攀枝花米易普威地區康定群地層變質作用特征研究

梁兵，鄧紅，羅林洪

攀枝花米易普威地區康定群地層變質作用特征研究

梁兵，鄧紅，羅林洪

（四川省地質礦產勘查開發局一0八地質隊，四川 崇州 610000）

揚子地臺西緣（即傳統意義的“康顛地軸”）是華南前寒武紀地質研究的重要地區之一，其中康定群為“雙層基底結構”中結晶基底的重要組成部分，區域變質作用普遍。本文選取四川省米易縣普威鎮一帶的康定群（Ht）的咱里組（Ht）及冷竹關組（Ht）地層作為研究對象，通過薄片鑒定、巖石化學、電子探針等手段對康定群變質作用進行了詳盡研究，認為中條運動使增生陸核匯聚，地幔上隆，巖漿增生產生高地熱梯度，匯聚應力促成強烈的構造活動，使咱里組（Ht）及冷竹關組（Ht）發生了動力熱流變質（形成高綠片巖相的鐵鋁榴石帶與低角閃巖相斜長石-普通角閃石帶），變質時代為中條期，而隨著板塊之間的（Rodinia大陸）匯聚，俯沖碰撞的加劇，研究區又發生了強烈的晉寧造山運動，在這個過程中以低溫動力變質作用為主，使巖石疊加了低綠片巖相的退變質。

米易康定群；變質巖；變質時代；結晶基底

研究區位于攀枝花米易縣普威鎮北部，地處揚子陸塊西南緣（即傳統意義的“康顛地軸”），由于自太古代至元古代一直處于相對活躍的構造環境，各種變質作用廣泛存在。區內前震旦系地層具褶皺基底與結晶基底的雙層結構，康定雜巖則代表了揚子地臺西緣的結晶基底[1]，其中將康定雜巖中的變質沉積巖、火山巖及火山碎屑變質巖組合命名為康定群。

滹沱系康定群（Ht）自下而上劃分為咱里組（Ht）及冷竹關組（Ht）[2]，其中咱里組（Ht）巖石類型以斜長角閃巖類為主，夾云母石英片巖、斜長片麻巖類，而冷竹關組（Ht）主要以云母片巖類為主要巖性，偶夾斜長角閃巖類。強烈的區域動力熱流作用并疊加后期低溫動力變質作用使巖石被強烈的片理化置換，原巖結構、構造完全被破壞，地質簡圖見圖1。

1 變質巖巖石類型及特征

1.1 斜長角閃巖

主要分布于康定群咱里組（Ht）及少量見冷竹關組（Ht）下部，巖性有：斜長角閃（片）巖（圖2）、角閃石片巖、綠簾角閃石片巖等。原巖為基性或超基性火山巖，巖石呈塊狀或（似）層狀產出，片（麻）理較發育。其中角閃石：細粒柱狀，含量60%～80%，主要為普通角閃石，解理發育，以（暗）綠色變種為主，一些柱體有縱向橫向的裂隙，具有多色性。斜長石：粒狀，巖石中含量約10%～30%，大多表面潔凈，一些表面有粘土化、絹云母化，少量可見聚片雙晶，斜長石分布在角閃石顆粒之間，以中長石為主。

圖1 米易普威地區地質簡圖

1、三疊系地層；2、寒武系-震旦系；3、青白口系；4、滹沱系；5、花崗巖；6、石英閃長巖；7、地質界線；8、逆斷層；9、性質不明斷層；10、鐵鋁榴石帶；11、斜長石—普通角閃石帶；12、變質相帶界線；

1.2 斜長片麻巖

包括二云斜長片麻巖、石榴二云斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖（圖3），咱里組、冷竹關組均可見到。斜長石條帶發育。主要由斜長石、云母、石英、角閃石、堿性長石等組成。斜長石，含量50%～70%，不規則柱粒狀，一些顆粒中可見聚片雙晶。黑云母，暗褐色，含量約5%～20%，解理發育，定向排列組成條帶狀，常與角閃石在一起。角閃石含量較少，含量小于5%，半自形柱狀或粒狀，偶見石榴子石，細粒狀，表面多空洞、裂紋，含量小于2%[8]。

圖2 斜長角閃巖鏡下素描圖

來自樣品b-PM064-32-1（25x,正交）

圖3 黑云母斜長片麻巖鏡下素描圖

來自樣品b-PM64-30-1(40X,正交)

圖4 黑云母石英片巖鏡下素描圖

來自樣品b-PM64-43-1(25X,正交)

1.3 云母（石英）片巖

該類巖石為康定群冷竹關組的主要巖性，巖石類型有黑云母石英片巖（圖4）、二云母石英片巖、二云母片巖、石榴石二云母石英片巖，片理發育，為一套綠片巖相的淺變質巖等。一般呈似層狀構造，主要由云母、石英、長石等組成，其中云母包括黑云母與白云母，二者總含量20%～60%不等，以白云母為主，黑云母較少，后者有一定綠泥石化及褪色化，局部黑云母增多，較新鮮的黑云母以具暗褐色或淺黃褐色多色性為特征，解理縫中有鐵質礦物析出，長石含量0～10%，以斜長石為主。

圖5 變質巖的（al+fm）-(c+alk)-Si圖解

（據西蒙南，1953簡化）

1.云母（石英）片巖-片麻巖類 2.斜長角閃巖類

圖6 變質巖的ACF和AˊKF圖解（據溫克勒，1976）

1.富Al粘土和頁巖2.粘土和頁巖（含碳酸鹽0-35%）（斷線之內）3.泥灰巖（含碳酸沿35%-65%）（箭頭線之間）4.雜砂巖（點線之內）5.玄武巖和安山巖（實線之內）6.超鎂鐵質巖①云母（石英）片巖-片麻巖類②斜長角閃巖類

2 巖石化學特征

2.1 斜長角閃巖類

這類巖石中SiO2含量主要在46.40%～65.00%范圍之內，極個別可能存在誤差，含量落在65.00%～69.11%之間，該類巖石主要屬中-基性系列。在西蒙南（al+fm）-(c+alk)-Si圖中，大部分樣品落于火山巖區（圖5）。Al2O3含量13.98%～17.02%，一般Na2O＞K2O，全部樣品投于ACF和AˊKF圖中，大部分落于玄武巖區及安山巖區（圖6）。在MgO-CaO-（FeO）（圖7）及MgO-TiO2（圖8）圖上基本落于正角閃巖區，僅及少數落于負角閃巖區。根據上述綜合圖解的化學成分判別，可以認為區內上述斜長角閃（片）巖類巖石原巖為與玄武巖成分相當的基性火山巖。

2.2 云母（石英）片巖、斜長片麻巖類

云母（石英）片巖-片麻巖類按謝緬年科（H.JI.Cemeheko,1966）可以劃為鋁硅酸鹽巖類（A=32.91～72.27、C=0.34～25.69、F=16.95～38.56、M=10.17～26.40）；SiO2含量介于50.51%～72.87%之間，Al2O3含量為10.29%～21.03%之間，CaO含量介于0.05%～8.23%之間，總體具高鋁低鈣特征。在西蒙南（al+fm）-(c+alk)-Si圖上，主要投入砂、泥質巖沉積區，個別（云母石英片巖、黑云斜長片麻巖等）投入火成巖區（圖5）。在ACF及AˊKF圖上，巖石主要投入粘土、頁巖及雜砂巖分布區，個別點投圖分散（圖6），推測原巖可能為中-酸性火山巖建造-海相陸屑建造。

3 巖石地球化學特征

3.1 稀土

康定群云母片巖-斜長片麻巖類的稀土元素總量∑REE為（81.38～243.74）×10-6，相差較大，ΣLREE/HREE值為3.95～8.89。可見配分曲線（圖9）整體呈較為明顯的右傾，表現為輕稀土強烈富集，重稀土虧損且近于水平線，稀土元素分餾特征呈有規律變化，各樣品曲線雖大致呈相互平行曲線，稀土元素總量變化較大，一定程度上反映了原巖特征存在一定的差異，大部分樣品具有Eu的負異常、個別樣具有Ce負異常，Tm的弱正異常，與洋中脊玄武巖曲線相似。

圖7 斜長角閃（片）巖MgO-CaO-圖解

（Walker．K．R．1960，Winter．J，1974）

1.正角閃巖區 2.負角閃巖區

圖8 斜長角閃（片）巖MgO-TiO2圖解

（米斯拉，1971）

1.正角閃巖區 2.負角閃巖區

圖9 片巖、片麻巖稀土元素球粒隕石標準化配分型式圖

圖10 斜長角閃巖稀土元素球粒隕石標準化配分型式圖

圖11 片巖、片麻巖微量元素原始地幔標準化蛛網

圖12 斜長角閃巖微量元素原始地幔標準化蛛網圖

康定群斜長角閃巖類稀土元素總量∑REE含量為（72.3～150.82）×10-6，相差較小，輕重稀土分餾較強，ΣLREE/HREE值為5.37～7.85。在模式圖（圖10）上，整體右傾。大多別樣品具Eu負異常及Tm弱正異常，整個曲線大致平行，輕稀土部分均呈平滑斜線，重稀土近于水平線，與中酸性巖類的配分曲線具相似性，可能反映了物質來源于中酸性巖漿巖區，可能形成環境為島弧與俯沖作用有關的活動大陸邊緣構造環境。

3.2 微量元素

康定群云母片巖-斜長片麻巖類與斜長角閃巖類微量元素原始地幔標準化蛛網圖（圖11、圖12），從圖中可以看出各樣品總體具非活動性元素Nb、P虧損，Nd、Zr 、Hf元素較富集；活動性元素Rb虧損，K元素較富集，巖石中普遍存在Ti元素虧損。判斷其形成環境為可能為島弧與俯沖作用有關的大陸邊緣構造環境。

在Th/Yb-Ta/Yb構造環境判別圖中（圖13）康定群斜長角閃巖類主要分布于活動大陸邊緣環境，少量投入大洋島弧環境。石英片巖-斜長片麻巖類主要投于活動大陸邊緣環境，少量投于拉班玄武巖及過渡玄武巖。在Hf/3-Th-Ta構造環境判斷圖中（圖14），各樣品落點較為集中，主要落于鈣堿性玄武巖范圍，少部分斜長角閃巖類落于洋中脊玄武巖。

綜合以上圖解及數據判斷，康定群原巖可能形成于島弧與俯沖作用有關的活動大陸邊緣構造環境。

圖13 Th/Yb-Ta/Yb判別圖解

◆斜長角閃巖類；■片巖-片麻巖類；

IAB-島弧玄武巖；IAT-島弧拉斑系列；ICA-島弧鈣堿性系列；SHO-島弧橄欖玄武巖系列；WPB-板內玄武巖；MORB-洋中脊玄武巖；TH-拉斑玄武巖；TR-過渡玄武巖；ALK-堿性玄武巖（據Pearce，1982）

圖14 Hf/3-Th-Ta判別圖解

◆斜長角閃巖類；■片巖-片麻巖類；

圖中MORB為洋中脊玄武巖，WPB為板塊玄武巖，VAB為火山弧玄武巖，后者又分為島弧拉斑玄武巖（IAT）和鈣堿性玄武巖（CAB）（據D˙A˙Word，1980）

4 變質帶劃分

中條運動使增生陸核匯聚，地幔上隆，巖漿增生產生高地熱梯度，匯聚應力促成強烈的構造活動，為區域動力熱變質作用提供了條件，而隨著板塊之間的（Rodinia大陸）匯聚，俯沖碰撞的加劇，聯測區又發生了強烈的晉寧造山運動，在這個過程中以低溫動力變質作用為主，使巖石疊加了低綠片巖相的退變質[9、10]。根據上述事實，康定群地層的變質作用可分為早晚兩個階段[8]。

4.1 早階段低壓區域動力熱流變質作用

該階段為康定群地層的主變質階段，它對原巖改造徹底，殘留礦物較少，變質類型為低壓型區域動力熱流變質作用，通過野外觀察及綜合研究，可將工作區分為高綠片巖相及低角閃巖相兩個變質相，其對應的變質帶分別為鐵鋁榴石帶與斜長石-普通角閃石帶。

冷竹關組變質巖原巖以硅鋁質成分為主，原巖接近于泥質巖，變泥質巖在高綠片巖相到低角閃巖相的各遞增變質帶內對應的特征變質礦物分別為鐵鋁榴石與十字石。咱里組變質巖原巖為基性火山巖，對應的特征變質礦物為鈉長石、普通角閃石與斜長石，但由于本區未在泥質變質巖中發現十字石，所以用基性巖分帶中的斜長石-普通角閃石帶代替，變質礦物共生組合及相應巖石的ACF值及A’KF值見圖15、圖16。

圖15 高綠片巖相鐵鋁榴石帶ACF及A’KF圖

圖16 低角閃巖相斜長角閃帶ACF及A’KF圖

1）高綠片巖相（鐵鋁榴石帶）：

該變質帶呈帶狀分布巖性較為復雜，其主要巖性云母片巖類常常與黑云斜長片麻巖或是與斜長角閃巖不均勻互層，這種穿插的巖性分布特征給變質相帶的劃分帶來較大困難，同時也反應了原巖火山—沉積巖的韻律性特征。

典型的變質礦物共生組合有：

黑云母＋白云母＋石英＋鐵鋁榴石（石榴石云母片巖）；

角閃石（綠色Ng’∧C=17～20°）＋酸性斜長石(An=10～12)＋石英（斜長角閃片巖）、酸性斜長石＋黑云母＋石英±鉀長石±角閃石（黑云斜長片麻巖、二長片麻巖）；

其標志為泥質巖中石榴子石的出現，基性巖中出現普通角閃石和黑云母，普通角閃石和奧長石、鈉長石普遍穩定共生。

2）低角閃巖相（斜長石-普通角閃石帶）：

該變質相地層主要分布于咱里組（Ht）斜長角閃（片）巖中，與以高綠片巖相變質巖為主體的冷竹關組（Ht）呈漸變過渡接觸，該變質帶中，以大片出露的斜長石角閃（片）巖為代表，巖性單一，夾層較少，原巖主體為基性巖漿巖，其標志為以綠色鈣鎂質角閃石與中性斜長石（An40～50）穩定共生，而斜長角閃（片）巖中并未發現形成壓力較高的石榴子石，也可以反應變質環境應屬于低壓。

主要礦物組合有：

斜長角閃（片）巖：角閃石＋斜長石＋石英；

角閃片巖：角閃石＋石英±透輝石±綠簾石；

云母片巖：黑云母＋白云母＋石英±鐵鋁榴石；

變質帶為斜長石-普通角閃石帶，相當于泥質巖中的十字石帶，由于該帶中的泥質巖類出現較少，并未見到十字石等標志變質礦物。

圖17 共存角閃石和斜長石之間Ca離子分配等溫曲線圖

（據Лерлчук，1966）▲斜長-普通角閃石帶●鐵鋁榴石帶

4.2 晚階段低溫動力變質

晚階段為次要變質階段，為疊加于早階段變質作用之上的低溫動力變質，在康定群地層中普遍存在，常見的改造現象有黑云母的綠泥石化，長石的簾石化、絹云母化，角閃石的陽起石化、鈉長石化等。變質礦物組合有：綠泥石+絹云母+陽起石+綠簾石+石英，為低綠片巖相變質，對原變質巖的結構構造沒有明顯改造，顯示退化變質，推測溫度300℃～500℃，壓力0.2～0.5Gpa。可能為晉寧期變質作用疊加形成。

5 變質作用溫壓條件

本次工作對中條期變質巖形成的特征變質礦物及礦物對進行了溫壓條件估算，可以在一定程度上反映該期變質作用的溫壓條件。

1）變質溫度條件

根據共存角閃石和斜長石之間Ca離子分配等溫曲線圖（圖17），顯示本區不同部位斜長角閃(片)巖中平衡溫度差異，采于咱里組斜長角閃巖區（斜長石—普通角閃石帶）在圖中的投點位置較為集中（小三角），據投點估算，其平衡溫度平均為575℃（550℃～600℃），該溫度一定程度上反映了低角閃相變質巖的變質溫度。采自于鐵鋁榴石帶的樣品在圖中的投點（小圓點）相對較為分散，其平衡溫度平均為425℃（400℃～450℃），小于由臨界反應所估算的溫度500℃±，該溫度值對于工作區高綠片巖相變質巖的形成溫度僅有一定的參考意義。

在共存白云母和黑云母溫度計曲線圖（圖19）中可以看出，高綠片巖相的黑云母與白云母投點結果較為集中，均落于500℃曲線上或略大于500℃的區域，推測其形成溫度約520℃，該溫度值相對較為合理。

2）變質壓力條件

在角閃石AlⅣ-Si變異圖上（圖18），絕大多數結果分布于低壓型范圍或緊鄰高壓型與低壓性分界線的低壓型范圍，其中鐵鋁榴石帶中角閃石分布在具高壓型與低壓性分界線相對較遠的區域，而斜長石—角閃石帶中的角閃石分布于緊鄰高低壓分界線，可以看出本區不同變質相中的角閃石均屬于低壓型。在角閃石的NaM4-Al的變異圖（Brown1977）上，投點分布較為密集，較為遠離豎坐標，顯示壓力均小于0.5Gpa，其中低角閃巖相的角閃石的壓力略高于高綠片巖相角閃石。

綜上結果可以推斷，工作區低角閃巖相變質巖的變質溫度為575℃（550℃～600℃），高綠片巖相變質溫度為520℃（550℃～600℃），壓力均小于0.5Gpa且低角閃巖相的變質壓力略高于高綠片巖相。

6 變質時代

杜利林等（2007）認為康定群咱里組的形成時代為約830Ma，為新元古代，并可能經歷了約700Ma的角閃巖相變質作用[3，4]。耿元生等（2007b）在四川瀘定地區獲得康定群冷竹關組火山巖的時代為818Ma和816Ma[5]。本次研究中于茨竹箐采集的斜長角閃片巖離子探針所測年齡為新元古代，集中于850-880Ma不等，根據測年的綜合分析，其為后期退變質年齡。在牛馬場附近，侵入冷竹關組地層的石英閃長巖結晶年齡為756±9.5Ma。

這些年齡值一定程度上反映了工區地層的上限。但在研究區外圍，冕寧沙壩二輝斜長片麻巖全巖Rb-Sr等時線年齡為2404Ma[11]，鹽邊同德角閃二輝斜長片麻巖全巖Pb-Pb等時線年齡為2957±304Ma（袁海華、馬玉孝等）[6，7]，在米易埡口地區構造期前埡口單元侵入熱動變質巖，其中的輝石K-Ar年齡值為1961Ma（米易幅1∶5萬區調報告）[10]，以上變質巖石在時代、變質特征等方面與研究區動熱變質巖均相似或相關，其測得的年齡值與研究區時代有較好的對比意義。

圖18 角閃石AlⅣ-Si變異圖

（Rease，1974）

▲斜長-角閃石帶 ●鐵鋁榴石帶

圖19 共存白云母-黑云母溫度計曲線圖

樣品來自于鐵鋁榴石帶

綜合以上結論，區域動熱變質作用時代為古元古代中晚期（1961～2957±304Ma），區域動熱變質巖為中條運動的直接產物并受后期動力變質作用及巖漿侵入作用的疊加改造。

7 結論

揚子地臺西緣是華南前寒武紀地質研究的重要地區之一，本文希望通過對康定群變質作用特征的研究為前寒武紀基底地層的研究提供參考及思路。

康定群變質巖原巖較復雜，其中斜長角閃巖類原巖為玄武巖，云母片巖、斜長片麻巖類原巖為中-酸性火山巖建造-海相陸屑建造，可能的形成環境為島弧與俯沖作用有關的活動大陸邊緣構造環境。

中條運動使增生陸核匯聚，地幔上隆，巖漿增生產生高地熱梯度，匯聚應力促成強烈的構造活動，使咱里組（Ht）及冷竹關組（Ht）發生了低溫動力熱流變質（形成高綠片巖相的鐵鋁榴石帶與低角閃巖相斜長石-普通角閃石帶），而隨著板塊之間的（Rodinia大陸）匯聚，俯沖碰撞的加劇，研究區又發生了強烈的晉寧造山運動，在這個過程中以低溫動力變質作用為主，使巖石疊加了低綠片巖相的退變質。

工作區低角閃巖相變質巖的變質溫度為575℃（550℃～600℃），高綠片巖相變質溫度為520℃（550℃～600℃），壓力均小于0.5Gpa且低角閃巖相的變質壓力略高于高綠片巖相，后期疊加低溫動力變質的退變質作用，推測溫度300℃～500℃，壓力0.2～0.5Gpa。

區域動熱變質作用時代為古元古代中晚期（1961～2957±304Ma），區域動熱變質巖為中條運動的直接產物并受后期動力變質作用及巖漿侵入作用的疊加改造。

[1] 程裕淇．中國區域地質概論[M]．北京：地質出版社，1994．

[2] 四川省地質礦產局.四川省區域地質志[M]．北京：地質出版社，1991．

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[4] 杜利林，耿元生，楊崇輝，等．揚子地臺西緣康定群的再認識：來自地球化學和年代學證據[J]．地質學報，2007,87(11)：1562-1568．

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[11] 成都理工大學地質調查院．1∶5萬金江等四幅區域地質調查報告（內部資料）[R]. 2001．

Research on Metamorphism of the Kangding Group in the Miyi-Puwei Region, Sichuan

LIANG Bing DENG Hong LUO Lin-hong

(No.108 Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 611230)

Research on metamorphism of the Kangding Group by means of rock thin section observation, petrochemistry and electron probing analysis indicates that the Zhongtiao movement made the Zanli Formation (Ht) and Lengzhuguan Formation (Ht) in the Miyi-Puwei region underwent dynamic thermal metamorphism, forming almandine belt of high-green schist-facies and amphibolite-plagioclase belt of low-green schist-facies during the middle Zhongtiao epoch, while low-temperature dynamic metamorphism in the Jinning epoch resulted in superimposed retrograde metamorphism of the low green schist facies.

Kangding Group; metamorphic rock; Miyi-Puwei region; Crystalline basement; metamorphic age

2019-10-22

梁兵（1986—），男，四川江油人，工程師，研究方向：區域地質調查

P588.33

A

1006-0995（2020）04-0544-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.004