甘肃野马南山地区北大河岩群一岩组变质岩原岩特征及构造意义

赵吉昌，张立涛，杨镇熙

（甘肃地矿局第四勘查院，甘肃 酒泉 735000）

甘肃野马南山地区北大河岩群一岩组变质岩原岩特征及构造意义

赵吉昌，张立涛，杨镇熙

（甘肃地矿局第四勘查院，甘肃 酒泉 735000）

野马南山地区位于中祁连西段，区内最古老的地层为古元古代北大河岩群，由于变质程度较深，原岩特征难以识别。通过岩石地球化学方法，对北大河岩群一岩组变质岩系及原岩进行研究，其中斜长角闪岩原岩为玄武岩，花岗片麻岩原岩为酸性火山岩。该套火山岩整体缺少SiO253%～66%之间的中性火山岩部分，基性火山岩来源为幔源部分融入的玄武岩，上升过程中混染了部分壳源物质，酸性火山岩来自壳源熔融，整体具双峰式火山岩特征，类似于大陆裂谷火山岩组合，可能为原始壳幔形成初期陆核—陆块转变过程的产物。

中祁连；野马南山；北大河岩群；变质岩；双峰式火山岩

甘肃中祁连西段野马南山地区广泛分布古元古界北大河岩群，是一套裂谷—岛弧—残留海盆构造环境中形成的火山岩—碎屑岩的岩石组合；受区域变质作用，形成了高绿片岩相—角闪岩相的变质岩系，整体为有层无序或无层无序的构造岩石地层单位，构成造山带的结晶基底[1，2]。本文采用岩石地球化学方法[3]，对该区北大河岩群一岩组变质岩系进行研究，浅析其原岩特征及构造意义。

1 地质背景

野马南山地区大地构造位置位于中祁连中间地块，其北部与北祁连早古生代褶皱带南缘断裂相接，西部被巨大具左旋走滑的阿尔金断裂所截，南侧与南祁连早古生代褶皱带相接（图1A）[2，4，5，6]。研究区出露的主要地层为古元古代北大河岩群，主要分布在野马河以南长虫沟、南东草沟、羊门沟一带。本文根据岩性组合、变质特征、沉积环境将其进一步划分为一、二、三岩组（图1B），其中一岩组可进一步划分为一、二两个岩段（非正式岩石地层单位），一岩段岩性主要由斜长角闪岩与黑云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩、黑云钾长片麻岩、花岗片麻岩互层组成，局部夹有薄层二云石英片岩；二岩段岩性组合主要有斜长角闪岩、二云石英片岩等。该套地层整体呈北西走向，受构造运动影响，各岩组间呈断层接触，或者沿岩组界线，被加里东晚期的岩体所破坏。

2 北大河岩群一岩组岩石学特征

野马南山地区北大河岩群一岩组岩性有黑云二长片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云钾长片麻岩、花岗片麻岩、斜长角闪岩、石榴二云石英片岩等。其中片麻岩类：鳞片粒状变晶结构，片麻状构造；片麻岩在成分上变化较大，局部钾长石含量较多，局部斜长石含量较多。花岗片麻岩变形强烈，具塑性变形特征，片状矿物呈半定型围绕粒状矿物分布。岩石内部有压扁拉长的浅色条带，呈眼球状、条带状分布，内部斜长石多连续排列，呈“S”状或“δ”状分布。

斜长角闪岩：粒柱状变晶结构，块状构造；岩石主要由斜长石25%±、角闪石70%±、黑云母、绿泥石、绿帘石等组成。角闪石、斜长石粒度较大者具片麻状构造，略具片麻岩特征。

石榴二云石英片岩：鳞片粒状变晶结构，片状构造；岩石主要由黑云母18%±、白云母11%±、石英47%±、斜长石20%±、石榴石6%±组成。岩石中穿插有较多的长英质脉，脉体宽5～50mm不等，呈透镜状，个别呈δ状，走向与岩层走向一致，与围岩呈渐变关系，推测为压溶作用所致，如图1所示。

3 北大河岩群一岩组原岩恢复

3.1 岩石化学特征

北大河岩群一岩组中采集样品主要有两类，即斜长角闪岩类和片麻岩类，分类对岩石化学特征进行了研究。

图1 研究区大地构造位置图（A）及地质简图（B）

3.1.1 斜长角闪岩类

从表1可以看出，岩石化学成分中SiO2介于47.86%～50.12%间，属基性岩类[7]。Na2O含量1.72%～2.81%，K2O含量0.39%～1.14%，K2O/Na2O平均比值33.6%，岩石富钠贫钾。TiO2含量1.28%～1.68%，平均1.54%；Al2O3含量12.7%～14.54%，平均13.33%；MnO含量0.2%～0.24%；CaO含量9.33%～10.94%，平均10.08%；MgO含量5.74%～7.62%，平均6.53%；P2O5含量0.11%～0.16%，平均0.14%。

3.1.2 片麻岩类

在该类岩石中采集2件样品（表1）。岩石化学成分中SiO2含量为66.8%、76.36%，属酸性岩类[7]。Na2O含量2.12%、3.24%，K2O含量5.47%、4.39%，Na2O/K2O平均比值56.3%，岩石富钾贫钠。TiO2含量 0.78、0.073%；Al2O3含量 13.19%、11.91%；MnO含量0.097%、0.042%；CaO含量2.74%、1.06%；MgO含量0.91%、0.14%。

表1 北大河岩群一岩组主量元素分析数据

3.2 微量、稀土元素

本次工作共采集微量元素4件，其中斜长角闪岩中3件，片麻岩中1件（见表2）。斜长角闪岩微量元素标准化模式图中（图2），K20、Rb、Th相对富集，Sr、Ba元素相对亏损，左端不相容元素具有明显的富集，可能系上升过程中混染了壳源物质，也指出玄武岩产于大陆环境。其中 Ta/Hf≈0.17＞0.1，Th/ Hf≈0.54＞0.2，均不同于典型洋中脊N-MORB。

图2 斜长角闪岩微量元素标准化模式图

采集稀土样品4件（表3），采用Boynton(1984)球粒陨石标准值进行分析[8-10]。斜长角闪岩中稀土含量不高，∑REE为124.32×10-6～181.53-6，∑LREE/∑ HREE=4.03～6.01，La/Sm=7.75～15.06，La/Yb=10.79～23.22，表明其分馏明显，δEu=0.8～1.12，其中两件样品具弱Eu富集，一件样品具弱Eu亏损，可能是由于斜长石的结晶程度不同引起。总体来说，斜长角闪岩的稀土曲线略具倾斜（如图3所示），轻稀土富集，其曲线类似于近大陆侧的碱性玄武岩（深源），反应其熔融程度相对低。

花岗片麻岩中稀土含量较高，∑REE为374.31× 10-6，∑LREE/∑HREE=6.07，La/Sm=1.48，La/Yb= 2.36，表明其分馏明显，δEu=0.48。花岗片麻岩的稀土曲线整体右倾（如图4所示），LREE相对富集，具有明显的Eu负异常，表面其来源为壳源。

图2 斜长角闪岩微量元素标准化模式图

表3 北大河岩群一岩组稀土元素分析数据

图3 斜长角闪岩稀土元素配分模式图

图4 花岗片麻岩稀土配分模式图

3.3 原岩恢复

北大河岩群一岩组中所采集的5件样品，通过（al+fm）—（c+alk）—Si图解（如图5所示），其中4件样品（3件斜长角闪岩，1件花岗片麻岩）投入了火成岩区域，说明其原岩多为火山岩，原岩建造以火山岩夹碎屑岩为主。3件斜长角闪岩样品通过绿片岩原岩恢复图解 （如图6所示）均投入玄武岩区；两件片麻岩样品，分别投入了纯泥质岩区和中性—酸性火山岩区（如图7所示）。

图5 北大河岩群一岩组变质岩原岩恢复图解

图6 北大河岩群一岩组斜长角闪岩原岩恢复图

图7 北大河岩群一岩组片麻岩原岩恢复图解

4 结论

1）通过原岩恢复，古元古界北大河岩群一岩组原岩具火山—沉积组合特征。其中斜长角闪岩原岩为玄武岩，SiO2含量为47.86%～50.12%；花岗片麻岩原岩为酸性火山岩，SiO2含量为66.8%。该套火山岩整体缺少SiO253%～66%之间的中性火山岩部分，基性火山岩来源为幔源的玄武岩，酸性火山岩来自壳源熔融，整体具双峰式火山岩特征。

2）基性火山岩具有弱的LREE富集现象，地幔不相容元素相对富集，可能与玄武质岩浆岩浆上升过程中有较多壳源物质混染有关。该套双峰式火山岩可能是原始壳幔形成初期陆核—陆块转变过程的产物。

[1] 甘肃省地质矿产局．甘肃省岩石地层[M]．北京：中国地质大学出版社，1997．

[2] 张新虎等．甘肃省区域成矿与找矿[M]．地质出版社，2013．

[3] 贾志磊等．甘肃南祁连余石山地区变粒岩原岩恢复[J]．甘肃地质，2016，25（2）：9-13.

[4] 赵茹石等．甘肃省板块构造单元划分及其构造演化[J]．中国区域地质，1994．

[5] 冯益民，何世平等．祁连山大地构造与造山作用[M]．地质出版社，1996．

[6] 潘桂堂等．中国大地构造单元划分[J]．中国地质，2009．

[7] 邱家骧，林景仟．岩石化学[M]，北京:地质出版社，1992．

[8] 赵振华．微量元素地球化学原理[M]，北京:科学出版社，1997．

[9] 李昌年．火成岩微量元素岩石学[M]，北京:中国地质大学出版社（北京），1992．

[10]陈德潜，陈刚．实用稀土元素地球化学[M]，北京：冶金工业出版社，1990．

P588．37