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  地质与资源 2019, Vol. 28 Issue (2): 128-133, 148  
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引用本文
钟辉, 刘欣, 伍月, 杨雅军. 中亚造山带东部非典型辉绿结构辉绿岩的岩相学特征及鉴定[J]. 地质与资源, 2019, 28(2): 128-133, 148.  
ZHONG Hui, LIU Xin, WU Yue, YANG Ya-jun. PETROGRAPHY AND IDENTIFICATION OF THE ATYPICAL OPHITIC DIABASES IN EASTERN CENTRAL ASIAN OROGENIC BELT[J]. Geology and Resources, 2019, 28(2): 128-133, 148.  
中亚造山带东部非典型辉绿结构辉绿岩的岩相学特征及鉴定
钟辉 , 刘欣 , 伍月 , 杨雅军     
中国地质调查局 沈阳地质调查中心, 辽宁 沈阳 110034
收稿日期：2018-08-06; 修回日期：2018-10-08
基金项目：中国地质调查局“东北基础地质综合调查与片区总结”项目（编号1212011220435）。
作者简介：钟辉(1964-), 女, 高级工程师(教授级), 现从事岩石学及矿物学研究工作, 通信地址辽宁省沈阳市皇姑区北陵大街26甲3号, E-mail//2418734955@qq.com。
编辑：李兰英
摘要：在中亚造山带东部构造带中发现角闪变质辉绿岩，岩相学特征表明具非典型辉绿结构，显示变余辉绿结构及变余嵌晶含长结构.主要矿物为斜长石及角闪石，次要矿物为单斜辉石和阳起石.全岩岩石化学分析结果：SiO2含量为49.15%~52.96%、Na2O+K2O含量为2.71%~5.07%、CaO含量为7.07%~10.40%、Al2O3含量为14.77%~17.31%、TFe0含量为8.80%~12.27%、MgO含量为6.45%~9.57%；在火山岩TAS分类图落入玄武岩区，属于基性岩范围；说明研究区具有非典型辉绿结构的岩石命名为角闪变质辉绿岩的正确性.角闪变质辉绿岩经历了退变质作用：基性斜长石（拉长石）退变质为中性斜长石（中长石），进一步退变质为钠长石或钠更长石；单斜辉石退变质为角闪石，角闪石退变质为阳起石.
关键词：中亚造山带东部    非典型辉绿结构    变质辉绿岩    岩相学    岩石化学    
中图分类号：P586            文献标志码：A             文章编号：1671-1947(2019)02-0128-07
PETROGRAPHY AND IDENTIFICATION OF THE ATYPICAL OPHITIC DIABASES IN EASTERN CENTRAL ASIAN OROGENIC BELT
ZHONG Hui , LIU Xin , WU Yue , YANG Ya-jun     
Shenyang Center of Geological Survey, CGS, Shenyang 110034, China
Abstract: Hornblende metamorphic diabase is found in the eastern tectonic zone of Central Asian Orogenic Belt. Its petrographical features present atypical ophitic texture, as blastodiabasic texture and blastophitic poikilitic texture, with major minerals of plagioclase and hornblende and minor clinopyroxene and actinolite. The whole rock petrochemical analysis results show that the chemical compositions in the samples include SiO2 (49.15%-52.96%), Na2O+K2O (2.71%-5.07%), CaO (7.07%-10.40%), Al2O3 (14.77%-17.31%), TFeO (8.80%-12.27%), and MgO (6.45%-9.57%). The data fall into the basalt area in the volcanic rock TAS classification diagram, belonging to basic rock, which confirms the naming of the hornblende metamorphic diabase with atypical ophitic texture. The hornblende metamorphic diabase underwent retrometamorphism with the basic plagioclase (labradorite) turned to intermediate plagioclase (andesine) and further to albite or sodium oligoclase, while the clinopyroxene is metamorphosed to hornblende, and then to actinolite.
Key words: eastern Central Asian Orogenic Belt    atypical ophitic texture    metamorphic diabase    petrography    petrochemistry    

0 引言

岩浆岩的结构是岩石形成时地质背景及物理化学条件的反映, 也是岩石分类命名的重要依据.换言之, 岩浆岩形成的地质构造背景及其形成时的物理化学条件, 对岩浆岩的结构具有重要的控制作用.相同岩性的岩石, 在构造稳定区, 物理化学条件相对稳定, 从而形成典型的结构; 而处于强烈活动构造背景时, 由于构造强烈活动, 地温梯度、抬升速率等的变化, 从而影响矿物结晶条件, 形成的结构与典型结构存在差异.在中亚造山带[1-4]东部发育数条重要的构造带, 诸如贺根山-扎兰屯-黑河构造带[5-8]、蘑菇气-突泉构造带、锡林浩特-西乌旗-牤牛海构造带➊➋、长春-延吉构造带➊ [9-10]、西拉沐沦构造带等(图 1), 其中出露许多基性-超基性侵入岩, 目前在锡林浩特-西乌旗-牤牛海构造带及长春-延吉构造带中出露的角闪变质辉绿岩的结构与典型辉绿岩结构有较大差别.

图 1 研究样品的构造位置 Fig.1 Tectonic location of the study sample 1-样品位置(sampling position); F1-得尔布干断裂带(Deerbugan Fault); F2-赤峰-开原断裂带(Chifeng-Kaiyuan Fault); F3-依兰-舒兰断裂带(Yilan-Shulan Fault); F4-敦化-密山断裂带(Dunhua-Mishan Fault); ①-头道桥-鄂伦春构造混杂岩带(Toudaoqiao-Oroqen tectonic melange); ②-嫩江-黑河构造混杂岩带(Nenjiang-Heihe tectonic melange); ③-贺根山-扎兰屯构造混杂岩带(Hegenshan-Zhalantun tectonic melange); ④-蘑菇气-大石寨构造混杂岩带(Moguqi-Dashizhai tectonic melange); ⑤-西乌旗-牤牛海构造混杂岩带(Xiwuqi-Mangniu teconic melange); ⑥-长春-延吉构造混杂岩带(Changchun-Yanji teconic melange); ⑦-嘉荫-牡丹江构造混杂岩带(Jiayin-Mudanjiang teconic melange); ⑧-二道井增生杂岩带(Erdaojing accretionary complex); ⑨-温都尔庙增生杂岩带(Wenduermiao accretionary complex); ⑩-西拉沐沦构造混杂岩带(Xilamulun accretionary complex)

➊付俊彧，等.东北基础地质综合调查与片区总结成果报告. 2016

➋付俊彧，等.大兴安岭成矿带北段基础地质综合研究成果报告. 2013.

锡林浩特-西乌旗-牤牛海构造带位于华北板块北缘, 近东西向展布, 被认为往东经松辽盆地的通榆-长岭, 与长春-延吉构造带相接, 构成华北板块与西伯利亚板块的拼合带➊➋.该构造带构造复杂, 岩浆活动频繁, 岩浆活动的物理化学条件变化较大.本次研究, 选取了锡林浩特-西乌旗-牤牛海构造带中部的好老鹿场地区及长春-延吉构造带中部的头道沟地区出露的角闪变质辉绿岩数件样品(图 1)进行显微岩相学分析研究, 探讨其结构特征及岩石命名, 并与典型闪长岩、典型辉绿岩的岩相学特征进行对比, 总结出角闪变质辉绿岩的命名依据, 期望对在东北区的岩矿鉴定工作者有所帮助.

1 研究区角闪变质辉绿岩显微岩相结构特征 1.1 头道沟地区角闪变质辉绿岩显微岩相结构特征

头道沟地区角闪变质辉绿岩具变余辉绿结构及变余嵌晶含长结构.变余辉绿结构特征为长柱状斜长石搭成格架(图 2), 格架中为半自形宽板状、粒状角闪石及少量粒状单斜辉石; 变余嵌晶含长结构特征为长柱状斜长石晶体嵌于较大颗粒角闪石之中(图 3), 也见有长柱状斜长石晶体嵌于单斜辉石之中.岩石主要由斜长石35%~45%(体积分数, 下同)、角闪石35%~40%, 次要矿物阳起石5%~10%、单斜辉石5%、磁铁矿5%组成.

图 2 角闪变质辉绿岩变余辉绿结构 Fig.2 Blastodiabasic texture in hornblende metamorphic diabase
图 3 角闪变质辉绿岩变余嵌晶含长结构 Fig.3 Blastophitic poikilitic texture in hornblende metamorphic diabase

斜长石粒径0.4~1.2 mm, 多呈半自形长柱状, 大部分晶体长边缘凹凸不平(图 4), 呈港湾状, 聚片双晶带较宽, 环带较弱, 斜长石表面常被绢云母鳞片星散交代.选择表面较干净的斜长石颗粒, 用⊥(010)切面的最大消光角法, 测得(010)∧Np’=22°, 查斜长石⊥(010)切面最大消光角和成分关系图, 得出An为38%, 即斜长石成分为Ab62An38, 为中长石; 个别斜长石颗粒, 斜长石(010)∧Np’=30°, 查斜长石⊥(010)切面最大消光角和成分关系图[11], 得出An为55%, 即斜长石成分为Ab45An55, 为拉长石.

图 4 角闪变质辉绿岩中斜长石边界凹凸不平 Fig.4 Concave-convex edge of plagioclase in hornblende metamorphic diabase

角闪石粒径0.2~0.9 mm, 以半自形宽板状、粒状为主, 少量半自形长柱状, 表面较洁净, 也见呈较自形八边形辉石假象, 半自形长柱状角闪石的边缘较平直, 而半自形宽板状及粒状的角闪石边缘多呈齿状, 阳起石围绕角闪石边缘生长, 显示角闪石退变质为阳起石的特征; 部分角闪石与长柱状斜长石穿插生长, 说明部分角闪石与斜长石平衡共生; 角闪石显黄绿色, 具显著多色性(Ng-绿或黄绿, Np-浅黄绿或浅黄), 最高干涉色可达二级蓝; 一组完全解理, 斜消光, 消光角C∧ Ng’=24°.

阳起石粒径0.05~0.1 mm, 呈淡绿色, 微弱多色性(Ng-淡绿, Np-近无色), 多为纤维状、毛毡状集合体, 分布于角闪石的边缘, 常见单偏光下为一个颗粒的角闪石, 正交偏光下角闪石中心的干涉色高于边缘的干涉色, 故阳起石为角闪石退变质作用形成.

单斜辉石粒径0.2~0.6 mm, 无色, 他形粒状, 发育辉石式解理, 辉石中嵌有长柱状斜长石, 角闪石沿单斜辉石的边缘分布, 而单斜辉石解理缝中未见角闪石, 指示单斜辉石退变质形成角闪石, 退变质作用从单斜辉石边缘开始, 直至单斜辉石全部转变为角闪石(图 5), 从而显示为辉石的假象.

图 5 角闪变质辉绿岩中单斜辉石退变质为角闪石 Fig.5 Clinopyroxene retro-metamorphosed into hornblende

磁铁矿粒径0.1~0.2 mm, 呈半自形或他形粒状, 不透明.

综合以上特征, 将具有变余辉绿结构及变余嵌晶含长结构.主要矿物为斜长石(中长石)及角闪石、次要矿物为单斜辉石及阳起石的岩石命名为角闪变质辉绿岩.

1.2 好老鹿场地区角闪变质辉绿岩显微岩相结构特征

好老鹿场地区角闪变质辉绿岩具变余辉绿结构及变余嵌晶含长结构.变余辉绿结构特征为半自形长柱状钠长石或钠更长石搭成格架, 格架间隙中为角闪石及少量单斜辉石; 变余嵌晶含长结构特征为较大颗粒角闪石中嵌有长柱状钠长石或钠更长石.

角闪变质辉绿岩由主要矿物钠长石或钠更长石(50%)及角闪石(35%), 次要矿物阳起石(10%)和单斜辉石(5%)、少量绿泥石组成.钠长石或钠更长石粒径0.7~1.8 mm, 呈半自形长柱状, 边缘齿状, 聚片双晶带较宽且清晰, 少量发育卡氏双晶, 部分边缘显示负突起, 晶面中心模糊, 发生绢云母化.角闪石粒径0.6~2.0 mm, 呈黄绿色, 微弱多色性(Ng-黄绿, Np-淡黄绿), 以不规则宽板状、粒状为主, 少量六边形及菱形粒状.宽板状、粒状的角闪石边缘略显齿状, 角闪石边缘可见纤维状、束状阳起石环绕, 说明角闪石退变质作用形成阳起石(图 6).少量较大颗粒角闪石中嵌有自形柱状钠长石或钠更长石微晶.阳起石晶形为纤维状、束状或毛毡状集合体, 沿角闪石边缘或径向生长, 或宽板状角闪石均被阳起石集合体替代.在角闪石中心有少量单斜辉石残留, 角闪石沿单斜辉石的边缘分布, 而单斜辉石解理缝中未见角闪石, 排除了角闪石交代单斜辉石的可能性, 显示单斜辉石退变质形成角闪石.绿泥石呈淡绿色, 异常靛蓝干涉色, 片状集合体, 分布于钠长石与角闪石之间, 与阳起石共生.综合上述特征, 将该岩石命名为角闪变质辉绿岩.

图 6 角闪变质辉绿岩中角闪石退变质为阳起石 Fig.6 Hornblende retro-metamorphosed into actinolite
2 岩石地球化学特征佐证

研究区样品的岩石化学分析数据由东北矿产资源监督检测中心完成.本次研究采集了6件样品, 样品分析结果: SiO2含量为49.15%~52.96%、Na2O+K2O含量为2.71%~5.07%、CaO含量为7.07%~10.40%、Al2O3含量为14.77%~17.31%、TFe0含量为8.80%~12.27%、MgO含量为6.45%~9.57%(表 1).将6个角闪变质辉绿岩的岩石化学数据与基性岩的岩石化学数据[12]对比, 样品岩石化学特征与基性岩岩石化学特征基本一致.所有样品的SiO2、Na2O+K2O、CaO、Al2O3、TFe0、MgO含量均在基性岩范围内, 只有一个样品SiO2含量超出基性岩SiO2含量范围0.96%, 一个样品Na2O+K2O含量超出基性岩Na2O+K2O含量范围0.06%, 一个样品CaO含量超出基性岩CaO含量范围0.40%.将研究区6个角闪变质辉绿岩及2个典型辉绿岩的岩石化学分析数据, 投入火山岩TAS分类图[13]中(图 7), 结果显示, 6个角闪变质辉绿岩全部落入玄武岩区, 进一步证明了研究区样品属于基性岩的范畴, 也即证明岩石薄片命名的正确性.

表 1 研究区样品的化学成分 Table 1 Chemical compositions of the samples from the study area
图 7 火山岩TAS分类图(据Le Bas et al., 1986) Fig.7 The TAS classification diagram of volcanic rock(After Le Bas et al., 1986) 1-样品(sample); 2-典型辉绿岩(typical diabase)
3 对比分析

将研究区角闪变质辉绿岩与典型辉绿岩、典型闪长岩进行对比发现, 角闪变质辉绿岩与典型辉绿岩的结构相似, 但矿物成分有较大差异; 角闪变质辉绿岩与典型闪长岩的矿物成分有相同之处, 而两者的结构却完全不同, 故研究区的角闪变质辉绿岩既不是典型的辉绿岩, 也不是典型的闪长岩.

3.1 与典型辉绿岩对比

角闪变质辉绿岩呈变余辉绿结构及变余嵌晶含长结构, 与典型辉绿结构及典型嵌晶含长结构"形似", 但与构成典型辉绿结构及典型嵌晶含长结构矿物成分差异较大.

典型辉绿岩的辉绿结构[14]为先结晶的较自形的斜长石板状晶体搭成的近三角形空隙中充填他形辉石颗粒, 而研究区角闪变质辉绿岩的变余辉绿结构则是长柱状斜长石(中长石、钠长石或钠更长石)搭成格架, 格架间隙中为半自形宽板状、粒状角闪石及少量粒状单斜辉石.

典型辉绿岩的嵌晶含长结构为在较大的辉石晶体中, 包含自形程度较高的斜长石, 而研究区角闪变质辉绿岩的变余嵌晶含长结构则是较大的角闪石晶体中嵌有半自形长柱状斜长石(中长石、钠长石或钠更长石).

典型辉绿岩的矿物成分由基性斜长石(拉长石-倍长石)、单斜辉石(普通辉石及贫钙的易变辉石)组成, 次要矿物为橄榄石、斜方辉石、角闪石及黑云母等.而研究区角闪变质辉绿岩的主要矿物为斜长石(中长石、钠长石或钠更长石)及角闪石, 次要矿物为单斜辉石、阳起石及绿泥石, 未出现橄榄石、斜方辉石及黑云母.

3.2 与典型闪长岩对比

典型闪长岩呈半自形柱状结构[14], 主要矿物中长石及角闪石的结晶程度相近; 而角闪变质辉绿岩呈变余辉绿结构及变余嵌晶含长结构, 斜长石的结晶程度好于角闪石(单斜辉石退变质形成), 先结晶的斜长石搭成格架, 而稍晚结晶的辉石(大部分退变质为角闪石)充填于格架中或将早结晶的斜长石包于其中.

典型闪长岩的主要矿物为中长石及角闪石, 次要矿物为黑云母及石英; 而角闪变质辉绿岩的主要矿物为斜长石及角闪石, 斜长石成分以中长石、钠长石或钠更长石为主, 少量拉长石, 次要矿物为单斜辉石、阳起石、绿泥石及磁铁矿.

3.3 讨论

在角闪变质辉绿岩中出现3种成分的斜长石, 分别为拉长石、中长石及钠长石或钠更长石, 只在个别斜长石颗粒中测出拉长石号码, 大部分斜长石成分为中长石、钠长石或钠更长石, 推断原生矿物拉长石经退变质作用形成中长石、钠长石或钠更长石, 只在局部有少量拉长石残留.斜长石长边缘均凹凸不平呈港湾状, 为斜长石发生变质重结晶作用提供了依据[15].角闪石大部分呈半自形宽板状或粒状, 少量角闪石呈半自形长柱状、自形菱形粒状、自形六边形粒状、自形八边形辉石假象.部分角闪石沿单斜辉石的边缘分布, 而单斜辉石解理缝中未见角闪石, 排除了角闪石交代单斜辉石的可能性, 显示单斜辉石退变质形成角闪石, 退变质作用从单斜辉石的边缘开始, 最终单斜辉石全部转变成宽板状、粒状角闪石, 保留了辉石假象的特点.半自形长柱状、自形菱形粒状、自形六边形粒状的角闪石, 体现了岩浆结晶角闪石即原生角闪石的特征, 说明角闪变质辉绿岩中的角闪石既有较自形的原生角闪石, 也有单斜辉石退变质形成的宽板状、粒状角闪石, 即次生角闪石, 且以次生角闪石为主.阳起石的集合体分布于角闪石边缘或沿其径向生长, 部分角闪石全部被阳起石替代, 说明阳起石为角闪石退变质作用形成.

出露于中亚造山带东段"锡林浩特-西乌旗-牤牛海构造带"及"长春-延吉构造带"中的角闪变质辉绿岩的显微结构特征、矿物成分的演化, 可能与构造带强烈构造活动及热液活动有密切关系.东北地区有多条重要的大型断裂构造带, 发育许多基性侵入岩, 其结构及矿物成分由于构造热液的多期活动而复杂化, 给岩石的准确鉴定带来诸多困难.本次研究, 为构造带该类岩石的鉴定提供借鉴.

4 结论

1) 角闪变质辉绿岩, 具有非典型辉绿结构, 即具有变余辉绿结构及变余嵌晶含长结构.岩石化学数据证明属于基性岩, 投火山岩TAS分类图全部落入玄武岩区, 岩石薄片命名与岩石地球化学数据相吻合.

2) 角闪变质辉绿岩经历了退变质作用的过程, 主要矿物成分斜长石及角闪石发生了如下变化:基性斜长石(拉长石)转变为中性斜长石(中长石), 退变质为钠长石或钠更长石; 单斜辉石退变质为角闪石, 角闪石退变质为阳起石.

3) 本次研究, 对中亚造山带东部数条构造带中具有相同特征的岩石命名具有指导意义, 也对本地区构造带活动历程分析研究提供了新思路.

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图 1 研究样品的构造位置 Fig.1 Tectonic location of the study sample 1-样品位置(sampling position); F1-得尔布干断裂带(Deerbugan Fault); F2-赤峰-开原断裂带(Chifeng-Kaiyuan Fault); F3-依兰-舒兰断裂带(Yilan-Shulan Fault); F4-敦化-密山断裂带(Dunhua-Mishan Fault); ①-头道桥-鄂伦春构造混杂岩带(Toudaoqiao-Oroqen tectonic melange); ②-嫩江-黑河构造混杂岩带(Nenjiang-Heihe tectonic melange); ③-贺根山-扎兰屯构造混杂岩带(Hegenshan-Zhalantun tectonic melange); ④-蘑菇气-大石寨构造混杂岩带(Moguqi-Dashizhai tectonic melange); ⑤-西乌旗-牤牛海构造混杂岩带(Xiwuqi-Mangniu teconic melange); ⑥-长春-延吉构造混杂岩带(Changchun-Yanji teconic melange); ⑦-嘉荫-牡丹江构造混杂岩带(Jiayin-Mudanjiang teconic melange); ⑧-二道井增生杂岩带(Erdaojing accretionary complex); ⑨-温都尔庙增生杂岩带(Wenduermiao accretionary complex); ⑩-西拉沐沦构造混杂岩带(Xilamulun accretionary complex)
图 2 角闪变质辉绿岩变余辉绿结构 Fig.2 Blastodiabasic texture in hornblende metamorphic diabase
图 3 角闪变质辉绿岩变余嵌晶含长结构 Fig.3 Blastophitic poikilitic texture in hornblende metamorphic diabase
图 4 角闪变质辉绿岩中斜长石边界凹凸不平 Fig.4 Concave-convex edge of plagioclase in hornblende metamorphic diabase
图 5 角闪变质辉绿岩中单斜辉石退变质为角闪石 Fig.5 Clinopyroxene retro-metamorphosed into hornblende
图 6 角闪变质辉绿岩中角闪石退变质为阳起石 Fig.6 Hornblende retro-metamorphosed into actinolite
表 1 研究区样品的化学成分 Table 1 Chemical compositions of the samples from the study area
图 7 火山岩TAS分类图(据Le Bas et al., 1986) Fig.7 The TAS classification diagram of volcanic rock(After Le Bas et al., 1986) 1-样品(sample); 2-典型辉绿岩(typical diabase)
中亚造山带东部非典型辉绿结构辉绿岩的岩相学特征及鉴定
钟辉 , 刘欣 , 伍月 , 杨雅军