吉林省樺甸縣老金廠太古宙麻粒巖中的斜長巖地質特征及成因探討

李宏帥

吉林省地質科學研究所，吉林 長春130012

0 引言

巖石學家把長期沒有得到答案的獨立斜長巖巖體的時代及成因問題稱為“斜長巖之謎”。世界上所見斜長巖最主要是具有以下共同問題：（1）斜長巖的地質年齡均為太古宙—元古宙與周圍片麻巖的年齡相近或甚至更老；（2）斜長巖與地盾及古老地臺周邊構造結晶基底麻粒巖有著密切的空間關系；（3）斜長巖和圍巖的變質程度相同；（4）在地盾深層構造中有較大的整合產出的斜長巖體地層，而沒有見到斜長巖巖體與周圍結晶片巖和斜長片麻巖，產生熱接觸影響的現(xiàn)象。

1 斜長巖研究現(xiàn)狀和主要類型

“斜長巖（anorthosite）”最早由Hunt（1863）提出，指的是以斜長石為主的巖石（轉引Ashwal,1993），目前定義的斜長巖指斜長石含量＞90%的巖漿巖。早期研究人員把斜長巖分僅分為兩類：a、獨立的，巖體狀的即阿季朗達型斜長巖，放射性年齡在20～25億年間，是在地盾中形成的，與麻粒巖組合有空間聯(lián)系；b、層狀斜長巖，是在元古宙基性、超基性分層侵入巖體中形成的（斯蒂耳沃特、麥科克斯巖體）。Ashwal（1993）將斜長巖劃分為6類 ：（1）太古宙巨晶（富Ca）斜長巖 ；（2）元古宙巖體型斜長巖（massif-type anorthosite）; （3）層狀侵入體中的斜長巖層；（4）大洋中的斜長巖；（5）其它巖漿巖中的斜長巖包體；（6）地外星體中的斜長巖，如月球斜長巖。

目前對斜長巖的劃分，最常見有以下三種類型：

（1）層狀侵入體型斜長巖

世界上較為典型的層狀侵入體型斜長巖有格陵蘭斯凱爾戛德侵入巖體、美國斯蒂爾沃特雜巖體和南非布什維爾德層狀巖體它們都含有幾米厚多層斜長巖，與輝石巖或橄欖巖互層，其成因被認為是玄武質巖漿經結晶分異作用形成的產物。斜長石大多為倍長石（An65～85），在其間隙中有輝石、橄欖石和少量磁鐵礦分布。這些特征是斜長石晶體在巖漿儲集體底層上堆晶假說的主要依據。

（2）巨大地塊型斜長巖

通常為穹隆狀。其中可分兩種亞型：一種是不規(guī)則的斜長巖地塊，以加拿大圣約翰湖和米契卡莫拉長石型斜長巖為代表。拉長石(An45～ 63)，深色晶體，因含微晶深色礦物包裹體而顯示出沿特殊方位出現(xiàn)藍和綠色閃光現(xiàn)象。暗色礦物常為橄欖石、各種輝石、鈦磁鐵礦。產于片麻巖地體內，與圍巖接觸關系不明顯，兩者之間的原始年代關系常是不確定的。某些巖體的礦物和結構特征表現(xiàn)為普遍重結晶和強變形現(xiàn)象，但米契卡莫拉長石型斜長巖明顯表示有層狀侵入分異巖體的特征，底部形成細粒橄欖輝長巖，往上變?yōu)殚祥L巖（厚達 6公里）、主體斜長巖、淺色輝長巖以及富鐵質晚期分異巖層。另一種是穹形斜長巖地塊，以紐約州阿迪隆達克和挪威埃格松中長石型斜長巖為實例。這些斜長巖經常與區(qū)域變質的麻粒巖和紫蘇花崗巖類共生，中長石(An23～ 48)晶形不規(guī)則，并具反條紋長石構造。暗色礦物中，橄欖石少見，以單斜輝石和赤鈦鐵礦為主。與圍巖的侵入關系明確，并含前述不規(guī)則形拉長斜長巖包體。關于地塊型斜長巖的巖石成因，多數(shù)學者認為與來自地下深處的熱和揮發(fā)物的異常釋放有關。

（3）現(xiàn)代洋殼型斜長巖

見于印度洋中脊層狀火成雜巖，主要是富鈦、鐵輝長巖,僅含約5%貧鈣拉長斜長巖。此外，還有月球型斜長巖。它與地球上的同類巖石相比，角礫狀斜長巖結構呈非常好的細粒狀，被認為是由隕石沖擊粉碎所致，或是由沖擊熔體迅速結晶而成。非角礫狀斜長巖則有晶形完整的鈣長石，與少量橄欖石、尖晶石、輝石、鈦鐵礦、自然鐵共生。月球斜長巖是層狀類型的，是由來自玄武巖質熔體的斜長石堆晶而成。這些富含斜長石的巖石和斜長巖構成月球表面的主要部分。

2 老金廠太古宙地體中斜長巖地質特征及成因探討

2.1 老金廠斜長巖地質特征

老金廠北部太古宙地層，斜長巖呈包體產于黑云二輝麻粒巖中。一般為拳頭大小，個別包體達到40×30 cm2,且包體發(fā)育隨處可見。（圖1）

斜長巖呈中粒等粒相嵌結構，塊狀構造，礦物成分，主要由斜長石組成，含量90%以上，呈自形一半自形，等粒狀，見有較明顯的聚片雙晶，經X光粉晶測定An=35,屬基性中長石。石英含量較少。黑云母含量10%，為褐色，半自形片狀，穿切不同斜長石顆粒，為次生產物。副礦物磷灰石，鋯石及金屬礦物等。

筆者認為老金廠的斜長巖與該處區(qū)域變質作用形成的黑云二輝麻粒巖關系密切。具體地質特征如下：

圖1 樺甸老金廠一帶區(qū)域地質圖Fig.1 Regional geological map of Laojinchang area in Huadian

（1）如前述斜長巖在黑云二輝麻粒巖中呈大小不等的包體產出，它們關系為漸變過度，或互層產出，未見明顯界線。

（2）礦物粒度結構構造極為相似且均出現(xiàn)基性斜長石。

（3）斜長巖與黑云二輝麻粒巖未見熱接觸痕跡。

2.2 巖石化學及稀土元素特征

（1）巖石化學成份特征

斜長巖、黑云二輝麻粒巖化學成份詳見表1。

從上表中可以看出它們的主要化學成分，SiO2、TiO2、Ae2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O含量極為相近或相似。

（2）稀土元素特征

斜長巖、黑云二輝麻粒稀土元素含量比值特征見表2 ，稀土元素分配模式曲線圖見圖2。

由表2可以看出，兩中巖石稀土元素含量比值HREE LREE、（Eu/Sm）N、 (La/le)N、δEu 等值非常相近，在稀土元素分配模式圖上，斜長石稀土元素曲線（548）呈右傾形，屬輕稀土元素富集型，且分餾較明顯，并具有不明顯的負Eu異常，與老金廠黑云二輝麻粒巖（192）稀土元素分配模式相一致。而與美國紐約州貝克山斜長巖（巖體型△）相差甚遠，后者呈現(xiàn)明顯En 正異常，表明為堆積巖特征。

圖2 斜長巖稀土元素分配模式圖Fig.2 Distribution pattern diagram of rare earth element of plagioclase

表1 斜長巖、黑云二輝麻粒巖化學成份一覽表Table 1 Chemical composition list of plagioclase, biotite diopside granulite

表2 斜長巖、黑云二輝麻粒稀土元素含量比值特征表Fig.2 Distribution pattern diagram of rare earth element of plagioclase10-6

2.3 老金廠太古宙地體中斜長巖成因探討

從上述地質特征、巖石化學成分、稀土含量及稀土元素分配模式曲線特征來看：本區(qū)斜長巖與前面所述的世界上所見斜長巖類型有明顯差異，但還屬層狀斜長巖類型范疇。老金廠斜長巖與黑云二輝麻粒巖，具有相似稀土比值及圖譜，都屬輕稀土元素富集型，曲線為右傾型，均具有不明顯的負En異常。與美國紐約州貝克山斜長巖具有不同的稀土圖譜，前者具En負異常，后者有明顯En正異常，具有堆積巖特征。以上諸多特征均說明老金廠斜長巖在區(qū)域變質作用下，是黑云二輝麻粒巖變質分異之產物。