变质岩（或其原岩）的地球化学特征 基底岩石的岩石化学和地球化学特征及其构造成因意义
变质过程中REE和高场强元素化学行为相对稳定，故变质岩的这两类元素组成一般可近似地代表其原岩的组成。
4.1.2.1 REE组成
图4-5为大别各类变质岩石球粒陨石标准化REE组成图。对比SiO2含量相当的榴辉岩相岩系与角闪岩-麻粒岩相岩系，可以概括指出以下特征：
（1）虽然两类变质相的镁铁质岩石均表现出较大程度的LREE/HREE比值变化范围，但大别北部斜长角闪岩主要以LREE、MREE、HREE连续递减的右倾型分配形式为特征（图4-5c），而榴辉岩则显示出HREE分布相对平坦（图4-5e）、甚至相对富集（图4-5f）。在REE含量水平上，北部斜长角闪岩相对高于榴辉岩。
（2）与榴辉岩共生的超镁铁质岩、退变质榴辉岩及北大别基性麻粒岩分别与图4-5f和图4-5e组榴辉岩REE分配形式类似。
（3）与榴辉岩和角闪岩-麻粒岩共生的长英质岩石具相似的REE特征（图4-5a，b），但榴辉岩寄主长英质岩石则具有相对平坦的HREE特征，并存在不同程度的Eu负异常（图4-5i）。
4.1.2.2 微量元素组成特征
图4-6为大别榴辉岩原始地幔标准化微量元素蛛网图。按其分布形式可大致分为两组：一组以Zr、Hf亏损为特征，并伴随不同程度的Nb、Ta负异常，其它不相容性程度不同的元素间缺乏明显的富集或亏损（图4-6a，b，c）；另一组样品则相反，缺乏明显的Nb、Ta和Zr、Hf负异常，多数样品具不同程度的Ti正异常，且高不相容元素相对低不相容元素有较明显的富集（图4-6d，e，f）。
幔源岩石的Nb、Ta亏损通常有两种成因，即岩浆过程中的地壳物质的混染作用或源区特征。然而，岩浆过程中的壳源混染作用一般并不引起Zr、Hf亏损，而相对缺乏强不相容元素的富集也排除了明显的壳源物质加入的可能。因此，前一组榴辉岩的元素地球化学特征难以用地壳物质对岩浆混染来解释。作为幔源岩石源区特征，Nb、Ta亏损的出现有两种原因，分别为早期再循环壳源物质加入或曾发生过部分熔融作用的难熔地幔岩石的减压高温再熔融。前一种成因派生岩浆的地球化学特征事实上与地壳物质的混染结果相似，因此，具Nb、Ta和Zr、Hf负异常榴辉岩的原岩，其成因推测可能与难熔地幔岩石的再熔融有关。例如，形成于岛弧岩浆作用早期的玻镁安山岩质岩石就具有类似特征，并与大陆岩石圈地幔减薄、软流圈上涌的构造背景有关。事实上，在扬子陆块北缘的西乡群火山岩和望江山基性侵入岩群发现过具类似特征的岩石（凌文黎等，2002a）。
图4-5 大别不同变质相各类岩石球粒陨石标准化REE组成模式图
第二组榴辉岩的元素地球化学特征（基本无明显的Nb、Ta和Zr、Hf负异常、不同程度的Ti正异常及高不相容元素相对富集）表明其来源于较深的地幔岩石经低程度部分熔融作用所派生岩浆，即与洋岛玄武岩（OIB）十分相似，与其碱性玄武岩判别属性是吻合的。具类似特征和成因的基性岩石已在南秦岭耀岭河群火山岩系和侵入武当群中的镁铁质岩墙群被发现（凌文黎，2002b）。
图4-6 大别榴辉岩原始地幔标准化元素组成模式图
大别北部基性岩类原始地幔标准化微量元素组成示于图4-7，其中部分样品存在具明显的Zr、Hf元素亏损（图4-7a），其特征与图4-6a，b，c所示的榴辉岩相似；而另一组则显示出明显的强不相容元素富集、不同程度的Nb、Ta和Ti亏损（图4-7b），而与第二组榴辉岩（图4-6d，e，f）形成区别。前一组变基性岩的原岩性质应与第一组榴辉岩的原岩类似，而后一组代表大别北部多数变基性岩的原岩则具有钙碱性玄武岩的性质。
图4-7 北大别角闪岩相变基性岩原始地幔标准化元素组成模式图
除具类似的REE组成特征外，南大别榴辉岩寄主长英质岩石和大别北部长英质岩石的微量元素原始地幔标准化特征也十分相似（图4-8和图4-9），均具有明显的Nb、Ta、P和Ti的负异常和强不相容元素的富集，显示出壳源岩石的地球化学特征。只是部分榴辉岩寄主长英质岩石（图4-8a）高场强元素亏损和强不相容元素富集的程度相对较弱，反映其原岩的形成过程中可能有部分幔源物质的加入。
图4-8 南大别榴辉岩寄主长英质岩石原始地幔标准化组成模式图
图4-9 北大别角闪岩相变长英质岩石原始地幔标准化元素组成模式图
4.1.2.3 铅同位素组成特征
在Pb同位素组成上，北大别杂岩中花岗质片麻岩的206Pb/204Pb为16.047～16.929，207Pb/204Pb为15.247～15.340，208Pb/204Pb为36.999～37.731；北大别杂岩中斜长角闪岩206Pb/204Pb为15.845～17.308，207Pb/204Pb为15.158～15.460，208Pb/204Pb为36.778～37.968。南大别超高压片麻岩（榴辉岩寄主）206Pb/204Pb为17.398～19.872，207Pb/204Pb为15.321～15.741，208Pb/204Pb为37.552～42.833；南大别超高压榴辉岩206Pb/204Pb为17.237～17.830，207Pb/204Pb为15.376～15.532，208Pb/204Pb为37.590～38.020。以上结果表明，代表北大别杂岩的花岗质片麻岩与斜长角闪岩具有相似的Pb同位素组成特征，而代表南大别UHP变质杂岩的超高压片麻岩与榴辉岩具有相似的铅同位素组成特征。对比表明，北大别角闪岩-麻粒岩相杂岩与南大别UHP变质杂岩相比较（图4-6），前者明显以低放射成因铅同位素组成为特征。
4.1.2.4 原岩形成时代与Nd同位素模式年龄的约束
大别-苏鲁造山带同位素年代学研究成果很多，区内各类变质岩同位素定年获得了以下几组年龄：零星出现的古元古代和新太古代年龄（集中于大别北部角闪岩-麻粒岩相岩石）、1000～700Ma的新元古代年龄、470～400Ma的加里东期年龄和240～210Ma的印支期年龄（谢智，1998；陈道公等，2001）。多数研究者认为印支期年龄代表了大别-苏鲁造山带高压-超高压变质事件的峰期年龄，而古元古代和新太古代年龄代表了区内古老结晶基底的年龄。但对加里东期事件的性质有不同认识。由于秦岭造山带发现了加里东期形成的榴辉岩，且大别地区少数榴辉岩（如熊店和蜜蜂尖榴辉岩）的加里东期锆石年龄已得到了SHRIMP锆石U-Pb同位素定年的证实，故不应排除大别地区存在该期变质事件所形成榴辉岩的可能。但无论加里东期事件的性质如何，目前在大别和秦岭地区仍缺乏有关加里东期大量幔源物质加入或大规模地壳增生事件的证据。
在大别-苏鲁造山带榴辉岩相和角闪-麻粒岩相变质岩石中，获得了大量的新元古代锆石年龄，测试方法即有稍早时期的颗粒级锆石蒸发法207Pb/206Pb年龄（如Kröner，1993），也包括了颗粒级锆石化学U-Pb法（Armes et al.，1996；Rowley，1997；Hacker et al.，1998；Xie et al.，2001；陈道公等，2001）和微区原位U-Pb定年（吴元宝等，2001a；2001b）。这些样品来自不同岩性和不同变质相的岩石，其锆石晶体通常具有继承核或次生环带，其同位素组成在207Pb/235U-206Pb/238U谐和图上多沿不一致线分布，并获得下交点为印支期或更年轻的年龄，而其上交点年龄集中于1000～700Ma的新元古代，表明其原岩的形成年龄集中于中、新元古代之交时期。这一认识也得到了在原位微区U-Pb同位素定年中，继承核或内部环带主要为新元古代年龄的结果所证实。由于这些被研究样品既来自大别造山带北部角闪岩-麻粒岩相变质区域，也来自大别南部榴辉岩相变质岩组合，其岩性既有基性-超基性岩类，也有寄主长英质岩石，因此大别-苏鲁造山带出露于地表的各类变质岩组合中有相当部分，其原岩的形成似乎与中、新元古代之交的岩浆和地壳增生事件有关。
在原理上，根据大别-苏鲁造山带不同变质岩的U-Pb同位素定年数据，结合区内各种变质岩的Sm-Nd同位素组成，可以获得区域各单元的地壳增生与演化的规律。通常条件下，角闪岩相及其以下变质程度的岩石，其代表原岩特征的REE和Sm-Nd同位素组成可在变质过程中保持相对封闭，因此可根据它们的组成和年代获得原岩的源区地球化学信息。但对在榴辉岩和麻粒岩相极端变质条件下REE和Sm-Nd同位素组成封闭性的研究显得缺乏。我们的初步研究表明，在麻粒岩相和榴辉岩相变质作用过程中，原岩的Sm-Nd同位素组成可能受到了不同程度的改造，以致造成Sm-Nd同位素定年结果与U-Pb同位素定年存在不谐调的现象。表4-1综合了大别榴辉岩和角闪岩-麻粒岩相主要类型岩石的Sm-Nd同位素组成数据与相应参数（引自凌文黎未发表成果）。
表4-1同时列出了大别各类变质岩石样品的亏损地幔Nd模式年龄（TDM）和按820Ma计算的同位素初始组成εNd值，同时列入在假定岩石均遭受过印支期变质（220Ma）的条件下计算出的二阶段亏损地幔Nd模式年龄（T2DM）。按照Sm-Nd同位素理论，Nd模式年龄代表岩石组成物质由假定地幔源区（如亏损地幔源区DM）分离进入地壳到现在的时间，如果幔源镁铁质岩石在形成过程中没有遭受地壳物质的污染，并且所假定的源区类型符合实际，以及岩石在形成后又未遭受部分熔融使Sm-Nd系统发生再置，在变质过程中也无外部物质混入，则得到的岩石Sm-Nd等时线年龄应与岩石的Nd模式年龄基本相一致，亦即如果源自亏损地幔源区的玄武岩质岩石的Sm-Nd系统在岩石形成时和后来变质过程均保持封闭，则其初始εNd（t）值应与亏损地幔在岩石形成时的εNd（t）值吻合。
表4-1 大别地区主要岩类Sm-Nd同位素组成
续表
注：a—二阶段模式年龄，t=220Ma；b—t=820Ma；c—数据来源：1—郑祥身等，2000；2—You et al.，1996；3—刘贻灿等，2001；4—Li et al.，2000。
研究和分析表4-1所列岩石的TDM和T2DM数据，可以看出：角闪岩相的大别杂岩中。斜长角闪岩与花岗质（TTG）片麻岩的TDM值绝大多数均介于中元古代与新太古代之间（分别为1.48～2.65Ga与1.51～2.82Ga），两类岩石的平均TDM值也十分相近（分别为1.83Ga和2.09Ga）；并且具有Nd模式年龄（TDM）为古元古代的斜长角闪岩（8个样品）与为中元古代的斜长角闪岩（7个样品）分别给出（2220±210）Ma和（1444±180）Ma的全岩Sm-Nd等时线年龄（侯青叶等，2004，）。斜长角闪岩的这两个年龄值分别与它们Nd模式年龄（TDM）的范围和平均值（2102～2401Ma，平均2199Ma；1442～1570Ma，平均1506Ma）在误差范围内相吻合。这一结果既能支持在角闪岩相变质过程中岩石的Sm-Nd系统基本保持封闭和TDM具有地质意义，又能证明大别杂岩主体应由古、中元古代岩层变质形成。此外，少数大别杂岩（片麻岩和斜长角闪岩）样品显示太古宙的TDM（2.66～3.81Ga），并且还有一些有关大别杂岩中麻粒岩相岩石含有太古宙年龄锆石的报道（陈能松等，1996；曹荣龙和朱寿华，1995；Chavagnac＆Jahn，1996），表明大别杂岩中尚可能卷入少量太古宙岩层。至于在大别杂岩花岗质片麻岩中获得的白垩纪（133.7～134.0Ma）的锆石U-Pb年龄，多数人认为应代表白垩纪强烈混合岩化和穹窿构造形成年龄。
超高压榴辉岩相岩石（包括榴辉岩、退变质榴辉岩和榴辉岩的寄主长英质片麻岩）样品的TDM值的变化范围甚大，由-4.04～+6.15Ga，显然其中存在许多不合理的数值（如＞5Ga的年龄值和呈负值的年龄）表明岩石的Sm-Nd系统在榴辉岩相变质过程中发生了变异或重置，故TDM值没有地质意义。榴辉岩和榴辉岩相的寄主长英质岩石的T2DM值主体介于1.0～1.7Ga，平均值分别为1.40Ga和1.50Ga（其中多数样品的值介于1.0～1.3Ga），表明两者成岩物质自地幔分出的时间基本相同。虽然大别超高压变质岩的原岩及其形成年龄尚未很好地被确定，但是它们属于扬子北缘新元古代（700～800Ma，锆石U-Pb上交点年龄）裂谷环境中的岩系的可能性已被论及（Ames et al.，1996；Row-ley et al.，1997；Jahn，1998）。
综上所述，可以认为大别超高压榴辉岩相与角闪岩-麻粒岩相岩石，不仅在原岩组合、岩石系列及元素和同位素组成等特征方面存在系统差异，而且由岩石现有同位素年龄数据及Nd同位素模式年龄揭示的岩石成岩物质自地幔分离的时代也明显不同，遭受超高压榴辉岩相变质的岩石或岩层形成年龄和成岩物质要明显较角闪岩相岩石或岩层年轻，超高压变质相的成岩物质主体自地幔分离的时代为1.0～1.3Ga（由T2DM值揭示），角闪岩相大别杂岩成岩物质自地幔的分离时代为1.5～2.8Ga，多数集中于1.5～2.2Ga（由TDM值揭示）。最可能情况是前者原岩主体形成于新元古代，而后者原岩主体形成于古、中元古代。
（三）岩石学和地球化学特征~
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
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/%)
续表
续表
表1-5 稀土元素和微量元素含量表(wB/10-6)
续表
续表
续表
续表
续表
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。
祁连洋及北祁连次生洋盆存在的证据之二——硅质岩
答：三、祁连山早古生代硅质岩地球化学特征及构造意义 祁连山早古生代硅质岩主要分布于俯冲杂岩(蛇绿混杂岩)、蛇绿岩的上覆岩系中,其化学成分见表4-10。从表中可知,玉门昌马地区中寒武世硅质岩为生物成因硅质岩,且形成海水较深,氧化程度不高,Al2O3、TiO2均偏低,表明其形成于大洋环境之中,稀土总量较低,为9.18...
岩石系列、组合和地球化学特征
答：该双峰式火山岩的基性端员在岩石化学上的最大特征是富Ti贫Al,其TiO2含量一般高于同类岩石约1%,而Al2O3含量则低于同类岩石约3%。同样,酸性端员与同类岩石相比也相对贫Al2O3。微量元素地球化学特征表现为富Co、Ni、Cr、Sc、W、Sn、Zn、Zr、Nb等元素而贫Rb、Sr、Ba、U等地壳(尤其是上地壳)中丰度较高的元素...
地球化学特征
答：上述特征说明其应为幔源基性岩浆经改造的产物，即可能为由基性岩浆经演化或与酸性岩浆混合产生的过渡岩浆结晶形成。二长质包体稀土元素总量［∑REE=（371.26～448.32）×10-6］较寄主岩高，表明其不是寄主岩浆早期结晶分异产物的堆积体。因为REE为强不相容元素，若二长质包体是花岗质岩浆结晶分异的...
岩石及地层物性特征
答：2.磁性特征 正常沉积的细碎屑-粗碎屑岩类，多表现为无磁或低磁（磁化率30×10-6～1275×10-6 4πSI、剩磁0～1.8×10-3A/m）、低极化（1.1%～1.8%）和低到中等电阻率（88～329Ω·m）。变质岩的磁性取决于原岩的岩性和变质程度的差异，总体上表现为无磁性到弱磁性，以板岩和片岩最弱，...
绿岩带岩石类型、地球化学及形成的古构造环境
答：岩石化学成分在尼格里(1954)的四面体图和西蒙南(1953)的(al+fm)-(c+alk)-si的图解上落入沉积岩区,在温克勒(1976)的A-C-F和A-K-F图上落入粘土和杂砂岩区,因此其原岩相当于杂砂岩和泥质岩。 (六)变质硅铁质岩石 同华北地台太古宙绿岩带特征相似,本区亦普遍发育变质硅铁质岩石(亦称条带状铁建造,BIF),...
地质及地球化学特征
答：Irish型矿床主要的围岩是灰岩和白云岩。BHT型矿床的围岩则是双峰式火山岩和碎屑沉积物,这些沉积物往往变质成为角闪岩相和麻粒岩相的岩石。 二、SEDEX型矿床的地球化学特征 1.矿石组成 SEDEX矿床主要经济组分是赋存于层状矿石矿物闪锌矿和方铅矿中的Zn、Pb和Ag组分。最高品位的Pb+Zn矿石一般在喷气口和层状矿石的...
铁镁质脉岩岩石学及地球化学特征
答：(一)铁镁质脉岩岩石学特征 贵东岩体中的镁铁质岩浆是代表着特定条件下的岩浆热活动,它并不是花岗岩浆演化 的产物。而是深源物质上涌的证据,也是深源流体的先兆。 贵东岩体周边及岩体内部产出的铁镁质脉岩,主要分布在岩体东段,如产于变质岩中的 铁镁质岩石(大庄):产于岩体内部的五条铁镁质脉岩带。不管是...
(一)变质镁铁质火山岩产出地质概况和岩石元素地球化学特征
答：变辉绿岩常呈脉状，嵌入细粒深灰色块状变质镁铁质火山熔岩中。样品Q8787、Q8788采自资峪南沟，其余样品采自郭家沟（图3-2-1）。郭家沟、南沟小溪冲刷面露头良好，岩石新鲜。样品主要为变质镁铁质火山熔岩，也有少量与变质镁铁质火山熔岩关系密切，为其原岩岩浆分异的变质中酸性火山岩。部分样品主...
(一)区域岩石地球化学
答：南岭地区显著富集的成矿元素为As、Sb、Bi、Sn、W、Li、Ag、Pb、Zn、Th、U(表2-4)。表2-4 南岭片各地层富集元素表(以K≥1.5为准)2.岩浆岩常量元素地球化学 区内花岗岩以壳源重熔型为主，具富Si、K贫Fe、Mg、Ca、Mn、P、Na元素特征，铝为饱和或过饱和，氧化指数偏低。雪峰期、加里东期、...
花岗岩岩石化学及痕量元素地球化学特征
答：另一方面,岩石化学特征的相似性,也反映了区内各期花岗岩源岩物质成分的相似性。 2.2.3稀土元素地球化学特征 本区加里东晚期花岗岩稀土元素总量平均值为173.88×10-6,华力西中期花岗岩为245.42×10-6,华力西晚期花岗岩为136.05×10-6,燕山期花岗岩为213.09×10-6。w(LREE)/w(HREE)、δEu及(La/Yb)N的平均值在本...
