内蒙古化德地区区域变质作用类型及成因分析
刘德强+丁心科+张蓓+云萌+张迪
摘要：内蒙古化德地区属华北陆块北缘晚古生代增生带，经历的构造变动强烈，岩浆活动频繁，变质岩作用表现较明显，区域变质岩由不同时代变质岩系构成，根据变质岩石类型、变质矿物共生组合和标型矿物特征、变质作用的特点分为区域动力热流变质作用和区域低温动力变质作用两种类型，主要发生于中一新元古代和古生代两个阶段。
关键词：化德地区；区域变质作用类型；成因分析
经过吕梁运动，华北古大陆形成了较为稳定、统一的克拉通，中元古代初克拉通发生伸展一裂解事件，伴随伸展裂解作用，岩浆侵入活动也十分强烈，新元古代时期，华北地块北缘再次遭受伸展构造作用，并伴随碱性岩浆活动，变质作用较为明显；早古生代晚期，华北地块北缘转入挤压构造体制，随着古蒙古洋的俯冲消减作用，在华北地块北缘形成沟一弧一盆体系，其主要俯冲增生一碰撞时间发生在古生代，以弧增生方式为主，是古亚洲洋俯冲增生作用的产物，形成了大量的俯冲增生杂岩：内蒙古隆起受古亚洲洋俯冲、闭合过程的影响，在晚古生代发生了重要的构造隆升，隆起之上发育巨厚的中新元古代和早古生代地层，受构造变动影响，变质岩作用表现较明显。
一、区域地质背景
研究区属华北陆块北缘晚古生代增生带，地层系统属华北地层区内蒙古草原地层分区，出露的地层主要有：长城系白云鄂博群尖山组、上古生界下二叠统三面井组、额里图组。中新生界覆盖全区，出露的地层有上侏罗统满克头鄂博组、玛尼图组、白音高老组、下白垩统大磨拐河组、新近系宝格达乌拉组及第四系不同成因类型的地层单元。区内构造变动强烈，岩浆活动频繁，变质岩作用表现较明显，可划分为华北陆块北缘新元古代浅变质岩系及古生代增生区浅变质岩系。
二、区域变质岩石类型
区域变质岩是研究区最为发育的变质岩系，受变质地质体为新元古代尖山组和古生代增生带浅变质岩系，各变质单位由于变质变形程度的不同，形成的变质岩石类型复杂多样。其中青白口系尖山组为区域动力热流变质作用产物，变质程度达到低角闪岩相一绿片岩相：古生代增生区浅变质岩系发育于古生界碎屑岩、火山岩中，经历了低绿片岩相高温亚相和低绿片岩相低温亚相变质作用。
（一）华北陆块北缘新元古代浅变质岩系
新元古代变质岩系为新元古界白云鄂博群尖山组，分布于八一大队南、黄宝房子北，二者变质变形程度相似，岩石组合为石英岩、大理岩、千枚状变质粉砂岩、变质砂岩等。
（二）古生代增生带浅变质岩系
古生代增生带浅变质岩系主要由三面井组和额里图组组成，岩石变质程度低，不同程度地保留了原岩的结构、构造特征，变质作用以重结晶和变质结晶作用为主，主要有变质碎屑岩类、变火山岩类及少量大理岩类。
三、区域变质作用类型及特征
区域变质岩由不同时代变质岩系构成，根据变质岩石类型、变质矿物共生组合和标型矿物特征，进行变质相的划分。根据区域变质作用的特点分为区域动力热流变质作用和区域低温动力变质作用两种类型。
（一）新元古代区域变质作用
中一新元古界尖山组变质程度浅，通过野外宏观地质特征和岩石学特征研究直接可恢复原岩，根据所出露岩石矿物组合为绿片岩相。代表性变质岩石组合及变质矿物组合见表1。
中一新元古生代变质岩石的变质矿物未出现硬绿泥石和多硅白云母，相当于低压低绿片岩相，根据变质矿物组合，变质矿物反应关系，以及实验岩石学推测该相变质作用温压条件为：压力5～8×10P a，温度300～400℃，属低压相系。
区内尖山组组的变质强度在空间上差异表现不明显，变质相均为绿片岩相，属低绿片岩相的一套浅变质岩，原岩组构发育，岩层近北东东向展布，反映白云鄂博群变质岩原岩建造为一套正常沉积的碎屑岩一碳酸盐岩建造。该期变质作用叠加于早期变质作用之上。使古元古代高绿片岩相一低角闪岩相变质岩系发生绿片岩相退变质作用。
（二）古生代增生区浅变质岩系的区域变质作用
古生代增生区浅变质岩系为一套低级的浅变质岩系，形成的变质矿物较为单一，反映的变质程度相当于低绿片岩相低温亚相，变质带相当于绢云母一绿泥石变质带、黑云母带。但不同的原岩形成的变质矿物也有所区别，代表性变质岩石组合及变质矿物组合见表2。
区内古生代浅变质岩系变质程度变质强度在空间上差异不明显，变质相均为低绿片岩相，三面井组岩石组合为变质粉砂岩、变质长石砂岩夹大理岩，岩石中除广泛分布的绢云母、绿泥石等变质矿物外还出现了红褐色黑云母等反应较强的变质矿物。而在额里图组岩石组合为一套中性火山岩，变质矿物出现纳长石、阳起石。
根据某些变质矿物组合的出现和消失以及他们所代表的特定变质反应，进行分析类比，将上述划分的变质带归纳为一个变质相，即绿片岩相。包括：绢云母一绿泥石带；黑云母带或钠长石一阳起石带。
根据变质中性岩中Act+Ms或Ab+ser+Bi组合和变质泥岩中ser+chl+Bi+Q组合的出现，其中变质泥质岩中ser+Q组合和变质中性岩中的ser组合，大致相当于特纳所划分的钠长石一绢云母一绿泥石亚相，属绢云母一绿泥石级的板岩一千枚岩型的低变质阶段，典型的变质带为绢云母一绿泥石带。变质泥岩中的Ms+Bi+ch1组合和变质中性岩中的Act+Ab组合，大致相当于特纳所划分的钠长石一绿帘石一黑云母亚相。相应的变质带属典型的黑云母带或钠长石一阳起石带。变质作用类型为区域低温动力变质作用。根据变质矿物组合、变质矿物反应关系，以及实验岩石学推测该相变质作用温压条件为：压力5～8×10Pa，温度300～400℃，属低压相系。
四、变质作用类型的成因分析
区域变质作用类型是造山带演化过程中不同阶段的产物，反映了不同的大地构造环境和地球动力学过程，记录了造山作用的热动力条件和历史。内蒙古化德地区区域变质岩较为发育，受变质地质体为新元古代尖山组和古生代增生带浅变质岩系，青白口系尖山组为区域动力热流变质作用产物，变质程度达到低角闪岩相一绿片岩相：古生代增生区浅变质岩系发育于古生界碎屑岩、火山岩中，经历了低绿片岩相高温亚相和低绿片岩相低温亚相变质作用，本区区域变质作用主要经历了以下阶段：
（一）中元古代初克拉通发生伸展一裂解事件，伴随伸展裂解作用，岩浆侵入活动也十分强烈，新元古代时期，华北地块北缘再次遭受伸展构造作用，伴随碱性岩浆活动，变质作用类型以热流作用为主，该阶段地壳中热流活动较为强烈，岩浆作用明显，构造变形强度较弱，导致较高温区域变质作用的热源以热流作用为主，应力作用次之，形成了区域动力热流变质作用类型，随后局部发生了低温退化变质作用。反映造山作用晚期的时候，主要造山过程已经结束，地壳趋于稳定，岩石中的残余热量在缓慢释放，使得已经发生变质的岩石发生轻微的退化变质现象。
（二）早古生代晚期，华北地块北缘转入挤压构造体制，发生俯冲作用，随着古蒙古洋的俯冲消减作用，华北地块北缘形成了沟一弧一盆体系。内蒙古隆起受古亚洲洋俯冲、闭合过程的影响，在晚古生代发生了重要的构造隆升，古生代为俯冲增生一碰撞的主要时间段，形成以低绿片岩相为主的区域低温动力变质作用类型。古生代增生带浅变质岩系伴随强烈的全区性的构造变形，应力作用大于热流作用，岩浆作用不明显，变质作用所需的热量主要来源于构造运动产生的能量转化，构造变形强烈，变质作用的温度较低。
