贺昕宇，方同辉，刘海鹏，张宝琛，李艳艳，王京，张浩钰

（有色金属矿产地质调查中心，北京 100012）

0 引言

星星峡岩群广泛分布于中天山卡瓦布拉克（巴伦台地区）至星星峡一带，为一套变质程度不均匀的变质岩系，自东向西，其变质程度逐渐变浅，厚度逐渐增大（周济元等，2008）。星星峡岩群最早由陆青在1965年于星星峡地区创建（陆青，1965①），随着区域地质调查工作和相关科研工作的推进，对其地层属性的认识历经组、群、岩群的变化。星星峡岩群的时代归属也曾有前寒武系、石炭系、古元古界、前震旦系、长城系的不同认识，近年来陆续有星星峡岩群碎屑锆石年龄的报道，多集中于0.8～1.0 Ga和1.3～2.0 Ga两个区间（He et al.,2014；李秋根等，2005；卞翔等，2016），而星星峡岩群中正片麻岩年龄则集中在880～942 Ma（He et al.,2014；胡霭琴等，2010）。变质相有绿片岩相、低角闪岩相、角闪岩相、乃至麻粒岩相的报道②③④⑤（周济元等，2008；郭琳，2009；徐胜利和王洁，2011）。可见星星峡岩群内成分较为复杂，需进一步解体、划分。同时对于星星峡岩群原岩性质、形成的构造环境也存在不同的认识。

本文基于对红柳井幅（K46E014020）、星星峡幅（K46E014021）、星星峡东山幅（K46E014022）1∶5万区域地质调查工作，尝试对星星峡地区星星峡岩群进行划分以及必要的解体；同时对各类变质岩进行全岩主量、微量、稀土元素分析，结合野外与室内鉴定工作，恢复其原岩、确定其形成环境，以期为本地区基础地质与找矿工作提供参考。

1 地质背景

研究区位于新疆维吾尔自治区星星峡镇一带，大地构造位置属中天山地块东段，夹持于北天山造山带和南天山造山带之间（图1）。区内前寒武系地层主要有新太古界—古元古界天湖岩群、中元古界长城系星星峡岩群和蓟县系卡瓦布拉克岩群。其中星星峡岩群与下伏的天湖岩群、上覆的卡瓦布拉克岩群呈断层接触，大致呈北东东向展布，被新元古代、古生代以及中生代花岗岩侵入（图2），本次工作将星星峡岩群划分为3个岩组。

图1 中亚造山带地质简图（a）（据Xiao et al.,2010修改）及东天山地质简图（b）（据Zhang et al.,2016修改）

图2 星星峡地区地质简图

2 岩石学特征

星星峡岩群第一岩组(ChX1.)：出露于红柳井幅南部碎石山西铁矿、碎石山铁矿一带，星星峡幅白虎关南梁、红柳潭一带以及星星峡东山幅红星山。岩性以灰白色石英岩、灰白色浅粒岩、灰色黑云斜长变粒岩为主，夹灰黑色-灰色条带状磁铁石英岩、灰色黑云斜长片麻岩、灰黑色二云母片岩、灰白色石英片岩、灰白色白云质大理岩等。浅粒岩中斜长石、钾长石各占25～35%，石英波状消光显著。变粒岩多呈变余凝灰结构，见长石晶屑、石英晶屑、花岗岩岩屑、石英岩岩屑，填隙物为长英质火山灰，原岩为凝灰岩（图3a～b）。可见变质（钙质）粉砂岩与云母片岩、灰岩互层现象（图3c）。该岩组除了变质石英细砂岩、变质粉砂岩等绿片岩相岩石（图3c），亦可见绿帘角闪岩相阳起钠长片岩（图3d）。

星星峡岩群第二岩组(ChX2.)：出露于星星峡幅白虎关南梁至寡妇店一带。岩性以黑色黑云斜长变粒岩、灰白色浅粒岩为主，夹灰白色石英岩、灰色黑云斜长片麻岩等。该岩组部分变粒岩与变质粉砂岩互层产出，原岩为含凝灰质泥岩夹粉砂岩，泥岩经变质重结晶形成鳞片状黑云母，而斜长石晶屑得以保留（图3e）。局部浅粒岩糜棱化，假流纹构造发育，见石英、钾长石碎斑，长英质基质呈丝带状环绕随斑分布，原岩为酸性熔结凝灰岩。

星星峡岩群第三岩组(ChX3.)：出露于星星峡镇东侧至星星峡东山幅岌岌台西山一带。岩性以灰白色石英岩、灰色副斜长角闪岩与灰白色白云质大理岩互层为特征，夹灰色二云片岩等。部分二云片岩中可见石榴子石（图3f），被正斜长角闪岩侵入（图3g），正斜长角闪岩呈块状构造（图3h），不同于片状构造的副斜长角闪岩（图3i），斜长角闪岩的出现表明其变质程度可达角闪岩相。

图3 星星峡地区星星峡岩群野外和镜下照片

3 样品描述与实验方法

测试用岩石样品采集自星星峡镇、岌岌台西山、搞油桩北3处（图2），分别代表星星峡岩群3个岩组。岩性为第一岩组千枚岩（14-4）、变粒岩（14-8）、黑云片岩（14-9）、白云石英片岩（14-22）、正斜长角闪岩（14-30）；第二岩组变粒岩（15-92、15-93、15-94）；第三岩组正斜长角闪岩（6-23、6-26）、副斜长角闪岩（6-32）。

全岩的主量、微量元素分析均在华北有色地质勘查局燕郊中心实验室完成。其中主量元素测试仪器为PW2404 X射线荧光光谱仪，采用X-荧光光谱法（XRF），精度和准确度均优于5%；微量元素测试仪器为ELEMENT XR等离子体质谱分析仪，采用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS），分析精度和准确度一般优于10%。人工重砂分选、鉴定于廊坊峰泽源矿物测试分选实验室完成。

4 实验结果

4.1 岩石地球化学

星星峡岩群变粒岩SiO2含量较高（69.85%～73.98%），原岩可能是长英质岩石。斜长角闪岩整体SiO2含量较低（49.00%～50.81%），副斜长角闪岩碱含量（K2O+Na2O=3.86%）较正斜长角闪岩（K2O+Na2O=1.81～3.00%）高，A/CNK 值（0.35）较正斜长角闪岩低（0.62～0.68）（表1）。

表1 星星峡岩群主量、微量元素测试结果

续表

变粒岩、片岩、千枚岩具有明显的Nb、Ta负异常，具有富集K、Zr、Hf，亏损 Sr、P、Ti的特点，Cr/Zr小于1（0.08～0.82）。副斜长角闪岩较正斜长角闪岩更富集K、P、Ti、Sr等大离子亲石元素（图4a）。

星星峡岩群变粒岩、片岩、千枚岩整体呈现轻稀土富集、重稀土亏损的特点，轻、重稀土分馏较强。第一岩组变粒岩、千枚岩、片岩具有明显的Eu负异常（δEu=0.56～0.72），第二岩组变粒岩呈弱Eu负异常或正异常（δEu=0.99～1.24）。正斜长角闪岩稀土配分模式曲线右倾不明显（LaN/YbN=0.80～2.84，LREE/HREE=1.45～3.61），弱Eu 负异常或正异常（δEu=0.93～1.22），而副斜长角闪岩呈明显右倾（LaN/YbN=5.89，LREE/HREE=6.10），且Eu负异常更明显（δEu=0.85），重稀土含量相对较低（图4b）。

图4 星星峡岩群岩石微量元素与稀土元素蜘蛛图

4.2 人工重砂

灰色变粒岩（15-9）中大部分锆石呈圆粒状，少量四方双锥柱状、断柱状，玻璃-毛玻璃光泽，可能为碎屑锆石变质而成；磷灰石呈椭圆形，少量碎块状。

5 讨论

5.1 星星峡岩群的原岩恢复与物源区性质

在(Al+ΣFe+Ti)-(Ca+Mg)变质岩恢复图解中（图5a～b），星星峡岩群变粒岩、片岩、千枚岩主要落入粘土、泥岩、粉砂岩、长石砂岩和泥灰质砂岩区域，进一步判别变粒岩、千枚岩原岩主要为泥页岩，片岩原岩主要为砂岩（图5c～f）。人工重砂鉴定结果显示变粒岩中锆石、磷灰石磨圆度较好，也表明变粒岩属沉积岩而非火成岩；变粒岩原岩凝灰质泥岩，硅含量较高（SiO2=69.85～73.98 %），以及酸性熔结凝灰岩、二长花岗质浅粒岩的出现，表明存在酸性火山岩浆活动。

图5 星星峡岩群变质岩原岩恢复图解

副斜长角闪岩较正斜长角闪岩更富集K、P、Ti、Sr等大离子亲石元素，碱含量也更高，明显右倾的稀土配分模式曲线以及相对较低的重稀土含量，这些特征都指示了与其他沉积变质岩类似的特征，以及更多长英质物质的贡献。斜长角闪岩正、副变质岩判别结果与野外和镜下鉴定结果一致（图6a～b），二者原岩分别为基性火成岩与含铁砂岩（图5a～e）。

图6 星星峡岩群变质岩判别图解

Cr和Zr含量反映铬铁矿和锆石含量，二者比值可反映镁铁质和长英质岩石的贡献（Wronkiewicz and Condie,1989），浅粒岩、片岩、千枚岩Cr/Zr小于1（0.08～0.82），说明源区物质主要为长英质岩石。Girty et al.（1996）研究发现,沉积物中若Al2O3/TiO2小于10，其物源可能为铁镁质岩石，若Al2O3/TiO2大于20，则物源为流纹英安质岩石。星星峡岩群石英片岩、千枚岩Al2O3/TiO2为24.34～26.45，黑云片岩为10.31，表明沉积物源除长英质岩石外，还有少量镁铁质岩石贡献。

5.2 星星峡岩群的划分与解体

前人基于对不同工作区的研究，对星星峡岩群的认识、划分也存在一定的差别。陆青（1965）①于星星峡地区创建星星峡组，划分为上、中、下3个亚群。1979年新疆地矿局区调大队在天湖-玉山一带进行1∶5万测量时，认为星星峡群有上、下不同的两部分⑥。1993年新疆地矿局第一区调大队在尾亚1∶5万区调成果基础上，将该无序地层更名为星星峡岩群，由老至新划分为云山岩组（YS）、菊花山岩组（JH）和剑峰山岩组（JF）②。郭琳（2009）在卡拉塔格地区将星星峡岩群划分为a、b两个非正式岩段。最新工作成果将星星峡岩群划分为第一、第二两个岩组（卞翔等，2016）（图7）。

图7 星星峡岩群划分沿革表

徐胜利和王洁（2011）认为白石渡泉一带古元古代片麻岩属TTG岩系，将其从星星峡岩群中解体出来。本次工作将星星峡地区原属天湖岩群的英云闪长质片麻岩和星星峡岩群的变质花岗岩解体出来，将其划分为新元古代花岗岩，并获得其锆石U-Pb年龄为945～869 Ma（内部数据），与前人报道的星星峡、红柳井一带正片麻岩880～942 Ma的年龄一致（He et al.,2014；胡霭琴等，2010）。以往工作中认为的第二岩组中性火山岩实为泥盆纪花岗闪长岩，锆石震荡环带发育较好，未见后期变质作用，获得了412 Ma的谐和年龄（内部数据），应为岩浆结晶年龄而非后期叠加变质年龄。因此该部分火山岩也应解体出来，划归泥盆纪花岗质岩体。

基于红柳井幅、星星峡幅以及星星峡东山幅1∶5万区域地质调查工作，根据星星峡岩群岩石组合、原岩特征不同，本次工作将星星峡地区的星星峡岩群划分为3个岩组，各岩组之间呈断层接触。第一岩群原岩以石英砂岩、粉砂岩为主，夹灰岩、泥岩，变质程度为绿片岩相-绿帘角闪岩相；第二岩组原岩为凝灰质泥岩夹粉砂岩，夹酸性火山岩，变质程度为绿片岩相；第三岩组原岩以碳酸盐与含铁砂岩互层为特征，夹泥岩、石英砂岩，局部有基性火山岩，变质程度可达角闪岩相。总的来说，星星峡岩群原岩为一套沉积-火山岩建造。

5.3 星星峡岩群形成的构造环境

对于星星峡岩群形成的构造环境，以往工作中也存在不同的认识，主要有裂谷（冯新昌，1996；曹福根等，2013③；崔继岗等，2014④）、岛弧（Hu et al.,2000；周济元等，2008；刘崴国等，2014⑤）、活动大陆边缘（大陆岛弧）（He et al.,2014；李秋根等，2005；郭琳，2009）3种观点。

在沉积岩构造环境判别图解中，星星峡岩群片岩和千枚岩主要落入大陆岛弧区域（图6c～d）。而原岩为基性火成岩的斜长角闪岩，主要属于亚碱性系列岩石的拉斑玄武岩系列（图8a～b），其形成的构造环境为活动大陆边缘（图8c），为火山弧玄武岩（图8d）。星星峡岩群片岩、千枚岩以及变粒岩具有明显的Nb、Ta、Ti、P负异常（图4a），具岛弧岩浆岩特征，表明在星星峡岩群形成之前，作为变质沉积岩物源的中天山晚太古界—古元古界基底已经处于岛弧环境，而在中元古代时，中天山仍处于（大陆）岛弧环境，形成具岛弧岩浆岩特征的熔岩和火山碎屑岩。

图8 星星峡岩群斜长角闪岩判别图解

星星峡岩群形成早期，火山活动微弱，形成第一岩组砂岩、粉砂岩、泥岩的沉积组合；中期有间歇性火山活动，产生第二岩组中含凝灰质泥岩夹粉砂岩现象；晚期基性岩浆活动活跃，但有大面积的碳酸盐岩沉积，可能形成于水体活动较为低能的弧间盆地。

6 结论

（1）星星峡岩群原岩为一套沉积-火山岩建造，变质程度为绿片岩相-角闪岩相，沉积岩源区主要为长英质岩石、少量镁铁质贡献，火山岩多为酸性火山碎屑岩和基性火山岩。

（2）星星峡地区的星星峡岩群划分为3个岩组，将原属星星峡岩群的变质花岗岩和中性火山岩解体出去，分别划归新元古代花岗岩和泥盆纪花岗岩。

（3）星星峡岩群形成于活动大陆边缘，火山岩属陆缘弧岩浆岩，晚期碳酸盐建造可能形成于弧间盆地。

致谢 感谢中国地质调查局西安地质调查中心计文化首席，河北省区域地质调查院李强、邓邵颖、冯桂星、朱本鸿、白春东、李典，有色金属矿产地质调查中心郑小明、李伟、王宏伟、潘东，中国地质大学（北京）郑文皓在野外工作中的支持，成文过程中得到了丁汝褔教授、朱更新教授、张磊工程师、王行军博士、蔡厚安博士、武重阳博士、邹亚菲博士的指导和帮助，在此一并表示感谢。

谨以此文庆祝有色金属矿产地质调查中心成立20 周年。

注 释

①陆青.1965.哈密幅K-46 1:100万地质图说明书[R].新疆地质局与地质部地质科学研究所.

② 刘保国,江有铭,胡金庆,胡树荣,李嵩龄,吕喜朝.1993.白尖山幅 尾亚站幅 横山幅 K-46-81-C、D K46-82-C 1∶5万区域地质调查报告[R].新疆地质矿产局第一区域地质调查大队八分队.

③曹福根,王敦科,董富荣,刘崴国,刘生元,邢令.2013.新疆雅满苏镇幅K46C003003 1∶25万区域地质调查报告[R].新疆维吾尔自治区地质调查院.

④ 崔继岗,王满仓,赵鹏彬,张继军,代新宇,唐力,袁璋,卢俊.2014.星星峡幅K46C003004 1∶25万区域地质调查报告（修测）[R].陕西省地质调查院.

⑤ 刘崴国,于洋,韩继全,许培春,董富荣,刘亦南.2014.新疆哈密市幅（修测）K46C002003 1∶25万区域地质调查报告[R].新疆地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队.

⑥ 朱庆亮,梅绍武,秦典夕,王根仲,尉世美,周申喜,项国瑞.1979.东疆哈密以南玉山-天湖一带1∶5万编测地质矿产报告[R].新疆地质局区域地质调查大队.