棲霞宅科地區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖巖石地質(zhì)特征及原巖恢復(fù)

馬祥縣，熊玉，楊斌，唐璐璐，仵康林，陳文韜，常裕林

(1.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南　250013；2.中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南　250101)

棲霞宅科地區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖巖石地質(zhì)特征及原巖恢復(fù)

馬祥縣1，熊玉1，楊斌1，唐璐璐1，仵康林1，陳文韜1，常裕林2

(1.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南250013；2.中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南250101)

棲霞宅科地區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖是古元古代荊山群祿格莊組安吉村段主要巖性，主要造巖礦物為黑云母、石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石榴子石、矽線(xiàn)石，巖石層位穩(wěn)定，為高角閃巖相變質(zhì)巖。用巖石化學(xué)和地球化學(xué)特征的方法進(jìn)行判別發(fā)現(xiàn)，其原巖為一套化學(xué)上屬中—強(qiáng)等分異的海相和海陸交互相沉積的粘土巖。

含矽線(xiàn)石榴黑云片巖；原巖；粘土巖；宅科地區(qū)；棲霞

引文格式：馬祥縣，熊玉，楊斌，等.棲霞宅科地區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖巖石地質(zhì)特征及原巖恢復(fù)[J].山東國(guó)土資源，2015，31(5)：13-16.MA Xiangxian，XIONG Yuxin，YANG Bin，etc.Petrological Characteristics and Original Rocks Recovering of Sillmanite-bearing Garnet Biotite Schist in Zhaike Area of Qixia City[J].Shandong Land and Resources,2015，31(5)：13-16.

原巖恢復(fù)是變質(zhì)巖研究的主要內(nèi)容之一。迄今為止，對(duì)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖原巖的研究較少，筆者在宅科地區(qū)對(duì)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖具有多年地質(zhì)工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其巖石地質(zhì)特征有較深的認(rèn)識(shí)。該文依據(jù)工區(qū)多種樣品化學(xué)分析結(jié)果，總結(jié)了該區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖的巖石地質(zhì)特征，并對(duì)其原巖類(lèi)型進(jìn)行有益探討。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

棲霞宅科地區(qū)大地構(gòu)造位于華北板塊膠遼隆起膠北隆起南部棲霞-馬連莊凸起構(gòu)造單元。

該區(qū)位于華北克拉通的東部(圖1)[1]。區(qū)域上主要出露新太古代侵入巖和古元古代荊山群、粉子山群。侵入巖主要在棲霞地區(qū)呈近EW向展布的穹隆狀復(fù)背斜出露，巖性主體為一套片麻狀英云閃長(zhǎng)巖。荊山群則環(huán)繞此穹隆廣泛分布，主體巖性為石榴矽線(xiàn)黑云片巖(片麻巖)、黑云變粒巖、大理巖、斜長(zhǎng)透輝巖等。荊山群是魯東地層分區(qū)變質(zhì)結(jié)晶基底之一，自下而上劃分為祿格莊組、野頭組和陡崖組。祿格莊組主體巖性為矽線(xiàn)石榴黑云片巖、黑云變粒巖、斜長(zhǎng)透輝巖和大理巖等，根據(jù)其內(nèi)部巖石組合及原巖建造之差異分為安吉村片巖段和光山大理巖段[2-5]。粉子山群是由含鐵巖系、變粒巖、片巖、長(zhǎng)石石英巖、大理巖、透閃巖、含石墨巖系夾菱鎂礦、滑石礦等一套復(fù)雜的巖石組合構(gòu)成的又一套孔茲巖系。該文所指的宅科地區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖是古元古代荊山群祿格莊組安吉村段主要巖性。

2　巖石地質(zhì)特征

2.1分布特征

含矽線(xiàn)石榴黑云片巖主要分布在宅科、小莊鋪、太平莊、上漁家溝一帶，呈層性好，面理比較穩(wěn)定，延伸較遠(yuǎn)，一定層位內(nèi)的礦物成分含量變化不大，巖石的新鮮面為灰黑色—黑色，風(fēng)化面呈灰白色—灰褐色。經(jīng)薄片鑒定，為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。

1—新太古代膠東巖群；2—古元古代粉子山群；3—古元古代荊山群；4—新元古代蓬萊群；5—花崗巖；6—斷裂；7—城鎮(zhèn)；8—取樣位置圖1　棲霞地區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖[5]

2.2礦物特征

含矽線(xiàn)石榴黑云片巖主要造巖礦物及含量為黑云母(35%左右)、石英(20%左右)、鉀長(zhǎng)石(13%左右)、石榴子石(15%左右)、矽線(xiàn)石(10%左右)、斜長(zhǎng)石(7%左右)等，副礦物有磁鐵礦、磷灰石、鋯石、金紅石、藍(lán)晶石、方鉛礦、黃鐵礦等。

Bt+Qz+Pl+Or+Grt+Sil礦物組合的出現(xiàn)，標(biāo)志著該區(qū)經(jīng)歷了高角閃巖相變質(zhì)作用，即含矽線(xiàn)石榴黑云片巖為高角閃巖相變質(zhì)巖。

巖石中黑云母礦物呈片狀，定向分布，片長(zhǎng)一般0.1～0.5mm，有的大于0.5mm，淺黃色—紅褐色多色性，局部有扭折彎曲現(xiàn)象，部分被矽線(xiàn)石交代。石英多見(jiàn)塑變拉長(zhǎng)，呈扁粒狀或扁豆?fàn)疃嗑w，分布于黑云母中或與黑云母相間定向分布，粒度一般0.2～2mm，波狀消光發(fā)育。鉀長(zhǎng)石呈他形粒狀，局部呈鑲嵌分布形成透鏡狀多晶集合體，多具格子雙晶，粒度一般0.1～0.5mm。石榴子石呈斑狀變晶，裂紋發(fā)育，多包含石英等礦物形成篩狀變晶結(jié)構(gòu)，粒度一般1.5～2.5mm。矽線(xiàn)石呈柱狀或纖維狀，多形成透鏡狀集合體定向分布，部分被絹云母及粘土礦物交代。斜長(zhǎng)石呈他形粒狀，與石英、鉀長(zhǎng)石等組成集合體狀，部分被粘土礦物、方解石等交代，粒度一般0.1～0.3mm。

上述礦物顆粒表現(xiàn)出的他形粒狀，扭折、塑變及交代等種種特征和現(xiàn)象，均表明該區(qū)遭受了較強(qiáng)的區(qū)域構(gòu)造變質(zhì)作用。由此可見(jiàn)，棲霞地區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖為粒狀變晶結(jié)構(gòu)、片狀構(gòu)造的區(qū)域變質(zhì)巖。

3　原巖恢復(fù)

不同的原巖成因類(lèi)型具有不同的成巖作用特點(diǎn)，并決定原巖形成時(shí)有用元素的賦存和聚集。因此，查明變質(zhì)巖的原巖(建造)，對(duì)變質(zhì)巖地區(qū)的地質(zhì)研究及找礦都有重要意義。前人對(duì)膠東荊山群變質(zhì)巖開(kāi)展過(guò)較多的研究[6-10]，但對(duì)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖這一特定巖性的巖石進(jìn)行原巖恢復(fù)尚未進(jìn)行系統(tǒng)研究。由于變質(zhì)作用發(fā)生，原巖的礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造都不同程度地發(fā)生改變，使得變質(zhì)巖的組構(gòu)和其他特征變得難以辯認(rèn)。要恢復(fù)變質(zhì)巖的原巖，用巖石化學(xué)和地球化學(xué)特征的方法就顯得非常重要。該次用于原巖恢復(fù)的5件樣品均取自宅科地區(qū)荊山群，巖性為含矽線(xiàn)石榴黑云片巖。該文對(duì)5件巖石樣品進(jìn)行了化學(xué)全分析。樣品加工、分析由國(guó)土資源部濟(jì)南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心承擔(dān)。每件樣品分析項(xiàng)目為SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)eO，CaO，MgO，K2O，Na2O，MnO，P2O5，TiO2和LOI(表1)。按照《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法》(GB/T14506-2010)進(jìn)行分析，主要檢測(cè)儀器設(shè)備為全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀，型號(hào)為IRIS IntrepidⅡ。方法和精度符合要求?；瘜W(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算處理后的鋁質(zhì)系數(shù)、碳酸鹽系數(shù)和尼格里特征值分別見(jiàn)表2和表3。

通過(guò)判別正副變質(zhì)巖的K-A圖解(圖2)來(lái)看[11]，5件樣品均落在沉積巖區(qū)內(nèi)，說(shuō)明該巖石原巖為一套沉積巖，再通過(guò)(al-alk)-c圖解(圖3)來(lái)看[12]，2，3，4，5號(hào)樣品落在粘土巖區(qū)，1號(hào)樣品落在粘土和白云巖混合巖區(qū)，說(shuō)明原巖主要以粘土巖為主，其次為粘土和白云巖混合物。

表1　棲霞宅科地區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖化學(xué)成分

表2　棲霞宅科地區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖鋁質(zhì)系數(shù)碳酸鹽系數(shù)

表3　棲霞宅科地區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖巖石化學(xué)尼格里特征值

K=K2O/(K2O+Na2O)；A=Al2O3/(Al2O3+CaO+K2O+Na2O)圖2　判別正副變質(zhì)巖的K-A圖解

圖3　火成巖和沉積巖的(al-alk)-c圖解

從原巖恢復(fù)(Al2O3+TiO2)-(SiO2+K2O)-∑其余組分三角圖解來(lái)看(圖4)，5件樣品投點(diǎn)均落在化學(xué)上中等分異的粘土，寒帶和溫帶氣候的海相和陸相粘土區(qū)與潮濕氣候帶化學(xué)上強(qiáng)分異的粘土區(qū)。

Ⅰ—石英砂巖、石英巖區(qū)；Ⅱ—少礦物砂巖、石英巖質(zhì)砂巖區(qū)；Ⅲ—復(fù)礦物砂巖；Ⅳ—長(zhǎng)石砂巖區(qū)；Ⅴ—鈣質(zhì)砂巖和含鐵質(zhì)砂巖區(qū)；Ⅵ—化學(xué)上弱分異的沉積物區(qū)(A—主要為雜砂巖，B—主要為副礦物粉砂巖)；Ⅶ—化學(xué)上中等分異的粘土、寒帶和溫帶氣候的海相和陸相粘土區(qū)；Ⅷ—潮濕氣候帶化學(xué)上強(qiáng)分異的粘土區(qū)；Ⅸ—碳酸鹽質(zhì)粘土和含鐵粘土區(qū)；Ⅹ—泥灰?guī)r區(qū)；Ⅺ—硅質(zhì)泥灰?guī)r和含鐵砂巖區(qū)；Ⅻ—含鐵石英巖(碧玉鐵質(zhì)巖)圖4　(Al2O3+TiO2)-(SiO2+K2O)-∑其余組分圖解

依據(jù)表2中樣品的鋁質(zhì)系數(shù)(Al2O3/SiO2)和碳酸鹽系數(shù)(CaO+MgO/SiO2)來(lái)看，5件樣品的鋁質(zhì)系數(shù)依次為0.316，0.326，0.347，0.334，0.299，均在粘土鋁質(zhì)系數(shù)0.27～0.37范圍之內(nèi)，說(shuō)明其原巖屬粘土范圍。從其碳酸鹽系數(shù)來(lái)看，1，2，4號(hào)樣品碳酸鹽系數(shù)在海成粘土巖系數(shù)0.103～0.184之間，但3，5號(hào)樣品的碳酸鹽系數(shù)不在海成粘土巖范圍之內(nèi)，推測(cè)為陸相或海陸交互相沉積。

綜上所述，棲霞宅科地區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖原巖來(lái)自大陸的溫帶或潮濕氣候帶，化學(xué)上屬中強(qiáng)等分異的海盆地或海陸交互相的大陸棚的一套粘土巖。

4　結(jié)論

(1)棲霞宅科地區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖為一套層位穩(wěn)定，遭受了區(qū)域構(gòu)造變質(zhì)作用的高角閃巖相變質(zhì)巖。

(2)通過(guò)對(duì)巖石地球化學(xué)特征的研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)含矽線(xiàn)石榴黑云片巖原巖主要海相沉積粘土巖，其次是海相交互相或者陸相沉積的粘土巖。

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Petrological Characteristics and Original Rocks Recovering of Sillmanite-bearing Garnet Biotite Schist in Zhaike Area of Qixia City

MA Xiangxian1，XIONG Yuxin1，YANG Bin1，TANG Lulu1，WU Kanglin1，CHEN Wentao1，CHANG Yulin2

(1.Shandong Institute of Geological Sciences, Key Laboratory of Geological Processes of Mineralization of Metal Minerals and Resources Utilization in Shandong Province, Shandong Jinan 250013, China)

Sillmanite-bearing garnet biotite schist is the major lithology of Anjicun section of Lugezhuang formation in Paleoproterozoic Jingshan group in Zhaike area of Qixia city. Its rock-forming minerals include biotite ,quartz, plagioclase, k-feldspar, garnet and sillmanite. It is high amphibolite facies metamorphic rocks. By using petrochemical and geochemical characteristics, it is found that medium-strong fractionated marine and marine-terrigenous facies claystone may be its original rock.

Sillmanite-bearing garnet biotite schist;original rock; claystone; Zhaike area; Qixia city

2014-06-17；

2015-01-30；編輯：曹麗麗

馬祥縣(1982—)，男，山東蒙陰人，工程師，主要從事地質(zhì)勘查工作；E-mail：1043636067@qq.com

P619.244

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