黑龙江大贯屯一带角岩特征及成因探讨

2015-10-12王忠江

地球 2015年7期

关键词：角岩原岩变质岩

王忠江

（辽宁省地质勘查院辽宁大连116100）

黑龙江大贯屯一带角岩特征及成因探讨

王忠江

（辽宁省地质勘查院辽宁大连116100）

大贯屯一带角岩分布零星，但岩石类型较丰富，可能与原岩富含泥质有关。角岩的原岩是板岩，板岩的原岩是新元古界张广才岭群新兴组（Pt3x）杂砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。板岩与中生代花岗岩接触的部位，经热接触变质作用变成了角岩。角岩中富含堇青石、红柱石（或空晶石）等典型热接触变质矿物。堇青石、红柱石均呈变斑晶出现，其中，堇青石常含较多的云母、石英和碳质包体。变质作用为低压相系角闪岩相。

热接触变质作用角岩堇青石红柱石角闪岩相

黑龙江大贯屯一带角岩，分布于黑龙江省南部及吉林省东北部，行政区划隶属哈尔滨市所辖五常市及吉林省吉林市所辖蛟河市、舒兰市、敦化市管辖。大地构造位置，一级构造单元为西伯利亚板块，二级构造单元为兴蒙古生代造山带，三级构造单元为小兴安岭-张广才岭岩浆弧。角岩的原岩为新元古界张广才岭群新兴组（Pt3x）板岩。板岩经热接触变质作用变成了角岩〔1〕。分布零星，但岩石类型较全。

角岩属热接触变质岩。角岩（hornfels）亦称角页岩（王登红等，2011），是具细粒变晶结构和块状构造的中高温热接触变质岩统称〔2〕。

1　岩石类型及特征

黑龙江大贯屯一带角岩，可以划分为黑云绢云堇青角岩、二云堇青石英角岩、碳质黑云堇青绢云石英角岩、含碳质红柱二云堇青长石石英角岩、含碳质二云堇青石英长石角岩、含红柱碳质绢云石英角岩、堇青二云长英角岩、红柱二云长石石英角岩、红柱长石石英二云角岩、二云长石石英角、红柱堇青二云角岩、红柱石英二云角岩、二云石英角岩、绢云长石石英角岩等14种角岩〔3〕（见表1）。

图1　新兴组角岩微量元素蛛网图

表1　角岩类型及其主要特征

2　岩石地球化学特征

2.1主元素岩石地球化学特征

主元素岩石地球化学特征见表2。

图2　角岩稀土配分曲线

图3　角闪岩相角岩矿物共生图解

表2　新兴组热接触变质岩主元素(Wt%)、微量元素及稀土元素(10-6)含量

2.2微量元素岩石地球化学特征

微量元素岩石地球化学特征见表2。微量元素含量大部分与陆壳的微量元素含量相近，但有含量明显比陆壳偏高，元素Bi平均含量是陆壳中的105倍，个别样品达到200倍。元素Te平均含量是陆壳中的140倍，个别样品达到217倍。元素Sb平均含量是陆壳中的1.85倍，个别样品达到2.75倍。元素As平均含量是陆壳中的6.74倍，个别样品达到19.5倍。元素Rb平均含量是陆壳中的1.85倍，个别样品达到2.96倍。

从微量元素蛛网图上来看（图1），明显向右倾斜，显示出大半径亲石元素相对富集而高场强元素相对亏损的特点。由曲线的具体峰谷来看，Sr、Rb、Ba、Ta、P、Ti、Cr相对亏损，而K、Th、Ce、Zr、Sm、Y相对富集。这些现象的出现与变质岩的原岩密切相关，Sr、Rb、Ba和K是不像容的活泼元素，但Th、Ce、Zr、Sm、Y为不活泼元素，变质岩的原岩是黏土质为主的细碎屑岩。Sr受斜长石约束，随着斜长石风化分解为黏土矿物而流失；Rb和Ba活泼元素同样可以在风化搬运过程中遭到流失；Ti和Ta可能受到钛铁矿、金红石和榍石的控制，P主要受磷灰石控制，Cr主要受铬铁矿控制，可以说明源岩含这些矿物较低，或源岩偏酸性。K的富集可能与变质岩的原岩富含黏土矿物有关。Th、Ce、Zr、Sm、Y为不活泼元素，它们的相对富集可能与源岩富含这些元素有关。

2.3稀土元素地球化学特征

稀土元素地球化学特征见表2，其稀土元素配分曲线见图2。测区热接触变质岩的REE总量（199.02）明显比陆壳的平均含量（167.6）偏高，与原岩（或物源）有关，按照Cullers(1987)的研究成果，含粘土的岩石比其他沉积岩具有更高的REE含量，可以说明，这些热接触变质岩含有较多的粘土成分。

从角岩稀土配分曲线（图2）来看，曲线均向右倾，都属于轻稀土富集型，重稀土相对亏损。除了个别样品外皆为铕负异常。

3　变质作用

新兴组板岩在受到岩体加热作用下，发生了变质作用。在岩体的周边和岩体的上部形成了角岩。主要矿物组合如下：黑云母+斜长石+石英；黑云母+绢云母+石英；黑云母+堇青石+石英+绢云母±斜长石；黑云母+红柱石+石英+绢云母±斜长石；红柱石+石英+绢云母±斜长石；红柱石+堇青石+黑云母+石英。

上述变质矿物共生组合特征见图3，其中最典型的变质矿物为堇青石和红柱石。堇青石被温克勒定义为低级向中级变质作用转变标志矿物（1975）。他所谓的中级变质作用即通常所说角闪岩相变质作用。他研究认为泥质岩石或泥砂质岩石在0.15-0.2GPa下，下列反应的温度为495-565℃：

都城秋穗（1972）认为堇青石和红柱石为较稳定的低压相系矿物。热接触变质作用相当于低压相系变质作用。可以看出，工作区内热接触变质作用达到了角闪岩相。角岩中黑云母ng(nm)呈红棕色，说明，黑云母晶体中含镁和鈦比较多，是高温黑云母的特征。

4　原岩恢复及变质时代讨论

区内角岩皆产在新兴组板岩与中生代花岗岩接触的部位，亦有时产于隐伏岩体的上部。已经可以证明角岩的原岩为新兴组板岩。在此基础上，进一步恢复岩。在图4上，所有的样品皆投在亚砂岩区，和板岩是一致的，即原岩为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和杂砂岩。在图5，所有的样品皆投在海相区，说明其原岩是海相的。测区热接触变质岩REE总量（199.02）明显比陆壳的平均含量（167.6）偏高，与原岩（或物源）有关，按照Cullers(1987)观点，含粘土的岩石比其他沉积岩具有更高的REE含量，可以进一步说明，这些热接触变质岩原岩含有较多的粘土成分。