遼寧瓦房店羅家溝角礫巖地質(zhì)特征及成因探究

康 寧，韓陽光，李金虎，萬方來，王懷楚，李東紅

（遼寧省第六地質(zhì)大隊，遼寧 大連 116200）

遼寧瓦房店羅家溝角礫巖地質(zhì)特征及成因探究

康 寧，韓陽光，李金虎，萬方來，王懷楚，李東紅

（遼寧省第六地質(zhì)大隊，遼寧 大連 116200）

遼寧省瓦房店地區(qū)發(fā)育各類金伯利巖脈、巖管及角礫巖，是我國重要的金剛石產(chǎn)地。羅家溝角礫巖位于該區(qū)域的金剛石Ⅰ礦帶內(nèi)，出露規(guī)模大，巖石成分復(fù)雜多樣，是區(qū)域內(nèi)典型的角礫巖體。本文通過野外地質(zhì)調(diào)查及鉆探工程，探究了該角礫巖的形態(tài)規(guī)模及深部產(chǎn)出形態(tài)，探明其延深超過1 000 m，呈株狀產(chǎn)出且有多個分支。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景及前人資料，筆者認(rèn)為該角礫巖屬于隱爆型角礫巖，其形成經(jīng)歷了初期巖漿沿裂隙上升—中期地下隱爆—后期改造、熔蝕、剝蝕三個階段。

羅家溝角礫巖；金伯利巖；隱爆型角礫巖；金剛石

遼寧省瓦房店地區(qū)位于遼東半島西側(cè)，該區(qū)域內(nèi)發(fā)育各類金伯利巖脈、巖管，是我國重要的金剛石產(chǎn)區(qū)[1]，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)1號、30號、50號金伯利巖管等多個大中型金伯利巖型金剛石礦床及金伯利巖脈，這些金伯利巖體在區(qū)域上由北向南組成三條北東東走向金剛石成礦帶[2-4]。

羅家溝角礫巖位于其中I礦帶內(nèi)，出露規(guī)模大，角礫成分復(fù)雜，是區(qū)域范圍內(nèi)角礫巖體的典型代表。遼寧省第六地質(zhì)大隊先后于1977-1980年對該角礫巖進行了普查工作，初步探明其地表及淺部形態(tài)，對其巖石特征進行初步研究并對其含礦性進行評價，然而由于缺乏對-600 m標(biāo)高以下深度的鉆孔控制，巖體深部規(guī)模、形態(tài)仍未掌握，其成因仍有待研究[5]。本文通過大比例尺的詳細(xì)野外地質(zhì)填圖和深部鉆探工程，結(jié)合前人資料，進一步探明羅家溝角礫巖的形態(tài)規(guī)模，揭露其深部延伸情況，對其巖石類型進行詳細(xì)劃分，并對其成因進行更深入的研究。

1 地質(zhì)概況

羅家溝角礫巖位于遼東半島西部，大地構(gòu)造位置位于膠遼臺隆復(fù)州臺陷復(fù)州-大連凹陷東緣[6-9]。基底為太古界鞍山群的混合花崗巖、鈉長角閃巖及片麻巖。其上覆蓋著三個構(gòu)造層：下為中、新元古界構(gòu)造層，厚1 000～1 500 m，由礫巖、砂巖、頁巖及石灰?guī)r所組成；中為古生界構(gòu)造層，由寒武系、奧陶系石灰?guī)r和石炭系、二疊系石灰?guī)r、砂巖、頁巖夾煤層組成，厚數(shù)十至數(shù)百米，僅分布于復(fù)州灣一帶；上為中生界構(gòu)造層，以砂、礫巖為主，夾頁巖及薄煤層，僅分布于斷陷盆地內(nèi)。凹陷區(qū)蓋層呈北北東向復(fù)向斜。缺失晚奧陶世、志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、早石炭世等地層。本區(qū)在加里東和華力西期發(fā)生過頻繁的升降運動，伴隨著上升運動，發(fā)生了金伯利巖侵入[10-11]。

2 角礫巖地質(zhì)特征

2.1 形態(tài)及規(guī)模

野外地質(zhì)填圖結(jié)果表明，羅家溝角礫巖體呈NE60°～SW240°方向展布，長1 800 m，寬150～300 m，平均寬度為250 m，出露面積約50萬m2。其地表形態(tài)東寬西窄，形似棒槌狀。巖體北側(cè)邊界地表走向為55°～70°，傾向南東，傾角50°～70°，南側(cè)邊界地表走向為北東60°～70°，傾向北西，局部傾向南東，傾角55°～85°，兩側(cè)邊界產(chǎn)狀向深部逐漸變陡。最新鉆孔資料表明，ZK1611孔1 000 m深處雖尚未完全穿透巖體，但巖芯可見到圍巖與角礫巖體交替出現(xiàn)，因此其深部應(yīng)為株狀形態(tài)，有多個分支（見圖1、圖2）。

圖1 羅家溝角礫巖地質(zhì)圖

圖2 羅家溝角礫巖鉆孔剖面圖

2.2 角礫巖巖性特征

根據(jù)角礫巖形成環(huán)境，羅家溝角礫巖可分為震碎塌陷角礫巖及爆發(fā)角礫巖，二者主要區(qū)別在于角礫的磨圓度不同。

2.2.1 震碎塌陷角礫巖

震碎塌陷角礫巖，角礫呈棱角狀，根據(jù)膠結(jié)狀態(tài)，其又可分為震碎角礫巖及塌陷角礫巖。震碎角礫巖位于巖體頂部和兩側(cè)，角礫巖成分單一，棱角大小不等，基本沒有位移，是圍巖震碎的巖石；塌陷角礫巖為頂部巖層塌陷的巖體，角礫成分單一，呈棱角狀，大小不等，一般5～50 mm，局部為量級較大的巖層，有30～60 m3，呈浮礁于巖筒內(nèi)，膠結(jié)物為本身巖層、粉末及少量鐵質(zhì)裂隙充填。

2.2.2 爆發(fā)角礫巖

爆發(fā)角礫巖的角礫磨圓度通常呈次圓狀-圓狀，該類角礫巖是羅家溝角礫巖體的主要組成部分。根據(jù)其粒度大小，又可劃分為四種類型。

（1）細(xì)粒流紋質(zhì)角礫巖。黃褐～灰褐色，碎屑結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造，角礫成分復(fù)雜，主要為石英砂巖、粉砂巖、頁巖、泥灰?guī)r，其中石英砂巖占角礫30%～40%，礫徑2～10 mm，個別有20～30 mm現(xiàn)象，角礫含量占50%～60%，棱角狀或次棱角狀，個別橢圓狀，極少為球狀，并具流線層理構(gòu)造特點，膠結(jié)物經(jīng)化學(xué)分析和巖礦鑒定為流紋質(zhì)硅質(zhì)及少量圍巖巖屑粉末膠結(jié)。

（2）中細(xì)粒流紋質(zhì)角礫巖。黃褐色～淺灰褐色，碎屑結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造，角礫成分主要為粉砂巖，其次是石英砂巖、頁巖及少量泥灰?guī)r，角礫大小不等，礫徑為2～30 mm，一般細(xì)礫較多，并見有石英、鉀長石晶屑，含量60%～70%，磨圓度為次棱角狀～半渾圓狀，膠結(jié)物為巖屑粉末及流紋質(zhì)，結(jié)構(gòu)較松散，與細(xì)粒角礫巖成分差異不大，為漸變關(guān)系，主要分布羅家溝南側(cè)一帶。

（3）中粗礫流紋質(zhì)角礫巖。碎屑狀結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造，角礫成分復(fù)雜，為石英砂巖、粉砂巖、頁巖、灰?guī)r及混合花崗巖、片麻巖，角礫呈棱角狀，礫徑10～50 mm，含量占50%～70%，見有鉀長石晶屑及碳酸鹽脈穿插，膠結(jié)物為硅質(zhì)、流紋質(zhì)、鐵質(zhì)，角礫組成致密堅硬，不易風(fēng)化。

（4）粗礫流紋質(zhì)角礫巖?；摇液稚?，碎屑狀結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造，角礫呈分有巖屑或晶屑，主要為泥灰?guī)r，結(jié)晶灰?guī)r，鮞粒狀灰?guī)r，其次為石英砂巖、粉砂巖、頁巖等，角礫大小不等，一般為50～70 mm，含量50%～60%，部分為30～50 mm，膠結(jié)物為流紋質(zhì)、硅質(zhì)及鐵質(zhì)膠結(jié)，主要分布在羅溝西南端。

3 角礫巖體成因探討

羅家溝角礫巖巖體規(guī)模及延深較大，與圍巖成侵入接觸，近巖體的圍巖產(chǎn)生裂隙化；巖體內(nèi)殘留有頂蓋層的巨大崩落塌陷體。角礫巖體成分復(fù)雜，角礫大小不一，形態(tài)各異，分布雜亂無章，膠結(jié)物多為酸性熔漿物質(zhì)，其次為凝灰質(zhì)及少量的巖屑、晶屑。巖體東部，地表可見到明顯的流動構(gòu)造，角礫具方向性，局部膠結(jié)物呈定向流紋褶狀構(gòu)造和微球狀構(gòu)造。由此可見，角礫巖體具有隱爆成因特點，而非火山噴發(fā)及沉積成因。

地質(zhì)歷史時期，羅家溝地區(qū)巖漿活動頻繁[12-13]。燕山期，首先有小規(guī)模酸性熔漿沿北東向斷裂侵入，形成流紋斑巖，隨后規(guī)模較大的酸性熔漿沿該斷裂上升，因蓋層所阻而停留，在封閉環(huán)境下，巖漿中富含揮發(fā)分的汽水熱液不斷積蓄，溫壓急劇上升，體積不斷膨脹，能量逐漸加大。當(dāng)內(nèi)壓超過外壓產(chǎn)生較大壓力差時，引起能量突然釋放，但因蓋層太厚，仍無力沖出地表，造成深部隱爆，此時熱能迅速轉(zhuǎn)化為機械能，使圍巖破碎，一部分墜入熔漿體內(nèi)。由于下部的巖漿不斷地活化上涌，揮發(fā)分物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)，造成了多次隱爆，圍巖的碎塊、碎屑及晶屑不斷發(fā)生移動，遭受磨蝕及熔蝕，使部分碎屑、角礫成為渾圓狀及橢圓狀，局部出現(xiàn)流紋狀構(gòu)造。當(dāng)熔漿中的揮發(fā)分不斷消耗直至失去爆破能力時，角礫、碎屑基本停止移動，熔漿也逐漸冷卻，開始膠結(jié)碎屑及角礫，角礫巖體基本形成。此時局部仍有巖漿活動，并沿裂隙形成流紋巖脈，殘余的揮發(fā)性氣水液流，對局部尚未完全固結(jié)的碎屑、角礫繼續(xù)作用，使彼此摩擦、碰撞、破碎而形成細(xì)小的碎屑物質(zhì)，并沿薄弱地段（裂隙）侵入，形成細(xì)粒侵入型角礫巖細(xì)脈。最后有少量閃長玢巖攜帶有礦水溶液，沿裂隙沉淀形成局部微弱礦化。

綜上所述，羅家溝角礫巖是由于酸性熔漿侵入、隱爆伴隨圍巖破碎、塌陷、改造、位移、凝固、膠結(jié)而形成的一種復(fù)雜地質(zhì)體，其形成經(jīng)歷了初期巖漿沿裂隙上升—中期地下隱爆—后期改造、熔蝕、剝蝕三個階段。

4 結(jié)論

（1）角礫巖體呈NE-SW向展布，地表形態(tài)東寬西窄，邊界產(chǎn)狀向深部逐漸變陡，延深超過1 000 m，深部形態(tài)為株狀，有多個分支。

（2）根據(jù)羅家溝角礫巖的巖性特征，將其劃分為震碎塌陷角礫巖及爆發(fā)角礫巖，前者可劃分為震碎角礫巖和塌陷角礫巖，后者又可劃分為細(xì)粒流紋質(zhì)角礫巖、中細(xì)粒流紋質(zhì)角礫巖、中粗礫流紋質(zhì)角礫巖、粗礫流紋質(zhì)角礫巖。

（3）羅家溝角礫巖是由于酸性熔漿侵入、隱爆伴隨圍巖破碎、塌陷、改造、位移、凝固、膠結(jié)而形成的一種復(fù)雜地質(zhì)體，其形成經(jīng)歷了初期巖漿沿裂隙上升—中期地下隱爆—后期改造、熔蝕、剝蝕三個階段。

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Geological Characteristics and Genesis of Luojiagou Breccia in Wafangdian, Liaoning

Kang Ning, Han Yangguang, Li Jinhu, Wan Fanglai, Wang Huaichu, Li Donghong
(Sixth Geological Team of Liaoning Provience, Dalian 116200, China)

The development of various kimberlite veins, rock and breccia in the Wafangdian area of Liaoning Province is an important diamond origin in China.Luojiagou breccia is located in the area of the diamond Ⅰ belt, exposed large scale, complex and diverse rock composition, is a typical breccia in the region.In this paper, the morphological scale and deep form of the breccia are explored by field geological survey and drilling engineering, and the extension of the breccia is more than 1 000 m.Combined with the regional geological background and predecessors' data, the author thinks that the breccia belongs to the cryptoexplosive breccia, and its formation has experienced three stages: the initial magma rising along the fissure - medium underground underground explosion - late transformation, erosion and erosion.

Luojiagou Breccia; kimberlite; cryptoexplosive breccia; diamond

P618.51

A

1008-9500(2017)10-0115-03

2017-08-10

康寧（1978-），男，遼寧大連人，中級工程師，從事金剛石普查與勘探工作。