（三）岩石学和地球化学特征

岩石学与地球化学特征~

与晚二叠世-中三叠世花岗岩组合不同，该组合是一个贫钾长石的组合。对大量薄片统计，可确定岩石组合为闪长岩＋石英闪长岩＋英云闪长岩＋花岗闪长岩（见图5-2），与主元素化学分类（见图5-3，图5-4）吻合。闪长岩、石英闪长岩暗色矿物主要为角闪石（1%～42%），其次为黑云母（4%～18%），斜长石An＝33～42，个别样品中含有少量普通辉石；英云闪长岩、花岗闪长岩中暗色矿物主要为黑云母（2%～10%），次为角闪石（1%～8%），斜长石An＝28～37。

图5-19 稀土元素标准化配分模式图（a）和微量元素比值蛛网图（b）

稀土元素标准化数据据Boynton，1984；蛛网图解球粒陨石标准化数据据Thompson，1982
岩石化学测试成果见表5-2，岩石SiO2含量在49.95%～66.5%之间，总碱含量在4.4%～6.93%之间，Na2O 的含量变化范围为2.45%～4.27%，K2O 含量为 1.6%～3.42%，相对于晚二叠世-早三叠世花岗岩组合，Na2O/K2O明显高，平均值为1.4，但仍属于钾质类型（w（Na2O）-2.0≥w（K2O）为标准）（LeMaitre，1989）。图5-7中样品投点仍具有富钾的钙碱性演化趋势。TiO2的含量在0.5%～1.65%之间，Al2O3的含量介于14.19%～18.47%之间，TFeO 的含量介于4.11%～11.5%之间，MgO 的含量介于1.57%～4.98%之间，CaO的含量在1.69%～7.78%。岩石均属于钙碱性系列（见图55），硅钾图中（见图5-6）样品主要投于中高钾钙碱性系列区与钙碱性区，A/CNK值主要集中在0.823～1.09，主要为偏铝质岩石。哈克图解中（见图5-8），SiO2-TiO2、SiO2-P2O5、SiO2-TFeO、SiO2-MnO、SiO2-MgO、SiO2-CaO显示出了明显的负相关性，SiO2-K2O的投点显示了明显的正相关性，SiO2-Al2O3与SiO2-Na2O在SiO2大体上小于60%区间为正相关，在小于60%时则为明显的负相关。稀土总量较低，在（87.78～165.4）×10-6之间，稀土配分模式具有右倾（图5-19a）轻稀土富集的特点，（La/Yb）N主要在4.71～10.79之间，轻稀土分馏较强烈，（La/Sm）N在2.39～5.24之间，曲线陡倾，重稀土分馏程度相对弱一些，（Gd/Yb）N在1.38～2.20 之间，Eu具轻度的负异常，δEu在0.61～1.01之间，平均值0.8。微量元素比值蛛网图中（图5-19b）Nd、Sr、P、Ti具有明显的负异常，相对于晚二叠世-中三叠世组合Sr含量略高一些，主要集中在（203～397）×10-6之间，平均值为303×10-6，接近于高锶花岗岩，也是本区晚古生代早中生代锶含量最高的花岗岩之一。

1.岩石学特征
岩墙群的岩石结构和矿物成分较单一，除粒度由边部向中间由细变粗之外，其岩石结构和矿物成分没有什么变化，岩石类型为辉绿岩和辉绿玢岩，其中早侏罗世为以辉绿岩为主，中侏罗世和早白垩世以辉绿玢岩为主。
辉绿岩：岩石呈灰绿色、黑绿色，块状构造、辉绿结构，主要矿物成分为单斜辉石和斜长石，副矿物为磁铁矿、钛磁铁矿和磷灰石。岩墙边部的矿物粒度细，为0.1mm左右，中间部分粒度粗，为0.8～0.6mm。
辉绿玢岩：岩石呈灰绿色、墨绿色，斑状构造，基质为辉绿结构，斑晶为斜长石和单斜辉石。镜下见单斜辉石和斜长石斑晶穿插现象，说明它们几乎是同时结晶的。基质也主要由斜长石和单斜辉石组成，副矿物有磁铁矿、钛磁铁和磷灰石。斜长石斑晶粒度一般为2mm左右，最大可达5mm；单斜辉石斑晶粒度一般小于斜长石斑晶，基质斜长石粒度一般为0.1～0.4mm，单斜辉石粒度与基质斜长石相近。斑晶斜长石含量为5%～25%，斑晶单斜辉石含量为0～10%；基质斜长石含量35%～55%，基质单斜辉石含量35%～50%，其他少量。
闪长玢岩：岩石呈灰黑色，具斑状结构，斑晶为斜长石及少量角闪石。
2.矿物学特征
通过电子探针分析对矿物学组成特征描述如下。
（1）辉石
辉石是辉绿岩中最主要的造岩矿物，我们所研究的岩墙群中只有单斜辉石，未见斜方辉石。单斜辉石斑晶为半自形—自形，基质中为他形，常见简单双晶和聚片双晶。其电子探针分析结果及端元组分见表8-2。由表8-2可知，所研究的基性岩墙群的单斜辉石以含较高的MgO、CaO、P2O5为特征，多数样品质量分数 MgO ＞13%、CaO ＞18.5%、P2O5＞0.20%。另外，斑晶辉石比基质辉石富含Al2O3，可能表明斑晶结晶时的压力大于基质结晶。早白垩世岩墙中辉石MgO含量（14.57%～17.13%）高于早、中侏罗世岩墙的辉石（12.09%～15.99%）。单斜辉石的Wo-En-Fs关系图（图8-3）中亦反映出这个特点，即早、中侏罗世岩墙中的单斜辉石全部落在普通辉石区，而早白垩世岩墙的单斜辉石大部分落在顽（镁）透辉石区。早侏罗世辉绿岩墙的单斜辉石含 TiO2较高（1.99%～3.13%）。辉石含Ti高反映早期岩浆源区压力比较大，晚期辉石含Mg高反映源区岩浆富镁，来源深度大，表示地壳伸展程度和渗透程度增加。

表8-2 单斜辉石的电子探针分析结果

注：表8-2和表8-3的探针分析数据均由北京大学地球与空间科学学院舒桂明测定，*为辉石斑晶。

图8-3 单斜辉石的Wo-En-Fs关系图

Ⅰ—次透辉石；Ⅱ—顽（镁）透辉石；Ⅲ—普通辉石
1—早侏罗世辉石；2—中侏罗世辉石；3—早白垩世辉石；4—后期中基性岩脉中辉石
（2）斜长石
斜长石是辉绿岩/辉绿玢岩中最主要的造岩矿物，斑晶斜长为板状，长条状，自形—半自形晶，不论是斑晶还是基质，都发育有各类双晶，常见为聚片双晶，次为卡纳复合双晶，部分斜长石电子探针分析结果及其牌号见表8-3。从表中可知，早侏罗世岩墙之An为63-66之间。
通常岩墙代表一次岩浆快速侵位的产物，岩墙边部和中心的成分差异不甚明显，但是岩墙两侧率先结晶的冷凝边往往代表初始未演化的岩浆组分，如果是基性岩浆，其斜长石牌号有可能比岩墙中心部分略微偏大。斜长石成分的细微变化往往有规律地反映出岩石形成过程物质成分演变的特点。
表8-3中G1、G2、G3、G4 是从同一条1.34m宽的早侏罗世岩墙中依次采集的样品，G3位于中间，粒度最粗，G2、G4分别在两边，粒度中细，G1为最东侧的冷凝边最细（西侧冷凝边因被后期碱性岩脉侵入蚀变，未取样）。虽然它们对应的斜长石牌号相差甚小，但还是表现出从中间向两边变小的趋势，这与一般单脉岩墙正好相反（陈孝德等，1983），证实它可能不是一次侵位的单脉岩墙，后期有基性程度更高的岩浆补充。
中侏罗世辉绿玢岩的斜长石斑晶中出现环带构造，环带中心的斜长石偏基性，An为85，外围部分An为66，差异之大可能反映早期在偏基性的岩浆中结晶的长石被后期岩浆捕获。岳永君（1991）发现同一样品的斜长石斑晶和基质的牌号An分别为76和44，也反映后期岩浆偏中性。上述现象反映在岩浆演化过程中（或许在岩浆房内）有过多次基性程度不同的岩浆补给及相互作用。
早白垩世辉绿玢岩中斜长石钠质程度明显提高（4.52%），基质中斜长石牌号（An56）也提高，反映早白垩世岩浆更偏基性和碱性，表明岩浆来源不断加深。

表8-3 斜长石电子探针分析结果

3.岩石化学成分特征
本区的基性岩墙群SiO2含量变化于48.53%～52.64%，MgO变化于3.82%～8.45%，CaO变化于 6.34%～11.41%，Na2O变化于 1.58%～3.60%，K2O变化于 0.87%～1.50%，Na2O＞K2O。从CIPW标准矿物计算看，早、中侏罗世含标准矿物石英（Q），早白垩世含标准矿物橄榄石（Ol），从岩墙群的Mg′值［100×Mg/（Mg+Fe）］看，早白垩世Mg′值从早、中侏罗世的51～61增到67（表8-4）。在TAS图解（图8-4）中除一个样品投影于碱性系列玄武岩区以外，其余均位于拉斑系列玄武岩区。随着时间的推移，SiO2、Na2O+K2O含量总体降低。

表8-4 辉绿岩墙群的岩石化学分析（wB/%）结果及CIPW标准矿物计算结果

注：F3、F9、F10、Sh1由北京有色冶金设计研究总院中心化验室分析；G编号为中国科学院矿物资源中心X荧光法分析；C56和C12数据引自佘宏泉。
在R1-R2图解（图8-5）中，除了早侏罗世外，从晚三叠世、中侏罗世到早白垩世的岩墙群投点连续变化，从二长闪长岩经辉长岩演变到辉长苏长岩和橄榄辉长岩，岩墙基性程度逐渐提高，早侏罗世和早白垩世两期岩墙基性程度高，与岩浆来源加深有关。
与上述斜长石部分阐述的早侏罗世的复式岩墙的斜长石牌号变化规律一致，G1至G5为依次的全岩成分，具有对称分布的规律（表8-5），两侧的G1和G5 相近，G2和G4相近，G3显示了MgO、Na2O和Mg′值最高的特点，结合前述中间带G3号样品的斜长石牌号增高的特点，可以认为这种变化不是岩浆自身演化造成的，可能来自岩浆的多次补给与充填，而且这种再次充填和补给时间相隔不长，在接近的温度条件下，使得新生岩墙两侧不具冷凝边，只保留了最初侵位时形成的冷凝边。反之如果是新上涌的岩浆从两侧边部充填，则应有不止一对冷凝边存在。因此作者将其定为复式岩墙。这种从中心向两侧对称扩展的填充方式类似大洋中脊的扩张。早侏罗世和早白垩世复式岩墙的存在也表明这两个时期伸展作用最强。这种对称扩展的岩墙显示了深部岩浆上涌造成水平方向的伸展作用。

图8-4 辉绿岩墙TAS图解

1—早白垩世；2—中侏罗世；3—早侏罗世；4—晚三叠世

图8-5 R1-R2图解

图例同图8-4

表8-5 林西富林构早侏罗世复式岩墙的组成（wB/%）

注：由中国科学院地质地球物理所矿物资源中心测试，Mg′=100×Mg/（Mg+Fe）。
4.微量元素特征
表8-6 中列出了研究区辉绿岩岩墙群的微量元素分析结果。和前述 R1-R2图解（图8-5）中显示的结果类似，除了早侏罗世外，从晚三叠世、中侏罗世到早白垩世岩墙群的稀土元素总量（ΣREE）不断降低，早白垩世的ΣREE只有42.5×10-6，近于晚三叠世ΣREE的1/3。图8-6中也表现出晚三叠世、中侏罗世到早白垩世的稀土配分曲线斜率依次变小，早白垩世呈现近水平状，具有轻微的Eu负异常，早侏罗世曲线与之平行，只是呈平坦型。轻、重稀土的富集与否及其程度与岩石成因有关，晚三叠世稀土配分型式反映岩浆来源以地壳的局部熔融作用为主，因为局部熔融时轻稀土优先进入熔体，重稀土在部分熔融时易于保留在残余固相中。而早白垩世的配分型式表示有未分异的原始地幔岩浆的加入，受地壳混染程度较低。

表8-6 各时代岩墙群稀土元素分析（wB/10-6）


图8-6 各时代岩墙群的稀土配分曲线

（样号同表8-6）
从岩墙群岩石的微量元素（表8-6）和蛛网图（图8-7）看，晚三叠世与早、中侏罗世和早白垩世的配分型式明显不同，前者Th富集，Nb、Zr、Hf亏损，而后者Nb、Ta富集，Th相对亏损。Th的富集和Nb的亏损表明岩浆局部有陆壳特征或受到地壳混染。与此相反，Nb的富集和Th的亏损说明幔源岩浆受地壳混染程度很低或基本未受混染（Oliveira et al.，1990），裂谷初期玄武岩以Th的亏损为典型（李昌年，1992）。由此看来，晚三叠世岩墙群具有大陆壳的特征，而早、中侏罗世和早白垩世辉绿岩或辉绿玢岩来自地幔，受混染程度低，具有裂谷初期玄武岩的特征。

图8-7 各时代岩墙群的微量元素蛛网图

（样号同表8-6）
Thompson等认为La/Nb比是地壳混染的一个有用指数（转引自Wilson，1989），洋岛玄武岩、大陆碱性玄武岩和金伯利岩La/Nb＜1，而大陆溢流玄武岩La/Nb为0.5～7，从表8-7中可见除了晚三叠世C12的La/Nb＞1外，其他样品La/Nb＜1。结合部分微量元素比值（Hart et al.，1992）来看，赤峰地区晚三叠世闪长质岩墙群的比值与大陆地壳十分接近，而北部林西地区的侏罗-白垩纪的辉绿岩或辉绿玢岩岩墙群大部分与原始地幔的微量元素比值接近，个别元素之比，如Th/Nb显示了亏损地幔的特征，这与其他手段的分析结果一致。

表8-7 岩墙群的部分微量元素比值和原始地幔部分微量元素丰度

（据Hart et al.，1992）
5.Sr-Nd同位素特征
林西地区的两个采样地点位于大兴安岭主峰带，岩墙群侵位于古生代增生陆壳基底上，早-中侏罗世和早白垩世辉绿岩岩墙群的ISr比值分别为0.7036、0.7044和0.7048（表8-8），初始比值低，显示岩浆来源于上地幔，未受到明显的地壳混染，TDM模式年龄表明基底不存在古老陆壳。而位于华北克拉通北缘的赤峰柴胡栏子晚三叠世的辉长闪长岩ISr值为0.7072，显示了岩浆来源与地壳部分熔融关系密切。

表8-8 岩墙群的Sr-Nd同位素组成

注：均由中国科学院地质地球物理研究所质谱实验室乔广生、张任祜测试。

1.浅变质岩

浅变质岩单元指区内出露的古元古界甘陶河群轻度变质的碎屑岩、板岩、千枚岩和中浅变质的基性火山岩类。这套岩石矿物的重结晶作用明显，具轻微的变质特征。岩石基本上保留了原岩的结构构造和矿物成分特征，属低级区域变质作用的产物。其原岩为碎屑岩、火山岩和碳酸盐岩，自上而下构成了一个完整旋回，与下伏太古宙深变质岩系、上覆中元古代沉积岩系均呈不整合接触。上覆的中元古代沉积岩系在地貌上往往形成巍峨的峭壁或单面山，古元古代浅变质岩风化破碎形成缓坡或小山包，这些缓坡或小山包植被发育，二者组合构成了太行山独特的地貌景观，最典型的地区是赞皇县境内的障石岩风景区。

（1）变质砂砾岩类

岩石呈灰色及深灰色，粗粒变余砂砾状结构，层状构造。常具磁铁交错层理构造，碎屑成分为长石和石英。泥质、粉砂质胶结，胶结物具强烈的绢云母化。长石含量约25%，粒度在1～2mm间。石英含量为65%，粒度在1～2mm不等。砾石成分为长石、石英和岩屑，砾石的粒度一般2.5～4mm。根据砾石含量的不同，岩石依次为变质砾岩、变质砂砾岩、变质含砾砂岩。此类岩石在南寺组一段下部最发育。

（2）变质砂岩类

包括各种变质含砾长石砂岩、变长石砂岩、变长石石英砂岩。岩石呈黄灰色、灰色和灰白色。中—粗粒变余砂状结构，层状构造。碎屑成分为长石25%～30%，石英60%～70%，胶结物为泥质和粉砂质。此类岩石在甘陶河群各段地层中均有分布，以南寺组一段中部最为发育。

（3）板岩类

颜色多为黑色、青灰色、灰色等，变余泥质粉砂结构，板状构造。岩性致密，常具密集的劈理和板劈理。板理面平滑而脆硬。矿物成分为粘土矿物和长石、石英，板理面上常见绢云母发育。板岩类由黑色板岩、千枚状板岩、砂质板岩和凝灰质板岩组成。黑色板岩普遍含黄铁矿，板理极为发育，常剥离成完整的板块，可做建筑装饰石材。千枚状板岩是板岩与千枚岩的过渡类型，主要特征是呈黄灰色，具有板状构造和千枚状构造，有时可见斑点状褐铁矿化。砂质板岩中常见泥砂质条带及长英质条带在岩石中形成薄层构造，局部可见长英质肠状构造。凝灰质板岩属基性火山碎屑岩和凝灰岩与泥砂质板岩的过渡类型。岩石多呈青灰色，板理较发育。

（4）千枚岩类

包括绢云千枚岩和绿泥绢云母千枚岩。岩石为绿灰色及灰色，鳞片变晶结构，变余粉砂泥质结构，千枚状构造。矿物组合为绢云母、石英、钠长石、绿泥石等。

（5）变质火山熔岩

为甘陶河群地层中广泛分布的浅变质玄武岩和安山岩类。岩石多呈灰绿色-黑绿色。一般为变余粗玄-变余间隐结构，常具纤维状、纤粒状变晶或筛状变晶结构，有时呈鳞片粒状变晶结构，变余杏仁状、气孔状、块状及枕状构造。

岩石中矿物成分具有重结晶作用，多为细粒及隐晶状。矿物成分为角闪石和中基性斜长石。次要矿物有黑云母、绿泥石、绿帘石、石英和方解石等。副矿物主要为钛磁铁矿、磁铁矿、黄铁矿和榍石、磷灰石，主要产于杏仁体中。

岩石普遍具绿泥石化，常在熔岩与围岩的接触部位形成强烈片理化的岩石。与此同时往往伴生有金属硫化物的黄铁矿、黄铜矿等矿化现象。

（6）变质火山碎屑岩类

这类岩石的矿物成分和化学成分总体特征基本相同，因碎屑的粒度、含量不同而分为火山集块岩、火山角砾岩和凝灰岩。火山集块呈次棱角状和浑圆状，砾径一般为100～200mm，最大可达600mm。火山角砾为棱角-次棱角状，砾径一般为30～100mm不等。集块和角砾岩由火山熔岩和砂质胶结，胶结紧密。凝灰岩呈鳞片变晶结构，变余火山碎屑粉砂泥质结构，具千枚状构造。

（7）白云岩类

岩石由浅灰色中层、薄层大理岩化白云岩、砂质白云岩组成，白云岩有硅质条带和灰白色石英砂岩夹层。大理岩化白云岩中普遍发育线理构造，可见风化漏斗和裂隙等古岩溶地貌，并被上覆沉积物充填。

2.副变质地层

区内的副变质地层，宏观上以似层状体产出，横向分布相对比较稳定，并且都受相同期次的变形变质作用影响。但由于各变质地层单位所处构造位置和原岩组成的不同，其变形变质程度也表现不同。变形作用主要表现在浅粒岩中的长英质组分形成圆球状、椭圆状、条带状不均匀变形带，局部粒状岩石中长英质矿物普遍具有拉长变形特点，在变形强烈部位形成构造眼球或小型韧性变形带。在露头上，可见岩石中保留了较多的原始沉积组构，如钾长浅粒岩中磁铁矿形成的包络面，显示出原始沉积层理特征；角闪斜长变粒岩中粒度变化形成的变余层理；粒状岩石中保留的砂状结构等。区域地质研究成果证明副变质地层的原岩为一套陆源粗碎屑岩-泥质岩-碳酸盐岩沉积。

（1）岩石组合特征

副变质地层主要岩石组合类型为片岩类、长英质变粒岩类、大理岩类，地层中见少量角闪岩类薄层或夹层。

1）片岩类：包括白云片岩、石榴黑云片岩、云母石英片岩、角闪片岩、钙质片岩以及蚀变类型的角闪绿帘片岩和阳起绿帘片岩等。岩石变形强烈，发育小褶皱、鳞片变晶结构、变斑状构造。矿物成分复杂，不同岩石类型矿物成分及其含量见表1-1-2。

2）长英质变粒岩类：可进一步分为3种：

a.磁铁石英岩类：粒状变晶结构，具分层的细条带状构造，分别由磁铁矿和石英组成。次要矿物为普通角闪石、镁铁闪石、单斜辉石和黑云母等。

b.变粒岩：包括黑云变粒岩、角闪变粒岩、二云变粒岩、透辉斜长变粒岩。岩石松软，易风化，多形成平缓地貌。中层、中薄层产出，弱片麻状、平行粒状构造，鳞片细粒变晶结构，粒柱变晶结构。矿物成分复杂，主要矿物有斜长石、石英、钾长石、黑云母、角闪石、透辉石、方解石、磁铁矿、白云母等。副矿物有磷灰石、榍石、锆石、绿帘石等，不同岩石类型矿物成分及其含量见表1-1-3。

c.浅粒岩：主要为钾长浅粒岩、斜长浅粒岩、角闪浅粒岩、钾长石英浅粒岩等。岩石呈肉红色、褐红色、变余砂状结构，粒状变晶结构。岩石坚硬，具砂岩外貌特征。主要矿物组成有钾长石10%～40%、斜长石30%～50%、石英15%～40%，次要矿物为普通角闪石、磁铁矿、白云母、黑云母等。表1-1-4列出了副变质地层主要浅粒岩类型的矿物组成。

表1-1-2 副变质地层片岩类矿物成分含量

表1-1-3 副变质地层变粒岩类矿物成分含量

续表

表1-1-4 副变质地层浅粒岩的矿物含量

3）大理岩类：白色、灰白色、绿色、粉红色、红色，变余薄层、中层构造，少数变余巨厚层构造，中粗粒变晶结构。矿物成分以方解石、白云石为主，并以两种矿物相对含量分为钙质大理岩与白云大理岩。以透闪白云石大理岩、透辉石大理岩分布最广，其次为透辉石白云石大理岩、含阳起石斜长大理岩、金云母白云石大理岩等。大理岩多不纯，白云石或方解石含量在15%～90%之间变化，透辉石、透闪石、石英、斜长石、钾长石、金云母、白云母、黑云母、方柱石等多种矿物，其含量在0～30%范围变化。副矿物有磷灰石、榍石等。表1-1-5列出了区内主要大理岩类型的矿物成分含量。

表1-1-5 副变质地层大理岩类矿物成分含量

（2）岩石地球化学特征

表1-1-6、表1-1-7分别列出了副变质地层主要岩石类型的主要氧化物含量和微量元素丰度。从表中可以看出，主要岩石类型的氧化物含量变化较大，尤其是 SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、CaO、K₂O、CO₂。浅粒岩中SiO₂含量最高，一般达75%以上。CaO在大理岩中最高，而SiO₂含量最低，不超过30%。铁含量在片岩和变粒岩中最高，可高达20%，而在浅粒岩和大理岩中不超过4%。钾含量变化较大，在浅粒岩中含量最高，在大理岩中不到1%，钾含量与岩石中钾长石和黑云母含量密切相关，如石榴黑云片岩、石英钾长浅粒岩和含磁铁浅粒岩中钾含量高达6%以上。磷的含量一般较低，而在大理岩中磷含量有增高的趋势。

表1-1-6 副变质地层主要岩石类型岩石化学分析结果

表1-1-7 副变质地层主要岩石类型微量元素丰度/10^-6

微量元素含量变化幅度较大，其与岩石的矿物类型和所占比例有关。如Sr 的含量主要与斜长石的含量呈正相关，在斜长角闪片岩和黑云变粒岩中最高。金属元素含量主要与角闪石、辉石和石榴子石的含量有关，在石榴黑云片岩、斜长角闪片岩中 Cu、Pb、Zn、Co、Ni含量最高。

从表1-1-8中看出除少数样品外，稀土含量普遍较低。大理岩类稀土含量最低，稀土总量（∑REE）不足50×10^-6。稀土含量在含矽线石的浅粒岩中最高，可达600×10^-6以上。片岩类和变粒岩除个别样品外稀土总量一般不超过100×10^-6。

表1-1-8 副变质地层主要岩石类型稀土元素含量/10^-6

3.正变质地层

正变质地层以黑云斜长变粒岩为主，角闪斜长变粒岩、斜长角闪岩和二长浅粒岩薄层交互产出，它们局部相变为黑云斜长片麻岩和角闪斜长片麻岩。地层中偶夹不足1m厚的条带状磁铁石英岩、角闪磁铁石英岩和二辉磁铁石英岩。研究证明正变质地层的原岩建造为一套以中基性火山岩为主的岩石，偶夹薄层硅铁沉积岩。它们主要出现在太古宇麻清河岩组、王家湾岩组和元坊岩组中。

（1）岩石组合特征

1）变粒岩类：变粒岩是正变质地层中分布最广的岩类。岩石呈浅灰—褐灰色，岩石松软，易风化，多呈低缓山脊或平缓山顶地貌。平行粒柱状鳞片变晶结构，偶见变余砂状结构；块状、弱片麻状、条纹状构造及变余韵律层理构造。主要由斜长石、石英、普通角闪石或黑云母及钾长石等组成。根据矿物含量及相对变化，进一步分为黑云斜长变粒岩、黑云二长变粒岩、角闪斜长变粒岩及其之间的过渡类型。其中以黑云母斜长变粒岩分布最广，可占变粒岩类的85%。

黑云斜长变粒岩：浅灰—灰白色，以矿物粒度细、分布均匀、变化小、延伸稳定为其主要特点。矿物成分及含量一般为：斜长石50%～65%，石英10%～25%，黑云母10%～25%，钾长石0～10%。黑云母和角闪石二者互为主次，当角闪石含量大于黑云母时，岩石相变为角闪斜长变粒岩。岩石含石榴子石较普遍，副矿物有磷灰石、磁铁矿、锆石、榍石及透闪石、白钛矿、石墨等。表1-1-9列出了正变质地层主要岩石类型的矿物成分含量统计资料。少数岩石中矿物成分及粒度有规律变化，显示了变余韵律层理的构造特点。矿物蚀变比较强烈，斜长石被绢云母、矽线石、黝帘石交代，角闪石局部被绿泥石、绿帘石化，黑云母不同程度的绿泥石化。

2）斜长角闪岩类：分布较普遍，多呈夹层出现，局部与黑云斜长变粒岩、角闪斜长变粒岩交互产出，组成韵律层理。延伸不稳定，部分呈透镜状断续分布。

深灰、灰黑色，岩石坚硬抗风化，多呈突起地貌。粒柱状变晶结构，变余火山晶屑结构，块状、斑点状构造。主要有普通角闪石45%～65%，斜长石30%～50%，及少量石英组成，有的含少量黑云母、透辉石、石榴子石、绿帘石等。副矿物为磷灰石、榍石、磁铁矿、锆石、石墨、金红石等。角闪石多呈柱状或不完整柱状，明显具有方向性拉长，平行定向分布，粒径0.2～3mm，一般为0.3～1mm，局部绿泥石、绿帘石化。有些角闪石中包裹棱角状、不规则状斜长石晶体，成为变余火山碎屑结构。斜长石粒度为0.2～1mm，呈多边形粒状同角闪石镶嵌在一起，以黝帘石化、绢云母化蚀变最为普遍，有的全部被绢云母、矽线石、纤闪石等集合体交代。石榴子石多数结晶粗大，多数为1～3mm，个别达十几毫米，成变斑晶。石榴子石变斑晶包裹石英、黑云母和炭质包体，成为残缕结构。

3）磁铁石英岩：岩层为中薄层、透镜状产出，层厚一般5～20cm，围岩为斜长角闪岩。岩石新鲜面为深灰色，风化面为褐黄色，镶嵌粒状变晶结构，块状条带状构造。岩石主要由石英（60%～70%）和磁铁矿（25%～30%）组成。有些岩石含有角闪石、石榴子石、透辉石、黑云母，偶见紫苏辉石，一般含量较少，少数岩石石榴子石含量达35%，角闪石含量达10%～20%。副矿物主要为磷灰石、锆石、榍石和褐铁矿等。石英内部变形特征明显，毕姆纹最发育，变形纹、变形带及波状消光现象明显。石英定向拉伸明显，与长条状磁铁矿构成深浅相间的平直条纹或条带平行定向排列。磁铁矿呈自形或半自形。矿物蚀变比较普遍强烈，透辉石多被角闪石、褐铁矿等沿边部解理进行交代，黑云母绿泥石化，石榴子石也被绿泥石化成网状。

（2）岩石地球化学特征

表1-1-10～表1-1-12分别列出了正变质地层的岩石化学、稀土元素和微量元素的分析结果。资料结果显示变粒岩类SiO₂含量变化范围较大，为51%～76%，铁质含量为2.5%～11%，K₂O含量比较高，为0.8%～6.58%，CaO含量变化范围大，为0.5%～7%。角闪岩类主要氧化物含量变化比较小，SiO₂含量集中分布在48%～50%很小的范围；铁质含量比较高，集中于11%～15%范围内；CaO含量为6%～8%；Na₂O含量为2.4%～2.9%，而K₂O含量低，为0.74%～1.51%之间。磁铁石英岩的突出特征是高铁含量，可高达35%以上。

表1-1-9 正变质地层岩石类型与矿物成分含量表

变粒岩类的稀土含量比较高，除个别样品外，大多数岩石的稀土总量超过100×10^-6，最高达190×10^-6，其轻稀土元素明显富集。除石榴斜长角闪岩外，角闪岩类稀土含量比较低，一般在70×10^-6以下。磁铁石英岩稀土含量极低，稀土总量仅13.46×10^-6。

变粒岩类Ba、Sr、Cs、Zr含量比较高，Ba含量变化于（193～1123）×10^-6，Sr含量为（97～509）×10^-6，Cs含量为（1.0～5.8）×10^-6，Zr含量范围为（94～183）×10^-6。角闪岩类高金属元素和钒，V含量为（130～350）×10^-6，Cr含量为（68～226）×10^-6，Ni含量为（40～140）×10^-6，Co含量变化于（23～44）×10^-6，Sc含量明显高于变粒岩类，其含量为（22～47）×10^-6。磁铁石英岩的微量元素含量普遍较低。

表1-1-10 正变质地层岩石化学分析结果

表1-1-11 正变质岩稀土元素分析结果/10^-6

表1-1-12 正变质岩微量元素分析结果/10^-6

4.黑云斜长片麻岩

根据形成时代及与构造运动的关系，区域地质研究成果将研究区内变质深成岩划分为3个旋回：即中太古代阜平旋回、新太古代湾子旋回和古元古代吕梁旋回。根据我们前述的岩石单位划分方案，黑云斜长片麻岩包括了坊里条带状黑云斜长片麻岩、石家栏黑云斜长片麻岩和大石峪黑云角闪斜长片麻岩。

（1）岩石特征

岩石浅灰色，中细粒鳞片变晶结构，片麻状构造。片麻岩中有变质地层包体。包体大小不一，包体大多为透镜状、椭圆状、不规则状、长条状或串珠状，包体最大扁平面平行片麻理。片麻岩中最常见的包体是各种成分的变粒岩、角闪岩和浅粒岩。此外，有些岩石受混合岩化作用，有长英质脉体呈稀疏条带状分布。矿物成分主要为斜长石、钾长石、石英，暗色矿物为黑云母和普通角闪石组成。局部岩石的钾长石含量增高，使岩石成为钾长斜长片麻岩或二长片麻岩。副矿物主要为磷灰石、锆石、磁铁矿、榍石、黄铁矿、石榴子石等。

（2）岩石地球化学特征

表1-1-13列出了3个地区的黑云斜长片麻岩岩石化学分析结果。资料结果显示黑云斜长片麻岩类 SiO₂含量变化范围在73.66%～57.88%之间，平均含量为69.95%～61.46%。铁质含量普遍较低，在3.76%～6.12%之间，碱质含量（K₂O+ Na₂O）比较高，一般大于6%。坊里片麻岩K₂O含量大于Na₂O，而大石峪片麻岩和王家崇片麻岩Na₂O含量大于K₂O。黑云斜长片麻岩的P₂O₅含量比较高，一般在0.20%以上。黑云斜长片麻岩的CaO含量较低，为1.13%～6%之间。

表1-1-14、1-1-15列出了黑云斜长片麻岩的稀土元素和微量元素含量分析结果。黑云斜长片麻岩的稀土含量普遍较高，稀土元素总量为（182～497）×10^-6，大多数样品的总稀土含量大于200×10^-6。黑云斜长片麻岩明显富集轻稀土，显示了明显的轻/重稀土分馏作用。

黑云斜长片麻岩的微量元素含量与维氏的地壳值相比，Ba、Sr、Zr、B、Sc等元素含量高；Cr、Ni、CO等亲铁元素含量偏低。

5.黑云二长片麻岩

该岩石单位包括了茹家庄眼球状花岗片麻岩、老人坪眼球状黑云二长片麻岩、蔡家庄条带状黑云二长片麻岩和孔家庄黑云二长片麻岩等填图单位。这些填图单位分属于湾子旋回和阜平旋回的变质深成岩。区域地质研究发现，它们与区内变质地层呈明显的侵入接触关系，并在片麻岩中见有各种类型的表壳岩包体。黑云二长片麻岩与黑云斜长片麻岩往往呈渐变过度，不存在明显的接触界线。

（1）岩石特征

岩石肉红色，鳞片粒状变晶结构、变余斑状结构、变余二长结构，片麻状构造、眼球状构造、条带状构造。岩石主要矿物有斜长石、钾长石、石英、黑云母、白云母。副矿物以锆石、磷灰石、磁铁矿、黄铁矿为主，榍石、金红石、黄铜矿等次之。

（2）岩石地球化学特征

黑云二长片麻岩岩石化学成分见表1-1-16。岩石中SiO₂含量较高，平均含量在66.88%～72.16%，变化范围在63.19～75.52%之间，为SiO₂过饱和岩石。全碱含量平均大于7%，一般K₂O ＞ Na₂O；全铁含量变化较大，茹家庄花岗片麻岩平均1.25%，刘家庄花岗岩平均4.36%，个别样品高达7.19%；刘家庄花岗片麻岩中P₂O₅平均含量为0.27%，显著高于其他岩石中的含量。

岩石的稀土元素含量和微量元素含量见表1-1-17、1-1-18，与维氏地壳值相比，岩石富含Ba、Zr、Rb、B、SC，贫Sr、Cs、Hf、Ni、V、Cr为特征。稀土总量变化比较大，孔家庄花岗片麻岩的稀土总量最低，平均34.87×10^-6，刘家庄花岗片麻岩稀土含量最高，稀土总量平均为192.89×10^-6，个别样品达256.6×10^-6.所有样品都表现出轻稀土元素富集，轻重稀土分馏明显。

表1-1-13 黑云斜长片麻岩岩石化学分析结果

表1-1-14 黑云斜长片麻岩稀土元素分析结果/10^-6

表1-1-15 黑云斜长片麻岩微量元素分析结果/10^-6

表1-1-16 黑云二长片麻岩岩石化学分析结果

表1-1-17 黑云二长片麻岩稀土元素分析结果/10^-6

表1-1-18 黑云二长片麻岩微量元素分析结果/10^-6

6.花岗岩类

花岗岩类主要是在五台期和吕梁期两个侵入时代形成的，五台期形成了大花岗岩基，如许亭岩体；吕梁侵入期形成小花岗岩体，如鹿峪岩体、张北洼岩体等。岩体与表壳岩或太古代深变质岩系为侵入接触关系，虽然由于混合岩化的影响，有的地方侵入接触关系已经模糊不清，但在很多地方都是比较清楚的。岩体边部有大量围岩捕虏体或残留体分布。捕虏体大小不等，形态各异，一般与寄主岩石界线清晰，同化混染不明显。花岗岩岩体与上覆沉积岩系或元古宇浅变质岩系呈沉积接触关系，在底砾岩中见有岩体的砾石，在砂岩中见有岩体成分的碎屑。花岗岩岩体中有后期基性岩墙（辉绿岩）和大量花岗伟晶岩脉穿插。花岗岩类中最常见的岩石类型包括斑状花岗岩、奥长花岗岩、弱变质中—细粒花岗岩、二长花岗岩。

（1）岩石特征

斑状花岗岩：它是分布最广的岩石类型，是许亭岩体的主要岩石类型。斑状花岗岩多为灰红—肉红色，风化后呈褐黄色，变余似斑状结构、花岗变晶结构，基底多具文象连生结构，块状构造，有时具片麻状构造。斑晶以石英为主，粒度3～5mm，含量约在10%～15%之间，有时也可见微斜条纹长石和斜长石斑晶。基质以微斜长石和条纹长石为主，少量斜长石。暗色矿物以黑云母、绿泥石为主，可见白云母和普通角闪石。暗色矿物分布不均匀，局部集中成墨渍状、团块状，含量一般小于20%。副矿物为磁铁矿、锆石、绿帘石、榍石，少量的重晶石、萤石、黄铁矿和自然铅。

奥长花岗岩：黄白-浅黄-浅灰黄色。浅色矿物主要由长石、石英组成，长石主要为钠奥长石，其次为微斜长石和钠长石。暗色矿物以黑云母和白云母为主，偶见普通角闪石，有时被绿泥石交代。副矿物有磁铁矿、锆石、磷灰石、绿帘石等，偶见黄铁矿。岩石具中粒花岗结构，显微文象连生结构，交代条纹结构，块状构造和片麻构造。

弱变质花岗岩：白羊岭花岗岩岩基是这类岩石的典型代表。该岩石类型为弱变质中细粒花岗岩。成岩后曾发生强烈伟晶岩化，致使花岗伟晶岩成网脉状、不规则脉状及囊状密集分布，尤以边部为甚，几乎掩盖了主体岩石的真面目。主体岩石为中细粒花岗岩，呈灰白色或浅肉红色，块状构造，中细粒花岗结构，矿物粒径一般为1～4mm。主要矿物成分：

石英：他形粒状，具波状消光，含量一般为20%～30%。

钾长石：主要为微斜长石、条纹长石，他形粒状，含量45%～50%。

斜长石：多呈他形粒状，少数为半自形，为更长石，含量低于钾长石，为20%～25%。

黑云母一般小于5%。

副矿物主要有：锆石、磷灰石、磁铁矿、褐帘石等，局部可见石榴子石。

岩石成岩后遭受蚀变，主要表现为钾长石具泥化，斜长石具绢云母化及碳酸盐化，黑云母强烈绿泥石化，并析出钛铁质。

（2）岩石地球化学特征

表1-1-19列出了3个花岗岩岩体的化学成分分析结果。许亭岩体SiO₂含量比较高，变化范围在73.25%～75.95%之间；Al₂O₃含量比较低，大多数样品不超过11%；总铁含量为4%～5%；碱质含量大于7%，K₂O含量一般大于Na₂O。

表1-1-19 花岗岩类岩石化学分析结果

南洼岩体SiO₂含量变化范围为67.62%～72.35%；Al₂O₃含量在11.37%～12.81%；总铁含量比较高，一般大于5%；碱质含量大于7%，K₂O含量一般大于Na₂O。

白羊岭岩体的突出特征是高硅、高铝、高碱含量，SiO₂含量都大于74%；所有样品的Al₂O₃含量都大于13%；碱质含量大于8%，K₂O含量大于Na₂O。全铁含量比较低，仅1%左右。

表1-1-20列出了许亭花岗岩岩体的稀土元素含量。结果显示许亭花岗岩稀土总含量比较高，除个别样品外，大多数样品的稀土总量超过300×10^-6。轻稀土La、Ce、Pr较为富集，轻重稀土元素分馏明显。

表1-1-20 许亭花岗岩岩体的稀土元素分析结果/10^-6

---

裕民县19354025449： 什么是地质地球化学特征 - ？
众媚维胺：[答案] 地质地球化学特征 指的是地质体所具有的元素含量特征; 包括常量元素,微量元素,稀土元素的含量; 通常矿产勘查中指的地球化学特征是指的微量元素的含量特征

裕民县19354025449： 岩石的特征 - ？
众媚维胺： 1、提取岩石中的有机矿物质2、有助于研究地球产生到现在的运动变化过程,从岩性、岩相来分析,还可以知道当地发生过什么地质作用,地壳上升、下降或是海侵、海退3、岩石的大规模堆积可形成奇特的景观,不管是自然还是人文,都极具艺术观赏价值

裕民县19354025449： 什么是沉积相 - ？
众媚维胺： 沉积相部分(概念题) (2006-12-07 20:59:24) 分类:沉积岩石学 沉积相部分 概念题 1沉积相 沉积环境及在该环境中形成的沉积岩(物)特征的综合. 2沉积环境 由下列环境条件(要素)所组成:自然地理条件、气候条件、构造条件、沉积...

裕民县19354025449： 岩石学和矿物学特征 - ？
众媚维胺： 岩石为粗粒似斑状结构.斑晶大小为0.3~2cm,含量40%.斑晶为紫苏辉石(少)、透辉石、角闪石、黑云母、钾长石、中长石和石英.基质为钾长石、石英、中更长石和黑云母.紫苏辉石呈熔蚀浑圆状、港湾状.其成分En=50.3,为含铁较高...

裕民县19354025449： 地质学的研究对象和研究内容具有哪些特点 - ？
众媚维胺： 地质学的研究对象是地球.地球包括固体地球及其外部的大气. 固体地球包括最外层的地壳、中间的地幔及地核三个主要的层圈.目前,主要是研究固体地球的上层,即地壳和地幔的上部. 研究内容:矿物学、岩石学、地球化学、构造地质、地球物理、古生物学、地史学、工程地质、水文地质、环境地质等等.

裕民县19354025449： 岩石的特性 - ？
众媚维胺： 常见三大类岩石以其固有的特点:1、火成岩 矿物成分:均为原生矿物,成分复杂,常见的有石英、长石、角闪石、辉石、橄榄石、黑云母等矿物成分.结构:以粒状结晶、斑状结构为其特征.构造:具流纹、气孔、杏仁、块状构造.产状:多...

裕民县19354025449： 地质学的研究对象具有哪些特点 - ？
众媚维胺： 地质学的研究对象非常多,涉及地理学、生物学、气象学、天文学等,但着重研究地下.宏观上研究岩石圈,微观上研究矿物颗粒、晶体组成

裕民县19354025449： 地层中哪些特征可以指示岩石形成时古气候条件 - ？
众媚维胺： 最重要的是颜色、矿物种类、化石群落、地球化学特征 岩石颜色往往其中所含的元素离子颜色有关,其中最重要的是铁,铁在氧化环境下往往形成三价铁,使岩石呈红色,指示干热气候;还原环境下的铁往往是二价的,呈现绿色、灰绿色,指示...

裕民县19354025449： 地球的地幔有多长? - ？
众媚维胺： 地幔(Mantle):地质学专业术语,是指地壳下面是地球的中间层,厚度约2865公里,主要由致密的造岩物质构成,这是地球内部体积最大、质量最大的一层. 地幔又可分成上地幔和下地幔两层.上地幔上部存在一个地震波传播速度减慢的层...

裕民县19354025449： 岩石组合特征 - ？
众媚维胺： 标题】丹风群的岩石组合特征及其构造意义 【OilSoft NO.】911916 【类型】期刊 【分类号】TE111.3, TE111.2 【期刊名称】石油实验地质 【卷期索引】1991,13(1) 【页码范围】22~32 【作者】殷勇, 高长林 【出版年份】1991 【参考图表】...