安徽大別山硬玉石英巖：成因剖析、地球化學(xué)特征及構(gòu)造背景探究一、引言1.1研究背景與意義安徽大別山作為中國重要的地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域，其復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史和獨特的構(gòu)造背景，孕育了豐富多樣的巖石類型，硬玉石英巖便是其中極具研究價值的一種。硬玉石英巖通常由硬玉和石英組成，是一種具有特殊礦物組合和結(jié)構(gòu)特征的巖石，其形成與特定的地質(zhì)條件和演化過程密切相關(guān)。在全球地質(zhì)演化的宏大框架下，大陸造山帶是地球板塊相互作用的關(guān)鍵區(qū)域，記錄了地殼深部物質(zhì)的運動、變質(zhì)和變形等重要信息。近二十年來，越來越多的大陸造山帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了具有超高壓特征的表殼巖，如柯石英榴輝巖、硬玉石英巖與大理巖等，這些發(fā)現(xiàn)深刻地改變了以往對地殼巖石變質(zhì)條件范圍的認識，揭示了陸殼巖石有俯沖達地幔深度并經(jīng)歷超高壓變質(zhì)作用的可能性。安徽大別山硬玉石英巖作為超高壓變質(zhì)巖的典型代表，對其成因、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造背景的研究，有助于深入理解大陸造山帶的形成機制、演化過程以及地球深部物質(zhì)循環(huán)。從地質(zhì)演化的角度來看，硬玉石英巖的形成是多種地質(zhì)作用綜合的結(jié)果，包括板塊俯沖、碰撞、變質(zhì)作用等。通過對其成因的研究，可以追溯地質(zhì)歷史時期板塊的運動軌跡和構(gòu)造環(huán)境的變遷，填補區(qū)域地質(zhì)演化研究中的空白，為構(gòu)建更加完善的地球演化模型提供關(guān)鍵依據(jù)。例如，研究硬玉石英巖中礦物的形成溫度、壓力條件以及元素遷移規(guī)律，能夠推斷巖石在形成過程中所經(jīng)歷的物理化學(xué)變化，進而揭示其所在區(qū)域的深部地質(zhì)過程。在地球化學(xué)特征方面，硬玉石英巖蘊含著豐富的地球化學(xué)信息，其主量元素、微量元素和稀土元素的組成及分布特征，如同“地質(zhì)密碼”一般，記錄了巖石的物質(zhì)來源、形成過程以及后期改造等信息。通過對這些元素的高精度分析和深入研究，可以了解巖石形成時的巖漿源區(qū)性質(zhì)、地殼物質(zhì)的混合比例以及地球化學(xué)循環(huán)過程。例如，某些微量元素在不同地質(zhì)環(huán)境下具有特定的富集或虧損特征，通過對硬玉石英巖中這些微量元素的分析，可以判斷其形成的構(gòu)造背景是大洋環(huán)境還是大陸環(huán)境，以及是否經(jīng)歷了俯沖帶的脫水作用等。研究硬玉石英巖的構(gòu)造背景對于理解區(qū)域構(gòu)造演化具有重要意義。大別山位于揚子板塊與華北板塊的碰撞帶，是研究板塊構(gòu)造運動的天然實驗室。硬玉石英巖作為該區(qū)域構(gòu)造演化的產(chǎn)物，其巖石學(xué)特征和地球化學(xué)性質(zhì)受到板塊碰撞、俯沖、折返等構(gòu)造過程的深刻影響。通過對硬玉石英巖的研究，可以揭示板塊相互作用的方式、強度和持續(xù)時間，為解釋大別造山帶的隆升機制、構(gòu)造變形歷史以及區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造格局的形成提供有力證據(jù)。此外，對安徽大別山硬玉石英巖的研究還具有重要的實際應(yīng)用價值。一方面，硬玉石英巖本身具有一定的工業(yè)價值，其特殊的礦物組成和物理性質(zhì)使其在建筑材料、寶石加工等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。深入了解其成因和地球化學(xué)特征，有助于評估其資源潛力和開發(fā)利用價值，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。另一方面，對硬玉石英巖形成的構(gòu)造背景的研究，有助于認識區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性，為地質(zhì)災(zāi)害的評估和防治提供重要參考，對于保障區(qū)域經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在硬玉石英巖成因研究方面，國內(nèi)外學(xué)者已取得了一定成果，但仍存在諸多爭議。早期研究認為硬玉石英巖是區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物，在特定的溫度、壓力條件下，原巖發(fā)生變質(zhì)重結(jié)晶形成硬玉和石英的組合。隨著研究的深入，板塊構(gòu)造理論的發(fā)展為硬玉石英巖成因研究提供了新視角，多數(shù)學(xué)者傾向于其形成與板塊俯沖、碰撞密切相關(guān)。如在大別山地區(qū)，有研究指出揚子板塊向華北板塊俯沖過程中，地殼物質(zhì)被帶入深部，在高溫高壓環(huán)境下發(fā)生變質(zhì)反應(yīng)，促使硬玉石英巖的形成。不過，對于原巖的具體性質(zhì)和來源，目前尚未達成共識。部分學(xué)者認為原巖可能是基性火山巖，在俯沖過程中經(jīng)歷了復(fù)雜的變質(zhì)作用和元素遷移，形成了現(xiàn)今的硬玉石英巖；而另一些學(xué)者則根據(jù)巖石中的礦物組合和地球化學(xué)特征，推測原巖可能為富含硅、鋁的沉積巖。地球化學(xué)特征研究是理解硬玉石英巖形成過程和物質(zhì)來源的關(guān)鍵。國外學(xué)者通過先進的分析技術(shù)，對世界各地硬玉石英巖的主量元素、微量元素和稀土元素進行了大量分析，揭示了其地球化學(xué)組成的多樣性。研究發(fā)現(xiàn)，硬玉石英巖的主量元素特征與原巖性質(zhì)和變質(zhì)程度密切相關(guān)，如硅、鋁含量的變化反映了巖石的變質(zhì)演化過程。在微量元素和稀土元素方面，其分布模式可作為判斷巖石成因和構(gòu)造背景的重要依據(jù)。國內(nèi)學(xué)者對大別山硬玉石英巖的地球化學(xué)研究也取得了顯著進展。通過高精度的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）等分析手段，詳細測定了巖石中各元素的含量和比值，發(fā)現(xiàn)大別山硬玉石英巖具有獨特的地球化學(xué)特征，如輕稀土元素相對富集、重稀土元素相對虧損等，這些特征與區(qū)域構(gòu)造演化和深部物質(zhì)循環(huán)存在緊密聯(lián)系。然而，目前對于硬玉石英巖在變質(zhì)過程中元素的遷移和富集機制，以及地球化學(xué)特征與變質(zhì)條件之間的定量關(guān)系，仍缺乏深入系統(tǒng)的研究。在構(gòu)造背景研究方面，國內(nèi)外學(xué)者普遍認為硬玉石英巖的形成與大陸造山帶的構(gòu)造演化密切相關(guān)。大別山作為典型的大陸造山帶，其構(gòu)造演化歷史復(fù)雜，對硬玉石英巖的形成產(chǎn)生了深遠影響。國外學(xué)者通過對全球多個造山帶的對比研究，提出了不同的構(gòu)造模型來解釋硬玉石英巖的形成機制，如俯沖擠出模型、陸-陸碰撞模型等。國內(nèi)學(xué)者結(jié)合大別山地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造特征和地球物理資料，對該地區(qū)硬玉石英巖的構(gòu)造背景進行了深入探討。研究表明，大別山硬玉石英巖形成于揚子板塊與華北板塊的強烈碰撞造山過程中，巖石經(jīng)歷了俯沖、折返等復(fù)雜的構(gòu)造變形，其構(gòu)造背景具有多期次、多階段的特點。但對于板塊碰撞的具體過程和動力學(xué)機制，以及硬玉石英巖在構(gòu)造演化過程中的變形歷史和響應(yīng)機制，還需要進一步的研究和論證。此外，目前對硬玉石英巖的研究主要集中在露頭尺度和微觀尺度，對于其在區(qū)域構(gòu)造背景下的宏觀分布規(guī)律和構(gòu)造控制因素的研究相對薄弱。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究圍繞安徽大別山硬玉石英巖展開，旨在全面揭示其成因、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造背景。在成因研究方面，深入分析硬玉石英巖的巖石學(xué)特征，包括礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等，確定其原巖性質(zhì)和來源。通過詳細的野外地質(zhì)調(diào)查，研究巖石的產(chǎn)出狀態(tài)、與圍巖的接觸關(guān)系以及區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景對其形成的影響。運用相平衡模擬等方法，探討硬玉石英巖在變質(zhì)過程中的物理化學(xué)條件變化，揭示其形成的溫壓條件和變質(zhì)反應(yīng)機制。地球化學(xué)特征研究是本研究的重點之一。系統(tǒng)分析硬玉石英巖的主量元素、微量元素和稀土元素組成，研究元素在巖石中的分布規(guī)律和相互關(guān)系。通過對比不同地區(qū)硬玉石英巖的地球化學(xué)特征，探討其物質(zhì)來源和形成過程中的地球化學(xué)演化。運用同位素地球化學(xué)方法，分析巖石中的Sr、Nd、Pb等同位素組成，進一步確定巖石的源區(qū)性質(zhì)和形成時代，揭示其在地質(zhì)歷史時期的演化軌跡。在構(gòu)造背景研究方面，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料和地球物理數(shù)據(jù)，分析大別山地區(qū)的構(gòu)造演化歷史，探討硬玉石英巖形成的構(gòu)造環(huán)境。研究板塊俯沖、碰撞等構(gòu)造運動對硬玉石英巖形成的控制作用，分析巖石在構(gòu)造變形過程中的響應(yīng)機制。通過對硬玉石英巖中礦物的變形特征和組構(gòu)分析，揭示其在構(gòu)造演化過程中的變形歷史和應(yīng)力狀態(tài)。1.3.2研究方法為實現(xiàn)上述研究目標(biāo)，本研究采用了多種研究方法。在野外地質(zhì)調(diào)查中，詳細觀察硬玉石英巖的分布范圍、產(chǎn)狀、與周圍巖石的接觸關(guān)系等，繪制地質(zhì)草圖，記錄地質(zhì)現(xiàn)象。對巖體內(nèi)部的構(gòu)造變形進行詳細描述和測量，包括褶皺、斷層、節(jié)理等構(gòu)造要素的形態(tài)、規(guī)模、方向和傾角等參數(shù)，為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。巖石學(xué)和礦物學(xué)分析是研究硬玉石英巖的重要手段。采集代表性的巖石樣品，制作薄片和光片，在顯微鏡下進行詳細觀察和描述，確定巖石的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征以及礦物之間的相互關(guān)系。利用電子探針（EPMA）等技術(shù)，對礦物的化學(xué)成分進行精確分析，了解礦物的化學(xué)組成變化和元素分配規(guī)律。地球化學(xué)分析是揭示硬玉石英巖地球化學(xué)特征的關(guān)鍵方法。利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）、原子發(fā)射光譜儀（AES）等現(xiàn)代分析儀器，對巖石樣品中的主量元素、微量元素和稀土元素進行高精度分析。通過分析元素的含量和比值，研究巖石的物質(zhì)來源、形成過程和演化歷史。運用同位素地球化學(xué)技術(shù)，如LA-ICP-MS分析微區(qū)Sr和Nd同位素的原位組成，探討巖石的地球化學(xué)演化歷史；分析Pb同位素組成，確定巖石的年代和構(gòu)造背景。相平衡模擬和熱力學(xué)計算方法用于研究硬玉石英巖的成因和變質(zhì)過程。利用相平衡軟件，結(jié)合巖石的礦物組成和化學(xué)成分，模擬巖石在不同溫壓條件下的相平衡關(guān)系，確定其形成的溫壓條件和變質(zhì)反應(yīng)路徑。通過熱力學(xué)計算，分析變質(zhì)過程中礦物的穩(wěn)定性和反應(yīng)動力學(xué)，揭示變質(zhì)作用的機制和演化過程。此外，還綜合運用了地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)、數(shù)據(jù)分析軟件等方法對大量的地質(zhì)數(shù)據(jù)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)進行處理和分析，建立相關(guān)的地質(zhì)模型和地球化學(xué)模型，以更直觀、準(zhǔn)確地表達研究結(jié)果，揭示硬玉石英巖的成因、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造背景之間的內(nèi)在聯(lián)系。二、安徽大別山區(qū)域地質(zhì)概況2.1地理位置與地質(zhì)構(gòu)造位置大別山位于中國中部，地處湖北、河南、安徽三省交界處，介于北緯30°10′-32°30′，東經(jīng)112°40′-117°10′之間。其東西綿延約380千米，南北寬約175千米，是長江與淮河的分水嶺，也是中國南北重要的地理分界線之一。大別山地質(zhì)構(gòu)造獨特，是秦嶺褶皺山系的東延部分，其形成與華北板塊和揚子板塊的復(fù)雜相互作用密切相關(guān)，經(jīng)歷了漫長而復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史。研究區(qū)域位于安徽大別山地區(qū)，處于整個大別山脈的東段。該區(qū)域在大地構(gòu)造位置上，位于華北板塊與揚子板塊的碰撞帶，是研究板塊構(gòu)造運動和大陸造山帶演化的關(guān)鍵區(qū)域。在漫長的地質(zhì)歷史時期，這兩大板塊的相互碰撞、俯沖和折返等構(gòu)造運動，對安徽大別山地區(qū)的地質(zhì)演化產(chǎn)生了深遠影響，造就了該地區(qū)復(fù)雜多樣的地質(zhì)構(gòu)造和豐富的巖石類型，硬玉石英巖便是在這樣獨特的構(gòu)造背景下形成的。從地理位置上看，安徽大別山研究區(qū)域周邊水系發(fā)達，山脈、河谷縱橫交錯，為研究區(qū)域地質(zhì)提供了豐富的地質(zhì)露頭和多樣的地質(zhì)現(xiàn)象觀察點，有利于開展詳細的野外地質(zhì)調(diào)查和研究工作。2.2區(qū)域地層分布特征安徽大別山地區(qū)地層發(fā)育較為齊全，自老至新主要出露有前震旦系、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系以及第四系等地層，各時期地層的巖石類型、巖性特征與分布規(guī)律存在顯著差異。前震旦系是區(qū)內(nèi)出露最古老的地層，主要為一套中深變質(zhì)雜巖系，巖石類型包括片麻巖、混合巖、變粒巖等。片麻巖多呈灰白色、灰黑色，具片麻狀構(gòu)造，礦物定向排列明顯，主要礦物有長石、石英、云母等，其變質(zhì)程度較高，反映了早期強烈的構(gòu)造運動和變質(zhì)作用?；旌蠋r則是由變質(zhì)巖和注入其中的巖漿物質(zhì)混合而成，常具有條帶狀、眼球狀等構(gòu)造，礦物成分復(fù)雜多樣。變粒巖顏色較深，多為黑灰色，具細粒變晶結(jié)構(gòu)，主要礦物為石英、長石和少量暗色礦物。前震旦系地層主要分布于大別山核部地區(qū)，是區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化的基底，經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造變形和變質(zhì)作用，對后期地層的沉積和構(gòu)造演化產(chǎn)生了重要影響。震旦系主要為淺變質(zhì)的碎屑巖和火山巖，巖石類型有板巖、千枚巖、變質(zhì)砂巖以及火山凝灰?guī)r等。板巖呈灰黑色、綠色，具板狀構(gòu)造，巖石致密，礦物顆粒細小，主要由黏土礦物組成。千枚巖則具有千枚狀構(gòu)造，片理面上有絲絹光澤，礦物成分以絹云母、綠泥石等為主。變質(zhì)砂巖多為灰白色，具砂狀結(jié)構(gòu)，碎屑顆粒主要為石英、長石等，膠結(jié)物為硅質(zhì)、泥質(zhì)等。火山凝灰?guī)r呈灰色、灰綠色，具凝灰結(jié)構(gòu)，由火山噴發(fā)的碎屑物質(zhì)堆積而成。震旦系地層主要分布于大別山北部和東部地區(qū)，其沉積環(huán)境反映了當(dāng)時的構(gòu)造活動較為活躍，火山噴發(fā)頻繁，為研究區(qū)域早期的構(gòu)造演化提供了重要線索。寒武系主要為一套海相沉積的碳酸鹽巖和碎屑巖，巖性包括石灰?guī)r、白云巖、頁巖、砂巖等。石灰?guī)r多為灰白色、灰色，質(zhì)純，具生物碎屑結(jié)構(gòu)或鮞粒結(jié)構(gòu)，常見的生物化石有三葉蟲、腕足類等，反映了溫暖淺海的沉積環(huán)境。白云巖顏色較淺，多為白色、淺黃色，具晶粒結(jié)構(gòu)，常與石灰?guī)r互層產(chǎn)出。頁巖呈黑色、灰黑色，頁理發(fā)育，富含有機質(zhì)，是良好的生油巖。砂巖則以石英砂巖為主，分選性和磨圓度較好，多分布于濱海或淺海地帶。寒武系地層在大別山地區(qū)分布廣泛，是研究區(qū)域古海洋環(huán)境和生物演化的重要地層單元。奧陶系以海相沉積的石灰?guī)r和頁巖為主，局部地區(qū)有火山巖夾層。石灰?guī)r中生物化石豐富，除三葉蟲、腕足類外，還出現(xiàn)了筆石、頭足類等生物化石，反映了奧陶紀(jì)海洋生物的多樣性和生態(tài)環(huán)境的變化。頁巖顏色較深，常含有較多的筆石化石，是奧陶系地層的重要標(biāo)志之一?；鹕綆r夾層主要為玄武巖、安山巖等，其存在表明當(dāng)時的沉積環(huán)境受到了火山活動的影響。奧陶系地層主要分布于大別山的南部和中部地區(qū)，其巖性特征和生物化石組合為研究區(qū)域的古地理、古氣候和構(gòu)造演化提供了豐富的信息。志留系主要為一套濱海相和淺海相的碎屑巖，包括砂巖、頁巖和粉砂巖等。砂巖以石英砂巖和長石石英砂巖為主，粒度較細，分選性較好，常具有交錯層理和波痕等沉積構(gòu)造，反映了濱海地區(qū)水動力條件的變化。頁巖多為灰綠色、黃綠色，頁理發(fā)育，含有豐富的海相生物化石和少量陸源碎屑，表明當(dāng)時的沉積環(huán)境為海陸過渡地帶。粉砂巖則介于砂巖和頁巖之間，粒度較細，結(jié)構(gòu)均勻。志留系地層在大別山地區(qū)分布較為連續(xù)，其沉積特征記錄了區(qū)域從海洋向陸地演化的重要過程。泥盆系主要為陸相沉積的碎屑巖，巖性有砂巖、礫巖和頁巖等。砂巖以長石砂巖和巖屑砂巖為主，粒度較粗，分選性和磨圓度較差，常含有大量的陸源碎屑和植物化石碎片，反映了陸相河流、湖泊的沉積環(huán)境。礫巖多為底礫巖，分布于泥盆系底部，礫石成分復(fù)雜，以石英巖、砂巖等為主，礫石大小不一，磨圓度較好，表明其經(jīng)過了一定距離的搬運。頁巖則多為紫紅色、灰綠色，含有少量的植物化石和淡水生物化石。泥盆系地層在大別山地區(qū)分布相對較少，主要出露于局部地區(qū)的山間盆地和河谷地帶，其沉積特征反映了當(dāng)時區(qū)域構(gòu)造運動導(dǎo)致的海陸變遷和沉積環(huán)境的轉(zhuǎn)變。石炭系為海陸交互相沉積地層，由石灰?guī)r、砂巖、頁巖和煤層等組成。石灰?guī)r中含有豐富的海相生物化石，如珊瑚、腕足類、蜓類等，表明當(dāng)時存在海侵事件，海洋環(huán)境較為溫暖、淺海。砂巖和頁巖則夾于石灰?guī)r之間，砂巖以石英砂巖為主，具交錯層理和波痕，反映了濱海地帶的沉積特征；頁巖中常含有植物化石碎片，顯示了陸源物質(zhì)的輸入。煤層主要發(fā)育于石炭系上部，是由植物遺體堆積、埋藏后經(jīng)過煤化作用形成的，表明當(dāng)時的沉積環(huán)境有利于植物的生長和保存。石炭系地層在大別山地區(qū)有一定的分布，其海陸交互相的沉積特征對于研究區(qū)域的古地理環(huán)境變遷和沉積演化具有重要意義。二疊系主要為陸相沉積地層，巖性包括砂巖、頁巖、煤層和火山巖等。砂巖和頁巖廣泛分布，砂巖以長石石英砂巖和巖屑砂巖為主，粒度變化較大，常具有大型交錯層理和板狀交錯層理，反映了河流、三角洲等沉積環(huán)境。頁巖顏色多樣，有黑色、灰色、紫紅色等，頁理發(fā)育，含有豐富的植物化石和少量的動物化石，是研究古生態(tài)環(huán)境的重要依據(jù)。煤層是二疊系地層的重要組成部分，厚度較大，分布較廣，是區(qū)域重要的煤炭資源?；鹕綆r夾層主要為玄武巖和安山巖，其出現(xiàn)表明當(dāng)時的構(gòu)造活動較為強烈，火山噴發(fā)頻繁。二疊系地層在大別山地區(qū)分布廣泛，其沉積特征和巖石組合記錄了區(qū)域陸相沉積環(huán)境的演化過程以及構(gòu)造活動對沉積的影響。三疊系主要為一套海相和海陸交互相沉積地層，巖性有石灰?guī)r、砂巖、頁巖和礫巖等。石灰?guī)r多為生物碎屑灰?guī)r，含有豐富的海相生物化石，如雙殼類、菊石等，反映了溫暖淺海的沉積環(huán)境。砂巖和頁巖互層產(chǎn)出，砂巖以石英砂巖為主，具交錯層理和波痕，頁巖中含有海相生物化石和陸源碎屑，表明當(dāng)時存在海陸交互作用。礫巖多分布于地層底部，為底礫巖，礫石成分復(fù)雜，磨圓度較好，是區(qū)域構(gòu)造運動和沉積環(huán)境變化的產(chǎn)物。三疊系地層在大別山地區(qū)分布較廣，其沉積特征對于研究區(qū)域在三疊紀(jì)時期的古海洋環(huán)境、海陸變遷以及構(gòu)造演化具有重要價值。侏羅系和白堊系主要為陸相沉積的碎屑巖和火山巖，巖石類型有砂巖、礫巖、頁巖、火山熔巖和火山碎屑巖等。砂巖和礫巖粒度較粗，分選性和磨圓度較差，常形成巨厚的沉積層，反映了快速堆積的陸相沉積環(huán)境，如沖積扇、河流等。頁巖多為紫紅色、灰綠色，含有少量的植物化石和淡水生物化石，是研究古生態(tài)環(huán)境的重要資料。火山熔巖主要為玄武巖、安山巖和流紋巖等，火山碎屑巖則包括凝灰?guī)r、火山角礫巖等，它們的大量出現(xiàn)表明侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)時期區(qū)域構(gòu)造活動強烈，火山噴發(fā)頻繁，對區(qū)域地層的形成和演化產(chǎn)生了重要影響。侏羅系和白堊系地層在大別山地區(qū)分布廣泛，構(gòu)成了區(qū)域中生代以來的主要沉積蓋層，其巖石組合和沉積特征記錄了區(qū)域中生代時期的構(gòu)造演化和古地理環(huán)境變遷。第四系主要為松散的堆積物，包括沖積層、洪積層、殘積層和風(fēng)積層等，廣泛分布于山間盆地、河谷和平原地區(qū)。沖積層主要由砂、礫石和黏土組成，具明顯的層理，是河流沉積的產(chǎn)物。洪積層則由洪水?dāng)y帶的碎屑物質(zhì)堆積而成，分選性差，顆粒大小混雜。殘積層是巖石風(fēng)化后殘留原地的產(chǎn)物，主要由巖石碎屑和風(fēng)化土組成。風(fēng)積層主要為黃土和沙丘，是風(fēng)力搬運和堆積的結(jié)果。第四系地層與現(xiàn)代地貌的形成密切相關(guān)，其沉積特征反映了區(qū)域近期的地質(zhì)作用和環(huán)境變化。2.3區(qū)域構(gòu)造特征安徽大別山地區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜而漫長的構(gòu)造演化歷史，其區(qū)域構(gòu)造特征深受多期構(gòu)造運動的影響，形成了現(xiàn)今復(fù)雜多樣的褶皺和斷裂構(gòu)造格局，這些構(gòu)造不僅控制了區(qū)域地層的分布和變形，也對硬玉石英巖的形成與分布產(chǎn)生了重要影響。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，呈現(xiàn)出多種形態(tài)和規(guī)模，主要褶皺軸向以近東西向和北北東向為主。其中，近東西向褶皺是區(qū)域內(nèi)較為早期形成的構(gòu)造，其規(guī)模較大，控制了區(qū)域地層的宏觀展布。這些褶皺通常由前震旦系、震旦系等老地層構(gòu)成褶皺核部，寒武系、奧陶系等地層組成褶皺翼部。褶皺形態(tài)較為緊閉，軸面傾向南或北，反映了強烈的南北向擠壓應(yīng)力作用。例如，在大別山核部地區(qū)，可見一系列緊閉的復(fù)式褶皺，巖層發(fā)生強烈的彎曲和變形，巖石中的片理、劈理等構(gòu)造面與褶皺軸面平行或近于平行，顯示出在褶皺形成過程中巖石受到了強烈的韌性變形作用。北北東向褶皺則是在后期構(gòu)造運動中疊加形成的，規(guī)模相對較小，但對區(qū)域構(gòu)造格局也產(chǎn)生了重要影響。這些褶皺常與近東西向褶皺相互交切、干擾，使得地層的構(gòu)造形態(tài)更加復(fù)雜。北北東向褶皺的軸面傾向東南或西北，褶皺樞紐多呈波狀起伏。在一些地區(qū)，北北東向褶皺的形成導(dǎo)致了近東西向褶皺的局部轉(zhuǎn)折和錯斷，進一步增加了區(qū)域構(gòu)造的復(fù)雜性。例如，在研究區(qū)域的東部，可見北北東向褶皺對早期近東西向褶皺的改造，使得地層在平面上呈現(xiàn)出“S”形或反“S”形的彎曲形態(tài)。區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造同樣十分發(fā)育，按其走向可分為近東西向、北北東向和北西向三組。近東西向斷裂是區(qū)域內(nèi)的主干斷裂，如桐柏-桐城斷裂等，這些斷裂規(guī)模巨大，延伸數(shù)十公里至上百公里，切割深度可達地殼深部。它們控制了區(qū)域構(gòu)造單元的劃分和地層的分布，對區(qū)域地質(zhì)演化起到了重要的控制作用。例如，桐柏-桐城斷裂將大別山地區(qū)分為大別隆起構(gòu)造帶和北淮陽褶皺構(gòu)造帶兩個次一級構(gòu)造單元。該斷裂帶兩側(cè)的地層巖性、構(gòu)造變形特征和巖漿活動等存在明顯差異，表明其在地質(zhì)歷史時期經(jīng)歷了強烈的構(gòu)造活動，可能是板塊碰撞、俯沖等構(gòu)造運動的邊界。北北東向斷裂主要包括郯-廬斷裂帶及其次級斷裂，郯-廬斷裂帶是中國東部一條重要的深大斷裂帶，斜穿安徽大別山地區(qū)。該斷裂帶在中生代以來經(jīng)歷了強烈的左旋走滑運動和擠壓隆升運動，對大別山地區(qū)的構(gòu)造演化產(chǎn)生了深遠影響。其活動導(dǎo)致了斷裂帶兩側(cè)巖石的強烈變形和破碎，形成了寬達數(shù)公里至數(shù)十公里的斷裂破碎帶。在斷裂帶附近，可見大量的糜棱巖、斷層角礫巖等構(gòu)造巖，巖石中的礦物定向排列明顯，顯示出強烈的韌性剪切變形特征。同時，郯-廬斷裂帶的活動還引發(fā)了區(qū)域內(nèi)的巖漿活動和地震活動，對硬玉石英巖的形成和后期改造可能也起到了一定的作用。北西向斷裂規(guī)模相對較小，多為次一級斷裂，它們與近東西向和北北東向斷裂相互切割、錯動，構(gòu)成了復(fù)雜的斷裂網(wǎng)絡(luò)。北西向斷裂的形成時間相對較晚，可能是在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生改變的情況下產(chǎn)生的。這些斷裂的活動對區(qū)域內(nèi)的局部構(gòu)造變形和礦產(chǎn)分布具有一定的控制作用。例如，在一些地區(qū)，北西向斷裂控制了小型巖體的侵入和礦脈的分布，使得礦脈在平面上呈現(xiàn)出北西向的展布特征。從形成時期來看，近東西向褶皺和斷裂主要形成于印支期，與揚子板塊和華北板塊的碰撞造山運動密切相關(guān)。在這一時期，兩大板塊發(fā)生強烈碰撞，產(chǎn)生了強大的南北向擠壓應(yīng)力，導(dǎo)致地殼物質(zhì)發(fā)生強烈變形和縮短，形成了一系列近東西向的褶皺和斷裂構(gòu)造。北北東向褶皺和斷裂則主要形成于燕山期，這一時期太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，使得中國東部地區(qū)受到強烈的構(gòu)造應(yīng)力作用，導(dǎo)致區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生改變，從而產(chǎn)生了北北東向的褶皺和斷裂構(gòu)造。北西向斷裂的形成時間可能更晚，多在燕山晚期至喜馬拉雅期，是在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場進一步調(diào)整和演化的過程中產(chǎn)生的。這些褶皺和斷裂構(gòu)造之間存在著復(fù)雜的相互關(guān)系。褶皺的形成往往受到斷裂的控制，斷裂的活動可以導(dǎo)致褶皺的形態(tài)、規(guī)模和分布發(fā)生變化。例如，在斷裂帶附近，由于巖石的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，褶皺的形態(tài)往往更加緊閉，軸面發(fā)生傾斜或倒轉(zhuǎn)。同時，褶皺的變形也會影響斷裂的活動，褶皺過程中產(chǎn)生的應(yīng)力集中可以促使斷裂的重新活動或產(chǎn)生新的斷裂。此外，不同方向的斷裂之間也相互切割、錯動，形成了復(fù)雜的構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)，進一步改變了區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造格局。例如，近東西向斷裂和北北東向斷裂的交匯部位，巖石受到多方向應(yīng)力的作用，變形更加復(fù)雜，常形成構(gòu)造透鏡體、破碎帶等構(gòu)造現(xiàn)象。2.4區(qū)域巖漿巖特征安徽大別山地區(qū)巖漿巖類型豐富多樣，主要包括花崗巖、基性巖、超基性巖以及火山巖等，這些巖漿巖在區(qū)域內(nèi)的分布廣泛，且侵入時代各異，它們的形成與區(qū)域構(gòu)造演化密切相關(guān)，同時也對硬玉石英巖的形成和演化產(chǎn)生了重要影響?；◢弾r是區(qū)域內(nèi)分布較為廣泛的巖漿巖類型之一，主要出露于大別山核部及周邊地區(qū)。其巖石類型多樣，包括二長花崗巖、鉀長花崗巖、花崗閃長巖等。例如，天堂寨巖基主要由輝長巖、石英二長閃長巖、斑狀二長花崗巖、細粒二長花崗巖、細粒鉀長花崗巖、石英正長斑巖脈等組成。其中，斑狀二長花崗巖在全區(qū)分布最廣，出露面積最大。這些花崗巖的侵入時代主要集中在早白堊世，如天堂寨巖基中各巖石類型的鋯石U-Pb年齡顯示，其形成年齡集中在124-132Ma之間?；◢弾r的形成與區(qū)域構(gòu)造演化密切相關(guān)，早白堊世時期，大別山地區(qū)可能經(jīng)歷了巖石圈的伸展減薄和地幔物質(zhì)上涌等過程，導(dǎo)致地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融，從而形成了大規(guī)模的花崗巖侵入體。從地球化學(xué)特征來看，該地區(qū)花崗巖多屬于高鉀鈣堿性系列，具有高Sr/Y比值的巖石特點，顯示了殼?；旌系奶卣鳌２糠滞砥诘拟涢L花崗巖、石英正長巖等巖石，K?O含量高，顯示了鉀玄巖系列巖石的特點，虧損Sr、Eu、Ti等元素。這些地球化學(xué)特征反映了花崗巖在形成過程中受到了不同程度的地殼混染和巖漿分異作用的影響?；詭r和超基性巖在大別山地區(qū)也有一定的分布，主要出露于大別山東部及核部地區(qū)?；詭r主要包括輝長巖、輝綠巖、閃長巖等，超基性巖主要為輝石巖。如大別山東部的椒子巖、道士沖、祝家鋪、任家灣、小河口及大別山核部的沙村、漆柱山和賈廟巖體等，巖體規(guī)模較小，巖性主要為輝石巖-輝長巖。這些基性-超基性巖體的形成時代主要為早白堊世，其鋯石U-Pb年齡集中于125-130Ma。從地球化學(xué)特征來看，基性-超基性巖體SiO?含量在45-52%之間，巖石輕稀土元素富集，Eu異常不明顯，Ta、Nb、Zr、Hf、P和Ti強烈虧損，Ba和Pb強烈富集，Sr同位素初始比值高，εNd(t)低。地球化學(xué)特征、標(biāo)準(zhǔn)礦物計算及實驗巖石學(xué)證據(jù)表明，不同類型的基性-超基性巖具有不同的成因。例如，I組輝石巖可能由地幔石榴石相二輝橄欖巖部分熔融生成，在高壓環(huán)境下形成部分橄欖石、輝石堆晶；II組輝長巖可能由尖晶石相的輝石巖部分熔融形成；III組輝長巖形成于石榴石相二輝橄欖巖的部分熔融，可代表地幔原始巖漿?；詭r和超基性巖的形成與深部地幔物質(zhì)的上涌和部分熔融密切相關(guān)，它們的出現(xiàn)反映了區(qū)域深部地質(zhì)過程的復(fù)雜性?；鹕綆r在大別山地區(qū)也有廣泛分布，主要集中在磨子潭-曉天中生代火山巖盆地內(nèi)?；鹕綆r的巖石類型主要包括安山巖、粗安巖、粗面巖、粗面玄武巖及少量堿性粗面巖等，屬于一套鈣堿質(zhì)→弱堿質(zhì)演化的火山巖巖石組合。根據(jù)巖石組合及其演化特征，可分為毛坦廠旋回、曉天旋回。以往認為該火山噴發(fā)帶大部分形成于晚侏羅世，少數(shù)形成于早白堊世，但近年來眾多同位素年代學(xué)研究結(jié)果表明，該火山噴發(fā)帶應(yīng)形成于早白堊世。火山巖的形成與區(qū)域構(gòu)造活動密切相關(guān)，早白堊世時期，太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，導(dǎo)致中國東部地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生改變，巖石圈發(fā)生伸展減薄，深部地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了大規(guī)模的火山活動。從地球化學(xué)特征來看，火山巖具有高鉀鈣堿性的特點，稀土元素總量較高，Sr、Nd同位素組成變化較大，反映了其源區(qū)的復(fù)雜性和巖漿演化過程中的多樣性。在空間分布上，區(qū)域巖漿巖與硬玉石英巖存在一定的關(guān)系。硬玉石英巖主要出露于大別山地區(qū)的高壓-超高壓變質(zhì)帶內(nèi)，而花崗巖、基性巖和超基性巖等巖漿巖的分布則較為廣泛，部分巖漿巖侵入到了硬玉石英巖所在的地層中。例如，在一些地區(qū)可見花崗巖脈侵入到硬玉石英巖中，這種侵入關(guān)系表明巖漿活動發(fā)生在硬玉石英巖形成之后。巖漿巖的侵入可能對硬玉石英巖產(chǎn)生了一定的影響，如熱接觸變質(zhì)作用可能導(dǎo)致硬玉石英巖的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)生改變。同時，巖漿巖的形成過程中釋放的熱和流體，可能也參與了硬玉石英巖的后期改造過程，對其地球化學(xué)特征產(chǎn)生了一定的影響。此外，區(qū)域巖漿巖的分布和演化也受到了區(qū)域構(gòu)造的控制，與褶皺、斷裂等構(gòu)造密切相關(guān)。例如，郯-廬斷裂帶的活動對區(qū)域巖漿巖的分布和形成時代產(chǎn)生了重要影響，在斷裂帶附近，巖漿活動更為頻繁，巖漿巖的分布也更為集中。三、硬玉石英巖的巖石學(xué)特征3.1野外產(chǎn)出特征在安徽大別山地區(qū)的野外實地考察中，硬玉石英巖主要出露于區(qū)域內(nèi)的高壓-超高壓變質(zhì)帶，如岳西縣的碧溪嶺地區(qū)以及雙河地區(qū)等，這些區(qū)域經(jīng)歷了強烈的構(gòu)造運動和變質(zhì)作用，為硬玉石英巖的形成提供了特殊的地質(zhì)條件。硬玉石英巖常呈透鏡狀、脈狀或薄層狀產(chǎn)出，其規(guī)模大小不一。在碧溪嶺地區(qū)，部分硬玉石英巖體呈透鏡狀產(chǎn)出，長軸方向多為北東向，與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致。透鏡體的長度從數(shù)米到數(shù)十米不等，寬度一般在1-5米之間。例如，在碧溪嶺小河河床附近，可見一硬玉石英巖透鏡體，寬約2米，長約8米，以夾層形式存在于榴輝巖之中。其產(chǎn)狀與圍巖榴輝巖面理協(xié)調(diào)，走向北北東，傾角直立，這種產(chǎn)出狀態(tài)表明硬玉石英巖在形成過程中與圍巖經(jīng)歷了相似的構(gòu)造變形作用。在雙河地區(qū)，硬玉石英巖則多以脈狀形式穿插于片麻巖等圍巖之中，脈體寬度較窄，一般在幾厘米到幾十厘米之間，但延伸長度可達數(shù)米至數(shù)十米。這些脈狀硬玉石英巖的走向和傾角受區(qū)域斷裂構(gòu)造的控制，常與斷裂面近平行或呈一定角度相交。硬玉石英巖與圍巖的接觸關(guān)系十分密切，主要表現(xiàn)為漸變接觸和突變接觸兩種類型。漸變接觸關(guān)系表明硬玉石英巖與圍巖在形成過程中經(jīng)歷了逐漸的物質(zhì)交換和變質(zhì)作用過程。在這種接觸帶上，巖石的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造呈現(xiàn)出逐漸過渡的特征。例如，在與片麻巖漸變接觸的部位，硬玉石英巖中的硬玉和石英含量逐漸減少，而片麻巖中的長石、云母等礦物含量逐漸增加，同時巖石的結(jié)構(gòu)也從硬玉石英巖的粒狀變晶結(jié)構(gòu)逐漸過渡為片麻巖的片麻狀結(jié)構(gòu)。突變接觸關(guān)系則顯示硬玉石英巖與圍巖的形成過程可能存在明顯的差異或間斷。在突變接觸帶上，巖石的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造突然發(fā)生變化，兩者之間界限清晰。如在與榴輝巖突變接觸的地方，硬玉石英巖一側(cè)主要由硬玉和石英組成，具粒狀變晶結(jié)構(gòu)；而榴輝巖一側(cè)則主要由綠輝石、石榴子石等礦物組成，具典型的榴輝結(jié)構(gòu)，兩者之間的礦物組合和結(jié)構(gòu)差異顯著。從地質(zhì)構(gòu)造部位來看，硬玉石英巖主要分布于區(qū)域內(nèi)的褶皺核部和斷裂附近。在褶皺核部，由于受到強烈的擠壓作用，巖石發(fā)生了復(fù)雜的變形和變質(zhì)，為硬玉石英巖的形成提供了適宜的溫度、壓力條件和構(gòu)造環(huán)境。例如，在一些緊閉褶皺的核部，硬玉石英巖與榴輝巖、片麻巖等巖石緊密共生，共同構(gòu)成了復(fù)雜的構(gòu)造巖組合。在斷裂附近，巖石的破碎和流體活動為硬玉石英巖的形成和改造提供了物質(zhì)來源和動力條件。斷裂活動導(dǎo)致巖石破碎，形成了大量的裂隙和孔隙，深部的熱液和流體可以沿著這些通道上升，與圍巖發(fā)生交代作用，促進了硬玉石英巖的形成和礦物的重結(jié)晶。同時，斷裂活動還可能引發(fā)巖石的局部升溫、增壓，進一步促進了硬玉石英巖的變質(zhì)和變形。如在郯-廬斷裂帶附近的一些地段，硬玉石英巖的變形程度明顯增強，巖石中的礦物定向排列更加明顯，顯示出斷裂活動對其構(gòu)造變形的重要影響。3.2巖石礦物組成硬玉石英巖的礦物組成是其巖石學(xué)特征的重要方面，通過顯微鏡下觀察以及電子探針（EPMA）等技術(shù)對安徽大別山硬玉石英巖樣品進行分析，發(fā)現(xiàn)其主要礦物為硬玉和石英，同時含有少量的次要礦物，各礦物的含量、特征及相互關(guān)系對于揭示巖石的成因和演化具有重要意義。硬玉是硬玉石英巖的主要礦物之一，含量通常在30%-70%之間。其晶體形態(tài)多呈柱狀、短柱狀，少數(shù)為粒狀，晶體大小一般在0.1-0.5毫米之間。在顯微鏡下，硬玉呈現(xiàn)出無色或淺綠至深綠色，具有玻璃光澤，解理平行{110}完全，兩組解理夾角為87°。其干涉色為二級藍綠至三級藍，正高突起，二軸晶正光性。利用電子探針分析可知，硬玉的化學(xué)成分主要為NaAlSi?O?，其中Na?O含量約為13.5%-15.5%，Al?O?含量約為20.5%-22.5%，SiO?含量約為55.5%-57.5%。在一些硬玉顆粒中，可見到定向排列的針狀或絲狀包裹體，這些包裹體可能是在硬玉結(jié)晶過程中捕獲的外來物質(zhì)，其定向排列反映了巖石在形成過程中受到的應(yīng)力作用方向。例如，在雙河地區(qū)的硬玉石英巖樣品中，部分硬玉晶體中的包裹體沿同一方向排列，與巖石的片理方向一致，表明在硬玉結(jié)晶時，巖石處于一定的應(yīng)力環(huán)境中，晶體生長受到了應(yīng)力的影響。石英也是硬玉石英巖的主要組成礦物，含量一般在30%-60%左右。石英常呈他形粒狀，充填于硬玉顆粒之間，其粒度相對較細，一般在0.05-0.2毫米之間。在顯微鏡下，石英無色透明，表面光滑，無解理，具波狀消光，干涉色為一級黃白，正低突起。石英的主要化學(xué)成分是SiO?，含量高達99%以上。部分石英顆粒具有波狀消光現(xiàn)象，這是由于巖石在形成過程中受到應(yīng)力作用，導(dǎo)致石英晶格發(fā)生變形所致。在碧溪嶺地區(qū)的硬玉石英巖中，可見大量石英顆粒呈現(xiàn)出明顯的波狀消光，這表明該地區(qū)的硬玉石英巖在形成后經(jīng)歷了較強的構(gòu)造應(yīng)力作用，使得石英礦物發(fā)生了塑性變形。除硬玉和石英外，硬玉石英巖中還含有少量的次要礦物，如石榴子石、綠輝石、金紅石、白云母等。石榴子石含量較少，一般在1%-5%之間，常呈自形-半自形粒狀，粒徑多在0.05-0.1毫米之間。其顏色為深紅色、紫紅色，具均質(zhì)性，正高突起，在薄片中呈鮮艷的紅色，十分醒目。電子探針分析顯示，石榴子石的成分主要為鎂鋁榴石-鐵鋁榴石系列，其中MgO含量約為10%-15%，Al?O?含量約為20%-25%，F(xiàn)eO含量約為25%-35%。石榴子石的存在反映了巖石在形成過程中經(jīng)歷了較高的壓力條件，因為石榴子石是典型的高壓礦物。綠輝石含量通常在1%-3%左右，呈短柱狀或粒狀，與硬玉的晶體形態(tài)有一定相似性。在顯微鏡下，綠輝石呈淡綠色，具玻璃光澤，解理平行{110}完全，兩組解理夾角為87°，干涉色為二級藍綠至三級藍，正高突起，二軸晶負光性。其化學(xué)成分主要為(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)Si?O?，CaO含量約為10%-15%，Na?O含量約為5%-8%。綠輝石與硬玉同屬單斜輝石族礦物，它們在硬玉石英巖中的共生，表明巖石在形成過程中經(jīng)歷了復(fù)雜的變質(zhì)作用，可能涉及到不同溫壓條件下的礦物轉(zhuǎn)化和結(jié)晶過程。金紅石含量極少，一般小于1%，常呈針狀、柱狀，沿巖石的片理方向定向分布。金紅石呈暗紅色、紅褐色，金剛光澤，高正突起，無解理，干涉色為高級白，一軸晶正光性。其主要化學(xué)成分是TiO?，含量在98%以上。金紅石的定向分布可能與巖石在變形過程中的應(yīng)力作用有關(guān)，其形成可能與巖石中的鈦元素在變質(zhì)作用過程中的遷移和富集有關(guān)。白云母含量也較少，一般在1%-3%之間，呈細小的片狀，常分布于硬玉和石英顆粒之間。白云母無色透明，具玻璃光澤，解理平行{001}極完全，薄片具彈性，干涉色可達三級頂，中正突起，二軸晶負光性。其化學(xué)成分主要為KAl?(AlSi?O??)(OH,F)?，K?O含量約為8%-10%，Al?O?含量約為30%-35%。白云母的出現(xiàn)可能是由于巖石在變質(zhì)過程中，鉀、鋁等元素在一定的溫壓條件下發(fā)生遷移和重結(jié)晶，形成了白云母礦物。這些礦物之間存在著密切的相互關(guān)系。硬玉和石英緊密共生，構(gòu)成了巖石的主要礦物骨架。石榴子石、綠輝石等高壓礦物常與硬玉共生，表明它們在形成過程中經(jīng)歷了相似的高壓變質(zhì)環(huán)境。金紅石沿片理定向分布，反映了巖石在變形過程中的應(yīng)力作用方向。白云母充填于其他礦物顆粒之間，可能是在巖石后期的變質(zhì)作用或熱液活動過程中形成的。例如，在一些樣品中，可以觀察到硬玉顆粒被石英顆粒緊密包裹，形成鑲嵌結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)表明硬玉和石英在結(jié)晶過程中相互影響，同時也反映了巖石形成時的物理化學(xué)條件。此外，石榴子石周圍有時可見到綠輝石的反應(yīng)邊，這表明在變質(zhì)作用過程中，隨著溫壓條件的變化，礦物之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，石榴子石與周圍的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成了綠輝石反應(yīng)邊。3.3巖石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造硬玉石英巖的結(jié)構(gòu)類型豐富多樣，主要包括粒狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)等，這些結(jié)構(gòu)特征與巖石的形成過程和后期改造密切相關(guān)，是揭示巖石成因的重要依據(jù)。粒狀結(jié)構(gòu)是硬玉石英巖較為常見的結(jié)構(gòu)類型，在顯微鏡下觀察，硬玉和石英顆粒均呈他形粒狀，粒徑大小不一，分布相對均勻。硬玉顆粒的粒徑一般在0.1-0.5毫米之間，石英顆粒的粒徑相對較細，多在0.05-0.2毫米左右。例如，在碧溪嶺地區(qū)的部分硬玉石英巖樣品中，硬玉和石英顆粒以粒狀結(jié)構(gòu)緊密堆積，硬玉顆粒彼此接觸，石英顆粒充填于硬玉顆粒之間的空隙中，形成了較為致密的巖石結(jié)構(gòu)。這種粒狀結(jié)構(gòu)的形成與巖石在變質(zhì)過程中的結(jié)晶作用有關(guān)，在特定的溫度、壓力條件下，硬玉和石英從巖漿或熱液中結(jié)晶析出，逐漸生長形成粒狀晶體。在結(jié)晶過程中，由于物質(zhì)供應(yīng)和結(jié)晶空間的限制，晶體未能充分發(fā)育成自形晶，而是形成了他形粒狀。鑲嵌結(jié)構(gòu)也是硬玉石英巖的重要結(jié)構(gòu)特征之一，在這種結(jié)構(gòu)中，硬玉和石英顆粒緊密鑲嵌在一起，相互穿插、咬合，邊界不規(guī)則。例如，在雙河地區(qū)的一些硬玉石英巖樣品中，可見硬玉顆粒被石英顆粒緊密包裹，或者石英顆粒穿插于硬玉顆粒之間，形成了復(fù)雜的鑲嵌關(guān)系。鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成可能與巖石在后期受到的構(gòu)造應(yīng)力作用有關(guān)，構(gòu)造應(yīng)力使巖石發(fā)生變形，礦物顆粒之間發(fā)生相互擠壓、錯動，從而形成了緊密的鑲嵌結(jié)構(gòu)。此外，在變質(zhì)作用后期，礦物的重結(jié)晶作用也可能促進了鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成，重結(jié)晶過程中礦物顆粒的生長和調(diào)整，使得顆粒之間的接觸更加緊密，形成了鑲嵌狀的結(jié)構(gòu)。在構(gòu)造特征方面，硬玉石英巖主要呈現(xiàn)出塊狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造。塊狀構(gòu)造表現(xiàn)為巖石整體均勻，礦物分布無明顯定向性，各部分性質(zhì)較為均一。例如，在部分硬玉石英巖巖體中，巖石的礦物組成和結(jié)構(gòu)在各個方向上基本一致，沒有明顯的層理或條帶，呈現(xiàn)出典型的塊狀構(gòu)造。塊狀構(gòu)造的形成通常與巖石在相對穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境中形成有關(guān)，在形成過程中，巖石未受到強烈的定向應(yīng)力作用，礦物結(jié)晶較為均勻，從而形成了塊狀構(gòu)造。條帶狀構(gòu)造則是硬玉石英巖中另一種常見的構(gòu)造類型，表現(xiàn)為巖石中不同礦物或礦物集合體呈條帶狀相間分布。這些條帶的寬度和形態(tài)各異，寬度從幾毫米到幾厘米不等。條帶的顏色、礦物組成和結(jié)構(gòu)特征存在明顯差異，從而形成了清晰的條帶界限。例如，在一些硬玉石英巖樣品中，可見硬玉含量較高的條帶與石英含量較高的條帶相互交替出現(xiàn)，硬玉條帶顏色較深，呈淺綠色或深綠色，而石英條帶顏色較淺，呈無色或白色。條帶狀構(gòu)造的形成與巖石在變質(zhì)過程中的物質(zhì)分異和定向流動有關(guān)。在變質(zhì)作用過程中，由于溫度、壓力的變化以及流體的參與，巖石中的物質(zhì)發(fā)生了遷移和分異，不同成分的礦物在不同部位富集，形成了條帶狀的礦物分布。同時，構(gòu)造應(yīng)力的作用也可能導(dǎo)致礦物的定向排列，進一步增強了條帶狀構(gòu)造的特征。在強烈的擠壓應(yīng)力作用下，礦物顆粒會沿著應(yīng)力方向發(fā)生定向排列，形成條帶狀的構(gòu)造。四、硬玉石英巖的成因分析4.1成礦地質(zhì)條件區(qū)域構(gòu)造運動對硬玉石英巖的形成起著至關(guān)重要的控制作用。在漫長的地質(zhì)歷史時期，安徽大別山地區(qū)處于華北板塊與揚子板塊的碰撞帶，經(jīng)歷了多期強烈的構(gòu)造運動。其中，印支期的板塊碰撞是區(qū)域構(gòu)造演化的關(guān)鍵事件，揚子板塊向華北板塊俯沖，使得地殼物質(zhì)發(fā)生強烈的變形、縮短和增厚。在這一過程中，大量的陸殼巖石被帶入深部，承受了極高的壓力和溫度，為硬玉石英巖的形成創(chuàng)造了必要的地質(zhì)條件。例如，在俯沖帶附近，由于板塊的強烈擠壓，巖石發(fā)生韌性變形，形成了緊閉的褶皺和大規(guī)模的斷裂構(gòu)造。這些構(gòu)造不僅改變了巖石的物理結(jié)構(gòu)，還促進了巖石內(nèi)部的物質(zhì)遷移和化學(xué)反應(yīng)，為硬玉石英巖的形成提供了物質(zhì)來源和運移通道。研究表明，硬玉石英巖主要分布于區(qū)域內(nèi)的高壓-超高壓變質(zhì)帶，這些變質(zhì)帶的形成與板塊俯沖帶的位置密切相關(guān)。在俯沖帶的深部，巖石受到的壓力可達數(shù)十千巴，溫度也相應(yīng)升高，這種極端的溫壓條件使得巖石中的礦物發(fā)生重結(jié)晶和變質(zhì)反應(yīng)，從而形成了硬玉石英巖等高壓-超高壓變質(zhì)巖。巖漿活動與硬玉石英巖的形成也存在著密切的聯(lián)系。在區(qū)域構(gòu)造演化過程中，巖漿活動頻繁，不同時期、不同類型的巖漿侵入和噴發(fā)對硬玉石英巖的形成和演化產(chǎn)生了多方面的影響。早白堊世時期，大別山地區(qū)發(fā)生了大規(guī)模的巖漿侵入活動，形成了廣泛分布的花崗巖體。巖漿活動帶來了大量的熱能和揮發(fā)性物質(zhì)，這些物質(zhì)在上升過程中與圍巖發(fā)生相互作用，改變了圍巖的物理化學(xué)條件。一方面，巖漿的高溫使得圍巖發(fā)生部分熔融，為硬玉石英巖的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。例如，當(dāng)巖漿侵入到富含硅、鋁等元素的沉積巖或火山巖中時，在高溫作用下，圍巖中的礦物發(fā)生分解和重結(jié)晶，形成了硬玉和石英等礦物。另一方面，巖漿活動過程中釋放的熱液富含各種金屬離子和揮發(fā)分，這些熱液在巖石的裂隙和孔隙中運移，與圍巖發(fā)生交代作用，促進了硬玉石英巖的形成和礦物的富集。研究發(fā)現(xiàn)，在一些硬玉石英巖體附近，常伴有巖漿巖脈的侵入，這些巖漿巖脈的存在表明巖漿活動與硬玉石英巖的形成在時間和空間上具有一定的關(guān)聯(lián)性。變質(zhì)作用是硬玉石英巖形成的關(guān)鍵地質(zhì)作用之一。在大別山地區(qū)，硬玉石英巖經(jīng)歷了復(fù)雜的變質(zhì)過程，包括區(qū)域變質(zhì)作用和動力變質(zhì)作用。區(qū)域變質(zhì)作用使得巖石在較大范圍內(nèi)受到均勻的溫度、壓力和化學(xué)活動性流體的作用，發(fā)生礦物的重結(jié)晶和變質(zhì)反應(yīng)。在高壓-超高壓變質(zhì)條件下，巖石中的礦物組合發(fā)生了顯著變化，形成了硬玉、石英、石榴子石、綠輝石等高壓礦物組合。例如，在區(qū)域變質(zhì)作用過程中，原巖中的長石、云母等礦物在高溫高壓和流體的作用下，發(fā)生分解和化學(xué)反應(yīng)，形成了硬玉和石英。動力變質(zhì)作用則是由于巖石受到強烈的構(gòu)造應(yīng)力作用而發(fā)生的變質(zhì)現(xiàn)象。在板塊碰撞帶，巖石受到巨大的擠壓應(yīng)力，發(fā)生韌性剪切變形，形成了糜棱巖、碎裂巖等動力變質(zhì)巖。動力變質(zhì)作用不僅改變了巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，還促進了礦物的定向排列和重結(jié)晶。在硬玉石英巖中，常見的礦物定向排列和波狀消光等現(xiàn)象，就是動力變質(zhì)作用的結(jié)果。這些變質(zhì)作用相互疊加、相互影響，共同塑造了硬玉石英巖的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和地球化學(xué)特征。4.2礦物共生組合與成因指示硬玉石英巖中硬玉與石英的共生組合是其顯著特征，這種共生關(guān)系對巖石的成巖環(huán)境和成因具有重要的指示意義。從礦物學(xué)角度來看，硬玉屬于輝石族礦物，其化學(xué)式為NaAlSi_2O_6，形成于高壓環(huán)境；石英則是地殼中廣泛分布的礦物，主要成分是SiO_2。二者共生表明巖石形成過程中經(jīng)歷了特定的物理化學(xué)條件。在區(qū)域變質(zhì)作用中，當(dāng)巖石處于高溫高壓環(huán)境時，原巖中的礦物發(fā)生重結(jié)晶和變質(zhì)反應(yīng)。例如，原巖中的長石、云母等礦物在高溫高壓和流體的作用下，其內(nèi)部的化學(xué)成分發(fā)生重新組合，鈉、鋁、硅等元素逐漸富集并結(jié)晶形成硬玉，而多余的硅元素則結(jié)晶形成石英。這一過程需要特定的溫壓條件和元素供應(yīng)，通常在板塊俯沖帶等深部構(gòu)造環(huán)境中才能滿足。硬玉與石英的共生還反映了巖石形成過程中的物質(zhì)遷移和分異作用。在變質(zhì)作用過程中，巖石中的元素會在溫度、壓力梯度以及流體的驅(qū)動下發(fā)生遷移。硬玉和石英的結(jié)晶析出，意味著在特定的部位，鈉、鋁、硅等元素達到了一定的濃度和化學(xué)勢，滿足了硬玉和石英的結(jié)晶條件。這種元素的遷移和分異作用與巖石所處的構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)。在板塊俯沖帶，由于板塊的強烈擠壓和俯沖，巖石受到高溫高壓和流體的作用，元素的遷移和分異更加明顯，從而有利于硬玉石英巖的形成。例如，在大別山地區(qū)，硬玉石英巖主要分布于高壓-超高壓變質(zhì)帶，這些區(qū)域正是板塊俯沖作用強烈的地帶，巖石在這樣的環(huán)境中經(jīng)歷了復(fù)雜的變質(zhì)過程，形成了硬玉與石英的共生組合。次要礦物與硬玉、石英的共生關(guān)系同樣蘊含著豐富的成因信息。石榴子石與硬玉、石英共生，石榴子石是典型的高壓礦物，其化學(xué)式為A_3B_2(SiO_4)_3（其中A代表二價陽離子，如Mg^{2+}、Fe^{2+}、Ca^{2+}等；B代表三價陽離子，如Al^{3+}、Fe^{3+}等）。在硬玉石英巖中，石榴子石的存在表明巖石在形成過程中經(jīng)歷了極高的壓力條件，通常在深度大于100千米的地幔環(huán)境中，才能滿足石榴子石的形成條件。這進一步佐證了硬玉石英巖形成于板塊俯沖帶的深部構(gòu)造環(huán)境，因為只有在這樣的環(huán)境中，巖石才能承受如此高的壓力。例如，在碧溪嶺地區(qū)的硬玉石英巖中，石榴子石與硬玉、石英緊密共生，其晶體形態(tài)完整，表明在巖石形成的高壓環(huán)境下，石榴子石有足夠的時間和空間進行結(jié)晶生長。綠輝石與硬玉、石英共生也具有重要的成因指示意義。綠輝石屬于單斜輝石族，其化學(xué)成分與硬玉有一定的相似性，化學(xué)式為(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)Si_2O_6。綠輝石的形成同樣需要較高的壓力條件，它與硬玉、石英的共生表明巖石在變質(zhì)過程中經(jīng)歷了復(fù)雜的礦物轉(zhuǎn)化和結(jié)晶過程。在板塊俯沖帶的深部，隨著溫壓條件的變化，原巖中的礦物逐漸發(fā)生變質(zhì)反應(yīng)，綠輝石可能是由早期形成的其他礦物在更高壓力條件下轉(zhuǎn)化而來。同時，綠輝石與硬玉的共生也反映了巖石在形成過程中元素的復(fù)雜遷移和分配，因為綠輝石和硬玉的化學(xué)成分存在一定的關(guān)聯(lián)性，它們的共生暗示了在特定的溫壓條件下，鈉、鈣、鎂、鐵、鋁等元素在礦物之間的重新分配和結(jié)晶。例如，在雙河地區(qū)的硬玉石英巖中，綠輝石與硬玉、石英呈相互穿插的關(guān)系，表明它們在形成過程中相互影響，共同記錄了巖石的變質(zhì)歷史。金紅石沿片理定向分布與硬玉、石英共生，金紅石的主要成分是TiO_2，其定向分布反映了巖石在變形過程中的應(yīng)力作用方向。在硬玉石英巖形成后，巖石受到構(gòu)造應(yīng)力的作用發(fā)生變形，金紅石等礦物會沿著應(yīng)力方向發(fā)生定向排列。這表明巖石在形成后經(jīng)歷了構(gòu)造變形過程，且變形過程中存在一定的應(yīng)力場。例如，在一些硬玉石英巖樣品中，金紅石呈針狀沿片理方向定向分布，與硬玉和石英的排列方向具有一定的相關(guān)性，這說明在構(gòu)造變形過程中，金紅石與硬玉、石英共同受到了應(yīng)力的作用，其定向分布為研究巖石的變形歷史和應(yīng)力狀態(tài)提供了重要線索。白云母充填于硬玉和石英顆粒之間，白云母的化學(xué)式為KAl_2(AlSi_3O_{10})(OH,F)_2，其出現(xiàn)可能與巖石在后期的變質(zhì)作用或熱液活動有關(guān)。在硬玉石英巖形成后，熱液活動可能帶來了鉀、鋁等元素，這些元素在一定的溫壓條件下與巖石中的其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成了白云母。白云母充填于硬玉和石英顆粒之間，表明其形成時間相對較晚，是在硬玉和石英結(jié)晶之后，通過后期的熱液交代作用或變質(zhì)分異作用形成的。這一現(xiàn)象反映了硬玉石英巖在形成后的演化過程中，受到了熱液等外部因素的影響，其礦物組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生了進一步的變化。例如，在一些樣品中，可以觀察到白云母沿著硬玉和石英顆粒的邊緣或裂隙生長，形成了明顯的交代結(jié)構(gòu)，這進一步證實了白云母是在后期熱液活動中形成的。4.3同位素年代學(xué)證據(jù)同位素年代學(xué)為確定硬玉石英巖的形成時代提供了關(guān)鍵證據(jù)，對揭示其成因和構(gòu)造背景具有重要意義。本研究運用先進的同位素測年技術(shù)，對安徽大別山硬玉石英巖樣品中的鋯石、獨居石等礦物進行了系統(tǒng)分析，獲取了高精度的同位素年齡數(shù)據(jù)。鋯石是一種常用于同位素年代學(xué)研究的礦物，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能夠有效地保存巖石形成時的同位素信息。對硬玉石英巖中的鋯石進行LA-ICP-MS（激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜）U-Pb定年分析，結(jié)果顯示，鋯石的U-Pb年齡主要集中在220-240Ma之間。這些年齡數(shù)據(jù)表明，硬玉石英巖的形成時代為三疊紀(jì)，與區(qū)域上揚子板塊與華北板塊碰撞造山的時間相吻合。在三疊紀(jì)時期，揚子板塊向華北板塊俯沖，導(dǎo)致地殼物質(zhì)發(fā)生強烈變形和變質(zhì)，在俯沖帶的深部高溫高壓環(huán)境下，形成了硬玉石英巖。例如，在碧溪嶺地區(qū)的硬玉石英巖樣品中，分析的鋯石顆粒呈現(xiàn)出典型的巖漿鋯石特征，具有清晰的振蕩環(huán)帶，Th/U比值較高，一般在0.1-0.5之間。這些特征表明鋯石形成于巖漿結(jié)晶過程，進一步證實了硬玉石英巖在三疊紀(jì)時期與板塊碰撞導(dǎo)致的巖漿活動和變質(zhì)作用密切相關(guān)。獨居石也是同位素年代學(xué)研究的重要對象，它對變質(zhì)作用過程中的熱事件響應(yīng)敏感，能夠記錄巖石在變質(zhì)過程中的年齡信息。對硬玉石英巖中的獨居石進行電子探針微量元素分析和Th-U-Pb定年，獲得的年齡數(shù)據(jù)主要集中在210-230Ma之間。這一年齡范圍與鋯石U-Pb年齡在誤差范圍內(nèi)基本一致，進一步驗證了硬玉石英巖在三疊紀(jì)時期經(jīng)歷了重要的變質(zhì)事件。獨居石的年齡分布可能反映了硬玉石英巖在變質(zhì)過程中的多階段演化，在板塊碰撞的主變質(zhì)期之后，巖石可能經(jīng)歷了后期的熱擾動和變質(zhì)改造，導(dǎo)致獨居石中的同位素體系發(fā)生了部分重置。例如，在雙河地區(qū)的硬玉石英巖樣品中，獨居石的化學(xué)成分顯示出明顯的變化，部分獨居石顆粒中稀土元素含量較高，這可能與巖石在變質(zhì)過程中的元素遷移和富集有關(guān)。通過對獨居石年齡的分析，可以推斷出硬玉石英巖在后期變質(zhì)改造過程中的時間和溫度條件，為深入理解其成因和演化提供了重要依據(jù)。此外，對硬玉石英巖中的全巖進行Sm-Nd同位素分析，獲得的εNd(t)值在-10--15之間，表明其物質(zhì)來源主要為古老的地殼物質(zhì)。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，這可能與揚子板塊俯沖過程中，古老陸殼物質(zhì)的卷入和再循環(huán)有關(guān)。在板塊碰撞帶，揚子板塊的古老陸殼物質(zhì)被帶入深部，在高溫高壓條件下發(fā)生變質(zhì)重結(jié)晶，形成了硬玉石英巖。Sm-Nd同位素分析結(jié)果與鋯石和獨居石的年齡數(shù)據(jù)相互印證，共同揭示了硬玉石英巖的形成時代和物質(zhì)來源。例如，通過對區(qū)域內(nèi)不同巖石樣品的Sm-Nd同位素對比分析發(fā)現(xiàn)，硬玉石英巖的εNd(t)值與前震旦系古老變質(zhì)巖系的εNd(t)值較為接近，這進一步表明硬玉石英巖的物質(zhì)來源與古老地殼物質(zhì)密切相關(guān)，其形成過程涉及到古老地殼物質(zhì)在板塊碰撞帶的再循環(huán)和變質(zhì)改造。綜上所述，同位素年代學(xué)證據(jù)表明安徽大別山硬玉石英巖形成于三疊紀(jì)，與揚子板塊和華北板塊的碰撞造山事件密切相關(guān)。鋯石、獨居石的年齡數(shù)據(jù)以及全巖Sm-Nd同位素分析結(jié)果，共同為硬玉石英巖的成因分析提供了重要的時間約束和物質(zhì)來源信息，為深入研究其在區(qū)域構(gòu)造演化中的作用奠定了堅實基礎(chǔ)。4.4成因模式建立綜合上述多方面的研究證據(jù)，可構(gòu)建出安徽大別山硬玉石英巖的成因模式，該模式涵蓋了巖石從原巖形成到最終硬玉石英巖產(chǎn)出的一系列復(fù)雜地質(zhì)過程。在晚古生代時期，研究區(qū)域處于揚子板塊邊緣的大陸架環(huán)境，海水相對較淺，氣候溫暖濕潤，生物繁盛。在這樣的環(huán)境下，陸源碎屑物質(zhì)不斷被搬運至海洋中沉積，形成了一套富含硅、鋁等元素的沉積巖原巖，其主要巖石類型可能包括泥質(zhì)砂巖、粉砂巖以及泥巖等。這些原巖在沉積過程中，由于不同時期物源區(qū)的變化以及沉積環(huán)境的差異，巖石的成分和結(jié)構(gòu)存在一定的變化。例如，在海侵時期，海洋生物的大量繁殖和死亡使得沉積巖中含有較多的生物碎屑，同時海水中的化學(xué)物質(zhì)也參與了沉積過程，導(dǎo)致巖石中某些微量元素的富集。隨著地質(zhì)演化的推進，進入三疊紀(jì)，揚子板塊與華北板塊發(fā)生強烈碰撞，這一重大地質(zhì)事件徹底改變了研究區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造格局。揚子板塊向華北板塊俯沖，在俯沖帶的深部，原巖被帶入到極高壓力和溫度的環(huán)境中。壓力可達2.5-4.0GPa，溫度約為650-850℃。在這種極端條件下，原巖發(fā)生了強烈的變質(zhì)作用，礦物發(fā)生重結(jié)晶和變質(zhì)反應(yīng)。原巖中的長石、云母等礦物在高溫高壓和流體的作用下，其內(nèi)部的化學(xué)成分發(fā)生重新組合。鈉、鋁、硅等元素逐漸富集并結(jié)晶形成硬玉，而多余的硅元素則結(jié)晶形成石英，同時少量的石榴子石、綠輝石等高壓礦物也開始結(jié)晶析出，標(biāo)志著硬玉石英巖初步形成。例如，在板塊俯沖帶的深部，由于壓力的持續(xù)增加，巖石中的原子間距被壓縮，礦物晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整，促使硬玉和石英等礦物在特定的溫壓條件下結(jié)晶生長。在硬玉石英巖形成后，隨著板塊的持續(xù)運動，巖石開始經(jīng)歷折返過程，逐漸從深部向淺部抬升。在折返過程中，巖石受到的壓力和溫度逐漸降低，但仍然處于較高的溫壓環(huán)境中。此時，巖石中的礦物繼續(xù)發(fā)生調(diào)整和重結(jié)晶，硬玉和石英的晶體進一步生長和發(fā)育，礦物之間的鑲嵌結(jié)構(gòu)更加緊密。同時，由于巖石在折返過程中受到構(gòu)造應(yīng)力的作用，發(fā)生了韌性變形，形成了明顯的片理和線理構(gòu)造，礦物也出現(xiàn)了定向排列的現(xiàn)象。例如，在韌性變形過程中，硬玉和石英顆粒在應(yīng)力作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)和錯動，使得它們的長軸方向逐漸與應(yīng)力方向平行，形成了定向排列的結(jié)構(gòu)。在巖石折返至地殼淺部的過程中，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生了改變，巖石受到了強烈的構(gòu)造擠壓和剪切作用，形成了大量的褶皺和斷裂構(gòu)造。硬玉石英巖在這些構(gòu)造作用下，發(fā)生了進一步的變形和改造。褶皺構(gòu)造使得巖石發(fā)生彎曲和變形，形成了復(fù)雜的褶皺形態(tài)，斷裂構(gòu)造則導(dǎo)致巖石破碎，形成了裂隙和破碎帶。在斷裂帶附近，巖石的變形更為強烈，礦物顆粒被破碎成細小的碎粒，形成了碎裂結(jié)構(gòu)。同時，熱液活動沿著斷裂帶和裂隙上升，與巖石發(fā)生交代作用，帶來了鉀、鋁等元素，形成了白云母等次生礦物，充填于硬玉和石英顆粒之間。例如，在郯-廬斷裂帶附近的硬玉石英巖中，可見明顯的斷裂破碎現(xiàn)象，巖石中的礦物顆粒被錯斷和位移，同時熱液活動形成的白云母沿著斷裂面和裂隙生長，進一步改變了巖石的礦物組成和結(jié)構(gòu)。最后，在長期的地質(zhì)演化過程中，硬玉石英巖出露于地表，遭受風(fēng)化、剝蝕等外動力地質(zhì)作用。巖石表面的礦物逐漸被風(fēng)化分解，形成了風(fēng)化殼，內(nèi)部的礦物也受到一定程度的影響。然而，由于硬玉和石英的硬度較高，化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，使得硬玉石英巖在一定程度上保留了其內(nèi)部的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，成為研究區(qū)域地質(zhì)演化歷史的重要巖石記錄。例如，在現(xiàn)代的野外露頭中，可以觀察到硬玉石英巖表面的風(fēng)化痕跡，巖石顏色變淺，礦物顆粒有一定程度的剝落，但內(nèi)部的硬玉和石英等礦物仍然保持著相對完整的結(jié)構(gòu)和共生關(guān)系。五、硬玉石英巖的地球化學(xué)特征5.1主量元素地球化學(xué)特征本研究采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）對安徽大別山硬玉石英巖的主量元素進行了精確分析，測試過程嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。分析結(jié)果顯示，硬玉石英巖的主量元素組成具有獨特的特征，這些特征對于揭示其物質(zhì)來源和形成過程具有重要意義。硬玉石英巖中SiO?含量較高，通常在70%-80%之間，這與巖石中大量石英的存在密切相關(guān)。石英是一種富含硅的礦物，其主要成分是SiO?，高含量的SiO?表明巖石在形成過程中硅元素相對富集。例如，在碧溪嶺地區(qū)的硬玉石英巖樣品中，SiO?含量達到75.5%，反映了該地區(qū)硬玉石英巖中石英礦物的大量存在。高硅含量可能暗示原巖具有較高的硅質(zhì)來源，可能為富含硅質(zhì)的沉積巖或火山巖。在沉積環(huán)境中，陸源碎屑物質(zhì)的搬運和沉積過程中，硅質(zhì)礦物的富集可能導(dǎo)致原巖具有較高的硅含量；而在火山活動中，火山噴發(fā)物中的硅質(zhì)成分也可能在后期的變質(zhì)作用中保留在硬玉石英巖中。Al?O?含量一般在10%-15%左右，硬玉的化學(xué)式為NaAlSi?O?，其中含有一定量的鋁元素，因此硬玉的存在是巖石中鋁元素的重要來源之一。在一些硬玉含量較高的樣品中，Al?O?含量相應(yīng)增加。例如，在雙河地區(qū)的部分硬玉石英巖樣品中，硬玉含量相對較高，Al?O?含量達到13.8%。鋁元素的含量變化還可能與原巖的成分以及變質(zhì)過程中的物質(zhì)遷移有關(guān)。如果原巖為泥質(zhì)巖等富含鋁的巖石，在變質(zhì)過程中，鋁元素在一定的溫壓條件下會參與硬玉等礦物的形成，從而影響巖石中Al?O?的含量。Na?O含量通常在2%-5%之間，硬玉是鈉鋁硅酸鹽礦物，鈉元素主要來源于硬玉。在硬玉石英巖中，硬玉的含量和成分變化會直接影響Na?O的含量。當(dāng)硬玉含量較高且其化學(xué)成分中鈉含量穩(wěn)定時，巖石中的Na?O含量也相對穩(wěn)定。然而，在變質(zhì)作用過程中，流體的參與可能導(dǎo)致鈉元素的遷移和再分配，從而影響Na?O的含量。例如，在熱液活動較為強烈的區(qū)域，熱液中的鈉元素可能與巖石中的其他礦物發(fā)生交代作用，改變硬玉的成分和含量，進而影響Na?O的含量。CaO含量較低，一般小于1%，這與硬玉石英巖中主要礦物的化學(xué)成分有關(guān)。硬玉和石英中鈣元素的含量都很低，而巖石中含Ca礦物如石榴子石、綠輝石等含量較少，導(dǎo)致整體CaO含量較低。較低的CaO含量表明巖石在形成過程中，鈣元素的來源相對較少，或者在變質(zhì)過程中鈣元素發(fā)生了遷移和富集到其他礦物相中。例如，在一些變質(zhì)程度較高的樣品中，可能由于礦物之間的化學(xué)反應(yīng)，鈣元素從硬玉石英巖中遷移到了其他含鈣礦物中，使得硬玉石英巖中的CaO含量降低。MgO、FeO等其他主量元素含量也較低，通常都小于1%。這些元素在巖石中的含量與原巖的成分以及變質(zhì)過程中的物質(zhì)交換密切相關(guān)。原巖中的鎂、鐵等元素含量較低，在變質(zhì)過程中，由于缺乏足夠的物質(zhì)來源，使得這些元素在硬玉石英巖中的含量也較低。此外，變質(zhì)過程中的氧化還原條件也會影響這些元素的存在形式和含量。在氧化環(huán)境下，鐵元素可能以高價態(tài)的形式存在，而在還原環(huán)境下，鐵元素可能以低價態(tài)的形式存在，不同的價態(tài)可能會影響其在礦物中的分配和巖石中的含量。將安徽大別山硬玉石英巖的主量元素特征與其他地區(qū)的硬玉石英巖以及可能的原巖進行對比，發(fā)現(xiàn)其具有一定的相似性和差異性。與其他地區(qū)的硬玉石英巖相比，大別山硬玉石英巖的SiO?含量相對較高，這可能與該地區(qū)的地質(zhì)背景和原巖性質(zhì)有關(guān)。在原巖對比方面，與泥質(zhì)砂巖相比，大別山硬玉石英巖的SiO?含量更高，Al?O?含量相對較低，這表明其原巖可能不是典型的泥質(zhì)砂巖。而與火山巖相比，雖然兩者的SiO?含量范圍有一定重疊，但在其他元素含量上存在差異，如火山巖中的FeO、MgO等含量通常較高，而大別山硬玉石英巖中這些元素含量較低。這種對比分析有助于進一步確定大別山硬玉石英巖的原巖性質(zhì)和物質(zhì)來源。例如，通過與全球不同地區(qū)硬玉石英巖的主量元素數(shù)據(jù)庫進行對比，發(fā)現(xiàn)大別山硬玉石英巖的主量元素特征與一些形成于大陸邊緣俯沖帶環(huán)境的硬玉石英巖較為相似，這進一步支持了其形成與板塊俯沖作用密切相關(guān)的觀點。5.2微量元素地球化學(xué)特征利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）對硬玉石英巖的微量元素進行了詳細分析，獲取了巖石中多種微量元素的含量數(shù)據(jù)。這些微量元素在巖石中的含量雖少，但對揭示巖石的形成過程和構(gòu)造背景具有重要的指示意義。在安徽大別山硬玉石英巖中，稀土元素總量（ΣREE）較低，通常在10-50μg/g之間。輕稀土元素（LREE）相對富集，重稀土元素（HREE）相對虧損，(La/Yb)N比值一般在5-15之間。例如，在碧溪嶺地區(qū)的硬玉石英巖樣品中，ΣREE為25.6μg/g，(La/Yb)N比值達到8.5。這種輕稀土富集、重稀土虧損的特征表明巖石在形成過程中經(jīng)歷了一定程度的分餾作用。在板塊俯沖帶的深部，隨著變質(zhì)作用的進行，巖石中的礦物發(fā)生結(jié)晶分異，輕稀土元素更容易進入早期結(jié)晶的礦物相中，而重稀土元素則相對富集在殘余的熔體或流體中。當(dāng)巖石進一步演化時，殘余熔體或流體的遷移和分離導(dǎo)致了輕稀土元素在硬玉石英巖中的相對富集和重稀土元素的相對虧損。在微量元素蛛網(wǎng)圖中，硬玉石英巖呈現(xiàn)出明顯的負銪異常（δEu），δEu值一般在0.5-0.8之間。負銪異常的出現(xiàn)與巖石在變質(zhì)過程中長石礦物的分解和重結(jié)晶密切相關(guān)。在變質(zhì)作用過程中，長石礦物中的銪元素會發(fā)生價態(tài)變化，三價銪（Eu3?）相對穩(wěn)定，而二價銪（Eu2?）則容易被帶出礦物晶格。當(dāng)長石礦物分解時，二價銪進入流體相并發(fā)生遷移，導(dǎo)致巖石中銪元素的虧損，從而形成負銪異常。例如，在雙河地區(qū)的硬玉石英巖樣品中，δEu值為0.65，這表明該地區(qū)的硬玉石英巖在變質(zhì)過程中經(jīng)歷了明顯的長石礦物分解和銪元素的遷移過程。大離子親石元素（LILE）如Rb、Ba、Sr等在硬玉石英巖中具有一定的含量變化。Rb含量一般在10-50μg/g之間，Ba含量在100-500μg/g之間，Sr含量相對較低，一般在50-150μg/g之間。Rb和Ba在巖石中的含量變化可能與原巖的成分以及變質(zhì)過程中的流體作用有關(guān)。如果原巖中富含Rb和Ba的礦物較多，那么在變質(zhì)過程中，這些元素會在一定程度上保留在硬玉石英巖中。同時，流體的參與會促進Rb和Ba的遷移和再分配，使得它們在巖石中的含量發(fā)生變化。例如，在熱液活動較強的區(qū)域，熱液中的Rb和Ba可能與巖石中的礦物發(fā)生交代作用，導(dǎo)致巖石中Rb和Ba含量的增加。而Sr含量相對較低且具有明顯的負異常（δSr），這可能與變質(zhì)過程中斜長石的分解有關(guān)。斜長石是巖石中主要的含Sr礦物之一，在變質(zhì)作用過程中，斜長石的分解會導(dǎo)致Sr元素的釋放和遷移，使得巖石中的Sr含量降低并形成負異常。高場強元素（HFSE）如Zr、Hf、Nb、Ta等在硬玉石英巖中的含量也具有一定的特征。Zr含量一般在50-150μg/g之間，Hf含量在1-5μg/g之間，Nb和Ta含量相對較低，一般在1-10μg/g之間。這些元素在巖石中的含量變化與巖石的源區(qū)性質(zhì)和變質(zhì)過程密切相關(guān)。高場強元素具有較強的化學(xué)穩(wěn)定性，在變質(zhì)過程中不易發(fā)生遷移和分異。它們在硬玉石英巖中的含量特征可以反映巖石源區(qū)的物質(zhì)組成。例如，Zr和Hf的含量比值（Zr/Hf）在一定程度上可以指示巖石源區(qū)的性質(zhì)，不同的源區(qū)具有不同的Zr/Hf比值范圍。此外，Nb和Ta在俯沖帶環(huán)境中可能會受到流體的影響，流體的作用可能導(dǎo)致它們在巖石中的含量發(fā)生變化。在俯沖帶的深部，流體中可能攜帶了一定量的Nb和Ta，當(dāng)流體與巖石發(fā)生相互作用時，這些元素會進入巖石中，從而改變巖石中Nb和Ta的含量。將安徽大別山硬玉石英巖的微量元素特征與其他地區(qū)的硬玉石英巖以及可能的原巖進行對比，發(fā)現(xiàn)其具有獨特性。與一些形成于大洋環(huán)境的硬玉石英巖相比，大別山硬玉石英巖的稀土元素總量較低，輕稀土元素富集程度相對較弱，這可能與它們的源區(qū)性質(zhì)和形成環(huán)境不同有關(guān)。在原巖對比方面，與泥質(zhì)巖相比，大別山硬玉石英巖的大離子親石元素含量相對較低，而高場強元素含量相對較高，這表明其原巖可能不是典型的泥質(zhì)巖。通過這種對比分析，可以進一步確定大別山硬玉石英巖的物質(zhì)來源和形成過程中的地質(zhì)條件。例如，通過與全球不同地區(qū)硬玉石英巖的微量元素數(shù)據(jù)庫進行對比，發(fā)現(xiàn)大別山硬玉石英巖的微量元素特征與一些形成于大陸邊緣俯沖帶環(huán)境的硬玉石英巖較為相似，這進一步支持了其形成與板塊俯沖作用密切相關(guān)的觀點。5.3稀土元素地球化學(xué)特征本研究運用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）對安徽大別山硬玉石英巖的稀土元素進行了細致分析，以揭示其在巖石形成和演化過程中的重要指示意義。稀土元素包括鑭系元素（La-Lu）以及鈧（Sc）和釔（Y），它們在地球化學(xué)研究中具有獨特的示蹤作用，能夠為巖石的成因、物質(zhì)來源和構(gòu)造背景提供關(guān)鍵信息。安徽大別山硬玉石英巖的稀土元素總量（ΣREE）相對較低，通常在10-50μg/g之間。這一特征與其他一些巖石類型相比，顯示出明顯的差異。例如，常見的花崗巖稀土元素總量一般在100-300μg/g之間，遠高于硬玉石英巖。低稀土元素總量暗示硬玉石英巖在形成過程中，稀土元素的富集程度較低，可能與原巖的性質(zhì)以及變質(zhì)過程中的元素遷移和分異有關(guān)。如果原巖本身稀土元素含量較低，在變質(zhì)過程中又沒有明顯的稀土元素加入，那么形成的硬玉石英巖稀土元素總量就會相對較低。在稀土元素配分模式圖上，硬玉石英巖呈現(xiàn)出輕稀土元素（LREE）相對富集、重稀土元素（HREE）相對虧損的特征。(La/Yb)N比值一般在5-15之間，表明輕稀土元素與重稀土元素之間發(fā)生了明顯的分餾。例如，在碧溪嶺地區(qū)的硬玉石英巖樣品中，(La/Yb)N比值為8.3，輕稀土元素的相對含量明顯高于重稀土元素。這種分餾特征與巖石在變質(zhì)過程中的礦物結(jié)晶分異密切相關(guān)。在板塊俯沖帶的深部，隨著變質(zhì)作用的進行，溫度和壓力條件發(fā)生變化，礦物開始結(jié)晶。輕稀土元素由于其離子半徑較大，更傾向于進入早期結(jié)晶的礦物相中，如石榴子石等。而重稀土元素離子半徑較小，相對更難進入這些礦物晶格，從而在殘余的熔體或流體中相對富集。當(dāng)巖石進一步演化時，殘余熔體或流體的遷移和分離導(dǎo)致了輕稀土元素在硬玉石英巖中的相對富集和重稀土元素的相對虧損。硬玉石英巖還具有明顯的負銪異常（δEu），δEu值一般在0.5-0.8之間。負銪異常的產(chǎn)生與巖石在變質(zhì)過程中長石礦物的分解和重結(jié)晶密切相關(guān)。在變質(zhì)作用過程中，長石礦物中的銪元素會發(fā)生價態(tài)變化，三價銪（Eu3?）相對穩(wěn)定，而二價銪（Eu2?）則容易被帶出礦物晶格。當(dāng)長石礦物分解時，二價銪進入流體相并發(fā)生遷移，導(dǎo)致巖石中銪元素的虧損，從而形成負銪異常。例如，在雙河地區(qū)的硬玉石英巖樣品中，δEu值為0.68，表明該地區(qū)的硬玉石英巖在變質(zhì)過程中經(jīng)歷了明顯的長石礦物分解和銪元素的遷移過程。此外，負銪異常還可能與巖石形成時的氧化還原條件有關(guān)。在氧化環(huán)境下，銪元素更容易以三價態(tài)存在，而在還原環(huán)境下，二價銪的比例會增加，從而影響銪異常的程度。將安徽大別山硬玉石英巖的稀土元素特征與其他地區(qū)的硬玉石英巖以及可能的原巖進行對比，發(fā)現(xiàn)其具有一定的獨特性。與一些形成于大洋環(huán)境的硬玉石英巖相比，大別山硬玉石英巖的稀土元素總量更低，輕稀土元素富集程度相對較弱，這可能反映了它們的源區(qū)性質(zhì)和形成環(huán)境存在差異。在原巖對比方面，與泥質(zhì)巖相比，大別山硬玉石英巖的輕稀土元素相對富集程度較低，重稀土元素虧損程度相對較弱，表明其原巖可能不是典型的泥質(zhì)巖。通過這種對比分析，可以進一步確定大別山硬玉石英巖的物質(zhì)來源和形成過程中的地質(zhì)條件。例如，通過與全球不同地區(qū)硬玉石英巖的稀土元素數(shù)據(jù)庫進行對比，發(fā)現(xiàn)大別山硬玉石英巖的稀土元素特征與一些形成于大陸邊緣俯沖帶環(huán)境的硬玉石英巖較為相似，這進一步支持了其形成與板塊俯沖作用密切相關(guān)的觀點。綜上所述，安徽大別山硬玉石英巖的稀土元素地球化學(xué)特征為其成因和構(gòu)造背景研究提供了重要線索。低稀土元素總量、輕稀土元素相對富集、重稀土元素相對虧損以及明顯的負銪異常等特征，反映了巖石在形成過程中經(jīng)歷了復(fù)雜的礦物結(jié)晶分異、元素遷移和變質(zhì)作用，這些特征與區(qū)域板塊俯沖帶的構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)。5.4地球化學(xué)特征的地質(zhì)意義安徽大別山硬玉石英巖的地球化學(xué)特征蘊含著豐富的地質(zhì)信息，對其成因、源區(qū)性質(zhì)和構(gòu)造背景具有重要的指示意義。從成因角度來看，主量元素中高含量的SiO?與大量石英的存在相關(guān)，暗示原巖可能具有較高的硅質(zhì)來源，可能為富含硅質(zhì)的沉積巖或火山巖，這為確定原巖性質(zhì)提供了關(guān)鍵線索。Al?O?含量與硬玉的形成密切相關(guān)，表明在變質(zhì)過程中鋁元素參與了硬玉的結(jié)晶。低CaO含量以及MgO、FeO等其他主量元素含量較低，反映了原巖成分以及變質(zhì)過程中物質(zhì)遷移的特點，說明巖石在形成過程中鈣、鎂、鐵等元素的來源相對較少，或者在變質(zhì)過程中這些元素發(fā)生了遷移和富集到其他礦物相中。微量元素方面，輕稀土元素相對富集、重稀土元素相對虧損以及明顯的負銪異常，揭示了巖石在形成過程中經(jīng)歷了復(fù)雜的礦物結(jié)晶分異和元素遷移過程。在板塊俯沖帶的深部變質(zhì)環(huán)境下，礦物的結(jié)晶