新疆富蕴县苏普特地区前寒武纪克木齐岩群变形特征及原岩恢复

蔺新望，张亚峰，王星，赵端昌，郭岐明，吕军利

(陕西省地质调查中心，陕西 西安 710068)

新疆富蕴县苏普特地区前寒武纪克木齐岩群变形特征及原岩恢复

蔺新望，张亚峰，王星，赵端昌，郭岐明，吕军利

(陕西省地质调查中心，陕西 西安 710068)

新疆西北部阿尔泰地区发育一套片岩、片麻岩，从境内铁列克以东的塔乌乃萨孜一带向东南延伸到蒙古阿尔泰山南坡，统称冲乎尔-青河构造建造带。该带以特殊的构造位置和复杂的变形变质特征，成为研究阿尔泰造山带发展、演化的重要热点之一。通过对新疆西北部富蕴县苏普特地区前寒武纪克木齐岩群的物质组成、变质、变形方面的资料收集和分析研究，认为该套地层经受过中深层次的区域动力热流变质作用，变质达角闪岩相，是阿尔泰地区前寒武系基底的组成部分，其变形具有多期次和多层次的特征，不同构造层次的变形均保留下丰富的构造变形形迹。通过原岩恢复，认为克木齐岩群总体为一套碎屑(夹火山)-碳酸盐岩沉积建造。

克木齐岩群；变形特征；原岩恢复；苏普特地区；富蕴县；新疆

新疆北部阿尔泰地区(统称冲乎尔-青河构造建造带)大量发育一套中深变质岩系，主要岩性为各类片麻岩、混合岩、变粒岩、片岩、斜长角闪岩等。前人对其做了大量的研究工作(何国琦等，1990；庄育勋等，1994；李天德等，1996，2001；胡霭琴等，2002；柳献军等2012)，但对其形成时代尚存在争议。

庄育勋主张该套变质岩系是古生代变质地层，是区域热动力变质作用的产物；中国-哈萨克斯坦联合地质科学考察队将其绝大部分划为古—中元古界克木齐群和新元古界富蕴群变质岩系，并将其作为阿尔泰造山带的前寒武结晶基底(李天德等，1996)。也有学者在该套片麻岩中未获得前寒武纪年龄信息(雷永孝等，2010)，从而认为不存在前寒武纪地层或者该套地层应该解体区别对待。然而，有学者(张进红等，2000；宋国学等，2010；张亚峰等,2014)通过对该区花岗岩的研究发现了一些元古宙锆石年龄信息，同时花岗岩以及变质沉积岩的Nd同位素研究等从侧面证实阿尔泰造山带存在古老的陆壳基底(陈斌等，2001；王涛等，2010)。造成这种分歧的主要原因是由于对这套岩石组合、化石赋存状况、同位素地球化学资料及同位素测年资料的认识差异，至今未获得大家公认的同位素年龄数据。此外，对该套变质岩系的构造变形、变质等方面的研究较为缺乏也成为制约该套地层属性认识的影响因素之一。

鉴于此，笔者在2010年以来，在开展1∶25万可可托海幅、江德勒克幅区域地质调查过程中，通过系统地质调查，结合前人各类综合研究成果，依据岩性特征和变质程度对该地区内中的深变质地层(前寒武纪地层)进行了全面厘定，将原划下泥盆统康布铁堡组、中泥盆统阿勒泰组中的一套变质程度达高角闪岩相深变质岩系厘定为古元古界克木齐岩群，并系统收集了克木齐岩群的物质组成、变质、变形特征，在前人研究成果基础上，建立了构造变形序列。并通过岩石学特征、变余组构特征、副矿物标志及岩石化学特征对克木齐岩群进行了原岩恢复，以期为阿尔泰造山带前寒武纪地层深入研究提供资料。

1 区域地质背景

研究区位于新疆北部，构造上处在西伯利亚板块和哈萨克斯坦-准噶尔板块汇聚带，是中亚造山带重要组成部分，区域上所涉及的两大板块及其之间古亚洲洋的长期相互作用控制着该地区的构造演化，同时也制约着该地区的地层、岩浆岩及矿床地质特征。研究区在漫长的地质构造发展演化历程中，经历了陆壳裂解、离散、汇聚、重组，不同构造体制、不同类型的造山作用，导致不同大地构造单元内，不同地块、构造地体经受多期次强烈的构造变位和复杂的构造叠加、复合、改造及其多期次的构造-岩浆热事件作用，具有复杂的物质组成和地质构造演化历史。研究区各时代地层出露较全(图1)，有早元古代结晶基底地层、中元古代过渡基底地层、中—新元古代火山岩地层以及震旦纪盖层，又有古生代、中生代、新生代地层，各时代地层均发生了不同程度的变形、变质，构造变形具有多期次、多层次及多样性特征。受构造单元边界等断裂构造控制，区域上岩浆岩较为发育，在阿尔泰陆缘活动带的南部发育加里东期、华力西—印支期的侵入岩；在阿尔泰陆缘活动带的北部则发育华力西—印支期侵入岩；在寒武纪—泥盆纪准噶尔板块北缘增生杂岩带内以板块体制发展演化为基础，区域上发育印支期、燕山期侵入岩等，同时，区内广泛发育晚古生代的火山-沉积岩并伴有丰富的多金属矿产。

2 克木齐岩群物质组成

克木齐岩群为一套经历多期变形、变质的高角闪岩相变质地层，岩性主要为混合岩化黑云斜长片麻岩、二云斜长片麻岩、黑云(斜长)石英片岩、矽线石黑云二长石英片岩、斜长角闪岩等。该岩群为阿尔泰地区目前所厘定的时代最老地层，其变质程度深、变形强烈，岩性复杂，混合岩化普遍发育。由于经历了多期次、深层次的变形变质作用改造及断裂与晚期岩浆侵入破坏，地层连续性差，总体无层无序，

1.第四系; 2.喀喇额尔齐斯组; 3.红山嘴组; 4.那林卡拉组; 5.姜巴斯套组; 6.黑山头组; 7.库马苏组; 8.阿勒泰组; 9.泥盆纪硅质岩; 10.正格河火山岩; 11.康布铁堡组; 12.库鲁木提群; 13.白哈巴组; 14.东锡勒克组; 15.喀纳斯群; 16.苏普特岩群; 17.克木齐 岩群; 18.印支期侵入岩;19.华力西期侵入岩;20.加里东期侵入岩; 21.地质界线; 22.一般断层; 23.区域性断裂图1 新疆富蕴地区前寒武纪地层分布简图Fig.1 Simplified distribution geological map of Precambrian in Fuyun area, Xinjiang

糜棱岩、石香肠、构造鱼、流变褶皱、无根褶皱广泛发育。从宏观角度来看，为收缩体制下加厚的重复叠置岩片，上、下关系不易判别，原岩结构构造已消失殆尽，普遍存在地层加厚或构造流失甚至缺失。在乌恰山中部出露宽度最大，向西北延伸出露宽度减小，该岩群内常见辉绿岩墙(脉)、花岗岩脉穿插，普遍具强烈混合岩化。古元古界克木齐岩群从岩性看与新疆北部古元古界基本可以对比。天山区相应层位自西向东分别为木扎尔特岩群、那拉提岩群、温泉岩群、北山岩群等。岩性均以片麻岩、混合岩、斜长角闪岩为主，变质程度为高绿片岩相-角闪岩相，混合岩化作用普遍发育。但研究区克木齐岩群与其相比，大理岩相对不甚发育。

3 克木齐岩群变形特征

从本次工作获取的实际资料综合分析，克木齐岩群构造变形期次可划分为4期，即晋宁期区域片麻理构造、加里东期—华力西早期推覆剪切构造、华力西晚期开阔褶皱构造和印支—燕山期走滑构造。

3.1 晋宁期区域片麻理构造

晋宁期是古中国大陆陆块及欧亚板块发生衔接的重要构造活动和岩浆热事件活动时期，研究区内表现为草斯尔勒克及洪沙特两地867～873 Ma的酸性变质侵入体的发育。克木齐岩群受改期构造-岩浆热事件的影响，岩石发生了明显的变质和构造变形。其变形机制主要是在深部构造层次剪切流变作用下，形成的透入性微片麻理构造。变形形迹主要表现为结晶分异条纹和条带、褶皱构造变形、韧性剪切带等。这些构造变形已被后期构造叠加破坏，保留的是条纹和条带状构造及韧性剪切带糜棱岩等。片麻岩是晋宁期变质变形的产物。

图2 片麻理构造素描图Fig.2 The sketch of gneissosity structure

研究区该时期变质地层中能够辨认的早期变形构造(Sn+1)，为强烈的面理置换作用，使矿物定向排列，形成微片麻理(图2)，导致古老侵入岩由块状构造向片麻状构造转变，岩石由沉积岩向变质岩开始转变。黑云斜长片麻岩的片麻理由长英质粒状矿物(>70%)与其间断续定向分布的片状矿物黑云母构成；斜长角闪岩片理面平直，由柱状角闪石平行定向排列构成；钙硅变粒岩中粒状矿物含量较高，面理粗糙。局部大理岩重结晶程度较高，方解石颗粒粗大(2～4 mm)，面理不发育。从片麻理区域分布统计情况看，除局部受后期变形改造外，总体呈近东西向平行“岩层”层面。

该时期的变形构造主要表现为中深层次环境下的变形构造，经过震旦—寒武纪相对扩张后，受加里东运动影响，古亚洲洋(额尔齐斯洋)向西伯利亚板块俯冲，研究区形成大规模奥陶纪—早泥盆纪的岩浆岩，如阿巴宫岩体(463±4 Ma，刘锋等，2009)、铁木尔特岩体(459±4.9 Ma，柴凤梅等，2010)、蒙库岩体(400±6 Ma，杨富全等，2008)、昆格依特岩体(403.4±7.4 Ma，张亚峰等，2014)等，形成阿尔泰造山带岩浆活动的高峰期。研究区前寒武纪地层经历了这一构造变革时期，相应地形成了一系列构造变形形迹。主要表现为以区域片麻理(Sn+1)为变形面，铸造成顺层掩卧褶皱、紧闭同斜褶皱，顶厚褶皱和流褶皱及旋斑构造等剪切褶皱系统，局部大理岩层中则表现为顺层剪切带，形成条带状大理岩。对褶皱要素统计结果表明，该期褶皱枢纽倾向多为250°～290°，倾角30°～50°，消除后期构造干扰因素外，剪切运动方向大致为180°左右，反映出构造的生成与水平方向强应力有关。此外，该期褶皱还以尺度小(露头级)、形态复杂、样式不确定为特点，表现为中深构造相的塑性流变特征。

同时由于该时期的推覆剪切作用也使本地区发育一系列区域性的糜棱面理，面理构造主要由片状矿物(绢云母、白云母和绿泥石)的定向平行排列和粒状矿物的拉长定向构成(图3)，与之伴生的线理构造有矿物拉伸线理、黏连型石香肠(图4a)、窗棂构造(图4b)，同时发育肠状构造(图4c)、旋转碎斑构造(图4d)等，强变形带中发育鞘褶皱。其中，在苏普特村一带克木齐岩群中石榴黑云斜长片麻岩以片麻理(Sn+1)形成的褶皱面理(Sn+2)被该期糜棱面理(Sn+3)置换改造形成长英质糜棱岩。侵入克木齐岩岩群中的花岗岩受该期剪切作用，形成花岗质糜棱岩，糜棱面理以石英的拉丝构造与长石的旋转碎斑为主。

据野外观测，该期剪切推覆构造铸就了克木齐岩群、苏普特岩群与上覆地层之间的现今构造叠覆关系。所发育的韧性剪切带规模宏大、分带清楚，强变形带中S-C组构发育(图5)，矿物拉伸线理发育，长石以δ型旋斑出现，长英质脉体呈揉皱出现，而弱变形域内，长石多成σ型碎斑。

图3 糜棱岩中矿物晶体变形素描图Fig.3 The sketch of deformation of mineral crystals in mylonite

3.3 华力西晚期开阔褶皱构造

晚泥盆世—早石炭世，随着有限洋盆完全消亡，准噶尔板块与西伯利亚板块开始对接碰撞(王涛等，2010)，岩浆活动也较频繁，陆壳的抬升也非常明显。由此产生的构造效应，主要表现为浅表层次的褶皱、断裂构造、节理构造等。该时期的褶皱构造主要表现为以糜棱面理为变形面，形成区域级、露头级宽缓等厚褶皱。该期褶皱构造总体呈近东西向展布，枢纽产状250°～290°∠25°～30°，长宽比一般为2∶1～3∶1，轴面劈理345°∠70°，矿物擦痕线理较发育，反映了浅部构造相收缩体制下产生的近南北向挤压形成的褶皱构造。为区内造山运动的产物，并从此奠定了研究区的构造格架。

3.4 印支期走滑构造

华力西末期，随造山运动发展到末期，阿尔泰造山带进入大规模的应力调整释放阶段(张招崇等，2007)，沿板块前缘的先期北西向断裂痕迹进行叠加改造，形成区域性的左行走滑断裂系。例如，富蕴-锡泊渡断裂等，同时形成一些列与剪切走滑作用有关的热液型中低温金矿床。例如，赛都金矿、萨尔布拉克金矿等。

本区受挤压产生的北北西向剪切裂隙，局部被逐渐追踪贯通，发展演化为大型右行走滑断裂。例如，可可托海-二台断裂。研究区克木齐岩群中的浅表层次环境下的变形构造也较明显，发育有较多的断裂构造和宽缓褶皱等，其中断裂构造主要表现为脆性，形成大量的破碎带和构造角砾岩带。韧脆性断裂以短距离、规模小为特点；韧性断裂多形成水平走滑形迹，明显对地层、岩块、侵入体形成一定破坏和错位。褶皱构造带以背形和向形形式反映在较大范围，对前期构造发生了改造和叠加，使区内的构造更趋复杂和多样化。

a.节状石香肠构造；b.窗棂构造；c.肠状构造；d.旋转碎斑构造图4 克木齐岩群构造变形素描图Fig.4 The sketch of D2 structure deformation in Kemuqi group

图5 糜棱岩中S-C组构图Fig.5 The S-C fabric in mylonite

4 原岩恢复

克木齐岩群中的变粒岩、片麻岩和斜长角闪岩等，残留组构较少见或模糊不清，原岩类型难以直接确定，根据岩石产状，岩石共生组合、变余组构、副矿物特征，结合岩石化学资料对克木齐岩群进行原岩恢复。

4.1 岩石产状及岩石特征

克木齐岩群中片麻岩总体呈层状产出，区域上与大理岩层平行分布，以斜长片麻岩为主，岩石普遍含黑云母、石榴石、矽线石。反映出原岩为富铝泥砂质沉积岩。变粒岩多呈似层状产出，与片麻岩密切相伴，除长英质矿物外，黑云母、石榴石和钙硅酸盐矿物常见，表明其原岩为泥砂质、泥钙质沉积岩，大理岩分布于测区南部库尔图一带，以厚度小、出露少、分布不稳定为特征，其主要由方解石组成，方解石呈粒状变晶，彼此镶嵌，大小0.2～2mm不等，受应力作用具波状消光，部分长轴定向，少有碎粒化，含量98%左右，原岩属碳酸盐岩毋庸置疑。

斜长角闪岩在测区内多以透镜状、似层状夹于片麻岩、变粒岩层中，与相邻岩层界线截然，在苏普特、库尔图等地则呈脉状产出，岩石中石英、透辉石含量一般<5%，推测其原岩可能为中基性火山岩或同成分侵入岩。

4.2 变余组构标志

克木齐岩群中各类变质岩虽经多期变质改造，但反映原岩特征的某些残余组构仍若隐可见，变余组构特征见表1。

表1 克木齐岩群变质岩变余组构特征表

4.3 副矿物标志

克木齐岩群副矿物组合及锆石特征见表2，由表2可以看出，克木齐岩群中锆石系多成因产物，沉积型、变质型、岩浆型均存在，但片岩、变粒岩中以沉积型为主。

4.4 岩石化学特征

4.4.1 化学成分特点

克木齐岩群岩石化学分析结果见表3，尼格里特征参数见表4。参数结果表明如下。

(1)泥质-长英质变质岩中，片岩、片麻岩类的氧化物含量变化范围均较大，显示了岩石成分的相对不均一性。一般随SiO2升高，Al2O3、MgO、TFe、TiO2的值明显降低，但CaO、Na2O、K2O、MnO等值变化没有规律，除个别样品外，一般K2O大于或接近Na2O含量，al>c+alk，t>0，属铝过饱和硅过饱和系列。

(2)变粒岩类的氧化物的变化范围均大，且随SiO2升高，Al2O3、Na2O降低，其他氧化物的值变化没有规律； SiO2含量为71.58%～75.66%，Al2O3含量为12.22%～12.89%，普遍K2O0，QZ>115，属正常系列硅过饱和。

(3)斜长角闪岩类SiO2含量为48.34%～51.95%，Al2O3含量为13.5%～15.13%，Na2O>K2O，alk

表2 克木齐岩群副矿物组合及锆石特征表

表3 克木齐岩群主量元素分析结果表(%)

4.4.2 化学成分投影图解

根据岩石化学、岩石地球化学资料，在(al+fm)-(c+alk)-Si图解上(图6)，结晶片岩基本落入泥岩区，片麻岩多散落在砂岩、泥岩区，变粒岩和镁铁质变质岩则落入火山岩区。进一步针对长英质变质岩使用TiO2-SiO2图解(图7)投影，片岩、片麻岩样品主要落入沉积岩区及沉积岩与火成岩的分界附近，变粒岩则两区均有。由此看来，该类变质岩主要为副变质岩，变粒岩原岩偏向火成岩。在变质沉积岩与火山岩的原岩恢复图解上(图8)样品全部落入杂砂岩和亚杂砂岩区。使用 (al-alk)-c图解(图9)，样品基本都在长石质黏土和杂砂岩区，并显示片岩趋近黏土、片麻岩偏向杂砂岩、变粒岩趋向于火成岩的特点。

图6 克木齐岩群变质岩原岩恢复图Fig.6 Protolith restoration of the metamorphic

图7 克木齐岩群TiO2-SiO2图Fig.7 TiO2-SiO2 of the Kemuqi Group

图8 克木齐岩群变质沉积岩与火山岩的原岩恢复图Fig.8 Protolith restoration of the metasediments and volcanic

图9 克木齐岩群(al-alk)-c 图Fig.9 (al-alk)-c of the Kemuqi Group

综上所述，克木齐岩群片麻岩、大部分变粒岩具沉积特征，斜长角闪岩类具火成岩特点。

4.5 稀土元素特征

由克木齐岩群变质岩稀土元素含量表5、特征参数表6及稀土元素平均值作出的分配型式图10可知，区内变质岩总体呈现两类稀土配分型式：①泥质-长英质变质岩类分配曲线形态较一致，具稀土总量较高，轻稀土富集，Eu负异常、分配曲线向右中等倾斜特点(δEu=0.38～0.94，CeN/YbN=2.57～8.82，LaN/YbN= 3.04～33.34)，与太古代后页岩的稀土分配型式一致(Nance等，1976)。②斜长角闪岩类稀土总量变化较大(∑REE=71.68～194.16)，具轻稀土弱富集，Eu负异常不明显、分配曲线向右缓倾特点(δEu=0.38～0.94，CeN/YbN=2.57～8.82，LaN/YbN=3.04～33.34)，与大陆玄武质岩石稀土元素分配型式相似。

序号岩性∑REELR/HRδEuδCeLa/SmSm/Nd(La/Yb)N(Ce/Yb)N1含矽线黑云石英片岩189.826.970.620.885.520.217.65.112红柱矽线黑云石英片岩202.556.640.940.285.460.2133.345.393二云石英片岩171.86.610.670.886.150.197.424.974绿泥石化二云石英片岩140.214.750.680.625.960.205.642.675绿泥石化黑云石英片岩60.322.410.870.795.750.211.661.086兰晶矽线黑云母片岩202.136.290.580.865.800.226.654.327角闪斜长变粒岩218.874.930.380.994.770.234.373.28黑云斜长片麻岩195.365.250.580.884.890.235.243.599斜长变粒岩208.65.690.460.935.720.215.413.8410条纹状黑云斜长片麻岩301.4310.020.640.857.110.1913.218.1511矽线黑云斜长片麻岩274.1311.840.940.2822.050.2133.345.3912黑云斜长片麻岩183.838.910.640.856.590.1812.427.9213斜长角闪岩71.682.980.890.833.560.272.661.8514堇青黑云斜长片麻岩179.739.170.710.896.660.1913.18.5315堇青黑云斜长片麻岩251.828.90.560.96.110.1912.998.8216矽线黑云斜长片麻岩180.216.470.70.875.770.207.164.717矽线黑云斜长片麻岩199.237.060.690.95.050.228.085.5518磁铁矿化斜长角闪岩194.163.4310.92.810.263.052.48

图10 克木齐岩群稀土元素配分型式图Fig.10 Chondrite-normalized REE patterns of the Kemuqi Group

4.6 微量元素

从克木齐岩群变质岩微量元素分析结果及特征参数表7、微量元素标准化比值蛛网图(图11)中可以看出，区内长英质变质岩类Ba、Sr含量较高(Ba为267×10-6～718×10-6，Sr为36×10-6～798×10-6)，具K富集(K*=1.47～7.96)，Nb、Ti明显亏损特点(一般Nb*=0.15～0.35，Ti*=0.1～0.3)，反映物源为偏地壳岩石的花岗质岩石，具近源沉积特点；基性变质岩呈现钾富集(K*=1.75～4.99)，Nb、Ti亏损减弱特点(Nb*=0.16～0.66，Ti*=0.38～0.72)，具有活动陆源环境同化混染的玄武质火成岩的特征。

图11 克木齐岩群微量元素比值蛛网图Fig.11 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams of the Kemuqi Group

综上所述，克木齐岩群岩石类型复杂，从岩石产出特征、变余组构、副矿物特征、岩石地球化学特征方面综合分析，片麻岩、变粒岩类多为副变质岩，斜长角闪岩则为正变质岩。可见，克木齐岩群总体为一套碎屑(夹火山)-碳酸盐岩沉积建造。

5 结论

(1)通过对研究区克木齐岩群中面理、线理、褶皱、断裂等构造形迹共生组合的调查，根据对其产出特征、构造层次和形成机制对比分析，将克木齐岩群构造变形期次划分为4期，即晋宁期区域片麻理构造、加里东期—华力西早期推覆剪切构造、华力西晚期开阔褶皱构造和印支期走滑构造。

(2)根据岩石产状，岩石共生组合、变余组构、副矿物特征，结合岩石化学资料对克木齐岩群进行了原岩恢复，其中片麻岩、变粒岩类多为副变质岩，斜长角闪岩则为正变质岩。可见，克木齐岩群总体为一套碎屑(夹火山)-碳酸盐岩沉积建造。

致谢:野外工作中得到了西安地质矿产研究所李荣社副总和陈隽璐研究员等的指导，在此表示衷心感谢!

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Deformation Characteristics and Protolith Restoration for Kemuqi Group of Precambrian Strata in Supute Area, Fuyun County, Xinjiang

LIN Xinwang, ZHANG Yafeng, WANG Xing, ZHAO Duanchang, GUO Qiming, Lü Junli

(Shaanxi Center of Geological Survey, Xi’an 710068, Shaanxi, China)

A set of schist and gneiss developed in Altay, northwestern Xinjiang, extending from Tawunaisazi to the southern slope of the Mongolian Altay, called Chonghuer-Qinghe structural construction zone. Because of special geographical location and tectonic deformation, this zone has become a hot research focus of development and evolution of Altai orogen. By collecting and analysis of the data of the material composition, metamorphism, deformation of the metamorphic rocks(Precambrian) in Altay region, we hold that the strata have undergone in-depth regional dynamo-thermal metamorphism of amphibolite facies, and the strata are part of the Precambrian basement in Altay region. The deformation of the Kemuqi group is multi-stage and multi-level, and reserved extensive tectonic deformation information in different structural levels. By restoring the original rock, the Kemuqi group is a set of clastic rock(volcanic clip)and carbonate sedimentary rocks.

Kemuqi group; deformation characteristics; protolith restoration; Supute area; Fuyun county; Xinjiang

2015-03-30;

2015-05-04

中国地质调查局区域地质调查“新疆1∶25万可可托海、江德勒克幅区调修测”(1212011120503)、“新疆青河县1∶5万阿克布拉克、阿尔沙特、昆格依特、喀拉布腊他乌幅区调”(1212011120509)共同资助

蔺新望(1972-)，陕西山阳人，男，硕士，构造地质学专业，主要从事区域地质调查工作。E-mail：aimom84@163.com

P534.1

A

1009-6248(2015)03-0081-15