负异常类）中的第一亚类（具有较高的REE 含量和LREE/HREE比值亚类）相似，其原始构造环境为大陆或大陆边缘。微量元素具Th*、Nb*、Sr*、Ti*负异常，Zr*显示正异常，具太古代灰色片麻岩特征；(Rb/Yb)N＞1，表明源于富集或交代地幔源，熔融程度较低、分离结晶程度强的残余熔体，不同岩石的K/Rb比值相近，也反映了这一作用。同位素年龄表明其形成于新太古代末期。

2.2 南黄片麻岩与肥东岩群片麻岩不属于同一变质岩基底

以往曾认为南黄片麻岩应归属肥东岩群，通过研究对比，发现它们不属于同一变质岩基底。

2.2.1 不同地区片麻岩稀土元素特征对比

2.2.1.1 肥东地区

肥东地区肥东岩群片麻岩样品选自与南黄片麻岩岩石类型、岩性相似，形成年代相近[9]的肥东岩群片麻岩套中的花岗闪长质和石英闪长质片麻岩（8 件），以及二长花岗质片麻岩（8 件），测试结果均引自童劲松，许卫（2000年）[10]。

（1）花岗闪长质、石英闪长质片麻岩稀土元素特征：①ΣREE总量较低；②轻、重稀土元素分馏明显，曲线呈较陡的右倾型；③Eu异常不明显，均值0.98，属陨石型。

（2）二长花岗质片麻岩稀土元素特征：①稀土元素含量较低；②轻稀土元素分馏较明显，重稀土元素分馏不明显；③具有Eu的亏损，均值0.69。

2.2.1.2 蚌埠地区

为了进行区域对比，我们还参考了蚌埠地区五河岩群资料[11]。

（1）花岗闪长质、英云闪长质片麻岩特征：①ΣREE总量较低；②轻稀土元素分馏较明显，重稀土元素分馏不明显；③Eu亏损较明显，均值0.68。

（2）奥长花岗质片麻岩特征：①ΣREE 较低；②轻稀土元素分馏较明显，重稀土元素分馏不明显；③具Eu负异常，均值0.66。

2.2.1.3 南黄、肥东、蚌埠地区

（1）花岗闪长质、石英闪长质片麻岩 南黄地区片麻岩ΣREE含量较高，轻稀土元素分馏中等，重稀土元素分馏较弱，具有轻微Eu 的负异常，与R.L.Cullers等(1984)所划分的三种类型TTG 岩系中的第一大类中第一亚类相似。肥东地区则以稀土元素总量较低，轻、重稀土元素分馏明显，Eu异常不明显为特征，相似于R.L.Cullers 等分类中的第三大类。蚌埠地区以ΣREE低，Eu亏损较明显，轻、重稀土元素分馏低为特征，类似于R.L.Cullers等分类中的第一大类第二亚类（见表4）。

(La/Yb)N-δEu 图（图5）中，(La/Yb)N与δEu 呈正相关性，表明随着岩浆的演化，富含轻稀土元素的副矿物逐渐结晶并分离出去，斜长石也同步分离。从图解中演化趋势线可以清楚地看出三地区的区别：肥东地区斜率最大，轻、重稀土元素分馏最明显；蚌埠地区(La/Yb)N最低，轻、重稀土元素分馏差；南黄地区(La/Yb)N则位于两者之间，轻稀土元素分馏中等，重稀土分馏较弱。形成三个明显的分区，表明它们属于不同的变质岩基底。

图5 南黄、肥东、蚌埠地区花岗闪长质、英云闪长质片麻岩(La/Yb)N-δEu图Figure 5. (La/Yb)N-δEu diagram of granodioritic and tonalitic gneisses in the Nanhuang, Feidong and Wuhe areas●Nanhuang area；○Feidong area；■Bengbu area

（2）花岗质片麻岩 南黄地区以ΣREE 低、δEu高，总体显示正异常为特征，而区别于肥东及蚌埠地区，后二者皆具有δEu负异常。

2.2.2 不同地区片麻岩微量元素特征对比

因缺乏蚌埠地区片麻岩微量元素资料，仅对南黄地区及肥东地区进行讨论。

2.2.2.1 花岗闪长质片麻岩

南黄地区与肥东地区比较，(Rb/Yb)N、Sr*低；而U/Th、Nb*高。

2.2.2.2 花岗质片麻岩

南黄地区(Rb/Yb)N明显高于肥东地区；而Nb*低于肥东地区。

综上所述，南黄片麻岩的稀土元素、微量元素特征明显不同于肥东岩群片麻岩（表4），说明它们分属于不同的变质岩基底；这也印证了常印佛院士等关于扬子板块地壳结构具有“一盖多底”特征的论断[12～13]。

表4 不同地区片麻岩稀土元素、微量元素（×10-6）特征对比Table 4. Comparison of REE and trace element contents(×10-6) from different areas

2.3 南黄地区地层层序及构造型式

2.3.1 地层层序

本区地层层序总体正常，大理岩段既不是震旦系，也不是双山组，故不存在大型地层倒转。其证据如下。

（1）同位素年龄：大理岩段全岩Pb-Pb 等时线法测定结果，样品南02-T4 中的19、22、23、24 号数据点构成一条较好的等时线，等时线年龄（701±72）Ma[6]，所反映的是沉积后一次构造-热事件年龄，说明形成时代应早于震旦纪；其层位在西冷岩组之下，时代可能为中元古代。

（2）稀土元素特征：南黄钻孔中“北将军岩组”大理岩、大理岩段大理岩、以及肥东岩群双山岩组大理岩，三者稀土元素配分型式相似，但是ΣREE总量明显有别（表5，图6）。“北将军岩组”大理岩（样品3、4 号）最高，大理岩段大理岩（样品6号）居中，肥东岩群双山岩组大理岩（样品S）最低。根据Taylor等（1965）系统研究澳大利亚太古代、元古代至三叠纪沉积岩的稀土元素组成及演化特征，发现太古代以后沉积岩稀土配分型式不发生改变，但时代越新，稀土元素总量越高。对比图6稀土元素特征，说明南黄大理岩段大理岩层位在“北将军岩组”大理岩之下、双山岩组大理岩层位之上。

（3）以往钻孔编录资料所描述的“水平层理”、“纹层状构造”，实际上是碳酸盐质糜棱岩中的糜棱面理；岩心上所见小型平卧、无根褶皱实际是褶叠层（顺层掩卧褶皱），它们只发育在同一套地层之中，造成小尺度上的岩层重复，大尺度上地层强烈变薄，但总体上各套地层层序仍然正常。

图6 南黄钻孔“北将军岩组”大理岩、大理岩段大理岩与肥东岩群双山岩组大理岩稀土元素配分模式Figure 6. REE partitioning patterns for marbles from the Beijiangjun Formation Complex and the marble member in the Nanhuang area and from the Shuangshan Formation Complex in the Feidong area

综上所述，本区地层层序总体正常，不存在大型平卧褶皱推覆体。

2.3.2 构造型式

研究表明，南黄地区不是一个简单的穹窿，也不是形成于元古宙末大型平卧褶皱推覆体构造，而是一个以具有三层式结构为特征的变质核杂岩构造。变质核杂岩为上太古界南黄片麻岩，中间韧性流变层由中元古界大理岩段及上元古界张八岭岩群组成，沉积盖层震旦系零星出露于南部。区内发育有早、晚两期韧性剪切带，早期“顺层”韧性剪切带产状与片麻理、片理一致；晚期缓倾斜韧性断裂切过早期韧性剪切带。同构造期闪长玢岩K-Ar 法年龄（147±4.4）Ma[6]，表明南黄变质核杂岩是燕山运动造山期后伸展作用的产物。

3 结语

上述讨论主要是基于南黄钻孔资料，依据地质、稀土元素、微量元素等对南黄片麻岩进行的粗浅分析。由于种种原因，南黄钻孔岩心及薄片散失，使得后续工作无法进行，实为遗憾。应该指出，TTG 片麻岩稀土元素、微量元素除了受元素活动性控制以外，还受原岩成分、构造环境、变质作用、热液流体交代、构造变形等影响，造成其变化较大，对其研究不能只停留于全岩稀土元素、微量元素的简单对比，应该从全岩向单矿物，特别是对稳定副矿物的研究[14～17]；另外，其含量分析及形成年代确定，还有待采用LA-ICP-MS、SHRIMP 等先进方法确定。总之，其岩石学、岩石化学、形成时代，以及地层层位与时代，构造型式与演化等问题，都还有待深入研究。

南黄地区片麻岩虽然是“一孔之见”，但是，它的发现和厘定，对区域早前寒武纪地质与演化、中生代大陆造山作用研究，起到“窗口”的作用。建议今后在区域地质调查和深部地质研究中对本地区进行立项，运用综合方法与手段开展深入研究。