（地球化学专业论文）辽宁鞍山铁架山花岗岩及表壳岩的同位素年代学和地球化学研究.pdf

独创性说明 作者郑重声明 本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研 究工作及取得研究成果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢的 地方外 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果 也不包含 为获得中国地质科学院或者其他单位的学位或证书所使用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均以在论文中做了明确的说 明并表示了谢意 作者签名 匮型 撞日期 2 q q 互生 旦 鱼旦 中国地质科学院学位论文的版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解 中国地质科学院硕士 博 士学位论文版权使用规定 同意中国地质科学院保留并向国家有关部 门或机构送交学位论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权中国地质科学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索 也可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和 汇编学位论文 作者签名 丛丛 艳 导师签名 夏逾生 2 0 0 6 年鱼月堕日 摘要 鞍山为全球四个存在 3 8g a 岩石的地区之一 该区3 0g a 铁架山花岗岩是 华北克拉通时代最古老 分布范围最大的富钾质花岗岩 本次研究共对3 个铁架山花岗岩样品 a 0 4 3 2 a 9 8 2 5 和a 9 8 3 7 进行了锆 石s h r i m p u p b 年龄测定 其中从a 9 8 3 7 获得了 组岩浆年龄2 9 9 2 1 0m a 该年龄资料再一次支持了以往对铁架山花岗岩形成于3 0g a 左右的认识 样品 a 0 4 3 2 的岩浆锆石由于存在强烈铅丢失 未能获得可靠的岩浆锆石年龄 根据数 据点分布和其它资料 推测为2 9 6 2 9 9g a 然而 所获得的变质锆石年龄2 9 1 3 7 m a 记录了铁架山花岗岩形成之后变质事件的时间 这也是鞍山地区首次获得 的中太古代变质年龄 对于了解鞍山地区早期地壳演化具有重要意义 在样品 a 9 8 2 5 获得的年龄资料中 我们得到2 9 1 4 4 m a 的一个谐和岩浆年龄 该年龄 与样品a 0 4 3 2 变质钻石年龄一致 代表了在该次构造热事件深熔作用的时代 同时也表明主体形成于2 9 6 2 9 9g a 的铁架山花岗岩存在进一步解体的可能 在样品a 9 8 3 7 和a 9 8 2 5 中存在较多残余锆石 最老残余锆石年龄可达3 7 5 9m a 这是首次在铁架山花岗岩中获得残余锆石年龄 铁架山片麻状花岗岩明显高k 2 0 低n a 2 0 在a n a b o r 图上样品位于花岗 岩区 大致都具有明显的负铕异常 n b p t i 相对明显地亏损 岩石t h 含量 很高 b a 相对于r b t h 显示出强烈的亏损 根据轻重稀土分离程度与否可将 花岗质岩石分为两组 一组重稀土强烈亏损 轻重稀土强烈分离 另一组重稀土 呈平坦型 轻重稀土分离相对较弱 样品分析显示出较均匀的n d 同位素组成特 征 t d m n d 和 n d 3 0g a 的变化范围分别为3 3 8 3 8 8g a 和 7 2 1 2 2 6 3 个铁架山花岗岩样品锆石的h f 同位索组成分析结果是 岩浆锆石数据中 除a 9 8 3 7 1 6 异常以外 其余数据点的e h f r 和h f 同位素亏损地幔模式年龄f d m h f 的变化范围分别为一9 3 6 一2 2 9 和3 3 2 3 5 7g a 残余锆石的 l l f f 和 f d m h f 变化范围分别为 1 0 5 3 1 9 4 7 和3 5 6 3 8 9g a 变质重结晶锆石的 h f f 和t d m h f 变化范围分别为一9 1 0 5 7 3 和3 4 2 3 5 5g a 岩浆锆石年龄 和h f 同位索组成及全岩n d 同位素组成对比表明 铁架山花岗岩主体形成于古 摘要 老陆壳物质的再循环 此外 部分岩石组成特征表明它们在形成过程中和 或形 成之后稀士组成可能发生了一定程度的变化 铁架山花岗岩中存在不同类型的表壳岩 以下简称铁架山表壳岩 除本次 地球化学研究未涉及的斜长角闪岩 石英岩外 根据地球化学组成及n d 同位素 组成 可将其它铁架山表壳岩分为3 类 一类为变泥砂质岩石 构成表壳岩主体 它们在元素和n d 同位素组成上与铁架山花岗岩十分相似 6 个样品都具有 k 2 0 n a 2 0 的特点 岩石具有明显的负铕异常 高场强元素n b p t i 出现明显 的相对亏损 b a 相对于r b t h 显示出强烈的亏损 岩石t d m n d 和e n d 3 0 g a 的变化范围分别为3 1 8 3 5 1g a 和一3 8 9 o 6 4 在所有变泥沙质岩石中 样品 a 0 4 3 5 的e n d 3 0g a 最高为o 6 4 t d m 州d 最小为3 1 8g a 另一类铁架山表壳岩为取自铁架山南坡崔家屯的强糜棱岩化云母石英片岩 a 9 8 1 4 和a 0 5 3 0 其s i 0 2 高达8 0 高k 2 0 低n a 2 0 稀土总量很低 负铕异 常不明显 具重稀土相对富集的异常稀土模式 对样品a 9 8 1 4 做了n d 同位素组 成分析 它的t d m n d 以及e n d 3 0 g a 分别是6 5 3 g a 以及 5 3 4 异常的n d 同位 素组成显然与岩石存在异常稀土模式有关 最后一类铁架山表壳岩为黑云斜长片 麻岩a 9 8 2 6 岩石高n a 2 0 低k 2 0 轻重稀土强烈分离 负铕异常不明显 存在 明显的负钡异常 但高场强元素n b p t i 亏损相对较弱 与上述交泥砂质岩石 有一定区别 它的t d m n d 以及e n d 3 0 g a 分别是2 5 2 g a 以及1 2 6 0 以往根据铁架山表壳岩与铁架山花岗岩地球化学和n d 同位素组成上的相似 性 把前者当成后者中的包体 但对3 个变质碎屑沉积样品 a 9 8 1 9 a 0 4 3 5 和 a 0 4 3 6 1 碎屑锆石s h r i m pu p b 年龄测定 它们最大2 0 7 p b 6 p b 年龄为3 0g a 左右 与铁架山花岗岩形成时代相近 表明这些表壳岩形成于铁架山花岗岩之 后 不是以往所认为的那样为铁架山花岗岩中的包体 根据现有研究 它们很可 能为2 5g a 鞍山群的一部分 2 个铁架山表壳岩样品锆石的h f 同位素组成分析 数据中除a 0 4 3 5 0 8 异常以外 其余数据点的e h f f 和t d m h f 的变化范围为 9 9 3 2 2 9 和3 3 0 3 6 7 g a 表明碎屑锆石也是来自有一定地壳滞留时间的物源区 关键词 铁架山花岗岩 铁架山表壳岩 太古宙 s h r i m p l u h f 同位素 n d 同位素 地球化学 鞍山 a b s 扛a c t a b s t r a c t g e o c h r o n o l o g ya n dg e o c h e m i s t r yo f t h et i e j i a s h a ng r a n i t e sa n d s u p e r c r u s t a lr o c k si nt h ea n s h a na r e a l i a o n i n gp r o v i n c e a n s h a ni so n eo ff o u r 3 8g ar o c kd i s t r i b u t i o n 郐潜豁i nt h ew o r l d t h e t i e j i a s h a ng r a n i t es t u d i e di nt h i sp a p e ri st h el a r g e s ta n do l d e s tk r i c hg r a n i t ei nt h e n o r t h c h i n ac r a t o n t w og r a n i t es a m p l e sa 9 8 2 5a n da 9 8 3 7g i v em a g r n a t i cz i r c o n a g e so f2 9 1g aa n d2 9 9g a r e s p e c t i v e l y b e i n gd i f f e r e n tf r o mt h em a g m a t i cz i r c o n a g e s 2 9 6g a d e t e r m i n e db yz h o n g 1 9 s 4 a n ds o n ge ta 1 1 9 9 6 a n dt h e r e f o r e p r o b a b l ym e a n i n gt h a tt h et i e j i a s h a ni n t r u s i o ns h o u l db ef u r t h e rs u b d i v i d e d t h e e x i s t e n c eo f i n h e r i t e dz k c o n s w i t ht h eo l d e s tz i r c o ng r a i nb e i n g3 7 6g ai na g e i nt h e t w og r a n i t es a m p l e si n d i c a t e st h a tt h et i e j i a s h a ng r a n i t ew a sd e r i v e df r o ma n c i e n t c o n t i n e n t a lc r u s t i ti sc o n s i s t e n tw i t ht h eg e o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c so f t h et i e j i a s h a n g r a n i t e w h i c hi sh i 曲i nk 2 0a n d l o wi nn a z oa n ds h o w so b v i o u sn e g a t i v ee ua n db a a n o m a l i e s 谢mt d m n d a n d n d b e i n g3 3 8 3 8 8g aa n d 一7 2 1 一2 2 6 r e s p e c t i v e l y g r a n i t es a m p l ea 0 4 3 2d o e sn o tg i v eab e l i e v a b l em a g m a t i cz i m o na g e b e c a u s eo fs 仃o n gl e a dl o s s h o w e v e r i tg i v e sam e t a m o r p h i cz i r c o na g eo f2 9 1g a o b t a i n e df o rt h ef i r s tt i m ei nt h et i e j i a s h a ng r a n i t ea n de v e ni nt h ea n s h a na r e a t h i s m e t a m o r p h i ca g ei ss a m ea st h ea g eo fm a g m a t i cz i r c o nf r o mg r a n i t es a m p l ea 9 8 2 5 u n d o u b t e d l yi n d i c a t i n gt h a ta l li m p o r t a n tt e c t o n o t h e r m a le v e n th a p p e n e da r o u n d2 9 g aa g o t h em a g m a t i cz i r c o n sg i v ee h f a n dt o m h 0o f 一9 3 6 一2 2 9a n d3 3 2 3 5 7 m a w i t he x c e p t i o no f a n a l y s i sa 9 8 3 7 1 6 t h ei n h e r i t e dz i r c o n sf r o ms a m p l e sa 9 8 2 5 a n da 9 8 3 7h a v e h 0a n dt d m h f v a l u e sr a n g i n gf r o m 一9 1 0t o 一5 7 3a n df r o m3 4 2 t o3 5 5g a r e s p e c t i v e l y t h em e t a m o r p h i cz i r c o n sf r o ms a m p l ea 0 4 3 2s h o ws i m i l a r 8 h 力a n dt d m h f v a l u e st ot h o s eo ft h em a g m a t i cz i r c o n s b e i n g 9 10 5 7 3a n d 3 4 2 3 5 5g a r e s p e c t i v e l y b a s e do nt h eh fi s o t o p ec o m p o s i t i o n so ft h ez i r c o n s c o m b i n i n gw i t he l e m e n ta n dn di s o t o p ec o m p o s i t i o n so ft h ew h o l er o c k s i ti s s u g g e s t e dt h a tt h ef o r m a t i o no ft h et i e j i a s h a ng r a n i t ew 船r e l a t e dt or e c y c l i n go f 3 a b s 仃a c t a n c i e n tc o n t i n e n t a lc r u s ta n dt h a tt h er e ed i s t r i b u t i o np a t t e r n so f s o m ep o r t i o n so f t h e g r a n i t ew e r ec h a n g e dd u r i n gi t sf o r m a t i o na n d o rl a t t e re v o l u t i o np r o c e s s e s t h e r ea r es o m es u p r a c r u s t a lr o c k so f h i g hm a t u r i t yi nt h et i e j i a s h a ng r a n i t e t h e m o s ti m p o r t a n ts u p e r c r u s t a lr o c k s i n c l u d i n gm i c aq u a r t zs c h i s t b i o t i t ef i n e g r a i n e d g n e i s sa n df i n e g r a i n e dl e u c o g n e i s s a r eh i g hi nk 2 0a n dl o wi nn a 2 0 讪ms t r o n g l y n e g a t i v ee ua n db aa n o m a l i e s t o m n d a n d n d 0a r e3 1 8 3 5 1g aa n d 一3 8 9 0 6 4 r e s p e c t i v e l y t h e s er o c k sw e r ec o n s i d e r e dt ob ee n c l a v e si nt h et i e j i a s h a ng r a n i t ea n d t ob es o u r c em a t e r i a lf r o mw h i c ht h et i e j i a s h a ng r a n i t ew a sd e r i v e da c c o r d i n gt ot h e i r s i m i l a r i t yi ng e o c h e m i c a lc o m p o s i t i o n h o w e v e r n e ws h r i m pu p bd a t as h o wt h a t t h ed e t r i t a lz i r c o n sf r o mt h r e es u p e r c r u s t a lr o c ks a m p l e s a 9 8 1 9 a 0 4 3 5a n d a 0 4 3 6 1 a r ec o m m o n l yy o u n g e rt h a n3 0g ai na g e i n d i c a t i n gt h a tt h e yf o r m e dl a t e rt h a nt h e t i e j i a s h a ng r a n i t ea n ds oe x c l u d i n gt h ep o s s i b i l i t yt h a tt h e ya r et h ee n c l a v e si nt h e t i e j i a s h a ng r a n i t e t h e s es u p r a c m s t a lr o c k sm a yb eap a r to f t h ea n s h a ng r o u po f 2 5 g a t h eo t h e rt y p eo fs u p e r c r u s t a lr o c ki sm i c aq u a r t zs c h i s tw i t hh j 曲s i 0 2 i ts h o w s a n o m a l o u sr e ea n dn di s o t o p ec o m p o s i t i o n s w i t hl r e e b e i n gl o w e rt h a nh r e e i n c o n t e n ta n da na n o m a l o u st d m s d lv a l u eb e i n g6 5 3g a k e yw o r d s t i e j i a s h a ng r a n i t e t i e j i a s h a ns u p r a c m s t a lr o c k s a r c h e a n s h r i m p l u h f i s o t o p e n di s o t o p e g e o c h e m i s t r y a n s h a n 4 弓l 言 引言 1 基本情况 鞍山地区由于存在具有巨大经济意义的条带状铁矿 又称鞍山式铁矿 b i f b a n d e d i r o n f o r m a t i o n 很早就引起人们的关注 继日本人在该区开采铁矿以 来 从上世纪5 0 年代起我国地质学家就开始了对鞍山地区铁矿的研究 李鸿业 1 9 5 9 1 9 6 5 张秋生 1 9 8 4 然而 相对于铁矿地质研究 对该区早前寒武纪 的年代学研究起步更晚 程裕祺等 1 9 6 3 李鸿业等 1 9 6 5 钟富道 1 9 8 4 乔 广生等 1 9 9 0 对该区地质体的详细划分工作一直都在持续着 早期的铁架山杂岩几乎包 括了鞍山市及附近所有的太古宙花岗质岩石 钟富道 1 9 8 4 上个世纪9 0 年代 以来 铁架山 岩体被进一步鳃体 s o n g e t a l 1 9 9 6 w a ne t 1 9 9 8 b 1 9 9 9 万渝生等 1 9 9 8 逐渐形成了大致以东山古老岩带为界线 铁架山岩体位于古 老岩带以南及向东北延伸其这样的格局 万渝生等 2 0 0 1 2 0 0 2 a b w a ne la 1 2 0 0 5 2 主要存在问题及研究思路 铁架山花岗岩研究取得较大进展 其基本分布范围 形成时代和地球化学组 成特征已较为清楚 但是 还存在一些不足 主要包括 1 根据地球化学和 n d 同位素组成特征 以往认为铁架山花岗岩形成于古老地壳物质的部分熔融 但并无其他资料的证据 铁架山花岗岩是否可进一步划分也值得进一步研究 2 铁架山岩体中出露的较多成熟度高的表壳岩 它们被认为是铁架山花岗岩的包 体 但这一认识主要是基于两者地球化学组成上相似性得出的 万渝生等 2 0 0 2 3 铁架山花岗岩呈片麻状 局部遭受强烈变形 那么 该岩体形成后是否有 变质作用年龄记录 同样 鞍山地区是否存在中太古代的变质作用也不清楚 针对以上问题 本次研究除加强野外地质 岩相学 地球化学和n d 同位素 研究外 重点开展了铁架山花岗岩及其表壳岩的锆石s h r i m p u p b 同位素年代学 研究 并对部分重要锆石样品进行了h f l 司位素组成测定 3 分析方法 1 锆石s h r 蹦pu p b 年龄测定 引言 北京离子探针实验室的高分辨离子探针质谱仪 s h r i m p s e n s i t i v eh i g h r e s o l u t i o ni o nm i c r o p r o b e 不仅具有高分辨 高灵敏 高精度的特点 在不必经 复杂和高成本化学分离处理情况下就能进行原位微区 通常2 5 3 0 岫 分析 s h r i m p 年龄测定送样流程见附录i 现已开通的远程控制为实验人员提供了另 外一种可选测年方法 在进行实验之前需要对样品靶进行前处理 流程见图0 一l 其中特别值得注 意的是锆石分选过程中应尽量避勉发生污染 开始测样前需对仪器进行一系列的 检查和调试 步骤见图0 2 做样时可以选择自动和半自动两种测试程序 图0 3 中给出了后一种测试流程 图0 1 前处理阶段流程图 f i g 0 1p r e o p e r a t i o nf l o wc h a r t 图0 2 上机步骤流程图 f i g 0 2 f l o wc h a r to f o p e r a t i o nf o rs h r i m p d a t i n g 6 引言 图0 3 做样漉程图 f i g 0 3 s h r i m pd a t i n gp r o c e s s 实验分多次完成 但测年过程和条件都十分类似 次离子流强度为5 8 n a 一次离子流束斑直径为2 5 3 0 岫 样品点清洗时间为1 2 0 1 8 0s 岩浆锆 石和碎屑锆石每个数据点测定分别为3 和5 个扫描 s c a n 测定质量峰有z r 2 0 2 0 4 p b 背景值 2 0 6 p b 2 0 7 p b 2 0 8 p b 2 3 8 u t h o 和u o 等 标准为来自澳 大利亚国立大学的s l l 3 和t e m s l l 3 宝石级锆石 u 含量为2 3 8p p m 年龄 为5 7 2m a 用于样品u 含量标定 t e m 年龄为4 1 7m a 用于样品年龄标定 数 据处理采用s q u d 1 0 3 d 和i s o p l o t 程序 图和文中年龄平均值误差为2 盯 9 5 置信度 通常每测定3 5 个样品数据点 就测定一个t e m 标准 具体分析 原理和流程见c o m p s t o n 等 1 9 9 2 和w i l l i a m s 1 9 9 8 2 全岩化学分析 所有样品的常量元素含量用x 荧光光谱法测定 稀土和微量元素用等离子质 谱测定 测定由国家地质实验测试中心完成 常量元素含量单位为 稀土和微 量元素含量单位为p p m 参数中 r e e l a y b e u e u 和b a b a 分别为稀 土总量 轻重稀土分离程度 铕异常和钡异常 稀土标准化值为l e e d e y 球粒陨石 m a s u d a 1 9 7 5 p e a r c e 图解所使用标准化值见p e a r c e 1 9 8 3 钡异常定义见 w a n 1 9 9 9 3 n d 同位素分析 测定在国土资源部同位素开放实验室和中国科学院地质与地球物理研究所 完成 s m n d 含量单位为p p m 分析误差为2 盯 模式年龄和国d f 值计算的年 龄单位为g a s m n d 同位素分析流程见 稀土元素的质谱同位素稀释分析和 引言 1 4 3 n d 1 4 4 n d 比值的精确测定方法 张宗清等 1 9 8 7 亏损地幔模式年龄计算公 式为 t o m d 1 x 1 n 1 4 3 n 4 4 n d 卜o 5 1 3 1 5 1 4 7 s m 4 n d 一0 2 1 3 7 1 4 h f 同位素分析 l u h f 同位素分析原理及流程见2 0 0 4 年全国岩石学与地球动力学研讨会资 料 l u h f 同位素体系及其岩石学应用 吴福元等 2 0 0 4 测定在中国科学院 地质与地球物理研究所的n e p t u n e 多接受电感耦合等离子体质谱仪和 g e o l a s l 9 3 r i m 准分子激光取样系统 l a m c i c p m s 上完成 由于大多数锆石 中含有o 5 2 的h f 又l u h f 比值很低 1 7 6 l u 1 7 7 h f 比值通常小于o 0 0 2 因 而由1 7 6 l u 衰变生成的1 7 6 h f 极少 因此锆石的1 7 6 h 疗1 7 7 h f 比值通常可以代表该锆 石形成时的1 7 6 h f 1 7 7 h f 比值 但是 对于古老的锫石 仍需作必要的校正 h f 同位素研究中的有关公式如下 h 力 6 h 影1 7 7 n o f 1 7 6 l 1 7 7 h d e h 1 1 7 6 h f l 7 7 f c h i j r o 一 1 7 6 l l i 1 7 7 h f c h u r o 1 一1 1 0 0 0 0 t d m a o 1 九 1 1 7 6 h f 7 h f s 1 7 6 h f 1 7 7 h o d m 1 7 6 l l l 1 7 7 h f s 1 7 6 l l l 1 7 7 f d m 其中 1 7 6 l u m h 0 和 1 7 6 i h 0 为样品测定值 1 7 6 l i l 1 7 7 h 0 c h u r o 0 3 3 2 1 7 6 h 1 7 7 h o c h u r o 0 2 8 2 7 7 2 1 7 6 l 7 7 h f d m o 0 3 8 4 1 7 6 h f 7 h i d m 0 2 8 3 2 5 t 为样品形成时间 护1 8 6 7 1 0 1 y e a r 4 工作量 本次研究工作量如下表 表o i 论文相关的工作量表 t a b l e0 1d a t ao f w o r k l o a di np a p e r 工作内容 工作量备注 野外地质学工作 采集样品 探针片 薄片 阴极发光 n d 同位素分析 s h r i m p 分析 化学分析 l u h f 同位素分析 共1 4 天 约1 2 8 公斤 8 个完成于北京科技大学 1 6 片完成于北京科技大学 8 8 张 分别完成于中国地质科学院矿床所和北京离子探针中心 5 件 完成于中国科学院地质与地球物理研究所 7 件完成于中国地质科学院北京离子探针中心 8 件 完成于中国地质科学院国家地质实验测试中心 6 件完成于中国科学院地质与地球物理研究所 注 其中部分锆石年代学和h f 同位素分析样品为以前所采集 第1 章区域地质背景 第1 章区域地质背景 鞍山位于辽宁鞍山一本溪地区 简称鞍本地区 的西部 图1 一1 鞍本地区太古 宙分布面积约6 0 0 0 平方公里 其北侧为以t t g 为主构成的中太古代卵形区 南侧 为早元古代 辽吉裂陷 东西两侧被不同时代年轻的地质体覆盖 张秋生等 1 9 8 4 w uj i a s h a ne ta 1 1 9 9 8 万渝生等 1 9 9 7 耿元生等 2 0 0 2 除鞍山外 其东都弓长岭等地也有大量古 中太古代地质体存在 图1 1辽宁鞍山一本溪地区地质筒图 据万渝生 1 9 9 3 f i g 1 1 s k e t c h g e o l o g i c a l m a p o f t h e a n s h a n b e n x i a r e a l i a o n i n g p r o v i n c e r a t i e r w a n 1 9 9 3 鞍山地区出露太古宙不同时代地质体 图1 2 包括始太古代的自家坟花 岗岩和东山条带状片麻岩以及变质石英闪长质岩石 古太古代的陈台沟表壳岩和 陈台沟花岗岩 中太古代的立山细粒奥长花岗岩 东鞍山花岗岩 铁架山花岗岩 和铁架山表壳岩 新太古代的鞍山群表壳岩和齐大山花岗岩等 已有研究表明 鞍山地区具有很长的她质演化历史 第 章区域地质背景 k 文全 n 建霹 妞 f 潋 遵 甄m罐汐仞她 藤 圈 圈 超墼性岩 时代不咀 25 g a 鞍山群 3o g a 束鞍山花岗岩 31 g a 盘山奥娅花岗岩 33 g a 陈台 勾表壳岩 33 38 g a 自家坟杂岩 25 g a 齐大山钾质花岗囊 30 g a 铁架山诧崩岩 3 og a 铁架i i i 花尚岩中的表壳音 33 g a 陈台沟花f 4 j 岩 33 38 g a 东d j 古老岩石带 图1 2 鞍山地区地质简图 据万渝生等 2 0 0 2 a 略作修改 除部分前人样品位置不清楚外 本文涉及到样品的位置都在图中标明 f i g 1 2 s k e t c hg e o l o g i c a l m a p o f t h e a n s h a n a l e a m o d i f i e da f t e r w a ne t a l 2 0 0 2 a 0 圈回日圆国 圈圆圆团 第2 章铁架山花岗岩和衰壳岩的地质特征及岩相学 第2 章铁架山花岗岩和表壳岩的地质特征及岩相学 第1 节地质特征 铁架山岩体以灰色片麻状花岗岩为主 出露规模较大 空间上呈穹隆状 分 布于鞍山市东南铁架山及附近中低山地 以往认为铁架山岩体与北部立山岩体之 间被主体由3 8g a 条带状片麻岩构成的古老岩石带相隔离 之后根据大比例尺 地质填图 认为3 8g a 古老岩石带是作为较大规模包体存在于立山岩体中 图 1 2 在古老岩石带南侧多处可见立山奥长花岗岩与古老岩带的接触关系 立山 奥长花岗岩派生岩脉切割古老岩石带的现象也可见到 根据部分露头岩石特征和 地球化学研究 认为铁架山花岗岩在其北部也有广泛的出露 万渝生等 1 9 9 8 铁架山花岗岩中存在较多不同类型的表壳岩 它们主要分布于铁架山山顶 及南坡 一般呈北西向分布 万渝生等 2 0 0 2 a b 表壳岩以变泥砂质岩石为主 也有变质石英岩 片麻岩和斜长角闪岩等 普遍遭受强烈糜棱岩化作用 它们规 模不大 通常只有十几厘米到几米长 最大者也不过百余米长 空间上 可见不 同类型岩石互层产出 成熟度高的变泥砂质岩石构成其主体 由于第四纪覆盖 它们与铁架山花岗岩的直接接触关系较难见到 在可见到的地方 它们之间都为 整合接触 即花岗岩和表壳岩的接触面 花岗岩片麻理 表壳岩片麻理 或片理 相互平行 第2 节岩相学 与论文有关的样品位置见图1 2 和表2 1 表2 1 与论文有关新样品的采样位置 t a b l e2 1l o c a t i o n so f s a m p l e ss t u d i e di nt h i sp a p e r a 0 4 3 l 满灰色片麻状花岗岩l 汪家峪采场 4 10 54 8 n 1 2 30 30 6 e a 0 4 3 2 茎鲁曩 璧然花扇岩 撬塞峪器扬 4 1 蛳磷m1 j t 蜩一鲡一 a 0 4 3 3 灰色片麻状花岗岩 垃圾处理站4 l0 5o o n 1 2 30 34 4 e 艘4 3 5嚣母石英片岩 铁架山山顶 4 t0 53 0 n 1 2 30 24 3 e a 0 4 3 6 1 j 囊愿酉慕着 铁鹈血南熬 j i 她 1 2 30 2 嬲 二蚀 堕 惫尊旗煮然委j 羲置 一 然勰血直援一 曼i 一贬旦坐 燃一璺曼点堡 a o 罄9 片厩揍臻嘲煮 中一 堡煮约j 熙本采甄撬i 4 10 4 2 1 2 30 42 3 e 墅i 重型互苤旦量 i 焦室皇 丕亟坐塑尘堂虫 垒焦蠹 g 堂 第2 章铁架山艳岗岩和表壳岩的地质特征及岩相学 岩石样品岩相学特征如下 1 浅灰色片麻状花岗岩 a 0 4 3 1 样品点位于汪家峪采场 图1 2 岩 石呈浅灰色 片麻理清楚 图2 l a 其附近有灰色片麻状花岗岩 a 0 4 3 2 图 2 l b 与之共生 两者片麻理方向一致 薄片观察下由微斜长石 约3 5 斜 长石 约1 0 石英 约5 0 以及少量黑云母组成 成分为花岗质 细晶质 斜长石及石英组成基质 围绕微斜长石生长或充填 部分稍粗的石英里定向排列 图2 l c 绿色黑云母呈线状排列 二者反映出岩石受构造挤压破碎 大的单 颗粒帘石多位于细小基质之间 图2 l d 它们不应是岩浆成因 而是在变质作 用过程中形成的 图2 1 铁架山花岗岩岩石外貌及岩相学 a 浅灰色片麻状花岗岩 a i m 3 1 的野外照片 汪家峪采场 b 灰色片麻状花岗岩 a 0 4 3 2 的野外照片 汪家峪采场 c 花岗岩 a 0 4 3 1 中石英的定向排列 i e 交偏光 d 花岗岩 a 0 4 3 1 中细小基质问的大的单颗粒褐帘石 正交偏光 f i g 2 1 o c c u r r e n c ea n dp e t r o g r a p h yo f t i e j i a s h a ng r a n i t e a o c c u r e n c e o f f r e n c h g r e y g r a n i t e a 0 4 3 1 b o c c u r c n c eo f g r e y g r a n i t e a 0 4 3 2 c a r r a y o f q u a r t za g g r e g a t i o ni ng r a n i t es a m p l ea 0 4 3l d b i ga l l a n i t eg r a i na m o n gf i n em i n e r a l a g g r e g a t i o n 第2 章铁架山花岗岩和表壳岩的地质特征及岩相学 2 灰色片麻状花岗岩 a 0 4 3 2 样品取自一糜棱岩化带 空间上与样品 a 0 4 3 1 相邻 在一些地方观察 岩石片麻理方向与浅灰色和灰色花岗质岩石的界 线相互间并不完全平行 表明岩石遭受变质变形发生在后 岩石颜色为深灰色 片麻理清楚 图2 l b 岩相学观察与样品a 0 4 3 1 基本相同 但暗色矿物黑云母 含量更高一些 3 灰色片麻状花岗岩 a 0 4 3 3 样品采自铁架山南坡垃圾处理站旁 图 l 一2 外貌与a 0 4 3 1 和a 0 4 3 2 基本类似 但是遭受了强的风化作用 岩相学观 察与a 0 4 3 1 基本相同 4 云母石英片岩 a 0 4 3 5 样品点位于铁架山山顶 图l 一2 岩石呈灰色 片状构造 图2 2 a 其片理和附近铁架山花岗岩片麻理的方向一致 薄片观察 下片理发育 主要由白云母和黑云母 总计约4 0 和石英 5 0 6 0 组成 石英以两种形成存在 一类与白云母共生 粒度较细小 另一类呈条带状集合体 矿物粒度较粗 可具三连点结构 白云母为集合体或与细粒石英共生 黑云母小 片状 浅黄 浅黄绿多色性 见面理置换现象 可看到有较多磨圆的碎屑锆石 图 2 2 b 图2 2 云母石英片岩 a 0 4 3 5 的岩石外貌及岩相学 a 岩石露头 b 岩石中的磨圆碎屑锆石 单偏光 f i g 2 2 o c c u r r e n c ea n dp e t r o g r a p h yo f m i c aq u a r t zs c h i s t a 0 4 3 5 a f i e l dp i c t u r e b r o u n dz i r c o ng r a i n s 5 变质石英岩 a 0 4 3 6 1 样品位于铁架山南坡 图1 2 岩石呈层状 层厚一米有余 图2 3 a 岩石含少量杂质矿物 与条带状贫磁铁石英岩 a 0 4 3 6 2 图2 3 b 共生 第2 章铁架山花岗岩和表壳岩的地质特征及岩相学 6 条带状贫磁铁石英岩 a 0 4 3 6 2 样品位置同变质石英岩 a 0 4 3 6 一1 薄片下观察 石英变形强烈 呈鱼形平行排列 图2 3 c 形成片理或垂直纹理 波状消光强烈 磁铁矿呈条纹状排列 图2 3 d 在很大程度上可能反映了原沉 积层理 条带状贫磁铁石英岩和前述变质石英岩空间上共生 表明其变质原岩具 有成因上的联系 通常认为磁铁石英岩变质原岩为化学沉积 在变质石英岩中分 选出少量碎屑锆石 第4 章 推测在化学沉积过程中也有少量陆源碎屑物质带 入 图2 3 铁架山表壳岩的岩石外貌和岩相学 a 变质石英岩 a 0 4 3 6 1 照片中样品号为a 0 4 3 6 的野外照片 铁架山南坡 b 条带状贫 磁铁石英岩 a 0 4 3 6 2 的野外照片 铁架山南坡 c 和d 条带状贫磁铁石英岩 a 0 4 3 6 2 中的鱼形石英 正交偏光 和呈条纹状排列的磁铁矿 单偏光 f i g 2 3o c c u r r e n e ea n dp e t r o g r a p h yo f t i e j i a s h a ns u p e r e r u s t a l sa 0 4 3 6 1a n da 0 4 3 6 2 a f i e l dp i c t u r eo f m e t a m o r p h i cq u a r t z i t e a 0 4 3 6 1 b f i e l dp i c t u r eo f b a n d e di r o n b e a r i n g q u a a z i t e a 0 4 3 6 2 c 弄r d f i s h s h a p e dq u a r t za n da r r a yo f f i n e g r a i n e dm a g n e t i t e si nb a n d e d i r o n b e a r i n gq u a r t z i t e a 0 4 3 6 2 7 片麻状花岗岩 a 0 5 2 9 样品位于铁架山南坡中心堡往南约5 0 0m 的 1 4 第2 章铁架山花岗岩和表壳岩的地质特征及岩相学 一个大采石场 图1 2 薄片观察下 岩石由石英 约4 5 微斜长石 约4 0 黑云母 约1 0 以及少量斜长石和白云母组成 石英里集合体 作定向排列 黑云母为墨绿色 具有定向的片麻理结构 图4 2 b 帘石总是在黑云母附近出 现 存在具格子双晶结构的钾长石斑晶 有的斑晶已经被破坏掉 被细晶质微斜 长石和石英侵入 图2 4 c 和d 图2 4 铁架山片麻状花岗岩 a 0 5 2 9 的岩石外貌和岩相学 a 岩午汐 貌 有一浅色岩脉切割花岗岩 b 花岗岩中定向分布的墨绿色黑云母 构成片麻理 单偏光 c 和d 花岗岩中被细晶质微斜长石和石英切割的钾长石斑晶 i e 交偏光 f i g 2 4o c c u r t e n e ea n dp e t r o g r a p h yo f t i e j i a s h a ng r a n i t e a 0 5 2 9 a f i e l d p i c t u r e b a r r a y o f d a r k g r e e n b i o t i t e c 和d k f e l d s p a r p h e n o c r y s t sc u t b y f i n e q u a r t z f e l d s p a rv e i n s 8 云母石英片岩 a 0 5 3 0 位于铁架山南坡崔家屯 大孤山镇小学中心 校旁去铁架山山顶小公里旁 岩石呈灰白色 遭受强烈糜棱岩化 图2 5 a 可 见拉伸线理 其北与铁架山花岗岩关系不清 薄片下观察 岩石中几乎不含长石 矿物 主要由白云母 约1 5 和石英 约8 5 组成 二者呈定向排列 具 有明显的片理构造 图2 5 b 第2 章铁架山花岗岩和表壳岩的地质特征及岩相学 图2 5 云母石英片岩 a 0 5 3 0 的岩石外貌和岩相学 a 岩石外貌 b 自云母和石英的片理结构 正交偏光 f i g 2 5 o c c u r r e n c ea n dp e t r o g r a p h yo f m i c aq u a r t zs c h i s t a 0 5 3 0 a f i e l dp i c t u r e b m u s c o v i t ea n dq u a r t zs h o w i n g s c h i s t o s i t y 6 第3 章地球化学 第3 章地球化学 本次研究分析了新采集4 个花岗岩样品和2 个表壳岩样品 并收集了前人 分析结果1 2 个花岗岩样品和7 个表壳岩样品的数据 共计1 6 个花岗岩样品和 9 个表壳岩样品 其中4 个收集前人的花岗岩样品只有常量元素分析结果 表 3 一l 中的l 一4 2 0 0 3 年之前的花岗岩和表壳岩样品数据分别引自万渝生等 1 9 9 8 2 0 0 2 a b 第1 节铁架山花岗岩的地球化学 铁架山花岗岩常量元素含量变化通常不大 如s i 0 2 7 1 7 1 7 9 4 9 t i 0 2 0 1 0 o 3 0 a 1 2 0 3 1 0 4 0 1 3 9 7 t f e o o 2 9 1 0 6 m g o 0 2 4 4 5 8 c a o o 3 2 1 2 7 但是明显高k 2 0 3 5 9 6 1 9 低n a 2 0 2 8 1 3 6 0 k 2 0 n a 2 0 值变化为1 2 3 2 1 3 表3 1 在a n a b o r 图上位于花岗岩区 图3 一1 1 0 花岗岩个样品分析 普遍具有明显的负铕异常 e u f e u