西藏“雪绒石”岩石学特征研究.pdf

第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW26西藏“雪绒石”岩石学特征研究一邓晴晴，施光海中国地质大学（北京），北京，100083注：本文为第二次青藏高原综合科学考察研究专项资助项目（编号：2019QZKK0802）的成果。收稿日期：2023-04-10；改回日期：2023-04-30；责任编辑：刘志强。DOI：10.16509/j.georeview.2023.s1.010作者简介：邓晴晴，女，1998 年生，硕士，学生，主要从事宝石学相关研究；Email：。关键词：关键词：藏南拆离系；钙质硅酸盐岩层；“雪绒石”；平直面理产于藏南拆离系下部的一段钙质硅酸盐岩层，具有颜色丰富、对比强烈的平直面理，有较高的科研价值和潜在工艺应用前景。其矿物组成为透辉石、透闪石阳起石、绿帘石、磷灰石、榍石、方解石、石英、长石、黑云母、绿泥石、黄铁矿、褐铁矿、锆石、金红石等。呈层理构造，矿物颗粒多呈半自形状并伴随不同程度的定向拉长，偶见自形度好的大颗粒晶体与穿插的长石脉、石英脉。综合本文研究结果以及文献，推测所研究段岩石的形成温度压力条件为：变质变形温度约 340650，变形期间的围压约 25 kbar；开始或略早于 25 Ma，结束于 18.417.4 Ma。推测其形成机理：在沉积成岩之后，在有流体参与下产生蚀变矿物，受动力变质作用矿物发生重结晶作用形成了颜色丰富、面理平直的钙质硅酸盐岩层。该研究有助于科学认识藏南拆离系和合理利用此段岩层。这段钙质硅酸盐岩层细腻、具有良好的硬度、韧性。对其进行的开发设计应用研究，揭示其具有很好的创作想象空间和工艺性能，具有较好的开发价值。由于该岩层产于平均雪线之上的冰川冲沟，且密集平直的面理具有多层绒布堆叠的质感，故将其工艺名定为“雪绒石”。1地质概况本文所研究的“雪绒石”样品采集于西藏自治区日喀则市定日县的 STDS 区域，“雪绒石”所在层位对等 Cottle 等人所绘制的藏南拆离系横截面示意图中较下层位的钙质硅酸盐岩层，岩石类型对应为变质沉积岩(陈智梁等，1992；Cottle et al.,2011)，采样点为北纬 2808.418，东经 8651.320，海拔5201 m。其矿床类型可分为原生矿床、原生次生矿床两类，山流水料在质地的细腻度及颜色方面略优于山料，其中“雪绒石”原生矿床发育 2 组节理，下部可见变余波痕构造。“雪绒石”露头周围有雪山环绕，山脚有冰川冲沟，附近有世界上海拔最高的寺庙绒布寺，兼具自然风光与文化氛围。2手标本观察及基本性质测试本文研究的手标本样品一共 5 件（图 1），将QJG-14、QJG-15、QJG-16 特征部位制作成光薄片及一一对应的六面抛光块，进行密度、紫外发光性、滤色镜下反应测试。外观特征方面，“雪绒石”样品均具有颜色过渡明显的平直面理，岩层厚度在 0.111.5 mm，属薄层微薄层（纹层），原石形状为块状、板块状，磨圆度较低，微透明，原石呈蜡状光泽，抛光后呈玻璃光泽暗淡玻璃光泽。整体颜色呈明暗不一的绿色，可带有黄色、褐色等色调，岩层颜色主要为深浅不一的黄绿色、绿色、黄褐色、灰白色，偶见白色脉状矿物及沿裂隙侵染的石墨，表面可见平行岩层方向及近垂直岩层方向的裂隙、黄色粒状金属矿物与黄绿色粒状多边形矿物。基本性质测试方面，“雪绒石”样品的相对密度为 2.652.75，在 0.1 上下浮动；整体的平均摩氏硬度为 5.7，白色颜色层、黄绿色颜色层、深绿色颜色层、黄褐色颜色层的平均摩氏硬度分别为 6.4、6.1、5.6 和 5.2，其中白色颜色层最高，黄褐色颜色层最低，这与不同颜色层的组成矿物差异有关；在长波和短波紫外荧光下均显示惰性；在查尔斯滤色镜测试中无特殊变色反应。3矿物组成及结构构造地质论评 2023 年 69 卷 增刊 127“雪绒石”的主要矿物为石英、长石、绿帘石、角闪石、黑云母，次要矿物及副矿物有方解石、黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿、辉石、磷灰石、榍石，矿物颗粒自形度较差，颗粒大小多在 50100 m，受变质作用影响，矿物颗粒均被定向拉长，其中片状、柱状的角闪石和云母表现较为显著。其中黄铁矿、赤铁矿多褐铁矿化并保留原有晶形，部分黑云母蚀变为绿泥石，可见后期热液充填的石英脉与方解石脉。电子探针数据显示“雪绒石”中的长石族矿物为碱性长石系列的正长石以及斜长石系列中的中长石；绿帘石具有较高的 Fe，角闪石均属钙质闪石亚族，为韭闪石及镁角闪石；黑云母族矿物均为铁黑云母，且 Mg 含量较高，接近镁黑云母的投图边界；绿泥石族矿物均属铁绿泥石亚族，可细分为铁辉绿泥石和辉绿泥石，经计算，其形成温度范围在 140.18183.38，平 均 值 为 168.93(Nieto,1997；Shirozu,1978)。结构构造方面，“雪绒石”具有变余砂状结构、显微变晶结构、缝合线粒状变晶结构、交代假象结构、变余层理构造、片状构造的特征。根据“雪绒石”矿物组成及结构构造特征，可将其定名为黑云角闪绿帘片岩。4致色机制分析“雪绒石”岩层间的颜色差异与矿物组成及占比有关，黄绿色层的致色矿物为绿帘石，其具有较高的 Fe3+含量（0.790.91）；深绿色层的致色矿物为角闪石，其 具 有 较 低 的 Cr2O3含 量（0.020.09%），与较高的 FeO含量（15.3316.75%）；黄褐色层的致色矿物为黑云母，其含较高的 Fe2+与较少的 Fe3+、Ti4+；绿色层的致色矿物为绿泥石，其含有较高的 Fe2+含量。经统计，致色矿物在不同岩层的含量范围为 3085%，当致色矿物含量较低时（15%），则呈现石英与长石的灰白色，特征颜色区域背散射照片见图 2。不同颜色层具有相似的矿物组成，主要矿物都为石英、长石、绿帘石、角闪石、黑云母和绿泥石，例如深绿色的角闪石还可存在于黄绿色颜色层黄褐色颜色层、黄绿色颜色层中。除上述致色矿物外，次要矿物与副矿物中还含有黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿、磷灰石、榍石、透闪石等有色矿物，但由于占比较低，与“雪绒石”岩层的最终成色关联性较低。5形成过程分析本文研究的“雪绒石”为产出于藏南拆离系下部的钙质硅酸盐岩层，野外露头中广泛发育的层状构造由母岩变余的层理和变质成因的面理组成，层面上典型的两组节理反映露头处岩层曾受应力作用发生挤压变形。综合野外露头的变余层理构造与成分特征，该地区出露钙质硅酸岩层应为一套副变质岩，以黑云角闪绿帘片岩为主，其形成过程主要可分为原岩沉积阶段与变质阶段。“雪绒石”变质矿物组合以角闪石、长石、黑云母为主体，且黑云母与磷灰石的投图数据显示为岩浆来源，据此推测其原岩可能为一套以火山碎屑为主，并富含钙质、硅质、铁质胶结的沉积岩。其岩层平直，未观察到显著的变余波痕构造，推测“雪图 1“雪绒石”手标本样品图(a：QJG-11；b：QJG-12；c：QJG-14；d：QJG-16；e：QJG-17）地质论评 2023 年 69 卷 增刊 128绒石”原岩的沉积环境较为稳定。在原岩沉积物来源方面，“雪绒石”中指示海相的碳酸盐矿物占比很低，仅在部分岩层观察到经后期热液充填形成的方解石，表明“雪绒石”原岩沉积物多为陆源。镜下特征表明，“雪绒石”中部分矿物颗粒表现出明显的变形特征，其中角闪石与黑云母定向拉长尤为明显，显示其在经历区域变质作用过程的同时受变形作用影响，与少数未被拉长的角闪石显示出不同期次的变质特征，表明“雪绒石”形成过程中曾经历多期次的变质作用。野外呈层状出露的“雪绒石”中可见后期热液充填的石英脉、方解石脉，这是由于藏南拆离系中区域构造应力发育，其广泛存在的裂隙为热液提供了大量的活动空间，受热液作用影响，可观察到绿帘石和黄铁矿重结晶，形成颗粒更大、晶形更好的晶体，还可见黑云母绿泥石化、黄铁矿褐铁矿化的交代残余、交代假象结构，绿泥石的形成温度在 140.18183.38，同样指示其经低温热液蚀变作用形成。参 考 文 献参 考 文 献/References陈智梁,刘宇平.1996.藏南拆离系.沉积与特提斯地质，9(20):3248.Cottle J M,Waters D J,Riley D,Beyssac O,Jessup M J.2011.Metamorphichistory of the South Tibetan Detachment System,Mt.Everest region,revealed by RSCM thermometry and phase equilibria modelling.Journal of Metamorphic Geology,29(5):561582.Nieto F.1997.Chemical composition of metapelitic chlorites:X-raydiffraction and opticalproperty approach.European Journal ofMineralogy,9(4):829841.ShirozuH.1978.Chapter7Chloriteminerals.DevelopmentsinSedimentology,26:243264.DENHG Qingqing，SHI Guanghai：Study on thePetrologicalCharacteristic of Xuerong Stonein TibetKeywords：Southern Tibetandetachmentsystem；calcareous silicic rock；Xuerong Stone；parallel layers图 2 特征颜色区域背散射照片(a):白色至绿色过渡区域；(b):深绿色区域；(c):黄褐色区域；(d):黄绿色区域中穿插白色石英脉