《中国地质调查成果快讯》近日公布了北山造山带南部古堡泉榴辉岩调查取得的新认识。

在中国地质调查局西安地质调查中心完成了“东天山昌吉-双沟山地区区域地质调查”工作的基础上,合肥工业大学作为子项目承担单位在甘肃柳园地区开展了1∶2.5万区域地质调查。子项目以北山地区南部出露的古生代岩石单元为主要研究对象,采用加拿大地质调查工作方法,通过多学科的综合研究,确定研究区内不同岩石单元的属性、物质来源和变质变形历史,探讨北山古生代构造演化历史,完善中亚造山带的大地构造演化研究,以本区发育的古堡泉榴辉岩为研究重点并取得了多项新认识。

古堡泉地区因发育榴辉岩而受到国内外学者的广泛关注,以往研究主要集中于榴辉岩本身且研究范围有限,项目组针对古堡泉榴辉岩及周边地区开展大范围的专题地质填图,运用岩石学、同位素年代学和构造地质学的方法,查明了古堡泉地区的岩石组合、成因类型、变质变形期次及构造意义,取得了多项新认识。

项目组重新厘定了古堡泉地区四个主要岩石单元。专题地质填图表明,古堡泉地区的岩石单元根据其年龄和岩性主要划分为四类:一是元古代强变形变质构造岩带;二是弱变形花岗质侵入岩岩石单元,包括奥陶-志留纪和二叠-三叠纪岩石单元;三是二叠纪镁铁质杂岩(柳园杂岩)、流纹岩和沉积岩;四是大量小规模的二叠-三叠纪酸-基性侵入体。

古堡泉榴辉岩所在变质构造岩带的岩石组成与原岩时代查明。古堡泉榴辉岩所在的变质构造岩带由层状或块状的正片麻岩、角闪岩片和变沉积岩组成,它们的原岩在中元古代和新元古代侵位或沉积。这些单元分布并不均一,项目组根据长英质正片麻岩或变沉积岩与变基性岩的相对数量,本次划分了九个岩性域。其中,榴辉岩分布于古堡泉地区南部,该域由一个主体和几个小规模退变质的、与面理相平行的带组成。榴辉岩布丁的围岩为长英质正片麻岩和变沉积岩。

古堡泉地区变质变形特征与历史厘清。古堡泉地区具有复杂的构造演化历史,项目组通过详细的构造和变质作用研究,查明区内发育了七期(D1-D7)构造,包括五期面理(S1-S5)、两期线理(L2-L3)和五期褶皱(F3-F7)。其中,D1-D4期有关组构记录了顺时针变质轨迹,先后表现为榴辉岩相变质作用(D1),压力的大幅下降与温度的小幅下降(D2),高温低压条件(D3)以及绿片岩相变质作用(D4),D2-D4期变质变形作用与区内广泛的N-S向缩短变形和局部的伸展变形有关,其记录了古堡泉榴辉岩抬升与折返的过程,而D5-D7期构造形成于榴辉岩折返之后。

揭示了古堡泉榴辉岩的形成方式与折返机制。项目组通过综合研究认为,古堡泉榴辉岩所在的变质构造岩带,是中-新元古代地壳在奥陶-志留纪经历北向俯冲所形成的。古堡泉榴辉岩的原岩为一个或多个石香肠化的新元古代基性岩脉或岩床,其赋存于以长英质正片麻岩为主的围岩中,它们共同经历了榴辉岩相变质作用。榴辉岩及围岩在俯冲板片上的分离,可能是由于板片断离及其引发的广泛的同构造岩浆作用所造成,其抬升和折返形成于楔形挤出背景。