內蒙古化德地區區域變質作用類型及成因分析

劉德強+丁心科+張蓓+云萌+張迪

摘要：內蒙古化德地區屬華北陸塊北緣晚古生代增生帶，經歷的構造變動強烈，巖漿活動頻繁，變質巖作用表現較明顯，區域變質巖由不同時代變質巖系構成，根據變質巖石類型、變質礦物共生組合和標型礦物特征、變質作用的特點分為區域動力熱流變質作用和區域低溫動力變質作用兩種類型，主要發生于中一新元古代和古生代兩個階段。

關鍵詞：化德地區；區域變質作用類型；成因分析

經過呂梁運動，華北古大陸形成了較為穩定、統一的克拉通，中元古代初克拉通發生伸展一裂解事件，伴隨伸展裂解作用，巖漿侵入活動也十分強烈，新元古代時期，華北地塊北緣再次遭受伸展構造作用，并伴隨堿性巖漿活動，變質作用較為明顯；早古生代晚期，華北地塊北緣轉入擠壓構造體制，隨著古蒙古洋的俯沖消減作用，在華北地塊北緣形成溝一弧一盆體系，其主要俯沖增生一碰撞時間發生在古生代，以弧增生方式為主，是古亞洲洋俯沖增生作用的產物，形成了大量的俯沖增生雜巖：內蒙古隆起受古亞洲洋俯沖、閉合過程的影響，在晚古生代發生了重要的構造隆升，隆起之上發育巨厚的中新元古代和早古生代地層，受構造變動影響，變質巖作用表現較明顯。

一、區域地質背景

研究區屬華北陸塊北緣晚古生代增生帶，地層系統屬華北地層區內蒙古草原地層分區，出露的地層主要有：長城系白云鄂博群尖山組、上古生界下二疊統三面井組、額里圖組。中新生界覆蓋全區，出露的地層有上侏羅統滿克頭鄂博組、瑪尼圖組、白音高老組、下白堊統大磨拐河組、新近系寶格達烏拉組及第四系不同成因類型的地層單元。區內構造變動強烈，巖漿活動頻繁，變質巖作用表現較明顯，可劃分為華北陸塊北緣新元古代淺變質巖系及古生代增生區淺變質巖系。

二、區域變質巖石類型

區域變質巖是研究區最為發育的變質巖系，受變質地質體為新元古代尖山組和古生代增生帶淺變質巖系，各變質單位由于變質變形程度的不同，形成的變質巖石類型復雜多樣。其中青白口系尖山組為區域動力熱流變質作用產物，變質程度達到低角閃巖相一綠片巖相：古生代增生區淺變質巖系發育于古生界碎屑巖、火山巖中，經歷了低綠片巖相高溫亞相和低綠片巖相低溫亞相變質作用。

（一）華北陸塊北緣新元古代淺變質巖系

新元古代變質巖系為新元古界白云鄂博群尖山組，分布于八一大隊南、黃寶房子北，二者變質變形程度相似，巖石組合為石英巖、大理巖、千枚狀變質粉砂巖、變質砂巖等。

（二）古生代增生帶淺變質巖系

古生代增生帶淺變質巖系主要由三面井組和額里圖組組成，巖石變質程度低，不同程度地保留了原巖的結構、構造特征，變質作用以重結晶和變質結晶作用為主，主要有變質碎屑巖類、變火山巖類及少量大理巖類。

三、區域變質作用類型及特征

區域變質巖由不同時代變質巖系構成，根據變質巖石類型、變質礦物共生組合和標型礦物特征，進行變質相的劃分。根據區域變質作用的特點分為區域動力熱流變質作用和區域低溫動力變質作用兩種類型。

（一）新元古代區域變質作用

中一新元古界尖山組變質程度淺，通過野外宏觀地質特征和巖石學特征研究直接可恢復原巖，根據所出露巖石礦物組合為綠片巖相。代表性變質巖石組合及變質礦物組合見表1。

中一新元古生代變質巖石的變質礦物未出現硬綠泥石和多硅白云母，相當于低壓低綠片巖相，根據變質礦物組合，變質礦物反應關系，以及實驗巖石學推測該相變質作用溫壓條件為：壓力5～8×10P a，溫度300～400℃，屬低壓相系。

區內尖山組組的變質強度在空間上差異表現不明顯，變質相均為綠片巖相，屬低綠片巖相的一套淺變質巖，原巖組構發育，巖層近北東東向展布，反映白云鄂博群變質巖原巖建造為一套正常沉積的碎屑巖一碳酸鹽巖建造。該期變質作用疊加于早期變質作用之上。使古元古代高綠片巖相一低角閃巖相變質巖系發生綠片巖相退變質作用。

（二）古生代增生區淺變質巖系的區域變質作用

古生代增生區淺變質巖系為一套低級的淺變質巖系，形成的變質礦物較為單一，反映的變質程度相當于低綠片巖相低溫亞相，變質帶相當于絹云母一綠泥石變質帶、黑云母帶。但不同的原巖形成的變質礦物也有所區別，代表性變質巖石組合及變質礦物組合見表2。

區內古生代淺變質巖系變質程度變質強度在空間上差異不明顯，變質相均為低綠片巖相，三面井組巖石組合為變質粉砂巖、變質長石砂巖夾大理巖，巖石中除廣泛分布的絹云母、綠泥石等變質礦物外還出現了紅褐色黑云母等反應較強的變質礦物。而在額里圖組巖石組合為一套中性火山巖，變質礦物出現納長石、陽起石。

根據某些變質礦物組合的出現和消失以及他們所代表的特定變質反應，進行分析類比，將上述劃分的變質帶歸納為一個變質相，即綠片巖相。包括：絹云母一綠泥石帶；黑云母帶或鈉長石一陽起石帶。

根據變質中性巖中Act+Ms或Ab+ser+Bi組合和變質泥巖中ser+chl+Bi+Q組合的出現，其中變質泥質巖中ser+Q組合和變質中性巖中的ser組合，大致相當于特納所劃分的鈉長石一絹云母一綠泥石亞相，屬絹云母一綠泥石級的板巖一千枚巖型的低變質階段，典型的變質帶為絹云母一綠泥石帶。變質泥巖中的Ms+Bi+ch1組合和變質中性巖中的Act+Ab組合，大致相當于特納所劃分的鈉長石一綠簾石一黑云母亞相。相應的變質帶屬典型的黑云母帶或鈉長石一陽起石帶。變質作用類型為區域低溫動力變質作用。根據變質礦物組合、變質礦物反應關系，以及實驗巖石學推測該相變質作用溫壓條件為：壓力5～8×10Pa，溫度300～400℃，屬低壓相系。

四、變質作用類型的成因分析

區域變質作用類型是造山帶演化過程中不同階段的產物，反映了不同的大地構造環境和地球動力學過程，記錄了造山作用的熱動力條件和歷史。內蒙古化德地區區域變質巖較為發育，受變質地質體為新元古代尖山組和古生代增生帶淺變質巖系，青白口系尖山組為區域動力熱流變質作用產物，變質程度達到低角閃巖相一綠片巖相：古生代增生區淺變質巖系發育于古生界碎屑巖、火山巖中，經歷了低綠片巖相高溫亞相和低綠片巖相低溫亞相變質作用，本區區域變質作用主要經歷了以下階段：

（一）中元古代初克拉通發生伸展一裂解事件，伴隨伸展裂解作用，巖漿侵入活動也十分強烈，新元古代時期，華北地塊北緣再次遭受伸展構造作用，伴隨堿性巖漿活動，變質作用類型以熱流作用為主，該階段地殼中熱流活動較為強烈，巖漿作用明顯，構造變形強度較弱，導致較高溫區域變質作用的熱源以熱流作用為主，應力作用次之，形成了區域動力熱流變質作用類型，隨后局部發生了低溫退化變質作用。反映造山作用晚期的時候，主要造山過程已經結束，地殼趨于穩定，巖石中的殘余熱量在緩慢釋放，使得已經發生變質的巖石發生輕微的退化變質現象。

（二）早古生代晚期，華北地塊北緣轉入擠壓構造體制，發生俯沖作用，隨著古蒙古洋的俯沖消減作用，華北地塊北緣形成了溝一弧一盆體系。內蒙古隆起受古亞洲洋俯沖、閉合過程的影響，在晚古生代發生了重要的構造隆升，古生代為俯沖增生一碰撞的主要時間段，形成以低綠片巖相為主的區域低溫動力變質作用類型。古生代增生帶淺變質巖系伴隨強烈的全區性的構造變形，應力作用大于熱流作用，巖漿作用不明顯，變質作用所需的熱量主要來源于構造運動產生的能量轉化，構造變形強烈，變質作用的溫度較低。