全 文 ：四川石棉草科穹状变形变质体研究
郭建强　喻安光　游再平　杨　军
(四川地勘局区调队)
摘要:位于扬子陆块西缘的石棉草科穹状变形变质体 ,经
历了三次变形变质时期:早期为收缩滑脱变形的区域动力变
质 、中期热隆伸展动热变质和后期岩浆热接触变质。对主期
变质进行了划分 ,利用变质反应 、矿物地质温压计及相关的同
位素年龄资料 ,建立了草科穹状变形变质体演化的 P-T-t-D
轨迹 。
关键词:穹状变形变质体　P-T-t-D 轨迹　岩浆热动力
变质　岩浆核杂岩
研究区位于扬子陆块西缘 ,属松潘-甘孜造山带雅江逆冲-滑脱叠置岩片的东翼 。自中元
古代末晋宁运动形成统一的扬子基底之后 ,经古生代陆缘裂陷-裂谷构造演化。三叠纪以来 ,
受到华北陆块 、昌都陆块和扬子陆块相互拼贴碰撞和强烈的陆内会聚的影响 ,以及动热变质和
熔融与构造的相互叠加 ,在扬子陆块西缘形成一系列椭圆状的穹状变质体 ,草科穹状变质体就
是其中一个 。组成该变质体的岩系为二叠系基性火山岩建造 、三叠系碎屑岩夹碳酸盐岩建造
中的深变质岩系 。早在 30年代 ,彭其瑞就对其变质作用进行了研究 ,之后 ,50 ～ 60年代 ,较多
的地质队和研究单位 ,先后对该地区的花岗伟晶岩型云母 、绿柱石和水晶矿进行了普查评价 ,
70年代又开展了 1∶20万区调 ,均对草科地区变形变质作用及成因机制等问题进行了研究 ,提
出了不同的认识和看法 ,如岩浆热接触变质成因 、区域动热变质成因 、伴有同构造“平移型”花
岗岩浆热接触变质的动力变质成因 。近年来 ,笔者在开展 1∶5万区调工作中 ,从构造解析入
手 ,收集了大量的变形变质作用的宏微观资料 ,并进行了比较细致系统的研究 ,认为该区为一
岩浆核杂岩构造 ,其变形变质作用经历了早期收缩作用伴随绿片岩相区域动力变质 ,中期与地
壳重熔花岗岩浆上侵有关的热隆伸展作用及伴随冷地壳软化 、同构造动热变质并生成低压中
高温递增变质带 ,后期花岗岩侵位伴随热接触变质 。
1　穹隆体的变形构造
穹隆体核部发育高温流动褶皱群 ,偏西及西北有穿刺状花岗岩体侵入和正滑韧性剪切带
形成 ,由里向外 ,逐渐过渡为火焰状褶皱 、不协调褶皱区及劈(片)理发育区 ,并大致与矽线石
带 、红柱石-十字石带和石榴石带加黑云母带范围相当 。于东侧该穹隆体被西油房主韧性剪切
带破坏(图 1)。
核部中片理 、片麻理发育 ,高温流动褶皱变形面由原生层理(S0)、混合长英质脉及分凝石
英脉构成 ,显示强韧性剪切流动的特点 ,结合变形岩石中出现矽线石 、红柱石 、十字石等高温低
压变质矿物 ,总体显示出高温变形特点 。其石英C 轴组构图(图 2A),以菱面和底面滑移为主 ,
显示热隆蜂后中低温变形特点 。
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图 1　草科穹状变质体相带分布图
J 3—侏罗系上统;P2—二叠系上统;1—二长花岗岩;2—黑云母二长花岗岩;3—正长岩;4—区域低温动力变质岩区;5—
断裂区域变质岩区;6—岩浆动热变质岩区;7—矽卡岩化;8—角岩化;9—云英岩化;10—糜棱岩化;11—低级岩浆动热变质
相带界线;12—中级岩浆动热变质相带界线;13—韧性剪切带;14—脆性断层;Ser-Chl—绢云母-绿泥石带;Ser-Cht —绢云母-
硬绿泥石带;Bit—黑云母带;Gr—石榴石带;Ad-St —红柱石-十字石带;Sil—矽线石带;①油坊沟正滑韧性剪切带;②唐家沟
平移韧性剪切带;③西油房主逆冲-推覆韧性剪切带。
　　穹隆体外围发育的不协调褶皱多由原生层理(S0)及分凝石英脉构成 ,相伴发育的劈理经
统计计算 ,其优势产状分别为 68°∠69°、105°∠62°、109°∠79°、197°∠30°,并呈近环状绕穹隆体
分布 。
刺穿穹隆体的花岗岩(游仙坪超单元)具片麻状构造 ,片麻理总体上环绕其边界展布 ,边部
岩石的石英C 轴组构图形(图 2B)以柱面滑为主 ,显示高温变形特点。
穹隆体核部南西侧油坊沟正滑韧性剪切带(见图1)呈北西西向展布 ,宽一般为50 ～
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(施密特网上半球投影)
等密线 0-1-2-3-4-5-6-7%
　　图 2　草科岩浆热动力变质体变质岩
及花岗岩石英 C 轴组构图
150m ,西延出图 ,东抵唐家沟平移韧性剪切带后未
再向东延展 ,区内延长 9km ,倾向南 ,倾角 30°～ 58°。
剪切带宏观变形构造发育的拉伸线理最为醒
目 ,由定向生长的云母集合体 、长英矿物集合体 ,阳
起石和普通角闪石构成。相比之下 ,糜棱面理显得
不太发育。此外尚见有由长石碎斑构成的旋转碎斑
构造。剪切带主要发育在下盘即北侧花岗岩体内 ,
主界面清晰 ,位于花岗岩与围岩之间。显微域变形
构造以矿物生长线理 、糜棱面理和旋转碎斑构造常
见 。碎斑由普通角闪石 、钾长石 、斜长石构成 ,基质
为钠长石 、黑云母 、白云母 、石英 、阳起石 、普通角闪
石构成 。
下盘变形岩石石英 C 轴组构图特点为主边界
附近石英滑移系以菱面和近底面滑移为主 ,具中低
温变形特点;远离边界面 ,以菱面滑移为主 ,显示中
温变形特点 。
根据不对称碎斑旋转构造及石英组构图旋向共
同判定剪切带具正向滑移的运动学性质。剪切带下
盘采用斜长石变形温度计(张翊钧 , 1995)计算获得
的变形温度为 498 ～ 537℃;上盘岩石白云母成分温
压计计算获得的温度为 408 ～ 412℃,压力为 0.05 ～
0.06GPa;古差异应力值为 35.28 ～ 67.56MPa ,表明
剪切带形成与岩浆热动力变形相关 ,为岩浆冷却伸
展变形阶段的产物。
穹隆体东侧的西油房主逆冲-推覆韧性剪切带
(图 1)。北延出图 ,由核桃湾向南经磨房沟 、大泥口
河至黑山沟尾出图 ,延至西汕房 ,区内长 32km ,宽
200 ～ 500m ,是习称的“槽” 、“台”分界断裂。剪切带北段走向近南北 ,南段转向北北西 ,倾向
西 ,倾角一般 50°～ 70°。
剪切带主要发育在穹隆体一侧 ,卷入的变形的地质体包括大石包组 、菠茨沟组 、扎尕山组
和杂谷脑组。不同区段因卷入的地质体而异 ,动力变质岩石类型各不相同 ,剖面上均显示清楚
的侧向分带特征 ,东带以发育强变形构造岩及逆冲型构造组合为特征 ,西带变形渐弱 ,并多见
后期正滑及走滑构造叠加 。
剪切带内宏观构造常见有 S0面理及凝石英脉为变形面形成的“A”型褶皱 、脉石英旋转及
褶皱布丁体和拉伸线理。拉伸线理由拉长石英颗粒 、方解石集合体及定向生长云母或透闪石
集合体组成 ,倾伏向为 350°～ 10°,倾伏角 50°～ 70°。显微域构造主要发育 S-C组成 ,δ型旋转
碎斑构造 ,显微褶皱和压力影构造 。
宏观及微观不对称旋转构造 、方解石岩组图均指示剪切带具有逆冲-推覆性质 。三维应变
测量获得的平均 K 值为 1.63 ,与单斜对称的方解石组构图 、δ型碎斑系和压力影特征等均表
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明剪切带为伴有收缩的简单剪切机制。矿物成分温压计计算获得其北段形成温度为 450 ～
460℃、压力为 0.32GPa ,南段形成温度为 646℃、压力为 1.18GPa ,差异应力值为 61 ～ 92MPa ,
指示剪切带是中深地壳层次中温 、中高压环境下变形而成 。剪切带切割并控制着晚侏罗世—
早白垩世草科动热变质体 ,并被晚白垩世—第四纪脆性断裂切割的关系指示剪切带形成于白
垩纪 。
2　穹隆体的变质作用
自印支期以来 ,穹隆体曾发生过多期次不同类型的变质事件 ,其中以热隆伸展变质作用形
成的环带状低压高温递增变质带最为特征 ,该带叠加在早期区域低温动力变质的绿片岩相之
上。热隆变质彻底改变了草科地区原来的岩石矿物组合 ,代之以全新的矿物共生组合出现 ,可
划分为黑云母带 、石榴石带 、红柱石-十字石带和矽线石带四个递增变质带(图 1)。
2.1　变质带特征
黑云母(Bit)带:仅见于测区西南角及大泥口河上游郭全崖南侧 ,居环状变质体最外侧 ,区
内出露不全 ,宽大于 4km ,面积为 45.5km2 。
该带以泥质岩中黑云母首次出现作为划带标志 。岩石类型为二云石英片岩 、黑云阳起片
岩 、钠长阳起片岩 、片理化石英杂砂岩 、绿泥绢(白)云千枚岩及细晶大理岩等 ,以变晶结构为特
点 ,熔岩和砂岩类岩石见变余结构残余 ,矿物粒度细小 ,粒径多小于 0.2mm 。特征变质矿物组
合为黑云母+白云母+石英(泥质岩)和黑云母+阳起石+钠—更长石+黝帘石(基性岩)。
石榴石(Gr)带:紧邻黑云母带内侧分布 ,区内出露不全 ,宽大于 8km ,面积为 60km2 。
该带以泥质岩石中石榴石首次出现为划带标志 。岩石类型为石榴白云母片岩 、石榴石二
云片岩 、斜长角闪片岩 、斜长角闪岩 、石英岩 、二云石英片岩 、大理岩及变质角闪黑云二长花岗
岩 、变质辉石角闪正长岩等 ,除变质深成岩体为清楚的变余结构外 ,其余岩石均以发育的变晶
结构为特点 。该带石榴石呈较自形的变晶 ,粒径 0.5 ～ 2mm ,常见者为铁铝榴石 ,富钙岩石中
亦见钙铝榴石 ,未发现锰铝榴石。特征变质矿物组合为:石榴石+白云母+绿泥石+石英(泥
质岩)和普通角闪石+更长石+黑云母(基性岩)。
红柱石-十字石(Ad-St):带:呈不完整环状紧邻石榴石带内侧分布 ,宽大于 4.5km ,面积为
30km2 。
该带以泥质岩中红柱石广泛发育及十字石首次出现为划带标志 ,岩石类型为十字石榴二
云片岩 、石榴二云片岩 、红柱二云石英片岩 、石英岩 、透闪透辉大理岩 、角闪斜长片岩等 。红柱
石 、十字石 、石榴石呈较自形的变斑晶 ,石榴石具明显的环带构造 ,粒径 2 ～ 20mm 。特征变质
矿物组合为:红柱石+黑云母+斜长石+石英 ,十字石+石榴石+黑云母+石英(泥质岩),透
辉石+透闪石+白云石(碳酸盐岩)。
矽线石(Sil)带:呈不完整的椭圆状 ,位于环状变质体中心 ,出露面积为 32km2 。
该带以泥质岩石中矽线石首次出现为划带标志。岩石类型为矽线二云石英片岩 、石英岩 、
黑云母斜长片麻岩 、石榴石黑云斜长片麻岩 、橄榄透辉大理岩等 。矽线石呈毛发状 、束状集合
体 ,由白云母分解生成 ,部分产于变质分异脉中呈针状 、柱状集合体。特征变质矿物组合为:矽
线石+黑云母+石英(泥质岩),镁橄榄石+透辉石+白云石+石英(碳酸盐岩)。
2.2　变质相和变质相系
据区内黑云母变质带内出现黑云母 、绿泥石 、阳起石 、黝帘石等矿物平衡共生 ,表明可能存
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在反应:绿纤石+绿泥石=斜黝帘石+阳起石+H2O ,黑硬绿泥石+多硅白云母=黑云母+绿
泥石+H2O ,其温度为 400 ～ 500℃、压力 0.25 ～ 07GPa ,属低绿片岩相。
石榴石带内变质矿物普通角闪石与更长石平衡共生 ,表明可能存在反应:阳起石+斜黝帘
石+绿泥石+石英=普通角闪石 ,绿泥石+白云母+石英=铁铝榴石+黑云母+H2O ,铁铝榴
石与黑云母共生 ,区内未见锰铝榴石存在 ,故后一反应平衡压力为 0.5GPa ,平衡温度为 500±
50℃。另据该带角闪石 、黑云母-石榴石矿物地质温度计测试 ,其计算结果见表 1。除角闪石
成分计算温度部分高外 ,余者非常吻合 。由此判断 ,本变质带属高绿片岩相 ,其温度为 500 ～
775℃,压力为 0.32 ～ 0.6GPa。
表 1　地质温度计测试计算结果表
样　号 测试矿物对 温度(℃) 压力(GPa) 变质带 产　状
WD2404b1
石榴石

黑云母
520 0.1
550 0.02
610 0.2
红柱石

十字石带
石
榴
石
中心
过渡带
边部
WD1419b1
石榴石

黑云母
490
500
460 0.32
石榴石带
石
榴
石
中心
过渡带
边部
W 草D51b2 角闪石 480.523 石榴石带
WD2351b1 角闪石
556.041
545.00 石榴石带
角
闪
石
中心
边缘
红柱石-十字石带内 ,首次出现的十字石表明中级变质的开始。特征变质矿物组合为十字
石+石榴石+黑云母+石英 ,表明可能存在反应:绿泥石+白云母+铁铝榴石=十字石+黑云
母+石英+H2O 。其温压范围为:0.4 ～ 0.7GPa , 525 ～ 580℃。结合变质矿物红柱石 、黑云母
等共生表明可能存在反应:透闪石+方解石+石英=透辉石 ,其最高温度不超过 650℃。据石
榴石-黑云母矿物对计算(其值见表 1),并结合其它变质特征分析 ,该变质带温压区间为:0.4
～ 0.7GPa ,575 ～ 640℃,系低角闪岩相 。
矽线石带中 ,矽线石由白云母转化而来 ,表明存在典型反应:白云母+石英=钾长石+矽
线石+H 2O 。其平衡温压区间为:0.2 ～ 0.35GPa , 620 ～ 680℃,构成矽线石带低温限。本带未
发现十字石分布 ,局部发现混合岩化现象 ,说明其温度高限不超过 700℃。为此 ,矽线石带温
度为 640 ～ 700℃、压力为 0.2 ～ 0.4GPa ,属高角闪岩相 。
本区动热变质带以出现低压相系的典型标型矿物红柱石和矽线石为特征 ,递增变质带出
露宽(厚)度较小 ,地温梯度较高(据推算为 36.7℃/km),属低压相系范畴。
3　变形变质关系及 P-T-t-D 轨迹
草科热动力变质体形成时间与热隆伸展变形事件相同 ,空间分布亦与热隆伸展构造式样
一致 ,属岩浆热动力变形变质形成 。
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图 3　草科穹状变形变质体演化的 P-T-t-D 轨迹
①②③:红柱石 =蓝晶石=矽线石(Holdway ,
1977);D0—收缩变形;D1—岩浆热隆变形;D 11—早幕期
前阶段;D21—早幕峰期阶段;D31—早幕峰后退变阶段;
D2—晚幕伸展变形退变阶段;t0—前期收缩变形年龄
(190～ 205Ma);t 1(?)、t2(?)—岩浆热隆期前及峰期阶段
年龄(未获);t 3(?)—峰后变形变质年龄;t4—伸展变形
变质年龄(133～ 141Ma)。
　　初始阶段(D0):为双向挤压收缩体制下 ,
产生近南北向和近东西向的滑脱-推覆作用 ,形
成共轴叠加褶皱(图 3)。收缩导致地壳增厚 ,
并产生区域低温动力变质 ,据晶内残缕矿物组
合为绢(白)云母+石英+钠长石及邻区相当部
位变质特征推测 , P ≈0.2 ～ 0.55GPa , T ≈360
～ 400℃, to ≈205 ～ 190Ma 。
递进变形变质阶段(D1):伴随岩浆大规模
底辟上侵 ,率先形成了分布范围较大的黑云母
带 、石榴石带和红柱石-十字石带 。黑云母带内
有发育的结晶片理 ,沿片理有显示同期结晶特
点的黑云母生成 ,稍后形成石榴石 、红柱石 、十
字石等变斑晶则具峰期结晶特点;岩浆进一步
上侵 ,形成了范围较小的矽线石带及结晶片理 ,
并强置换区内先存面理 ,致使黑云母 、石榴石 、
红柱石 、十字石等呈碎斑。矽线石带范围区内
有少量长英质重熔脉体形成并构成复杂的高温
流动褶皱群 ,变形变质达到顶峰 。峰后(D31),
有刺破变质带的游仙坪超单元形成 ,在岩体外
接触带发育有窄带状长英角岩 、石英角岩等接
触变质岩 ,局部地方如汤家坡 、下木堆有透闪辉
矽卡岩 、符山石矽卡岩等接触交代变质岩发育 。
游仙坪超单元斜长石变形温度为 489 ～ 537℃。
退变质阶段(D2):是伴随岩浆冷却与热松驰伸展变形发生的 ,初期形成了油坊沟糜棱岩
带 ,多硅白云母成分温压计获得 P =0.05GPa , T =412℃;继后冷却至黑云母 K-Ar 体系封闭
温度 250℃时年龄值为 141M a ,更外侧石榴石带内退变质生成的阳起石岩 K-Ar 体系记录的冷
却年龄值为 132.9Ma 。
根据上述各阶段的 P 、T 、t 参考值及其变形关系可获得P-T-t-D 轨迹(图 3)。轨迹图中
可看出变形变质作用同步发展 ,递进阶段经历等压增温和降压增温两个区段 ,退变质阶段为近
等压冷却 ,伴有伸展变形 ,总体组成为一顺时针图式。
4　穹状变形变质体的成因及形成时代
草科穹状变形变质体的 P-T-t-D 轨迹 ,与 Englang 和 Thompson(1984)指出的碰撞造山带
环境轨迹相似 ,具有陆陆碰撞带的地壳因构造加厚和随后花岗岩侵入回返上隆的特点。
区域地质分析表明 ,在三叠纪末 ,随古特提斯洋的消减闭合致使昌都陆块 、扬子陆块和华
北陆块碰撞 ,导致扬子陆块西缘“地槽”的快速隆升 ,使本区构造演化进入了大规模造山阶段 ,
发育一系列的逆冲-推覆构造 ,如西油房主逆冲-推覆韧性剪切带形成 。由于地壳叠置增厚及
剪切增温效应 ,导致下部叠置壳片岩石重熔形成岩浆 ,在逆冲带后缘产生大规模底辟上侵 ,形
成热隆 ,后岩浆继续上涌刺穿穹隆 ,出现现今的构造格局。其变质过程受变质体前缘西油房主
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郭建强等:四川石棉草科穹状变形变质体研究
韧性剪切带逆冲-推覆作用及后缘碰撞晚期岩浆大规模上侵的双重制约 ,为深源岩浆热动力变
质成因 ,属碰撞造山晚期抬升阶段的产物 岩浆核杂岩构造 。
草科地区地层的沉积时间最晚为三叠世 ,西部游仙坪超单元侵入 ,其边界切割了递增变质
带 ,并在该超单元早期细粒片麻状黑云二长花岗岩中获黑云母 K-Ar 年龄值 141Ma 。与之相
伴热松驰形成的退变质阳起石岩(原岩为变玄武岩)K-Ar年龄值为 132.9±23.9M a ,上述测定
值在误差范围内一致 ,表明穹状变质体定位于晚侏罗纪 —早白垩世。
本文是 1∶5万挖角坝幅区调成果之一。工作中自始至终得骆耀南 、姚冬生 、王大可 、侯立
玮等专家的帮助和关怀 ,唐梦蚊 、陈玉禄 、廖文华等参加了野外工作和部分室内研究工作 ,在此
表示衷心的感谢 。
参考文献
1　许志琴 , 侯立玮等.中国松潘—甘孜造山带的造山过程.北京:地质出版社 , 1992
2　侯立玮.扬子克拉通西缘穹状变形变质体的类型与成因.四川地质学报 , 1996;16(1)
3　四川省地质矿产局.四川省区域地质志.北京:地质出版社 , 1991
4　唐若龙.龙门山—大雪山—锦屏山推覆构造带特征.四川地质学报 , 1991;11(2)
插图清绘　黄振华(1997年 12月 20日收稿)
STUDYOF THE CAOKE DOMAL DEFORMATIONAL-
METAMORPHIC TERRANE IN SHIMIAN ,SICHUAN
Guo Jianqiang ,Yu Anguang ,You Zaiping and Yang Jun
(Regional Geological Surveying Team , SBGEM R)
Abstract
The Caoke domal deformat ional-metamorphic terrane in Shimian is located on the western
margin of the Yang tze block.It underwent three deformat ional and metamo rphic stages , i.e.early
compression-detachment defo rmation and regional dynamometamorphism , middle thermal dome
ex tension and dynamothermal metamorphism and late magmatic thermal contact metamorphism.
Metamo rphic reactions ,mineral geo thermobarometer and relat ive iso topic age data are used fo r re-
const ruction of P-T-t-D path of the Caoke domal deformational metamophic terrane.
Key words:domal deformational-metamorphic terrane , P-T-t-D path , magmatic dynamoth-
ermal metamorphism , magmatic core complex.
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