区域变质岩石的原岩恢复及原岩建造类型

发布网友 发布时间：2022-04-29 20:56

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热心网友 时间：2023-10-09 02:19

调查区区域变质岩石按变质程度深浅可划分为两类：一类是中元古界长城系小庙群（ChXm）高绿片岩相—低角闪岩相变质岩，其变质程度一般属中级变质，少数可达高级变质。另一类是以低绿片岩相为特征的其他各时代变质岩，其变质程度属浅变质。

（一）中元古界长城系小庙群变质岩的原岩恢复及原岩建造类型

原岩恢复是比较复杂的问题，而且，一般的原岩恢复，如正变质岩、副变质岩，已不能满足要求，目前一般通过许多基本数据——岩石化学、微量元素及副矿物特征数据，结合野外地质特征，进行综合分析。

1. 地层产状及共生组合

本区中元古界长城系小庙群（ChXm）变质岩主要由片岩、石英岩、糜棱片岩、片麻岩、大理岩等组成。大部分为层状地质体，部分为块状地质体。这两种地质体呈整合接触或过渡整合接触，为渐变过渡关系，相邻岩层间片理产状基本一致。小庙群变质岩的原岩结构构造已基本消失，从变质后的矿物成分看，缺少红柱石，未见蓝晶石、矽线石等富铝矿物。变质矿物组合中，常见石英、斜长石、方解石、阳起石、透辉石、透闪石，黑云母，白云母也比较普遍。所有这些显示了火山碎屑沉积岩、碳酸盐岩特征。

2.岩石化学及地球化学特征

（1）岩石化学特征

我们在中元古界长城系小庙群变质岩中采集了3件岩石化学分析样品，计算了P. 尼格里“数”（表4-2）。结果表明，小庙群各变质岩岩石化学成分特点是SiO₂含量一般为59.52％～66.65％，个别石英岩中可达90％；Al₂O₃含量为12.55％～16.99％，而石英岩中仅为2.4％。k值一般较高（k＝0.443～0.667），铝相对不足（t＝-20.5～7.6），富钙（c＝14.3～30.4），碱含量较低（alk＜20），K₂O＞Na₂O。

表4-2 小庙群变质岩岩石化学成分及P. 尼格里“数”表

在 ［（al+fm）-（c+alk）］-si图解（图4-2）上，投点多落在砂岩、泥岩区，只有Ⅰ -58号样品落在火山岩区。为了区分正变质岩和由硬砂岩、钙质硬砂岩及钙质页岩形成的副变质岩，我们采用了（Al+Fe+Ti）-（Ca+Mg）图解（图4-3），多数投在砂岩、白云质杂砂岩区。说明多数为副变质岩。在mg-k图解（图4-4）中，其投点Ⅰ -1，Ⅰ -58为白云质泥灰岩，Ⅰ -4为酸性凝灰岩，结合（al-alk）-c图解（图4-5），Ⅰ -1，Ⅰ -4样品为白云质泥灰岩，Ⅰ -58号样落在安山质凝灰岩区。

图4-2 ［（al+fm）-（c+alk）］-si图解

图4-3（Al+Fe+Ti）-（Ca+Mg）图解

图4-4 mg-k图解

综合看来，本区变质岩为副变质岩，其原岩为火山碎屑沉积岩，所取的3件样品的原岩综合判断见表4-3。

表4-3 小庙群变质岩原岩恢复一览表

图4-5（al-alk）-c图解

（2）微量元素、稀土元素及副矿物特征

岩石地球化学特点是查明变质原岩成因类型的一个重要途径。分析结果表明，本区中元古界Cr含量为63.0×10^-6～159×10^-6；Ni含量44.6×10^-6～110×10^-6；Ti含量1 186×10^-6～4619×10^-6，与它们的丰度值相近，其中有1件样品的值偏高。Sr/Ba值多数小于1，有1个样等于1，这些数值多显示为副变质岩石的特征（表4-4）。

表4-4 小庙群变质岩微量元素一览表 w（B）/10^-6

稀土元素中δCe＜1，铈亏损型，具负铈异常（表4-5）；δEu＜1，铕亏损型，铕负异常；δEu值多在0.67±0.05范围之内；Eu/Sm值偏小；（La/Yb）_N偏大，以上特点均显示为偏向于太古宙之后的沉积岩的特点（图4-6）。

表4-5 小庙群变质岩稀土元素特征值一览表

图4-6 小庙群部分变质岩REE配分型式图

变质岩中副矿物特征也是恢复变质岩原岩类型的重要依据之一。由于不同副矿物对风化、搬运以及变质作用，具有相对的稳定性，它们在不同成因类型原岩中的赋存情况和特点不同，因而，变质岩所含副矿物的种类、组合、标型特征、晶形、颜色、大小及含量，对判别变质岩的原岩成因类型通常有着重要的意义。本区中元古代变质岩的副矿物特征如下：

副矿物的种类组合是：磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石、电气石等，另个别见赤铁矿、钛铁矿。其中以磁铁矿和磷灰石最普遍，以前者为主。磁铁矿含量一般1％左右，最多可达5％。磷灰石一般微至1％，其余矿物含量较少。

矿物的基本特征：磁铁矿多已压碎成粉末条痕状，磷灰石常为柱粒状、粒状，榍石为楔形粒状—不规则粒状，电气石为柱粒状、微粒状，其他矿物多为不规则粒状、微粒状。各种副矿物多聚集分布，具分选性。以上反映了副变质岩石中副矿物的特征。

通过岩石化学、稀土元素及副矿物特征的叙述，结合地质产状来看，中元古界长城系小庙群变质岩原岩主要为火山碎屑沉积岩。原岩建造类型为绿片岩相型片岩-碳酸盐岩建造。

（二）蛇绿混杂岩中变质岩的原岩恢复及原岩建造类型

1. 地层产状及共生组合

本区蛇绿混杂岩中变质岩主要由蛇纹岩、橄榄岩、浅粒岩、变粒岩、片岩、片麻岩组成。整体为条带状地质体，局部为块状，相互多为断层接触，相邻岩层间片理产状基本一致。

蛇绿混杂岩的原岩结构构造多已消失，从变质后的矿物成分看，缺少红柱石、蓝晶石、矽线石等富铝的矿物，变质较均匀。变质矿物组合中，常见普通角闪石、斜长石及少量斜方辉石和部分钾长石，黑云母比较普遍。所有这些，显示了中基性火山岩的特征。

2.岩石化学及地球化学特征

（1）岩石化学特征

我们在畅流沟蛇绿混杂岩的变质岩中采集了8件岩石化学分析样品，计算了P. 尼格里“数”（表4-6），结果表明，其变质岩石化学成分特点是SiO₂含量一般为44.66％～55.78％，Al₂O₃含量13.17％～18.71％。变质岩富铁镁，fm＝26.7～58.3，多数＞50；富钙，c＝10.5～33.2，多数＞20，说明岩石中含较多斜长石；k值一般较低（k＝0.1左右）；铝不足（t＝-15.9～5.9）；碱含量较高（alk多数＞20）；Na₂O＞K₂O。

表4-6 蛇绿混杂变质岩岩石化学成分及P. 尼格里“数”表

图4-7 ［（al+fm）-（c+alk）］-si图解

采用西蒙南的［（al+fm）-（c+alk）］-si图解（图4-7），该蛇绿混杂岩中变质岩投点多落在基性火山岩区。另外，我们用了（Al+Fe+Ti）-（Ca+Mg）图解（图4-8），多数投在玄武岩、细碧岩区，得出与 ［（al+fm）-（c+alk）］-si图解一致的结论。由此看来，该蛇绿混杂岩中变质岩的原岩多为玄武质火山岩，即正变质岩。另外，在mg-k图解（图4-9）中，投点多落在泥灰岩-细碧角斑岩区和玄武岩区。（al-alk）-c图解（图4-10）中，则多分布在玄武岩区。总的看来，蛇绿混杂岩中变质岩的原岩为中基性火山岩（玄武岩、玄武安山岩类），其具体原岩恢复情况见表4-7。

图4-8（Al+Fe+Ti）-（Ca+Mg）图解

图4-9 mg-k图解

表4-7 蛇绿混杂岩变质岩原岩恢复一览表

图4-10（al-alk）-c图解

（2）微量元素、稀土元素及副矿物特征

一些研究者认为正变质的角闪质岩石，富含Cr，Ni和Ti。分析结果表明，本区蛇绿混杂岩中Cr含量通常60×10^-6～200×10^-6，最高达600×10^-6；Ni含量为25×10^-6～100×10^-6，最高达300×10^-6，比它们的丰度高数倍。Cr/Ni值均＞1，Sr平均值＜200×10^-6，Zn＜150×10^-6，以上数值多显示为大洋拉斑玄武岩特征，和岩石化学图解所显示的原岩特点近似，或者说是一致的。微量元素具体分析结果见表4-8。

表4-8 蛇绿混杂岩变质岩微量元素一览表 w（B）/10^-6

稀土元素也是判定原岩成因类型的一个重要途径，所有样品的稀土元素特征值列于表4-9，由表4-9可见，稀土总量一般不高（∑REE＝52.427×10^-6～336.255×10^-6，一般70×10^-6～200×10^-6）。轻稀土略富集，但轻重稀土分馏不明显，（La/Yb）N＝0.777～10.986，一般为1～4；δCe＝0.663～0.814，具弱的Ce负异常；δEu＝0.729～1.554，无Eu异常。REE配分型式如图4-11所示。

表4-9 蛇绿混杂岩稀土元素特征值一览表

图4-11 Ⅸ号剖面变质岩稀土元素配分型式图

本区蛇绿混杂岩中变质岩的副矿物特征如下：

副矿物的种类组合是：磁铁矿、磷灰石、锆石、榍石及个别电气石、钛铁矿、黄铁矿，以磁铁矿和磷灰石较普遍。磁铁矿含量一般微至1％，磷灰石微至1％，其余副矿物含量都较少。

矿物的基本特征：磁铁矿多为不规则粒状，磷灰石常为柱粒状，锆石、电气石为柱粒状，钛铁矿为粒状、板状。矿物分布无分选性。以上特征反映了原岩为火山岩中的副矿物的特点。

3. 变质岩形成的构造背景

在变质岩的成因研究中，通常在变质岩原岩恢复的基础上，应用各种元素变异图解结合岩石组合，再造变质岩原岩形成的构造环境（表4-10）。

本区蛇绿混杂岩中中基性变质岩由玄武岩或与玄武岩相当的基性火成岩变质而来。在Pearce等（1979）编制的Zr/Y-Zr变异图上，样品多投点在洋中脊玄武岩和岛弧玄武岩区（图4-12）。

表4-10 蛇绿混杂岩变质岩构造背景一览表

在TiO₂-10MnO-10P₂O₅图解（图4-13）上，多投在钙碱性玄武岩及岛弧拉斑玄武岩区。在Ti/100-Zr-3Y图解（图4-14）上，多落于洋中脊玄武岩及岛弧拉斑玄武岩区。在Ti-Zr（图4-15）和Cr-Y（图4-16）图解上，都具有洋中脊及岛弧火山岩环境信息。

（三）其余各时代区域变质岩的原岩恢复及原岩建造类型

调查区以绿片岩相为特征的各时代变质岩，其变质程度属浅变质，大都保留着原岩的结构和构造。空间上常与未变质岩石或变质极浅的岩石（如砂岩、泥岩或变质砂岩、粉砂岩、千枚岩、板岩）为相变关系，变质不均匀。

图4-12 Zr/Y-Zr变异图解

图4-13 TiO₂-10 MnO-10 P₂O₅图解

图4-14 Ti/100-Zr-3Y图解

图4-15 Ti-Zr图解

图4-16 Cr-Y图解

1. 志留纪、中泥盆世、石炭纪和早二叠世变质岩的原岩及原岩建造

其变质岩石以浅变质的砂岩、泥岩为主，次为结晶灰岩、大理岩，少量板岩、千枚岩、片岩等，变质很不均匀。原岩建造为砂、泥质岩碳酸盐岩建造，有些地段具有复理石特征。

2. 晚三叠世变质岩的原岩及原岩建造

变质岩以变质石英砂岩为主，其次是不同粒度的变砂岩和泥岩，变质很浅，岩性单调。野外观察：岩性以互层出现，形成大面积浅变质岩系，为区域动力变质作用产物，原岩建造特点是具复理石构造的薄层—中厚层砂岩、粉砂岩。