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1、 5O 5 背 地 质 论 评 G E O L O G I C A L R E V I E W V o 1 5 5 N o 3 M a v 2 0 0 9 南秦岭金池 院与张家坝岩体磁 组构特征和构造 意义 郭 秀 峰 张国 伟 梁 文 天 程 斌 西北 大学 大 陆动 力学 国家 重点 实验 室 西北 大 学地 质学 系 西安 7 1 0 0 6 9 内容提要 秦岭造 山带勉 略 勉县一 略阳 缝合带北侧 的金池院和张家坝岩体 的磁组 构特征显示 其 平均磁 化率 K 低于 1 0 0 0 S I 校正磁化率各 向异性 度 P J 小 于 1 1 为流动磁组构 特征 磁化率椭球体形 态参数
2、T反 映两岩体 总 体分别 以挤压 和拉 伸应变为主 而又明显观察 到两岩 体边部 近平 行于岩 体边 界 内部相对 混乱 的磁 面理分 布特征 这些磁组 构特征反映了岩体形成时勉略缝合 带闭合 的 NNE S S W 向挤 压作用 仍然存 在 但相 对主造 山期 已较弱 其磁组构 主要形成 于岩体侵位时的侧 向挤压 作用 本 文认 为 金池 院与 张家坝 岩体形 成于 印支期勉 略缝合 带 闭合 之后 的后碰撞 环境 是后造 山过程 由挤 压向伸展体制转化 时期 的产物 关键 词 磁组构 岩体 侵位 南秦岭 勉 略 勉县一 略阳 缝合带 陕西 磁组 构 主要 由岩 石 中磁 性 矿物 定 向
3、分布 排列 形 成 由岩 石形 成 时的温 度和 定 向应力 决定 侵 入 岩 的 变形 磁组 构 反映 了岩体 在不 同温度 条件 下 的塑性 流 动一 固态 变形 Gr a h a m 1 9 5 4 最 早 将其 用 于 地 质 并指 出几 乎任 何 岩 石都 可 观 测 到 磁 化 率 各 向 异 性 磁化 率椭 球体 最 大 主轴 反 映 矿 物 颗 粒 长 轴方 向 与 应变椭球体有较好 的对应关 系 T a r l i n g 1 9 9 3 阎桂 林 1 9 9 6 且 较一 般 的应 变 标 志 体 更 为灵 敏 侵 入 岩保 留 了岩 浆 生 成 运 移 及 变 形 的 记
4、 录 周 伟 新 1 9 9 9 花 岗岩的构造学研究传统上借助矿物学及地 球化 学等 手段进 行 磁化 率各 向异 性 An i s o t r o p y o f Ma g n e t i c s u s c e p t i b mt y 方法 为花岗岩的岩 体构造 研究 提供 了新 的 有 效 手 段 Hr o u d a 1 9 8 2 并 以 经 济快捷且高精度 的优点 近些年来在花岗岩构造学 研究 中取 得 了可观 的成 果 余 钦 范 等 1 9 9 7 B e n n e t a 1 1 9 9 8 C o wa n 1 9 9 9 张 达等 1 9 9 9 Ne v e s
5、e t a 1 2 0 0 3 杨坤 光等 2 0 0 3 Ta l b o t e t a 1 2 0 0 4 Ma mt a n i e t a 1 2 0 0 5 Re i d e t a 1 20 0 5 S e n e t a 1 2 0 06 B o u mma n e e t a 1 2 0 0 7 在 岩 石 中 线 面 理 发 育 较 差 或 缺少 应变标 志 体时 磁组 构 可作 为 良好 的应变 指示 以 AMS为 中 心 的 磁 组 构 方 法 已逐 渐 应 用 于花岗岩岩浆动力学与构造侵 位动力学 研究之 中 杨 树锋 等 1 9 9 6 林 文姣 等 2 0 0 6
6、 秦 岭 地 区 印支 期 碰撞 造 山使 陆 壳 加厚 引发 了 巨量 花 岗质 岩浆 侵入 为 揭 示 构造 环境 和动 力 学 背 景 反演构造演化过程提供 了直接的物质证据 张成 立等 2 0 0 5 晏云翔等 2 0 0 5 秦江锋等 2 0 0 7 但对 岩体的内部构造和侵位机制及其同南秦岭勉略缝合 带拼合碰撞的关系等还缺乏进一步研究 本文将 以 南秦岭勉略缝合带北部 的印支期金池院和张家坝岩 体为例 利用磁组构方法对与其侵位相关 的构造进 行 研究 以揭示 岩 浆 物 质 运 移 和定 位 特 征 以及 区 域 构造 的影 响 1 岩体地质概况及宏观构造特征 三叠 纪是 秦岭 造
7、 山带板 块构 造运 动 的全 面碰撞 造 山期 花 岗质岩浆强烈活动 张国伟等 2 0 0 1 张成 立等 2 0 0 5 中酸性 侵入岩体集 中分布于商州以西 的秦岭 地 区 这 些 岩 体 呈 近 等 轴 或 略微 拉 长 状 侵 入 到古 生界 一 三叠 系 的沉积 盖层 中 金池 院 和张 家 坝 岩体 同属 秦岭 造 山带勉 略 缝合 带北 侧 的光头 山岩 体 群 具 有 典型 代表 意义 图 1 金 池 院岩体 出露 面 积约 6 0 k m 呈 长椭 圆形 长 轴 方 向与 勉 略 构 造 带 区域 主 断 裂 方 向呈 小 角 度 相 交 处 于 本 区 Nw W 向 背
8、斜 构 造 核 部 的 向 西 倾 伏 端 岩性 为花岗闪长岩 边缘分异为偏酸性的斜 长 花 岗岩 从 东 向西 有 偏 酸 性 的 趋 势 其 锆 石 U P b 年龄 为 2 1 4 1 Ma S u n e t a 1 2 0 0 2 注 本文为 国家 自然科学基金重点项 目 西秦岭一 一 松潘构造结形成演 化与大陆动 力学 编号 4 0 2 3 4 0 4 1 中石化 海相前 瞻性项 目 中 国南 方 中 上扬子大陆构造与海相油气前景 子课题 中上扬子大陆构造对油气 的控制与勘探领域 编号 G 0 8 0 0 6 Z S 2 9 0 的成 果 收稿 日期 2 0 0 8 0 6 1 1
9、 改 回 日期 2 0 0 8 1 l 0 3 责任编辑 章雨旭 作者简介 郭秀峰 男 1 9 8 4年生 硕士研究生 主要从事构造地质学研究 E ma i l g x L1 2 0 4 1 6 3 c o rn 地质论评 40 30 33 25 10 l 5 20 25 图1金池院与张家坝岩体分布简图 据1 20万风 县幅地质图修编 区域图据李三忠等 2000 F i g 1SketchgeologicalmapoftheJinchiyuanand Z hanffiiabaplutons 1 一 志留系 2 一 泥盆 系 3 一 石炭系 4 一 新近系 5NN etN N岗岩 6 一 角 闪
10、石黑云母 花岗闪长岩 7 一 黑云母角 闪石英闪长岩 8 一 正长岩 9 一 正角闪岩 10 一 花岗斑岩 1 1断层 12 一 剖面线方 向 张家坝岩体出露面积约4 0km 呈不规则状 位 于区域断层 的边部 并侵入背斜北翼 倒 转的志留系 地层中 岩性属石英闪长岩 岩浆分异不均匀 中心 偏 中性 边缘相变 为黑云母角 闪斜 长花岗岩 锆石 U Pb年龄219 1Ma Su neta1 2002 略早于金 池 院岩体 前人 的研 究表 明 金池院与张家坝岩体的地球 化学 特征有较强的 一 致 性 均 属准铝质 高钾钙碱 性 花岗岩 晏云翔等 2005 两岩体有从偏中性向酸 性演化的趋势 稀土
11、元素特 征表明其具同源岩浆演 4 0 30 33 25 化 的成因关 系 晏云翔等 2005 二者 与光 头山岩 体 216 2M a Suneta1 2002 都形成于219 214Ma 略晚于勉略洋盆闭合期 221 242 Ma 李 曙光等 1996 光头山岩体的地球化学特征还显示 这 一 岩体群具有地壳增厚背景下的下 地壳物质熔融 的埃达克岩的特征 秦江锋等 2007 野 外地质工作查明 两岩体呈锯齿状侵入到志 留系的浅变质 碎屑岩围岩 中 图 2 接触面较陡 内接触带发育变质晕圈 有微弱 的 白云母 黑云母角 岩化等 第3期郭秀峰等 南秦岭金池 院与 张家坝岩体磁 组构特征和构造意义
12、喜1 型 呕 O 喜1 赵 j行 0 圆 1 团 2 叼 3 团 4L 生 图2金 池院 JCY 与 张家坝 ZJB 岩体剖面图 剖面线位置见图1 F i g 2 Profile oftheJinchiyuanandZ hangJiabaplutons S2 3d 一 大河店组 S23 r 一 二沟组 S2 3z 一 中川组 S2 3 一 磨坝组 1 一 角闪石 黑云母 花岗闪 长岩 2 一 黑云母角闪 石 石 英 闪长岩 3 一 黑云母 白云母角 岩化 4 一 接触 角岩 化 S2 3d Dahed ianGroup Sz 一 3 r ErgouGro up Sz 一 3 z Zhongch
13、u anGroup Sz 3 mM0baGroup 1hornblende biotitegranodiorite 2 一 b iotitehornblende qu artz d iorite 3 biotite mu scovitehornfels4 contacthornfels 除了岩体两端与围岩接触 的部位发育较 明显的 小型逆冲断层 不对称褶皱等构造变形外 宏观构造 在两岩体中表现并不 强烈 仅在岩体边缘或 内部的 少部分观察点可 见大 小不等的中基性析 离体 形 状 不规则 多呈板片 短柱或团块状 长轴2 1 5cm 且 具有 一 定的定 向性 反映了岩 浆流动 方 向 野外 实
14、 测了部 分采样点处 由这种析离体指示 的面理及线理 产状 数据参见表 1 赤平投影参见图6 点线和 空心 方块表示 2 样品采集与测试 由于地形 复 杂且植 被 覆盖严 重 所 有 的样品均 沿 深 切岩体的河谷附近采集 金池院和张家坝岩体 分别布置了32和 23个采样点 图 6 图7 原则上 每个采样 点 的样品数不 少于 6个 总计 分别 采 集 197和162个 样 品 所 有样品 的制作及 磁组构测试均在西 北大学大 陆动力学国家重点实 验 室完成 磁组构参数的平均 值结果列于表 1 3 磁组构特征 3 1 平均 磁化 率 样品的平 均磁化 率 K 与磁 性矿 物 的类型及 分布密切
15、相关 反映了样品中矿 物磁化率的综合特 征 两岩体绝 大 多 数采样 点的 K 值介于 93 974 S I之间 分别以1 60 180 SI和200 350pSl 为峰值 图 3a b 表现为典型的 花岗岩磁化率特 征 两岩体只有金池院岩体的JS02和JSl0 纂 骚 1 籁 嚣 5 4 蒹 3 纂 2 1 O 8 6 萎 a 2 0 I 张家 圜 盘 圈圜 圈 0豳 瞳 0 2 00 20 40 6 0 8 0 4 00 40 8 7 T 图3平 均磁化率 K a b 校正磁化率各向异性 度 P 1 c d 磁化率 椭球形状参数 丁 e f 分 布直方图 Fi g 3H istogramo
16、fsuscepti bility a b corrected a nisotropydegree c d andshapeparameter e f 坝 3000 S I 和 张家坝岩体的Z Sl8和ZS l9 5 sI 这 四个采样点样品与其它值偏 离较远 与 铁磁 性 矿物 的含量有直接关系 结合薄片观察 金 池院岩体的 主 要矿物包括石英 碱性长石 斜长石 角 闪石 黑云 母 绢云母等 岩石 磁化率可能主 要由顺 磁性 矿物如 云母 闪石类 矿 物等 控 制 平 均磁化 率较高的样品 JS02和JSlO采 自黑云母 花岗闪 长 岩 其黑云母与 角 闪石含量相 对 较高 张家坝岩体有 异 常值的两个 采样 点Z Sl 8和 Z Sl9处于 一 条酸 性侵入岩 脉 因 而 有别于整个岩体 3 2 磁 化率椭球形态及各 向异性度 两岩体多数样品点 的校正各向异 性度P J值较 低 图3c d 金 池院岩体除了由铁磁性矿物引起 平均磁化率异 常高的JS02和JS lO两个采 样 点 其 它P l值 都在 1 05以下 并以1 015 1 025为峰 值 张家坝岩体P J稍 大 但亦仅有少
