第一作者简介: 李猛(1986—),男,助理研究员,主要从事区域地质和古生物研究工作。Email: lm27010501 @sina.com。
针对柴达木盆地北缘构造混杂岩带中不同成因类型镁铁质—超镁铁质和高压—超高压岩的组成、俯冲-碰撞-折返机制及形成演化过程等关键地质问题,在柴北缘鱼卡地区开展了解剖地质填图工作,取得了系列新认识: 查明了深俯冲地质体与原地岩块的接触关系,表现为早期韧性—脆韧性剪切带接触,后期叠加逆冲推覆; 查明了深俯冲地质体中榴辉岩主要呈透镜状、似层状产出,表明榴辉岩原岩在峰期变质之前就发生了分层剪切; 查明了片麻状花岗岩体内部榴辉岩的产出特征,榴辉岩以鱼卡岩群残蚀体产出于片麻状花岗岩体中; 厘定了深俯冲地质体内部变形序列,识别出4期构造变形组合,表现为挤压型变形,指示本区经历了多期挤压汇聚作用; 明确了超基性岩体的就位环境,与深俯冲地质体为侵入接触关系。
In order to solve some key geological problems in studying tectonic melange zone in the north margin of Qaidam Basin, such as different genetic types of mafic-super mafic and high-ultrahigh pressure rock composition, subduction, collision-mechanism and formation process, we have carried out geological mapping work in Yukahe area, and got some progress and achievements. The contact relationship between the deep subduction geological body and native block was found out and it was characterized by ductile-brittle ductile shear zone in early contact and superposition thrust nappe in later contact. The eclogites were lenticular and layered in the deep subduction geological body, indicating that the protolith of eclogite was stratified and sheared before the peak metamorphism. The eclogites were in gneissic granite rock mass, which is in the form of eclipse body of the Yukahe Group. Internal deformation sequence and four deformation events were identified in this region. This deformation shows an extrusion character, and the extrusion happened at different stages. In addition, the authers also found out that the ultrabasic rock mass intruded into the deep subduction geological body.
柴达木盆地北缘(简称柴北缘)构造混杂岩带中包含了蛇绿岩、高压— 超高压变质岩石和基性— 超基性岩石[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]。通过解剖填图, 开展混杂岩带物质组成和变质变形序列系统调查, 对秦— 祁— 昆地区重要结合带的物质组成、结构构造和时空演化的再研究具有重要意义。
柴北缘鱼卡地区出露丰富的基性— 超基性杂岩与高压— 超高压变质岩系(深俯冲地质体)。通过解剖地质填图, 调查研究早古生代基性— 超基性岩块与不同围岩(原地岩块)的接触关系、岩块的宏观形态特征及几何学和运动学资料, 厘定“ 基性— 超基性杂岩和高压变质带” 的变形序列及可能的机制, 分析基性— 超基性杂岩与高压— 超高压变质带的可能成因联系, 并对高压— 超高压变质岩石的就位机制提出新的认识。
柴北缘超高压变质带位于青藏高原北部, 柴达木与祁连2个前寒武纪结晶基底所组成的地块之间, 由西至东为大柴旦的鱼卡河含榴辉岩地体、绿梁山含石榴橄榄岩地体、锡铁山榴辉岩地体和都兰含榴辉岩地体, 沿NWW— SEE方向延伸达400 km, 其西端被阿尔金左行走滑断裂所切(图1)。带内的岩石组合为花岗质片麻岩、沉积岩变质的副片麻岩、大理岩、榴辉岩和石榴橄榄岩等, 其中花岗质片麻岩占高压— 超高压变质带岩石总体积的 80% 以上, 榴辉岩和石榴橄榄岩都以大小不等的岩块分布于2种片麻岩中。
柴北缘鱼卡地区位于大柴旦镇西北方向约40 km处, 区内出露的地层分别有古元古界达肯大坂岩群、中元古界鱼卡河岩群、寒武系— 奥陶系滩间山群、新近系中— 上新统油砂山组和狮子沟组以及较大面积分布的第四纪堆积物。测区内榴辉岩主要以透镜体的形式产于围岩片麻岩中, 包括花岗质片麻岩、石榴石白云母石英片岩、黑云母(二云母)石英片岩及斜长角闪片麻岩等。
通过野外地质调查, 查明了深俯冲地质体(鱼卡河群)与原地岩块(滩间山群)的接触关系: 早期为韧性— 脆韧性剪切带接触(图2(a)) , 在韧性剪切带上滩间山群绿片岩发育明显的韧性剪切构造如S-C面理、矿物定向排列和眼球构造等, 代表深俯冲地质体折返过程中与围岩发生的韧性剪切作用; 后期为叠加逆冲推覆接触(图2(b)), 达肯达坂群覆于鱼卡河群之上, 推测其在深俯冲地质体折返过程中也应该发育韧性剪切构造, 但在开屏沟处的接触带上则发育15 m左右的劈理带, 劈理发育不对称褶皱, 其运动学指向北西, 且达肯达坂岩群覆于鱼卡河岩群之上, 判断其应为逆冲推覆构造。
2.2.1 榴辉岩产出状态及其产出机制
长期以来, 人们认为榴辉岩主要呈透镜状产出于围岩片麻岩中, 且透镜体长轴方向同围岩片麻理方向一致(图3)。但通过本次野外调查发现, 鱼卡地区所有榴辉岩岩块体都是分层剪切构造透镜体, 似层状产出, 可能在峰期变质前就发生了分层剪切。
2.2.2 片麻状花岗岩体内部榴辉岩的产出特征
原1:5万鱼卡沟幅地质图中划分了大量的中元古代侵入体。通过本次野外地质调查, 发现原中元古代侵入体多为片麻状花岗岩侵入体, 尤其是榴辉岩以鱼卡岩群残蚀体产出于片麻状花岗岩体中(图4)。
2.2.3 深俯冲地质体内部变形序列
通过对鱼卡地区的野外调查研究发现, 本区主要以挤压作用为主, 伸展作用为辅, 在变形上以韧性— 韧脆性变形为主, 脆性— 脆韧性变形为次的变形特征。对不同构造现象的几何学及运动学特征进行了野外统计测量, 而后根据不同的构造样式进行分期配套, 结合前人资料, 在鱼卡地区识别出4期主要的构造变形组合。
第一期构造组合以韧性糜棱岩和塑性褶皱变形为主要构造形迹。表现为榴辉岩区域透入性糜棱面理(图5(a))、榴辉岩呈透镜状产出(图3)、在云母石英片岩中发育塑性流变褶皱(图5(b)), 并在局部可见鞘褶皱(图5(c))和花岗质脉体呈石香肠状构造(图5(d)), 总体反映了中深层次的韧性变形特征, 可能形成于俯冲增生作用过程。
第二期构造组合以面理褶皱变形为主要构造形迹。表现为花岗质片麻岩的面理褶皱构造(图6(a)、(b)和(c))和石榴子石旋转碎斑(图6(d)), 指示了强烈的走滑作用, 总体反映了中浅层次的脆韧性变形特征可能形成于折返期逆冲走滑作用过程。
第三期构造组合以右行挤压走滑变形为主要构造形迹。表现为脆— 韧性的面理、断裂和宽缓褶皱, 局部发育右行脆— 韧性剪切带并伴有劈理化现象。本次运动主要表现为NE— SW向的右行走滑变形, 规模较大, 与其相配套的构造有榴辉岩形成的书斜构造(图7(a)、(b))。在鱼卡河岩群中可见叠加在片理面上的宽缓褶皱、不对称褶皱及劈理化作用, 局部岩块中石英脉发育, 并切穿早期分异脉体, 同时发生褶皱— 透镜体化, 指示右行走滑作用。
第四期构造组合以挤压逆冲推覆变形为主要构造形迹。表现为一些脆性的断裂, 通常伴随褶皱发育。此次运动的主方向为NE— SW向, 发育一系列断层面NE向倾斜的逆冲断层以及轴面NE向倾斜的不对称褶皱。在鱼卡河岩群中可见挤压逆冲推覆面(图8(a)、(b)和(d))和逆冲断层切断晚期的基性岩脉(图8(c)), 和。此次构造运动为较晚期变形, 因此发育的均是一些脆性的断裂和破碎带, 局部可见重力作用的滑塌构造。
综上所述, 本区主要经历了4期构造运动, 表现为早期的NE— SW向俯冲挤压运动, 主要为区域性的面理, 中期为走滑运动, 主要以韧— 脆性变形为主, 后期同样又是NE— SW向的挤压逆冲作用, 表现为一些脆性的断裂构造。不管是早期和晚期浅部层次的脆性的断裂构造, 还是中期深部层次的韧— 脆性变形, 在本区均表现为挤压型变形, 可见本区经历了多期挤压汇聚作用, 也间接表明了本区构造演化的复杂性。
通过本次解剖填图发现, 研究区超基性岩体侵入于深俯冲地质体(鱼卡河群)之中, 它们为侵入接触关系(图9)。
综合上述研究, 初步编制了鱼卡河地区深俯冲地质体地质图(图10)。查明了深俯冲地质体与原地系统的接触关系, 表现为早期韧性— 脆韧性剪切带接触, 后期叠加逆冲推覆; 查明深俯冲地质体中榴辉岩产出状态及其形成机制。榴辉岩主要呈透镜状、似层状产出, 表明榴辉岩原岩在峰期变质之前就发生了分层剪切。此外, 榴辉岩以鱼卡岩群残蚀体产出于片麻状花岗岩体中; 明确了超高压变质带内超基性岩体与深俯冲地质体、原地系统为侵入接触关系。
本次构造混杂岩带解剖地质填图以物质建造和时空变化规律为研究主线, 将鱼卡地区深俯冲折返地质体解剖出来, 重点分析深俯冲地质体的宏观特征、俯冲折返机制、与不同围岩的接触关系和成因联系, 厘定深俯冲地质体及其围岩的变形序列。这为探讨柴达木北缘不同成因类型的镁铁质— 超镁铁质和高压— 超高压岩的组成、俯冲-碰撞-折返机制提供了重要依据。
The authors have declared that no competing interests exist.
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