吉林省桦甸县老金厂太古宙麻粒岩中的斜长岩地质特征及成因探讨

李宏帅

吉林省地质科学研究所，吉林 长春130012

0 引言

岩石学家把长期没有得到答案的独立斜长岩岩体的时代及成因问题称为“斜长岩之谜”。世界上所见斜长岩最主要是具有以下共同问题：（1）斜长岩的地质年龄均为太古宙—元古宙与周围片麻岩的年龄相近或甚至更老；（2）斜长岩与地盾及古老地台周边构造结晶基底麻粒岩有着密切的空间关系；（3）斜长岩和围岩的变质程度相同；（4）在地盾深层构造中有较大的整合产出的斜长岩体地层，而没有见到斜长岩岩体与周围结晶片岩和斜长片麻岩，产生热接触影响的现象。

1 斜长岩研究现状和主要类型

“斜长岩（anorthosite）”最早由Hunt（1863）提出，指的是以斜长石为主的岩石（转引Ashwal,1993），目前定义的斜长岩指斜长石含量＞90%的岩浆岩。早期研究人员把斜长岩分仅分为两类：a、独立的，岩体状的即阿季朗达型斜长岩，放射性年龄在20～25亿年间，是在地盾中形成的，与麻粒岩组合有空间联系；b、层状斜长岩，是在元古宙基性、超基性分层侵入岩体中形成的（斯蒂耳沃特、麦科克斯岩体）。Ashwal（1993）将斜长岩划分为6类 ：（1）太古宙巨晶（富Ca）斜长岩 ；（2）元古宙岩体型斜长岩（massif-type anorthosite）; （3）层状侵入体中的斜长岩层；（4）大洋中的斜长岩；（5）其它岩浆岩中的斜长岩包体；（6）地外星体中的斜长岩，如月球斜长岩。

目前对斜长岩的划分，最常见有以下三种类型：

（1）层状侵入体型斜长岩

世界上较为典型的层状侵入体型斜长岩有格陵兰斯凯尔戛德侵入岩体、美国斯蒂尔沃特杂岩体和南非布什维尔德层状岩体它们都含有几米厚多层斜长岩，与辉石岩或橄榄岩互层，其成因被认为是玄武质岩浆经结晶分异作用形成的产物。斜长石大多为倍长石（An65～85），在其间隙中有辉石、橄榄石和少量磁铁矿分布。这些特征是斜长石晶体在岩浆储集体底层上堆晶假说的主要依据。

（2）巨大地块型斜长岩

通常为穹隆状。其中可分两种亚型：一种是不规则的斜长岩地块，以加拿大圣约翰湖和米契卡莫拉长石型斜长岩为代表。拉长石(An45～ 63)，深色晶体，因含微晶深色矿物包裹体而显示出沿特殊方位出现蓝和绿色闪光现象。暗色矿物常为橄榄石、各种辉石、钛磁铁矿。产于片麻岩地体内，与围岩接触关系不明显，两者之间的原始年代关系常是不确定的。某些岩体的矿物和结构特征表现为普遍重结晶和强变形现象，但米契卡莫拉长石型斜长岩明显表示有层状侵入分异岩体的特征，底部形成细粒橄榄辉长岩，往上变为橄长岩（厚达 6公里）、主体斜长岩、浅色辉长岩以及富铁质晚期分异岩层。另一种是穹形斜长岩地块，以纽约州阿迪隆达克和挪威埃格松中长石型斜长岩为实例。这些斜长岩经常与区域变质的麻粒岩和紫苏花岗岩类共生，中长石(An23～ 48)晶形不规则，并具反条纹长石构造。暗色矿物中，橄榄石少见，以单斜辉石和赤钛铁矿为主。与围岩的侵入关系明确，并含前述不规则形拉长斜长岩包体。关于地块型斜长岩的岩石成因，多数学者认为与来自地下深处的热和挥发物的异常释放有关。

（3）现代洋壳型斜长岩

见于印度洋中脊层状火成杂岩，主要是富钛、铁辉长岩,仅含约5%贫钙拉长斜长岩。此外，还有月球型斜长岩。它与地球上的同类岩石相比，角砾状斜长岩结构呈非常好的细粒状，被认为是由陨石冲击粉碎所致，或是由冲击熔体迅速结晶而成。非角砾状斜长岩则有晶形完整的钙长石，与少量橄榄石、尖晶石、辉石、钛铁矿、自然铁共生。月球斜长岩是层状类型的，是由来自玄武岩质熔体的斜长石堆晶而成。这些富含斜长石的岩石和斜长岩构成月球表面的主要部分。

2 老金厂太古宙地体中斜长岩地质特征及成因探讨

2.1 老金厂斜长岩地质特征

老金厂北部太古宙地层，斜长岩呈包体产于黑云二辉麻粒岩中。一般为拳头大小，个别包体达到40×30 cm2,且包体发育随处可见。（图1）

斜长岩呈中粒等粒相嵌结构，块状构造，矿物成分，主要由斜长石组成，含量90%以上，呈自形一半自形，等粒状，见有较明显的聚片双晶，经X光粉晶测定An=35,属基性中长石。石英含量较少。黑云母含量10%，为褐色，半自形片状，穿切不同斜长石颗粒，为次生产物。副矿物磷灰石，锆石及金属矿物等。

笔者认为老金厂的斜长岩与该处区域变质作用形成的黑云二辉麻粒岩关系密切。具体地质特征如下：

图1 桦甸老金厂一带区域地质图Fig.1 Regional geological map of Laojinchang area in Huadian

（1）如前述斜长岩在黑云二辉麻粒岩中呈大小不等的包体产出，它们关系为渐变过度，或互层产出，未见明显界线。

（2）矿物粒度结构构造极为相似且均出现基性斜长石。

（3）斜长岩与黑云二辉麻粒岩未见热接触痕迹。

2.2 岩石化学及稀土元素特征

（1）岩石化学成份特征

斜长岩、黑云二辉麻粒岩化学成份详见表1。

从上表中可以看出它们的主要化学成分，SiO2、TiO2、Ae2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O含量极为相近或相似。

（2）稀土元素特征

斜长岩、黑云二辉麻粒稀土元素含量比值特征见表2 ，稀土元素分配模式曲线图见图2。

由表2可以看出，两中岩石稀土元素含量比值HREE LREE、（Eu/Sm）N、 (La/le)N、δEu 等值非常相近，在稀土元素分配模式图上，斜长石稀土元素曲线（548）呈右倾形，属轻稀土元素富集型，且分馏较明显，并具有不明显的负Eu异常，与老金厂黑云二辉麻粒岩（192）稀土元素分配模式相一致。而与美国纽约州贝克山斜长岩（岩体型△）相差甚远，后者呈现明显En 正异常，表明为堆积岩特征。

图2 斜长岩稀土元素分配模式图Fig.2 Distribution pattern diagram of rare earth element of plagioclase

表1 斜长岩、黑云二辉麻粒岩化学成份一览表Table 1 Chemical composition list of plagioclase, biotite diopside granulite

表2 斜长岩、黑云二辉麻粒稀土元素含量比值特征表Fig.2 Distribution pattern diagram of rare earth element of plagioclase10-6

2.3 老金厂太古宙地体中斜长岩成因探讨

从上述地质特征、岩石化学成分、稀土含量及稀土元素分配模式曲线特征来看：本区斜长岩与前面所述的世界上所见斜长岩类型有明显差异，但还属层状斜长岩类型范畴。老金厂斜长岩与黑云二辉麻粒岩，具有相似稀土比值及图谱，都属轻稀土元素富集型，曲线为右倾型，均具有不明显的负En异常。与美国纽约州贝克山斜长岩具有不同的稀土图谱，前者具En负异常，后者有明显En正异常，具有堆积岩特征。以上诸多特征均说明老金厂斜长岩在区域变质作用下，是黑云二辉麻粒岩变质分异之产物。