黑龍江大貫屯一帶角巖特征及成因探討

2015-10-12 09:02:26王忠江

地球 2015年7期

王忠江

（遼寧省地質勘查院遼寧大連116100）

黑龍江大貫屯一帶角巖特征及成因探討

王忠江

（遼寧省地質勘查院遼寧大連116100）

大貫屯一帶角巖分布零星，但巖石類型較豐富，可能與原巖富含泥質有關。角巖的原巖是板巖，板巖的原巖是新元古界張廣才嶺群新興組（Pt3x）雜砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖。板巖與中生代花崗巖接觸的部位，經熱接觸變質作用變成了角巖。角巖中富含堇青石、紅柱石（或空晶石）等典型熱接觸變質礦物。堇青石、紅柱石均呈變斑晶出現，其中，堇青石常含較多的云母、石英和碳質包體。變質作用為低壓相系角閃巖相。

熱接觸變質作用角巖堇青石紅柱石角閃巖相

黑龍江大貫屯一帶角巖，分布于黑龍江省南部及吉林省東北部，行政區劃隸屬哈爾濱市所轄五常市及吉林省吉林市所轄蛟河市、舒蘭市、敦化市管轄。大地構造位置，一級構造單元為西伯利亞板塊，二級構造單元為興蒙古生代造山帶，三級構造單元為小興安嶺-張廣才嶺巖漿弧。角巖的原巖為新元古界張廣才嶺群新興組（Pt3x）板巖。板巖經熱接觸變質作用變成了角巖〔1〕。分布零星，但巖石類型較全。

角巖屬熱接觸變質巖。角巖（hornfels）亦稱角頁巖（王登紅等，2011），是具細粒變晶結構和塊狀構造的中高溫熱接觸變質巖統稱〔2〕。

1　巖石類型及特征

黑龍江大貫屯一帶角巖，可以劃分為黑云絹云堇青角巖、二云堇青石英角巖、碳質黑云堇青絹云石英角巖、含碳質紅柱二云堇青長石石英角巖、含碳質二云堇青石英長石角巖、含紅柱碳質絹云石英角巖、堇青二云長英角巖、紅柱二云長石石英角巖、紅柱長石石英二云角巖、二云長石石英角、紅柱堇青二云角巖、紅柱石英二云角巖、二云石英角巖、絹云長石石英角巖等14種角巖〔3〕（見表1）。

圖1　新興組角巖微量元素蛛網圖

表1　角巖類型及其主要特征

2　巖石地球化學特征

2.1主元素巖石地球化學特征

主元素巖石地球化學特征見表2。

圖2　角巖稀土配分曲線

圖3　角閃巖相角巖礦物共生圖解

表2　新興組熱接觸變質巖主元素(Wt%)、微量元素及稀土元素(10-6)含量

2.2微量元素巖石地球化學特征

微量元素巖石地球化學特征見表2。微量元素含量大部分與陸殼的微量元素含量相近，但有含量明顯比陸殼偏高，元素Bi平均含量是陸殼中的105倍，個別樣品達到200倍。元素Te平均含量是陸殼中的140倍，個別樣品達到217倍。元素Sb平均含量是陸殼中的1.85倍，個別樣品達到2.75倍。元素As平均含量是陸殼中的6.74倍，個別樣品達到19.5倍。元素Rb平均含量是陸殼中的1.85倍，個別樣品達到2.96倍。

從微量元素蛛網圖上來看（圖1），明顯向右傾斜，顯示出大半徑親石元素相對富集而高場強元素相對虧損的特點。由曲線的具體峰谷來看，Sr、Rb、Ba、Ta、P、Ti、Cr相對虧損，而K、Th、Ce、Zr、Sm、Y相對富集。這些現象的出現與變質巖的原巖密切相關，Sr、Rb、Ba和K是不像容的活潑元素，但Th、Ce、Zr、Sm、Y為不活潑元素，變質巖的原巖是黏土質為主的細碎屑巖。Sr受斜長石約束，隨著斜長石風化分解為黏土礦物而流失；Rb和Ba活潑元素同樣可以在風化搬運過程中遭到流失；Ti和Ta可能受到鈦鐵礦、金紅石和榍石的控制，P主要受磷灰石控制，Cr主要受鉻鐵礦控制，可以說明源巖含這些礦物較低，或源巖偏酸性。K的富集可能與變質巖的原巖富含黏土礦物有關。Th、Ce、Zr、Sm、Y為不活潑元素，它們的相對富集可能與源巖富含這些元素有關。

2.3稀土元素地球化學特征

稀土元素地球化學特征見表2，其稀土元素配分曲線見圖2。測區熱接觸變質巖的REE總量（199.02）明顯比陸殼的平均含量（167.6）偏高，與原巖（或物源）有關，按照Cullers(1987)的研究成果，含粘土的巖石比其他沉積巖具有更高的REE含量，可以說明，這些熱接觸變質巖含有較多的粘土成分。

從角巖稀土配分曲線（圖2）來看，曲線均向右傾，都屬于輕稀土富集型，重稀土相對虧損。除了個別樣品外皆為銪負異常。

3　變質作用

新興組板巖在受到巖體加熱作用下，發生了變質作用。在巖體的周邊和巖體的上部形成了角巖。主要礦物組合如下：黑云母+斜長石+石英；黑云母+絹云母+石英；黑云母+堇青石+石英+絹云母±斜長石；黑云母+紅柱石+石英+絹云母±斜長石；紅柱石+石英+絹云母±斜長石；紅柱石+堇青石+黑云母+石英。

上述變質礦物共生組合特征見圖3，其中最典型的變質礦物為堇青石和紅柱石。堇青石被溫克勒定義為低級向中級變質作用轉變標志礦物（1975）。他所謂的中級變質作用即通常所說角閃巖相變質作用。他研究認為泥質巖石或泥砂質巖石在0.15-0.2GPa下，下列反應的溫度為495-565℃：

都城秋穗（1972）認為堇青石和紅柱石為較穩定的低壓相系礦物。熱接觸變質作用相當于低壓相系變質作用?？梢钥闯?，工作區內熱接觸變質作用達到了角閃巖相。角巖中黑云母ng(nm)呈紅棕色，說明，黑云母晶體中含鎂和鈦比較多，是高溫黑云母的特征。

4　原巖恢復及變質時代討論

區內角巖皆產在新興組板巖與中生代花崗巖接觸的部位，亦有時產于隱伏巖體的上部。已經可以證明角巖的原巖為新興組板巖。在此基礎上，進一步恢復巖。在圖4上，所有的樣品皆投在亞砂巖區，和板巖是一致的，即原巖為泥質粉砂巖、粉砂質泥巖和雜砂巖。在圖5，所有的樣品皆投在海相區，說明其原巖是海相的。測區熱接觸變質巖REE總量（199.02）明顯比陸殼的平均含量（167.6）偏高，與原巖（或物源）有關，按照Cullers(1987)觀點，含粘土的巖石比其他沉積巖具有更高的REE含量，可以進一步說明，這些熱接觸變質巖原巖含有較多的粘土成分。