黑龍江大貫屯一帶角巖特征及成因探討

王忠江

（遼寧省地質(zhì)勘查院遼寧大連116100）

黑龍江大貫屯一帶角巖特征及成因探討

王忠江

（遼寧省地質(zhì)勘查院遼寧大連116100）

大貫屯一帶角巖分布零星，但巖石類型較豐富，可能與原巖富含泥質(zhì)有關(guān)。角巖的原巖是板巖，板巖的原巖是新元古界張廣才嶺群新興組（Pt3x）雜砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。板巖與中生代花崗巖接觸的部位，經(jīng)熱接觸變質(zhì)作用變成了角巖。角巖中富含堇青石、紅柱石（或空晶石）等典型熱接觸變質(zhì)礦物。堇青石、紅柱石均呈變斑晶出現(xiàn)，其中，堇青石常含較多的云母、石英和碳質(zhì)包體。變質(zhì)作用為低壓相系角閃巖相。

熱接觸變質(zhì)作用角巖堇青石紅柱石角閃巖相

黑龍江大貫屯一帶角巖，分布于黑龍江省南部及吉林省東北部，行政區(qū)劃隸屬哈爾濱市所轄五常市及吉林省吉林市所轄蛟河市、舒蘭市、敦化市管轄。大地構(gòu)造位置，一級構(gòu)造單元為西伯利亞板塊，二級構(gòu)造單元為興蒙古生代造山帶，三級構(gòu)造單元為小興安嶺-張廣才嶺巖漿弧。角巖的原巖為新元古界張廣才嶺群新興組（Pt3x）板巖。板巖經(jīng)熱接觸變質(zhì)作用變成了角巖〔1〕。分布零星，但巖石類型較全。

角巖屬熱接觸變質(zhì)巖。角巖（hornfels）亦稱角頁巖（王登紅等，2011），是具細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造的中高溫?zé)峤佑|變質(zhì)巖統(tǒng)稱〔2〕。

1　巖石類型及特征

黑龍江大貫屯一帶角巖，可以劃分為黑云絹云堇青角巖、二云堇青石英角巖、碳質(zhì)黑云堇青絹云石英角巖、含碳質(zhì)紅柱二云堇青長石石英角巖、含碳質(zhì)二云堇青石英長石角巖、含紅柱碳質(zhì)絹云石英角巖、堇青二云長英角巖、紅柱二云長石石英角巖、紅柱長石石英二云角巖、二云長石石英角、紅柱堇青二云角巖、紅柱石英二云角巖、二云石英角巖、絹云長石石英角巖等14種角巖〔3〕（見表1）。

圖1　新興組角巖微量元素蛛網(wǎng)圖

表1　角巖類型及其主要特征

2　巖石地球化學(xué)特征

2.1主元素巖石地球化學(xué)特征

主元素巖石地球化學(xué)特征見表2。

圖2　角巖稀土配分曲線

圖3　角閃巖相角巖礦物共生圖解

表2　新興組熱接觸變質(zhì)巖主元素(Wt%)、微量元素及稀土元素(10-6)含量

2.2微量元素巖石地球化學(xué)特征

微量元素巖石地球化學(xué)特征見表2。微量元素含量大部分與陸殼的微量元素含量相近，但有含量明顯比陸殼偏高，元素Bi平均含量是陸殼中的105倍，個(gè)別樣品達(dá)到200倍。元素Te平均含量是陸殼中的140倍，個(gè)別樣品達(dá)到217倍。元素Sb平均含量是陸殼中的1.85倍，個(gè)別樣品達(dá)到2.75倍。元素As平均含量是陸殼中的6.74倍，個(gè)別樣品達(dá)到19.5倍。元素Rb平均含量是陸殼中的1.85倍，個(gè)別樣品達(dá)到2.96倍。

從微量元素蛛網(wǎng)圖上來看（圖1），明顯向右傾斜，顯示出大半徑親石元素相對富集而高場強(qiáng)元素相對虧損的特點(diǎn)。由曲線的具體峰谷來看，Sr、Rb、Ba、Ta、P、Ti、Cr相對虧損，而K、Th、Ce、Zr、Sm、Y相對富集。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)與變質(zhì)巖的原巖密切相關(guān)，Sr、Rb、Ba和K是不像容的活潑元素，但Th、Ce、Zr、Sm、Y為不活潑元素，變質(zhì)巖的原巖是黏土質(zhì)為主的細(xì)碎屑巖。Sr受斜長石約束，隨著斜長石風(fēng)化分解為黏土礦物而流失；Rb和Ba活潑元素同樣可以在風(fēng)化搬運(yùn)過程中遭到流失；Ti和Ta可能受到鈦鐵礦、金紅石和榍石的控制，P主要受磷灰石控制，Cr主要受鉻鐵礦控制，可以說明源巖含這些礦物較低，或源巖偏酸性。K的富集可能與變質(zhì)巖的原巖富含黏土礦物有關(guān)。Th、Ce、Zr、Sm、Y為不活潑元素，它們的相對富集可能與源巖富含這些元素有關(guān)。

2.3稀土元素地球化學(xué)特征

稀土元素地球化學(xué)特征見表2，其稀土元素配分曲線見圖2。測區(qū)熱接觸變質(zhì)巖的REE總量（199.02）明顯比陸殼的平均含量（167.6）偏高，與原巖（或物源）有關(guān)，按照Cullers(1987)的研究成果，含粘土的巖石比其他沉積巖具有更高的REE含量，可以說明，這些熱接觸變質(zhì)巖含有較多的粘土成分。

從角巖稀土配分曲線（圖2）來看，曲線均向右傾，都屬于輕稀土富集型，重稀土相對虧損。除了個(gè)別樣品外皆為銪負(fù)異常。

3　變質(zhì)作用

新興組板巖在受到巖體加熱作用下，發(fā)生了變質(zhì)作用。在巖體的周邊和巖體的上部形成了角巖。主要礦物組合如下：黑云母+斜長石+石英；黑云母+絹云母+石英；黑云母+堇青石+石英+絹云母±斜長石；黑云母+紅柱石+石英+絹云母±斜長石；紅柱石+石英+絹云母±斜長石；紅柱石+堇青石+黑云母+石英。

上述變質(zhì)礦物共生組合特征見圖3，其中最典型的變質(zhì)礦物為堇青石和紅柱石。堇青石被溫克勒定義為低級向中級變質(zhì)作用轉(zhuǎn)變標(biāo)志礦物（1975）。他所謂的中級變質(zhì)作用即通常所說角閃巖相變質(zhì)作用。他研究認(rèn)為泥質(zhì)巖石或泥砂質(zhì)巖石在0.15-0.2GPa下，下列反應(yīng)的溫度為495-565℃：

都城秋穗（1972）認(rèn)為堇青石和紅柱石為較穩(wěn)定的低壓相系礦物。熱接觸變質(zhì)作用相當(dāng)于低壓相系變質(zhì)作用。可以看出，工作區(qū)內(nèi)熱接觸變質(zhì)作用達(dá)到了角閃巖相。角巖中黑云母ng(nm)呈紅棕色，說明，黑云母晶體中含鎂和鈦比較多，是高溫黑云母的特征。

4　原巖恢復(fù)及變質(zhì)時(shí)代討論

區(qū)內(nèi)角巖皆產(chǎn)在新興組板巖與中生代花崗巖接觸的部位，亦有時(shí)產(chǎn)于隱伏巖體的上部。已經(jīng)可以證明角巖的原巖為新興組板巖。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步恢復(fù)巖。在圖4上，所有的樣品皆投在亞砂巖區(qū)，和板巖是一致的，即原巖為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和雜砂巖。在圖5，所有的樣品皆投在海相區(qū)，說明其原巖是海相的。測區(qū)熱接觸變質(zhì)巖REE總量（199.02）明顯比陸殼的平均含量（167.6）偏高，與原巖（或物源）有關(guān)，按照Cullers(1987)觀點(diǎn)，含粘土的巖石比其他沉積巖具有更高的REE含量，可以進(jìn)一步說明，這些熱接觸變質(zhì)巖原巖含有較多的粘土成分。

圖4　變質(zhì)沉積巖與火山巖恢復(fù)圖解（after,B.Moine,1968）

圖5　副變質(zhì)巖古地理位置的恢復(fù)(after,E.T.Degens)

大貫屯一帶角巖皆產(chǎn)在新興組板巖與中生代花崗巖接觸的部位，亦有時(shí)產(chǎn)于中生代花崗巖隱伏巖體的上部。據(jù)此推斷，角巖生成時(shí)間為晚三疊世-早侏羅世。

5　結(jié)語

大貫屯一帶角巖分布零星，但巖石類型較豐富，原巖較特殊，對其巖石類型和成因探討均有重要意義。

（1）大貫屯一帶角巖的原巖是板巖，板巖的原巖是新元古界張廣才嶺群新興組（Pt3x）雜砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。

（2）板巖與中生代花崗巖接觸的部位，經(jīng)熱接觸變質(zhì)作用變成了角巖〔4〕。

（3）由于原巖富含泥質(zhì)，對變質(zhì)作用較為敏感，因此形成了豐富的角巖種類。

（4）變質(zhì)作用為低壓相系角閃巖相。

[1]盧良兆，特殊變質(zhì)巖及成因〔J〕，長春地質(zhì)學(xué)院院報(bào)，1986（4）：107-119.

[2]黃宗理，張良弼等，地球科學(xué)大辭典〔M〕。北京：地質(zhì)出版社，2006:498,507.

[3]盧良兆，林強(qiáng)，劉招君。成因巖石學(xué)〔M〕。長春：吉林大學(xué)出版社，2004：241-265.

[4]路鳳香，桑隆康，鄔金華，廖群安。巖石學(xué)〔M〕。北京：地質(zhì)出版社，2004:221-231.

P624[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-139-3