元古宇熊耳群岩性特征

（三）熊耳山变质核杂岩的主要特征~

A.熊耳山拆离断层下盘的地层为太古界片麻岩及燕山期花岗岩，以往太古界地层被视为是穹窿核部的地层。前已提到，笔者等通过栾川及卢氏一带推覆构造的研究，发现熊耳山核部出露的太古宇实际上是南部东秦岭北缘推覆体中顶部大青沟逆冲岩席的太古宇（图2-23），熊耳山顶部出露的熊耳群即大青沟逆冲岩席中不整合于太古宙片麻岩系之上的熊耳群。由于熊耳山拆离断层的活动，大青沟逆冲断层往深处延伸的太古宙地层沿拆离断层下盘被抽拉至地表。根据推覆体的内部结构，大青沟逆冲岩席之下还应有由元古宇、古生代地层构成的多个逆冲岩席，因此我们确信熊耳山核部太古宙地层下部亦会有元古宙及古生代地层，同时大青沟逆冲岩席是东秦岭北缘推覆体中最浅部的逆冲岩席，由此可见熊耳山变质核杂岩是从较浅层次被抽拉到地表的，其拆离断层以下缺乏糜棱岩分布也就不难解释了。熊耳山东北部靠近山麓推覆构造带的前缘（图1-3），往北推覆的山麓推覆构造带发生在东秦岭北缘推覆构造之后，且其滑脱面处于石炭纪—二叠纪煤系地层之中。前已提到核工业部308地质队在熊耳山东北部嵩县盆地北缘太古宙片麻岩中发现含大量植物化石的二叠纪煤系地层，再次证明熊耳山出露的太古宇并非基底，而是拆离伸展构造活动之前处于往南及往北两次逆冲的推覆体中太古宙地层。

图5-45　崇阳沟口—马店构造剖面图

（据中南工业大学，略有修改）
1—第三系红层；2—安山岩；3—角闪斜长片麻岩；4—硅化蚀变带；5—闪长岩；6—花岗斑岩；7—角闪岩角砾；8—铲形断层
B.熊耳山变质核杂岩下盘在伸展拆离期广泛发生脆性变形，形成大量高角度脆性及脆韧性断层。在小秦岭变质核杂岩内部主要的脆性及脆韧性断层多与相邻近的拆离断层面倾向一致且走向接近平行，即在平面上沿核杂岩内侧呈环带状分布。但熊耳山的脆性及脆韧性断裂主要为NE向，即垂直于伸展拆离剪切方向，这些断裂成为熊耳山金矿及银金矿的控矿构造。图5-47示熊耳山变质核杂岩西南端太古宙片麻岩分布区主要脆性及脆韧性断裂分布图，从中可看出其多为NE向。据中南工业大学及河南有色勘探公司资料，上述NE向断裂常密集成带分布，总体走向为NE30°～60°，倾向NW，倾角多为50°～60°，局部倾角更陡。NE向断层带长度从3～4km至＞10km，单个断裂带宽度从＜1m至＞10m不等，通常断裂带边缘有片理化现象，断裂带内出现张性角砾岩，断层面上见微向西侧伏的倾向擦痕，并见正向滑落的阶步。勘探资料显示北东向陡倾的正断层往深部即逐渐尖灭，它们和拆离断层之间的关系如图5-48所示，应为受拆离伸展剪切带所控制的次一级剪切带，其中可能原始的共轭剪切带中往SE倾斜的一组不发育，主要保留了向NW倾斜的一组。在若干勘探报告中曾报道断裂带中出现糜棱岩，但至今我们在野外未见到糜棱岩，而中南工业大学彭恩生教授等所做的较为细致的研究工作亦表明不存在糜棱岩，故按现代构造岩的分类，

图5-46　洛宁县兴化镇至县城公路旁熊耳山变质核杂岩上盘熊耳群中的正断层

①红色火山岩夹层；②早期冲断层

图5-47　熊耳山西段铁炉坪—嵩坪沟一带构造略图

（据中南工业大学地质图简化）
1—第四系；2—熊耳山安山岩；3—太古宇；4—拆离断层；5—脆性断裂；6—辉绿岩脉；7—银矿脉；8—不整合界线
所报道的糜棱岩均应为粒碎岩。
C.在熊耳山变质核杂岩东段，其东南侧出现嵩县盆地（图1-3），此盆地与箕状的洛宁盆地明显不同，为典型的地堑式断陷盆地，盆地的双侧均为高角度正断层。按构造部位嵩县盆地基底岩层处于拆离断层下盘，从而表明豫西盆岭构造与北美相似，其最终形成时期晚于变质核杂岩形成期。

图5-48　熊耳山拆离断层与下盘脆性－脆韧性断层的关系图解

（一）典型岩性肉眼识别1.辉绿岩该类岩石为基性侵入岩，常以岩脉、岩墙产出，辽河油区中主要分布于太古宇潜山中，多产于断裂带，主要矿物组成以基性斜长石为主，辉石含量次之，含少量中长石和角闪石。
放大镜下观察：岩石颜色为黑绿、深绿、灰绿色；矿物组合为斜长石、辉石、部分地区的辉绿岩中可见角闪石。结晶好，为全晶质，矿物呈自形晶或半自形晶，粒度中细粒，辉绿结构。
2.玄武岩该类岩石为基性喷出岩，辽河油区主要分布在新生界古近系的房身泡组、沙河街租、东营组中，特别是房身泡组中玄武岩发育。
岩石颜色以灰绿、灰色为主，放大镜下观察矿物组合为斜长石、辉石，（隐晶质玄武岩不能观察）具有间粒、拉玄结构，常见气孔杏仁构造。
3.安山岩（次安山岩）
该类岩石为中性喷出岩，若没有喷出地表而在浅层形成的岩石叫次安山岩。辽河油区安山岩主要分布在中生界，主要发育于中生界义县组以及太古宇潜山、元古宇潜山的上部。主要矿物组合为斜长石、角闪石，角闪石往往已斑晶产出。
岩石颜色以浅色为主，主要为浅红、灰白。放大镜下可以观察到岩石的斑晶，成菱形（角闪石），以安山结构为主，具有气孔杏仁构造。
4.流纹岩该类岩石为酸性喷出岩，主要分布于中生界，常见于辽河盆地内的曙光潜山上部、油燕沟中生界潜山以及外围盆地的中生界地层中，分布范围小。矿物组成主要为钾长石、云母、石英等，可出现角闪石等暗色矿物。
流纹岩颜色较浅，以灰白、浅白、浅红为主，放大镜下可以观察到球粒结构，流纹构造。
5.粗面岩该类岩石为碱性喷出岩，主要产于辽河盆地东部凹陷古近系的沙河街组中，厚度大，分布范围小。矿物组合主要为钾长石（透长石）、云母，可见暗色矿物霓石、霞石。
岩石颜色浅，以灰白、浅灰为主，放大镜下观察到长柱状钾长石微小晶体定向排列，其间充填隐晶质，具有气孔杏仁构造，粗面结构。
6.斜长角闪岩该类岩石为变质岩，分布于太古宇潜山中，以残留体形式产出，其矿物组合60%以上为角闪石，其次为长石、石英。
岩石颜色深，以深绿、灰绿为主。放大镜下观察，矿物组成主要为角闪石、呈柱状，截面为菱形。柱粒状变晶结构。常常绿泥石化。
7.混合岩该类岩石为超变质岩，产于太古宇潜山中，是由基体和脉体组成，分布较少，矿物组合基体因原变质岩的不同而不同，脉体主要是由长石、石英组成。
岩石颜色变化较大，与混合岩化的程度有关，混合岩化程度越高，颜色越浅，常见基体和脉体两部分，基体为原变质岩，一般由斜长角闪岩、绿片岩、浅粒岩、变粒岩组成，主要矿物为角闪石、阳起石、绿泥石等，以柱粒状、片状变晶结构为主。脉体由长石、石英组成，常见长石为斜长石和微斜长石。常见条带状、条痕状、眼球状混合岩。
8.混合花岗岩该类岩石是由混合岩化形成的超变质岩，产于潜山中，属于基底岩石，在辽河油区分布广泛，常于混合岩伴生，其矿物组合为长石（钾长石、斜长石）、石英、云母（白云母、黑云母）。
该类岩石颜色一般有两种，浅红色和灰白色，浅红色的一般为钾长石、二长混合花岗岩，灰白色的为斜长混合花岗岩。放大镜下观察，可见花岗变晶结构，一般为块状构造。岩石绿泥石化、绿帘石化、高岭土化。
9.灰岩灰岩在辽河油区分布范围较小，主要产于元古宇、古生界，少量产于中生界和新生界，矿物成分主要为方解石，可含少量白云石。
灰岩一般呈灰色、深灰色，能够和冷稀盐酸强烈反应，生成二氧化碳气体，这是识别灰岩的主要方法之一。
10.白云岩白云岩和灰岩一样，辽河油区分布范围小，主要产于元古宇、古生界，少量产于中生界和新生界，矿物成分主要为白云石，可含少量方解石。
白云岩一般呈黄白、浅灰、灰白色，不能和冷稀盐酸强烈反应，但能和热稀盐酸反应生成二氧化碳气体，通过这一点能和灰岩区分开来。此外，硬度较灰岩大。
11.石英岩（变余石英砂岩）
石英岩（变余石英砂岩）属于区域变质岩，辽河油区主要分布于元古宇潜山中，矿物成分主要为石英，含量在90%以上。
石英岩具有粒状变晶结构，变余石英砂岩具有变余砂状结构。
石英岩颜色浅，以灰白、浅灰色为主，硬度大（大于摩氏6级），用日常使用的小铁刀不能划出痕迹，同时不和冷、热稀盐酸反应，通过这两项可以和其他岩石区分开来。
12.板岩板岩为区域变质岩，分布于辽河油区的元古宇，分布范围窄，只在部分井筒中产出，主要组成为泥质，含有大量绢云母。结构为变余泥状结构，板理构造。
板岩的颜色多样，有颜色较深的灰黑色，也有颜色较浅的浅灰色、灰白色、黄白色等。通常根据岩石的硬度和新矿物白云母以及板理构造区别于其他岩石类型。
13.碎屑岩碎屑岩包括角砾岩、砾岩、砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、火山碎屑岩等，分布广泛。辽河油区产于古生界、中生界、新生界，是辽河油区的主要岩石，主要由碎屑组成，碎屑包括岩屑、火山碎屑、矿物以及胶结物。
碎屑岩颜色繁多，其结构主要为碎屑结构、火山碎屑结构，构造以层理构造为主，以结构和构造区别于其他岩石。
（二）部分典型岩性测井曲线识别1.辉绿岩辉绿岩测井曲线的响应值具有以下几个特征。
1）密度：曲线形态具有高幅块状的特点，密度为2.81～3.1g/cm3。
2）补偿中子：曲线形态呈倒箱型，数值大，一般在18%～27%。
3）自然伽马：自然伽马曲线呈现倒箱型，低值特征，一般在20～30API之间，当岩石向中性过渡时，自然伽马增大。
4）Pe曲线值大，曲线形态成块状，幅度较大，其值在5～7之间。

2.玄武岩1）密度：曲线形态具有高幅块状的特点，密度在2.60～2.80g/cm3之间。
2）补偿中子：曲线形态呈倒箱型，数值大，一般在10%～15%。
3）自然伽马：自然伽马曲线呈现倒箱型、低值特征，一般在30～60API之间，当岩石向中性过渡时，自然伽马增大，部分可以达到65API。

3.安山岩（次安山岩）
1）密度：变化较大，在2.35～2.57g/cm3之间。
2）补偿中子：曲线形态幅度变化大，一般在10%～16%之间。
3）自然伽马：自然伽马曲线幅度变化大，一般在80～160API之间。

4.流纹岩1）密度：密度值为2.45～2.55g/cm3。
2）补偿中子：曲线形态平直，数值低，一般在3%～6%之间。
3）自然伽马：自然伽马曲线幅度变化大，一般在80～130API之间。
5.粗面岩1）密度：密度值为2.55～2.65g/cm3。
2）补偿中子：曲线形态呈倒箱型，数值大，一般在24%～36%之间。
3）自然伽马：自然伽马曲线幅度变化大，一般在40～80API之间。

6.煌斑岩1）密度：密度值为2.65～2.75g/cm3。
2）补偿中子：曲线形态呈倒箱型，数值低，一般为8%～15%。
3）自然伽马：自然伽马曲线幅度变化大，一般在40～80API之间，其中云煌岩为100～165API，斜闪煌斑岩为40～60API。
4）Pe值在4～9之间。

7.混合花岗岩（1）二长混合花岗岩1）密度：密度值为2.52～2.65g/cm3。
2）补偿中子：曲线形态呈倒箱型，数值低，一般在0～6%之间。
3）自然伽马：自然伽马曲线幅度变化大，一般在70～270API之间。

（2）斜长混合花岗岩1）密度：密度值为2.65～2.75g/cm3。
2）补偿中子：曲线形态平直，数值低，一般在0～3%之间。
3）自然伽马：自然伽马曲线幅度变化大，一般在60～120API之间。

8.石英岩1）密度：密度值为2.45～2.65g/cm3。
2）补偿中子：曲线平直，数值比较大，一般在6%～15%之间。
3）自然伽马：自然伽马曲线幅度变化大，一般在70～120API之间。

9.板岩1）密度：密度值为2.55～2.65g/cm3。
2）补偿中子：曲线形态变化大，一般为3%～9%。
3）自然伽马：自然伽马曲线幅度变化大，一般在80～150API之间。

10.煤1）密度：密度值为1.30～1.50g/cm3。
2）补偿中子：曲线形态倒箱形，数值大，一般在30%～60%之间。
3）自然伽马：自然伽马曲线幅度变化不大，数值小，一般在30～55API之间。

11.灰岩1）密度：密度值为2.75g/cm3。
2）补偿中子：曲线形态平直，数值小，一般在2%～5%之间。
3）自然伽马：自然伽马曲线幅度变化大，一般在15～45API之间。

12.白云岩1）密度：密度值为2.75～2.78g/cm3。
2）补偿中子：曲线形态平直，数值低，一般在0～5%之间。
3）自然伽马：自然伽马曲线幅度变化大，一般在15～45API之间。

区域上熊耳群不整合于太华群古老结晶基底之上，岩性以安山岩为主。喻积贤等（1990）将熊耳山地区熊耳群自下而上分为五组，即磨石沟组、张合庙组、焦园组、坡前街组和眼窑寨组。在祁雨沟一带仅出露其下部张合庙组。

1.岩石类型

结合野外观察、镜下鉴定以及前人的工作表明，熊耳群火山岩系主要有以下岩石类型。

流纹岩类：流纹岩、流纹斑岩、霏细斑岩、球状流纹岩等。

英安岩类：英安斑岩、杏仁状英安斑岩等。

安山岩类：是主要岩石类型，包括安山岩、安山玢岩、辉石安山玢岩、杏仁状安山玢岩、含斜长石大斑晶安山玢岩、杏仁状辉石安山玢岩、杏仁状角闪石安山玢岩、含斜长石大斑晶辉石安山玢岩。这类岩石多为斑状结构和安山结构，斑晶主要是斜长石，其次是普通辉石、角闪石、斜长石，斑晶粒度不等，含斜长石大斑晶安山玢岩中斑晶可达1 cm×4 cm。河南鲁山熊耳群安山玢岩斑晶斜长石牌号为An 34左右，利用王德滋等（1982）的微晶法测得其基质斜长石牌号为32左右，与岩石化学成分分类基本一致（贾承造等，1988）。岩石中杏仁构造发育，含量为1%～5%，并含有长度可达10～20 cm的大型杏仁体，杏仁形状有圆形的和拉长呈扁圆形的。

玄武岩类：安山玄武玢岩、杏仁状安山玄武玢岩及细碧岩。

火山碎屑岩类：火山集块岩、火山角砾岩、岩屑晶屑凝灰岩、熔结角砾岩、熔结凝灰岩及少量自碎火山角砾岩，多为中酸性岩。

图2-3 熊耳群岩石化学成分分类图

2.地质年龄

一些学者和单位对熊耳群进行了Rb-Sr法年龄测定，结果分别为1710、1780 Ma（任富根等，1996），1459、1439、1675 Ma（河南省区测队，1981），1650、1540、1459 Ma（乔秀夫，1985），1675、1710 Ma（陈衍景等，1992）。可见，熊耳群成岩时间在1400～1800 Ma之间，属中元古代。

3.岩石化学特征

贾承造（1985，1988）对熊耳群各类岩石261件样品进行了分析，并将岩石化学成分在SiO₂-（Na₂O+K₂O）分类图上（图2-3）进行了投影。结果表明，熊耳群火山岩近80%属钙碱性岩石，岩石类型包括流纹岩、英安岩、安山岩、玄武安山岩；约20%属弱碱性岩石，包括安粗岩、粗面岩、碱性玄武岩；仅有几个样品属碱性岩系列的碧玄岩。岩石里特曼指数δ为1～3，接近北美圣弗朗西斯科典型的钙碱质火山岩系。

阎中英（1985）对熊耳群70个样品进行了分析统计，此外，陈衍景等（1992），胡受奚（1997、1998）等又根据新资料做了计算，所得结论基本相同，即熊耳群是以安山岩为主体的钙碱性火山岩系。

4.稀土元素特征

稀土元素测定结果（贾承造，1988；邵克忠等，1992；任富根等，1996；胡受奚等，1997）表明，熊耳群火山岩稀土元素含量变化较大，ΣREE最低为83.99×10^-6，最高可达756.24×10^-6，平均327.37×10^-6，总体而言，稀土元素含量较高。轻重稀土比值（ΣLREE/ΣHREE）平均为3.52，属轻稀土富集型。δEu 为0.64～0.79（平均0.71），显示Eu亏损较大。

熊耳群火山岩稀土元素配分曲线见图2-4，总的看来，中基性岩稀土总量小，酸性岩稀土总量较大。此外，轻重稀土比值（ΣLREE/ΣHREE）也有随酸性增加而增大的趋势，表明酸性岩有富集稀土元素尤其是富集轻稀土元素的倾向。

图2-4 熊耳群火山岩系稀土元素配分模式图

本区玄武岩稀土元素配分模式与岛弧、洋岛火山岩配分曲线完全不同，而与大陆玄武岩以及东非裂谷什尤鲁玄武岩、基时基特玄武岩相类似。据此，任富根等（1996）认为熊耳群火山岩为华北地块南部在张性构造中产出的板内火山岩系。而贾承造等（1988）认为，熊耳群火山岩系的稀土配分模式与印度尼西亚岛弧火山岩系相似，故将其定为活动大陆边缘火山岩系。此外，陈衍景等（1992）根据岩石成分特征将其定为火山弧区火山岩建造。

5.熊耳群岩石金丰度

由于近年在熊耳群火山岩分布区发现了许多金矿，故有关熊耳群的Au丰度前人做了比较多的测试。石毅（1987）通过大量的分析计算，认为熊耳群Au丰度为0.6×10^-9；河南地矿局地调一队（1988）的测试结果分别为0.67×10^-9（117件样品），0.71×10^-9（129件样品）；胡受奚等（1988）的测试结果为0.4×10^-9（155件样品）；黎世美（1989）的测试结果为0.6×10^-9；陈衍景（1992）的测试结果为0.7×10^-9（7件样品）；王志光等（1997）的测试结果为0.65×10^-9（500件样品）；任富根等（1996）的测试结果为1.27×10^-9（253件样品）。可见，熊耳群火山岩的Au丰度比较低，多集中于0.6×10^-9～0.7×10^-9。

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