吉林省南部集安岩群蛇绿岩的发现及其意义

周晓东，邸 新，卢兴波，孔凡乾

1.吉林省区域地质矿产调查所，吉林 长春 130022；2.吉林省第五地质调查所，吉林 长春 130061

0 引言

集安岩群出露在华北克拉通的东部古元古代胶—辽—吉带的北东段，向南可以与辽东的（南）辽河（岩）群、胶东地区的荆山（岩）群对比；向东可以与朝鲜狼林系及摩天岭系的部分地层对比。该套地层研究始于上世纪三十至四十年代，日本人植田房雄、斋腾林茨等人将其置于太古代。1973年通化地区综合地质大队在集安县头道地区填图时将这套地层从太古代鞍山群中单独划出，建立集安群，划分了清河组、新开河组、大东岔组三个组级地层单位，1988年正式公开发表[1]。集安群建立以来，尽管在吉林省内其内部划分有明显不同意见，与相邻地区对比也有较大争议[2-10]，但基本上按照史密斯地层（层状有序）或构造地层（总体有序，内部无序）进行地层划分的，构造背景一般认为是古元古代造山带裂谷带[7，11-13]或弧-陆碰撞、陆-陆碰撞造山带[9，14-16]。作者正是基于这种条件下开展研究工作的。

2016年初，作者在进行吉林省区调片区总结与服务产品开发（编纂《吉林省区域地质志》）工作中首先在集安市清河镇矿山村废弃石棉采坑、台上玉石矿等对蛇纹岩进行采样，通过薄片观察发现个别样品具有疑似橄榄石假象的结构特征，2016—2017年多次对上述地区开展研究工作，陆续发现有大量蛇纹石化橄榄岩、蛇纹石化辉橄岩，二辉岩、角闪辉石岩、辉石角闪石岩、辉长岩、斜长角闪岩等超镁铁质-镁铁质呈大小不等的岩块状残存在不同类型变质沉积岩中，可以确认为一套蛇绿岩系。现将其空间分布及其岩石学特征介绍如下。

1 蛇绿岩分布

作者本次发现的蛇绿岩主要发育在集安岩群蚂蚁河岩组中，个别发育在大东岔岩组中。出露在集安市高台沟硼矿、清河镇矿山村、花甸镇台上玉石矿、头道镇团结村、财源镇北屯和甲乙村及通化县大泉源镇和平村、西江镇金珠村等地。由不同类型、不同规模的超镁铁质—镁铁质岩块组成。这些超镁铁质—镁铁质岩块与电英岩岩块、大理岩岩块残存在不同类型的混杂基质中，构成蛇绿混杂岩系。根据蛇绿混杂岩在空间上的分布特征，结合不同类型地质体的展布，可以划分高台沟—矿山村—台上和头道—西江—甲乙两条蛇绿混杂岩带（图1）。

图 1 吉林省集安头道—花甸地区蛇绿混杂岩带构造图Fig.1 The tectonic map of the ophiolite melange belts in Toudao-Huadian area of Ji'an, Jilin Province

1.1 高台沟—矿山村—台上蛇绿混杂岩带

本带蛇绿岩在东段的高台沟硼矿东部天然露头上见有3个蛇纹岩岩块，规模数米至二十余米，岩块间为构造接触，界线明显，不同岩块岩石颜色明显不同，结构也有差异，其中最小的岩块保留了原岩结构特点，为蛇纹石化橄榄岩（详见岩石学特征部分），该地未见混杂基质；在矿山村西部的一系列废弃的采坑中见有大量不同大小的岩块分布在混杂基质的蛇纹石化大理岩中，与大理岩接触关系清楚，岩块一般0.6～5 m，岩性均为蛇纹岩，原岩结构保存不清；花甸镇台上玉石矿采坑东侧小型超镁铁质—镁铁质岩块主要有蛇纹岩和斜长角闪岩岩块，其大小一般0.5～3.5 m，分布在角砾状大理岩中，其中大理岩角砾同属构造岩块，共同分布在碳酸盐岩基质中（图2A、图2B）。向西为宽度20 m的蛇纹岩，与大理岩接触关系不清，属于较大的蛇绿岩岩块。

1.2 头道—西江—甲乙蛇绿混杂岩带

图 2 集安岩群蛇绿岩宏观露头照片Fig.2 The macroscopic photos of Ophiolite in Ji'an Group

本带在西江镇金珠村西侧连续的采石场中超镁铁质—镁铁质岩块最为发育，岩块规模一般较小，一般5 ～80 cm，最大不过1～2 m。岩石类型复杂，其中包括蛇纹石化橄榄岩、蛇纹石化辉橄岩，蛇纹石化二辉岩、角闪辉石岩、辉石角闪石岩、辉长岩、斜长角闪岩等（图2C、图2D），同时见有大量电气石石英岩、大理岩等岩块（图2E、图2F）。该地混杂基质主要为蛇纹石化大理岩，局部可见包括蛇绿岩在内不同岩石组成的构造碎屑岩构成的基质岩石，或称为毫米级的岩块（图2G）。在财源镇甲乙村玉石采坑，见有出露宽度达20 m的蛇纹岩构成的“安绿石”矿体，探矿权人送样在中国地质大学（武汉）电子探针实验室进行分析，确定其原岩为橄榄岩。矿体围岩为透辉斜长变粒岩，经初步观察，推测其原岩为钙质硬砂岩。在和平村，集安岩群大东岔岩组黑云斜长片麻岩逆冲在老岭群之上，其上盘黑云斜长片麻岩（原岩为泥质岩）见有3个辉长岩岩块，大小30×60～50×90 cm（见图2H）。

此外，根据以往矿区勘查成果资料，该带发现有团结、米架子、北屯等多个硫铁矿点，矿点的矿体多呈团块、透镜状，是否属于洋底火山喷流岩岩块有待进一步研究。

2 岩石学特征

前已叙及，集安岩群中的蛇绿岩岩石类型包括有蛇纹岩、蛇纹石化橄榄岩、蛇纹石化辉橄岩，蚀变二辉岩、角闪辉石岩、辉长岩、斜长角闪岩等，不同类型岩石特征如下。

蛇纹岩：岩石呈灰绿色、灰黑色，鳞片纤维状变晶结构，几乎全部由蛇纹石组成，其中蛇纹石呈显微鳞片状、纤维状，偶见有极少量的绿泥石或碳酸盐成分不均匀分布。在高台沟硼矿、台上玉石矿蛇纹岩见有蛇纹石构成网状结构，并析出磁铁矿颗粒，保留了橄榄石假象，推断为蛇纹石化橄榄岩（图3A）。

蛇纹石化辉橄岩：岩石呈灰绿色—灰黑色，变余粒状结构，辉石约占35%～40%，呈柱粒状、粒状，几乎全部为单斜辉石组成，粒度大小不等，小者0.2 mm，大者近1.5 mm，不均匀分布于岩石中。橄榄石约占60%～65%，呈交代残留结构，已发生强烈的蛇纹石化现象，仅有少量残留（见图3B）。

蛇纹石化橄辉岩：岩石呈灰黑色，纤维状粒状变晶结构，岩石主要由已发生强烈蚀变的暗色矿物组成，其中部分蚀变矿物具有不规则粒状假象，具强烈的蛇纹石化并发育有裂纹，推测原矿物可能为橄榄石，含量约5%～10%；大部分蚀变矿物具有不规则柱状假象，具强烈的纤闪石化及蛇纹石化，推测可能为斜方辉石，含量65%～70%。岩石中见有少量未发生蚀变的角闪石、黑云母，为晚期退变质产物，黑云母含量3%～5%，角闪石含量10%～15%（图3C）。

蚀变二辉岩：岩石呈灰绿色-灰黑色，柱粒状变晶结构，岩石由两种辉石组成，其中单斜辉石保存较好，呈粒状，粒度一般0.4～0.8 mm，分布不均匀，含量35%～45%，延解理局部有次闪石化现象；斜方辉石发生强烈的帘石化、绿泥石化及蛇纹石化，局部可见短柱状假象，含量55%～60%。（图3D、图3E）。

变质辉石角闪石岩：岩石呈灰黑色，柱粒状变晶结构，岩石主要由角闪石、辉石及斜长石等组成，从矿物组合、含量及结构分析推测为超基性岩。角闪石约占60%～65%，呈半自形柱状、粒状，粒度约在0.25～0.75 mm不等。辉石约占30%～35%，呈粒状，粒度约在0.25～0.75 mm不等，局部见有轻微的滑石化现象。斜长石约占3%～5%，略呈半自形板状，粒度约在0.25～1.0 mm不等，见有较强烈的绢云母化现象。

变质辉长岩：岩石呈深灰色、灰黑色，变余辉长结构。斜长石约占40%～45%，呈不规则状、粒状，局部略呈半自形板状，粒度约在0.2～2.0 mm不等，部分＞2 mm，见有较强的黝帘石化及绢云母化现象；辉石大多为单斜辉石，含量约占50%～55%，呈柱粒状、粒状，粒度大小不等，小者0.25 mm，大者近2.0 mm，个别岩石见有斜方辉石，多以发生强烈的蛇纹石化及帘石化。其中在西江镇金珠西采石场的变质辉长岩中见有5～6 mm斜长岩条带，斜长岩呈灰白色，基本由斜长石组成，偶见有少量碱性长石，约1%±，斜长石呈不规则状、粒状，部分略呈半自形板状，粒度大小不等，小者0.25～0.5 mm，大者2 mm±，见有绢云母化及黝帘石化现象，局部叠加有脉状的碳酸盐化现象（图3F、图3G）。

斜长角闪岩：岩石呈深灰色、灰黑色，粒状变晶结构，岩石主要由斜长石、角闪石、极少量辉石及少量碱性长石等组成。斜长石约占45%～50%，呈不规则状、粒状变晶，变晶粒度约在0.1～0.75 mm不等，见有较强烈的绢云母化现象；角闪石约占45%～50%，呈粒状、柱粒状变晶，变晶粒度约在0.1～0.75 mm不等，具多色性，呈棕色—浅棕色，大致相当于高角闪岩相；碱性长石约占1%～2%，呈不规则状、粒状变晶，变晶粒度约在0.15～0.5 mm，见有泥化现象；辉石极少量，偶见有几粒，呈不规则状、粒状变晶，变晶粒度约在0.1～0.3 mm不等，不均匀分布于岩石中，岩石局部沿裂隙见有碳酸盐脉充填。部分岩石暗色矿物略少，可命名为辉石（角闪）斜长片麻岩（图3H）。

图 3 集安岩群蛇绿岩显微照片Fig.3 The microscopic photos of Ophiolite in Ji'an Group

上述超镁铁质-镁铁质岩以大小不等的岩块在空间上呈带状残存在不同沉积岩中，形成有时空关联的从超基性－基性高度演化的岩石组合，并与洋底火山喷气岩石——包括电气石石英岩（白烟筒）、硫铁矿（黑烟筒）、可能的远洋硅质岩（石英岩）以及不同类型的中酸性火山岩、侵入岩等具有不同内部结构、地球化学性质和不同地球动力学背景的岩石单元在碰撞带中形成了不连续的并为构造所堆叠的蛇绿混杂岩组合。

3 地质意义

（1）集安岩群蛇绿岩是国内外极少数的古元古代蛇绿岩之一，根据前人对吉南、辽东岩浆-沉积-变质构造热事件的年代学研究成果综合分析，其代表了辽吉造山带2.35～1.85Ga造山过程的洋壳残片。这一发现为研究华北板块早期地壳演化，特别是古元古代洋陆转换研究提供了重要资料。

（2）集安岩群蛇绿岩的发现，确认集安岩群为一套构造堆叠地层序列，属于“非史密斯地层”系统，解决了其内部划分的争议，为与临区辽河（岩）群、荆山（岩）群等的对比研究开拓了新的思路。

（3） 通过蛇绿岩时空分布研究，重新划分区域构造单元，总结不同构造单元成矿序列，为区域成矿预测提供依据。

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