赣中变质岩带的岩石学特征及原岩恢复

1、Sept.1999 文章编号 1001 - 7356 ( 1999) 03 - 0163 - 05赣中变质岩带的岩石学特征及原岩恢复胡恭任 1 ,刘丛强 1 ,章邦桐 2 ,于瑞莲 3( 1. 中国科学院地球化学研究所 ,贵州 贵阳550002 ; 2. 南京大学地球科学系 ,江苏 南京210093 ;3. 华侨大学环境保护研究所 ,福建 泉州362100) 摘 要 野外地质调查和详细的岩性岩相学及构造学研究表明 ,赣中变质岩带由深层次结晶基底和浅层次褶皱基底组成 。结晶基底中除斜长角闪岩为正变质岩外 ,其它变质岩均为副变质岩 ,斜 长角闪岩原岩为基性火成岩 , 副变质岩原岩主要为杂砂岩 ,

2、其次为长石砂岩 、岩屑砂岩 、粘土岩 ; 褶皱 基底其原岩为泥质岩 、含炭泥质岩 、(炭质) 硅质岩 。 关键词 变质岩 ; 原岩恢复 ; 江西中部 中图分类号 P588. 37 文献标识码 A赣中变质岩带位于华夏地块 、扬子地块与华南加里东褶皱带的接合部位 , 该变质岩带构成了相山铀矿田 、盛源铀矿田 、90 号铀矿床的火山岩盆地基底 , 野外地质调查和详细的岩性岩相学及构造学研究表明 , 赣中变质岩带由深层次结晶基底和浅层次褶皱基底组成1 。本文对该变质岩带的岩石学特征进行了详细的研究 ,并对其进行了原岩恢复 。1深层次结晶基底的岩石学特征赣中变质岩带深层次结晶基底由斜长角闪岩 、变粒岩

3、、片岩等组成 , 岩石中普遍存在混合岩化成因的长英质脉体 、石英脉体 ,表明已近于达到深熔作用的程度 。( 1) 片岩主要有矽线石榴云母片岩 、十字石榴云母片岩 、石榴云母石英片岩 、十字堇青云母片岩 、云母石英片岩 。呈灰黄色 、灰白色 、黄褐色 , 片理及斑状变晶结构发育 ,基质具显微粒状鳞片变晶结构 。定向排列的片状矿物 (黑云母 、白云母 、绿泥石) 与被压扁拉长的粒状矿物 ( 石英 、斜长石) 相间排列形成典型的片状结构 , 一般片状矿物多于粒状矿物 , 局部粒状矿物较多 。特征变质矿物有石榴石 、十字石 、堇青石 、角闪石 、绿帘石等 。石英呈它形 ,颗粒之间呈锯齿状接触 , 被压

4、扁拉长 , 强烈波状消光 , 有微裂隙 , 重结晶明显 , 石榴石 、十字石 、黑云母等变斑晶之间接触界面平直 。( 2) 变粒岩 主要分布在金溪县的中部和东部 、资溪嵩市 、临川茅排 、相山北部 、宜黄梨溪等地 ,呈层状 、似层状与片岩一起产出 。岩石呈灰白色 、黄白色 , 具中细粒粒状变晶结构 、块状构造或弱片麻状构造 , 矿物分布均 收稿日期 1999 - 05 - 20 基金项目 国家杰出青年科学基金( 49625304) 和华侨大学科研起动资金联合资助项目 作者简介 胡恭任 ( 1966 - ) , 男 , 江西赣县人 , 1986 年 7 月毕业于华东地质学院 , 获工学学士学位

5、, 1995 年 7 月获南京大 学工学硕士学位 , 1998 年 6 月南京大学工学博士学位 , 现为中国科学院地球化学研究所博士后 , 研究方向为同位素与环境匀 , 岩石致密 。主要矿物有它形粒状石英 ( 20 %65 %) 、板状聚片双晶发育的斜长石 ( 15 %20 %) 、片状棕色黑云母 ( 5 %25 %) 、针状毛发状矽线石 ( < 5 %) 、少量粒状石榴石 , 有时定向 排列构成弱片麻状构造 。( 3) 斜长角闪岩 呈似层状 、透镜状断续产于相山东北部贯下 、马口一带的细粒石榴云母 片岩和余江马荃毛家的黑云斜长变粒岩中 。产状稳定 ,一般呈多条成群出现 ,并有褶皱转折端

6、 的残留和曲颈状 、石香肠产出特点 , 单层厚度从数厘米到数十米 。出露长 、宽相差悬殊 , 长20 1 100m , 宽 0. 524m。斜长角闪岩后来又被片理化 , 局部地段有矽线石 、石榴石等矿物产 出 。在余江马荃局部弱变形地段可见斜长角闪岩与围岩成分层 (黑云斜长变粒岩) 呈切割关 系 ,接触面呈波状 ;在相山北部斜长角闪岩与围岩 (细粒石榴云母片岩) 呈平整规则接触 。岩石呈灰黑色 、墨绿色 , 风化后呈褐黄色 , 致密块状 , 变质程度达角闪岩相 , 原岩结构难于辩认 。具柱状变晶结构 ,片状 、条带状构造 ,局部地段可见长英质与暗色矿物组成条带 。矿物成 分简单 ,主要由晶形

7、、解理发育良好 ,多色性显著的角闪石 ( 60 %80 %) ,呈板状 , 0. 96mm 左右 的解理 、双晶发育的斜长石和它形粒状石英及少量磁铁矿 、钛铁矿 、磷灰石等组成 。主要岩石 类型有斜长角闪岩 、角闪片岩 。2浅层次褶皱基底的岩石学特征该变质岩系是指出露于鹰潭 金溪断裂带之南东部 , 过岳口经茅排 、梨溪 、宜黄 、相山矿田中部一线以南等地的一套低绿片岩相浅变质岩 。岩性以浅变质的中细粒长石石英砂岩 、粉砂岩 、千枚岩为主 ,其次为泥质板岩 、炭硅质板岩等 。变质矿物为绢云母 、绿泥石及少量微晶黑 云母 。( 1) 变质杂砂岩变余碎屑结构清晰 ,细粒砂级以上的颗粒多保留碎屑特征

8、。碎屑含量 50 %80 % ,多呈次 棱角状 、次圆状 ,粒径 0. 060. 5mm。碎屑成分以单晶石英为主 ,其次为多晶石英 、中酸性斜长 石 。重矿物碎屑主要为锆石 、独居石 、电气石 、磷灰石 、绿帘石等 。基质多已变质重结晶 ,部分细 粉砂级碎屑仍可鉴别 , 更细的填隙物则结晶为针状鳞片状绢云母 、鳞片状绿泥石 、微粒状石 英 。( 2) 千枚岩及板岩千枚岩多由绿泥石 、绢云母 、石英等组成 ;鳞片状绿泥石 、绢云母平行连生 ,定向排列 ,单晶 长径 < 0. 08mm , 其中的微粒石英大多 < 0. 03mm。由于岩石中绿泥石 、绢云母含量较高 ( 15 %35 %

9、) ,故多呈灰绿色 。部分千枚岩中粉砂级含量增多 ,则过渡为粉砂质千枚岩 ,部分千枚岩 重结晶较弱 ,为千枚状板岩 。含炭质者 ,炭质呈细分散尘点状间杂于绢云母等显微鳞片状矿物 中 。( 3) 硅质板岩主要由显微粒状石英组成 , SiO2 含量一般 > 85 % ,石英单晶粒径 < 0. 02mm ,粒间弯曲镶嵌 ,胡恭任等 :赣中变质岩带的岩石学特征及原岩恢复第 3 期165石化学分析结果及薄片观察表明 ,其原岩主要为砂泥质沉积岩 ,其次为硅质岩 。3变质岩的原岩恢复由于结晶基底变质程度较高 (达角闪岩相) , 褶皱和片理构造复杂 , 变余结构保留少 , 由产状和岩相学研究来恢复

10、原岩性质比较困难 , 因此本文借助于变质岩的岩石学和微量元素特征研究来进行原岩恢复 。其理论基础是 :除伴有强烈交代作用的变质岩如各种交代蚀变岩和混合岩等外 ,所有变质 岩都是特定原岩在相对封闭条件下经变质作用的产物 ,其成分变化基本上是等化学的 ,因而其 岩石化学和地球化学特征 ,基本反映原岩的特征 ,并主要受原岩形成作用和成岩构造环境所制约 。作者于乐安相山 、宜黄梨溪 、临川茅排 、南城岳口 、金溪黄狮渡等地选择了 33 件样品进行了 岩石化学 、稀土元素 、微量元素分析 , 选择多种较为有效的变质岩原岩恢复图解 , 进行投点判 别 。这些结果表明 ,除了斜长角闪岩为正变质岩外 ,其它变

11、质岩都为副变质岩 。利用 KA 图解 2 投点判别 , 斜长角闪岩落于火成岩区 , 其它变质岩样品投点均在沉积岩区 (图 1 - a) ; 在尼格里值 ( al + fm) - (c + al k) Si 图解3它变质岩类投点于泥质 砂质沉积岩区 (图 1 - b) 。中 ,斜长角闪岩投点于火山岩区 ,其图 1赣中变质岩的 KA 图解和尼格里值 (al + fm) -(c + al k) Si 图解·斜长角闪岩 ;. 褶皱基底的千枚岩 、板岩 ; 结晶基底的片岩 、变粒岩 ;a. KA 图解 ;b. 尼格里值 (al + fm) - (c + al k) Si 图解在 ACF 图解

12、4( Al +Fe + Ti) 图解 5 上更为明了 , 只有斜长角闪岩样品投点、( Ca + Mg)于玄武岩和安山岩区 、基性火成岩区内 ,其它样品均投点于火山岩区之外的杂砂岩 、粘土岩 、页岩区内 (图 2 、图 3) 。从图上还可以看出 ,副变质岩的原岩主要为粘土质页岩和杂砂岩 。从图 46 亦显示出副变 质岩的原岩主要为杂砂岩 、少量长石砂岩 、岩屑砂岩 。在巴拉绍夫的稀土元素 REE La/ Yb 图解 7 上 , 斜长角闪岩样品投点于正斜长角闪岩区 ,其它变质岩样品大多数投于杂砂岩区 ,少数样品投点于页岩和粘土岩区 (图 5) 。图 2赣中变质岩的 ACF 图解·斜长角闪

13、岩 ; .图 3赣中变质岩的 ( Ca + Mg) (Al + Fe + Ti) 图解为褶皱基底的千枚岩 、板岩 ; 结·斜长角闪岩 ;. 褶.皱基底的千枚岩 、板岩 ; 结晶基底的片岩 、晶基底的片岩 、变粒岩 ; 11 富铝粘土和页岩 ; 21 粘土和页岩 ; 31 泥灰岩 ; 41 杂砂岩 ; 51 玄武岩和安山岩 ;61 超镁铁质岩石变粒岩 ; 11 基性火成岩区 ; 21 基性火成岩及其变种 ; 31 中性火成岩 、基性火山杂岩和含粘土的 ( 沉) 凝灰岩区 ; 41 含碳酸盐的 ( 沉)凝灰岩区 ; 51 粘土 、泥岩 、粉砂岩 、长石砂岩和泥灰质砂岩区 ; 6 粘 土质

14、 、白云质和钙质泥灰岩图 4赣中变质岩带中副变质岩的 Log ( SiO 2 / Al 2 O 3 )图 5赣中变质岩的 REE La/ Yb 图解Log( Na 2 O/K2 O) 图解·斜长角闪岩 ; . 褶皱基底的千枚岩 、板岩 ; 结晶基底的片岩 、变粒岩 ; A1 正斜长角闪岩区 ;B1 碳酸盐岩 ; C1 砂质岩和杂砂岩区 ;D1 页岩和粘土岩区·结晶基底的片岩 、变粒岩 ; . 为褶皱基底的千枚岩 、板岩 ; A1杂砂岩区 ; B1 岩屑砂岩区 ; C1 长石砂岩区 ; D1 亚长石砂岩区 ; E1 亚岩屑砂岩区 ;F1 石英砂屑岩区第 3 期胡恭任等 :赣中

15、变质岩带的岩石学特征及原岩恢复167综上所述 , 赣中变质岩带结晶基底除斜长角闪岩为正变质岩外 , 其它变质岩均为副变质岩 。斜长角闪岩原岩为基性火成岩 ,副变质岩原岩主要为杂砂岩 ,其次为长石砂岩 、岩屑砂岩 、粘土岩 。褶皱基底其原岩为泥质岩 、含炭泥质岩 、(炭质) 硅质岩 。参考文献 123胡恭任 ,章邦桐 . 赣中变质基底的组成演化及其基本结构格局J . 江西地质 ,1997 ,11(3) .江苏冶金地质勘探公司研究室 . 岩矿鉴定图表及成分计算方法M. 北京 :冶金工业部情报标准研究室 ,1980 ,158 160.贺高品 . 变质岩原岩成因的研究方法J . 长春地质学院学报 ,1

16、986(4) .4H ·G·F 温克勒 . 变质岩成因M. 北京 :科学出版社 ,1976 ,100 105.567王仁民 ,贺高品 ,陈珍珍 ,等 . 变质岩原岩图解判别法M. 北京 :地质出版社 ,1987.董永泉 . 判别正负变质岩的岩石化学成分的探讨J . 地球化学 ,1983(2) .赵振华 . 稀土元素地球化学特征及其在岩石和矿床成因研究中的应用J . 地质地球化学 ,1980(4) .PETROLO GICAL FEATURES O F T HE CENTRALJ IA NGXI METAMO RP HIC BEL T A ND RESTO RATIO N O

17、 F PRO TOL IT HHU Gong - ren1 ,L IU Cong - qiang1 , ZHANG Bang - tong2YU Rui - lian3( 1. Institute of Geoche mistry , CAS Guiyang , Guiyang 550002 ,Chi na ;2. Depart ment of EarthScience ,Nanji ng University ,Nanji ng210093 , Chi na ; 3. Institute of Envi ronmental Protection , Overseas Chi nese Uni

18、versity , Quanzhou , 362100 , Chi na)Abstract : Field geological survey and detailed lithologic - lithofacies and structural study have revealed that the Central Jiangxi Metamorp hic Belt is composed of deep - seated crystalli ne basement andshallow - seated folded basement. In thecrystalli nebasement , thep rotolith of amp hibolite ( an ortho -metamorp hic rock) is a basic igneous rock , while that of other metamorp hic rocks (a para -