冀东地区双山子群

区域地层~

华北克拉通北缘主要出露地层为太古宇—古元古界结晶基底高级变质岩，在白云鄂博、渣尔泰山裂陷槽以及燕辽沉降带分布有中-新元古代沉积地层，为克拉通之上第一套盖层沉积。由于华北克拉通北缘长期隆起，古生界不甚发育，出露较少，中生界陆相碎屑岩和火山岩分布在断陷盆地中，新生界由河湖相碎屑岩和大陆碱性玄武岩组成。
一、太古宇
大致呈近东西向带状分布。由中高级变质岩组成，岩石类型以麻粒岩、片麻岩、斜长角闪岩、变粒岩、浅粒岩、大理岩、磁铁石英岩为主，有强烈的混合岩化，变质程度为麻粒岩相-角闪绿片岩相；原岩主要为基性、中基性钙碱质火山岩，顶部夹有少量中酸性火山岩、粘土岩及硅铁质岩，基性岩中往往有成分与科马提岩相当的超镁铁质火山岩。由下至上，原岩中超基性-基性岩相对减少，中酸性火山岩及沉积岩明显增多，且沉积岩中包括巨厚的陆源碎屑岩、粘土岩、碳酸盐岩及硅铁质岩，太古宇变质岩中铁、铜、金等元素丰度较高。
最古老岩石主要发现于鞍山地区的花岗质地体和冀东曹庄黄柏峪地区片麻岩穹窿中（刘敦一等，2007），它们代表华北克拉通最老的硅铝质地壳。近年来，有更多的古老年龄报道，如辽宁大石桥角闪变粒岩中3300～3330 Ma的继承锆石年龄（沈其韩等，2005）；固阳角闪花岗岩的（3484±19）Ma继承锆石年龄（耿元生，2005）；阿拉善东部叠布斯格透辉斜长角闪片麻岩的锆石核部（3570±7）Ma的U-Pb年龄（耿元生等，2007）。
古太古界在冀东曹格庄-黄柏峪地区和鞍山陈台沟地区均有出露。前者以曹庄岩组为代表，黑云母斜长片麻岩、含铬云母石英岩、斜长角闪岩以及条带状铁英岩等组成。后者以陈台沟表壳岩为代表，主要由斜长角闪岩、石英岩和变粒岩等组成，它们分布范围都较小。
中太古界见于内蒙古大青山地区、冀东的迁安—迁西地区、吉林的龙岗地区，以及辽北等地区。大青山地区以集宁兴和岩群为代表，冀东以迁西群为代表，吉林以龙岗群为代表，辽北以景家沟岩组，有的地质工作者称为浑南群为代表。这些变质杂岩已发生高角闪岩相-麻粒岩相区域变质作用，其原岩建造复杂，多由基性-中酸性火山岩、海相泥砂岩、含铁硅质岩等表壳岩与英云闪长岩、花岗闪长岩、奥长花岗岩等早期TTG侵入岩体构成。
新太古界是华北克拉通的主要组成部分，分布最广，到处可见。建立的群和岩组也最多，部分岩群是新太古界还是古元古界尚难以区分。西自阿拉善、贺兰山，经阴山、太行山-吕梁山、燕山、辽吉均有大片出露。如阴山地区的上集宁群、乌拉山群、色尔腾山群，张宣地区的桑干岩群，冀东地区的遵化岩群、滦县岩群、双山子群，密云地区为密云岩群、四合堂岩群，冀北红旗营子岩群、辽西建平岩群、单塔子岩群、吉辽地区的鞍山岩群、清原岩群、夹皮沟岩群和龙岩群等。这套岩系已发生角闪岩相为主的广泛区域变质作用，其原岩建造以海相火山-沉积岩系、硅铁建造、孔兹岩系及中基性岩脉与岩墙群为主，局部地区含有一些TTG侵入岩。这些岩层含金丰度较高，其中哈达门沟金矿床产于乌拉山群岩层，金厂沟梁金矿床产于建平群岩层中。
二、古元古界
古元古界与太古宇共同构成了华北克拉通古陆核基底，在地球物理场上的特征与太古宇基本相同，即有重力高、磁性强的特点，区域上多表现为正的重力场、磁场。多呈东西向、北东向展布。下部主要为多次喷发的中基性细碧角斑岩型火山-沉积建造；上部主要为粗碎屑岩、碳酸盐岩建造，局部地区发育有火山岩，变质程度为角闪岩相-绿片岩相。
广泛出露于宁夏贺兰山、内蒙古乌拉特后旗和达茂旗、内蒙古大青山、山西吕梁山、中条山、五台山、太行山、冀北、冀东、胶东-胶南、辽东-吉南等地。如贺兰山等地出露的阿拉善岩群、贺兰山岩群、千里山岩群，内蒙古中部的二道凹群，冀东青龙地区的青龙河群，五台山区的滹沱群、太行山地区的甘陶河群、吕梁山地区的茶山群、野鸡山群、岚河群，中条山地区的绛县群、中条群、担石山群以及嵩山地区的安沟群、嵩山群、辽东下辽河群，吉南集安群和老岭群（翟明国等，2007）。赵国春等（2002）近年在西部陆块中部识别出一条近东西向的孔兹岩带，大致沿集宁-大青山-乌拉山-千里山-贺兰山-线分布，将北部的新太古代基底与南部鄂尔多斯盆地分开，并称为丰镇群以示与以前较混乱的称呼区别（李江海等，2000），主要由孔兹岩系、TTG片麻岩夹镁铁质麻粒岩和同构造紫苏花岗岩或S型花岗岩组成。孔兹岩系包括石墨石榴矽线钾长片麻岩、长英质变粒岩（细粒片麻岩）、浅粒岩、长石石英岩、磁铁石英岩、钙硅酸盐岩、大理岩和少量斜长角闪岩，它们一般被认为代表稳定的大陆边缘沉积产物，长期以来，被认为是太古宙岩石组合。最新数据表明，西部陆块孔兹岩系属于古元古代沉积和变质产物，碎屑锆石年龄大多分布在2300～1900 Ma之间，而变质锆石年龄在1900～1800 Ma之间。古元古代变质岩系中蕴藏丰富的铁、铜、铅锌、石墨、硼、菱铁矿、大理岩等矿床。
三、中-新元古界
华北克拉通北缘中-新元古界主要分布于克拉通边缘或坳陷地带，大体上呈东西向展布，以滨-浅海-半深海相或局部河流-三角洲相碎屑岩、粘土岩和碳酸盐岩为主，局部地段沿断裂附近发育基性-中酸性火山沉积岩，并有轻微变质。地层中铁、铜、铅、锌及稀有-稀土元素含量较高，渣尔泰山群和白云鄂博群中产出有大型的朱拉扎嘎、常山壕、赛乌素等金矿床。
中-新元古界主要出露在内蒙古中北部的渣尔泰和狼山-白云鄂博地区、燕辽地区以及少量分布在辽吉地区复州-大连和中部太子河地区。中元古界下部包括狼山-渣尔泰山地区的渣尔泰山群、白云鄂博群浅变质碎屑岩、碳酸盐岩夹少量火山岩，含有多个火山岩夹层，发生了绿片岩相区域变质作用，燕辽地区的长城群碎屑岩、碳酸盐岩和泥质岩，基本未变质。中元古界上部包括燕辽地区的蓟县群及阴山地区的什那干群，均以碳酸盐岩-泥质岩为主，夹碎屑岩层，在辽北的泛河地区可见夹有枕状熔岩层（崔盛芹等，2000）。新元古界下部包括燕辽地区的青白口群、辽吉地区的永宁群和细河群。上部包括辽东地区五行山群、金县群与吉南地区的浑江群。新元古界以碎屑岩、泥质岩与碳酸盐岩为主。
四、古生界
华北克拉通各地古生界的沉积建造、地层层序与沉积环境都具有高度相似性与可对比性，但与北部兴蒙造山带古生界具有完全不同的沉积环境与沉积建造类型。华北克拉通北缘古生界呈条带状零星出露。地层发育不全，普遍缺失中上奥陶统、志留系、泥盆系和下石炭统。古生界以稳定的滨浅海相i海陆交互相沉积建造为主，中间缺失志留系与泥盆系；下古生界包括寒武系与中、下奥陶统，以碳酸盐岩地层为主，夹多层碎屑岩与泥质岩系。上古生界的中、上石炭统与下二叠统，以海陆交互相、陆相含碳碎屑岩、泥质岩的煤系地层为主，上二叠统则为以陆内河湖相粗碎屑岩为主。
北部兴蒙造山带古生界主要处于海槽、岛弧带与陆缘海环境，形成多期活动型火山-沉积岩系，发育大陆边缘-岛弧带-半深海-深海相各类火山-沉积建造，包括典型的复理石建造、细碧角斑岩建造、硅质岩建造，还存在不同时期蛇绿岩套，地层发生了绿片岩相-低角闪岩相区域变质作用。
五、中生界
华北克拉通北缘地区中生界分布十分广泛，但由于东西构造分异，而具有相应的地区特点。西部地区发育大型陆内坳陷盆地和山间盆地，火山活动十分微弱。主要沉积了一套巨厚的内陆河湖相含煤碎屑岩系和山间、山麓相粗碎屑红色岩系。中东部地区广泛发育一系列北东向、北北东向或北西向火山断陷盆地。盆地的发育受断裂构造控制。盆地内陆相中酸性火山喷发活动十分强烈、频繁，岩相十分复杂，以火山喷发沉积相为主。火山岩岩石类型主要为钙碱性系列玄武安山质、安山质、英安质、流纹质火山碎屑岩及其熔岩，火山岩系中金、银、铅、锌、铜、铁含量较高。
三叠系以鄂尔多斯盆地最为发育，以河湖相碎屑岩、泥质岩为主，在华北克拉通北缘燕山、辽西、辽东等地区也有零星出露，粗碎屑成分增多，局部夹有基性-中酸性火山岩系与火山碎屑岩层。侏罗纪在华北克拉通北缘中生代盆地中均有分布，沉积建造以陆内河湖相碎屑岩、泥质岩为主，夹煤层；在大型沉积盆地以泥质岩与细碎屑岩为主，局部夹火山岩系；在山间中小型盆地内粗碎屑成分增多，中东部山间盆地内夹多层厚度很大的基性-中酸性火山岩系。白垩纪沉积以河湖相碎屑岩、泥质岩为主。在二连盆地、华北盆地、松辽盆地、下辽河盆地白垩系沉积厚度巨大，以细碎屑岩、泥质岩为主，局部发育多层中酸性火山岩系；在华北克拉通北缘燕山、辽西、辽东、吉南等地区，白垩系中以含多层中酸性-中基性火山岩为特点，白垩系中并含多层生油层和煤层。
六、新生界
华北克拉通北缘新生界分布广泛，以第三系河湖相碎屑沉积的砂岩、砾岩、泥岩、页岩、粉砂岩为主；其次为第四系砂岩、砾岩、泥岩、粘土岩、黄土及松散堆积层。在坝上高原、太行山北部、龙岗山脉、赤峰北部及内蒙古集宁等地区，广泛发育多期中基性火山岩层。

　　清东陵，天宫寺塔，板厂峪长城，五佛山，黄崖关长城，独乐寺等等。
　　冀东包括临榆（山海关）、抚宁、卢龙、昌黎、滦县（滦南、曹妃甸）、乐亭、丰润、丰南、玉田、遵化、迁安（迁西）、宁河、宝坻、蓟县、三河、香河（大厂）、通县、顺义、平谷、密云和唐山市（唐山于1925年设市，1938年正式设立唐山市公署）。
　　独乐寺是国务院首批公布的全国重点文物保护单位，始建于唐贞观十年（公元636年），辽统和二年（公元984年）重建，为中国现存三大辽代寺院之一，也是我国古代木结构建筑的代表作。景观“独乐晨灯”列为渔阳八景之首，于2004年被国家旅游局评为4A级旅游景区。
　　黄崖关长城是国家4A级景区，黄崖关长城始建于北齐天宝七年（公元557年），明代包砖大修，1985年修复了城墙3025米，楼台20座，八卦关城、水关各一座，全段长城墙体和敌楼建在海拔700多米的山脊上，陡峭险峻，被长城专家誉为“万里长城的缩影”。

双山子群（孙大中等，1984）分布于冀东青龙县东双山子一带（见图4—10）。它们呈北北东-南南西向带状分布，西侧被张家沟组砾岩不整合覆盖，东侧被界岭口闪长岩和安子岭花岗杂岩体侵入。变质程度为绿帘角闪岩相。

双山子群的形成时代存在较大争论。根据K-Ar、Rb-Sr年龄测定和构造式样的分析，许多人认为双山子群形成于古元古代（孙大中等，1984）。但通过近年来锆石U-Pb和斜长角闪岩全岩Sm-Nd年龄初步测定，以及表壳岩系被界岭口闪长岩和安子岭花岗杂岩体侵入，它们有可能形成于新太古代。

双山子群按岩石组合不同，可分为茨榆山组和鲁杖子组。茨榆山组分布于茨榆山、三合店一带，主要由黑云变粒岩和角闪黑云变粒岩组成，夹有少量石英磁铁贫矿、黑云片岩、浅粒岩等，其上与鲁杖子组为整合接触。鲁杖子组主要分布于西汉沟、鲁杖子一带，主要由斜长角闪岩、黑云变粒岩组成，夹有（含碳质）绢云石英片岩、黑云片岩等。双山子群的变质原岩为一套从玄武质、玄武安山质到英安质、流纹质的火山沉积岩及数量不多但成熟度很高的陆源碎屑沉积岩。尽管岩石普遍遭受强烈变形，但局部原生结构构造仍有保留。在西汉沟斜长角闪岩中的枕状构造、气孔、杏仁构造清楚可见。在王杖子西边，角闪黑云变粒岩为块状或厚层状，斜长石小斑晶保存很好，凭肉眼也可见到。其原岩无疑是中基性火山岩。茨榆山组变粒岩类变余沉积碎屑结构仍有保留，韵律层发育。

双山子群被青龙河群张家沟组砾岩不整合覆盖，后者具底砾岩性质，砾石成分复杂，由变火山岩、变花岗岩、变粒岩、脉石英等组成，多以变火山岩砾石为主。

一、不同类型岩石的地球化学组成特征

1．变玄武质岩石（斜长角闪岩）。斜长角闪岩分析样品采自西汉沟、柞栏杖子。从图3—10可见，存在两种类型的变玄武质岩石。一类原岩为拉斑玄武岩，在AFM图中分布于拉斑玄武岩区，低硅低钾，具亏损型或弱富集型的稀土模式，大离子亲石元素只有微弱富集。另一类为钙碱性玄武岩，在AFM图上位于钙碱性玄武岩区，高硅高钾，具轻稀土富集型的稀土模式，大离子亲石元素也明显富集（图3—10B,C）。

2．变质安山岩。它们在王杖子—八拔子剖面出露较多，总厚度达300m以上。岩石呈暗灰色，块状或厚层状，残斑结构。基质细粒，肉眼可见斜长石斑晶。其原岩为熔岩，没有经历过外生搬运沉积作用。取自该剖面的两个岩石样品（表3—1中的J9411和J9412），SiO₂:55.10%～56.07%,MgO:5.04%～5.29%,TFeO:9.09%～9.10%,CaO:7.16%～7.98%,Na₂O:3.12%～3.70%,K₂O:0.61%～1.10%，具有安山岩的组成特征。岩石具轻稀土富集型的稀土模式，与Condie（1981）的安山岩Ⅱ型类似，但无明显的负铕异常（图3—11A）。在Pearce图上，Nb出现明显的相对亏损，从Sr到Th，MORB标准化值逐渐增高，Ba相对于Rb未表现出相对亏损（图3—11B）。

3．变质英安岩。分析样品采自茨榆山西沟及半壁山南公路东侧山边砾岩层中的砾石。砾石大小有较大变化，直径从几个厘米到近半米都有。砾石呈饼状或椭圆状，边界圆滑。在变形强烈的剪切带中，砾石长宽比可达1:15。砾岩基质由黑云母、斜长石、石英等组成，总体上与变粒岩成分相当。英安质砾石三个样品（表3—1中的J9415,J9422,J9423—2）的分析结果：SiO₂:59.16%～64.97%,MgO:1.65%～3.96%,TFeO:4.75%～7.37%,CaO:3.15%～5.49%,Na₂O:3.50%～4.57%,K₂O:0.99%～2.80%。它们轻重稀土强烈分离，重稀土强烈亏损，负铕异常不明显，与许多太古宙TTG花岗岩的十分类似（图3—11A）。与上述安山岩的稀土模式也十分类似，但轻重稀土分离更强。在Pearce图上，它们与安山岩有十分类似的元素分布形式，同样具有明显的负Nb异常，但大离子亲石元素更为富集（图3—11B）。

图3—10　冀东双山子地区斜长角闪岩的地球化学图解　（引自耿元生等未发表数据）　A—AFM图；B—稀土模式；C—Pearce图解

4．变质英安流纹岩。采样位置与上相同，分析样品也为砾石。化学组成上，它们（表3—1中的J9416、J9417、J9418）高SiO₂（71.85%～79.36%），低MgO（0.09%～1.03%）、TFeO（0.95%～3.11%）、CaO（0.43%～1.30%）,Na₂O（4.51%～5.34%）＞K₂O（1.13%～2.25%），并有较大的变化。岩石的稀土模式与英安岩类似，但开始出现负铕异常（图3—11C）。值得注意的是，与英安岩相比，它们虽然SiO₂含量明显的高，但大离子亲石元素并未明显富集，而P则更为亏损（图3—11D）。

5．黑云变粒岩。两个样品（见表3—1）分别采自茨榆山西沟（J9419）和半壁山金矿区（J9424）。前者为砾岩中的基质，后者为硅化黑云变粒岩。从地质产状和化学组成判断，它们是遭受过外生作用叠加影响的副变质岩。化学组成上，样品J9419与其共生的英安质砾石类似，重稀土明显亏损，无负铕异常，但出现了较强的正铈异常（图3—11E）。Nb发生相对亏损，P含量较高，Ba相对于Rb、Th出现一定的亏损（图3—11F）。所以它们很可能也主要来自于英安质火山岩，化学组成的变化与外生搬运沉积作用过程中陆壳物质的带入有关。样品J9424与英安岩有很大区别。K₂O（5.73%）明显的大于Na₂O（2.98%），总稀土含量高，出现强的负铕异常。由于Nb、P、Zr、Ti等并无增高，所以岩石的稀土组成变化与副矿物关系看来不大。根据岩石的组成特征，它们可能主要来自于基底陆壳物质，而不是火山来源。

图3—11　冀东双山子地区表壳岩系岩石的地球化学图解

A和B—变质安山岩的稀土模式和Pearece图解；C和D—变质英安流纹岩的稀土模式和Pearece图解，E和F—变泥沙质岩石（黑云变粒岩）的稀土模式和Pearece图解

表3—1　冀东双山子地区表壳岩的化学分析数据（常量/%，微量/10^-6）

二、讨论

双山子群表壳岩系存在两种类型的变玄武质岩石。拉斑玄武岩的稀土和其它不相容元素的亏损特征表明它们来自于亏损地幔源区，几乎未受陆壳物质的混合混染。其中样品J8852虽总稀土含量明显增高，但稀土模式与其它同类型岩石却十分相似，可能是后者在低压条件下进一步结晶分异的产物。该样品P、Ti含量增高，Cr含量降低与此吻合。钙碱性玄武岩的组成特征表明陆壳物质的混合混染起了重要作用，很可能与拉斑玄武质岩浆在上升或成岩过程中陆壳物质的参与有关。

成分对比表明，安山岩与上述不论那种类型的玄武质岩石都不可能存在物源上的成因联系。因为拉斑玄武岩具亏损型的稀土模式，结晶分异不能演化出轻稀土十分富集的安山质岩浆。钙碱性玄武岩有与其不同的Rb-Ba-Th相关关系，显然也不能作为安山质岩浆的母岩。简单的计算表明，安山岩也不能通过玄武质岩浆和英安质或流纹质岩浆的混合作用形成。根据安山岩轻稀土出现明显富集的组成特征，它们很可能形成于轻稀土有一定富集的玄武质岩石较高程度的部分熔融，并有少量陆壳物质的混合。高场强元素Nb发生相对亏损要求熔融时源区存在较高的水压。

由于组成上的类似性，英安岩很可能是安山质岩浆进一步结晶分异的产物。结晶残余相矿物主要为角闪石。角闪石的结晶分异引起岩浆轻重稀土分离更强，大离子亲石元素更为富集。角闪石具负铕异常，它的结晶分异未引起岩石出现正铕异常，可以推测也有少量斜长石发生了残余。英安岩轻重稀土的强烈分离并不意味着结晶分异过程中高压相矿物石榴石参与了作用。英安岩与安山岩同样具有较高的P₂O₅含量，可知结晶分异过程中磷灰石未发生明显的分离。

英安流纹质岩石虽然高硅，低镁、铁、钙，但明显的高钠低钾表明它们不可能是由成熟度高的陆壳物质部分熔融形成。根据岩石的共生组合和稀土模式的类似关系，英安流纹岩可能是由英安质岩浆进一步结晶分异作用形成。角闪石的结晶分离（引起铁镁降低）使岩石轻稀土增高，而磷灰石的结晶分离（引起磷含量降低）将使岩石轻稀土降低，两者共同作用的结果使得岩浆的稀土模式未发生大的变化。与英安岩比较，英安流纹岩显示出一定的负铕异常，表明从英安质岩浆向英安流纹质岩浆的演化阶段斜长石的结晶分离起了重要作用。实际上，从英安流纹岩内部的成分变化也可看出结晶分离作用的影响存在。样品J9418的SiO₂高达79.36%，铁、镁、钙等许多元素的含量降低。从质量平衡看，这种现象虽可用石英的稀释作用来解释，却不能说明岩石高Na₂O（5.34%）和稀土的组成特征。岩石的成分变化仍应归结为岩浆结晶分异作用的结果。由于K、Rb、Ba、Ti、Sc等有明显降低，黑云母的结晶分离显然也存在。

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