從原巖建造角度探討遼河群的形成環(huán)境

翟富榮，梁 帥，郭洪方

(1.遼寧省地質礦產研究院，沈陽 110032；2.遼寧省地質礦產調查院，沈陽 110032； 3.遼寧省地質勘查院，遼寧 大連 116100)

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從原巖建造角度探討遼河群的形成環(huán)境

翟富榮1，梁 帥2，郭洪方3

(1.遼寧省地質礦產研究院，沈陽 110032；2.遼寧省地質礦產調查院，沈陽 110032； 3.遼寧省地質勘查院，遼寧 大連 116100)

文章通過對遼河群上百條實測剖面中巖石類型進行了加權平均統(tǒng)計，得出了遼河群中各種巖石類型的百分含量；對遼河群中已有的上千組巖石化學數(shù)據(jù)進行了篩選，選取具有代表性的94組數(shù)據(jù)，用以對遼河群原巖建造恢復和形成構造環(huán)境的討論。認為遼河群的原巖建造為巨厚的陸源沉積碎屑巖—內源沉積碳酸鹽巖(夾少量火山巖)建造，具有典型的大陸架沉積特征；這在威爾遜旋回中屬于成年期洋盆(大西洋)階段所獨具的沉積特征，這個洋盆暫且稱之為遼吉古元古洋。

遼河群；古環(huán)境；沉積建造；陸源碎屑巖；內源碳酸鹽巖；大陸架型沉積；遼寧省

0 引言

古元古界遼河群在遼寧省分布面積約占遼寧省總面積五分之一，含有豐富的礦產，其形成的構造環(huán)境備受人們關注。先后有眾多地質工作者對其進行過研究。張秋生[1]認為遼河群是優(yōu)地槽、冒地槽環(huán)境形成；陳榮度、楊振升等[2-5]認為遼河群是裂谷環(huán)境形成；白瑾等[6]認為是鄰近俯沖帶的活動大陸邊緣環(huán)境形成；而賀高品等[7]則認為是兩個變質地質體在古元古代晚期經構造作用拼貼在一起。

筆者本次通過對遼河群上百條實測剖面中巖石類型進行了加權平均統(tǒng)計，得到了遼河群中各種巖石類型的化學組成含量；并對近千組巖石化學數(shù)據(jù)進行了篩選，選取具有代表性的94組巖石化學數(shù)據(jù)(由于篇所限，僅選取常量元素)用以對遼河群原巖建造恢復，力圖對遼河群形成構造環(huán)境進行討論。

1 遼河群的物質組成

1.1 遼河群巖性組成

遼河群的總(疊置)厚度達8 000～10 000 m，其巖性組成特征如表1所述。

從表1可以看出，遼河群變質巖主要由片巖、大理巖、變粒巖、千枚巖、淺粒巖和板巖等組成，這6種巖石占93.2%，其它巖石僅占6.8%。

1.2 遼河群巖石化學組成

根據(jù)巖石組合中巖石類型的相對含量的多寡、測試單位的資質情況來篩選出的遼河群巖石94組常量元素，含量見表2所述。

2 原巖建造與原巖分析

由于遼河群巖石是遭到強烈構造變形作用和角

表1 遼河群巖性組成

閃巖相變質作用的變質巖，其原巖結構和構造很難保留下來，故主要依靠巖石化學方法來恢復原巖。根據(jù)表2的相關數(shù)據(jù)，分別作其原巖回復(判斷)圖解：①A.Symoner(1953)的[(al+fm)-(c+alk)]—si圖解(圖1)；②周世泰(1977)的K—A圖解(圖2)；③B.Moine(1968)的變質沉積巖與火山巖的原巖恢復圖解(圖3)。

從圖1上可以看出，所有片巖、千枚巖及大部分變粒巖、淺粒巖投入在C、D兩區(qū)內，其原巖為厚層泥巖、沙巖；大理巖及部分鈣硅酸鹽落在A區(qū)，說明其原巖為鈣質沉積物；而B區(qū)內則包括鈣硅酸鹽、少量變粒巖、淺粒巖及其它巖石等，說明其原巖為火山巖。

圖1 si—[(al+fm)-(c+alk)]圖解(據(jù)：A. Symoner, 1953)Fig.1 si—[(al+fm)-(c+alk)] diagramA.鈣質沉積物；B.火山巖；C.厚層泥巖；D.砂巖

圖2 K—A圖解(仿：周世泰, 1977)Fig.2 K—A diagram A.火成巖區(qū)；B.沉積巖區(qū)；B1.泥質粉砂巖亞區(qū)；B2.碳酸鹽亞區(qū)

從圖2上可以看出，所有片巖、千枚巖及大部分變粒巖、淺粒巖投入在B1區(qū)內，說明其原巖為泥質粉沙巖；部分鈣硅酸鹽、少量變粒巖、淺粒巖投A區(qū)內，說明其原巖為火山巖。

圖3 變質沉積巖與火山巖的原巖恢復圖解(據(jù)：B. Moine, 1968)Fig.3 Diagram showing reconstruction of metamorphic rock and volcanicsA.玄武巖類；B.玄武安山巖；C.粗玄巖；D.細碧巖；E.雜砂巖(75%)；F.亞雜砂巖(25%)；G.變質的白云質雜砂巖(CO2淅出)；H.CaO+MgO；I.白云質雜砂巖；J.白云巖

從圖3上可以看出，所有片巖、千枚巖及大部分變粒巖、淺粒巖投入在E、F兩區(qū)內，其原巖為雜沙巖、亞雜沙巖；少部分鈣硅酸鹽落在Ⅰ區(qū)，其原巖為白云質雜砂；部分其它巖石落在A、B區(qū)，說明其原巖為玄武巖類、玄武安山巖類。

綜合圖1—圖3來看，遼河群的原巖建造，為陸源沉積碎屑巖—內源沉積碳酸鹽建造，其中夾少量火山巖。

3 遼河群形成環(huán)境討論

如上所述表明，遼河群的原巖建造為巨厚的陸源沉積碎屑巖—內源沉積碳酸鹽巖(夾少量火山巖)建造。從威爾遜旋回表(表3)中可以看出，為典型的大陸架沉積[8]。這是成年期洋盆(大西洋階段)所獨具的沉積特征。再看其中的火山巖，所形成的變質巖主要為變粒巖和淺粒巖，它們的TiO2含量為w(TiO2)=0.19%～0.61%，w(FeO*)/w(MgO)值為2.64～143.33，反映TiO2含量偏低，而w(FeO*)/w(MgO)值偏高(格拉席，1974)[9]，符合島弧型火山巖地球化學特征(衰退洋盆特征)。從遼河群的原巖建造來看，它不僅經歷了大西洋階段，還經歷了太平洋階段。胡國巍[10]從構造演化的角度研究遼河群的形成環(huán)境，與本文得出了相似的結論。遼河群還具有飽和型變質作用，可以推斷，最后遼河群發(fā)展到了喜馬拉雅階段。

表2 遼河群巖石常量元素含量

續(xù)表2

序號樣號巖石類型巖石名稱SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5LOI總量62YQ9②鈣硅酸鹽透閃變粒巖66．290．5514．74．9110．011．360．425．73．450．840．5399．7663P24?26②鈣硅酸鹽透閃黝簾變粒巖59．260．2816．234．552．050．151．6612．10．261．140．052．35100．0864BP1S16②鈣硅酸鹽石墨二長透閃巖54．920．5411．370．62．980．1211．247．81．793．230．124．6199．3265BP1S48②鈣硅酸鹽含石墨二長透閃巖59．620．5713．280．632．340．058．675．813．033．450．072．68100．266S1110?6②鈣硅酸鹽黝簾斜長透閃石巖54．020．420．9540．83．660．0813．7311．422．10．480．114．2392．00467BP1S8②鈣硅酸鹽石墨二長透閃巖54．880．4212．610．80．80．0212．19．513．11．250．13．6699．2568YKP5S7②鈣硅酸鹽含電氣斜長透閃透輝巖59．410．5210．571．222．630．058．017．341．772．670．034．698．8269PP32S1⑤石英巖石英巖9700．0510．430．290．180．0170．920．110．10．050．1599．29870QP54S1⑥石英巖含電氣絹云石英巖90．800．313．740．450．650．0250．740．430．341．660．07499．21971PP35S5⑤方解大理巖方解大理巖21．2201．890．640016．5428．0200030．0698．3772PP34S12⑤方解大理巖方解大理巖13．460．113．682．030．610．3611．5632．310．691．110．06233．5199．49273PP34S14⑤方解大理巖方解大理巖9．4301．221．41005．4744．6300035．9498．174YQ4①大理巖方解大理巖8．2600．051．130．360．250．010．6648．390．30．150．0859．6475P26?21①大理巖方解大理巖6．7800．14．241．680．250．022．4546．740．260．090．0562．6676YQ15①大理巖方解大理巖9．5300．083．090．770．320．021．7746．190．180．620．0262．5977BP12T2①大理巖含墨方解大理巖8．86000．910．57002．148．5800061．0278PP18S15⑤白云大理巖白云石大理巖3．8300．580．30020．2730．0900043．698．6779PP18S18⑤白云大理巖白云石大理巖7．4801．20．360019．5628．1100041．398．0180PP18S23⑤白云大理巖白云石大理巖4．5400．650．420020．6929．3500043．499．0581PP18S38⑤白云大理巖白云石大理巖2．8200．360．250021．0429．9300044．598．982PP35S17⑤白云大理巖白云石大理巖27．6900．150．120019．2321．5400030．2598．9883PP36S13⑤白云大理巖白云石大理巖30．1600．130．10018．0622．900027．999．2584YQ12S1②變質砂巖變質長石石英砂巖780．2510．650．490．990．030．80．321．65．640．090．8799．7385YKP5S9②變質砂巖變質長石砂巖72．330．3313．832．350．640．010．350．430．134．080．093．7598．3286BP12?1S9②變質砂巖變質長石石英砂巖91．080．074．390．290．500．030．440．661．840．040．4899．8287BP12?1S25②變質砂巖變質長石石英砂巖84．90．198．111．020．720．020．380．0420．940．020．9699．388BP12?1S13②變質砂巖變質石英砂巖65．180．5216．280．365．280．062．250．61．343．740．123．9999．728942037?2⑤斜長角閃巖斜長角閃巖481．0413．414．6280．227．3610．92．951．260．062．199．9290GS98⑤斜長角閃巖斜長角閃巖48．71．512．75．238．750．25．949．33．890．880．140．8198．0491QP26S9⑥變質輝綠巖變質輝綠巖47．21．6412．842．166．610．159．948．313．133．521．532．3299．3592SD1⑥變質輝綠巖變質輝綠巖47．942．0414．982．925．420．177．248．915．281．780．472．8299．9793SD1?1⑥變質輝長巖變質輝長巖48．741．8514．632．035．780．168．489．694．181．360．482．4199．7994PP18S1⑤變質輝長巖變質輝長巖47．961．3213．492．3710．350．198．2710．292．340．570．12．5199．76

量單位：wB/%；測試單位：吉林大學地球科學學院實驗室(①遼寧省1︰5萬虎莊等5幅區(qū)域地質調查)，遼寧省地質勘查院實驗室(②遼寧省1︰5萬榜式堡等4幅區(qū)域地質調查，③遼寧省1︰5萬大孤山等4幅區(qū)域地質調查，④遼寧省1︰5萬小屯等4幅區(qū)域地質調查，⑤遼寧省1︰5萬平頂山等4幅區(qū)域地質調查，⑥遼寧省1︰5萬橋頭鎮(zhèn)等4幅區(qū)域地質調查)

表3 威爾遜旋回各個階段的特征

資料來源：地球科學大辭典，885頁.

古元古代末期，遼吉古元古洋閉合。在閉合擠壓造山作用下，遼河群發(fā)生了強烈的變形作用和綠片巖相到角閃巖相的變質作用。

[1] 張秋生, 等. 遼東半島早期地殼與礦床[M]. 北京: 地質出版社, 1988.

[2] 陳榮度. 一個早元古代裂谷盆地—遼東裂谷[J]. 遼寧地質, 1984(2): 125-133.

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[10] 胡國巍. 遼河群早期變形成因機制及古構造環(huán)境分析[J]. 天津地質礦產研究所所刊, 1995, 29: 111-119.

The original formation-based discussion on Liaohe Group’s environment

ZHAI Furong1, LIANG Shuai2, GUO Hongfang3

(1.GeologicalResearchInstituteofLiaoningProvince，Shenyang110000,China； 2.GeologicalSurveyInstituteofLiaoningProvince，Shenyang110000,China; 3.GeologicalExplorationInstituteofLiaoningProvince，Dalian116000,Liaoning,China)

In this paper, the author make a weighted average statistics of the rock types in about one hundred sections through Liaohe Group obtaining the percentage of each rock type. 94 representatives are screened out from about one thousand petro-geochemical data sets to reconstruct the original formation and discuss the tectonic environment of sedimentation. The data show that original Liaohe Group is a thick terrigenous clastic sedimentary rock-intrabasin sedimentary carbonate rock (interclated with a little volcanic rock) sequence characterized by typical continental shelf sedimentation and adult ocean basin (the Atlantic) sedimentary stage of Wilson cycle. The ocean basin of Liaohe group is called here Liaoji Paleoproterozoic Ocean.

Liaoning Group; palae-environment; sedimentary formation; terrigenous clastic rocks; intra-basin precipitated carbonate rocks; continental shelf sedimentation; Liaoning province

2015-09-07； 改回日期： 2016-03-28； 責任編輯： 王傳泰

《遼寧省區(qū)域地質志》修編項目“遼寧省地質系列圖件編制與綜合研究”(編號：基[2008]01-20-01)資助。

翟富榮(1984—)，女，碩士，工程師，主要研究方向為區(qū)域變質作用與成礦。通信地址：遼寧省沈陽市皇姑區(qū)北陵大街29號北門，遼寧省地質礦產研究院；郵政編碼：110032；E-mail：zfr750@163.com

梁帥(1986—)，男，博士，工程師，主要從事區(qū)域地質礦產調查與研究工作。通信地址：遼寧省沈陽市皇姑區(qū)寧山中路42號，遼寧省地質礦產調查院；郵政編碼：110032；E-mail：ls476476@163.com

10.6053/j.issn.1001-1412.2016.04.011

P531，P534.3

A