基底岩石组合特征

基底岩石地层~

皖南前南华纪基底浅变质岩系，是皖、浙、赣、湘、鄂、黔、桂7省的江南古隆起的重要组成部分。皖南及其毗邻的浙赣地区北接扬子，南临华南，是中国南方大地构造单元江南造山带的重要地区。江南古隆起这条弧形变质岩区在皖南分布于祁门、休宁、屯溪、歙县、绩溪一线，总体呈东西向，继而在屯溪以东近倾伏端被后期构造改造成北东向，宽约近百千米，地层出露齐全，是研究江南古隆起的理想地区。
根据前南华纪地层的岩性（组合）、沉积环境、变形变质、地层（岩石）地球化学、同位素年代资料，大致以祁门－歙县－宁国墩断裂及江湾（江西）－五城和五城－祁门构成的弧形断裂为界，将评价区划分出历口构造区、障公山隆起区和白际岭岛弧区3个小区。基底地层见图1-1-1及表1-1-1。
表1-1-1 安徽东南地区基底岩石地层表



图1-1-1 安徽东南地区基底岩石地层分区示意图

（一）历口构造区基底
基底地层主要分布在祁门历口—绩溪王家村一带，由上、下两部分构成。下部基底有中元古代（蓟县－长城纪）的牛屋组（Pt2n）、大谷运组（Pt2d）；上部基底由青白口纪的镇头组（Qbzh）、邓家组（Qbd）和铺岭组（Qbp）组成。其显著特点是：岩石变形较弱、变质较浅，原生组构保存完好、层序清晰。
1.中元古代岩石地层
（1）牛屋组（Pt2n）。分布于祁门县牛屋山、大尖，歙县黄村等地。以歙县黄村为例，本组岩石构成以浊流沉积为主要特征。下部的浊积岩由紫、灰紫和灰绿色中厚层岩屑砂岩—薄层细砂岩和硅质板岩（组合）构成，成分和结构的组合带向上部演变为灰绿色厚层块状岩屑砂岩夹板岩。岩石粒序层理发育，具有典型的浊流沉积特征，以TAE组合为主，同时见有TABDE和TAD组合，下部发育沟槽模构造，顶部为灰黑色板岩夹中厚层砂岩或砂岩、板岩互层，发育有浅水沉积标志和风暴流沉积等特征。产微古植物化石，厚约1843～2709 m。
从评价区向西至江西的九岭地区，该组与计林组的岩石组成和沉积特征近似，可进行区域对比。
歙县黄村地区的牛屋组因其独特的灰绿色调和浊流沉积特征，也有将其划为环沙组（Pt2h）。
（2）大谷运组（Pt2d）。分布于祁门县东园、歙县大谷运等地，分上、中、下三部分。下部暗紫色沉凝灰岩与灰黑色凝灰质板岩呈韵律相伴产出，中部为中厚层凝灰质（硅化）硅质岩、条纹状硅质板岩，上部为岩屑砂岩、粉砂岩夹千枚状板岩和浅灰色砂岩、板岩。综观该组，经历了由沉凝灰岩→硅质岩→岩屑砂岩、板岩的沉积变化过程。沉积环境发生了由浅水相向深水相的转移后又转向浅水体、强水流、弱补给和较高成熟度的滨岸相砂岩沉积。产微古植物化石，厚约3279～3464 m。
区域上可与九岭地区的安乐林组和修水组对比。
2.青白口纪岩石地层
中元古代末，新元古代早期，评价区进入俯冲碰撞造山阶段，区内的镇头组（Qbzh）、邓家组（Qbd）、铺岭组（Qbp）是碰撞造山及其滞后期的产物，是江南造山留下的地质记录。
（1）镇头组（Qbzh）。下部沉积了紫灰、深灰中—厚层状沉凝灰岩夹砂砾岩，为中元古代末造山运动形成的磨拉石沉积；上部为灰黑色、深灰色砂岩和板岩互层，砂岩夹板岩或板岩夹砂岩。与下伏大谷运组呈不整合接触，厚约930～l962 m。
本组底部及下部的砾岩和砂砾岩以及黟县碧山砾岩、东至县马坑砾岩（葛公镇组）都是中元古末碰撞造山所形成的山前磨拉石沉积。下部具有陆上暴露剥蚀所形成的河口扇沉积特征，上部发育潮汐层理，其沉积部位有潮下砂坪、潮间混合坪和潮上泥坪，总体为发育障壁岛潮汐作用为主的自旋回沉积体系。延至西部东至县葛公镇组，与该组层位相当。
（2）邓家组（Qbd）。下部为灰色变质长石、岩屑石英砂岩、细砂、粉砂岩，上部是浅灰色、紫色厚层变质石英砂岩、含砾石英砂岩夹数层安山玄武岩。与下伏镇头组呈平行不整合，厚约50～3326m。
邓家组出露有一定的局限性，同时各地差异极大，说明新元古代造山期地壳运动存在明显的不均衡性。在负性构造区，地壳下降，相对沉积基底而言，始终保持近岸浅水的沉积环境，形成中心部位巨厚的邓家组高成熟度砂岩沉积。相对负性沉积中心向正性构造区过渡，邓家组乃至下部的镇头组呈楔状体逐渐尖灭消失，在东西向古隆起的北部地区构成条带状或串珠状的局限盆地沉积。
（3）铺岭组（Qbp）。由灰绿色、黄绿色玄武岩、杏仁状玄武岩及玄武、安山质凝灰岩组成。与下伏邓家组呈水下喷发接触，厚约50～983 m。沉积时，沉积盆地具有拉张性质。在地壳下降过程中形成的邓家组呈大型透镜体，从中心向两侧厚度变薄，并出现对下伏层位的上超现象。由于沉积小盆地在拉张应力控制下，在邓家组沉积的中后期于强拉张部位发生以基性为主的熔浆水下喷溢，形成了层状玄武安山岩，即“铺岭组”。铺岭组的产生仅局限于邓家组内，与邓家组构成“寄生”关系，因此其产生必然受邓家组限制，规模必定比邓家组小得多。
近年来，越来越多的学者认为铺岭组是新元古代裂谷期的产物，同期异相的还有歙县许村等地的复合岩墙群。
值得一提的是，反映中元古代末期碰撞造山而沉积的镇头组、邓家组、铺岭组，其组合具有不整合界限地层单位特征。由于当时地壳运动的不均衡性、所处沉积部位（上叠构造区和继承构造区）的不同而出现不同的沉积相和沉积建造。因此，上述各组不是一个区域性的岩石地层单位，而是一个地域（段）性的岩石地层单位。
（二）障公山隆起区基底地层
主要分布于休宁县西南部、祁门县南部，其南部和西部与江西省毗邻。以变质砂岩、板岩和千枚岩组合为主体，变形强烈，但又保留斜层理、粒序层理等原生沉积构造，形成了该构造区强变形带与弱变形域组合的有别于其他区域基底特征的特殊地质现象。
该区基底相对变形较强烈，变质较明显，均为中元古代地层，自下而上为漳前（岩）组（Pt2z）、板桥组（Pt2b）、木坑组（Pt2m）和牛屋组（Pt2n）。（1）漳前组（Pt2z）。主要岩性为绿色绿帘石绢云母石英片岩，砂质、粉砂质千枚岩，绢云母绿泥石石英千枚岩。原岩为砂泥建造，现为经受区域变质后的千枚岩。千枚状构造特别发育，具特殊的丝绢光泽。岩石中的绢云母、绿泥石与（新生）石英碎屑呈条带状集中排列，使岩石外貌具特殊的条带构造。此种条带由新生成分层构成，大部分为新生面理，新生面理置换了原始层理。本组普遍含有星点状的磁铁矿，局部可形成1 cm弱磁铁矿条带。
本组为构造岩石单位，总厚度＞2600m，未见底。2001年江西婺源经漳前至安徽公路的开通，在该组中发现有基性火山岩的夹层。
（2）板桥组（Pt2b）。分上、中、下三部分。下部为灰黑色千枚岩、粉砂质千枚岩；中部为青灰色、青灰绿色粉砂质千枚岩、千枚岩、灰色长石石英砂岩，部分灰黑色千枚状板岩；上部为灰色、灰黑色砂质千枚岩、千枚岩、千枚状板岩。本组由砂岩和板岩构成韵律互层，部分地段发育粒序层理。产微古植物化石，总厚度约3438～3690m。与下伏漳前组呈整合接触。
该组岩石普遍经受区域变质，岩石中的碎屑成分主要是石英，次为钾长石、斜长石，粒度较均一，一般为粉砂级。经变质变形作用，碎屑颗粒明显拉长，并有重结晶现象；胶结物已全部重结晶成定向分布的绢云母小叶片；有些岩石中金属矿物也呈细长条状，其排列方向与绢云母一致。大部分碎屑变质现象不明显，仍保持其原来形状，碎屑有重结晶现象，但粒度大的碎屑重结晶仅见于晶粒的边部。
板桥组野外的宏观地质特征是板状构造发育且板理面平整，其实这种板理面往往是砂质千枚岩与千枚岩的界线面，这种界面是否为原生组构面仍需斟酌，极有可能是S0的次生改造面，显示出深压环境下生成的构造面理，且大致与S0平行。
（3）木坑组（Pt2m）。是以灰绿色、黄绿色变质含砂粉砂岩为主的一套砂质沉积，砂质成分含量往往高达60%以上，常称之为“绿砂”。该组岩性基本稳定，下部主要为灰绿色细砂质石英千枚岩、含细砂质绢云石英千枚岩、绢云石英片岩，灰绿色褐铁矿斑点、铁白云石斑点、方解石斑点绢云石英千枚岩，片岩、褐灰色锰方解石千枚状砂质绢云石英片岩。总体上，该组为浅变质的砂泥质韵律沉积。从残存的原生结构上看，具砂、细砂、砂泥的沉积韵律，每一韵律厚度变化不一。但总体趋势是：自下而上粉砂质、砂质成分略有增加。总厚度约3045～5400m。
本组受构造影响明显，岩石变形强烈、片理发育。灰绿色砂质千枚状、千枚状砂岩中普遍发育石英脉，脉的长度、宽度不等，形态各异，呈香肠状、透镜状或沿后生面理呈各式各样的图案状产出。
（4）牛屋组（Pt2n）。2主要分布在障公山古隆起北侧石岭－庄岭－善福岭一带及江潭、下黄村西南等地。岩石组合主要为深灰、灰黑色轻变质岩屑长石砂岩、粉砂岩、砂质板岩互层，以及含砂千枚岩、板岩。
（三）白际岭岛弧区基底
分布于歙县东部、南部和休宁县西南部地区。该区域为较强的变形变质区，由于断层和韧性剪切带的影响，层序的连续性遭到破坏，强变形地段原生组构已被置换而不复存在。虽经中深层次的韧性剪切和韧脆性断层围限，总体上往往层片一致，保持了上下叠置的地层顺序，为重塑该区的地层层序提供了条件。自北向南（自下而上）分别建立了下部（中元古代）基底西村岩组（Pt2x）、昌前组（Pt2ch），上部（青白口纪）基底青白口纪周家村组（Qhzhj）和井潭组（Qbj）。
1.下部（中元古代）基底地层
（1）西村岩组（Pt2x）。主要岩石组合为一套海相火山－沉积岩系，蛇绿岩套是本组的主要组成部分。主要岩性有深灰绿色基性、超基性岩、灰绿色绿泥片岩、绿泥绢云千枚岩、细碧岩、糜棱岩化角斑岩、石英角斑岩、深灰色绢云板岩、硅质板岩等。总厚2704 m。
蛇绿岩套由3个部分组成：第1岩石组合以蛇绿岩化超镁铁岩为主，第2岩石组合由辉长岩类、粗玄岩类的基性火山岩和碎屑沉积岩组成，第3岩石组合由海相喷发的细碧岩及深水硅质沉积（大洋层）组成。蛇绿岩套各组合间的连续性虽遭后期构造破坏，但总体层序未变，其“三位一体”组合特征明显。蛇绿岩套之上为千枚状砂质板岩、千枚状粉砂岩、凝灰质粉砂岩、千枚状紫色凝灰质板岩夹灰绿色片理化角斑岩、石英角斑岩和灰色、灰绿色条纹条带状板岩、砂岩。
西村岩组的蛇绿岩套是中元古代一个特殊的地质事件，反映了江南造山活动开始（下界），由于其成分具洋壳亲缘的性质，也是划分不同大地构造单元的边界断裂和区域延拓对比的关键层位。无论是与其层位同时生成的海相硫化铜矿床，还是赋存其间的中生代铜、金矿床，都与该岩石地层单位有着千丝万缕的联系。
（2）昌前组（Pt:ch）。下部为灰绿色、青灰绿色石英绿泥绢云千枚岩、绿泥绢云片岩、砂质粉砂质绢云千枚岩夹同色纹层状变质岩屑细砂岩，向上变为灰绿色变质岩屑细砂岩与绿泥绢云千枚岩呈层系互层，绿泥绢云千枚岩具纹层状构造；上部为青灰色千枚状薄层板岩夹同色中厚层变质岩屑砂岩，向上变为青灰色中厚层变质岩屑砂岩、细砂岩夹同色千枚状板岩、条纹状千枚状板岩。
本组基本层序的主要类型是以砂、泥为主的韵律性互层，层面平整，具有二元组构特征，不能用鲍马序列描述，属于非浊流沉积。与下伏西村岩组为构造接触，厚度＞1462 m。
本组下部是皖南地区变形变质最强的地层单位之一，是歙县大阜强直面理带（韧性剪切带）的主要成分。其主要特征是片理（千枚理）产状稳定，岩石的新生面理——千枚理大部分置换了原始层理；千枚理已成毫米以下级的极薄层，具很强的丝绢光泽；原岩的泥质已全部变为绿泥石和绢云母，粉砂质碎屑变为钠长石和石英；呈厚度约2～5 mm，长约30～70mm不等的条带和透镜。这类条带构造，可能是岩石在变形过程中，原褶皱的粉砂质条带被强烈置换（Ⅰ型置换）的结果。由于本组下部的强烈变形，歙县等四幅1:5万区调报告称为“昌溪岩组”。
2.上部（青白口纪）基底地层
（1）周家村组（Qbzhj）。下部为青灰绿色、青灰色条纹状绢云板岩，粉砂质板岩夹变质长石岩屑砂岩和少量薄透镜状杂砾岩、薄层片理化晶屑凝灰岩；中部为青灰色粉砂质板岩、条纹状绢云板岩夹长石岩屑砂岩、含砾长石岩屑砂岩，发育多层砂岩、砾岩为主的共生层；上部为青灰绿色绢云板岩、千枚岩、粉砂质板岩夹岩屑细砂岩、透镜状杂砾岩和片理化晶屑凝灰岩。与下伏昌前组为不整合接触，总厚2026 m。该组为金银多金属赋矿层位。
该组为新元古代造山期非稳定条件下沉积的火山碎屑岩系，反映岛弧初始阶段的沉积演化地质特征。
（2）井潭组（Qbj）。分布于江南古隆起的南东缘，是新元古代古岛弧的主要组成部分。下部为青灰绿色、青灰色变质岩屑凝灰岩，晶玻屑凝灰岩、流纹质熔结凝灰岩、凝灰岩；中部深灰绿色、紫灰色片理化（杏仁状）安山岩，变余细晶隐晶结构，块状构造，局部发育气孔状、杏仁状构造，主要成分为更长石、绿泥石、黝帘石、碳酸盐呈细脉分布。在韧性剪切带通过的强应变部位，安山岩糜棱岩化，绿泥石含量增至40%，变成灰绿色；上部灰白色片理化流纹斑岩、紫色片理化流纹斑岩由于处在强应力作用下，已达糜棱岩化片岩，石英斑晶产生碎斑和旋转，镜下出现分离结构矩形层。岩石的新生面理（片理、片麻理）完全置换了原始的流纹构造。与下伏周家村组呈火山喷发接触。该组为含铜多金属赋矿层位。

20世纪60年代后期,板块构造学说的问世,掀起了地球科学领域的一场革命。 对于岩石学的研究,也随着先进测试技术的应用和发展,以及科学思维的创新,亦不断发展。 从相对直观的描述性为主的经典岩相学发展为着重研究其内在构造成因意义的成因岩石学。 特别是利用各种岩石化学和地球化学分析数据来研究岩石原岩类型、成因环境等方面,已成为研究那些已变质岩石的必不可少的重要研究方法之一。 断面所涉及的基底岩石均是不同程度的变质岩,其原岩多数是火山岩及火山岩质的碎屑岩。 研究这些岩石的原岩类型和成因构造环境是了解不同构造单元的演化过程的基础。 利用X荧光光谱分析得到的岩石化学全分析数据,以及利用中子活化方法得到的岩石稀有元素和稀土元素含量数据,综合这些数据,利用国内外近年来流行的各种相对实用的图解研究方法,分布予以研究和解释。
表1-4是岩样的荧光光谱分析得到的主要元素含量结果表,表1-5是中子活化方法得到的岩样中的稀有元素和稀土元素的含量表。这些岩样多数采样于地表出露最广的古生界,以及加里东期和华力西期的侵入岩。
表1-4 天山-哈纳斯地学断面岩石全分析结果(wB/%)


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表1-5 稀土元素和微量元素含量表(wB/10-6)


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一、主要元素的地球化学特征及构造意义
为了便于构造环境的对比,以断面所涉及的两条板块构造缝合带为中心,划分为阿尔泰区和天山区。 阿尔泰区包含额尔齐斯-布尔根构造缝合带南北两侧的阿尔泰区和北准噶尔区的相关构造单元的岩样。 天山区包含纳伦-那拉提-红柳河构造缝合带南北两侧的相关构造单元的岩样结果。
火山岩类:图1-4是阿尔泰区火山岩类的主要元素的6种地球化学投影图。 其中Na2O+K2O-SiO2图和SiO2-Zr/TiO2图表明,这些火山岩类型发育教为完整,有玄武岩、亚碱性玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩等。 FeOt-Na2O+K2O-MgO图和Na2O+K2O -SiO2图表明这些火山岩的岩石化学类型基本上为亚碱性或钙碱性系列,构造环境应为大陆边缘或岛弧。 TiO2-MnO-P2O5投影三角图中表明,这些火山岩属于海洋岛弧(OIA)、钙碱性类型和岛弧类型。 FeOt-MgO-Al2O3投影三角图表明这些火山岩基本上属于造山带类型(2区)。 综合这些结果,不难得出不管是额尔齐斯构造缝合带北侧的阿尔泰微板块,还是南侧的北准噶尔构造带,这些主要发育于古生界火山岩的构造环境应是大陆边缘型或是岛弧型。 图1-5是天山区火山岩的主要元素地球化学投影图,与图1-4对比不难看出,同一类型投影图的岩石化学投影区类似。 说明这些火山岩的形成构造环境也应是大陆边缘或岛弧型,即:纳伦-那拉提-红柳河构造缝合带南北两侧的这些构造单元中发育的古生界火山岩亦应是与额尔齐斯-布尔根构造缝合带两侧的火山岩属同一类型的构造成因环境。
沉积岩类:图1-6是沿断面不同构造单元的碎屑岩类的主要元素的地球化学投影图。FeOt-Na2O+K2O-MgO图显示为钙碱系列;Na2O+K2O-Si2O图显示为亚碱性或安山岩-英安岩-流纹岩系列;TiO2-MnO-P2O5图显示为岛弧构造环境或钙碱性类型;FeOt-MgO-Al2O3图表明多数样品属于造山带构造环境(2区),属于扩张环境(图中绿色方形图标)的样品仅来自伊连哈比尔尕晚古生代裂陷槽。
玄武岩类:玄武岩类岩石沿断面大量出露,主要地层时代基本上是古生代。 由于玄武岩类是源自于上地幔,且与构造环境密切相关。 已发展了相当多的研究玄武岩的地球化学图解,本文中选择7种图解予以对比判断。 图1-7是阿尔泰地区和北准噶尔相关构造单元中出露的玄武岩主要元素图解。 Ti-Zr-Sr三角图和FeOt-Na2O+K2O-MgO三角图表示这些玄武岩基本上属于钙碱性玄武岩;两种Na2O +K2O-SiO2图表明是属于分异相对完整的亚碱性玄武岩系列;Hf-Th-Ta三角图显示为板块边缘环境的玄武岩为主,兼有一些板内环境的玄武岩和非正常洋中脊环境的玄武岩(稀有元素富集型),推测是一种板缘环境为主,非正常洋中脊环境则是代表裂陷槽构造环境;FeOt-MgO-Al2O3三角图表明主要的玄武岩属于造山带构造环境。 天山区的玄武岩地球化学投影图(图1-8)可以看出,同一种类的地球化学投影图中,投影点的分布略有差异,但主要特征却是近似的。说明二者之间有相似的岩石类型和形成的构造环境。
花岗岩类:板块构造学说的发展,花岗岩类已不是传统意义上的简单的岩浆侵入岩,而是区分作为不同构造环境和构造阶段的相应产物,作为构造-岩石系列中的一个重要的组成部分。地球化学特征图解则是重要的判别标志。 图1-9是阿尔泰地区和北准噶尔地区花岗岩主要元素的4种地球化学投影图。Na2O+K2O-SiO2图中可见这些花岗岩类基本上是钙质花岗岩类;Al2O3-SiO2图表明这些花岗岩类属于后造山构造环境;CaO-FeOt+MgO图表明不仅有后造山构造环境,同时也有岛弧环境和造陆构造环境;R1-R2图则显示为同碰撞构造环境和后造山构造环境,个别为分异型(1区)。 因此,综合可以认为这些花岗岩类主要代表了板块碰撞造山过程的产物,与古生代时西伯利亚板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块的碰撞成陆造山过程相一致。 图1-10是天山地区相关构造单元的花岗岩类中主要元素的地球化学投影图,与图1-9基本上可以类比。 所不同的是:Na2O+K2O-SiO2图中,虽然以钙质类型为主,但还有少量碱性、钙碱性类型的花岗岩类。 CaO-FeOt+MgO图中显示有与裂谷构造环境有关的花岗岩类出现。 这与晚古生代时伊犁裂谷构造环境相一致。R1-R2图则出现有后碰撞抬升构造环境类型的花岗岩,这与不同的Ⅲ级或Ⅳ级构造单元的演化差异有关。

图1-4 阿尔泰地区火山岩主要元素地球化学投影图


新疆阿尔泰—天山地学断面地质地球物理综合探测和研究


图1-5 天山地区火山岩主要元素地球化学投影图


图1-6 沉积碎屑岩类主要元素地球化学投影图

二、微量元素的地球化学特征及构造意义
微量元素的地球化学特征已被广泛用来岩石的成因,特别是已变质岩石的原岩成因和构造环境恢复,同一种类的岩石则由于所含的微量元素的差异反映了它们形成演化过程的不同阶段和相应的构造环境。表1-5是由中子活化方法得到的沿断面样品的微量元素含量表。 由于利用微量元素的地球化学特征判别方法较多,本项目研究是选择部分相对流行的判别图解,并以稀有元素和稀土元素分别作图来对比,恢复这些岩石的形成构造环境。
火山岩类:图1-11是阿尔泰地区和北准噶尔地区相关构造单元的火山岩类的稀土元素配分型式,从球粒陨石(Chondrite)标准化图中可见,呈轻稀土富集,且多数样品都有明显的铕亏损,说明原始的岩石均经历了较明显的分异过程。用平均的大陆地壳、洋壳、原始地幔和海洋岛弧玄武D岩的稀土元素标准化,对比可见这些火山岩类更接近于大陆地壳和海洋岛弧构造环境,推测应是一种大陆边缘构造环境。从稀有元素标准化配分型式图1-12看,球粒陨石标准化和原始地幔标准化结果显示这些火山岩都已有明显的分异过程。它们的稀有元素配分型式与大陆地壳和海洋岛弧玄武岩的稀有元素配分型式更为类似。 图1-13和图1-14分别是天山地区相关构造单元中火山岩类的稀土元素配分型式图和稀有元素配分型式图,与图1-11和图1-12相比,相同类型的标准化配分图的基本特征类似,完全可以对比。 表明这些火山岩类具有相似的形成构造环境。

图1-7 阿尔泰区玄武岩类主要元素地球化学投影图


图1-8 天山区的玄武岩类主要元素地球化学投影图


图1-9 阿尔泰区花岗岩类主要元素地球化学投影图

玄武岩类:从阿尔泰地区和北准噶尔地区相关构造单元的玄武岩类的稀土元素标准化配分型式图1-15可得出,用球粒陨石的稀土元素标准化分布有两个集中区,以玄武岩类样品为主的位于图的上部,显示为一种轻稀土元素富集型,部分样品具有铕亏损,而取自于洪古勒楞超基性岩(属塔尔巴哈台-阿尔曼太早古生代岛弧)的样品则位于图下部,近似于“球粒陨石”型,标准化结果值为1附近。 以原始地幔的稀土元素标准化得到了类似的结果。用洋壳、陆壳以及海洋岛弧的平均值标准化对比,这些玄武岩类更接近于大陆地壳和海洋岛弧玄武岩的构造成因环境。 天山地区的玄武岩类的稀土元素标准化结果(图1-16)表明,对比于球粒陨石和原始地幔来说,出现轻稀土元素富集,但并没有明显的铕元素亏损。 而用3种平均地壳环境的标准化结果对比看,这些玄武岩类相对接近于大陆地壳和海洋岛弧环境,推断应属于大陆边缘构造环境。从稀有元素的标准化配分型式看,阿尔泰地区的玄武岩类(图1-17)与天山地区的玄武岩类(图1-18)的稀有元素的标准化配分结果很类似。 由球粒陨石和原始地幔的稀土元素标准化配分型式显示有明显的分异过程。而不同构造环境的标准化配分结果对比,可得出它们接近于大陆地壳型和海洋岛弧玄武岩型。

图1-10 天山区花岗岩类主要元素的地球化学投影图


图1-11 阿尔泰区火山岩类的稀土元素标准化配分型式图


图1-12 阿尔泰区火山岩类稀在元素标准化配分型式图


图1-13 天山区火山岩类的稀土元素标准化配分型式图

花岗岩类:稀土元素的标准化结果表明,阿尔泰地区和北准噶尔地区(图1-19)以及天山区(图1-20)的花岗岩类除了个别样品外,二者之间具有相似的特征,具体是:由球粒陨石和原始地幔的稀土元素标准化配分型式类似,有着一种轻稀土富集趋势,并有一致的铕元素亏损,推测应源自于一种经分异较好的大陆地壳岩石重熔形成。 其他几种标准化配分型式图对比得出,这些花岗岩类更接近于大陆地壳型和海洋岛弧型。稀有元素的标准化配分型式特征(图1-21和图1-22)的类比,可以得出与稀有元素标准化结果相似的结论。

图1-14 天山区火山岩类稀有元素标准化配分型式图


图1-15 阿尔泰区玄武岩类的稀土元素标准化配分型式图


图1-16 天山区玄武岩类稀土元素标准化配分型式图


图1-17 阿尔泰区玄武岩类稀有元素的标准化配分图


图1-18 天山区玄武岩类稀有元素的标准化配分图


图1-19 阿尔泰区花岗岩类稀土元素标准化图


图1-20 天山区花岗岩类稀土元素标准化图


图1-21 阿尔泰区花岗岩类稀有元素标准化图


图1-22 天山区花岗岩类稀有元素标准化图

综合上述稀土元素和稀有元素的标准化配分型式的类比,可以得出,不管这些属于基底的岩石原岩是火山岩类、玄武岩类,还是花岗岩类,可作为相似构造环境下产物组合。 它们并非源自于地幔的原始岩石,而是源自于经过明显分异过程的岩石,都有一致明显的铕元素亏损。 可以推论这应是经历过相当程度演化并趋于成熟的大陆地壳型岩石。 且它们形成的构造环境应属于大陆边缘环境。 实际上,这些基底岩石基本上来自于两条板块构造缝合带两侧,亦正是代表这样的构造环境。

本区是我国太古宙变质岩主要分布区之一。太古宙变质岩主要是片麻岩－麻粒岩和花岗岩－绿岩两类岩石组合。

一、遵化深变质花岗岩－绿岩区

该区范围西起遵化跑马场，向东经马兰峪、金厂峪、八道河至青龙，东西延长近150km，南北宽20～40km。区内分布着一套深变质岩石，其北界和南界均为中元古界沉积岩盖层，东部边界是呈北北东向的青龙河花岗岩－绿岩区。

该区主要由变质深成侵入岩和表壳岩组成（图1-1）。各类变质深成侵入岩约占全区岩石总量的40%，变质表壳岩约60%。由于深成岩的侵位和强烈的变形改造，使变质表壳岩分布不连续，除少数地段有较大规模分布外，多数呈露头尺度的包体，不均匀的分布在长英质片麻岩内，难以建立完整的地层系统。

图1-1　冀东地区早前寒武纪地质略图（据耿元生，1998，有修改）

遵化岩群（本区的变质表壳岩）主要为透辉斜长角闪岩、斜长角闪岩、黑云斜长变粒岩，有时夹有磁铁石英岩，在金厂峪与青山口以北的上营至金龙峪一带在变质深成侵入岩中还见少量的石榴斜长片麻岩（变粒岩）。在不同地段的岩石组合有一定的差别，在遵化清东陵至迁西龙湾一带的变质表壳岩包体以斜长角闪岩为主，含有少量的角闪岩、角闪二辉岩、蛇纹石化角闪橄榄岩及条带状磁铁石英岩。在三屯营至王厂一带，包体以斜长角闪岩为主，次为石榴斜长片麻岩、条带状磁铁石英岩及少量角闪变粒岩，在王厂以东，则以黑云变粒岩为主，夹少量斜长角闪岩和条带状磁铁石英岩。据此，可以概略的建立火山沉积旋回的序列，即西部的遵化一带以镁铁质火山岩－超镁铁质岩建造为主；中部迁西一带以镁铁质火山岩为主，夹部分变质沉积岩；王厂以东地区则以变质沉积岩为主，夹少量火山熔岩和火山凝灰岩（伍家善等，1998；贺高品等，1991）。这显示本区绿岩的原岩以镁铁质火山岩为主，夹火山碎屑岩的火山沉积旋回，但由于深成岩的侵位，目前还难以确定其火山沉积旋回的厚度。

本区广泛分布着太古宙变质深成岩。变质深成侵入岩的岩石类型有英云闪长质—花岗闪长质片麻岩、变质基性岩墙和苏长岩、闪长岩等。英云闪长质—花岗闪长质片麻岩分布较广，多呈似层状产出，与斜长角闪岩和斜长片麻岩等紧密共生，其中常见斜长角闪岩、角闪石岩和磁铁石英岩等包体，它们在二拔子四拔子、十八盘等地较发育。在王爷陵、石门、王厂等地还分布着一些变质基性岩墙，岩石已变质成石榴斜长角闪岩、石榴角闪辉石岩等，它们宽度几米至十余米，延长数十米到数百米，延长方向多为北北东向或近东西向，有时切割围岩的片麻理，有时顺层侵入，已受变质改造，但未经受强烈的褶皱变形。在小关庄等地见闪长岩、石英闪长岩等侵入体，内部变形较弱，边部变形较强，其中见有斜长角闪岩、磁铁石英岩和斜长片麻岩等包体，形成较晚，在青杨树一带还发育苏长岩，它们分布有限，与围岩为侵入接触。

遵化深变质绿岩带经历了复杂的变形历史。初步确定有3期褶皱变形。第一期变形规模较小，形成顺层平卧褶皱，无根钩状褶皱等；第二期变形形成大范围连续的同斜倒转复式向斜和背斜构造；第三期变形作用产生了开阔的斜跨褶皱，叠加在前两期褶皱之上。需要指出的是，遵化深变质绿岩带经历了主要是深部构造的韧性变形带和中浅部构造的韧－脆性变形作用。深部构造的韧性变形表现在长英质片麻岩内基性火山岩包体发生的拉长，最后形成条带，并发生角闪岩相的退变质作用，表现出深层次的韧性变形过程；而中浅部的韧－脆性变形带是在晚期花岗质岩石侵位后，在构造抬升过程中的构造带，变质相为角闪岩相－绿片岩相，韧－脆性变形事件是区内一次重要的金矿成矿作用时期。

本区的区域变质作用程度大致如下（伍家善等，1998）：西部从二拔子到魏进河一带以高角闪岩相为主，局部出现条带状麻粒岩；中部从魏进河到三屯营一带，以麻粒岩相为主，夹少量角闪岩相变质的岩石条带；东部的下板城一带及青龙至王厂一带为高角闪岩相。

目前获得的遵化岩群的同位素年龄大多在2800～2700Ma之间，郭敬辉（1993）从青龙王厂头道沟剖面中石榴透辉角闪岩5个样品中的Sm-Nd等时线年龄为（2786.5±39.7）Ma，eNd（t）为3.4±0.8，εNd（t）值非常接近于当时上地幔的值，表明其形成过程中没有明显的地壳物质混染，可以代表其形成年龄。张桂存等人资料，在涧里一带奥长花岗岩中角闪岩的Sm-Nd等时线年龄为（2756.2±177）Ma。这些同位素年龄数值表明，本区斜长角闪岩主要形成在2800～2700Ma。

二、青龙河中一浅变质花岗岩－绿岩区

本区位于燕山山脉东段，冀东青龙县双山子一带，出露面积约2700km²。其中花岗岩占总出露面积的75%左右，绿岩带呈北北东方向展布，长约40km，宽近10km，南北两端为中元古界长城系沉积岩不整合覆盖，东、西两侧被断层所围限（图12）。

绿岩带层状岩系由双山子群和朱杖子群变质地层组成，分布北自黄杖子，经双山子到南部的庙岭一带，双山子群为变质火山－沉积建造，总厚度约2000m，自下而上分为茨榆山组和鲁杖子组。茨榆山组主要岩石类型为黑云角闪变粒岩夹少量角闪黑云变粒岩、磁铁石英岩、绿泥片岩，顶部与鲁杖子组整合接触，厚度大于1260m。鲁杖子组岩石类型包括变余枕状斜长角闪岩、变余斑状斜长角闪岩、片状黑云斜长角闪岩、变余斑状斜长变粒岩、变余斑状绢云石英片岩，以及具变余沉积碎屑的黑云斜长变粒岩、绢云片岩、含石榴黑云片岩、含碳质绢云石英片岩等，岩石虽然遭受变质变形作用，但在西汉沟、大汇河等地原生结构构造仍保留，如在西汉沟、大汇河等地斜长角闪岩的枕状构造，变余气孔、杏仁构造等都可见到；在茨榆山组变粒岩中，变余沉积碎屑结构仍有保留等。双山子群之上为朱杖子群，二者为不整合接触。朱杖子群可分为张家沟组和桲罗台组。张家沟组以变质砾岩为主，夹薄层状斜长变粒岩、云母片岩和含石榴二云片岩，岩层延伸较稳定，一般厚度为50～170m，砾岩中砾石成分复杂，以花岗岩、花岗闪长岩、花岗细晶岩为主，还有硅质岩、黑云变粒岩、磁铁石英岩等，一般圆度好，多为椭球状，由于受剪切挤压作用，常常被压扁拉长，形成扁平的透镜状，砾石最大可达100cm，一般（0.5～25）cm×（1～45）cm。砾石含量20%～70%，胶结物为黑云斜长变粒岩和中基性凝灰质、泥灰质杂砂岩类，变质砾层厚度变化较大，从几米到400余米。在张家沟一带最厚达400余米，向南北延伸均有变薄趋势。桲罗台组岩性有黑云变粒岩夹石榴黑云变粒岩、斜长角闪岩、斜长角闪片岩、绿泥石英片岩、浅粒岩、磁铁石英岩等，夹有层间复成分变质砾岩。该组厚度大于2500m，与张家沟组为整合接触，与上覆中元古界长城系常州沟组为角度不整合接触。绿岩带的岩石类型有斜长角闪岩类、片状黑云斜长角闪岩类、变余斑状黑云变粒岩类、变余斑状绢英片岩、炭质绢云千枚、石榴黑云片岩、二云变粒岩和磁铁石英岩等。这些岩石的原岩分别为玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩、泥质岩、杂砂岩和化学沉积岩等。

图1-2　青龙河花岗岩－绿岩带区域地质图（据齐鸿烈等，1999）

1－第四系冲积物；2－娄子山单元；3－杨杖子超单元；4－侏罗纪火山岩；5－长城系砾岩、砂岩、白云岩：6－牛心山片麻岩（变质细粒花岗岩）；7－柳各庄片麻岩（变质花岗闪长岩）；8－柏和松片麻岩（变质花岗闪长岩）；9－安子岭片麻岩（变质闪长岩）；l0—变质花岗斑岩；11—桲罗台组黑云变粒岩夹变质砾岩透镜体；12－张家沟组变质砾岩；13—鲁杖子组黑云斜长变粒岩夹斜长角闪岩；14－茨榆山组黑云斜长变粒岩夹云母片岩；15－滦县组角闪斜长片麻岩；l6—长城系高于庄组白云岩；17－实测地质界线；18－实测不整合界线；19－正断层；20－逆断层；21－韧性剪切变形带；22—倒转向斜构造；23－倒转背斜构造；24—地层产状；25－倒转产状

花岗质岩石是青龙河花岗岩－绿岩区的主要组成部分，统称为安子岭片麻岩套，是一个具有微片麻状构造的花岗岩质杂岩体，分布在花岗岩－绿岩区的东部，西部也有少量出露。按1:5万区调成果，安子岭杂岩体是由4个变质深成岩单元组成，即安子岭片麻岩、柏和松片麻岩、柳各庄片麻岩和牛心山片麻岩（图1-2），它们与绿岩呈侵入接触关系。

本区绿岩及有关花岗岩的形成时代有较大的争议，一般来说双山子群的时代多数学者划分在新太古代，而朱杖子群则有划为古元古代和新太古代的两种意见。近年河北秦皇岛地质队（1995）在大杖子一带对柳各庄片麻岩采集了3组锆石U-Pb一致线年龄样，分别为（2515±38）Ma，（2525±16）Ma和（2532±54）Ma，在牛心山片麻岩内获得锆石U-Pb一致线年龄为（250l±60）Ma（齐鸿烈等，1998）。杨春亮等（2000）报道了对双山子群变质火山岩中单颗粒锆石U-Pb年龄为（264l±33）Ma，在变质酸性火山岩的年龄为（2546±40）Ma。耿元生等（1999）对西汉沟鲁杖子组枕状斜长角闪岩，夹少量薄层角闪斜长岩，黑云角闪变粒岩及绢云钠长片岩等10个样品进行了Sm-Nd同位素年龄测定，获得全岩等时线年龄为（2793±69）Ma，INd=0.509194±67，εNd（t）=2.0，而7个斜长角闪岩样品的平均模式年龄为2844Ma。我们对侵入双山子群花岗斑岩中的锆石，进行了单颗粒锆石U-Pb同位素年龄测定，获得（2492±8）Ma的年龄值。从以上资料可以得出，在28亿～29亿年，在亏损地幔源区，基性岩浆分异，在26亿～27亿年双山子群和朱杖子群绿岩形成，在25.2亿～25亿年花岗质岩浆侵入，早期为钠质TTG侵入岩，晚期为钾质侵入岩，而最晚期为花岗斑岩，伴随着构造－岩浆事件，绿岩和花岗质岩石经受绿片岩相－低角闪岩相的变质变形作用。

三、冀东片麻岩－麻粒岩区

这是冀东地区太古宙岩石广泛分布的岩石类型，通常称高级变质区，是组成本区陆块古陆核的主要组分。

本区的岩石组合以变质深成侵入岩为主，含少量的变质表壳岩（图1-1），其中变质侵入岩约占岩石出露面积的80%以上，主要包括三屯营－太平寨岩浆杂岩区和西南部中太古代曹庄岩系在内的迁安片麻岩穹窿区。

变质深成侵入岩体除基性岩墙外，根据贺高品等人（1991）资料，原岩主要为中酸性侵入杂岩体，可划分为紫苏钾长花岗质片麻岩，紫苏花岗岩，英云闪长质—奥长花岗岩质片麻岩和黑云母花岗岩等，在太平寨地区基性岩墙的岩石类型主要有4类，即角闪石榴斜长辉石岩型岩墙、二长麻粒岩型岩墙、斜长角闪岩型岩墙和辉绿岩型岩墙，根据产出状态和相互穿插关系，各类变质中酸性侵入杂岩的形成明显有先后关系。在太平寨地区首先是紫苏斜长花岗质片麻岩的广泛侵位，然后是紫苏花岗岩、英云闪长质—奥长花岗质片麻岩的侵入，最后是黑云母花岗岩，它们大多遭受了第一期变质作用的改造，而后还发育有基性岩墙。耿元生（1998）在对迁安地区太古宙变质花岗质深成岩进行深入研究后，提出迁安地区太古宙变质花岗质深成岩的形成事件至少可分6期：①古太古代黄柏峪灰色片麻岩；②中太古代花岗岩；③新太古代羊山花岗岩；④新太古代曹庄红色花岗岩；⑤新太古代紫苏花岗岩和⑥新太古代花岗闪长岩和二长岩。

变质表壳岩主要分布在变质深成岩中，主要有古太古代的曹庄岩组和中太古代的迁西岩群。曹庄岩组分布在迁安的吉山、黄柏峪、曹庄等地，层序不连续、不完整，下部为矽线黑云斜长片麻岩夹石榴石英岩、含堇青石石英岩，中部为黑云斜长片麻岩夹斜长角闪岩，上部为黑云片岩、斜长角闪岩和条带状铁建造（BIF）。在黄柏峪村北坡，下部以斜长角闪岩为主，中部为铬云母石英岩、黑云斜长片麻岩、石榴透辉斜长岩夹不纯大理岩，上部为出露不全的黑云斜长片麻岩，黑云变粒岩和薄层条带状铁建造。在铬云母石英岩中碎屑锆石的U-Pb同位素年龄为36亿～38亿年（刘敦一等，1994）。

中太古代迁西岩群主要分布在迁安片麻岩穹窿区西部边缘的水厂至松汀一带，呈南北向延伸，长约50km，宽约10km。迁西岩群主要由暗色麻粒岩、含辉石黑云斜长片麻岩、浅色麻粒岩、条带状辉石磁铁石英岩等互层带组成，在铁矿层的上部出现矽线石榴斜长片麻岩、堇青石榴斜长片麻岩等。由于岩石遭受麻粒岩相的变质改造，原生构造均很难保存，其原岩组合为以基性—中酸性火山岩、硬砂岩为主，夹有硅铁质岩、局部发育有碎屑岩、粘土质岩及少量的碳酸盐岩，结合稀土元素特征，其形成环境与现代大陆边缘岛弧相似。

本区是我国最古老的太古宙高级变质区之一，经历了多期的褶皱变形，尤以高应变的塑性变形为特征，同时伴有强烈的岩浆作用。区内的构造形式多样，有卵形构造、穹窿构造、弧形褶皱、大的韧性剪切带和推覆构造等，这些样式反映了地壳深层次的构造样式。区域构造总体上构成弧形的褶皱带，但不同部位的具体褶皱样式不同，从开阔不对称褶皱到同斜倒转，甚至出现大型平卧褶皱。韧性剪切带多发育在太古宙晚期，多呈北东向，剪切带内普遍出现动力退变质现象。除大型韧性剪切带外，还出现较多糜棱岩带，均显示太古宙晚期较深层次水平剪切变形特征。

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