新疆阿吾拉勒地區(qū)石炭紀(jì)天山后碰撞階段構(gòu)造演化的新信息來(lái)自阿吾拉勒山中段動(dòng)力變質(zhì)巖的證據(jù)

新疆阿吾拉勒地區(qū)石炭紀(jì)天山后碰撞階段構(gòu)造演化的新信息來(lái)自阿吾拉勒山中段動(dòng)力變質(zhì)巖的證據(jù)

新疆伊犁盆地東南緣的天山脈阿卜拉拉山脈主要由石炭系、二疊系火山巖系和少量巖脈組成。一般認(rèn)為,該區(qū)域在古生代晚期屬于裂谷環(huán)境,并且與天山東段的雅滿蘇晚古生代中期拉張型陸緣巖漿巖帶同為火山巖型鐵礦成礦有利地段,式可布臺(tái)(新源)和雅滿蘇等火山巖型鐵礦床都賦存于其中。阿吾拉勒山中段曾劃分出一套中泥盆統(tǒng)一晚泥盆統(tǒng)坎蘇組(D2-3k)地層12,其東起玉希莫勒蓋達(dá)坂附近,西至鐵木里克一帶,延伸約130km,寬2～8km(圖1),主要由中一酸性火山噴發(fā)熔巖及火山碎屑巖組成。該巖系下部層位發(fā)育一套原巖為火山巖的低綠片巖相淺變質(zhì)巖系,巖性為千枚巖、板巖及片巖。在式可布臺(tái)和鐵木里克一帶,這套巖系普遍含有赤鐵礦層,因此,被確定為直接找礦標(biāo)志之一。迄今的文獻(xiàn)多認(rèn)為該變質(zhì)巖是區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物?？蔡K組的時(shí)代始終存在爭(zhēng)論,命名者僅依據(jù)前人資料將其置于中泥盆世—一晚泥盆世。隨著區(qū)域地質(zhì)研究程度的提高,因無(wú)法進(jìn)行區(qū)域地層對(duì)比,又沒(méi)有發(fā)現(xiàn)屬于泥盆紀(jì)的確鑿證據(jù),坎蘇組一詞被放棄,相關(guān)地層根據(jù)巖性對(duì)比劃歸下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組(C1d),但在變質(zhì)程度和含礦性等方面均與標(biāo)準(zhǔn)的大哈拉軍組有明顯的區(qū)別。由于地處天山腹地,附近又未見(jiàn)確鑿的前石炭紀(jì)地質(zhì)體(圖1),所以這套變質(zhì)巖系形成與演變的研究,對(duì)于重建天山地質(zhì)演化歷史和確定相關(guān)礦產(chǎn)的找礦方向,有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。1構(gòu)造-沉積巖系的初步確定筆者1991、1996和1997年先后在獨(dú)庫(kù)公路玉希莫勒蓋達(dá)板和式可布臺(tái)礦區(qū)進(jìn)行了野外實(shí)地考察和相關(guān)室內(nèi)初步研究,確定原“坎蘇組”為-套韌一脆性斷裂形成的構(gòu)造巖系,阿吾拉勒山中段動(dòng)力變質(zhì)巖帶就位于其中的式可布臺(tái)一玉希莫勒蓋一帶。1.1蝕變帶與構(gòu)造變形相關(guān)該帶呈近東西走向延伸,長(zhǎng)度約100km,寬度僅1km左右。南北兩側(cè)與火山沉積巖系之間,均以脆性斷裂相隔(圖1),地質(zhì)構(gòu)造特征在不同地段也不盡相同。東段玉希莫勒蓋達(dá)坂一帶,動(dòng)力變質(zhì)巖帶風(fēng)化堆積后宏觀表現(xiàn)為寬達(dá)近千米的褐黃色蝕變帶,受斷裂構(gòu)造影響,達(dá)坂公路隧道嚴(yán)重滲水結(jié)冰已被廢棄。該帶內(nèi)部,可以區(qū)別出4條規(guī)模不等的強(qiáng)變形帶,現(xiàn)今表現(xiàn)為構(gòu)造泥和褐鐵礦化蝕變帶,原巖面貌已難以識(shí)別。由強(qiáng)變形帶的中心向兩側(cè)過(guò)渡為綠泥石絹云母片巖或絹云母化強(qiáng)烈的碎裂狀火山巖系,韌一脆性過(guò)渡類型的構(gòu)造變形特征明顯。動(dòng)力變質(zhì)巖帶北側(cè)由早石炭世火山巖系和華力西晚期石英閃長(zhǎng)巖組成陡峻的阿吾拉勒山脈主脊,南側(cè)發(fā)育的石炭紀(jì)一二疊紀(jì)火山盆地向鞏乃斯河谷延伸,形成差別懸殊的構(gòu)造地貌。向西觀察,褐黃色蝕變帶沿阿吾拉勒山脊延伸,規(guī)模宏大。式可布臺(tái)一帶,地表褐鐵礦化蝕變已不明顯。但鐵礦區(qū)考察發(fā)現(xiàn),寬1200～1400m的含礦地質(zhì)體,實(shí)際也是沿韌一脆性斷裂形成的構(gòu)造巖系,內(nèi)部以絹云母片巖為標(biāo)志組成4條剪切中心帶;礦體主要呈層狀、透鏡狀分布,含礦圍巖普遍具較強(qiáng)的絹云母化、綠泥石化及硅化蝕變,局部有黃銅礦化、黃鐵礦化及較密集的重晶石脈、方解石脈出現(xiàn),礦體及其頂?shù)装逯谐Ｒ?jiàn)石英脈、鏡鐵礦-石英脈、磁鐵礦-石英脈、石英-碳酸鹽脈,表明構(gòu)造作用形成的動(dòng)力變質(zhì)使礦體和圍巖中的硅質(zhì)被熱液析出。該帶東段變質(zhì)程度較高,向西逐漸減弱,至鐵木里克一帶基本消失,相應(yīng)地構(gòu)造變形亦相對(duì)減弱,存在著構(gòu)造帶逐漸尖滅的可能。據(jù)研究,阿吾拉勒山中段動(dòng)力變質(zhì)巖帶變質(zhì)礦物組合為綠泥石-綠簾石-石英-鈉長(zhǎng)石-絹云母,屬于較典型的絹云母-綠泥石低綠片巖相。1.2脆性斷裂帶根據(jù)剖面觀察,無(wú)論在式可布臺(tái)(圖2)還是在玉希莫勒蓋達(dá)坂(圖3),該帶內(nèi)發(fā)育的韌一脆性構(gòu)造面理(斷裂面或片理)均向北傾斜,傾角多小于45°,微構(gòu)造特征顯示出由北向南的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方向。玉希莫勒蓋達(dá)坂剖面:構(gòu)造變形以韌性變形疊加脆性破裂和剪切為主要特征,露頭確定變形寬度600～700mm。韌性變形階段形成的絹云母片巖主要由微粒石英、鱗片狀絹云母組成,絹云母含量可達(dá)30%～35%,呈變斑狀顯微粒狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)、片狀構(gòu)造,絹云母基本平行定向排列形成片理。其中拉伸線理產(chǎn)狀為345°～30°<5°～30°;間距為0.2～0.3cm的密集平行狀流劈理一破劈理發(fā)育,產(chǎn)狀為3555°～35°<30°～40.。形成于淺部構(gòu)造層次的脆性變形,表現(xiàn)為動(dòng)力變質(zhì)巖帶中的4條規(guī)模不等剪切帶,其間均發(fā)育構(gòu)造泥和褐鐵礦化蝕變帶,反映有流體參與構(gòu)造剪切和變質(zhì)過(guò)程。脆性斷裂中發(fā)育的構(gòu)造面理傾角以20°～35°居多,局部地段可觀察到褐鐵礦化蝕變帶被剪切拉斷后,顯示由北向南運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造指向,表現(xiàn)出明顯的低角度逆斷層特征。此外,剖面⑥至⑦分層之間存在一向斜構(gòu)造,被脆性斷裂沖斷后兩側(cè)火山巖原巖的S0和S1產(chǎn)狀呈現(xiàn)出不協(xié)調(diào)。式可布臺(tái)礦區(qū)剖面(圖3):組成4條剪切中心的絹云母片巖帶寬30～100m,50年代發(fā)現(xiàn)的式可布臺(tái)(新源)富鐵礦及伴生的銅礦點(diǎn)就賦存于其中。動(dòng)力變質(zhì)巖帶中火山沉積碧玉巖層與赤鐵礦層呈互層狀產(chǎn)出,經(jīng)韌性剪切形成微型不等厚相似褶皺,軸面均北傾。此外還可觀察到赤鐵礦層中碧玉條帶被韌性剪斷后形成的壓力影構(gòu)造,兩者均顯示了由北向南的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方向。該帶脆性斷裂并不發(fā)育,絹云母片巖與未變質(zhì)火山巖系之間并無(wú)明顯脆性構(gòu)造分界,表現(xiàn)為韌一脆變形層次的過(guò)渡,同時(shí)地表褐鐵礦化蝕變也不太明顯。構(gòu)造面理產(chǎn)狀為20°～30°<35°～60°,局部地段變化較大,傾角達(dá)50°～60°。變質(zhì)巖石多呈變余巖屑晶屑凝灰結(jié)構(gòu),長(zhǎng)石晶屑約占15%～20%,流紋質(zhì)火山巖屑約占5%;基質(zhì)為顯微鱗片自形變晶結(jié)構(gòu);動(dòng)力變質(zhì)作用過(guò)程中重結(jié)晶形成的細(xì)鱗片狀絹云母和綠泥石均定向排列,形成片狀構(gòu)造,礦物片徑0.01～0.05mm;在礦體和圍巖中還常見(jiàn)到變余凝灰結(jié)構(gòu)、變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)等。石英普遍具波狀消光、長(zhǎng)石晶屑有破裂彎曲、凝灰質(zhì)多絹云母化、二氧化硅膠體均已重結(jié)晶為亞顆粒發(fā)育的細(xì)粒石英,這表明原始沉積礦物經(jīng)歷了構(gòu)造應(yīng)力作用的動(dòng)力變質(zhì)。上述變質(zhì)變形巖系延伸近百千米,寬僅1km左右,變質(zhì)礦物的延長(zhǎng)方向均平行于構(gòu)造面理,它們又平行于兩側(cè)邊界斷層的走向,顯示出與該構(gòu)造帶的形成有密切的成因聯(lián)系,因此其成因很可能與動(dòng)力變質(zhì)作用有關(guān)。2變量變質(zhì)和變形時(shí)代2.1溫度坪譜圖2表2這套動(dòng)力變質(zhì)巖系的形成時(shí)代,資料甚少。筆者在玉希莫勒蓋達(dá)坂公路隧道附近采取的細(xì)鱗片狀集合體絹云母樣品,由中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所Ar-Ar定年實(shí)驗(yàn)室桑海清進(jìn)行40Ar/39Ar年代學(xué)測(cè)定,照射參數(shù)J=0.01038,測(cè)定儀器為英國(guó)RCA—10氣體源質(zhì)譜儀(λ=5.543E-10/a)。從測(cè)定的坪譜圖(圖4,表1)可見(jiàn),放射成因氬析出溫度區(qū)間為460～1450℃,其中第8階段析出的Ar較少,給出的視年齡值不具地質(zhì)意義;860～1300℃區(qū)間Ar析出達(dá)84.98%,坪年齡為220.6±3.4Ma,等時(shí)年齡為220.7±6.6Ma。該樣品的均一“主坪”揭示其受后期改造不是很強(qiáng)烈,絹云母形成以后基本保持了較理想的K-Ar同位素封閉體系,因此獲得的年齡值可以代表絹云母的冷卻年齡。由于采樣地段變質(zhì)作用僅達(dá)低綠片巖相,其峰期溫度不會(huì)高出絹云母封閉溫度許多,所以該年齡亦可能接近于變質(zhì)變形事件的峰期年齡。而在460～780C中低溫區(qū)間,Ar析出量總計(jì)達(dá)13.78%,分別給出了127.2±4.8Ma、158.6±3.4Ma、180.9±3.6Ma等較為接近的視年齡值,是否揭示出后期熱擾動(dòng)事件的存在,還有待進(jìn)一步的研究。2.2區(qū)域地質(zhì)背景及脆性變形應(yīng)力場(chǎng)式可布臺(tái)一玉希莫勒蓋達(dá)坂段脆性斷裂構(gòu)造亦較發(fā)育,由西向東規(guī)模逐漸增大,但多數(shù)脆性應(yīng)變都是在早期韌性變形基礎(chǔ)上繼承性發(fā)展演化而來(lái)的,斷裂構(gòu)造往往疊加在絹云母片巖中,兩側(cè)出現(xiàn)密集的破劈理及次級(jí)滑動(dòng)帶,影響寬度多在100m左右。對(duì)于脆性構(gòu)造疊加的時(shí)限,目前尚未見(jiàn)專門探討。從區(qū)域內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)研究來(lái)看,該帶的脆性變形,很可能始于侏羅紀(jì)并持續(xù)到現(xiàn)代。相關(guān)的證據(jù)包括玉希莫勒蓋達(dá)坂南北兩側(cè)都有侏羅紀(jì)含煤斷陷盆地發(fā)育,沿?cái)嘞菖璧匮由旆较蛏夏壳斑€確定了一系列第四紀(jì)仍在活動(dòng)的斷層;式可布臺(tái)以北的烏拉斯臺(tái)地區(qū)1812年還有8級(jí)地震發(fā)生,震源深度約21km;此外斷裂附近還有許多溫泉發(fā)育,形成地?zé)岙惓?。作者?duì)獨(dú)庫(kù)公路鞏乃斯河一喀什河段測(cè)量了38組斷層擦痕數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)電算重塑了該區(qū)的脆性變形應(yīng)力場(chǎng),結(jié)果表現(xiàn)出3期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化,應(yīng)力方向和傾角分別為:①σ1112.7°/28.8°;②σ1239°/25.7°;③σ1128.9°/46.1°,代表了侏羅紀(jì)以來(lái)的構(gòu)造應(yīng)力特征。3火山陸相粗碎屑沉積新疆北部在早石炭世末已不存在具分隔巖石圈板塊意義的洋盆,早二疊世末就已經(jīng)進(jìn)入了后碰撞地殼演化階段:①早二疊世未見(jiàn)塔里木區(qū)與準(zhǔn)噶爾區(qū)植物混生,安加拉植物群在晚二疊世中晚期南移至塔里木北緣。②天山地區(qū)非火山陸相粗碎屑沉積主要在晚二疊世。目前由于各種因素,論述天山后碰撞地質(zhì)過(guò)程的文獻(xiàn)很少。本項(xiàng)研究所獲成果,在證明了所謂“坎蘇組”地層包括了三疊紀(jì)晚期區(qū)域性擠壓構(gòu)造形成的動(dòng)力變質(zhì)帶外,還揭示出天山山脈后碰撞地殼