滇西北维西地区超镁铁岩—镁铁岩的岩石特征与成因

2023-08-23胡凯兵严城民顾光明刘清华李晨刚

矿产与地质 2023年3期

胡凯兵, 李杭, 严城民, 顾光明, 刘清华, 李晨刚

(1.云南省核工业地质调查院,云南昆明 650106;2.云南省地矿局区域地质矿产调查大队,云南玉溪 653100)

0 引言

滇西北维西地区地处云南“三江”造山带北段,构造单元分属拜惹布错—若拉岗日—金沙江结合带、空格拉—温泉—澜沧江结合带[1]。

维西地区的超镁铁岩—镁铁岩分布较广、类型多样。自20世纪90年代以来,不少学者对该区岩石类型进行了研究[2-5]。由于所搜集的资料不够系统,对岩石成因存在较大的分歧。王泽传等[6]根据该地区1∶25万区域地质调查成果①,对超镁铁岩—镁铁岩的岩石特征与成因进行了较为系统的初步分析。近年来,作者多次在该地区进行地质科学考察、固体地质矿产勘查,对该地区的超镁铁岩—镁铁岩中又获得了一些新的资料与认识。通过研究认为,该地区的超镁铁岩—镁铁岩划分为5个岩带,分属4种成因类型。

1 白济汛构造蛇绿混杂岩

沿澜沧江出露的超镁铁岩—镁铁自北而南划分为3个部分。北部的超镁铁—镁铁岩被莫宣学等(1993)称为白济汛堆晶岩,镁铁岩中表现出蛇绿岩的堆晶岩特征,可当成澜沧江洋壳的零星残片看待[3]。中部的燕山期镁铁岩,被张旗等(1992)称为吉岔阿拉斯加型超镁铁—镁铁岩[4]。本文将北部、南部的晚二叠世超镁铁岩-镁铁岩-闪长岩-斜长花岗岩称为白济汛构造蛇绿混杂岩,中部的燕山期镁铁岩称为维登镁铁岩。

白济汛构造蛇绿混杂岩位于空格拉—温泉—澜沧江结合带[1],出露于维西县白济汛镇、维登乡,呈近SN向带状沿澜沧江分布(图1)。

图1 滇西北维西地区地质略图

岩体呈规模大小不等的构造岩片、构造透镜状产出(图2a)。直接围岩为吉东龙组(P1-2j)和沙木组(P3sm),均呈断层接触。围岩中未见热变质现象。在岩带的南部,岩体被花开左组(J2h)角度不整合覆盖。

图2 白济汛构造蛇绿混杂岩手标本照片

在镁铁岩中,辉长岩与闪长岩呈厚约数厘米的似层状平行交替产出,显示层状堆晶结构(图2b),反映了在岩浆演化过程中有明显的深部分异作用。

白济汛构造蛇绿混杂岩主要由纯橄岩、单辉橄榄岩、斜辉橄榄岩、橄榄单辉岩、单辉岩、辉长岩、角闪辉长岩组成,有少量角闪辉绿岩、闪长岩、斜长花岗岩。

斜长花岗岩是1∶25万区域地质调查中新发现的岩石种类。岩带南端修筑水库大坝提高水位后,在海拔较高位置新修建的白济汛-维登的公路上,此类岩石大量出露。岩石主要由斜长石(60%～70%)、石英(25%～29%)组成。斜长石呈半自形板条状,An=28～30。经X射线粉晶衍射,斜长石的有序度较高(0.95～0.97),反映了斜长花岗岩很可能由超镁铁、镁铁岩浆结晶分异形成。

在超镁铁岩中,橄榄石多具蛇纹石化,辉石中绢石化现象明显。在镁铁岩中,辉石普遍具透闪石化、普通角闪石具绿泥石化、斜长石具黝帘石化现象。

岩石明显受后期构造变形影响,辉石岩、斜长花岗岩具糜棱岩化现象(图3a、3b)。橄榄石具穿晶裂隙。单斜辉石具波状消光、解理弯曲及亚颗粒现象。普通角闪石具明显的压扁拉长现象,呈透镜状依长轴定向排布。斜长石具穿晶裂隙、双晶纹扭曲及多米诺骨牌现象。石英具波状消光、拔丝现象。

超镁铁岩(纯橄榄岩、单辉橄榄岩、斜辉橄榄岩及单辉岩)→辉长岩→闪长岩→斜长花岗岩,岩石的常量元素、稀土元素、微量元素有规律地变化。MgO、FeO*(FeO*=FeO+0.9×Fe2O3,下同)含量逐渐变小,K2O、Na2O含量逐渐增大。∑REE、∑Ce/∑Y 逐渐增大,δEu逐渐减小。不相容元素(Sr、Th、Nb、Ta、Hf)质量分数总体上逐渐增大。这些现象是同源岩浆强烈分异的反映。

岩石的稀土元素分配型式,具蛇绿岩特点(图4)。

仿R.G.Coleman (1976)图解(图5)中,岩石的投影点沿斯科加尔德趋势线分布,反映了这些岩石由同源岩浆分异形成。经(Pearce,1984)非活动性元素图解判别,闪长岩、斜长花岗岩的投影点落入火山弧花岗岩区,反映了闪长岩、斜长花岗岩很可能形成于板块消减过程中的火山弧环境。

图5 白济汛构造蛇绿混杂岩的常量元素图解(仿R.G.Coeman,1977;转引自邱家骧,1991)

综上所述,白济汛构造蛇绿混杂岩的成因与张旗[7]划分的科迪勒拉型蛇绿岩较为相似,形成于澜沧江洋火山弧环境。

白济汛构造蛇绿混杂岩被花开左组(J2h)覆盖,岩浆活动时期不晚于中侏罗世。经岩石地球化学图解,白济汛构造蛇绿混杂岩中斜长花岗岩和闪长岩形成于火山弧环境,混杂岩两侧的上古生界沙木组(P3sm)的中基性火山岩也形成于火山弧环境。此资料说明:滇西澜沧江地区在晚二叠世处于火山弧环境,白济汛构造蛇绿混杂岩的岩浆活动时期置于晚二叠世较为适宜。

2 维登镁铁岩

维登镁铁岩与白济汛构造蛇绿混杂岩相伴产出,呈NNW向长条状岩株产出 (图1)。在以往研究中,维登镁铁岩与白济汛构造蛇绿混杂岩统称吉岔超镁铁—镁铁岩[2]。

在岩体产状、岩相学、岩石常量元素、稀土元素、微量元素等方面,维登镁铁岩与白济汛构造蛇绿混杂岩有明显差别。张旗等[4]认为吉岔超镁铁—镁铁岩与阿拉斯加型岩体相类似,其资料可能来源于维登镁铁岩。

岩体呈岩株、岩墙、岩枝状产出,与相邻地层多呈侵入接触。侵入的最高层位为花开左组(J2h)。主要岩体规模较大,可划分出中心相(主)、过渡相(次)及边缘相(次),就地分异现象明显。

中心相以更长辉长岩为主,过渡相由钠长辉长岩组成,边缘相可出现钠长岩、石英钠长岩及少量斜(钠)长岩。在中心相,可见超镁铁岩呈数厘米至数十厘米的包体状产出。

岩石具中细粒半自形粒状结构、块状构造,无明显变形变质现象。

岩石属碱性岩系(σ=4.10～7.02),为铁质基性岩(m/f=0.96～1.44)。与白济汛构造蛇绿混杂岩的同类岩石相较,维登镁铁岩带的辉长岩具低MgO、CaO、m/f,高TiO2、Al2O3、Na2O、σ特征(表1)。

表1 白济汛岩带与维登岩带的辉长岩常量成分平均值对比

本带岩石侵入的最新地层为花开左组(J2h)。该地区花开左组-虎头寺组(K2h)又为连续沉积[8],其间发生大规模构造运动的可能性不大。再考虑到控制本带岩石产出的澜沧江断裂在晚白垩世曾发生强烈活动,故将本带岩石的岩浆活动时期置于晚白垩世。

综上所述,维登镁铁岩为沿澜沧江断裂侵入的镁铁岩体,岩石成因类型与阿拉斯加型岩体相似,与发生在晚白垩世-古新世间思茅—兰坪中生代坳陷盆地的迁移改组及裂陷作用[2]有关。

3 雪龙山构造蛇绿混杂岩

雪龙山构造蛇绿混杂岩集中出露于维西县城西侧的雪龙山,呈NNW向带状沿断裂分布。该带前人研究程度较低。云南省地质局区域地质矿产调查大队(1984)②、云南省地质矿产局[2]虽对其地质产状、岩石特征进行过介绍,但对雪龙山构造蛇绿混杂岩在区域构造上的重要性始终未引起足够的重视。

岩带包含了3个岩体(群),均呈构造岩片状沿德钦—雪龙山断裂分布。岩体内部无明显分异现象,与围岩的接触处未见热变质现象。岩石类型为蛇纹岩、含蛇纹绿泥透闪片岩、单辉橄榄岩及少量磁铁符山绿泥石岩。

岩石变形变质强烈,原岩面貌基本消失。在部分岩石中,见普通辉石呈大小为0.15～0.60 mm的残留柱状产出。从蛇纹石中粉尘状磁铁矿所反映的矿物晶形看,蛇纹石多为橄榄石蚀变而成。在部分蛇纹岩中,见有石棉化现象。

从蛇纹岩、单辉橄榄岩的常量元素、稀土元素分析(表2、表3)结果看,m/f=9.20～11.27,属镁质超镁铁岩;w(Na2O+K2O)为0.04%～0.22%,属钙碱性岩系;∑Ce/∑Y比值为2.85～3.52,属轻稀土富集型;δEu值为0.84～1.23,具轻微的正铕异常或负铕异常。在R.G.Coleman (1976) 的 MgO-CaO-Al2O3图解与FeO*-MgO-(Na2O+K2O) 图解中,投影点落入或接近变质橄榄岩区。在岩体附近的土壤中,出现明显的Cr、Ni异常,质量分数为(20～2000)×10-6。

表2 雪龙山构造蛇绿混杂岩常量成分平均值

表3 雪龙山构造蛇绿混杂岩稀土元素特征

综合分析本带岩石的地质产状、岩石类型、地球化学特征,雪龙山构造蛇绿混杂岩的成因与张旗等[7]所划分的东地中海蛇绿岩较为接近,形成于德钦—雪龙山洋盆环境。

雪龙山构造蛇绿混杂岩位于澜沧江结合带,具蛇绿混杂岩特征,岩浆活动时期应与该构造带的洋陆转换时期相联系,属晚二叠世-中三叠世的可能性较大。从岩体与下白垩统景星组(K1j)呈断层接触,本区在晚白垩世曾发生过大规模的构造运动的情况看,岩体的迁移定位时间可能为燕山末期(K2)。

4 工农构造蛇绿混杂岩

工农构造蛇绿混杂岩位于拜惹错布—若拉岗日—金沙江结合带[1]西侧,呈近SN向条带状分布,挟持于攀天阁、崔依比岛弧火山岩之中(图1)。

云南省区域地质志[2]推测岩带是崔依比组岩浆喷发作用结束或稍后之深成产物。张旗等[4]认为:岩带的岩石属义敦型超镁铁—镁铁岩;侵位机制是在造山过程中,陆壳之下的地幔碎片被挤压到陆壳的上部。

工农构造蛇绿混杂岩包括4个超镁铁岩体、2个镁铁岩体,均呈构造岩片状产出。在岩体与围岩的接触界面附近,片理化(图6)、千糜岩化(图7)、糜棱岩化现象明显。在岩体边部,常见石棉化、蛇纹石化、透闪石化、绢石化现象。围岩中无明显热变质现象。

图6 工农镁铁-超镁铁岩中之片理化现象

图7 工农脆韧性剪切带玄武质千糜岩中之千糜理

本带岩石种类以斜辉橄榄岩、蛇纹岩(纯橄岩)、辉长岩、角闪辉长岩、辉长辉绿岩、角闪辉绿岩为主,单辉橄榄岩、角闪石岩、辉石岩、变质基性岩较少。

在斜辉橄榄岩、蛇纹岩(纯橄岩)、单辉橄榄岩中:有铬铁矿出现;m/f值为9.04～9.48,属镁质超镁铁岩;w(Na2O+K2O)为0.04%～0.30%,属钙碱性岩系;∑Ce/∑Y=6.04,轻稀土明显富集;δEu=1.32,正铕异常较为明显(图8)。从地球化学特征看,超镁铁岩石属地幔岩的可能性较大。

图8 工农构造蛇绿混杂岩稀土元素分配型式

在辉长岩、角闪辉长岩、辉长辉绿岩及角闪辉绿岩中:m/f=0.64～2.82,为铁质镁铁岩;里特曼数值(σ)为0.97～3.34,多属钙碱性岩系;∑Ce/∑Y比值为0.33～1.09,轻稀土明显亏损或略为富集;δEu值为0.99～1.16,多具轻微正铕异常;稀土元素分配型式均为平坦型。这些特征与蛇绿岩中之镁铁岩颇为一致。在R.G.Coleman (1976)图解(图9)中:辉长岩属镁铁堆晶岩;辉绿岩为辉长岩之后的产物,很可能属辉绿岩床。

图9 工农构造蛇绿混杂岩的常量元素图解(仿R.G.Coeman,1977;转引自邱家骧,1991)

变质基性岩划分为绿帘阳起片岩、钠长绿泥片岩、阳起帘石绿泥片岩及绿泥绿帘阳起片岩。σ=1.19～5.72,里特曼数值变化较大,分属钙碱性岩系、碱性岩系。m/f=0.60～0.64,为铁质镁铁岩。∑Ce/∑Y比值为1.07～3.72,轻稀土元素不同程度地富集。δEu值为0.94～1.04,铕异常不明显。

综上所述,工农构造蛇绿混杂岩是金沙江小洋盆俯冲消减过程中,攀天阁—崔依比弧间或弧后扩张的产物[9]。这种岩石组合在张旗等[4,7]的超镁铁—镁铁岩成因分类中,大致相当于科迪勒拉型蛇绿岩,与义敦型超镁铁—镁铁岩有较明显的差别。

该构造带在早三叠世-中三叠世早期为岛弧环境,地质体为上兰组(T2s)、崔依比组(Tc)及Rb-Sr法同位素测年值为243.3 Ma的拉美荣序列(T1-2LM)[10],工农构造蛇绿混杂岩的成因与科迪勒拉型蛇绿岩,形成于岛弧或弧间盆地环境,故将其岩浆活动时期推测为早三叠世-中三叠世早期。