江蘇沛縣田祖廟地區(qū)泰山(巖)群變質(zhì)巖地球化學(xué)特征及原巖恢復(fù)

徐　磊， 姜　錫， 董　茜

(1.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210023； 2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，江蘇南京210007)

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江蘇沛縣田祖廟地區(qū)泰山(巖)群變質(zhì)巖地球化學(xué)特征及原巖恢復(fù)

徐磊1,2， 姜錫2， 董茜2

(1.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210023； 2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，江蘇南京210007)

摘要：對(duì)江蘇沛縣田祖廟地區(qū)泰山(巖)群變質(zhì)巖的巖石學(xué)特征和地球化學(xué)特征進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)巖性以黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖為主，其次為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖，再其次為黑云(角閃)二長(zhǎng)片麻巖，局部見(jiàn)混合巖化片麻巖。研究區(qū)泰山(巖)群主要元素地球化學(xué)成分特征整體表現(xiàn)為富Fe、Mg、Ca，w(Na)>w(K)，含一定量Al、Si。根據(jù)巖石全分析和微量元素，經(jīng)原巖恢復(fù)，初步認(rèn)為研究區(qū)太古代泰山(巖)群變質(zhì)巖的原巖為中性—基性火山巖，推測(cè)為安山巖、玄武安山巖。

關(guān)鍵詞：泰山(巖)群：變質(zhì)巖；原巖恢復(fù)；田祖廟地區(qū)；江蘇沛縣

0引言

以往豐沛地區(qū)的區(qū)調(diào)工作，對(duì)區(qū)域內(nèi)的地層、構(gòu)造、巖漿巖的空間分布及區(qū)域礦產(chǎn)資源做了概略性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)豐沛地區(qū)的金屬礦主要為鐵礦床。該地區(qū)的鐵礦主要產(chǎn)于角閃閃長(zhǎng)巖與灰?guī)r的接觸帶，如姜梨園鐵礦、封新莊鐵礦等。在臨近的張河、顏店地區(qū)的太古界變質(zhì)基底中已發(fā)現(xiàn)有沉積改造型鐵礦床，其中顏店鐵礦在埋深1 612.89～1 796.54 m間共見(jiàn)5層鐵礦，總厚度85.53 m。研究區(qū)內(nèi)存在太古代泰山(巖)群變質(zhì)基底，查明其地質(zhì)地球化學(xué)特征并進(jìn)行原巖恢復(fù)，對(duì)尋找研究區(qū)內(nèi)變質(zhì)沉積型鐵礦具有重大意義。

1區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于“華北準(zhǔn)地臺(tái)”南緣，屬于豐沛構(gòu)造帶的西端，構(gòu)造輪廓主要由一系列近東西向展布的向北傾的單斜隆起和凹陷組成，伴生一系列規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造。研究區(qū)所屬的豐沛地區(qū)大部分被第四系覆蓋，從基巖地質(zhì)圖(圖1)可以看出，豐沛地區(qū)發(fā)育的地層主要有：太古代泰山(巖)群，古生代寒武系、奧陶系、石炭系和二疊系，中生代侏羅系和白堊系，新生代古近系，缺失志留系、泥盆系和三疊系。研究區(qū)內(nèi)太古代泰山(巖)群變質(zhì)巖埋深約789.73 m，揭露厚度1 021.82 m，未見(jiàn)底，巖性以黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖為主，其次為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖，再次為黑云(角閃)二長(zhǎng)片麻巖，局部見(jiàn)混合巖化片麻巖。

圖1　研究區(qū)地質(zhì)概況1-第四系；2-古近系；3-上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)；4-石炭系—二疊系；5-奧陶系—寒武系；6-泰山(巖)群；7-花崗閃長(zhǎng)斑巖；8-閃長(zhǎng)巖；9-閃長(zhǎng)玢巖；10-實(shí)測(cè)/推測(cè)斷層；11-隱伏斷層Fig.1　Geological sketch map of the study area

圖2　泰山(巖)群變質(zhì)巖的主要巖石類(lèi)型(a) 黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖；(b) 黑云斜長(zhǎng)片麻巖；(c) 角閃斜長(zhǎng)片麻巖；(d) 黑云二長(zhǎng)片麻巖Fig.2　Photos showing main rocks types of the Taishan group metamorphic rocks(a) biotite hornblende plagioclase gneiss； (b) biotite plagioclase gneiss；(c) hornblende plagioclase gneiss； (d) biotite monzonitic gneiss

2巖石學(xué)特征

2.1巖性特征

泰山(巖)群變質(zhì)巖分布在研究區(qū)深部，其巖石類(lèi)型主要為黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖，次為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖，局部夾黑云角閃二長(zhǎng)片麻巖、黑云二長(zhǎng)片麻巖、角閃二長(zhǎng)片麻巖等，且局部受輕微的混合巖化變質(zhì)為混合巖化片麻巖，各巖性特征分述如下。

2.1.1黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖(圖2a)灰黑色，略帶綠色斑點(diǎn)，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，以角閃石、黑云母與石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石相間呈不等寬度、不等長(zhǎng)度的條帶狀的片麻狀構(gòu)造。主要礦物成分：鉀長(zhǎng)石:肉紅色，玻璃光澤，不規(guī)則的板柱狀、粒狀，粒徑0.5～4.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～15%，分布不均；斜長(zhǎng)石：灰白色，多數(shù)為柱狀，其次為板狀，玻璃光澤，粒徑0.5～3.5 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約50%；石英：灰白-無(wú)色，他形粒狀，油脂光澤，粒徑約0.3～3.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～3%；角閃石：黑色，柱狀或粒狀，粒徑0.2～3.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%～20%；黑云母：墨綠色，片狀，多有彎曲等改造變質(zhì)特征，質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)上層含量增多，為8%～15%。暗色礦物邊緣零星發(fā)育磁鐵礦，微粒狀，粒徑0.05～0.5 mm，分布不均勻，局部集中，整體有弱磁性，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～3%。長(zhǎng)石類(lèi)多見(jiàn)輕微絹云母化，暗色礦物多見(jiàn)一定程度的綠簾石化或者綠泥石化，在裂隙蝕變加強(qiáng)。局部巖芯裂隙處見(jiàn)少量碳酸鹽。裂隙處見(jiàn)少量黃鐵礦顆粒呈星點(diǎn)狀分布，但規(guī)模極小。

2.1.2黑云斜長(zhǎng)片麻巖(圖2b)灰黑色，片狀、粒狀變晶結(jié)構(gòu)，以黑云母與石英、斜長(zhǎng)石相間呈不等寬度、不等長(zhǎng)度的條帶狀的片麻狀構(gòu)造，其中黑云母條帶寬1.0～3.0 mm，石英、長(zhǎng)石條帶寬1.0～5.0 mm，長(zhǎng)度0.3～3.0 cm。主要礦物成分：斜長(zhǎng)石：灰白色，板粒狀，玻璃光澤，粒徑0.1～4.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%～70%；石英：無(wú)色透明，油脂光澤，粒狀，粒徑0.3～0.8 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～10%；鉀長(zhǎng)石：肉紅色，玻璃光澤，板粒狀，粒徑0.1～4.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于5%；黑云母：墨綠色-黑色，片狀，片狀集合體產(chǎn)出，局部呈不連續(xù)條帶狀分布，粒徑0.1～2.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%～20%，分布不均勻；角閃石：黑色，柱狀或粒狀，粒徑0.3～3.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于5%。暗色礦物邊緣零星發(fā)育磁鐵礦，微粒狀，粒徑0.05～0.4 mm，分布不均勻，局部集中，整體有弱磁性，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～3%。

2.1.3角閃斜長(zhǎng)片麻巖(圖2c)灰黑色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，以角閃石與斜長(zhǎng)石相間呈不等寬度、不等長(zhǎng)度的條帶狀的片麻狀構(gòu)造。主要礦物成分：鉀長(zhǎng)石：肉紅色，玻璃光澤，短柱狀、參差粒狀，粒徑0.5～4.0 mm，少量粒徑8～10 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～5%；斜長(zhǎng)石：灰白色，長(zhǎng)柱狀、粒狀，玻璃光澤，粒徑0.5～3.5 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%～60%，少量可見(jiàn)變形的聚片雙晶；角閃石：黑色，柱狀或粒狀，粒徑0.2～3.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約30%。暗色礦物邊緣零星發(fā)育磁鐵礦，微粒狀，粒徑0.05～0.4 mm，分布不均勻，局部集中，整體有弱磁性，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～5%。長(zhǎng)石類(lèi)及角閃石多見(jiàn)輕微絹云母化、綠簾石化或綠泥石化；上下層的界線處見(jiàn)礦物顆粒的粒度變?yōu)榧?xì)粒，但規(guī)模較?。灰?jiàn)方解石脈雜亂分布，脈寬1.0～1.5 mm。2.1.4角閃二長(zhǎng)片麻巖灰白-肉紅色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，以角閃石與鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石相間呈不等寬度、不等長(zhǎng)度的條帶狀的片麻狀構(gòu)造。主要礦物成分：鉀長(zhǎng)石：肉紅色，玻璃光澤，不規(guī)則板柱狀，粒狀，粒徑0.5～4.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～50%；斜長(zhǎng)石：灰白色，多數(shù)為柱狀、其次為板狀，玻璃光澤，粒徑0.5～3.5 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約25%～30%；角閃石：黑色，柱狀或粒狀，粒徑為0.2～3.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%～20%；黑云母：墨綠色，片狀，多有彎曲等，改造變質(zhì)特征，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。暗色礦物邊緣零星發(fā)育磁鐵礦，微粒狀，粒徑0.03～0.4 mm，分布不均勻，局部集中，整體有弱磁性，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～5%。長(zhǎng)石類(lèi)及角閃石多見(jiàn)輕微絹云母化，綠簾石化或者綠泥石化。局部見(jiàn)若干裂隙內(nèi)褐鐵礦呈薄膜狀分布，但規(guī)模很小。

2.1.5黑云角閃二長(zhǎng)片麻巖灰白-肉紅色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，以角閃石與石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石相間呈不等寬度、不等長(zhǎng)度的條帶狀的片麻狀構(gòu)造。主要礦物成分：鉀長(zhǎng)石：肉紅色，玻璃光澤，不規(guī)則板柱狀，粒狀，粒徑0.5～4.0 mm，分布不均，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～30%；斜長(zhǎng)石，灰白色，多數(shù)為柱狀、其次為板狀，玻璃光澤，粒徑0.5～3.5 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%～55%；石英，灰白-無(wú)色，他形粒狀，油脂光澤，粒徑為0.3～3.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～5%，多以脈狀在裂隙處分布；角閃石：黑色，柱狀或粒狀，粒徑為0.3～3.5 mm不等，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～15%；黑云母：墨綠色，片狀，多有彎曲等，改造變質(zhì)特征，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%。暗色礦物邊緣零星發(fā)育磁鐵礦，微粒狀，粒徑0.05～0.4 mm，分布不均勻，局部集中，整體有弱磁性，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～3%。長(zhǎng)石類(lèi)多見(jiàn)輕微絹云母化，暗色礦物多見(jiàn)一定程度的綠簾石化或綠泥石化。局部見(jiàn)褐鐵礦呈薄膜狀沿裂隙分布，同時(shí)見(jiàn)星點(diǎn)狀的黃鐵礦顆粒沿部分裂隙分布，淺黃色，細(xì)粒，含量極少。

2.1.6黑云二長(zhǎng)片麻巖(圖2d)灰黑略帶肉紅色斑點(diǎn)，片狀、粒狀變晶結(jié)構(gòu)，以黑云母與石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石相間呈不等寬度、不等長(zhǎng)度的條帶狀的片麻狀構(gòu)造，其中黑云母條帶寬1.0～3.0 mm，石英長(zhǎng)石條帶寬1.0～5.0 mm，長(zhǎng)度0.3～3.0 cm。主要礦物成分：石英：無(wú)色透明，油脂光澤，粒狀，粒徑0.3～0.8 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～10%；斜長(zhǎng)石：灰白色，板粒狀，玻璃光澤，粒徑0.1～4.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%～50%；鉀長(zhǎng)石：肉紅色，玻璃光澤，板粒狀，粒徑0.1～3.5 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～30%；黑云母：黑色，多呈片狀集合體產(chǎn)出，呈不連續(xù)條帶狀分布，粒徑0.1～2.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～25%，分布較不均勻；角閃石：黑色，柱狀或粒狀，粒徑為0.3～3.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于5%。暗色礦物邊緣零星發(fā)育磁鐵礦，微粒狀，粒徑0.05～0.3 mm，分布不均勻，局部集中，整體有弱磁性，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～3%。

2.1.7混合巖化片麻巖白色-淺肉紅色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分：鉀長(zhǎng)石：肉紅色，不規(guī)則板柱狀，粒徑0.3～2.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%～50%；石英：無(wú)色透明，油脂光澤，粒狀，粒徑0.3～0.8 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～25%；斜長(zhǎng)石：灰白色，板粒狀，玻璃光澤，粒徑0.1～4.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～30%；角閃石，黑色，柱狀或粒狀，粒徑0.3～3.0 mm，較少見(jiàn)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5%。

2.2蝕變特征

研究區(qū)發(fā)育的蝕變類(lèi)型有碳酸鹽化、綠泥石化、綠簾石化、絹云母化以及鉀化、硅化，均見(jiàn)于鉆孔ZK001-5揭露的泰山(巖)群變質(zhì)巖中。

2.2.1綠泥石化普遍發(fā)育，較微弱。手標(biāo)本呈浸染狀、薄膜狀，主要交代黑云母、角閃石，部分集合體呈黑云母假象，多裂隙面中薄層狀充填(圖3a)，顯微鏡下呈鱗片狀、纖維狀、放射狀。

2.2.2綠簾石化零星發(fā)育，顯微鏡下呈他形—半自形柱粒狀，大多與黑云母伴生，少數(shù)交代斜長(zhǎng)石，分布不均勻(圖3a)。

2.2.3絹/白云母化普遍發(fā)育，較微弱，主要為白云母，少量絹云母，顯微鏡下呈細(xì)小鱗片狀，條狀，與黏土礦物伴生，交代斜長(zhǎng)石。少數(shù)由黑云母褪色形成，此外分布于巖石碎裂之處。

2.2.4硅化局部發(fā)育，多以石英脈形式產(chǎn)出，順片麻巖片麻理層分布(圖3b)。

2.2.5碳酸鹽化普遍發(fā)育，主要以白色方解石脈的形式充填于裂隙中，少量呈細(xì)粒狀方解石晶簇發(fā)育于小溶洞中，晶形較好。顯微鏡下呈他形—半自形粒狀，多分布于巖石碎裂之處。

圖3　泰山(巖)群變質(zhì)巖的蝕變現(xiàn)象(a) 綠泥石化、綠簾石化；(b) 鉀化、硅化Fig.3　Photos showing alteration of the Taishan group metamorphic rocks(a) chloritization and epidotization； (b) potassic-alteration and silicification

2.3礦化特征

研究區(qū)內(nèi)礦化主要有褐鐵礦化、黃鐵礦化和磁鐵礦化，偶見(jiàn)少量黃銅礦化，均見(jiàn)于鉆孔揭露的泰山(巖)群變質(zhì)巖中。

2.3.1磁鐵礦化主要發(fā)育于角閃斜長(zhǎng)片麻巖中角閃石邊緣，局部富集，呈稀疏浸染狀，晶形較差，粒徑多小于1 mm。選取磁性較強(qiáng)的66件基本樣分析,顯示，泰山(巖)群變質(zhì)巖普遍含磁鐵礦化，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～5%，其中1 789.45～1 802.55 m段較為發(fā)育，mFe品位最高達(dá)5.05%；磁鐵礦，鐵黑色，細(xì)粒，晶形較好，粒徑為0.1～1.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～5%。2.3.2黃鐵礦化全孔均見(jiàn)有微弱黃鐵礦化，零星分布，多分布于黑云母邊緣部位。黃鐵礦，亮黃色，粒狀，晶形較完好，少量可見(jiàn)晶面橫紋，粒徑0.1～1.0 mm，局部可達(dá)5.0～8.0 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～3%。2.3.3褐鐵礦化僅發(fā)育于裂隙面上，呈薄層狀充填。

2.3.4黃銅礦化偶見(jiàn)黃銅礦顆粒分布于黑云斜長(zhǎng)片麻巖中的石英脈邊部，粒狀，晶形較好，粒徑小于0.5 mm；或呈細(xì)脈狀分布于巖石碎裂之處，脈寬約0.1 mm。質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于0.05%。

3泰山(巖)群變質(zhì)巖地球化學(xué)特征與原巖恢復(fù)

為了解研究區(qū)泰山(巖)群變質(zhì)巖的原巖特征，在基本分析樣中根據(jù)巖礦鑒定抽選了6種巖石共12件樣品進(jìn)行巖石主量元素、微量元素和稀土元素分析(表1—表3)。

注：質(zhì)量分?jǐn)?shù)、燒失量單位為%

表2　泰山(巖)群變質(zhì)巖微量元素組成

注：?jiǎn)挝粸間/t

表3　泰山(巖)群變質(zhì)巖稀土元素組成

注：?jiǎn)挝粸間/t

3.1主量元素特征

研究區(qū)泰山(巖)群變質(zhì)巖的主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn),研究區(qū)內(nèi)11件樣品中除HQ012外，其余樣品的地球化學(xué)特征較一致，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)中等，為53.66%～58.46%(HQ012較低，為43.14%)；Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為16.93%～18.80%(HQ012較低，為11.00%)；Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.37%～3.73%(HQ012較高，為8.80%)，F(xiàn)eO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.02%～4.92%(HQ012較高，為10.31%)；CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為4.88%～9.02%；MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.99%～3.89%(HQ012較高，為9.22%)；Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.58%～5.63%(HQ012較高，為9.02%)；K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%～2.55%；MnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%～0.14%(HQ012較高，為0.32%)；TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.56%～0.80%(HQ012較高，為1.53%)。

3.2微量元素特征

研究區(qū)泰山(巖)群變質(zhì)巖的微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，樣品中Rb、Ba、Sr等大離子親石元素的含量較高，其中Rb含量為16.0～57.0 g/t，Ba的含量為207～1 376 g/t，Sr的含量為607～999 g/t。Ni、Cr、Co、V等過(guò)度元素含量變化幅度較大，分別為21.0～73.0、41.0～427、15.2～45.2、102～315 g/t。而Nb、Ta、Zr、Hf等高場(chǎng)強(qiáng)元素的含量變化范圍相對(duì)較小，分別為3.00～12.0、0.21～0.53、115～388、3.40～13.5 g/t。

3.3稀土元素特征

泰山(巖)群變質(zhì)巖11件樣品稀土元素總量相對(duì)較高，∑REE為111～382 g/t，平均值171 g/t。其球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線見(jiàn)圖4，其整體表現(xiàn)為右傾且相互近平行的曲線，其中HQ001有Eu正異常，HQ012有Eu負(fù)異常。樣品的∑LREE/∑HREE比值為10.0～17.3，平均值12.9，輕重稀土分餾明顯；(La/Yb)N為8.582～23.943，平均值15.407，亦屬輕稀土富集型；δEu值為0.593～1.480，平均值0.928，總體表現(xiàn)為Eu弱負(fù)異常(表4)。

圖4　泰山(巖)群變質(zhì)巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線Fig.4　Chondrite-normalized REE distribution patterns of the Taishan group metamorphic rocks

序號(hào)LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu(La/Yb)NδEuδCe推薦值0.3100.8080.1220.6000.1950.0740.2590.0470.3220.0720.2100.0320.2090.0331.4830.3243.741HQ00185.80661.88147.02538.46717.42120.2729.9815.9704.5533.8163.8193.2413.5843.40423.9431.4800.932HQ00293.29080.56972.62368.28338.18525.83721.13113.1019.9167.8277.3905.7415.5605.12016.7790.8710.971HQ00385.77474.80268.54165.90037.05624.84419.53712.4689.3117.5076.8625.3095.1394.75916.6920.8780.969HQ004101.93581.91869.68062.75032.15922.80317.18510.6127.6096.0315.6714.5374.3924.18723.2080.9240.955HQ005100.41983.65173.25468.56737.92325.57819.83012.7649.2707.2846.8575.3095.4074.81918.5730.8860.963HQ006100.67786.17675.82070.53337.30325.97320.06913.0809.7808.0367.6145.9886.0625.54216.6070.9050.977HQ00896.77475.35960.93454.43327.39021.17014.8889.4096.9915.6695.4144.3834.5224.18721.4031.0010.956HQ00990.29075.29765.69761.46732.41022.88417.57911.1188.2146.5746.1485.0004.9674.63918.1800.9160.965HQ01093.71076.70865.23058.18330.68721.72816.54810.5707.7926.4076.0904.9075.0964.60818.3900.9200.965HQ01190.80679.95070.49265.33336.05123.67320.49413.58610.6659.0678.7437.2537.2876.65712.4610.8370.991HQ012158.097205.693160.082153.43388.05140.57148.84236.32927.51222.96722.32918.51918.42116.8078.5820.5931.293平均值99.78089.27375.39869.75937.69425.03020.55313.54610.1478.2907.9036.3816.4035.88417.7110.9280.994

3.4原巖恢復(fù)

3.4.1巖石礦物特征研究區(qū)內(nèi)泰山(巖)群變質(zhì)巖主要為片麻巖：片狀、粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，且整體片麻理不甚發(fā)育，較弱。鏡下顯示：斜長(zhǎng)石(50%～60%)、鉀長(zhǎng)石(<15%)多為柱狀，少量板狀，被黏土礦物、絹云母交代，延長(zhǎng)軸方向定向排列；角閃石(<30%)呈柱狀；黑云母(<30%)呈片狀，定向排列呈弱片麻巖狀；石英呈他形粒狀，粒徑不一，集合體呈鑲嵌結(jié)構(gòu)，分布于長(zhǎng)石集合體之間，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于5%。

研究區(qū)內(nèi)泰山(巖)群變質(zhì)巖礦物組合主要為黑云母、角閃石、斜長(zhǎng)石以及部分鉀長(zhǎng)石，少量石英，局部見(jiàn)輝石，初步推斷其原巖為中性—基性的火成巖。

3.4.2主要元素地球化學(xué)特征整體表現(xiàn)為富Fe、Mg、Ca，w(Na)>w(K)，含一定量的Al、Si，初步判斷其原巖為中性—基性火山巖，屬正變質(zhì)巖。

3.4.3尼格里值原巖分析根據(jù)12件樣品中的各種氧化物組成規(guī)律，通過(guò)尼格里數(shù)法計(jì)算，得到al、fm、c、alk、n、f等值，進(jìn)行投圖。

在c-n-f圖解(圖5a)、SiO2-TiO2圖解(圖5b，該圖解對(duì)于部分變質(zhì)基性火山巖和雜砂巖的具有一定誤差)中，11件樣品均投在火成巖區(qū)。

(al+fm)-(c+alk)-Si圖解不適用于超基性巖(w(SiO)2<46%)、超酸性巖(w(SiO2)>75%)及鈣質(zhì)碳酸鹽巖(w(CaO)>16%)類(lèi)變質(zhì)巖。樣品中僅HQ012號(hào)樣品(w(SiO2)=43.14%)不符合條件，其余10件樣品均落在火山巖區(qū)和火山巖-鈣質(zhì)沉積物過(guò)渡區(qū)。

ACF與A′KF圖解(圖5d)中顯示的11件樣品均投在Ⅳ區(qū)，為基性區(qū)。

在A-C-fm圖解(圖5e)中，樣品HQ012落在堿土鋁質(zhì)巖類(lèi)(原巖為基性火山巖及分部分泥灰質(zhì)沉積巖)，其余樣品均在堿土鋁硅酸鹽巖石亞類(lèi)(原巖為中性—堿性火山巖)與Ⅸ區(qū)的過(guò)渡區(qū)域。樣品HQ012的原巖類(lèi)型更偏近基性火山巖，其余樣品的原巖類(lèi)型更偏近中性火山巖。

在(al-alk)-c圖解(圖5f)中，樣品HQ012投在Ⅵ區(qū)(細(xì)碧巖-玄武巖)區(qū)域，其余樣品均投在Ⅶ區(qū)(二長(zhǎng)安山質(zhì)凝灰?guī)r)與Ⅵ區(qū)(細(xì)碧巖-玄武巖)的過(guò)渡區(qū)域。al、alk和c值不依賴SiO2獨(dú)立計(jì)算，SiO2含量的改變對(duì)圖解的準(zhǔn)確性沒(méi)有影響。

結(jié)合上述圖解推斷，HQ012原巖為基性火山巖，可能為細(xì)碧巖-玄武巖，其余10件樣品原巖為中基性火山巖，可能為安山質(zhì)凝灰?guī)r(圖5f)。

3.4.4惰性微量元素圖解尼格里數(shù)值圖解原巖分析類(lèi)型劃分太簡(jiǎn)單,不能區(qū)分不同性質(zhì)的火山巖，因此選擇惰性微量元素(Ti、Zr、Y、Nb、Ce、Ga),結(jié)合在變質(zhì)過(guò)程中幾乎不會(huì)變化的過(guò)剩組分SiO2，對(duì)11件樣品的原巖進(jìn)行惰性組分圖解分析。

圖5　泰山(巖)群變質(zhì)巖尼格里數(shù)值圖解Fig.5　Niggli′s numerical diagrams of the Taishan group metamorphic rocks(a) c-n-f diagram; (b) TiO2-SiO2 diagram; (c)(al+fm)-(c+alk)-Si diagram; (d) combination of ACF diagram and A′KF diagram; (e) A-C-fm diagram; (f) (al-alk)-c diagram

在Zr/TiO2-Ce圖解(圖6a)中，HQ001—HQ011幾乎均落在D+A區(qū)域(英安巖-安山巖)，靠近R+RD區(qū)(流紋巖-流紋英安巖)，HQ012落在T+Ph與Ba+TB的過(guò)渡區(qū)域(粗面玄武巖+響巖)。

在Zr/TiO2-Nb/Y圖解(圖6b)中，11件樣品均落在RD+D區(qū)域(流紋英安巖-英安巖)，并靠近與A區(qū)域(安山巖)。

在Zr/TiO2-Ga圖解(圖6c)中，樣品均落在TA(粗安巖)—RD+D(流紋英安巖、英安巖)過(guò)渡區(qū)。

在SiO2-Zr/TiO2圖解(圖6d)中，HQ001—HQ011均投在TA(粗安巖)—Ph(響巖)過(guò)渡區(qū)域，HQ012投在Ba+TB+N(碧玄巖、粗面碧玄巖、霞石巖)區(qū)域。

圖6　泰山(巖)群變質(zhì)巖惰性微量元素圖解(據(jù)Floyd等, 1978)A-安山巖；B-玄武巖；AB-堿性玄武巖；sub-AB-次堿性玄武巖；D-英安巖；R-流紋巖；RD-流紋英安巖；T-粗面巖；TA-粗安巖；C-鈉閃堿流巖； P-堿流巖； Ba-碧玄巖；TB-粗面碧玄巖；N-霞石巖；Ph-響巖Fig.6　Diagrams of inert trace elements in the Taishan group metamorphic rocks(after Floyd et al., 1978)(a) Zr/TiO2-Ce diagram; (b) Zr/TiO2-Nb/Y diagram; (c) Zr/TiO2-Ga diagram; (d) SiO2-Zr/TiO2 diagram

HQ001—HQ011的w(SiO2)為53.66%～58.46%，且w(K2O+Na2O)不高，為4.19%～7.23%。綜合圖解結(jié)果得出，HQ001—HQ011的原巖更偏近安山巖等中性噴出巖；HQ012的w(SiO2)較低，為43.14%，w(K2O+Na2O)為3.14%，HQ012的原巖更偏近碧玄巖等基性噴出巖。

綜合分析，角閃斜長(zhǎng)片麻巖、黑云角閃斜長(zhǎng)(二長(zhǎng))片麻巖、黑云斜長(zhǎng)(二長(zhǎng))片麻巖原巖大致可推斷為中性噴出巖，為安山巖的可能性最大。

根據(jù)以往研究資料(王世進(jìn)，1990；徐東來(lái)等，2008)，魯西泰山(巖)群變質(zhì)巖的原巖為含少量中酸性火成巖成分的泥、砂質(zhì)沉積巖，推測(cè)研究區(qū)靠近火山噴發(fā)的中心部位。

4結(jié)論

(1) 根據(jù)以往及本次鉆探工程揭露情況，普查區(qū)發(fā)育的地層主要有太古代泰山(巖)群，巖性以黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖為主，次為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖，再其次為黑云(角閃)二長(zhǎng)片麻巖，局部見(jiàn)混合巖化片麻巖。

(2) 研究區(qū)蝕變主要有碳酸鹽化、綠泥石化、綠簾石化、絹云母化以及鉀化。局部地區(qū)巖石裂隙發(fā)育，充填有綠泥石、碳酸鹽、褐鐵礦等脈型礦物；礦化主要為黃鐵礦化、褐鐵礦化、磁鐵礦化和輕微黃銅礦化。

(3) 研究區(qū)泰山(巖)群變質(zhì)巖礦物組合主要為黑云母、角閃石、斜長(zhǎng)石及部分鉀長(zhǎng)石，少量石英，局部見(jiàn)輝石。經(jīng)歷了中—深變質(zhì)，多屬綠簾石-角閃石相至角閃巖相，混合巖化作用較弱，局部形成混合巖。主要元素地球化學(xué)成分特征整體表現(xiàn)為富Fe、Mg、Ca，w(Na)>w(K)，含一定量Al、Si。

(4) 根據(jù)巖石全分析和微量元素，經(jīng)原巖恢復(fù)，初步認(rèn)為太古代泰山(巖)群變質(zhì)巖的原巖為中性—基性火山巖，推測(cè)為安山巖、玄武安山巖。

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Geochemical characteristics and protolith restoration of the Taishan group metamorphic rocks in the Tianzumiao area of Peixian County, Jiangsu Province

XU Lei1,2， JIANG Xi2， DONG Qian2

(1. School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, Jiangsu, China； 2. East China Non-Ferrous Mineral Exploration and Development Bureau, Nanjing 210007, Jiangsu, China)

Abstract：This work did statistical analysis of the petrological and geochemical features of the Taishan group metamorphic rocks in the Peixian County of Jiangsu Province. The result shows that the metamorphic rocks are dominated by biotite hornblende plagioclase gneiss, followed by biotite plagioclase gneiss and hornblende plagioclase gneiss, and then followed by biotite (hornblende) monzonitic gneiss, with locally migmatized gneiss. The Taishan group is rich in Fe, Mg and Ca, w(Na)>w(K), and contains certain amounts of Al and Si. Protolith restoration based on whole rock analysis and trace elements suggests that the original rocks of the Taishan group metamorphic rocks are intermediate-basic volcanic rocks, which are inferred to be andesite and basaltic andesite.

Keywords：Taishan group; metamorphic rock; protolith restoration; Tianzumiao area; Peixian County in Jiangsu

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2016.01.47

收稿日期：2015-04-27；修回日期：2015-05-26；編輯：蔣艷

基金項(xiàng)目：江蘇省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目“江蘇省沛縣朱寨鎮(zhèn)田祖廟鐵礦普查”(蘇國(guó)土資函(2010)8號(hào)，蘇財(cái)建(2011)425號(hào))

作者簡(jiǎn)介：徐磊(1985—)，男，工程師，碩士研究生，地球化學(xué)專(zhuān)業(yè)，從事地質(zhì)勘查工作，E-mail: 39437836@qq.com

中圖分類(lèi)號(hào)：P588.37

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-3636(2016)01-0047-10