桓仁二户来地区新太古代陡岭片麻岩地质特征及成因探讨

摘要：桓仁二户来地区为新太古代陡岭片麻岩主要分布区域，其岩石类型复杂，主要为：黑云二长片麻岩、变斑状中粒（黑云）二长片麻岩、中粒黑云斜长片麻岩，其中含有较多表壳岩包体，采用SHRIMP放射性同位素测年，确定同位素定年结果为2469±18Ma，（U-Pb），其时代为新太古代。根据岩石化学及地球化学的稀土、微量元素等研究认为其具有富Na2O(3.67%～5%)、SiO2(>67%)、贫铁、镁,Al2O3=12.8%～15.13%,A/CNK=0.97～1.4等特征，对片麻杂岩进行了分析,研究认为该片麻岩其成因经区域变质变形作用形成，具I 型花岗岩特点，其原岩为侵入岩。

关键词：二户来；新太古代；陡岭片麻岩；地质特征；地球化学；成因

中图分类号： P59 文献标识码： A

0 引 言

测区位于辽宁省本溪市桓仁县二户来镇，陡岭片麻岩（Ar3Dgn）主要分布于二户来镇幅海青伙洛、岗子沟、文治沟村等地，侵入变质表壳岩，其内可见磁铁石英岩、斜长角闪岩包体，出露面积约87.4km2见(图1)。

关于该片麻岩的成因存在争议，有两种认识，一是认为其二户来岩石经变质变形作用后而形成的；而另一种认为其原岩为侵入岩经后期改造而成。笔者有幸参与了辽宁本溪桓仁一带1：5万区域地质调查项目,按照1∶5万区域地质调查有关规范和技术

要求，在系统收集和综合分析已有地质资料基础上，对太古宙花岗质岩石的成分划分，其主题称为陡岭片麻岩。本文从岩石类型入手，分别阐述岩石学、岩石地球化学等等特征，并对其成因有了进一步认识，形成此文意在交流。

1区域地质特征

太古宙变质深成岩主要分布于测区的西北部，根据其地质特征、地质体间接触关系、岩石地球化学特征及同位素测年资料，陡岭片麻岩（Ar3Dgn）的时代为新太古代。岩石中变质表壳岩包体较发育，分布不均匀，包体岩性为斜长角闪岩、磁铁石英岩、细粒黑云斜长片麻岩、角闪石岩等，包体无明显的定向性，分布方向与寄主岩石中片麻理协调一致，大小不等，一般在30-50cm，最大者大于100cm。变质矿物共生由斜长石±角闪石+黑云母+石英组合而成，变质相为角闪岩相，被早白垩世二户来岩体侵入，其上被晚期地层不整合覆盖。

陡岭片麻岩中含有较多表壳岩包体，包体中富铁岩石主要为磁铁石英岩，其它一般为低品位含铁岩石。主要产于平顶山镇地区，位于这里的鞍山式铁矿，矿床地表不达规模，向下延深却具有一定规模，这表明变质表壳岩的纵横分布变化较大。其中规模较大的磁铁石英岩形成鞍山式铁矿，在陡岭片麻岩出露区东部庙沟一带，现正在地下开采，表明含磁铁变质表壳岩包体的延深部分具有一定规模见(图2)。

2、岩石学特征

本文选取二户来地区二长片麻岩（PP37-1）、黑云二长片麻岩（PP37-3）、碎裂变斑状二长片麻岩（PP37-9）、变斑状含黑云二长片麻岩（PP37-21）进行矿物成分和组构特征分析，集体特征如下：

2.1 二长片麻岩（PP37-1）

矿物成分主要又石英（25%）、微斜长石（40%）、斜长石（33%）、不透明矿物+铁质（2%）组成。板状变径结构。石英、斜长石均为粒状，有的略显近等轴的趋势，由于后期遭脆性构造，部分矿物遭细粒化，局部还保留斜长石被钾长石交代的蠕英结构，矿物缝隙被铁质填充。

2.2 黑云二长片麻岩（PP37-3）

矿物成分主要又石英（25%）、更长石（38%）、微斜长石（30%）、黑云母（7%）、不透明矿物+铁质（少量）、磷灰石（微量）组成。鳞片粒状变晶结构，块状构造。斜长石、钾长石为粒状，有沿长轴呈条带状定向分布的趋势，斜长石普遍绢云母化作用。长石一般粒径为0.9-5.0mm之间，局部还保留斜长石被钾长石交代的蠕英结构，石英粒状，颗粒之间为直线接触，有的略显等轴状，石英集合体有呈条带分布的趋势，石英粒径为0.3-1.3mm之间，黑云母黄色，沿长轴呈断续的条带定向分布，黑云母粒径为0.60mm。岩石有裂隙发育，被铁质填充。

2.3 碎裂变斑状二长片麻岩（PP37-9）

矿物成分主要又石英（25%）、更长石（40%）、微斜长石（25%）、黑云母（10%）、锆石（微量）组成。鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。斜长石为粒状，多数呈近等轴状，但斜长石粒径大小不等，一般粒径为0.25-3.5mm之间，有的斜长石遭强烈绢云母化作用；钾长石为粒状，粒径大小不等，颗粒较大钾长石中有石英和斜长石包体，钾长石粒径为0.5-5.0mm之间；石英为近等轴粒状分布，黑云母黄色呈断续条带定向分布，黑云母粒径为0.7-2.0mm之间。

2.4 变斑状含黑云二长片麻岩（PP37-21）

矿物成分主要又石英（35%）、微斜长石（35%）、斜长石（30%）、黑云母（微量）、白云母+绢云母（少量）、不透明矿物+铁质（少量）组成。粒状变径结构，片麻状构造。斜长石、微斜长石均为粒状，集合体有呈条带状分布的趋势，单体有呈近等轴状的趋势。斜长石普遍遭强烈绢云母化作用，长石一般粒径为1.2-2.8mm之间；石英呈条带状分布，单体定向拉长，颗粒之间为直线接触，石英一般粒径为0.4-2.5mm之间，石英毕姆纹较发育，石英条带和长石条带相见分布，岩石有少量裂隙发育，被铁质充填。

3、岩石化学特征

陡岭片麻岩化学平均成分与中国花岗岩平均值(黎彤等1962):SiO2、Al2O3、CaO、K2O偏低,TiO2、FeO、P2O5、基本相同,其余成分偏高。Na2O/K2O小于2；里特曼指数δ值为1.5~4.02；K2O/Na2O(K2O+Na2O+CaO)铝过饱和类型,具“I”型花岗岩特征，源岩是未经风化的火成岩熔融形成的造山带产物，经平均值对比与中国花岗岩平均值（黎彤等1962）相接近。其它特征参数见（表1）。

表1 新太古代陡岭片麻岩岩石化学成分含量(%）（Table 1 Neoarchean steep ridge gneiss rock chemical composition content）

表2 新太古代陡岭片麻岩CIPW标准矿物成分岩石化学参数值

桓仁陡岭麻岩岩石化学成分，A/NCK值为1.12，K2O/Na2O值为0.88，岩浆分异程度较高，里特曼指数值为2.39；SiO2>66%为钙性-钙碱性岩；DI值为85.97。岩石化学成份，CIPW标准矿物成分及岩石化学参数如（表2）所示。

4 地球化学特征

4.1微量元素特征

陡岭片麻岩岩石微量元素含量平均值与黎彤陆壳丰度对比，Li、Ga、Rb、Ba、Hf、Th含量高于陆壳（据黎彤）和洋壳（据黎彤）丰度，其它微量元素含量低或接近陆壳（据黎彤）丰度，总体相差不大。Rb/Sr比值0.48，Zr/Hf、Sr/Ba值低。属强不相容元素富集型。从元素特征上可以反映出桓仁陡岭麻岩的物质元素来自陆壳（据黎彤）如（表3）。

表3 新太古代陡岭片麻岩微量元素质量分数一览

Table 3 Neoarchean steep ridge gneiss contents of trace elements

4.2稀土元素特征

稀土元素为轻稀土富集型,轻、重稀土分馏明显,在轻稀土段,曲线平行度较好,重稀土段曲线离散,通常反映有交代作用发生,Eu异常不明显或呈弱的峰值；Eu大于0.7,由基性岩浆分异形成的花岗岩(王中刚,1986)。稀土元素丰度与球粒陨石相似，原始地幔的稀土元素含量约为普通球粒陨石的1.9～2.6倍见（图3）。

新太古代陡岭片麻岩岩石稀土元素总量为135.65×10-6，略高于黎彤洋

壳稀土丰度，远高于黎彤上地幔丰度，稀土总量变化不大, 总体

质量分数较低,轻重稀土平均比值为13.33，δEu值为0.73，铕具弱正异常。(La/Sm),值为5.42，(Gd/Yb)，值为1.44，轻稀土分馏较强，富钙-铝包体嵌于基质，重稀土分馏中等，(La/Yb)N值为14.12，稀土曲线斜率较大，稀土模式曲线向右陡倾如(表4)。

表4 新太古代陡岭片麻岩稀土元素分析

Table 4 Analysis of the Neoarchean steep ridge gneiss of rare earth elements

5原岩恢复及成因

5.1物质来源

新太古代代陡岭片麻岩岩石类型单一，岩石主要为钙性-钙碱性岩，片麻岩主要由长石、石英和少量的黑云母组成；副矿物磁铁矿、锆石含量较高。根据桓仁陡岭麻岩岩石化学成分，A/NCK值为1.12，稀土总量多低于黎彤洋壳丰度，与黎彤陆壳丰度接近，稀土元素Sm/Nd比值为0.5。综上所述，新太古代代变质岩物质来源于陆壳，并有大量幔源物质混染。根据是在灰色片麻岩中可见未变形和未叶理化的英云闪长岩呈岩枝状斜切较老的岩石，它们的岩石化学和地球化学特征与沉积岩明显不同。

5.2成因类型

桓仁陡岭片麻岩经历了强烈的变形改造，黑云斜长片麻岩出现明显的正异常δEu=73、强的Ba正异常、无明显的Sr异常为特征而明显不同于其它类型的片麻岩。原岩根据岩石化学、微量元素等间接信息进行岩石类型的恢复认为原岩为一套经区域变质而成的侵入岩。其原岩为英云闪长岩、奥长花岗岩、石英二长岩组合（TTG），根据是在灰色片麻岩中可见未变形和未叶理化的英云闪长岩呈岩枝状斜切较老的岩石形成环境为陆缘岩浆弧。

6主要结论

陡岭片麻岩中主要由斜长石、角闪石、黑云母、石英和不透明矿物等组成，变质相为角闪岩相，被早白垩世二户来岩体侵入。

根据岩石化学特征分析里特曼指数δ值为1.5~4.02,岩石为钙性-钙碱性岩；以富钠为特征；K2O/Na2O

稀土、微量元素等特征分析，与陆壳（据黎彤）和洋壳（据黎彤）丰度总体相差不大，属强不相容元素富集型。Eu呈正异常，δEu值0.73，铕具弱正异常。(La/Sm),值5.42，(Gd/Yb)，值1.44，从元素特征上可以反映出桓仁陡岭片麻岩的物质元素来自陆壳。

经岩石学、地球化学特征的总结，变质岩的原岩依据火成岩主量元素恢复其原岩为英云闪长岩、奥长花岗岩、石英二长岩组合（TTG）。

致谢：作者感谢辽宁省地质勘查院：张国仁、王海鹏等领导的指导及对本文提出的建设性修改意见。

Huanren Erhulai to gneiss geological characteristics and genesis of ancient steep ridge area the new study

Lu QuanWan Lu-fei Wang Hai-peng Cheng Pei-qi Lei Guang-xin

Liaoning Geological Prospecting Institute DalianJinzhouZip code 116100

A Bstract: Huanren Erhulai to area as the Neoarchean steep ridge gneiss major regional distribution, the rock type is complex, mainly: biotite gneiss, variable phenocryst. Two grain(biotite) in two gneiss, biotite plagioclase gneiss,which contains a lot of supracrustal enclaves, using SHRIMP isotope dating, determination of isotopic dating results of 2469±18Ma,(U-Pb),its age is late archean. Based on the petrochemistry and geochemistry of rare earth elements, trace elements and other think it has rich Na2O(3.67%~5%),SiO2 (>67%), Fe,Mg,Al2O3=12.8%~15.13%,A/CNK=0.97~1.4 features, the gneissic complex were analyzed, the research shows the gneiss formed by regional metamorphism due to its deformation, with the characteristics of I type granite, its original rock intrusive rocks.

Keywords: Two households; Neoarchean; steep ridge gneiss; geological characteristics; geochemistry; genesis

参考文献：

[1] 程裕淇主编，1994，中国区域地质概论，地质出版社。

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[6] 卢崇海等，1996，变质岩区1/5万区域地质调查报告

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[8] 百度文库