新疆克孜勒他烏山南坡的巖石成因

新疆克孜勒他烏山南坡的巖石成因

一、區(qū)域地質(zhì)及對(duì)比本文提供了一種將遙感圖像分析與野外地質(zhì)研究相結(jié)合的研究實(shí)例，并以抗彎交叉帶為例。在新疆北準(zhǔn)噶爾地洼區(qū)東北緣與阿爾泰地洼區(qū)相接的烏倫古河上游地區(qū),航天遙感圖像和彩紅外航空遙感圖像均清晰地顯示出存在一條北西走向的淺色調(diào)的線性影像異常帶,它具有大型構(gòu)造帶的影像特征。該帶北西端自青河縣克孜勒他烏山南坡向南東經(jīng)卡拉尕依巴斯他烏延至蒙古人民共和國(guó)布爾根以南,呈舒緩波狀蜿蜒180km以上。1:20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖(二臺(tái)幅)中曾將此作為地層單位,劃為克孜勒他烏逆斷層下盤(pán)的上泥盆統(tǒng),相當(dāng)于阿爾曼鐵組下亞組()的區(qū)域變質(zhì)巖(千枚巖、片巖等)系。最近又將其單位改名為“卡希翁組(D3k)”,仍沒(méi)有改變作為地層單位的認(rèn)識(shí)。遙感圖像與區(qū)域地質(zhì)資料的對(duì)比解釋表明:①若該色帶為一地層單元,則應(yīng)在相同地層分布的地帶可見(jiàn)到相同或相似的影像特征,但實(shí)際上在毗鄰的大面積遙感圖像上此影像異常帶,是絕無(wú)僅有的,且卡希翁組地層與該帶相比有顯著不同的影像特征;②其他相鄰的上泥盆統(tǒng)和更老的地層區(qū)域變質(zhì)作用甚微或無(wú)區(qū)域變質(zhì)現(xiàn)象,原先認(rèn)為的區(qū)域變質(zhì)巖只分布在一狹長(zhǎng)的帶內(nèi),很難得到圓滿(mǎn)解釋;③影像特征分析及實(shí)地觀察,均證實(shí)此線性帶顯示了廣泛的熱液蝕變作用,具對(duì)尋找金礦有利的線性蝕變構(gòu)造帶。通過(guò)航天、航空遙感圖像的,質(zhì)解譯和地面實(shí)地觀察以及一系列專(zhuān)門(mén)性的構(gòu)造分析等研究,結(jié)果證實(shí)了克孜勒他烏—布爾根這一大型線性影像異常帶所反映的地質(zhì)體,并不是前人原先劃分的地層單元,而是一個(gè)動(dòng)力變形-變質(zhì)的構(gòu)造帶。其主要的組成巖石并非區(qū)域變質(zhì)巖系而是強(qiáng)擠壓作用下的塑性變形-變質(zhì)的一套構(gòu)造巖,其中包括有初糜棱巖、糜棱巖、超糜棱巖、千糜巖、變晶糜棱巖及疊加其上的碎裂巖等。帶內(nèi)并疊加有碳酸鹽化、黃鐵礦化等熱液蝕變,同時(shí)金元素的豐度值高,且已發(fā)現(xiàn)有多處金礦(化)點(diǎn),是一條對(duì)金成礦有利的蝕變剪切構(gòu)造帶。二、克萊特修剪帶的主要特征(1)斷裂帶東北側(cè)地層克孜勒他烏剪切帶位于準(zhǔn)噶爾地洼區(qū)之東準(zhǔn)噶爾地穹系的中段(圖1),整個(gè)準(zhǔn)噶爾地洼區(qū)在元古代至石炭紀(jì)為地槽期,加里東運(yùn)動(dòng)對(duì)其有明顯的影響。晚古生代的海西運(yùn)動(dòng)在該地區(qū)表現(xiàn)最為強(qiáng)烈,使其由地槽期進(jìn)入地槽褶皺期,并全面出現(xiàn)褶皺回返。由此準(zhǔn)噶爾地區(qū)自三疊紀(jì)起為地臺(tái)階段,到早更新世末才全面進(jìn)入地洼階段的初動(dòng)期。東準(zhǔn)噶爾齊斯河地區(qū)所出露的巖體80%為海西期中—酸性侵入巖也從另一方面反映了海西運(yùn)動(dòng)在該區(qū)中所處的主導(dǎo)地位。剪切帶東北側(cè)出露的地層為上泥盆統(tǒng)卡希翁組,西南側(cè)出露地層為下泥盆統(tǒng)托讓格庫(kù)都克組(圖2),據(jù)區(qū)測(cè)資料分析可知剪切帶兩側(cè)地層之間有厚度約10,000m的地層缺失。圖1中的實(shí)線所反映出的斷層是在區(qū)測(cè)資料上有記錄并在航片上有清晰線性影像。區(qū)測(cè)資料表明此剪切帶的東南側(cè)是一較大規(guī)模的克孜勒他烏逆斷層,在衛(wèi)片上有不十分明顯的線性影像與其對(duì)應(yīng),但在航片上則表現(xiàn)為多截被錯(cuò)位的線性影像,故而圖1中將已不連續(xù)的克孜勒他烏逆斷層用虛線表示加以區(qū)別。(2)克孜勒他烏剪切帶1:50萬(wàn)衛(wèi)片中克孜勒他烏剪切帶及其東延部分表現(xiàn)為一淺灰色并具平行紋理特征,呈長(zhǎng)條帶舒緩波狀起伏的影像帶,西部被二臺(tái)—可可托海NNW向線性構(gòu)造所截?cái)?東延至蒙古境內(nèi)且被一北東向線性構(gòu)造阻截,最寬處約4.5km,最窄處不足1km,其整體的走向變化由西邊的120°向東逐漸轉(zhuǎn)至100°,呈一向西南突出的弧形。烏倫古河上游以西的一段即克孜勒他烏剪切帶所在,長(zhǎng)約30km。此段是整個(gè)淺色影像帶中最窄的一段,一般在1公里寬左右。整個(gè)淺色帶內(nèi)均有具對(duì)稱(chēng)形態(tài)的深色米粒狀大型構(gòu)造透鏡體,最大者可有3×1km2,且長(zhǎng)軸方向與構(gòu)造帶平行,顯示出淺色帶為一動(dòng)力變形帶,水平面上只表現(xiàn)為擠壓作用。在1:5萬(wàn)假彩色紅外航片上,克孜勒他烏剪切帶同樣表現(xiàn)為具平行紋理的淺灰色條帶狀影像。此影像帶為狹長(zhǎng)狀的相對(duì)負(fù)地形,其中溝谷顯得平坦而山脊陡峻,山脊總體走向與淺色帶平行,表現(xiàn)為典型的擠壓構(gòu)造帶的地貌特征。帶內(nèi)構(gòu)造透鏡體十分明顯,且可見(jiàn)其首尾相聯(lián)顯藕節(jié)狀并與淺色帶同形彎曲。充分說(shuō)明該淺色帶為一動(dòng)力變形帶,其在形成之時(shí)在水平面上只受擠壓作用而無(wú)剪切跡象,其變形機(jī)制為塑性變形[1985,孫巖]。此外在剪切帶中及其兩側(cè)構(gòu)造巖漿活動(dòng)所形成的環(huán)形構(gòu)造比較發(fā)育(圖2),這些環(huán)形構(gòu)造一般表現(xiàn)為環(huán)狀隆起及環(huán)狀地層彎曲且部分被后期線性構(gòu)造所破壞,表明剪切帶在活動(dòng)的同時(shí)伴有明顯巖漿活動(dòng)。(3)克孜勒他烏剪切帶的斷裂帶對(duì)克孜勒他烏剪切帶進(jìn)行路線地質(zhì)調(diào)查時(shí)已證實(shí)該帶有許多特征之外,首先是片理構(gòu)造極其發(fā)育,以至強(qiáng)物理風(fēng)化后裂開(kāi)呈書(shū)頁(yè)狀(圖版1),絕大部分巖石被強(qiáng)片理化,只有少量的后期火成巖及脈巖不具片理構(gòu)造(圖3)。這些片理構(gòu)造均平行于克孜勒他烏剪切帶,其宏觀特征在航片中顯示為平行紋理。此外還可見(jiàn)有輝綠巖脈與地層同樣被片理化的現(xiàn)象。其次是帶內(nèi)各類(lèi)柔性褶(皺)曲隨處可見(jiàn)(圖版1),其中以具軸跡與片理面平行的鞘褶皺最為典型(圖版2)。此類(lèi)緊閉不對(duì)稱(chēng)長(zhǎng)軸式的鞘褶皺反映了具壓剪性質(zhì)的塑性變形,剪切方向垂直于鞘褶皺的樞紐,屬韌性剪切帶的重要標(biāo)志之一。結(jié)合前面的遙感分析,由此鞘褶皺的樞紐水平且平行于克孜勒他烏剪切帶可以判斷該帶由水平面上的擠壓及垂直面上的剪切共同作用所致,擠壓及剪切的運(yùn)動(dòng)方向皆垂直于克孜勒他烏剪切帶的走向。帶內(nèi)各類(lèi)褶(皺)曲的軸變彼此平行,構(gòu)成了不同級(jí)別的線理構(gòu)造,而最小的兩級(jí)線理構(gòu)造為桿狀構(gòu)造及生長(zhǎng)線理。手標(biāo)本(圖版3)上可見(jiàn)在片理面上有彼此平行的長(zhǎng)條狀隆起,是由壓剪作用下巖石的塑性收縮所產(chǎn)生的桿狀構(gòu)造。同時(shí)還可見(jiàn)在片理面上與桿狀構(gòu)造平行的、密集分布的針狀線理(圖版3),是在塑性變形中礦物在垂直壓應(yīng)力方向上進(jìn)行重新排列而形成的生長(zhǎng)線理(圖版4)?？偟膩?lái)說(shuō),從褶皺到生長(zhǎng)線理在整個(gè)帶內(nèi)均很發(fā)育,形成了分布廣泛的不同級(jí)別的線理構(gòu)造。剪切帶內(nèi)的礫石明顯地經(jīng)歷了塑性壓剪變形,手標(biāo)本上礫石已被壓扁拉長(zhǎng),其長(zhǎng)軸的兩端有兩具旋扭性質(zhì)的“把”,其上有強(qiáng)烈的線理化呈撥絲構(gòu)造(圖版5)?？俗卫账麨跫羟袔?nèi)還見(jiàn)有不均勻分布的脆性變形現(xiàn)象,在經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的該帶航片解譯圖(圖2)上可以清楚地看出線性特征典型的斷層切割構(gòu)造帶的現(xiàn)象。如西段見(jiàn)有逆沖斷層發(fā)育并錯(cuò)斷片理構(gòu)造,中段也有碎裂石英脈斜切片理面而過(guò),且片理發(fā)生右旋錯(cuò)動(dòng)(圖4),已經(jīng)歷過(guò)塑性變形的糜棱巖自身也有碎裂現(xiàn)象。由這些疊加的脆變構(gòu)造可以推論現(xiàn)今所能見(jiàn)到的克孜勒他烏斷裂構(gòu)造帶,在最初由塑變機(jī)制形成之后又疊加了規(guī)模、方位均不相同的脆性變形構(gòu)造。在整個(gè)克孜勒他烏剪切帶內(nèi)石英脈、熱液蝕變相當(dāng)普遍*,在航片上反映為最亮的白色影像,表明該帶亦為構(gòu)造蝕變帶。(4)糜棱巖構(gòu)造背景通過(guò)野外地質(zhì)觀察及室內(nèi)鏡下鑒定,該動(dòng)力變形變質(zhì)帶中的巖石絕大多數(shù)為千糜巖、糜棱巖及超糜棱巖,其中的定向構(gòu)造及礦物顆粒之動(dòng)力變形特征均很典型,礦物細(xì)晶化明顯,千糜巖具千糜構(gòu)造,其中粒徑小于0.1mm者占90%以上,成分以長(zhǎng)英質(zhì)及絹云母為主,碎斑很少而定向平行構(gòu)造極為顯著,定向線理及面理繞碎斑而過(guò);糜棱巖具糜棱構(gòu)造,其碎斑中以長(zhǎng)石為主,以塑性變形為主,同時(shí)也可見(jiàn)脆性裂開(kāi),基質(zhì)中以石英、綠泥石為主,粒徑小于0.5mm者占整個(gè)巖石的50%以上,在菱形碎斑的長(zhǎng)軸兩端均有細(xì)小的石英顆粒呈旋扭式的動(dòng)態(tài)重結(jié)晶集合體,構(gòu)成旋扭式壓力影。總體上看糜棱巖中從碎斑到基質(zhì)的定向構(gòu)造均明顯,而構(gòu)造帶內(nèi)的糜棱巖中成份一般以長(zhǎng)英質(zhì)為主;超糜棱巖具超糜棱構(gòu)造(圖版4),粒徑在0.1～0.01mm之間者占90%以上,成份一般以長(zhǎng)英質(zhì)為主并有少量絹云母,有明顯的重結(jié)晶作用,幾乎無(wú)碎斑,少量的碎斑的粒徑均很小呈定向拉長(zhǎng)狀,其兩端見(jiàn)有動(dòng)態(tài)重結(jié)晶現(xiàn)象,定向片理、線理構(gòu)造極發(fā)育,此外,在部分糜棱巖、超糜棱巖中較剛性的長(zhǎng)石具有雙晶機(jī)械變位、彎曲等塑變特征(圖版6)。千糜巖的手標(biāo)本特征一般為淺色絲絹光澤,在克孜勒他烏剪切帶內(nèi)分布最為廣泛約占>50%,形成航、衛(wèi)片上淺灰色條帶狀影像的主體。糜棱巖及超糜棱巖一般為暗色,是航、衛(wèi)片上構(gòu)造帶內(nèi)深色透鏡體的主體組成部分,產(chǎn)出在為正地形的大型構(gòu)造透鏡體中(圖2)。三、克孜勒他烏斷裂構(gòu)造帶綜上所述,可以確定航、衛(wèi)片所顯示的淺色影像帶為一韌性剪切帶。它是由韌性擠壓剪切作用形成的糜棱巖帶——即韌性剪切帶,在該帶形成之后又疊加了脆性變形并產(chǎn)生了一系列的逆斷及起滑斷層,并且存在普遍的熱液蝕變現(xiàn)象,表現(xiàn)出長(zhǎng)軸狀平行溝谷的地貌等一系列韌性剪切帶的基本特征。對(duì)該帶內(nèi)42個(gè)片理產(chǎn)狀進(jìn)行了施密特網(wǎng)極點(diǎn)統(tǒng)計(jì)(圖5),得知其片理大多傾向北東且傾角很陡,說(shuō)明此帶所受的擠壓作用是相當(dāng)強(qiáng)烈的。表明它是在區(qū)域強(qiáng)擠壓力的作用下,沿薄弱帶產(chǎn)生并與擠壓規(guī)模相當(dāng)?shù)哪鏇_斷層。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料分析,克孜勒他烏斷裂構(gòu)造帶為一大型逆沖斷層,斷層面向南傾斜,對(duì)一其片理向南傾斜的石英脈質(zhì)糜棱巖的巖組分析(圖6),巖組圖特征為軸對(duì)稱(chēng)點(diǎn)極密型,片理面對(duì)石英光軸有明顯的控制作用,后期疊加的J1、J2兩組節(jié)理有一定的影響。點(diǎn)極密區(qū)反映出石英光軸在拉伸方向的重新排列?，F(xiàn)在所見(jiàn)到的克孜勒他烏斷裂構(gòu)造帶,形成于Sibson(1977)斷層雙層模式的下部地段,由于后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而使其抬升至淺部并疊加了脆性變形。據(jù)Kolhstedt(1979)用糜棱巖中石英亞顆粒大小求巖石變形時(shí)差異應(yīng)力的公式,對(duì)該帶內(nèi)糜棱巖進(jìn)行了差異應(yīng)力計(jì)算,結(jié)果表明平均差異應(yīng)力為4.47×107pa。根據(jù)克孜勒他烏斷裂構(gòu)造帶及其整個(gè)東延部分的走向(圖版1)在水平方向的擠壓變形特征可判斷其形成時(shí)的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的壓應(yīng)力為北北東向。四、克孜勒他烏斷裂構(gòu)造帶內(nèi)金異常現(xiàn)象對(duì)構(gòu)造帶內(nèi)124塊巖石標(biāo)本所進(jìn)行金含量統(tǒng)計(jì)分析(圖7)結(jié)果,有近一半的樣品中金品位超過(guò)了100ppb,平均金品位為164ppb。此平均值大大地超過(guò)了金的克拉克值,表明此構(gòu)造帶具有金的成礦遠(yuǎn)景。將100ppb作為此帶內(nèi)的金異常下限,將觀察剖面上連續(xù)出現(xiàn)金異常的地帶投影到遙感解譯圖(圖3、4)上,金異常大多集中在克孜勒他烏斷裂構(gòu)造帶邊界線附近,尤其以線性構(gòu)造交叉部位更為突出。在實(shí)測(cè)剖面圖(圖3)上也能明顯地看出金異常分布在橫切構(gòu)造帶剖面