吉林省南部集安巖群蛇綠巖的發(fā)現(xiàn)及其意義

周曉東，邸 新，盧興波，孔凡乾

1.吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，吉林 長春 130022；2.吉林省第五地質(zhì)調(diào)查所，吉林 長春 130061

0 引言

集安巖群出露在華北克拉通的東部古元古代膠—遼—吉帶的北東段，向南可以與遼東的（南）遼河（巖）群、膠東地區(qū)的荊山（巖）群對比；向東可以與朝鮮狼林系及摩天嶺系的部分地層對比。該套地層研究始于上世紀(jì)三十至四十年代，日本人植田房雄、齋騰林茨等人將其置于太古代。1973年通化地區(qū)綜合地質(zhì)大隊(duì)在集安縣頭道地區(qū)填圖時(shí)將這套地層從太古代鞍山群中單獨(dú)劃出，建立集安群，劃分了清河組、新開河組、大東岔組三個(gè)組級地層單位，1988年正式公開發(fā)表[1]。集安群建立以來，盡管在吉林省內(nèi)其內(nèi)部劃分有明顯不同意見，與相鄰地區(qū)對比也有較大爭議[2-10]，但基本上按照史密斯地層（層狀有序）或構(gòu)造地層（總體有序，內(nèi)部無序）進(jìn)行地層劃分的，構(gòu)造背景一般認(rèn)為是古元古代造山帶裂谷帶[7，11-13]或弧-陸碰撞、陸-陸碰撞造山帶[9，14-16]。作者正是基于這種條件下開展研究工作的。

2016年初，作者在進(jìn)行吉林省區(qū)調(diào)片區(qū)總結(jié)與服務(wù)產(chǎn)品開發(fā)（編纂《吉林省區(qū)域地質(zhì)志》）工作中首先在集安市清河鎮(zhèn)礦山村廢棄石棉采坑、臺上玉石礦等對蛇紋巖進(jìn)行采樣，通過薄片觀察發(fā)現(xiàn)個(gè)別樣品具有疑似橄欖石假象的結(jié)構(gòu)特征，2016—2017年多次對上述地區(qū)開展研究工作，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)有大量蛇紋石化橄欖巖、蛇紋石化輝橄巖，二輝巖、角閃輝石巖、輝石角閃石巖、輝長巖、斜長角閃巖等超鎂鐵質(zhì)-鎂鐵質(zhì)呈大小不等的巖塊狀殘存在不同類型變質(zhì)沉積巖中，可以確認(rèn)為一套蛇綠巖系。現(xiàn)將其空間分布及其巖石學(xué)特征介紹如下。

1 蛇綠巖分布

作者本次發(fā)現(xiàn)的蛇綠巖主要發(fā)育在集安巖群螞蟻河巖組中，個(gè)別發(fā)育在大東岔巖組中。出露在集安市高臺溝硼礦、清河鎮(zhèn)礦山村、花甸鎮(zhèn)臺上玉石礦、頭道鎮(zhèn)團(tuán)結(jié)村、財(cái)源鎮(zhèn)北屯和甲乙村及通化縣大泉源鎮(zhèn)和平村、西江鎮(zhèn)金珠村等地。由不同類型、不同規(guī)模的超鎂鐵質(zhì)—鎂鐵質(zhì)巖塊組成。這些超鎂鐵質(zhì)—鎂鐵質(zhì)巖塊與電英巖巖塊、大理巖巖塊殘存在不同類型的混雜基質(zhì)中，構(gòu)成蛇綠混雜巖系。根據(jù)蛇綠混雜巖在空間上的分布特征，結(jié)合不同類型地質(zhì)體的展布，可以劃分高臺溝—礦山村—臺上和頭道—西江—甲乙兩條蛇綠混雜巖帶（圖1）。

圖 1 吉林省集安頭道—花甸地區(qū)蛇綠混雜巖帶構(gòu)造圖Fig.1 The tectonic map of the ophiolite melange belts in Toudao-Huadian area of Ji'an, Jilin Province

1.1 高臺溝—礦山村—臺上蛇綠混雜巖帶

本帶蛇綠巖在東段的高臺溝硼礦東部天然露頭上見有3個(gè)蛇紋巖巖塊，規(guī)模數(shù)米至二十余米，巖塊間為構(gòu)造接觸，界線明顯，不同巖塊巖石顏色明顯不同，結(jié)構(gòu)也有差異，其中最小的巖塊保留了原巖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為蛇紋石化橄欖巖（詳見巖石學(xué)特征部分），該地未見混雜基質(zhì)；在礦山村西部的一系列廢棄的采坑中見有大量不同大小的巖塊分布在混雜基質(zhì)的蛇紋石化大理巖中，與大理巖接觸關(guān)系清楚，巖塊一般0.6～5 m，巖性均為蛇紋巖，原巖結(jié)構(gòu)保存不清；花甸鎮(zhèn)臺上玉石礦采坑?xùn)|側(cè)小型超鎂鐵質(zhì)—鎂鐵質(zhì)巖塊主要有蛇紋巖和斜長角閃巖巖塊，其大小一般0.5～3.5 m，分布在角礫狀大理巖中，其中大理巖角礫同屬構(gòu)造巖塊，共同分布在碳酸鹽巖基質(zhì)中（圖2A、圖2B）。向西為寬度20 m的蛇紋巖，與大理巖接觸關(guān)系不清，屬于較大的蛇綠巖巖塊。

1.2 頭道—西江—甲乙蛇綠混雜巖帶

圖 2 集安巖群蛇綠巖宏觀露頭照片F(xiàn)ig.2 The macroscopic photos of Ophiolite in Ji'an Group

本帶在西江鎮(zhèn)金珠村西側(cè)連續(xù)的采石場中超鎂鐵質(zhì)—鎂鐵質(zhì)巖塊最為發(fā)育，巖塊規(guī)模一般較小，一般5 ～80 cm，最大不過1～2 m。巖石類型復(fù)雜，其中包括蛇紋石化橄欖巖、蛇紋石化輝橄巖，蛇紋石化二輝巖、角閃輝石巖、輝石角閃石巖、輝長巖、斜長角閃巖等（圖2C、圖2D），同時(shí)見有大量電氣石石英巖、大理巖等巖塊（圖2E、圖2F）。該地混雜基質(zhì)主要為蛇紋石化大理巖，局部可見包括蛇綠巖在內(nèi)不同巖石組成的構(gòu)造碎屑巖構(gòu)成的基質(zhì)巖石，或稱為毫米級的巖塊（圖2G）。在財(cái)源鎮(zhèn)甲乙村玉石采坑，見有出露寬度達(dá)20 m的蛇紋巖構(gòu)成的“安綠石”礦體，探礦權(quán)人送樣在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）電子探針實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，確定其原巖為橄欖巖。礦體圍巖為透輝斜長變粒巖，經(jīng)初步觀察，推測其原巖為鈣質(zhì)硬砂巖。在和平村，集安巖群大東岔巖組黑云斜長片麻巖逆沖在老嶺群之上，其上盤黑云斜長片麻巖（原巖為泥質(zhì)巖）見有3個(gè)輝長巖巖塊，大小30×60～50×90 cm（見圖2H）。

此外，根據(jù)以往礦區(qū)勘查成果資料，該帶發(fā)現(xiàn)有團(tuán)結(jié)、米架子、北屯等多個(gè)硫鐵礦點(diǎn)，礦點(diǎn)的礦體多呈團(tuán)塊、透鏡狀，是否屬于洋底火山噴流巖巖塊有待進(jìn)一步研究。

2 巖石學(xué)特征

前已敘及，集安巖群中的蛇綠巖巖石類型包括有蛇紋巖、蛇紋石化橄欖巖、蛇紋石化輝橄巖，蝕變二輝巖、角閃輝石巖、輝長巖、斜長角閃巖等，不同類型巖石特征如下。

蛇紋巖：巖石呈灰綠色、灰黑色，鱗片纖維狀變晶結(jié)構(gòu)，幾乎全部由蛇紋石組成，其中蛇紋石呈顯微鱗片狀、纖維狀，偶見有極少量的綠泥石或碳酸鹽成分不均勻分布。在高臺溝硼礦、臺上玉石礦蛇紋巖見有蛇紋石構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并析出磁鐵礦顆粒，保留了橄欖石假象，推斷為蛇紋石化橄欖巖（圖3A）。

蛇紋石化輝橄巖：巖石呈灰綠色—灰黑色，變余粒狀結(jié)構(gòu)，輝石約占35%～40%，呈柱粒狀、粒狀，幾乎全部為單斜輝石組成，粒度大小不等，小者0.2 mm，大者近1.5 mm，不均勻分布于巖石中。橄欖石約占60%～65%，呈交代殘留結(jié)構(gòu)，已發(fā)生強(qiáng)烈的蛇紋石化現(xiàn)象，僅有少量殘留（見圖3B）。

蛇紋石化橄輝巖：巖石呈灰黑色，纖維狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，巖石主要由已發(fā)生強(qiáng)烈蝕變的暗色礦物組成，其中部分蝕變礦物具有不規(guī)則粒狀假象，具強(qiáng)烈的蛇紋石化并發(fā)育有裂紋，推測原礦物可能為橄欖石，含量約5%～10%；大部分蝕變礦物具有不規(guī)則柱狀假象，具強(qiáng)烈的纖閃石化及蛇紋石化，推測可能為斜方輝石，含量65%～70%。巖石中見有少量未發(fā)生蝕變的角閃石、黑云母，為晚期退變質(zhì)產(chǎn)物，黑云母含量3%～5%，角閃石含量10%～15%（圖3C）。

蝕變二輝巖：巖石呈灰綠色-灰黑色，柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，巖石由兩種輝石組成，其中單斜輝石保存較好，呈粒狀，粒度一般0.4～0.8 mm，分布不均勻，含量35%～45%，延解理局部有次閃石化現(xiàn)象；斜方輝石發(fā)生強(qiáng)烈的簾石化、綠泥石化及蛇紋石化，局部可見短柱狀假象，含量55%～60%。（圖3D、圖3E）。

變質(zhì)輝石角閃石巖：巖石呈灰黑色，柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，巖石主要由角閃石、輝石及斜長石等組成，從礦物組合、含量及結(jié)構(gòu)分析推測為超基性巖。角閃石約占60%～65%，呈半自形柱狀、粒狀，粒度約在0.25～0.75 mm不等。輝石約占30%～35%，呈粒狀，粒度約在0.25～0.75 mm不等，局部見有輕微的滑石化現(xiàn)象。斜長石約占3%～5%，略呈半自形板狀，粒度約在0.25～1.0 mm不等，見有較強(qiáng)烈的絹云母化現(xiàn)象。

變質(zhì)輝長巖：巖石呈深灰色、灰黑色，變余輝長結(jié)構(gòu)。斜長石約占40%～45%，呈不規(guī)則狀、粒狀，局部略呈半自形板狀，粒度約在0.2～2.0 mm不等，部分＞2 mm，見有較強(qiáng)的黝簾石化及絹云母化現(xiàn)象；輝石大多為單斜輝石，含量約占50%～55%，呈柱粒狀、粒狀，粒度大小不等，小者0.25 mm，大者近2.0 mm，個(gè)別巖石見有斜方輝石，多以發(fā)生強(qiáng)烈的蛇紋石化及簾石化。其中在西江鎮(zhèn)金珠西采石場的變質(zhì)輝長巖中見有5～6 mm斜長巖條帶，斜長巖呈灰白色，基本由斜長石組成，偶見有少量堿性長石，約1%±，斜長石呈不規(guī)則狀、粒狀，部分略呈半自形板狀，粒度大小不等，小者0.25～0.5 mm，大者2 mm±，見有絹云母化及黝簾石化現(xiàn)象，局部疊加有脈狀的碳酸鹽化現(xiàn)象（圖3F、圖3G）。

斜長角閃巖：巖石呈深灰色、灰黑色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，巖石主要由斜長石、角閃石、極少量輝石及少量堿性長石等組成。斜長石約占45%～50%，呈不規(guī)則狀、粒狀變晶，變晶粒度約在0.1～0.75 mm不等，見有較強(qiáng)烈的絹云母化現(xiàn)象；角閃石約占45%～50%，呈粒狀、柱粒狀變晶，變晶粒度約在0.1～0.75 mm不等，具多色性，呈棕色—淺棕色，大致相當(dāng)于高角閃巖相；堿性長石約占1%～2%，呈不規(guī)則狀、粒狀變晶，變晶粒度約在0.15～0.5 mm，見有泥化現(xiàn)象；輝石極少量，偶見有幾粒，呈不規(guī)則狀、粒狀變晶，變晶粒度約在0.1～0.3 mm不等，不均勻分布于巖石中，巖石局部沿裂隙見有碳酸鹽脈充填。部分巖石暗色礦物略少，可命名為輝石（角閃）斜長片麻巖（圖3H）。

圖 3 集安巖群蛇綠巖顯微照片F(xiàn)ig.3 The microscopic photos of Ophiolite in Ji'an Group

上述超鎂鐵質(zhì)-鎂鐵質(zhì)巖以大小不等的巖塊在空間上呈帶狀殘存在不同沉積巖中，形成有時(shí)空關(guān)聯(lián)的從超基性－基性高度演化的巖石組合，并與洋底火山噴氣巖石——包括電氣石石英巖（白煙筒）、硫鐵礦（黑煙筒）、可能的遠(yuǎn)洋硅質(zhì)巖（石英巖）以及不同類型的中酸性火山巖、侵入巖等具有不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地球化學(xué)性質(zhì)和不同地球動力學(xué)背景的巖石單元在碰撞帶中形成了不連續(xù)的并為構(gòu)造所堆疊的蛇綠混雜巖組合。

3 地質(zhì)意義

（1）集安巖群蛇綠巖是國內(nèi)外極少數(shù)的古元古代蛇綠巖之一，根據(jù)前人對吉南、遼東巖漿-沉積-變質(zhì)構(gòu)造熱事件的年代學(xué)研究成果綜合分析，其代表了遼吉造山帶2.35～1.85Ga造山過程的洋殼殘片。這一發(fā)現(xiàn)為研究華北板塊早期地殼演化，特別是古元古代洋陸轉(zhuǎn)換研究提供了重要資料。

（2）集安巖群蛇綠巖的發(fā)現(xiàn)，確認(rèn)集安巖群為一套構(gòu)造堆疊地層序列，屬于“非史密斯地層”系統(tǒng)，解決了其內(nèi)部劃分的爭議，為與臨區(qū)遼河（巖）群、荊山（巖）群等的對比研究開拓了新的思路。

（3） 通過蛇綠巖時(shí)空分布研究，重新劃分區(qū)域構(gòu)造單元，總結(jié)不同構(gòu)造單元成礦序列，為區(qū)域成礦預(yù)測提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 吉林省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京:地質(zhì)出版社, 1988.

[2] 王福潤. 吉林省南部下元古界集安群地質(zhì)特征與沉積古環(huán)境分析[J]. 吉林地質(zhì), 1991, (2): 31-41.

[3] 吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 吉林省巖石地層[M]. 武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1997.

[4] 王福潤, 王顯武. 吉林省通化南部新農(nóng)村一帶集安群老嶺群的劃分及其對比[M]. 吉林地質(zhì)科技情報(bào)，1998，(3).

[5] 唐守賢, 等. 吉林省早、中元古代銅、鉛、鋅成礦控制因素研究[R]. 長春：吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，1990.

[6] 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 遼寧省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京：地質(zhì)出版社，1989.

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

[8] 姜春潮, 等. 遼吉東部前寒武紀(jì)地質(zhì)[M]. 沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1987.

[9] 白瑾. 華北陸臺北緣前寒武紀(jì)地質(zhì)及鉛鋅成礦作用[M]. 北京：地質(zhì)出版社, 1993.

[10] 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 遼寧省巖石地層[M]. 武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社, 1997.

[11] 陳榮度，李顯東，張福生. 對遼東古元古代地質(zhì)若干問題的討論[J]. 中國地質(zhì)，2003, 30(2)：207-213.

[12] 陳榮度. 遼東裂谷的地質(zhì)構(gòu)造演化[J].中國區(qū)域地質(zhì)，1990, (4):305-315.

[13] 李三忠，劉永江，楊振升. 遼吉地區(qū)古元古代造山作用的大陸動力學(xué)過程及其殼內(nèi)響應(yīng)[J]. 地球物理學(xué)報(bào)，1998, 41(S1)：142-152.

[14] 賀高品、葉慧文. 遼東吉南地區(qū)早元古代兩種類型變質(zhì)作用及其構(gòu)造意義[J]. 巖石學(xué)報(bào)，1998，14（2） :152-162.

[15] Faere M, Lin W, Monie P，et al. Palaeoproterozoicarc magmatism and collision in Liaodong Peninsula（northeast China）[J]. Terra Nova， 2004,16:75-80.

[16] Lu X P，Wu F Y，Guo J H，et al. Zircon U-Pb geochronological constraints on the Paleoproterozoic crustal evolution of the Eastern block in the North China Craton[J].Precambrian Research，2006, (146):138-164.