从原岩建造角度探讨辽河群的形成环境

翟富荣，梁 帅，郭洪方

(1.辽宁省地质矿产研究院，沈阳 110032；2.辽宁省地质矿产调查院，沈阳 110032； 3.辽宁省地质勘查院，辽宁 大连 116100)



从原岩建造角度探讨辽河群的形成环境

翟富荣1，梁 帅2，郭洪方3

(1.辽宁省地质矿产研究院，沈阳 110032；2.辽宁省地质矿产调查院，沈阳 110032； 3.辽宁省地质勘查院，辽宁 大连 116100)

文章通过对辽河群上百条实测剖面中岩石类型进行了加权平均统计，得出了辽河群中各种岩石类型的百分含量；对辽河群中已有的上千组岩石化学数据进行了筛选，选取具有代表性的94组数据，用以对辽河群原岩建造恢复和形成构造环境的讨论。认为辽河群的原岩建造为巨厚的陆源沉积碎屑岩—内源沉积碳酸盐岩(夹少量火山岩)建造，具有典型的大陆架沉积特征；这在威尔逊旋回中属于成年期洋盆(大西洋)阶段所独具的沉积特征，这个洋盆暂且称之为辽吉古元古洋。

辽河群；古环境；沉积建造；陆源碎屑岩；内源碳酸盐岩；大陆架型沉积；辽宁省

0 引言

古元古界辽河群在辽宁省分布面积约占辽宁省总面积五分之一，含有丰富的矿产，其形成的构造环境备受人们关注。先后有众多地质工作者对其进行过研究。张秋生[1]认为辽河群是优地槽、冒地槽环境形成；陈荣度、杨振升等[2-5]认为辽河群是裂谷环境形成；白瑾等[6]认为是邻近俯冲带的活动大陆边缘环境形成；而贺高品等[7]则认为是两个变质地质体在古元古代晚期经构造作用拼贴在一起。

笔者本次通过对辽河群上百条实测剖面中岩石类型进行了加权平均统计，得到了辽河群中各种岩石类型的化学组成含量；并对近千组岩石化学数据进行了筛选，选取具有代表性的94组岩石化学数据(由于篇所限，仅选取常量元素)用以对辽河群原岩建造恢复，力图对辽河群形成构造环境进行讨论。

1 辽河群的物质组成

1.1 辽河群岩性组成

辽河群的总(叠置)厚度达8 000～10 000 m，其岩性组成特征如表1所述。

从表1可以看出，辽河群变质岩主要由片岩、大理岩、变粒岩、千枚岩、浅粒岩和板岩等组成，这6种岩石占93.2%，其它岩石仅占6.8%。

1.2 辽河群岩石化学组成

根据岩石组合中岩石类型的相对含量的多寡、测试单位的资质情况来筛选出的辽河群岩石94组常量元素，含量见表2所述。

2 原岩建造与原岩分析

由于辽河群岩石是遭到强烈构造变形作用和角

表1 辽河群岩性组成

闪岩相变质作用的变质岩，其原岩结构和构造很难保留下来，故主要依靠岩石化学方法来恢复原岩。根据表2的相关数据，分别作其原岩回复(判断)图解：①A.Symoner(1953)的[(al+fm)-(c+alk)]—si图解(图1)；②周世泰(1977)的K—A图解(图2)；③B.Moine(1968)的变质沉积岩与火山岩的原岩恢复图解(图3)。

从图1上可以看出，所有片岩、千枚岩及大部分变粒岩、浅粒岩投入在C、D两区内，其原岩为厚层泥岩、沙岩；大理岩及部分钙硅酸盐落在A区，说明其原岩为钙质沉积物；而B区内则包括钙硅酸盐、少量变粒岩、浅粒岩及其它岩石等，说明其原岩为火山岩。

图1 si—[(al+fm)-(c+alk)]图解(据：A. Symoner, 1953)Fig.1 si—[(al+fm)-(c+alk)] diagramA.钙质沉积物；B.火山岩；C.厚层泥岩；D.砂岩

图2 K—A图解(仿：周世泰, 1977)Fig.2 K—A diagram A.火成岩区；B.沉积岩区；B1.泥质粉砂岩亚区；B2.碳酸盐亚区

从图2上可以看出，所有片岩、千枚岩及大部分变粒岩、浅粒岩投入在B1区内，说明其原岩为泥质粉沙岩；部分钙硅酸盐、少量变粒岩、浅粒岩投A区内，说明其原岩为火山岩。

图3 变质沉积岩与火山岩的原岩恢复图解(据：B. Moine, 1968)Fig.3 Diagram showing reconstruction of metamorphic rock and volcanicsA.玄武岩类；B.玄武安山岩；C.粗玄岩；D.细碧岩；E.杂砂岩(75%)；F.亚杂砂岩(25%)；G.变质的白云质杂砂岩(CO2淅出)；H.CaO+MgO；I.白云质杂砂岩；J.白云岩

从图3上可以看出，所有片岩、千枚岩及大部分变粒岩、浅粒岩投入在E、F两区内，其原岩为杂沙岩、亚杂沙岩；少部分钙硅酸盐落在Ⅰ区，其原岩为白云质杂砂；部分其它岩石落在A、B区，说明其原岩为玄武岩类、玄武安山岩类。

综合图1—图3来看，辽河群的原岩建造，为陆源沉积碎屑岩—内源沉积碳酸盐建造，其中夹少量火山岩。

3 辽河群形成环境讨论

如上所述表明，辽河群的原岩建造为巨厚的陆源沉积碎屑岩—内源沉积碳酸盐岩(夹少量火山岩)建造。从威尔逊旋回表(表3)中可以看出，为典型的大陆架沉积[8]。这是成年期洋盆(大西洋阶段)所独具的沉积特征。再看其中的火山岩，所形成的变质岩主要为变粒岩和浅粒岩，它们的TiO2含量为w(TiO2)=0.19%～0.61%，w(FeO*)/w(MgO)值为2.64～143.33，反映TiO2含量偏低，而w(FeO*)/w(MgO)值偏高(格拉席，1974)[9]，符合岛弧型火山岩地球化学特征(衰退洋盆特征)。从辽河群的原岩建造来看，它不仅经历了大西洋阶段，还经历了太平洋阶段。胡国巍[10]从构造演化的角度研究辽河群的形成环境，与本文得出了相似的结论。辽河群还具有饱和型变质作用，可以推断，最后辽河群发展到了喜马拉雅阶段。

表2 辽河群岩石常量元素含量

续表2

序号样号岩石类型岩石名称SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5LOI总量62YQ9②钙硅酸盐透闪变粒岩66．290．5514．74．9110．011．360．425．73．450．840．5399．7663P24⁃26②钙硅酸盐透闪黝帘变粒岩59．260．2816．234．552．050．151．6612．10．261．140．052．35100．0864BP1S16②钙硅酸盐石墨二长透闪岩54．920．5411．370．62．980．1211．247．81．793．230．124．6199．3265BP1S48②钙硅酸盐含石墨二长透闪岩59．620．5713．280．632．340．058．675．813．033．450．072．68100．266S1110⁃6②钙硅酸盐黝帘斜长透闪石岩54．020．420．9540．83．660．0813．7311．422．10．480．114．2392．00467BP1S8②钙硅酸盐石墨二长透闪岩54．880．4212．610．80．80．0212．19．513．11．250．13．6699．2568YKP5S7②钙硅酸盐含电气斜长透闪透辉岩59．410．5210．571．222．630．058．017．341．772．670．034．698．8269PP32S1⑤石英岩石英岩9700．0510．430．290．180．0170．920．110．10．050．1599．29870QP54S1⑥石英岩含电气绢云石英岩90．800．313．740．450．650．0250．740．430．341．660．07499．21971PP35S5⑤方解大理岩方解大理岩21．2201．890．640016．5428．0200030．0698．3772PP34S12⑤方解大理岩方解大理岩13．460．113．682．030．610．3611．5632．310．691．110．06233．5199．49273PP34S14⑤方解大理岩方解大理岩9．4301．221．41005．4744．6300035．9498．174YQ4①大理岩方解大理岩8．2600．051．130．360．250．010．6648．390．30．150．0859．6475P26⁃21①大理岩方解大理岩6．7800．14．241．680．250．022．4546．740．260．090．0562．6676YQ15①大理岩方解大理岩9．5300．083．090．770．320．021．7746．190．180．620．0262．5977BP12T2①大理岩含墨方解大理岩8．86000．910．57002．148．5800061．0278PP18S15⑤白云大理岩白云石大理岩3．8300．580．30020．2730．0900043．698．6779PP18S18⑤白云大理岩白云石大理岩7．4801．20．360019．5628．1100041．398．0180PP18S23⑤白云大理岩白云石大理岩4．5400．650．420020．6929．3500043．499．0581PP18S38⑤白云大理岩白云石大理岩2．8200．360．250021．0429．9300044．598．982PP35S17⑤白云大理岩白云石大理岩27．6900．150．120019．2321．5400030．2598．9883PP36S13⑤白云大理岩白云石大理岩30．1600．130．10018．0622．900027．999．2584YQ12S1②变质砂岩变质长石石英砂岩780．2510．650．490．990．030．80．321．65．640．090．8799．7385YKP5S9②变质砂岩变质长石砂岩72．330．3313．832．350．640．010．350．430．134．080．093．7598．3286BP12⁃1S9②变质砂岩变质长石石英砂岩91．080．074．390．290．500．030．440．661．840．040．4899．8287BP12⁃1S25②变质砂岩变质长石石英砂岩84．90．198．111．020．720．020．380．0420．940．020．9699．388BP12⁃1S13②变质砂岩变质石英砂岩65．180．5216．280．365．280．062．250．61．343．740．123．9999．728942037⁃2⑤斜长角闪岩斜长角闪岩481．0413．414．6280．227．3610．92．951．260．062．199．9290GS98⑤斜长角闪岩斜长角闪岩48．71．512．75．238．750．25．949．33．890．880．140．8198．0491QP26S9⑥变质辉绿岩变质辉绿岩47．21．6412．842．166．610．159．948．313．133．521．532．3299．3592SD1⑥变质辉绿岩变质辉绿岩47．942．0414．982．925．420．177．248．915．281．780．472．8299．9793SD1⁃1⑥变质辉长岩变质辉长岩48．741．8514．632．035．780．168．489．694．181．360．482．4199．7994PP18S1⑤变质辉长岩变质辉长岩47．961．3213．492．3710．350．198．2710．292．340．570．12．5199．76

量单位：wB/%；测试单位：吉林大学地球科学学院实验室(①辽宁省1︰5万虎庄等5幅区域地质调查)，辽宁省地质勘查院实验室(②辽宁省1︰5万榜式堡等4幅区域地质调查，③辽宁省1︰5万大孤山等4幅区域地质调查，④辽宁省1︰5万小屯等4幅区域地质调查，⑤辽宁省1︰5万平顶山等4幅区域地质调查，⑥辽宁省1︰5万桥头镇等4幅区域地质调查)

表3 威尔逊旋回各个阶段的特征

资料来源：地球科学大辞典，885页.

古元古代末期，辽吉古元古洋闭合。在闭合挤压造山作用下，辽河群发生了强烈的变形作用和绿片岩相到角闪岩相的变质作用。

[1] 张秋生, 等. 辽东半岛早期地壳与矿床[M]. 北京: 地质出版社, 1988.

[2] 陈荣度. 一个早元古代裂谷盆地—辽东裂谷[J]. 辽宁地质, 1984(2): 125-133.

[3] 杨振升. 韧性变形带与太古宙杂岩[J]. 长春地质学院学报, 1985(2): 1-11.

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[8] P. J. 威利. 动力地球学[M]. 北京: 地质出版社, 1978.

[9] 王仁民, 贺高品， 陈珍珍, 等. 变质岩原岩图解判别法[M]. 北京: 地质出版社, 1987.

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The original formation-based discussion on Liaohe Group’s environment

ZHAI Furong1, LIANG Shuai2, GUO Hongfang3

(1.GeologicalResearchInstituteofLiaoningProvince，Shenyang110000,China； 2.GeologicalSurveyInstituteofLiaoningProvince，Shenyang110000,China; 3.GeologicalExplorationInstituteofLiaoningProvince，Dalian116000,Liaoning,China)

In this paper, the author make a weighted average statistics of the rock types in about one hundred sections through Liaohe Group obtaining the percentage of each rock type. 94 representatives are screened out from about one thousand petro-geochemical data sets to reconstruct the original formation and discuss the tectonic environment of sedimentation. The data show that original Liaohe Group is a thick terrigenous clastic sedimentary rock-intrabasin sedimentary carbonate rock (interclated with a little volcanic rock) sequence characterized by typical continental shelf sedimentation and adult ocean basin (the Atlantic) sedimentary stage of Wilson cycle. The ocean basin of Liaohe group is called here Liaoji Paleoproterozoic Ocean.

Liaoning Group; palae-environment; sedimentary formation; terrigenous clastic rocks; intra-basin precipitated carbonate rocks; continental shelf sedimentation; Liaoning province

2015-09-07； 改回日期： 2016-03-28； 责任编辑： 王传泰

《辽宁省区域地质志》修编项目“辽宁省地质系列图件编制与综合研究”(编号：基[2008]01-20-01)资助。

翟富荣(1984—)，女，硕士，工程师，主要研究方向为区域变质作用与成矿。通信地址：辽宁省沈阳市皇姑区北陵大街29号北门，辽宁省地质矿产研究院；邮政编码：110032；E-mail：zfr750@163.com

梁帅(1986—)，男，博士，工程师，主要从事区域地质矿产调查与研究工作。通信地址：辽宁省沈阳市皇姑区宁山中路42号，辽宁省地质矿产调查院；邮政编码：110032；E-mail：ls476476@163.com

10.6053/j.issn.1001-1412.2016.04.011

P531，P534.3

A