花岗质岩石的岩相学

研究区内花岗质岩约占太古宙岩石出露面积的60%，其中主要为灰色片麻岩（TTG质岩石）。花岗质岩石发育于麻粒岩相和高角闪岩相变质作用区，后期往往遭受绿片岩相的退变质作用。由于绿片岩相变质作用和后期蚀变交代作用的广泛发育，改变本区花岗质岩石的外貌，呈暗灰绿色，进而岩石中矿物颗粒模糊不清。从有限的新鲜样品观察，本区花岗质岩石的矿物粒度普遍比辽吉地区的灰色片麻岩粒度小一个级次，即显微粒度以细粒为主，而辽吉地区大部分灰色片麻岩颗粒为中粒或中细粒。

各期次的灰色片麻岩（TTG岩系）均表现为侵入于同变形期的表壳岩系，即使“整合型”的灰色片麻岩，虽然与围岩（表壳岩）具一致的片麻构造，但在一些地段可见它们横切表壳岩的片理，这是由于岩浆的流动和构造应力综合作用所致。在侵入型片麻状灰色片麻岩类型中，大面积侵入的英云闪长质岩—花岗闪长质岩破坏了表壳岩的完整性，使其作为残块保留在灰色片麻岩中（图版Ⅴ-1、Ⅴ-4）。深成小侵入体类型对表壳岩的侵入关系更毋庸置疑，其岩株型侵入体形态便是明证。岩石薄片中，残留花岗结构（图版Ⅴ-6）、斜长石环带构造（图版Ⅵ-2）等岩浆岩特征层出不穷。由于TTG质岩系矿物含量变化多端，加之变质变形过程和后期交代作用的差异，各类岩石的矿物组合和百分含量也变化多端。本区与世界范围内灰色片麻岩的矿物含量对比见表Ⅳ-2。由表看出，本区有些灰色片麻岩与世界灰色片麻岩相比，一个显著特征是，石英含量较低。一方面可能是某些TTG质片麻岩的原岩不是“TTG”而是基性变质岩遭受混合岩化后酸性程度较低的非层状混合岩；另一方面可能是其原岩可能是中性岩和斜长岩质岩石（见后述）。从表4-2还可看出，世界范围的灰色片麻岩是富石英和钠质斜长石的，钾长石与斜长石之比约0.07，镁铁质矿物含量通常低于15%。灰色片麻岩最常见矿物组合是奥长石＋石英＋黑云母，但奥长石＋石英＋黑云母＋钾长石组合或奥长石＋石英＋黑云母＋综绿色、绿色普通角闪石（＋石榴子石或次透辉石）组合在本区也常见。次要矿物有时见绿泥石、碳酸盐、绿帘石、黝帘石；副矿物有锆石、磷灰石、褐帘石和黄铁矿等。

灰色片麻岩的岩石结构常见花岗变晶结构，变余花岗结构、细粒交生体结构（图版Ⅴ-7、8）以及包含结构、蠕英结构、交代净边结构和动力变形韧性剪切造成的特殊结构（糜棱岩）。岩石常具片麻状构造、条带状构造、条痕状构造、斑点构造和块状构造。

灰色片麻岩常见蚀变有绢云母化、硅化、阳起石化、绿泥石化、碳酸盐化、黑云母化。这些蚀变作用多发生于韧性剪切带中或附近。

对于灰色片麻岩中英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩各类岩石的进一步厘定和划分，大多采用O'Connor（1965）的标准矿物An—Ab—Or三角图图解法。由于化学分析的岩石必须是未受交代和蚀变的片麻岩原岩，否则会造成图解和实际岩石不符的结果。在不符的情况下（本文就存在这一情况），则要对被判别的岩石的成岩历史进行岩石学和地球化学的探讨，以求准确判定岩石的类型和代表的岩石成因演化意义。从岩石成因上讲，英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩（TTG）不仅反映了太古宙地壳部分熔融作用和岩浆分离结晶作用的程度、花岗质岩浆的母岩特征、残留物的组成成分，而且可以根据各类岩石的元素丰度来推断岩石形成的大地构造环境。F.Barker（1979）曾对奥长花岗岩下过定义，并且在元素成分上给出量的界限。K.C.Condie（1981）对TTG质岩石的岩石、地球化学做过详尽研究，但目前很难推出一个关于TTG岩石的分类表。李双保（1994）提出一个适用于太古宙TTG质岩石的分类。综合这些前导性的工作，对本区TTG质的岩石研究会有重要启示。本区大量出现的TTG质岩石是英云闪长质岩和花岗闪长质岩，奥长花岗质岩石较少。在An—Ab—Or图（图4-1）上的奥长花岗质岩石仅反映了其主元素特征。物质成分有后期叠加、改造之嫌。位于图中花岗岩区的不少投点的岩石，在稀土图谱特征上也反映了为TTG质岩石特征。在岩石类型的定名中，不仅考虑主元素，更要考虑稀土和微量元素；岩石矿物组分上不仅考虑原岩的特征，更要注意后期物质对其的叠加改造，这样才能全面重塑岩石的成岩历史。本区地表存在的灰色片麻岩岩石类型如下。

表4-2　太古宙花岗质岩（灰色片麻岩）矿物组成

注：①1～13的矿物组成据薄片镜下目估；14～17的矿物组成据王世发等（1994）;18～21的矿物组成据Martin（1994）。

②括号内数字为被平均的样品数。

③多数钾长石交代斜长石形成条纹长石和反条纹长石。

英云闪长质岩石：通常为暗灰色、灰绿色，少数为灰白色，多具片麻理。主要矿物为斜长石（An=10～35），40%～65%；石英，20%～40%；钾长石，0%～15%；黑云母，3%～15%，通常黑云母大于角闪石的含量（0～5%）。岩石常为片麻状、条带、条纹状构造，常见中—细粒、细粒花岗变晶结构、变余花岗结构。可见交代结构现象，早期结晶矿物被晚期矿物交代、熔蚀，如黑云母交代角闪石、钾长石交代斜长石、石英交代钾长石、锆石被熔蚀成浑圆状。角闪石（次透辉石）含量很低，多呈不规则柱状、粒状，常见阳起石化，它们被分解并产生榍石＋铁钛氧化物＋帘石类组合（图版Ⅵ-1）。黑云母多呈它形晶，常伴随韧性剪切带出现，明显是钾化次生成因。斜长石以板状半自形晶（图版Ⅵ-2）为主，常见变形双晶和聚片双晶，偶见环带构造，未见卡钠复合双晶。石英常呈不等粒他形，粒状、条带状，波状消光，钾长石主要交代斜长石形成条纹长石和反条纹长石，部分为微斜长石，少数呈后期交代成因的粗粒斑晶。

与辽吉地区的英云闪长岩相比较，本区分布于高角闪岩相至麻粒岩相变质区的英云闪长岩类普遍含次透辉石和石榴子石，少数含紫苏辉石（图版Ⅵ-3），一方面表明变质级别为高角闪岩相（成岩压力较高），另一方面表明花岗质岩石的化学成分与相邻表壳岩有密切关系。前面所述，退变质的岩石中常见帘石类矿物、铁钛氧化物、榍石与黑云母共生，并在叶理中形成拉长的团块，这反映了富钾流体的交代过程（Collerson和Bridgwater,1979），即长石＋角闪石＋水→帘石＋黑云母＋石英，水压力高于800Mpa（Zon和Hammarstrom,1984;Vander Lean和Wyllie,1992）。分布于低角闪岩相变质区的英云闪长质岩石中石榴子石则少见，如原四合堂群地段的灰色片麻岩。

奥长花岗岩：是一种特殊类型的花岗岩，在世界太古宙花岗岩地体中广泛分布，被认为是太古宙地质发展史中的一个极其重要的岩浆活动产物。奥长花岗岩的颜色通常为灰白—黄白色。块状构造，片理发育较弱。奥长花岗岩是一种特殊的英云闪长岩，特点是镁铁质暗色矿物含量小于英云闪长岩。黑云母含量0%～10%，角闪石含量小于5%。加拿大地质工作者在野外以角闪石含量小于5%就定为奥长花岗岩，以区别英云闪长岩和花岗闪长岩。斜长石牌号2～25，为钠更长石，较英云闪长岩的低。本区的奥长花岗岩在整合类型中以白色和灰白色的宽3～10cm的条带和表壳岩相间排列平行产出（图版Ⅵ-4），且与之同褶曲同变形，而侵入型的则与英云闪长岩或花岗闪长岩或花岗岩构成侵入杂岩体。在图4-1中位于奥长花岗岩区的岩石则在外观上表现为肉红色钾质花岗岩，如16号，主元素中有交代成因的钾；在花岗岩区的岩石，其REE图谱则保留了奥长花岗岩的特点（图Ⅳ-7中10、11、13、14号投点）。

花岗闪长岩（图版Ⅴ-6）：暗灰、灰白色，少数肉红色，片麻状一块状构造。中细粒结构和花岗变晶结构，少数似斑状结构。斜长石为更—中长石（An 20～40），含量25%～50%。钾长石含量10%～30%。角闪石含量一般大于英云闪长岩，为5%～20%。石英含量一般为20%～25%，低于奥长花岗岩，等于或低于英云闪长岩。总之，在矿物含量上与英云闪长岩相比，花岗闪长岩的角闪石、钾长石含量明显较高。特别应指出，花岗闪长岩在野外不易与英云闪长岩区别，两者的区别确需考虑多方面的因素，因为TTG质岩系的定名不仅仅考虑了矿物的含量，特别考虑了岩石的化学成分、稀土元素图谱及岩石成岩过程。

花岗岩（钾质花岗岩，本区主要为二长花岗岩）：通常呈肉红色，块状构造，花岗结构。岩石显微结构明显呈现岩浆结晶特征。在矿物组成和含量上十分类似于显生宙的花岗岩。A.J.Sylvester（1994）总结了太古宙的花岗深成岩，并将富钾花岗岩进行了三重分类：钙碱性的、强过铝的和碱性花岗岩。据估算，花岗深成岩构成太古宙地盾出露岩石的20%，远排在拉斑玄武岩（约10%）之前，仅在TTG岩系（约50%）之后，位于第二。本区太古宙的花岗质深成岩与TTG质岩石相比，很不发达，更逊于后太古宙（如燕山期）的花岗岩浆作用。华北陆台太古宙脉金矿床稀少，而燕山期、海西期金矿床却发育，这种有别于欧、美、澳、非洲太古宙地体的奇特现象不能不令人认为中国的“地台活化论”学说的真知灼见，说明中国大陆地壳演化有其独特之处，都很值得深入探讨。

由于本次工作重点不在于此，故未对太古宙花岗岩过多投入精力，但总体认为，本区钾质花岗岩很少构成独立岩基和岩体，而常以岩脉、小脉体的形态出现。从分类上来看多为钙碱性的，而强过铝的和碱性的花岗岩很少。相反，能以岩体形态出现的一些肉红色的钾质花岗岩却是TTG质岩被后期钾化改造了的岩石。