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古元古界不整合于太古宙之上，较强的岩浆活动，反映了古元古代时，围绕着古老陆核、地壳的不断增生、大陆基底逐渐形成。可分为以下3个阶段（图5-2）。

一、古元古代

在塔里木陆块区的库鲁克塔格地区内，不整合于太古宙上的兴地塔格岩群（Pt1X）为石英岩—云母片岩—大理岩变质建造，有 24 亿年片麻状蓝石英斜长花岗岩侵入，代表辛格尔运动同造山期岩浆活动，陆松年等（2006）认为这里古元古界由3套岩石组成，上部和下部为高级变质碎屑岩具浊流沉积特征，中部为橄榄大理岩，系高镁碳酸盐岩沉积，具活动大陆边缘沉积特征。

图5-2 大陆基底形成阶段

中天山的天湖岩群，为二云母石英片岩、黑云母石英片岩、二云矽线蓝晶石片岩、石英岩、斜长角闪岩、大理岩、千枚岩。原岩为砂泥质—碳酸盐岩夹基性火山岩，区域动力热流变质，低角闪岩相。侵入其中的变质深成岩（侵入变质铁矿层中），由英云闪长片麻岩、斜长花岗片麻岩、二长花岗片麻岩等组成，反映地壳成熟度的逐渐增高，属石榴子石（蓝晶石）低角闪岩相。其中天湖变质铁矿达大型规模。在库鲁克塔格含碳岩系中产石墨矿。

塔南的铁克里克，出露的最老地层赫罗斯坦岩群，时代划为太古宙—新元古代，肖序常等，（2004）曾在该岩群的古老侵入岩中获（2977±140）Ma的岩浆结晶年龄和（2067±130）Ma 的变质年龄，由长英质片麻岩、基性麻粒岩、斜长角闪岩相组成的基底杂岩相的陆核亚相，不整合于上的古元古代埃连卡特岩群由低角闪岩相片岩、片麻岩、磁铁石英岩、大理岩、变质火山岩等组成。其中含双峰式火山岩及侵入其中的2261Ma（许荣华，2000）、（2426±46）Ma（张传林，2003锆石SHRIMP）的阿卡孜碱性花岗岩，反映古元古代初期地壳曾再次拉伸形成古裂谷带。中元古界塞拉加兹塔格岩群的绿片岩相不整合于古元古界上。在赛里木及伊犁地块，前者，中元古界为含叠层石的泥质-硅质碳酸盐岩建造的库松切克群，后者中元古界下部为浅变质碎屑岩的特克斯群，上部为富含叠层石碳酸盐岩的科克苏群，它们似乎构成了结晶基底上的第一个盖层。

广泛分布在哈萨克斯坦高原中的古元古界杂岩，主要由很厚的火山沉积物质经过区域变质作用而形成的绿片岩相。通过对乌卢套地块的研究，Л.И，Филaтoвa等建立了完整的古元古界杂岩剖面。剖面由三个系列岩石组成。底部是阿拉尔拜系列，厚1km，由石英岩、绢云母石英片岩和千枚岩组成；中部系列厚4～6km，由英安岩和流纹石英安山岩组分的残斑变岩、钠长石片岩及绿片岩、千枚岩、石英岩和少量大理岩、含铁石英岩组成；顶部是杰斯比利东系列，厚3～4km，由玄武岩、安山玄武岩、绿帘石-石英-绢云母千枚岩、含铁石英岩、大理岩变质而成的残斑变岩和绿片岩组成。这是哈萨克斯坦铁矿的重要成矿期之一。不少大-超大型铁矿床形成于此时，也是东欧地块（18×108a前的“斯维可芬运动”固结），西伯利亚古陆（固结于（19～20）×108a前的“卡累利阿运动”）；卡拉库姆-塔里木古陆的基底固结期（塔里木地块经辛格尔运动形成太古宙古陆核，后经古元古代末的兴地运动形成原始古陆）。

这可能就是Rogers等（2002）所称的哥伦比亚超大陆事件，Hoffman（1998）也强调古元古代的造山作用是一次超大陆事件。

这些太古宙—古元宙带的古老结晶基底，除分布于陆块区外，也被卷入在造山带内（中间地块）如秦祁昆造山系中的阿中地块、羌塘-三江造山系（青藏板块）的塔什库尔干-甜水海地块等，多由高角闪岩相-底角闪岩相的变质杂岩及 TTG 组合的片麻状古老侵入岩所组成。塔什库尔干的古元古界布伦阔勒岩群，为角闪岩相区域变质岩，前苏联在西帕米尔与本群相当的变质岩系中获 U-Pb，Rb-Sr年龄2130-2700Ma，是硅铁建造的主要含矿层位（赞坎等大型铁矿）。孙海田等（2000）曾在布伦口湖岸的黑云斜长片麻岩中获U-Pb年龄（2772±177）Ma可能含太古宇。

在阿尔金弧盆系中的阿中地块出露的最老地层为阿尔金岩群，时代为（36～24）×108a组成了阿尔金造山带的结晶基底（基底杂岩陆核亚相）。

二、中元古代

塔里木陆块区的扬吉布拉克岩群（ChY）或称波瓦姆群底部有60m厚底砾岩（陆松年等，2006）不整合于古元古界之上，代表兴地运动。主要为石英岩—云母片岩—大理岩变质建造；云母石英片岩-绿片岩建造：斜长角闪岩-含矽线黑云斜长片麻岩-镁质大理岩变质建造，浅粒岩-黑云母变粒岩磁铁石英岩变质建造。原岩为碎屑岩、碳酸盐岩夹基性火山岩、低角闪岩相；在哈萨克斯坦古元古代地层之上为一套浅变质岩系所不整合，称早-中里菲系，由火山沉积岩系组成。在乌卢套和萨雷苏地区，早-中里菲期地层不整合于古元古界之上，厚达3km，下部是片岩、残斑变岩和斑状变质岩，上部是白云质大理岩、石英岩、绢云母-石英片岩和千枚岩。在塔里木西北缘的坷坪陆缘盆地、中元古界阿克苏岩群的绿片岩中发现蓝闪石片岩，原岩年龄 1900～1660Ma（熊纪斌等，1986）。为弄清楚这些基性片岩的原岩性质，据舒良树等（2008）研究认为大多数是由E-MORB型玄武岩变质而来，岩浆源自富集型地幔。样品07A-9、07A-10源自更亏损的地幔区，源于正常洋脊。这是阿克苏地区古大洋板块活动的地质记录，是前寒武纪高亚-超高压变质带（相）留下的证据。对采自阿克苏基性蓝闪石片岩样品作 Sm-Nd 同位素测年，获得等时线年龄（890+31）Ma（舒良树等，2008），代表蓝片岩形成年龄，是罗丁尼亚超大陆聚合-碰撞的反映。蓝片岩Rb-Sr表面年龄相差很大，1792.8 Ma、1907.6 Ma（熊纪斌等，1986）、代表蓝片岩原岩年龄；962～944 Ma（高振家等，1993）、后者大致代表阿克苏群的变质时代，多硅白云母 Rb-Sr年龄 720 Ma（肖序常等，1990）反映该群最后一次抬升过程的冷却时代或受热事件扰动的年龄。

反映中元古代塔里木北缘，曾一度拉张形成元古阿克苏南天山洋盆（成守德等，2006），在中天山也曾发现有原岩为1570Ma的蓝闪石片岩（王宝瑜等，1994），反映了中元古代阿克苏（南天山）洋盆的存在。

在塔南秦祁昆造山系的东昆仑南部，中-新元古界万保沟群有两类不同建造，一为碳酸盐岩台地，由白云岩、藻屑白云岩、结晶灰岩、硅质条带灰岩等组成。另一类为绿色岩系，由玄武岩、玄武安山岩、安山岩夹玄武质凝灰熔岩、钠长英安岩及灰岩、板岩、硅质岩等组成，玄武岩Sm-Nd年龄（1441±230）Ma，锆石SHRIMP年龄（1343±30）Ma，具板内碱性玄武岩特征，为古裂谷。西昆仑长城系为古裂谷，不整合于上的蓟县系也有两种类型沉积，一为蛇绿混杂岩相的洋内弧亚相，由镁铁-超镁铁岩、变基性岩Sm-Nd年龄1138Ma、1013Ma、辉长岩（950±82）Ma等及硅泥质岩组成。说明蓟县纪时大陆的进一步拉张出现了洋壳，另一类型为陆表海的碳酸盐岩沉积覆于古陆壳之上。说明昆仑一带中元古代也出现了洋盆。

三、新元古代

阿克苏洋盆封闭，由高压低温变质的蓝闪石变质年龄为（890±31）Ma得到证实，也是罗丁尼亚古陆汇聚的反映，这种反映还表现在多个方面，如帕尔岗塔格青白口系不整合于蓟县系之上；东天山大黑山地区眼球状花岗片麻岩是深源熔体和流体与原岩相互作用的产物，具原地重熔改造陆—陆碰撞的同碰撞岩浆岩特征，锆石U-Pb年龄1141Ma，青白口纪过铝强钙碱系列花岗岩—花岗闪长岩—二长花岗岩具陆—陆碰撞特征，库鲁克塔格兴地、雅尔丹等地中元古代二长花岗岩为南华系—震旦系不整合覆盖，中天山东段峡东转井岩体Pb/Pb等时线年龄 960.4Ma，库鲁克塔格西山口红色花岗岩、辛格尔南的片麻状花岗岩侵入中元古界年龄为（10～8）×108a，中天山拉尔墩达坂—巴伦台—星星峡一带的陆壳重熔型片麻状花岗岩960～910Ma（胡霭琴等，2010），昆仑一带也有871～941Ma同碰撞花岗岩的侵入，等等都反映了大陆的聚合；在哈萨克斯坦-吉尔吉斯斯坦，据佐年善等（1990）研究北起科克切塔夫、南到吉尔吉斯山，到处都发育有（1000～900Ma）并具盖层特征的纯净石英砂岩，以及后来证实的1050Ma的伊塞东运动判断，哈萨克斯坦-北天山，此时已是统一的稳定陆壳区了。这些代表了罗丁尼亚超大陆的形成。

昆仑变质带

3.2.1.1 地质背景与特征

武当群为武当地区出露面积最大、最古老的变质火山-沉积岩系，组成武当山的主体。它为一套以绿片岩相为主的浅色变质岩系，由石英钠长片岩、石英（云母）片岩、长英变粒岩、浅粒岩、绿帘石（或阳起石）绿泥片岩及变砂岩、凝灰粉砂岩、石英岩等组成，构成若干韵律层。浅色岩的原岩以酸性火山岩为主，其次为正常的沉积碎屑岩；暗色岩原岩主要为基性火山岩。经鉴定，中酸性岩主要为英安-流纹岩与晶屑和岩屑凝灰岩，基性岩主要为玄武-安山岩和基性火山碎屑岩或凝灰岩。

对武当群原岩形成时代长期存在争论，近年研究表明，该群包含着不同时代形成的火山岩和少量沉积岩。在十堰市北武当群变火山岩中已获得了1927±75Ma的全岩Sm-Nd等时线年龄，岩石的Nd模式年龄（TDM）介于1913～1986Ma之间，平均值1945±25Ma，其值和岩石的等时线年龄值在误差范围内一致（张宗清等，2002）。而在郧县太子坡和房县土城一带的武当群变火山岩中均不能获得Sm-Nd等时线，岩石样品Nd模式年龄变化范围很大，介于1175～2162Ma之间，并呈现出1175～1597Ma和1742～2162Ma两个模式年龄段，它们的峰值分别为1394Ma和2043Ma。经TDM-1/［w（Nd）/10-6］检验，发现TDM随着1/Nd变化而变化，表明火山岩中有老地壳物质混入。在太子坡，通过几个混入老地壳物质最少的样品构成的Sm-Nd等时线，得出了（1251±190）Ma的火山岩形成年龄（张宗清等，2002）。因此，武当群应是一套古—中元古代的变质火山-沉积岩系，这点与南秦岭存在更老的古元古代结晶基底（陡岭群和佛坪群），且武当群又被耀岭河群所覆盖的地质关系是吻合的。

耀岭河群分布较武当群广泛得多，耀岭河群主要以海相基性火山岩为主，伴有酸性火山岩的火山-沉积岩系。岩性和厚度变化大，一般厚2000米以上，产于裂陷盆地（或裂谷）构造环境。由东到西围绕枣阳、内乡和安康牛山三个喷发中心分布，曾见其假整合、局部不整合覆盖于中元古界（武当群）之上（张二朋等，1993），也观察到耀岭河群与武当群之间以（推覆型）韧性剪切带（凌文黎等，2002b），或者剪切拆离滑脱带（张国伟等，2001）接触的关系。再者，在南秦岭人们常将以变玄武岩为主的新元古代火山-沉积岩系称为耀岭河群，而将同时代的以变酸性火山岩为主的火山-沉积岩系称为陨西群。根据两群火山岩在牛山和平利共同构成火山岩穹，并且酸性和基性火山岩交界处呈互层现象，可以认为两群火山岩为同期连续火山活动的产物（夏林圻等，1996），从而表明两群火山岩应属于双峰式岩套。这同它们产于陆内裂谷构造环境是吻合的。在武当地区，还发现有辉长-辉绿岩岩墙群，更确切说为似层状岩席侵入于武当群和耀岭河群两构造岩石单元中（张国伟等，2001），耀岭河群与武当群都被震旦系不整合覆盖。

耀岭河群基性火山岩包括细碧岩、细碧质角砾熔岩、细碧质凝灰岩，变质后为各种绿片岩，但原岩的火山岩面貌基本保留。酸性火山岩以流纹岩为主、夹少量粗面岩及凝灰岩、火山角砾岩，变质后为长英钠长片岩、浅粒岩、变粒岩等。正常变质沉积岩主要为云母片岩、石英片岩、炭硅质岩及变砂岩。在较接近大别的随县-枣阳地区，耀岭河群下段以变玄武岩（细碧岩）为主，上部夹变酸性火山岩；中段以绿片岩为主，中、上部夹钠长片岩、云母片岩、石英片岩等；上段云母片岩、绿片岩夹大理岩，总厚度逾1600m（张二朋等，1993）。岩石变质一般属于绿片岩相，局部可达高绿片岩相。

根据现有耀岭河群火山岩同位素年代学数据，湖北地区该群火山岩形成年代主要分布于700～800Ma（周高志等，1996），其中包括796±77Ma的锆石U-Pb年龄和806Ma的Sm-Nd全岩等时线年龄

白桑关幅、袁家山幅、习家店幅、玉堤店幅、栗子坪幅、武当山镇幅和丁家营幅区域地质调查报告（1：5万），湖北省区域地质矿产调查所，1997。

。然而，在陕西安康牛山却获得了耀岭河群变玄武岩和陨西群变长英质火山岩分别为1016Ma和1009Ma的Sm-Nd全岩等时线年龄，且两群的火山岩的Nd模式年龄也同形成年龄相近（TDM分别平均为1225Ma和1216Ma），玄武岩和长英质火山岩的εNd（t）值也基本一致（分别为+5.98和+5.97）（张宗清等，2002），表明耀岭河群火山岩形成于中-新元古代之交，东部的较年轻，属于新元古代，西部的年代较老，属于中元古代末期。

南秦岭元古宙的结晶基底主要以古元古代陡岭岩群（2000Ma左右）和佛坪群（2000Ma左右）为代表。其中陡岭群分布于南秦岭东部河南西峡、淅川、内乡一带，向西至豫陕交界。据张寿广等（1996）研究，陡岭杂岩的组成是十分复杂的，主要由长英质片麻岩、斜长角闪岩、透辉粒变岩与少量的大理岩、石墨片岩及石英岩组成。长英质片麻岩是陡岭群的主体，由表壳岩和深成岩变质形成。经岩石学和地球化学化学研究判明，黑云斜长片麻岩和二云斜长片麻岩为副片麻岩，其原岩为泥质-砂质沉积岩。微量和稀土元素组成十分类似于许多钾质花岗岩的特征。角闪斜长片麻岩的原岩被证明属于火山岩类。而原岩属于深成岩的灰色片麻岩，则在主量元素组成上类似TTG质岩石。斜长角闪岩，按产状和岩石化学特征可分为两类：一类呈片麻岩夹层产出，并具有平坦型稀土元素组成模式，原岩应为拉斑玄武岩或玄武质火山凝灰岩，岩浆来源自亏损地幔源区；另一类呈透镜体产出，稀土元素具有右倾平滑型组成模式（L-、M-、HREE连续递减），负Eu弱至不明显，原岩应为基性侵入岩，岩浆遭受到陆壳物质的强烈混染，致使岩石向钙碱性玄武岩方向演化。透辉石粒变岩很可能为太古宙英云闪长岩和碳酸盐岩双源混合沉积岩变质形成。陡岭群岩石早期变质属于中压相系高角闪岩相，晚期变质属于绿片岩相（张寿广等，1996；赵子然等，1995）。

年代学研究表明（张宗清等，2002），在陡岭群下部瓦屋场组中，曾获得混合片麻岩锆石的1912±12Ma的207Pb/206Pb年龄及透辉石变粒岩锆石的1931±89Ma的207Pb/206Pb年龄；混合片麻岩Nd模式年龄（TDM）1890～2145Ma，平均值2014Ma；斜长角闪岩（张宗清等的5个数据和我们测定的1个数据）Nd模式年龄（TDM）介于1694～3911Ma，平均2982Ma，其中模式年龄为1694Ma的样品角闪石为绿色；而其余样品（多数模式年龄达太古宙）的角闪石呈褐色，推测后一种岩石有不同数量太古宙地壳物质的混入。上部层位大沟组中，曾获得片麻岩全岩等时线Sm-Nd等时线年龄为1860±350Ma（由于147Sm/144Nd分布范围较窄，年龄不确定性大），其Nd模式年龄（TDM）介于2096～2144Ma之间，平均值2123Ma，完全与瓦屋场组片麻岩一致；大沟组斜长角闪岩Nd模式年龄（TDM）介于2089～2254Ma，平均值2197±64Ma。灰色片麻岩锆石的207Pb/206Pb年龄为1918±2Ma，Nd模式年龄（TDM）平均值为2014Ma。基于上述年代学资料陡岭群变质杂岩的原岩被认为属于古元古代（2000Ma±）的岩层（张寿广等，1996；张宗清等，2002）。

此外，在豫西淅川—内乡一带不整合覆盖于陡岭群结晶基底之上的岩层为由变质火山岩组成的毛堂群。该群下部姚营寨组为变质酸性火山岩，上部马头山组为变质基性火山岩。两岩组变质火山岩原岩均形成于1794Ma。其根据为姚营寨组变酸性火山岩中存在年龄为1794±11Ma的锆石，以及对马头山组变基性火山岩曾获得Sm-Nd参考等时线年龄约1780Ma。鉴于姚营寨组变酸性火山岩的具有与陡岭群岩石接近的Nd模式年龄（TDM）（2079～2117Ma）和钕同位素特征，推测酸性火山岩浆很可能为陡岭群老陆壳岩石重熔产物；马头山组变基性火山岩按形成年龄为1780Ma的εNd（t）计算值（5.79～6.69，平均值6.08）与同时期的MORB亏损地幔源区的εNd（t）值（6.1）几乎完全一致，表明其岩浆应属于亏损地幔部分熔融产物。虽然毛堂群在岩石特征上与耀岭河群和郧西群相似，但是它们的形成年龄和Sm-Nd同位素组成不能对比（张宗清等，2002）。至于毛堂群与武当群的关系仍有待研究。

前面有关秦岭地壳结构-岩石组成论述中已经指出：南秦岭与扬子陆块相同，其下地壳是由太古宙陆核或基底组成，中地壳由元古宇组成，而不整合于其上的震旦纪-显生宙盖层则为上地壳组成，结合考虑上述南秦岭元古宙各岩群层位关系，可以看出南秦岭中地壳的下部主体应由古元古代陡岭群和佛坪群等结晶基底组成；其上应由毛堂群、武当群等古-中元古代岩层构成，而主体为新元古代的耀岭河群应是中地壳的上部或顶部组成。

3.2.1.2 武当群、耀岭河群及结晶基底岩石的地球化学特征

作为与大别的对比参照，下面重点说明武当群和耀岭河群火山岩系的地球化学特征。

（1）经主量元素TAS（Cox et al.，1979）图解和高场强元素Nb/Y-Zr/TiO2图解（Winchester＆Floyd，1977）进行岩石类型判别发现（图3-6），耀岭河群火山岩具有明显双峰式火山岩岩套的特征；在相对稳定的高场强元素图解（图3-6b）中，这一特征显示得更为明显。而且相当比例的样品属于偏碱性岩石。岩墙群（应为岩席，下同）的辉长-辉绿岩总体特征与耀岭河群基性火山岩类似。然而，武当群火山岩以偏酸性（SiO2＞70%）和偏基性（SiO2＜53%）的岩石居多，存在一定比例的中性安山质岩，表明岩浆为连续演化序列，并且火山岩系总体显示钙碱性特征（图3-6 a）（凌文黎等，2002b）。

图3-6 武当地区武当群和耀岭河群火山岩的岩石类型TAS（a）和Nb/Y-Zr/TiO2图解（b）判别图

（2）采用Sun＆McDonough（1989）原始地幔化学组成编制了武当群和耀岭河群岩石原始地幔标准化元素组成图（图3-7），结果显示：武当群酸性和基性火山岩（分别见图3-7a和图3-7b）均具有显著的Nb、Ta和Ti的负异常，表明其岩浆过程（岩浆源区或运移过程）有陆源物质的参与，或者属于类似与俯冲消减有关的岛弧火山岩的形成过程；而耀岭河群基性火山岩和酸性火山岩（分别见图3-7c和图3-7d）则一般无明显的高场元素（Nb、Ta等）异常，只有个别低HREE的基性火山岩样品显示出弱负Nb、Ta、Zr等异常（凌文黎等，2002b），推测后一情况可能同岩浆上侵和结晶过程中受到地壳物质的混染有关。岩墙群辉长-辉绿岩的元素组成特征与耀岭河群基性火山岩十分相似。此外，在SiO2含量相近的情况下，无论基性和酸性岩石，耀岭河群火山岩的亲石大离子元素含量水平明显高于武当群火山岩。

（3）经Ta-Hf-Th（Wood et al.，1979）和Y-Ti-Zr（Pearce＆Cann，1973）等图解判别，耀岭河群基性火山岩的成分点均落于板内拉斑玄武岩区；而武当群基性火山岩则位于岛弧火山岩区。经Y-Nb（Pearce et al.，1984）图解判别，耀岭河群酸性火山岩成分点落入板内花岗岩区，而武当群酸性火山岩则归属于岛弧花岗岩区。在Ga/Al（×100）Zr图解（Whalen et al.，1987）中耀岭河群酸性火山岩成分点主体落于碱性（A型）花岗岩区，而武当群酸性火山岩则主要分布于I型或S型花岗岩区。总之，武当群火山岩系具有类似陆缘岛弧火山岩的地球化学特征，而耀岭河群火山岩系和辉长-辉绿岩墙群的岩石则显示相同的大陆裂谷型岩浆的地球化学特征（凌文黎等，2002b）。

图3-7 武当地区中、新元古代火山岩和基性岩墙原始地幔标准化元素组成模式

a—武当群酸性火山岩；b—武当群基性火山岩；c—耀岭河群酸性火山岩；d—耀岭河群基性火山岩；e—基性岩墙群岩石

3.2.1.3 陡岭群变质杂岩和毛堂群岩石的微量元素组成特征

前文已经介绍了陡岭群主要岩石的稀土元素组成特征。根据现有文献资料，该群主要组成岩石长英质片麻岩中，只有副片麻岩有微量元素的分析数据（4个样品，赵子然等，1995），经原始地幔标准化编制微量元素蛛网图揭示，岩石均具有Nb、Ta、P、Ti和Y相对于相临大离子亲石元素不同程度的亏损（图略）。陡岭群斜长角闪岩的洋脊玄武岩标准化元素组成模式表明（赵子然等，1995）：呈似层状产出的斜长角闪岩（变拉斑玄武岩）多数样品不具有Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高场强元素的明显亏损，但个别样品则显示出明显的Ta和Hf的负异常，其次也有样品具有弱的Nb和Zr负异常；而原岩属于侵入基性岩的斜长角闪岩（角闪石呈绿色）则多数样品显示强弱程度不同的Nb、Ta、Zr、Hf、Ti负异常。瓦屋场组原岩属于拉斑玄武岩的斜长角闪岩，其原始地幔标准化元素蛛网图（张宗清等，2002；赵子然等，1995）同样显示出两种组成模式；具有Nb、Zr、Hf 明显亏损、并伴有U和Th强烈亏损的模式，以及高场强元素不明显亏损、但伴有U和Th亏损的模式。大沟组侵入岩石成因的斜长角闪岩的原始地幔标准化元素蛛网图（张宗清等，2002，数据引自赵子然等，1995）显示，岩石均具有Nb、Zr、Hf、Ti等不同程度的亏损。

根据张宗清等（2002），毛堂群姚营寨组变酸性火山岩的原始地幔标准化元素蛛网图显示，岩石明显亏损于Nb、Ta和Ti，但不亏损Zr和Hf。马头山组变基性火山岩同样的蛛网图则显示，Nb、Sr、Ti和Y的亏损。

总之，上述南秦岭元古宙岩石的地球化学特征表明，多数岩石都显示出不同组合高场强元素不同程度的亏损，甚至产于裂谷构造环境的部分岩石也不例外。因此，这可能是该区岩石圈固有特征，而岩浆作用又在较多情况下受到陆壳物质的混染。所以，在这里不能仅根据岩石具有亏损高场强元素一种标志，就肯定岩石形成于岛弧环境。当然这是今后需要深入研究的问题。

南华纪-早古生代变质作用在昆中蛇绿构造混杂岩带及其南部的早古生代增生楔杂岩带中保留明显，昆北前南华纪地质体的叠加变质也显示了早古生代变质的信息。其中东昆仑冬给措纳湖一带研究较为详细。

1.东昆中蛇绿混杂岩带变质作用

其空间上东起冬给措纳湖北的布青山，向西经1∶25万阿拉克湖幅夏拉郭勒、布喀达坂峰北求拉克塔格等地，至阿其克库勒湖周围被新生代沉积覆盖，西端断续出露在朝阳沟附近，向西被阿尔金断裂带截切，导致该变质带在西昆仑只有零星保留。变质地质体有中新元古界-下古生界万保沟岩群、纳赤台群以及呈构造混杂的小庙岩群和白沙河岩群的构造岩块。冬给措纳湖北部的前各纳各热尔一带的变质岩研究较详。

（1）岩石矿物特征

分布于前各纳各热尔沟、达日洼纳卡沟一带的万保沟岩群、纳赤台群有黑云石英片岩、白云母石英片岩、石榴二云石英片岩、含斜长石残斑的黑云绿帘片岩、绿帘绿泥片岩、黝帘黑云阳起片岩和阳起绿帘片岩（以及相应的构造片岩）、绿泥绿帘石英片岩、阳起石英片岩、角闪斜长片麻岩，部分岩石含方解石，中酸性岩和中基性岩普遍含有半自形斜长石残斑和角闪石残斑。特征变质矿物有石榴子石、角闪石、斜长石、云母以及绿泥石。石榴子石剖面成分环带如图4-8所示，属铁铝榴石种属。石榴子石成分剖面之不对称性与石榴子石光性环带一致，具体可分两段，早期XSpe剖面呈钟型，为正常变质生长产物，这一成分剖面与石榴子石富集包裹物的核部相对应；晚期XSpe已回升，反映局部已受退变干扰发生再调整，但钙铝榴石成分剖面未受干扰，Mg/（Mg＋Fe）比值总体呈增高趋势，本剖面段与石榴子石贫包裹物的边部相对应。在外来岩块的石榴子石钠长角闪片岩中，包裹在钠长石中的石榴子石XAlm＝0.762，XGro＝0.184，以铁铝榴石和钙铝榴石分子为主，石榴子石富钙与原岩成分富钙有关。

图4-8 石榴子石剖面成分图

（据冬给措纳湖幅报告）

右图为左图下部之放大部分

角闪石 26件角闪石探针分析点（包括复测点）的成分有如下特点：①变质角闪石核部浅绿色成分为阳起石，蓝绿色边部成分为镁普通角闪石或透闪普通角闪石，反映一个递进的变质过程。②变火山岩（或侵入体）岩浆残晶角闪石核部呈**，成分属阳起普通角闪石，过渡带呈浅-淡绿，为阳起石，边部呈拖尾的蓝绿色角闪石属镁普通角闪石。这表明，火山岩的角闪石晶屑首先在较低的温度中发生变质改造，随后变质温度持续上升，角闪石的成分从阳起石向普通角闪石演化。侵入体角闪石残晶的核部与过渡带蓝绿色角闪石同属镁普通角闪石，但 AlⅣ在过渡带的含量为 0.69%，高于核部的含量（0.24%），边部浅绿色处为阳起石，这可能表明，这些侵入体是在变质峰期侵入的，并受进一步的剪切变形而发生退变质。③小庙岩群构造透镜体的角闪石核部成分为镁普通角闪石-阳起石，边部为铁普通角闪石，表明从核部到边缘的生长为一升温过程。

斜长石 变质侵入体的斜长石成分为钠长石（XAb＝0.98 ± 0.01）种属，石榴斜长二云石英片岩之斜长石变斑晶也属钠长石（XAb＝0.99）种属，变火山岩（接近片麻岩）及绿帘斜长角闪岩为XAn＝0.23～0.13，为更长石。小庙岩群构造岩块石榴钠长角闪岩晚期与角闪石共生的基质斜长石XAn＝0.22，属更长石，早期斜长石变斑晶为XAn＝0.01，属钠长石种属。

云母 云英片岩岩片中，云母石英片岩白云母的XK＝0.98，属正常白云母，黑云母Si＝2.83，XMg＝0.44，为正常之黑云母种属。小庙岩群构造岩块石榴斜长变斑白云母片岩的白云母XK＝0.93，亦属正常白云母；黑云母的Si＝0.279，XMg＝0.28，为富铁黑云母。石榴钠长角闪岩中，包在钠长石内的白云母和变火山岩或侵入体中与变形有关的白云母也均为正常白云母。

绿泥石 多为密绿泥石（XMg＝0.56～0.68，Si＝5.6 ± 0.1），少数为蠕绿泥石（XMg＝0.46，Si＝5.4）。

（2）变质作用条件和p-T轨迹

据阳起石与Al质普通角闪石的转变反应，万保沟岩群-纳赤台群和小庙岩群构造岩块的顶峰变质条件应为T≥500℃。万保沟岩群-纳赤台群的石榴黑云石英片岩的石榴子石黑云母矿物对温度计计算结果为540℃，绿帘斜长角闪岩的普通角闪石-斜长石温压计（Plyusinina，1982）为p＝0.85 GPa，T＝520℃。

据矿物温压计结合石榴子石成分环带剖面变异重建的云英片岩岩片和变火山岩岩片的p-T轨迹如图4-9所示。

（3）变质作用年代

对变质火山岩岩片的角闪石和云英片岩岩片糜棱岩的白云母进行39Ar-40 Ar阶段加热年龄测定，分别为426 Ma和408 Ma（1∶25万冬给措纳湖幅），其中白云母的年龄谱图如图4-10所示。由于万保沟岩群-纳赤台群的变质温度为500～550℃，与角闪石对Ar同位素的封闭温度相近，所以，有关构造面理的形成应在426 Ma以前，与其相关的变质作用时间应等于或大于426 Ma。而变质侵入体的锆石U-Pb年龄为428 Ma（1∶25万冬给措纳湖幅），因而可以限定其变质作用应发生在距今426～428 Ma之间，属于晚加里东构造变质事件的产物。

（4）变质作用期次分析

在万保沟岩群和纳赤台群主体分布范围内，夹有因构造剪切而卷入的少量中元古界小庙岩群的构造岩块，两者在变质作用上存在一定差异。万保沟岩群和纳赤台群经历了加里东期变质作用，而小庙岩群构造岩块则经历了晋宁和加里东两期变质作用。

万保沟岩群-纳赤台群

主体经历了加里东区域动热变质，晚期叠加韧-脆性动力变质改造。区域动热变质的记录在弱应变域内有所保存，块状变中性火山岩中柱状角闪石呈放射状排列，动力变质的叠加使岩浆成因的角闪石退变为绿泥石。沟里地区剖面上，变质作用显示微弱分带，南部为蓝绿色普通角闪石＋阳起石＋钠长石＋绿泥石，属绿片岩相，北部为石榴子石＋蓝绿色普通角闪石＋更长石/钠长石，属中压低角闪岩相（图4-11），相带分界是渐变的，不易明确划分。

图4-9 沟里地区万保沟岩群-纳赤台群加里东变质作用p-T轨迹图解

（据1∶25万冬给措纳湖幅）

GL—蓝片岩相；GS—绿片岩相；ZEO—沸石相；EA—绿帘角闪岩相；AM—角闪岩相；GN—麻粒岩相；EC—榴辉岩相

图4-10 东昆中蛇绿混杂岩带前各纳各热尔超岩片白云母阶段加热年龄图谱

（据1∶25万冬给措纳湖幅）

图4-11 前各纳各热尔超岩片北部低角闪岩相矿物共生图解

（据1∶25万冬给措纳湖幅）

小庙岩群构造岩块

晋宁期变质的特征矿物组合为石榴子石＋阳起石＋蓝绿色普通角闪石＋白云母＋帘石＋石英，石榴子石＋白云母＋黑云母＋石英，这些矿物构成早期片理，包裹在加里东期变质的钠长石变斑晶中；加里东期变质的特征矿物组合为更长石＋石榴子石＋普通角闪石＋帘石＋钠长石＋石英，更长石粒度较细，多夹在普通角闪石之间；钠长石普遍形成变斑晶，主体是在前期变质的基础上矿物进一步加粗，但均属低角闪岩相变质。

布喀达坂峰北的纳赤台群区域变质岩

呈北西西向分布于库鲁·彼得勒克河、哈夏·克里克河北岸和额尔滚赛埃图河中上游3个地带，属纳赤台群哈拉巴依沟组。从西至东都不同程度叠加有热接触变质以及动力变质作用。变质岩石组合主要为一套低级变质的陆源类复理石沉积碎屑岩和泥质岩，夹少量浅变质基性火山岩。变质岩原始沉积组分、沉积构造、结构，如砂状结构、泥质结构、胶结方式、各种层理层面构造等皆较好或完全保留。泥质岩形成了板岩及千枚岩类，部分原始沉积组分仍保留；而中细碎屑岩能干度相对较高，仅其中较易变质的杂基和胶结物发生重结晶，少部分形成千枚岩类，而原岩特征保留较好。

上述岩石变质作用方式主要以碎屑岩中杂基和胶结物以及泥质岩中粘土质矿物的重结晶作用为主，火山岩中表现为以先存矿物的退变质为主，变质程度低级。其主要变质矿物组合如下：

砂岩类：Ser＋Chl＋Qz ± Bit，Ser＋Chl＋Cal，Ser＋Qz＋Cal ± Bit，Ser＋Chl＋Qz＋Cal± Bit，Ser＋Qz＋Ab＋Cal

泥岩类：Ser＋Chl ± Cal，Ser＋Chl ± Qz，Ser＋Chl＋Cal＋Qz ± Bit

玄武岩：Ep＋Qz＋Cal＋Url，Ep＋Chl＋Cal

上述矿物组合以泥砂质岩中普遍出现的Ser＋Chl＋Qz为代表，并以首次出现黑云母和钠长石为特征，变质相带可划为黑云母带、板岩-千枚岩级低绿片岩相。钠长石为低温矿物，其稳定平衡的温度下限为200～300℃，而Bit＋Chl＋Qz的矿物组合一般小于0.4～0.5 GPa，因此其变质相系应为低中压相系。根据该套地层成岩时代推测变质时期应为加里东中晚期。

综合砂岩段及千枚岩段岩石特征分析，该岩组至少经过两期变质变形作用叠加改造。早期由低温动力区域变质作用形成变砂岩、板岩及千枚岩等低绿片岩相变质岩石，矿物组合以Ser＋Chl＋Qz为代表，并以首次出现黑云母和钠长石为特征，变质相带可划为黑云母带、板岩-千枚岩级低绿片岩相；变形形迹为S1板理及千枚理；变质期为加里东中晚期。第二期为不均一动力变质作用的叠加期，局部地段形成一些绿片岩相的碎屑或泥质糜棱岩、千糜岩，变形形迹为S2糜棱面理和局部的韧性剪切带，一般S1∥S2。

2.东昆南增生楔杂岩带中苦海岩群变质作用

主要分布于得什龙沟-德龙洼沟一带和智益小学南西一带，平面上整体呈巨大的透镜状，分布于加嗡门一带。主要由中深变质的前寒武纪变质岩组成，内部被古生代石英闪长岩-二长闪长岩-花岗闪长岩岩体侵入。变质岩普遍混合岩化，达低角闪岩相，流动褶皱发育，包括斜长角闪岩-长英粒岩岩段和云英片岩岩段。前者主要岩性有斜长角闪岩、斜长角闪质构造片麻岩、混合岩化含微斜长角闪岩、混合岩化黑云（角闪）二长浅粒岩、石榴角闪斜长暗色片麻岩、石榴黑云二长浅粒岩、黑云斜长片麻岩、石榴黑云斜长片麻岩、混合岩化黑云斜长角闪岩。剖面上有较多的枝状混合岩化或变质黑云二长花岗岩、变质角闪闪长岩，偶见未变形的闪辉正煌岩。显然，这是一套已达角闪岩相变质的火山-沉积岩系。长英粒岩普遍含褐帘石。云英片岩岩片主要岩性有十字黑云石英片岩、阳起角闪片岩、斜长角闪岩、灰色变石英砂岩、变砂砾岩、灰黑色纹带状大理岩、含黄铁矿石英大理岩、透闪石大理岩，为正常沉积的陆源碎屑岩-碳酸盐岩建造，变质达角闪岩相，混合岩化不发育。

（1）特征变质矿物

有石榴子石、角闪石及斜长石等。其中角闪斜长暗色片麻岩中石榴子石XAlm＝0.539，XGrs＝0.333，显然以铁铝榴石和钙铝榴石分子为主。同类片麻岩中角闪石的Si＝6.171，Mg/（Mg＋Fe）＝0.164，属铁钙镁闪石；在AlⅣ-AlⅥ变异图上投在麻粒岩相区，显然同与角闪石有关的矿物共生组合实际情况不符。斜长石XAn＝0.625，XAb＝0.36，为拉长石，较富钙，这可能与岩石总体富钙有关。

（2）变质条件

用皮尔丘克的角闪石-斜长石温度计计算了石榴角闪斜长片麻岩的形成温度，大致为600℃；而利用Plyusnina（1982）∑AlHb-CaPl温度计-压力计估算为 T＝556℃，p＝0.7 GPa；但在Si-AlⅣ图上，角闪石成分点却投在低压成因区，这可能与矿物组合中不含绿帘石、从而不满足该温度计的适用条件有关。结合各种岩石类型的矿物组合，尤其是苦海岩群的云英片岩岩片中产有十字石等特征变质矿物，将其变质条件大致确定为550～600℃，p≤0.7 GPa ±。这一结果表明本区苦海岩群的变质作用属中低压角闪岩相。

（3）变质期次和变质年代

苦海岩群斜长角闪岩-长英粒岩岩段和云英片岩岩段的变质矿物组合相对简单，无叠加矿物生长现象，表明了变质改造的彻底性，因之从岩相学角度已没法判断是否存在多期变质事件。但变闪长岩的片麻理叠加在早期的区域性面理之上，表明可能存在一期早于变闪长岩体侵入的变质作用，其变质时间应大于446 Ma，可能与晋宁期变质年代相当。轻微变质的片麻状角闪闪长岩角闪石39Ar-40 Ar 坪年龄为488 Ma（图4-12），而锆石U-Pb谐和年龄为446 Ma，表明角闪石中存在过剩Ar，不能作为变质或变形的年代依据（陈能松等，2000）。从区域上对比，可以将岩体和苦海岩群的第二期变质年代置于加里东期，大体相当于纳赤台群的变质年代，为426～428 Ma。基性变质岩中稳定共生的斜长石＋普通角闪石组合，为角闪岩相变质。但缺乏变质相系的指示矿物，据混合岩化作用和岩浆侵入体较为发育，推断加里东期区域变质属中低压类型。

图4-12 角闪闪长岩Ar-Ar阶段加热年龄谱

（据1∶25万冬给措纳湖幅）

阿拉克湖北部一带苦海岩群的典型变质矿物有矽线石、石榴子石、黑云母等。矽线石呈长柱状，边部绢云母化，层状分布，与钾长石共生。石榴子石呈细小他形粒状变晶，为粉红色、无色均质体，与钾长石、黑云母共生；在石榴子石成分与变质带关系图解中多集中于矽线石带（图4-13）。黑云母呈细小鳞片状，暗红棕色，平行相间排列，具绿泥石化退变质；在黑云母成分与变质带关系图上分布于角闪岩相和麻粒岩相的交界处（图4-14）。以上变质矿物成分特征和组合特征，反映苦海岩群主期变质作用达高角闪岩相，再根据钾长石＋石榴子石、钾长石＋矽线石等为中、低压变质矿物，推测苦海岩群主期变质作用可划归中-低压变质相系。

图4-13 石榴子石成分与变质带关系图解

（据1∶25万阿拉克湖幅）

图4-14 黑云母成分与变质带关系图解

（据1∶25万阿拉克湖幅）

根据变质矿物共生组合（表4-5），苦海岩群至少经历两次以上变质作用，先期区域动力热流变质作用使苦海岩群遭受高角闪岩相变质，出现钾长石＋斜长石＋石英＋黑云母＋石榴子石＋矽线石和角闪石＋斜长石＋石英＋黑云母的变质矿物组合。后期，低温动力变质作用产生了绿帘石＋绢云母＋绿泥石的矿物组合。

表4-5 苦海岩群代表性变质矿物共生组合

对阿拉克湖地区苦海岩群中变质矿物黑云母、石榴子石矿物成分使用皮尔丘克黑云母-石榴子石温度计投图，结果形成两个温度范围580～660℃和430～470℃，依据含榴黑云斜长片麻岩锆石Pb-Pb年龄706 ± 17 Ma（1∶25 万阿拉克湖幅），其基本代表了580～660℃的变质作用发生的时间。岩石中钾长石＋石榴子石的组合代表一种中压的变质环境，推测苦海岩群在晋宁期处于碰撞造山的构造环境中。加里东期苦海岩群的变质温度环境应在430～470℃之间。除上述外，东昆北前南华纪地质体中也保留有该期变质作用的痕迹，西昆仑的苏巴什、库地南等地同样也有该期变质事件的显示。

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