华北陆块中部岩浆岩带

岩浆岩带的分布~

(一) 岩石物性特征及岩体识别标志
已有岩石密度、磁性资料表明，秦岭造山带内岩浆岩的物性特征比较复杂，且随地区不同存在着明显差异。侵入岩密度变化具有自超基性→基性→酸性逐渐降低的特点。区内岩石磁性不均匀，通常除火山岩表现为中—强磁性外，基性-超基性岩类也具中—强磁性，在航磁中形成与之规模相应的高值异常;如果这类侵入体较小，则只能引起背景场波动。中酸性及酸性花岗岩多为弱磁性或无磁性;但在岩体富含磁铁矿等磁性矿物、或由于后期热液作用在接触部位形成具有磁性的矽卡岩带时，便可产生环状“磁壳”异常。
结合重、磁信息提取的实际情况，可将识别岩体类型和相关场源地质体性质的重磁异常标志概括如下:
1) 重力高、磁场高:该异常的组合特征一般与镁铁质-超镁铁质岩带相关联。当异常出现在古生代地层分布区，重力高与航磁高值异常范围吻合，且异常梯度陡、强度大、形态规整时，多为基性-超基性岩体引起。反之，重力异常梯度、幅值变化平缓，并伴随复杂带状的弱磁异常时，往往与中基性火山岩有关。
2) 重力低、磁场高:有较强的磁异常而没有明显的重力异常是本区多期次地壳重熔型中酸性花岗岩体的固有特征，酸性花岗岩因接触变质或岩浆后期产生磁性矿物，也会出现以岩体为中心的等轴状重力低和环形正磁异常。
3) 重力高、磁场低:与古老地层局部隆起及中基性侵入岩、次火山岩岩体关系密切。前者常以磁异常为背景显示局部重力高;后者则表现为中等强度的环形重力异常和磁异常围绕岩体局部出现。
4) 重力低、磁场低:为中新生代沉积盆地或隐伏花岗岩体的具体反映。沉积盆地可能形成狭长状负值重磁异常，隐伏侵入岩体则对应于等轴状重力低和正负交替的磁异常。
(二) 构造岩浆岩带
对重力、磁异常进行复合处理获得的一些图像，除揭示秦岭地区岩浆岩带的分布概貌外，还基于组合异常数值的表征差别，分别以不同的色彩特征反映了各类岩体集中出现的可能分布地段。本区构造-岩浆岩带受东西向、北西向、北东向深大断裂控制，呈带状大致相互平行或交叉成群分段展布。元古宙至中生代，伴随不同拉张裂陷和相对俯冲碰撞作用，出现多期次岩浆活动的叠加产物，从而为本区金、银、铅锌、铜等矿种同位多期组合成矿提供了重要的热动力和物质来源。根据重力、磁异常解译反映的岩浆岩带，按其所处的构造部位、岩浆系列以及与矿带的时空关系，将秦岭中东部(主要是陕西部分)的(隐伏)岩浆岩划分为两带7个群段。其中与南秦岭泥盆系有关的岩浆岩带有2个。
1. 南秦岭地块北缘-华北陆块南缘构造-岩浆岩带 (Ⅰ)
该岩带总体上受古秦岭断裂(碰撞)带控制，呈北东—东西—北西向宽大的弧带状展布，为晋宁期、加里东期、印支期和燕山期等多次岩浆活动形成的一条复合岩浆岩带，由不同控岩构造系统和岩浆系列的3个次级岩带组成。
1) 北秦岭西部岩群(Ⅰ1):该岩带由两支交叉组成，分别受北东东和北西向断裂控制。北西向天水-太白-佛坪分支为大面积分布的陆壳重熔型中、酸性花岗岩区，岩体规模较大，多呈复式岩基出露，以印支-燕山期为主，重磁组合异常具低重力、高磁特征。北东东向成县-凤县-太白分支同样为中酸性花岗岩类，属印支-燕山期，为一隐伏岩带，地表所见少数二长花岗岩类侵入体仅为其局部出露部分，如糜署岭花岗岩。岩带深部赋存规模更大的岩基。这一花岗岩群对西成、凤太地区的变质作用及铅锌矿、金矿成矿有重要的影响。该岩群往西，与礼岷地区更大规模的构造岩浆岩带相连，地表出露中川、武山等岩体。
2) 北秦岭中东部岩带(Ⅰ2):受武山-商州深大断裂带控制，呈东西向带状分布于周至—商州地段，地表所见岩体侵入于中元古界变质岩系和古生代浅变质岩中。其中超基性、基性岩主要由蛇纹岩、橄榄岩、辉绿岩等组成，多成规模不等的岩脉、岩墙、岩株产出。局部地段出露玄武岩或中基性-中酸性火山碎屑岩层，间有陆壳混合交代型花岗岩分布，为加里东期产物。据重磁组合异常高磁高重力特征推测，该带为秦岭构造带内主要的基性-超基性岩带。
2. 秦岭地块南缘-扬子陆块北缘构造-岩浆岩带(Ⅱ)
沿重力梯级带反映的扬子陆块北缘深大断裂带及其两侧，由多条不同方向的次级岩带叠置成略向北突出的间断延续弧带状岩体，随成岩时代和分布地区不同，岩性特征存在一定差异性。
南秦岭柞水-山阳-丹凤岩群(Ⅱ1):本岩带西部由侵入于古生代地层中的中酸性花岗岩、二长花岗岩和石英闪长岩等构成，主要呈岩基产出。东部基性岩沿商州-丹凤断裂产在丹凤岩群、秦岭岩群变质岩系中，以辉长岩、辉绿岩为代表，多呈岩墙群体分布。中性岩(云英花岗岩类)则为岩株、岩基状侵位在耀岭河群变质岩中。各类岩体从前加里东期至燕山期均有不同程度的发育。重磁组合异常显示该岩带以基性-中基性岩系为主要特征，局部有超基性岩体沿断裂侵入。
总之，秦岭造山带岩浆活动强烈，并具有多旋回活动特点。各构造单元、构造-岩浆带及岩体岩浆演化序列虽不尽相同，但总体呈现由超基性岩-基性岩向中酸性花岗岩发展演化的趋势，并与区域构造发展演化密切相关。构造岩浆岩带整体呈现出以东西向深大断裂为根带，以北东、北西向断裂为通道，组成菱网套叠的复合混杂局面。

华北陆块普遍具备较好的生、储、盖组合，经过几个重要的构造发展阶段，最后C—P时期油气成藏结果变化很大，甚至向各自原生条件的反方向发展。总资源虽然可观，而常规背斜聚集则非常少，这也是中国石油地质某些特征的缩影。例如鄂尔多斯上古生界原生沉积和早期聚集条件，都不及陆块东部。但东部后期改造严重，规律极其复杂，目前只发现一些零星或次生气藏。而鄂尔多斯上古生界始终处于稳定状态，然而缺少构造圈闭和很好储层，这是六十多年苦心追求的对象而无所得，却在差储层和无构造圈闭的状况下，以大面积贫矿形式，获得巨大的储量。
华北陆块上古生界经历了三个重要阶段：
1. 从沉积到印支运动前，整个华北陆块都属稳定地台统一发展阶段，上古生界底部埋深缓慢变化，总趋势为西浅东深
鄂尔多斯地区以南北向平缓隆起为特征，埋深仅1.5km左右，烃源岩多未成熟。华北陆块向东上覆沉积厚度逐步加大，并以东西向隆、坳为特征（见图75、图111），它们受制于秦岭和兴蒙活动带。东濮-济南坳陷深达4km，C—P时期烃源岩都进入成熟甚至高成熟期，高等级煤阶已排出相当气量。东西向古隆起以济宁等最显著，C—P时期砂岩埋深仅2km左右（可能有晚期剥蚀的影响）。推测在印支运动前，华北陆块东部上古生界具备生、运、储和古构造条件，形成一些油气聚集带；以及多条河流三角洲控制的岩性油气藏，是华北上古生界油气适时成藏的高峰阶段。
2. 印支、燕山运动是华北陆块结构性转折期（T3—K1）
华北陆块在此阶段由非常稳定转为很不稳定，陆内构造运动相当复杂，燕山运动中、后期挤压、压扭、拉张等应力交替出现［318］，强烈挤褶致使陆块东部多处基底出露。除秦岭、兴蒙周边活动加剧外，贺兰坳槽回返，开始隆升并形成推覆。由于古太平洋板块活动控制，郯庐断裂左旋挤压、剪切压扭、拉张等异常活跃。在总体抬升、海水完全撤退的背景下，形成各类前陆盆地、走滑拉分盆地，并往往伴有岩浆岩活动。古老稳固统一的华北陆块解体了，各自向不同方向发展。只有鄂尔多斯始终保持相对稳定性，但其东侧在燕山期掀抬，黄河东岸古生界甚至基底出露，形成区域性大单斜。
由于本阶段（T3—K1）陆相沉积厚度较大，上古生界烃源岩普遍进入生烃门限甚至越过高峰，生气量特别巨大，在其所夹和紧邻砂体中寻求圈闭、聚集。黄河以东，燕山运动褶皱断层强烈，先前聚集的油气，有的按新构造体制重新聚集，有的暴露于地表或埋藏太浅而破坏。上古生界油气在此阶段出现有立、有破不同情景，总的趋势是西立、东破。
3. 新生代华北陆块进一步分割，大起大落为其特征
太平洋板块向中国大陆作不同方向和不同角度俯冲，在新生代早期形成一系列多类型弧后断陷，沉降深达数千米。新生界断陷及上覆坳陷沉积，成为我国重要的产油领域，但是对上古生界油气则是错断、分裂。在深埋中局部可二次生烃，加上新生界烃源混合，上古生界油气规律异常复杂。
华北陆块中部汾、渭地区及西部河套（见图41），在新生代后期由于大区扭张作用，形成系列拉分断陷，烃源岩多未成熟，汾、渭地区上古生界油气更加复杂化。
只有鄂尔多斯在华北陆块历次构造变动中，仍然保持稳定状态。由于燕山期东侧抬升，喜马拉雅期西侧推覆抬升，联合组成巨大的向斜构造盆地，有利于大型致密砂岩气区的形式。

本岩带主要包括山西省和河南省的北部以及河北的西部地区，大致以近北北东向的山西灵丘—太原—临汾一线为界，分为太行岩区和吕梁岩区。

（一）侵入岩

吕梁岩区主要发育燕山期闪长岩类、正长岩类、花岗岩类和碱性岩类。其中燕山早期主要为花岗岩类，少量的闪长岩类，燕山晚期主要为碱性岩类和花岗岩类，其次为闪长岩类和正长岩类。主要岩体的同位素年龄如表3-12所示。太行岩区主要发育燕山期中性—中酸性碱性侵入岩，主要岩体有河北的周口店、邯郸浮山、安武矿山、永丰县洪山、山西平顺-陵川和河南的安阳-辉县等岩体。

1.岩体地质及岩石学特征

（1）燕山早期

表3-12　主要岩体同位素年龄测定结果

太行山岩区，该期主要发育中性—中酸性侵入岩，主要岩体有邯郸地区的符山岩体和林县东冶—南窑及以西地区的东冶、上庄、东水、东皇墓岩体以及平顺—陵川的北洛峡、寺头、西沟、尚掌沟等岩体，岩体同位素年龄均大于140Ma，如东冶、上庄岩体全岩K-Ar年龄均为162Ma，南寨垴岩体角闪石K-Ar年龄为170Ma等，岩体主要呈岩株、岩墙、岩盖状，岩体出露形态不规则，受断裂构造控制明显，如北洛峡岩体总体为SN向，但主体中段部分呈NNE向，南北两端走向分别为NNW和SSE，显然岩体是沿总体呈南北向的追踪断裂而侵入的，部分岩体呈似层状顺层侵入，岩体中含有围岩的残留顶盖，说明岩体剥蚀深度不大，特别值得指出的是部分岩体中含有超镁铁质岩包体，反映岩浆的来源深度大。岩体侵入的围岩主要为盖层沉积岩系，如寒武系、奥陶系等，围岩接触带发育夕卡岩化、大理岩化、绿帘石化、绿泥石化等。

续表

资料来源：山西省区域地质志，1989。

侵入岩岩石类型主要为闪长岩、二长闪长岩、少量的石英二长闪长岩和石英二长岩。岩石呈浅灰—灰绿色，自形—半自形粒状结构，块状构造，主要矿物为斜长石（30%～60%）、角闪石（35%～55%），其次为辉石（0～10%）、黑云母（1%～10%）、石英（0～10%）、钾长石（0～10%）。斜长石牌号变化较大，An=30～55，属中性斜长石。

吕梁岩区燕山早期可划分出两个阶段。第一阶段侵入岩主要为酸性，其次为中酸性，酸性侵入岩体主要有铁瓦殿、古花岩、盘道、大底—黑崖、黑狗背、冉庄，中酸性侵入岩体主要为六棱山、蚕坊和相家窑以及孤山岩体。岩体均为岩株状，呈北西向分布，但冉庄、六棱山为南北向，蚕坊和相家窑岩体呈近东西向。各岩体出露面积相差较大，从0.1～43km²。其中黑狗背岩体面积最大（43km²）。岩体分相较明显，一般均可分为细粒边缘相、中细粒过渡相和中粗粒中心相，与围岩具明显的侵入接触关系，围岩主要为五台群、集宁群和涞水群变质岩系，局部地方为长城系碳酸盐岩。

酸性侵入岩主要为二长花岗岩、正长花岗岩和碱长花岗岩。各岩石类型之间的区别在于主要造岩矿物的含量变化。岩石具似斑状、中粗粒他形粒状结构，主要造岩矿物为碱性长石（30%～45%）、石英（25%～35%）、更长石（15%～25%），其次为黑云母（2%～5%）。其中碱性长石包括正长石和条纹长石，后者常以似斑状结构中的斑晶出现，更长石在岩体中心相的牌号An=20～25，过渡相和边缘相An=15～20。副矿物为锆石、磷灰石、榍石、锐钛矿、黄铁矿、磁铁矿、褐铁矿、钛铁矿、独居石、褐帘石、辉钼矿、黄玉、萤石等。

中酸性侵入岩主要为花岗闪长岩和石英二长闪长岩，两者主要区别在于前者的石英含量高于后者。岩石具半自形粒状结构，主要造岩矿物为斜长石（40%～60%）、石英（10%～20%）、碱性长石（5%～20%），其次为角闪石（1%～5%）、黑云母（1%～3%）。斜长石呈半自形板状，环带构造发育，An=25～50，角闪石为半自形柱状，具轻微绿泥石化，黑云母呈褐绿色，边缘亦具绿泥石化。副矿物有磁铁矿、锆石、磷灰石、榍石、锐钛矿、钛铁矿、萤石、金红石、褐帘石、白钨矿等。

第二阶段侵入岩主要为酸性浅成侵入岩，岩体主要分布于恒山、五台山、神池县及中条山地区。主要岩体有岔口、小银厂、黄杨树、长城沟、义兴寨、浅上、大马军、大西沟等。岩体为小岩株、岩床、岩枝，出露面积不足1km²，仅岔口岩体为12.8km²，岩体的围岩岩性较多，有长城系、寒武系及奥陶系的碳酸盐岩，也有前寒武纪变质岩系，还有前印支期的侵入杂岩。岩体中发育更晚期的长英岩脉穿插，部分岩体具强烈的碳酸盐化、褐铁矿化。主要岩石类型为碱长花岗岩。岩石呈浅灰、灰白色，具斑状结构，基质为细粒花岗结构、显微粒状、假球粒状、霏细结构。斑晶矿物为石英（5%～15%）、碱性长石（5%～30%）、中长石（2%～35%）及少量的黑云母和角闪石，基质矿物与斑晶矿物相似，其中石英占10%～35%，碱性长石15%～45%。更长石3%～45%。呈斑晶产出的石英具明显的熔蚀边，基质中的石英常交代碱性长石构成假球粒状结构，斑晶碱性长石和斜长石分别为半自形和自形板状。前者具高岭土化、后者具绢云母化现象，黑云母为鳞片状，黄绿色，具强烈的绿泥石化，角闪石为半自形柱状，黄绿色至绿色。副矿物为磁铁矿、磷灰石、榍石、钛铁矿、锐钛矿、金红石、方铅矿、黄铁矿、褐铁矿、辉钼矿、黄铜矿、闪锌矿、自然金、萤石等。

（2）燕山晚期

太行山岩区，该期侵入岩主要为中性到偏碱性的中性及碱性岩，主要岩体有周口店、安武矿山、洪山、李珍、卜居头、白象川、井沟-大南沟、九龙山、平顺-陵川等，岩体同位素年龄大都小于140Ma，如李珍岩体K-Ar年龄为118Ma，卜居头岩体89Ma，宝山岩体119Ma，但部分碱性杂岩体中早期侵入的中性岩时代可能大于140Ma，为晚侏罗世。碱性杂岩的主体的时代仍属早白垩世，如安河南岩体全岩K-Ar年龄为103Ma。该期各岩体主要呈岩株、岩墙状，少数呈岩枝、岩脉状，岩体长轴方向为SN向或NNE向，侵入围岩为寒武系、奥陶系、二叠系。岩体接触带蚀变较强烈，内接触带主要为碱质交代，尤其是钠长石化更为明显。外接触带以夕卡岩化、大理岩化为主，其次有绿泥石化、硅化、石棉化等。

侵入岩岩石类型以二长岩类、闪长岩类和碱性正长岩类为主。

二长岩类主要为二长岩、石英二长（斑）岩，岩石呈灰绿色、浅肉红色，似斑状结构，基质为细粒他形粒状结构，块状构造，斑晶含量一般为30%～50%，其中斜长石15%～30%，钾长石5%～10%，角闪石0～5%，石英1%～5%，黑云母0～10%，基质斜长石5%～20%，钾长石15%～30%，石英5%。15%，黑云母0～5%。岩石中的斜长石具绢云母化现象，黑云母具褪色现象，并具绿泥石化，有铁质和针状金红石析出。

闪长岩类岩石有闪长岩、石英闪长（玢）岩，岩石呈灰绿—暗绿色，半自形粒状结构、似斑状结构，块状构造，斑晶主要为斜长石和角闪石，少量的辉石和石英，不同岩体矿物含量变化较大，一般为斜长石50%～75%，角闪石10%～20%，石英0～15%，钾长石、辉石少量，斜长石为更-中长石（An=10～40），常遭钠长石化、绢云母化和泥化，少数被方解石和绿泥石取代，角闪石具透闪石化、绿泥石化。

碱性正长岩类岩石主要为霓霞正长岩、斑状含霓石正长岩、假白榴石正长斑岩，岩石具似斑、斑状结构，基质为半自形粒状结构、粗面质结构，块状构造，斑晶由正长石、微斜长石或由已变为绢云母集合体的假白榴石组成，基质由钾长石、霓石、假白榴石、角闪石、斜长石组成，各矿物含量为：碱性长石50%～80%，斜长石10%～20%，霓石0～10%，假白榴石0～15%，角闪石0～5%，副矿物为磷灰石、锆石、榍石、磁铁矿、金红石等。

吕梁岩区燕山晚期又可分为两个阶段。第一阶段岩浆侵入活动十分强烈，从中基性—中酸性—酸性以及碱性侵入岩均有发育。由于岩浆的多次侵入，常形成复式岩体，如分布于五台、恒山地区的有白北堡、老潭沟、庄旺、孙家庄（义兴寨南）、鹿骨岸、茶房子、刘庄、榆树沟、串岭等。但也有岩性较单一的岩体如臭柏沟、刘家沟、大泉沟、磨石山、望仙中性岩侵入体和太那水、孙庄-石家窑、小窝单、滩上、后峪、居士山、寺沟庙、王茅、金中寺、南头岭、凤凰咀、银洞梁等中酸性岩侵入体。还有岩性十分复杂的偏碱性杂岩体如紫金山、塔儿-二峰山、狐偃山等。

复式岩体均为小岩侏，出露面积不超过2km²，一般为0.06～1.6km²，围岩大多为前寒武纪变质岩系，围岩常发生硅化、黄铁矿化，部分岩体与围岩接触带发育隐爆角砾岩（如庄旺复式岩体），岩体中常有晚期的煌斑岩脉、长英岩脉等穿切。

单一岩性侵入体主要呈小岩株、岩床、岩墙状，岩体分布受构造控制明显，呈北东向、北西向，岩体出露面积为0.25～6.3km²不等，侵入的围岩主要为盖层沉积岩，如长城系高于庄组白云岩、奥陶系马家沟组灰岩等，其次为前寒武纪变质岩系，如五台群变粒岩、黑云斜长片麻岩，少数为前印支期的侵入岩。碳酸盐岩围岩常出现夕卡岩化、大理岩化等围岩蚀变。

偏碱性杂岩体形状、产状较复杂，有等轴状大岩株（如老山岩体，出露面积40km²），也有不规则岩株状（如桥儿沟-玉兔岩体），还有呈复杂的似层状岩床的（如圣王山-交界山、剌角等杂岩体）、岩脉状的（如芝麻山、韩家堰等岩体），各岩体出露面积变化较大，从0.06～40km²，侵入的围岩主要为盖层沉积岩如中奥陶统马家沟组、峰峰组，中石炭统本溪组和下二叠统石盒子组等碳酸盐岩。

该阶段第一次侵入岩主要为二长闪长岩、二长岩，第二次侵入岩主要为石英二长岩、石英正长岩、石英二长闪长岩、碱性正长岩，各种类型岩石特征如下。

二长闪长岩呈暗灰色，半自形细、中粒似二长结构，局部地方呈辉长结构，块状构造，主要矿物为斜长石（50%～60%）、碱性长石（15%～20%）、角闪石（10%～20%）、辉石（0～20%），其次为黑云母（2%～5%）、石英（1%～10%）。副矿物组合较简单，主要为磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石等。

二长岩与二长闪长岩的主要区别在于其碱性长石含量增高，达20%～35%，岩石具二长结构。

石英二长闪长岩、石英二长岩和石英正长岩之间的主要区别在于斜长石和碱性长石含量的变化上。岩石呈浅灰色、灰红色，具半自形不等粒粒状结构、似斑状结构，块状构造；主要矿物为斜长石（25%～40%）、碱性长石（15%～45%）、石英（5%～15%），其次有少量的黑云母和角闪石。副矿物组合较复杂，主要为磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石、黄铁矿、褐铁矿、辉钼矿、重晶石和磷钇矿等。

碱性正长岩呈深灰色，半自形中粗粒粒状结构，局部地方为似斑状结构，块状构造，主要矿物为碱性长石（35%～75%）、霓辉石（10%～40%）、霞石（3%～20%），其次有少量的斜长石（0～4%）、黑榴石（0～8%），副矿物有磁铁矿、褐铁矿、赤铁矿、锆石、磷灰石、榍石、金红石、锐钛矿、黄铁矿、孔雀石、方铅矿、磷钇矿、黑榴石、石榴子石、萤石、独居石、电气石、钍石等。

吕梁岩区第二阶段岩浆活动主要形成一些浅成或超浅成的酸性和中基性侵入岩。前者有刁泉型、小彦-枪头岭、大梁山、寺沟、下车沟、青恣窑和金牛寺碱长花岗斑岩、正长花岗斑岩岩体，后者有三门峡、龙须山、南县沟、老潭沟、庄旺、烧瓷窑等闪长玢岩类侵入体。岩体主要呈岩床、岩脉状，少数呈小岩株状，特别是呈岩脉状的岩体常成群出现，雁行式分布，岩体出露面积0.01～0.7km²，侵入的围岩主要为盖层沉积岩系，如蓟县系雾迷山组、长城系高于庄组、奥陶系、石炭系太原组等。

酸性斑岩类岩石以浅色、斑状结构、基质为细—微粒结构为特征，部分岩石具霏细结构、文象结构、微球粒结构，少部分具流纹构造，主要斑晶矿物为石英（5%～15%）、碱性长石（5%～10%）、斜长石（5%～15%），基质矿物为石英（20%～25%）、碱性长石（20%～25%）、斜长石（15%～20%）。副矿物为磁铁矿、锆石、磷灰石、榍石、钛铁矿、锐钛矿、金红石、黄铁矿、褐铁矿、萤石、磷钇矿、褐帘石、重晶石、黄铜矿、方铅矿、辉钼矿、石榴子石、钍石等，属锆石-磷灰石型。

中基性玢岩类为斑状结构，斑晶为中长石（An=30～55），具环带构造，基质为更长石（An=25～30）、辉石、黑云母等。

2.岩石化学特征

太行山岩区侵入岩SiO₂含量变化于48.40%～67.02%之间，但主要为50.49%～61.40%（表略），全碱含量（Na₂O+K₂O）为3.77%～14.97%，其中亚碱性系列侵入岩全碱含量低于碱性系列岩石，前者为3.77%～8.59%，里特曼指数小于4（一般为1.65～3.92），后者为7.07%～14.97%，里特曼指数大于4（一般为4.30～13.94）。标准矿物计算结果表明，部分侵入岩的石英含量为0.41%～17.38%；另一部分石英含量为零的岩石，含有0.75%～22.22%的橄榄石，少量的岩石出现碱性矿物如霞石、锥辉石。这些特征表明，本区侵入岩以中性为主，其次为中基性和中酸性，硅酸不饱和到弱饱和，岩石的全碱含量偏高，特别是一些不出现碱性矿物但碱的含量又高于普通的同类岩石者，应属钾玄岩系（橄榄安粗岩系）。

吕梁岩区侵入岩SiO₂质量分数主要为51%～76.81%，全碱（Na₂O+K₂O）质量分数为6.08%～15.46%，其中亚碱性系列岩石的SiO₂质量分数主要为71.80%～76.81%，部分为66.60%～69.20%，全碱含量主要为7.40%～8.89%，里特曼指数为1.59～2.87；碱性系列岩石的SiO₂含量（质量分数，下同）主要为51.00%～61.40%，部分为62.1%～64.00%，全碱含量主要为9.33%～15.46%，部分SiO₂含量较低的岩石全碱含量为6.08%～7.50%。里特曼指数为4.63～26.74。还有部分SiO₂含量为54.55%～68.4%的岩石，全碱含量为6.43%～10.09%，里特曼指数为3.24～4.00。

CIPW标准矿物和巴尔特-尼格里阳离子标准矿物计算结果表明，亚碱性系列岩石均出现石英（16.05%～38.64%），说明岩浆硅酸达过饱和，碱性系列岩石一般不出现石英或出现含量较低的石英（0.37%～6.48%），部分岩石出现橄榄石、锥辉石、霞石和白榴石，说明碱性系列岩石硅酸不饱和而碱度较高。

3.地球化学特征

太行山岩区侵入岩稀土总量变化于47.08×10^-6～323.32×10^-6之间（表略），其中辉石岩稀土总量最低，为47.08×10^-6，可能由于岩浆演化早期，单斜辉石的稀土元素分配系数小于1（Hanson,1980）和基性岩浆中的原始稀土含量较低造成的；二长闪长岩类稀土总量较高，为205.38×10^-6～323.32×10^-6，二长岩类稀土总量次之，为109.68×10^-6～222.22×10^-6，正长岩类为132.47×10^-6～145.91×10^-6。研究表明，不同岩石类型稀土总量的高低，主要与岩石中的角闪石和副矿物含量有关（许文良，1990）。各类型岩石稀土元素球粒陨石标准化曲线相似（图3-22），均为轻稀土富集而无明显正负铕异常的右倾型。轻重稀土元素比值为2.66～10.94，由辉石岩（2.94）→闪长岩（3.40）→二长闪长岩（5.27）→石英二长岩（10.94），轻重稀土元素比值由小变大，说明岩浆演化过程中，轻稀土越来越富集。各岩石的δEu值为0.71～1.25。

图3-22　太行岩区侵入岩球粒陨石标准化REE分布型式

吕梁岩区侵入岩稀土总量以岩浆碳酸岩最高，为733.90×10^-6，以细晶花岗斑岩脉中的最低，为17.96×10^-6，其余岩石类型一般为65.90×10^-6～209.46×10^-6（表3-13），其中二长闪长岩、二长岩和正长岩三者的稀土总量相近，分别为206.64×10^-6、203.60×10^-6和209.46×10^-6，霓辉正长岩和霞石正长岩分别为164.60×10^-6和65.90×10^-6。各岩石稀土元素球粒陨石标准化曲线形态相似，均为无明显铕异常的右倾型（图3-22）。δEu值为0.86～1.21，轻重稀土元素比值为1.63～4.67。根据Allegre和Minsttr（1978）火成岩部分熔融和分离结晶作用的模式，将岩石的La/Sm和La值在La/Sm-La图解上投图（图略），各投点基本上都落在部分熔融曲线附近，即La/Sm比值随着La的增大而增高，说明岩石由地幔部分熔融产生，其熔融程度＜2%（据阎国翰等，1988）。

4.岩石成因类型及构造环境

由上述可见，太行山岩区侵入岩以富碱的中性岩和碱性岩为主，岩体中含有幔源岩石包体，岩石的固结指数、镁质指数较低，反映岩浆来源较深；矿物化学研究表明岩浆物质以幔源或幔壳源为主，同位素地球化学研究表明岩浆来自地幔，并同化了部分壳源成分。

吕梁岩区侵入岩的铝指数（Al）大多小于1.05，标准矿物计算结果中大多未出现刚玉或刚玉含量小于1%，（Al-Na-K）-Ca-（Fe²⁺+Mg）图（图3-3）表明侵入岩矿物组合为斜长石-透辉石-角闪石和斜长石-角闪石-黑云母；仅少数侵入岩（如燕山早期的冉庄、铁瓦殿碱长花岗岩和罗家湾正长花岗岩以及岔口二长花岗岩、燕山晚期的青瓷窑和刘庄碱长花岗岩的Al＞1.10，标准矿物中出现刚玉（＞1%），矿物组合属斜长石-黑云母-堇青石）为S型，与ACF图解得出的结论相吻合。

R₁-R₂图解表明，燕山早期侵入岩主要落入3、4区和6区及其附近，类似于板块碰撞期及其隆起期花岗岩类；燕山晚期侵入岩投点较分散，主要分布于4区及4、5区附近，类似于晚造山期到非造山期花岗岩类。结合区内构造活动情况，可以推测，本区在燕山早期可能为一种挤压环境，形成了钙碱性花岗岩类，燕山晚期可能为一种张性环境，形成了碱性系列的岩石特别是形成了碱性岩类。

（二）中生代火山岩

本岩带中生代火山活动主要见于吕梁岩区，且早于岩浆侵入活动。火山岩以燕山期的最为发育，其次为印支期，其特征如下（表3-14，图3-23～3-25）。

表3-13　华北中部吕梁地区中生代侵入岩稀土元素丰度　（w_B/10^-6）

（引自林景仟等，1994）

1.印支期火山岩

本区印支期火山岩属中酸性火山碎屑岩类，主要分布于临县、吉县一带，均产出于沉积地层的夹层中，如在三叠纪二马组、铜川组、延长组中出露的晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩。岩石以砖红、粉红色为主，具晶屑凝灰质结构、粉砂状结构，碎屑形态呈棱角状、次棱角状；碎屑成分主要为石英、钾长石，少量的斜长石；胶结物以火山灰为主，次为绿泥石、钾质、钙质，基本属安山质。

2.燕山期火山岩

吕梁岩区燕山期火山岩主要分布于浑源、灵丘、广灵一带，大同、宁武、武乡等地也有零星分布，火山活动始于侏罗纪中期，结束于白垩纪早期。

（1）各喷发期火山岩主要地质特征

根据火山沉积层序和岩浆演化特征，可划分为8个主要喷发旋回，分述如下。

图3-23　吕梁岩区火山岩化学分类图

图3-24　碱度率图解

图3-25　τ-δ图解

a.云岗喷发期：分布于左云高山、宁武、祁县、古县哲才—菇去4个火山盆地，赋存于云岗组第三段的上部。火山活动强度弱，规模小，喷发物堆积厚度不大。熔岩层仅数米厚，火山碎屑岩一般厚数米，仅祁县附近厚300m。熔岩相不发育，只在左云高山盆地的大同市云岗北部见有1m厚的流纹质凝灰熔岩，其他3个火山岩盆地为流纹质凝灰岩或流纹质火山角砾岩。

b.髫髻山喷发期：分布于浑源火山岩盆地，赋存于长山峪群髫髻山组中、上部。以溢流为主，具明显的多韵律特征，一般可见3～4次喷发。每次喷发的底部和下部为致密状玄武岩，上部为杏仁状玄武岩，顶部为紫红色杏仁状或气孔状玄武岩。各次喷发间歇短，不见或偶见沉积碎屑岩夹层，一般为粉砂质泥岩或钙质粉砂岩。火山岩厚10～70m。

c.后城喷发期：分布于浑源、灵丘太白维山两个火山岩盆地，赋存于长山峪群后城组中、上部。由流纹质火山碎屑岩-流纹质熔岩构成爆发-喷溢韵律。火山活动较强烈，规模较大，堆积厚度较大。在浑源火山盆地主要形成流纹质火山角砾岩，流纹质凝灰岩厚150m，具2～3次喷发。在各次喷发所形成的韵律底部发育膨润土。浑源县官王铺岔口附近为火山喷发中心，具火山颈相及熔岩相（主要是流纹岩）。在灵丘县太白维山火山盆地主要堆积流纹质凝灰岩，偶见流纹质火山角砾岩及集块岩，以夹层存在于长山峪群后城组巨厚的砾岩地层中，火山岩层一般厚2m左右，可见两层。

表3-14　华北中部吕梁岩区燕山期主要火山岩（熔岩）化学成分　（w_B/%）

d.白旗喷发期：主要分布于浑源、太白维山、塔地，高山4个火山盆地，为东岭台群白旗组的主体。一般由中—基性火山碎屑岩、中基性熔岩、偏碱或偏酸性熔岩构成爆发-喷溢旋律，火山活动较强烈，规模较大。在浑源火山盆地，中、下部主要为碱性玄武岩或玄武安山岩，上部多见粗安岩或粗面岩，厚180m左右。在灵丘县太白维山，底部主要为安山质火山角砾岩、凝灰岩，下部和中部为辉石安山岩及安山岩等，上部为英安质角砾岩、凝灰岩、英安岩，厚达770m。在灵丘县塔地，火山岩之下发育10～30m粉砂岩，火山喷发堆积物的下部层位为英安质火山熔结角砾岩及凝灰岩，上部为英安岩，厚度一般为30m左右，局部厚达90m。在左云县高山火山盆地，下部为安山质火山角砾凝灰岩，上部为安山质集块熔岩，总厚90m左右。

e.张家口喷发期：以爆发-喷溢形成一套流纹质火山角砾岩、凝灰岩-流纹质熔岩，为东岭台群张家口组的主体。火山活动强烈，规模大，堆积厚度较大，在浑源、太白维山、塔地、广灵4个火山盆地有广泛分布。在浑源火山盆地，下部主要为流纹质火山角砾岩、凝灰岩，中上部为流纹质集块熔岩、球粒状流纹岩及粗面流纹岩，夹珍珠岩及安山岩，一般厚350m。浑源县野西沟厚1000m以上，中下部见大量流纹质火山角砾岩及角砾凝灰岩，上部发育球粒流纹岩、珍珠岩、流纹质集块熔岩等，推测为一火山喷发中心。灵丘县太白维山，主要由流纹质熔结凝灰岩、流纹质熔结集块岩、流纹质熔结火山角砾岩等组成，个别火山集块岩的岩块可达数立方米。在灵丘县塔地，下部主要为流纹质火山角砾岩，中部由流纹质火山角砾岩及流纹质含角砾凝灰岩组成，上部以流纹岩为主，多见珍珠岩、松脂岩等，总厚400～500m。广灵火山盆地主要形成英安流纹岩，厚300m以上。张家口组流纹岩的全岩K-Ar等时线年龄值为138.3Ma（浑源）、132.2Ma（太白维山）。

f.大北沟喷发期：以基性—中基性溢流为主，堆积物主要赋存于滦平群大北沟组中上部。火山活动强度和规模明显不及东岭台喷发旋回的白旗、张家口两个喷发期，火山堆积物的厚度较小，一般与河湖相沉积岩呈互层产出，分布范围较小，只分布于浑源火山盆地。火山岩岩性具有明显的垂向变化：大北沟组下部一般为玄武质熔岩，中部为玄武岩及一层安山质或英安质凝灰熔岩或凝灰岩，上部一般以玄武岩或玄武安山岩为主。总厚30～80m。

g.西瓜园喷发期：以酸性爆发岩为主，火山活动规模小，仅于浑源钟楼坡附近见有该喷发期的流纹质火山角砾岩及流纹质角砾凝灰岩（厚35m），为滦平群西瓜园组的主体，其下有4m砾岩、砂质泥岩。

h.王家沟喷发期：在浑源火山盆地的中庄铺群王家沟组下部沉积碎屑岩地层内见有两个杏仁状玄武岩夹层，每层厚2～5m，为该喷发期基性火山岩溢流产物。该组上部（厚100m左右）为流纹质火山角砾岩、流纹质角砾凝灰岩、流纹质熔岩组成，为该喷发期酸性火山岩爆发-喷溢产物。该期火山活动范围小，仅见于浑源王家沟一曹虎庵一带，面积不足2km²。王家沟组上部的流纹岩全岩K-Ar等时线年龄值为105.3Ma。

（2）岩石学特征

a.熔岩类：吕梁岩区中生代燕山期熔岩主要为玄武质熔岩、安山质熔岩及流纹质熔岩。玄武质熔岩主要是玄武岩和玄武粗面岩。玄武岩呈灰黑色，具粗面结构、气孔构造。斜长石约占45%～50%，其中斑晶斜长石An为55～60，为拉长石。普通辉石既出现于斑晶中，也存在于基质中，约占岩石总量的10%～15%。基性火山玻璃含量较多，约占30%～35%。其他还有少量磁铁矿、磷灰石、绿泥石、方解石。粗面玄武岩呈深灰色，间粒粗面结构、气孔构造，由斜长石、透长石、普通辉石、黑云母、磁铁矿、磷灰石等组成，其中斜长石An为50～55，约占30%～35%；透长石含量较高，约为40%～45%；普通辉石含量相对玄武岩较少，为5%～10%。

b.碎屑熔岩类：本区出现的碎屑熔岩主要为玄武-安山质角砾熔岩、粗面玄武质角砾熔岩及粗安质集块岩等。此岩类是火山碎屑岩向熔岩过渡的岩石，其火山碎屑含量变化大，分布极不均匀。其主要特征为：胶结物以熔岩为主，凝灰质次之；碎屑成分以火山碎屑为主，围岩碎屑次之。碎屑呈混杂分布，粒级由凝灰级至集块级；角砾的大小一般为3～10cm，局部可见2～3m的砾块。

c.火山碎屑岩类：在各个火山盆地分布较广泛，岩石种类繁多，根据其胶结类型分为熔岩火山碎屑岩及压结火山碎屑岩两类。

d.次火山岩类：主要分布于火山口附近火山岩层中，以超浅成脉状、岩墙及岩床产出，主要为次安山岩、次英安岩、次英安流纹岩、次流纹岩等。

（3）岩石化学特征

本岩区燕山期火山岩岩石化学成分列于表3-14、图3-23。

从表可以看出，大多数火山岩富碱而贫钙、镁：Na₂O+K₂O为4.02%～9.36%，平均值为7.40%，而CaO为0.36%～7.23%，平均值为3.84%;MgO为0.17%～6.52%，平均值为1.91。本区火山岩的里特曼指数介于0.67～6.36之间，且大多数＞3.3，属橄榄安粗岩系列。按碱度率图解（图3-24），大多数火山熔岩属于碱性岩，岩石组合大致为碱性玄武岩—安粗岩—碱长流纹岩。

按戈蒂里指数-里特曼指数图解（图3-25）：本区燕山期火山岩分布于B区及B区与C区的交界线附近，基本上属于造山带的产物，反映了吕梁地区地壳于燕山期时重新活化。

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