岩石地质学篇(1)

关键词:岩石学;教学基地;实践教学;教学模式

岩石学是地质学类专业的很重要的专业基础课程。地质学中许多新理论如近年来超高压变质理论,均来自野外或镜下的新发现。因此,岩石学又是一门实践性很强的科学。

河南理工大学地质工程专业课程体系中岩石学包括“岩石学(一)——岩浆岩石学、变质岩石学”“岩石学(二)——沉积岩石学”,教材是20世纪90年代编写的,教学内容严重滞后于现代科技发展和改革开放的需要;出于种种原因,教员在教学上投入少,不同程度存在理论脱离实际的现象。

加强实践教学及其与理论教学的联系已成为高等理科教育各门课程教学改革的重要方面和发展趋势。建立地质学专业岩石学课程野外实践教学基地的实践表明,在这方面是大有可为的。

一、更新设备、改善条件,重建岩石学基础课教学实验室

岩石学基础课教学实验室主要包括2个偏光显微镜实验室、岩石学手标本实验室。2005年以来,学校和学院加大经费投入力度,投入经费25万元,购买了多套岩石手标本、更新设备、装修用房,使得实验室建设有了质的飞跃。实验室条件的改善使得实验课教学直观生动、富有效果而上了一个新台阶。

二、建立适应现代岩石学发展的课程体系

在以往计划经济体制的专门化教育模式下,形成达到大学本科岩石学庞大而陈旧的课程体系和教学内容已不能适应现代科技发展的需要。按旧模式培养出来的学生知识面窄、适应力差,因而出现了在改革开放的商品经济大潮中许多人束手无策的悲剧,显然必须坚决予以破除。2006年地质工程系在教学思想大讨论基础上提出增加较成熟的现代岩石学理论以拓宽学生知识面、增加实验以提高学生动手能力、减少岩类学讲课、减少课程间重复、”打通三大岩类,以改革岩石学课程体系和教学内容,破除旧的“岩浆岩石学”“沉积岩石学”和“变质岩石学”二大块的课程体系代之以一门“岩石学”课程的新体系。

三、建立野外实践教学基地,探索岩石学教学新模式

岩石学包括岩石学基本理论、基本知识,用偏光显微镜分析鉴定岩石的方法和野外工作方法三大部分。地质学中许多新理论如近年来超高压变质理论,均来自野外或镜下的新发现。遗憾的是在我国以往的教学中,存在理论与实际、课堂教学与实践教学脱节的现象,学生普遍存在实践能力较差的问题。近年来的教学改革在课堂教学与实践课教学相结合方面采取了不少措施,在提高学生能力方面取得了不少进步,但在培养野外工作能力方面仍涉及较少,而对地质学(理科)专业的学生而言,增强实际技能训练尤为重要。

通过建立岩石学野外实践教学基地的实践,提出了“课堂教学、实验室教学和野外教学三结合、将民族传统教育融入在野外教学中”的岩石学课程教学新模式。2007年上学期,野外实践教学基地已全面启动,正式将野外教学纳入地质类专业岩石学课程教学之中,取得了显著的教学效果。

嵩山是著名的世界地质公园,嵩山地层层序清楚,在原始的地壳上面覆盖着各个地质年代形成的地层(包括各个不同地质年代所形成的岩浆岩、变质岩和沉积岩)。在嵩山完整地出露着地壳所经历的,35亿年以来太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五个地质历史时期的地层,实属全球少见,被称为“五世同堂”。嵩山古老的岩石系形成于23亿年前,嵩山地区的岩浆岩、沉积岩、变质岩的出露,构成了中国最古老的岩系,登封群的“登封杂岩”。据中国地质界测定,这里是世界上稀有的自然地质宝库。据地质学家考察,经过23亿年的“嵩阳运动”,8亿年前的“中岳运动”,五六亿年前“少林运动”,才结束了地质史上的元古代,进入了古生代的寒武纪和奥陶纪。又经过约两亿年,此处地壳上升至海平面以上,因其受风化和剥蚀作用,形成了嵩山地区的含煤地层。

太古代和早元古代的各种变质岩以中深变质的片岩、片麻岩、混合岩和石英岩为主。晚元古代至新生代为沉积岩系。在这里既有陆相沉积,又有海相沉积,涉及到砂岩、砾岩、粉砂岩、泥岩、石灰岩、白云岩、煤层及铁、铝沉积等10余种。岩浆岩以石秤花岗岩为主体,其周边和个别地带有各种石英岩脉或岩墙。在三大类岩石,本区变质岩系无论是年龄、岩石种类、剖面完整性在中国都堪称最优。

四、面向未来、面向现代化、面向世界

在校、院和有关部门领导支持下,按照邓小平同志教育要“面向未来、面向现代化、面向世界”的指示精神,为促进教学改革,我们从2008年起讲授英语“岩石学”课程。引进国外先进的教学内容和教学方法、提高学生英语交流能力、培养与国际接轨的师资队伍等多方面都取得了丰硕成果,受到广大师生的欢迎。

综上所述,随着现代科学技术的发展,地质学工作和研究方法还会不断扩大和更新,我们必须将岩石学实验教学内容不断系统化、科学化,不断更新。现代科学技术给我们提供了新的机遇,我们应当努力创新,把岩石学理论和实验教学提高到一个新的高度。

参考文献:

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[3]桑隆康,邬金华,杨坤光,等.探索岩石学教学新模式的思路,中国地质大学学报(社会科学版)2001,1(4):57-61.

岩石地质学篇(2)

关键词：周口店；野外实践；变质岩；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）06-0264-04

岩石学（petrology）是现代地球科学的基础课程，在国民经济建设中具有非常重要的地位和作用。它是地学类的地质矿产勘查、水文地质、工程地质、岩土工程、石油与天然气地质勘查、地球物理等本科专业的专业基础课，也是必修的主干课程之一。岩石学可分为岩相学和岩理学两部分：岩相学是以研究岩石分类和描述岩石特征为主，立足于详细的野外及室内的观察和测试，如对岩石的颜色、结构构造、矿物成分和野外产状以及它们的化学成分做出研究，以对各类岩石做进一步的分类和命名；岩理学则是将岩相学的知识与实验研究和理论分析结合，通过归纳和演绎对有关各类岩石的成因、形成演化及构造背景进行研究[1]。岩石学的研究方法可归纳为野外调查和室内测试实验两类。野外调查主要是通过地质填图、剖面测量和露头详细观测等弄清岩石的产状、分布、组合、时代、构造与矿产的关系等，并采集各种标本、样品供室内研究。室内研究主要有偏光显微镜鉴定、X射线分析、差热分析、化学分析、电子显微镜鉴定、质谱分析、波谱分析及电子计算机数据处理等，以获取组成岩石的矿物成分、物理性质及成因方面的信息。还可进行各种模拟实验，验证成岩成矿机理和为岩石工业利用提供资料。其中野外调查侧重于岩相学研究，而室内测试实验则侧重于岩理学的研究。对于大学生来说，首先要掌握岩相学的内容，然后再对岩理学的内容做出理解。千万不能丢掉或轻视岩相学基础去空谈岩理学理论。因此，实践教学环节在岩石学学习以及地质人才培养过程中具有极其重要的作用。注重实践教学是我校长期以来的优良传统，也是学校得以持续发展的一个重要因素。我校四年制地质类本科教学计划中包括三次必修的暑期实践教学，分别为大学一年级的北戴河基础地质认识实习、二年级的周口店野外地质教学实习和三年级的毕业生产实习。周口店教学实习是在完成室内岩石学、地层学、构造学等地质基础理论课程教学的基础上所进行的一次全面、系统的野外基础地质教学实践活动，通过对学生的综合性训练，达到能识别主要岩石和矿物及各类基本地质现象，初步掌握野外地质工作方法和工作能力，以及编写地质报告和制作地质图件基本能力的目的[2]。因此，周口店野外地质教学实习具有承前启后的重要作用，是地质类专业学生真正步入地质殿堂的必要途径。变质岩石学（metamorphic petrology）是岩石学分支学科，主要研究各种变质岩的岩性特征，包括化学成分、矿物成分、结构构造和地质产状；查明不同类型变质岩的原岩性质和形成时的物理化学条件；探讨变质岩组合与大地构造环境和地壳演化过程的关系；寻找与变质岩有关的各种矿产。笔者多年来致力于变质岩石学的研究工作，近年来又一直从事室内岩石学课程的授课和暑期周口店野外教学工作。本文结合周口店地质实践教学的体会和变质岩石学的学科特点，探讨如何在周口店野外地质教学中较全面的进行变质岩的实践教学，使学生能理论联系实际的全面理解变质岩课程的内容及其包涵的地质思维，并能初步运用变质岩石学基本原理分析自然界中的变质作用。

一、变质岩石学课程的基本内容

所谓变质岩是指在地壳发展过程中，原来已存在的各种岩石（可以是沉积岩、岩浆岩及早已形成的变质岩），由于地壳的构造运动、岩浆活动、地热流的变化等内力地质作用，使原来岩石所处的地质环境及物理化学条件发生了变化，为了适应变化，在基本保持固态的情况下，岩石的结构构造、物质成分发生变化而形成的一种新的岩石。这一使岩石发生变化的地质过程就总称为变质作用[3]。变质作用有不同的规模和广泛的地质背景，依据其规模，可分为区域变质作用和局部变质作用两大类，具体分类如下：

1.局部变质作用：在局部位置发生，往往只有一个因素起主导作用，变质岩和未变质的岩石逐渐过渡。又分为：①接触热变质作用：发生在侵入体与围岩接触带中，温度起主导作用，变质机理主要是重结晶。②交代变质作用：也常发生在侵入体与围岩接触带中，具化学活动性的流体起主导作用，变质机理主要是交代，常常形成有用矿床。③动力变质作用：分布在构造断裂带中，应力起主导作用，变质机理主要是变形。④冲击变质作用：分布在陨石坑附近，瞬时的高温高压是其控制因素，变形和伴随的部分熔融是其主要的变质机制。

2.区域变质作用：发生在岩石圈的广大范围内，各种温压、化学性流体共同起作用，变质机理复杂多样，很难找到变质和未变质间的界线。又分为：①造山变质作用：发生在前寒武纪结晶基底和寒武纪以后的造山带中，是区域变质作用的代表。常说的区域变质一般就指造山变质。②洋底变质作用：发生在洋中脊附近的洋壳岩石中。③埋藏变质作用：是成岩作用与变质作用间的过渡。④混合岩化作用：高级区域变质作用向岩浆作用的过渡，已有部分熔融。可以看出，变质岩的岩石类型及特征一方面受原岩特征影响，一方面受变质岩形成过程中的地质环境及物理化学条件的影响，前者属内因，后者属外因。外因包括温度、压力（静压力、应力）、时间和具化学流动性的流体四个因素，是变质作用的控制因素。它们对原岩的不同方式、不同程度的影响，即可形成不同类型的变质岩。由岩浆岩变质形成的变质岩称为正变质岩，由沉积岩变质形成的变质岩称为副变质岩。变质岩石学课程的教学目的就是通过教学活动，使学生掌握变质岩形成的基本理论和知识，了解变质岩和变质作用研究基本理论、原则和方法，了解物理化学的基础理论、技术和方法在变质岩石学的应用，变质作用强度研究的原则和方法，变质作用的发生、发展与地球构造环境的关系等。课程讲授内容主要有以下几个方面：①变质岩的形成，包括变质反应及其类型，重结晶作用及其特征，变质分异作用，变形作用和变形结构类型及与变质作用的相互关系，岩石与流体的相互作用等。②变质岩中的矿物，包括变质岩中矿物的分类，特征变质矿物，常见变质矿物的稳定性等。③变质岩的结构构造，包括变余结构构造，变晶结构，变形结构，变质构造等以及变质作用机制，掌握常见变质岩的鉴定。④物理化学原理在岩石学中的应用，包括Gibbs相率，Goldschmitd矿物相率，ACF图和A'KF图，变质相和变质相系，变质泥质岩中的变质带等。⑤变质基性岩中的变质相系，各个变质相的特征，变质相研究中的问题。⑥变质作用与构造作用的关系，包括板块构造与双变质带，高压变质岩的形成和保存，地壳加厚与变质作用关系理论及模拟研究等。

二、周口店地区的变质岩

周口店地区多数岩石都遭受了不同程度的变质作用，包括太古宙、元古宙和古生代区域变质岩、岩体周围的接触热变质岩及与构造变形作用有关的动力变质岩[4-5]。

1.区域变质岩。①太古宙变质杂岩——官地杂岩。官地杂岩分布于房山岩体南北两侧及东缘，面积小于0.5km2，主要由片麻岩、斜长角闪岩、变粒岩、混合岩等组成。山顶庙一带出露的杂岩中的斜长角闪岩及其中的深熔浅色体分别给出了锆石LA-ICPMS U-Pb年龄2538+34/-35 Ma和2548+23/-24 Ma，都是新太古代末期区域变质作用的产物，证实官地杂岩是华北陆块古老结晶基底的一部分[6]。杂岩与中新元古界及古生界地层皆成断层接触，这些断层是沿基底与盖层间不整合界面发育的剥离断层。杂岩与房山岩体呈明显的侵入接触关系。②元古宙和古生代盖层岩系。周口店地区75%以上的面积均属元古宙和古生代区域变质岩出露区，区域变质作用程度浅，变余沉积的结构、构造特征大多有保留，故其原岩恢复仅据肉眼观察即可确定。主要岩性有板岩、千枚岩、变质砂岩、片岩、大理岩等，属中低压变质相系。板岩主要发育在中新元古代洪水庄组、下马岭组、景儿峪组及早古生代石炭系-二叠系地层中；千枚岩主要发育在中新元古代的泥质变质岩中，如洪水庄组、下马岭组、龙山组及寒武系地层中；变质砂岩以石炭系-二叠系地层中分布较多；片岩则构成中新元古代洪水庄组和下马岭组主体部分；大理岩赋存于中元古代铁岭组及早古生代景儿峪组中。板岩中普遍见有变余粉砂-泥质结构及变余层理构造，板劈理发育。千枚岩色调较杂，具丝绢光泽，但随颜色加深光泽变弱，面理上有时呈现皱纹，断面上可见细纹状变余层理。常见的结构是基质为显微鳞片变晶结构的斑状变晶结构，变斑晶主要是红柱石，基质主要是绢云母、石英及少许绿泥石和黑云母。变质砂岩可见变余砂状结构。片岩一般呈鳞片-粒状变晶结构，有时也可见斑状变晶结构。

2.接触热变质岩。周口店地区接触热变质岩主要分布于房山复式侵入体周围。由于接触热变质作用叠加在区域变质岩之上，加之大部分接触热变质岩都发育有明显的片理构造，故此种变质作用形成的各种板岩、片岩、大理岩与区域变质岩很难区别，仅能从野外产状及矿物组合上加以鉴别。主要岩性有角岩类、接触片岩和大理岩类。离房山复式侵入体越近，接触变质程度越强。根据不同原岩和有新矿物或新矿物组合出现，房山岩体周围接触热变质晕由远及近进行对比后可依次划分出红柱石-黑云母带，石榴石-十字石带，矽线石带。这三个带兼具接触热变质和中压区域变质相的特点。红柱石-黑云母带相当于接触变质的钠长绿帘角岩相与区域变质中压绿帘角闪岩相之过渡的条件。石榴石-十字石带相当于接触热变质的普通角闪石角岩相与区域变质的中压角闪岩相十字石亚相之间的过渡条件。矽线石带则相当于接触热变质的辉石角岩相与区域变质的中压角闪岩相的矽线石亚相之间的过渡条件[7]。

3.动力变质岩。与韧性剪切带、剥离断层伴生的糜棱岩系列及与脆性断裂伴生的碎裂岩系列在周口店地区广泛分布。糜棱岩系列种类繁多，主要包括碳酸岩质糜棱岩、角闪斜长质糜棱岩、花岗质糜棱岩、花岗闪长质糜棱岩及长英质糜棱岩。碎裂岩系列则主要包括断层角砾岩、碎裂岩和断层泥。碳酸盐质糜棱岩分布广泛，在164背斜核部、三不管沟、骆驼山等处的铁岭组、马家沟组和寒武系强变形的岩段中均有发育。角山斜长质糜棱岩和花岗质糜棱岩见于山顶庙、乱石垅、东岭子等区段出露的太古宙官地杂岩中。花岗闪长质糜棱岩发育于房山复式岩体西北缘，长英质糜棱岩则与房山岩体西北缘剪切带内长英质岩脉变形有关。断层角砾岩在大小砾岩山之间、牛口峪及房山西等地断裂带内发育。碎裂岩在牛口峪水库北侧弧形断裂带内发育。山顶庙与向源山之间、房山西等地断裂带内断层泥发育。

三、周口店地区变质岩野外教学的探讨

由于变质岩既受原岩的控制，又受变质作用的影响，是双重作用的产物，变质岩野外教学应以岩相学为核心，要求学生查明变质岩的矿物组分、化学成分及其结构、构造特征，并根据地质产状和组合关系，划分为各种不同变质成因的岩石类型，为研究变质岩组合规律或变质建造提供基础资料；同时，应根据各种类型变质岩及其矿物组合基本特征，划分不同变质作用形成的各种变质带、变质相，并且要求查明他们的排列秩序及其渐进变化情况。在岩相学观察的基础上，教员应向学生介绍区域地质构造演化，将岩石的成因机制和演化过程与区域地质事件相关联，让学生学会归纳和演绎变质岩的成因、形成演化及构造背景。现结合周口店地区官地-羊屎沟变质岩综合观察路线对变质岩的野外教学进行探讨。

官地-羊屎沟变质岩综合观察路线。本路线为一条综合观察教学路线，地质内容丰富，包括地层、变质岩、脉岩、断裂及其相关构造等。太古宙变质杂岩、元古宙-古生代区域变质岩、接触热变质岩及动力变质岩在该路线上都有出现。在官地村东大路旁可观察太古宙官地杂岩的总体面貌，可通过与沉积岩系、岩浆侵入体的对比让学生学会根据野外面貌识别三大岩类。此处出露的岩性主要有黑云斜长片麻岩、混合岩、斜长角闪岩、浅粒岩、黑云母变粒岩等。遗憾的是由于最近公路的修筑，部分露头已经被覆盖，仅有部分黑云斜长片麻岩的露头可见，因此，对于官地杂岩的观察应结合山顶庙地区的露头进行补充。另外，此处应让学生判断房山岩体与官地杂岩的侵入接触关系，要能找出以下依据：①岩体沿裂隙侵入杂岩中，呈网脉状；②岩体切割黑云斜长片麻岩中的片麻理，并有其捕虏体。要让学生明白此处由于房山岩体后期的侵入，存在区域上的热源，为后面接触热变质作用的讲解做好铺垫。在官地东南部乱石垅101.4高地附近可见灰白色花岗质糜棱岩，中粒糜棱结构，片麻状构造，岩石中含10%左右的长石碎斑，其形似眼球，大小为0.2～2.0mm，常被石英条带环绕。岩石中发育大量的S-C组构及“σ”型旋转碎斑。应让学生掌握韧性剪切方向的运动学标志并分析判断剪切方向，启发学生思考可能的剪切机制。在官地村南101.3高地附近向羊屎沟内可见元古宙区域变质岩叠加后期的接触热变质作用，包括雾迷山组（Pt2w）透闪石大理岩，洪水庄组（Pt2h）千枚岩，铁岭组（Pt2t）透闪石大理岩，下马岭组（Pt3x）黑云母片岩、石榴石云母片岩、红柱石云母片岩以及龙山组（Pt3l）变质石英砂岩。元古宙盖层与官地杂岩之间的滑脱面为区域上的主剥离断层面。上覆盖层中一系列的正断层均为主剥离断层的次级伴生构造。可根据地层效应识别该断层：该点之北为官地杂岩分布区，该点之南为雾迷山组，两者之间缺失周口店地区中元古界长城系的地层，同时与八角寨-拴马庄一带出露的元古宙地层对比明显减薄。该主剥离断层向东延伸到山顶庙西沟，区域上具有许多断层识别标志，有关内容可在构造教学路线中学习观察。为让学生充分理解变质岩的岩石类型及特征一方面受原岩特征影响（内因），一方面受变质岩形成过程中的地质环境及物理化学条件的影响（外因），要将该路线与八角寨-拴马庄路线进行充分的对比，包括地层厚度、岩性、岩石结构、构造等，具体如下：

1.雾迷山组（Pt2w）。八角寨：出露雾迷山组第四段，灰白色中-薄层结晶白云岩，夹较多的燧石条带和团块，细粒变晶结构，中-薄层状构造，厚度>500m。岩石中普遍发育水平薄纹层和波状藻纹层，属一套潮坪沉积，旋回性明显，显现潮下-潮间-潮上有规律的交替。羊屎沟：透闪石大理岩，灰色、暗灰色，中、细粒镶嵌变晶结构，块状构造，厚度～30m。主要矿物为白云石、方解石、透闪石和少许白云母、斜长石。其中透闪石含量5～10%或更少，一般呈条带或不规则的团块产出。恢复原岩为含硅质条带和团块的白云岩。通过这两处的对比，让学生明白雾迷山组在羊屎沟地区经历了怎样的变质过程，变质作用对岩石带来了哪些改变。首先八角寨地区的雾迷山组代表了原岩，为结晶白云岩夹燧石条带和团块，而羊屎沟地区则代表了变质后的产物透闪石大理岩，对应的变质反应为5CaMg（CO3）2（白云石）+8SiO2（石英）=（Ca2Mg5（Si4O11）2（OH）2）（透闪石）+3CaCO3（方解石）+7CO2。由于原岩中燧石以条带和团块存在，那么也就决定了变质产物透闪石同样以条带或团块产出，这就体现出了变质作用的内因。另外，要向学生介绍透闪石和透辉石在成因上的区别，透辉石的生成反应为CaMg（CO3）2（白云石）+2SiO2（石英）=CaMgSi2O6（透辉石）+2CO2，可以看出透闪石和透辉石具有相同的反应物，但透闪石+方解石是低温矿物组合，代表了低级变质反应，而透辉石的出现是中级变质开始的标志，代表了更高的变质温度。此处岩石中仅出现透闪石而未见透辉石，即代表了变质反应的温度尚未达到中级变质作用的范畴，体现了变质作用外因的控制。

2.洪水庄组（Pt2h）。八角寨：出露灰黑色锰质板岩，夹薄层含锰白云岩或透镜体，变余泥质结构，板状构造，厚38m，属区域变质岩。羊屎沟：灰色-灰黑色千枚岩，鳞片变晶结构，千枚状构造，厚度～10m，属接触热变质岩。两处出露的均为变质岩，但较八角寨地区，羊屎沟出露的洪水庄组经历了相对较强的变质程度。此处应向学生解释同在八角寨地区，为什么洪水庄组为变质岩，而雾迷山组则仍为沉积岩？该差异是由不同化学类型的变质岩对温压条件变化的敏感度不同造成的。变质岩五大常见化学类型中，泥质和基性岩石对温压条件变化最敏感，矿物组合随P-T条件变化快，钙质和镁质岩石对温压变化较为敏感，长英质岩石则是对温压变化不敏感的岩石。洪水庄组为泥质类型，而雾迷山组为钙质，那么洪水庄组对温压条件的变化则更为敏感，从而发生了很低级的变质，也说明了八角寨地区变质作用的温压较低，未达到使钙质岩石发生变质的范围。而羊屎沟地区变质作用的直接诱因就是房山复式岩体在该地区的侵位提供了大量的热源。另外，此处应向学生说明接触热变质作用的变质因素主要为温度，缺乏偏应力，因而接触-热变质岩一般以具变晶结构、无定向构造为特征，在接触变质晕外带，变余结构构造发育。但不排除继承原岩定向性的继承性定向构造。此处的接触热变质就是叠加在区域变质之上，因而继承了区域变质的面理，出现了千枚岩，以及后面将要见到的下马岭组的片岩。

3.铁岭组（Pt2t）。八角寨：下部为灰白色厚层结晶白云岩，中部为深灰色薄层含燧石条带结晶白云岩，上部为灰色中-厚层结晶白云岩、叠层石结晶白云岩，细粒结构，层状构造。羊屎沟：灰色-暗灰色透闪石大理岩，中-细粒纤维状镶嵌变晶结构，块状构造。主要矿物为白云石、方解石、透闪石和少许白云母、斜长石。透闪石含量～5%，一般呈条带或不规则的团块产出。可以看出，铁岭组与雾迷山组原岩相似，均为白云岩，在羊屎沟相同的变质条件下变质后也具有相似的岩性。可以在此处与雾迷山组进行对比，加深学生对变质反应的理解。另外，此处铁岭组中发育鞘褶皱，属A型褶皱，反映了滑脱构造作用，可作为羊屎沟剥离断层存在的补充依据。

4.下马岭组（Pt3x）。八角寨：整体为一套区域变质作用形成的粉砂质千枚状板岩。羊屎沟：在区域变质作用形成的千枚状板岩的基础上叠加了接触热变质作用，形成了各类片岩，距离房山岩体由近而远依次为黑云母片岩-石榴石二云母片岩-红柱石二云母片岩。黑云母片岩：灰黑色，中细粒鳞片变晶结构，片状构造，变质矿物主要为黑云母；石榴石二云母片岩：灰黑色，中细粒斑状变晶结构，片状构造，以出现石榴石变斑晶为标志；红柱石二云母片岩：灰色，中粗粒斑状变晶结构，以出现红柱石变斑晶为标志。此处应重点让学生理解变质相和变质带的概念。首先，一个变质相是一个等物理系，它包括热峰附近一定物理化学条件范围内形成的各种化学成分的变质岩，因而变质相与岩石化学成分无关，仅与变质作用的温度压力等条件有关。变质相的标志是矿物组合，通常用基性变质岩矿物组合划分变质相，并以相应的基性变质岩石对变质相命名，由于不同岩石（如泥质、钙质、长英质等）对温压条件变化敏感程度不同，一个变质相可以包括一个至几个变质带或亚相。此处变质作用均是由房山岩体的侵入造成的，空间方位一致，因而整体上均属于接触变质作用的钠长绿帘角岩相，可以与太平山南坡本溪组（C2b）中的硬绿泥石角岩和红柱石角岩对比。变质带是以一定的变质矿物组合和岩石类型特征反映的变质强度带。在某些变质地区内，不同温度和压力条件下形成的变质岩在空间上常呈有规律的带状分布，可根据成分相同的变质岩中某些特征变质矿物或矿物组合的开始出现或消失为标志划分出不同的变质带。此处根据特征矿物的出现就可以划分出红柱石带、石榴石带和黑云母带，反应了距离岩体由远及近变质程度增强的趋势。另外，应让学生认真观察岩性变化及矿物组合特征，鉴定红柱石、石榴石等变质矿物。红柱石：晶体呈柱状，横断面近正四边形。断面上见有黑色包裹物者称空晶石；集合体为放射状或粒状，呈放射状者形似，故又称为石。颜色有灰色、黄色、褐色、玫瑰色、红色或深绿色，无色者少见；玻璃光泽。石榴石：等轴晶系。常呈完好菱形十二面体或四角三八面体之晶形及二者之聚形。集合体常为粒状或致密块状。颜色随成分而异，有深红、黑、玫瑰、褐红、蜜黄、鲜绿、褐黑等色。玻璃光泽，有时近于金刚光泽，断口油脂光泽。

5.龙山组（Pt3l）。拴马桩桥头：灰色-褐灰色中粗粒变质石英砂岩，变余砂状结构，厚层状构造。羊屎沟：灰褐色中粗粒变质石英砂岩，变余砂状结构，变余层理构造。可见龙山组在这两处并无明显变化，一方面说明长英质岩石对温压条件的敏感度低于泥质岩，另一方面也可能是由于龙山组距离岩体已较远所致。

我们要充分利用好周口店实践教学基地，并不断对其强化。通过上述对周口店地质实习中变质岩地质教学的思考，可完善周口店实习教学路线的内容，使学生系统掌握变质岩知识，提高学生对变质现象的观察、测量、描述和分析能力。另外，通过对变质过程的理解，可以加强学生的野外地质思维，提高学生的综合能力，进而培养出更多的创新型地学精英人才。

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岩石地质学篇(3)

关键词：同化混染作用；地球化学；辉长岩；闪长岩；斜长花岗斑岩；重结晶基质；西准噶尔；新疆

中图分类号：P588.11 文献标志码：A

0 引 言

西准噶尔地区位于新疆北部准噶尔盆地西缘，是中亚造山带的重要组成部分。包古图中性复式岩于西准噶尔地区东南部石炭纪岛弧中[1-2]，包古图大型斑岩铜矿赋存于包古图中性复式岩体中。

该岩体呈不规则岩株状侵位于早石炭世包古图组和希贝库拉斯组中。2010年，新疆有色地质勘查局地质研究所对包古图含矿岩体施工了62个钻孔，控制矿化范围为1 100 m×800 m，深度大于700 m，确定该岩体为全岩矿化[3]。多年来，包古图含矿岩体受到不少学者的重视。一些研究者认为该岩体由石英闪长岩和花岗闪长岩组成[4]，更多的研究者认为该岩体是由花岗闪长岩、花岗闪长斑岩和石英闪长岩组成[5-8]。申萍等认为包古图岩体为中性复式岩体，由主期的闪长岩岩株和晚期的闪长玢岩岩脉组成[9-11]。SIMS锆石U-Pb年龄测定主期的闪长岩岩株和晚期的闪长玢岩岩脉分别形成于（313.0±22）、（312.3±2.2）Ma[12]。

在前人研究的基础上，笔者对包古图含矿岩体进行了岩相学、岩石地球化学和Sm-Nd同位素地球化学研究，包括10个钻孔岩芯系统编录、360个薄片岩相学研究、岩体中14个岩石样品以及围岩中6个岩石样品岩石主量和微量元素分析；此外，还选择岩体和围岩的3个代表性样品进行了Sm-Nd同位素分析；据此确定包古图中性复式岩体的岩石类型，并探讨岩体成因。

1 地质概况

包古图中性复式岩于新疆克拉玛依西南60 km处（图1）。区域地层以石炭系海相沉积岩和火山岩为主，自下而上依次为太勒古拉组、包古图组和希贝库拉斯组。希贝库拉斯组和泰勒古拉组的厚度均达3 000 m，包古图组厚度达3 500 m[4]。包古图岩体侵位于包古图组中，地表出露面积约0.84 km2，可以认为在包古图岩体侵位深度范围内的围岩主要为下石炭统。区域构造以NE向达拉布特断裂为主，包古图岩于达拉布特断裂以南地区，地层走向、褶皱轴向和主断裂均以SN向为主，发育一系列中等紧闭的褶皱（主要为希贝库拉斯复向斜）和压扭性断裂。达拉布特断裂以南地区发育两类花岗岩类岩体（图1）[4]：一类为海西中晚期（约300 Ma）巨大的花岗岩体[13-15]，侵位于下石炭统地层中；另一类为规模较小的中酸性岩体（约320 Ma），分布于达拉布特断裂以南的包古图地区，本文研究的包古图岩体就属于这一类的中性岩体。

2 岩体及围岩特点

2.1 岩体特点

包古图岩体是由主期闪长岩株和晚期闪长玢岩脉组成的中性复式岩体（表1、图2）。闪长岩株由闪长岩、石英闪长岩、似斑状闪长岩和似斑状石英闪长岩组成，闪长岩和石英闪长岩位于闪长岩株中心深部，似斑状闪长岩和似斑状石英闪长岩位于闪长岩株及边部。闪长玢岩脉位于闪长岩体的，并切穿闪长岩株。

在闪长岩株的深部局部地段有少量辉长岩，主要在岩体边部出现斜长花岗斑岩[图2（b）]。组成闪长岩株的岩石主要矿物为斜长石和褐色角闪石，还有黑云母和石英，其中石英体积分数在不同地段差别很大，从几乎无石英至石英体积分数达5%～20%，甚至部分大于20%。几乎无石英的岩石中出现单斜辉石[图3（a）]，为辉长岩；含有少量石英（体积分数小于5%）、具半自形粒状结构[图3（b）]的岩石为闪长岩；含有较多石英（体积分数为5%～20%）的岩石为石英闪长岩；部分岩石石英体积分数大于20%，具有斑状结构，为斜长花岗斑岩。

2.2 围岩特点

岩体地层剖面观察和测量结果表明：泰勒古拉组由晶屑玻屑凝灰岩、玻屑凝灰岩、层凝灰岩、含硅质岩和少量安山岩组成；包古图组主要为凝灰质粉砂岩、凝灰质细砂岩、凝灰质含砾中粗粒砂岩、凝灰岩、层凝灰岩及少量安山岩等，有含砾杂砂岩和灰岩透镜体；希贝库拉斯组有凝灰质含砾杂砂岩、含砾杂砂岩、凝灰质砂岩、粉砂岩、含砾凝灰质粗砂岩等，含有灰岩透镜体。

岩体围岩为下石炭统包古图组地层。岩石化学全分析表明，包古图岩体的围岩主要为酸性岩石，如凝灰质长石石英砂岩[图3（e）]、长石石英砂岩[图3（f）]、晶屑玻屑凝灰岩[图3（g）]、含海绿石石英长石砂岩[图3（h）]。近岩体围岩均已发生不同程度的角岩化作用。长英质细碎屑岩因角岩化作用形成黑云母，且长石、石英细碎屑发生重结晶作用而颗粒加大，由细碎屑（凝灰、砂状）结构向镶嵌粒状变晶结构过渡，但仍可见细小的棱角状、次棱角状的砂、细砂或凝灰颗粒，即变余结构仍很清楚；在部分围岩中，可见重结晶形成的镶嵌粒状长英质颗粒，岩石主要具粒状变晶结构或细粒鳞片粒状变晶结构，岩石过渡为长英质角岩或黑云母长英质角岩。上述现象是岩浆热烘烤作用较强、角岩化程度较高所致。

3 同化混染的证据

笔者对该岩体主期的闪长岩株及其围岩进行了岩相学、岩石主量及微量元素地球化学及Sm-Nd同位素地球化学等方面的研究，认为主期闪长岩株不同岩石的形成是由偏基性的中性岩浆结晶（分异）作用和酸性围岩同化混染作用所致，其证据包括岩相学、岩石地球化学及同位素地球化学等方面的证据。

3.1 岩相学证据

3.1.1 岩石分布特点

包古图岩体主期闪长岩株中发育闪长岩、石英闪长岩以及少量斜长花岗斑岩和辉长岩。这些岩石之间为渐变过渡，没有明显的穿插关系，表明这些岩石之间没有先后侵入关系。闪长岩和石英闪长岩构成闪长岩株主体，辉长岩出现在岩体内部局部地段，斜长花岗斑岩在岩体中随机分布，边部和浅部略为常见[图2（b）]。

3.1.2 岩体中含捕掳体

闪长岩株中含有捕掳体，捕掳体大小不一，大的肉眼可见，粒径为2～5 mm，也见有更小的肉眼不易分辨，但在显微镜下可以确定，可称之为显微捕掳体。捕掳体一般呈不甚规则的球状、椭球状，主要为细碎屑颗粒和重结晶的长英质矿物集合体[图4（a）～（d）]，具镶嵌粒状结构和变余砂状结构。将捕掳体的成分、结构与围岩包古图组（角岩化）细碎屑岩[图3（e）、（f）]进行对比，二者具有明显的一致性，因此，捕掳体可能主要来自包古图组围岩，也不排除其他组细碎屑岩物质混入的可能性。

3.1.4 岩石结构特点

斜长花岗斑岩与闪长岩在矿物成分上相比，前者石英含量明显多于后者，且石英主要存在于重结晶基质中；在岩石结构上，斜长花岗斑岩具特殊的“斑状结构”（图5～7），“基质”由重结晶长英质矿物及少量细碎屑组成，具镶嵌粒状结构；闪长岩具中粗粒半自形粒状结构（或似斑状结构），也可见少量重结晶的围岩碎屑，作为捕掳体或显微捕掳体存在；岩浆矿物则以此为冷源核心结晶生长，可见其成为数个大斜长石的结晶中心，即捕掳体重结晶矿物颗粒最小，向外颗粒渐次加大[图4（b）～（d）]。碎屑和重结晶矿物的存在是岩浆同化围岩不彻底的表现，阴影颗粒形态的存在也是岩浆同化围岩物质在岩石中的物相表现，只是同化作用比前者进行得略为充分些。彻底的同化作用在矿物成分和岩石结构上难以留下直接或间接的围岩残留物相（或残余结构）的证据；同化彻底的酸性围岩物质加入使得岩浆成分发生改变，促使岩浆在结晶过程中发生分异作用。围岩物质加入所引起的同化和混染作用使形成的闪长岩酸度增加，这也就是岩石中的石英体积分数在不同地段差别大的原因，从几乎无石英至石英体积分数达5%～20%，甚至更多，以致偏基性的中性岩浆形成偏酸性的中性岩石（石英闪长岩），甚至形成酸性岩（斜长花岗斑岩）。

3.2 岩石地球化学证据

3.2.1 分析方法和结果

选择研究区未混染的岩石（辉长岩和闪长岩）和强烈混染岩石（斜长花岗斑岩）样品以及围岩（凝灰岩、粉砂质凝灰岩）样品，分别进行了岩石主量和微量元素地球化学分析，所有样品在中国科学院地质与地球物理研究所实验室进行，主量元素数据由X射线荧光光谱分析仪（XRF）测试，微量元素数据由ICP-MS测试，分析方法详见文献[16]，分析结果见表2、3。

4.2 斜长花岗斑岩的斑状结构及斑晶成因

通常，在斑状结构的岩石中，斑晶是岩浆结晶早期在深部岩浆缓慢冷却结晶的粗大矿物，基质是岩浆结晶晚期在浅部岩浆快速冷却结晶的细小矿物；基质分布在斑晶周围，或出现在斑晶间隙中（填隙状）。但是，包古图闪长岩体的斜长花岗斑岩并非如此。该岩石的斑状结构不是简单地由岩浆结晶作用形成，而是中性岩浆与酸性围岩混染作用的产物，其形成机理可能如下。

构造作用下形成的侵位空间中，围岩碎屑含量和大小是不均衡的；无论是因挤压虚脱释放或因直接引张所形成的构造断裂系统，其围岩中都存在裂隙或微裂隙，既有自由空间，又可以含有破碎解离的围岩碎块或粒末化的细碎屑物。

在围岩碎屑较多且具有大量微裂隙地段的空间中，岩浆侵位时，围岩中未被岩浆彻底同化掉的长英质碎屑物在岩浆热的作用下发生重结晶作用形成碎屑重结晶基质；自由空间的存在[图5（c）中可见，大颗粒斜长石呈晶簇状生长应与自由空间存在有关]，加之深成的温度和压力条件，给游走于细碎屑岩裂隙系统中的岩浆流体提供了缓慢结晶形成斜长石大颗粒的可能性，而自由空间中离散的细碎屑则非常可能且很容易被岩浆结晶的大颗粒斜长石所包裹。个体很大、具环带结构的自形斜长石构成斑晶，含细碎屑的重结晶矿物构成基质，这样就形成了一种特殊的“斑状结构”；其斑晶结晶时，基质已先期存在，斑晶的形成晚于基质，故可以称之为“晚生斑晶”，笔者建议将这样形成的斑状结构称之为“晚斑结构”。值得一提的是，混染形成的斑晶及斑状结构在成因和结构形态上明显不同于正常岩浆结晶的斑晶及斑状结构，也明显不同于区域变质作用形成的变斑晶及变斑状结构以及混合岩化作用形成的交代斑晶及交代斑状结构。

另一方面，在围岩碎屑很少的空间中，岩浆在这种围岩空间内部几乎未有或很少有同化混染作用，而是直接结晶形成闪长岩（少量辉长岩）[图3（a）、（b）]；或者岩浆同化作用的能力较强，虽有围岩物质的加入，但是保存的混染物质不多，较酸性的混染物质被熔入岩浆，则形成石英闪长岩，石英闪长岩的形成也应与岩浆分异作用有关；若围岩物质集中成团块，则为闪长岩中的捕掳体。

同化混染作用使得包古图岩体的岩石类型和岩石结构变得十分复杂。在闪长岩体内部相邻不远的地段岩性变化大；岩石化学分析结果表明，岩石成分虽以中性岩成分为主，但是在相邻不远地段会出现不同成分的岩石，从酸性到偏基性甚至个别为基性的岩石都有出现，岩石成分的变化主要与混染的酸性围岩加入岩浆的量有关，在此自然不能排除结晶分异作用的参与。岩体中岩石的结构变化大，出现粒状闪长岩的粒状结构和似斑状闪长岩的似斑状结构及斜长花岗斑岩的斑状结构；混染成因的斜长花岗斑岩的斑晶与基质矿物个体的粒度差别很大，成分也很不平衡；这主要是由于围岩混染引起的复杂成岩方式所致。

从钻孔岩芯编录来看，本区矿化特征显示矿化较好地段的岩体中同化混染作用强烈，亦属捕掳体分布较为密集的部位，如钻孔ZK211和ZK103等；这一现象表明岩浆侵位时与酸性围岩之间发生的同化混染作用可能对矿化有一定影响，其影响机理还有待于研究。

5 结 语

（1）包古图主期闪长岩株是由成分显著变化的不同岩石组成，主要包括辉长岩、闪长岩和斜长花岗斑岩等，在闪长岩体内部相邻不远的地段岩性变化大，多数岩石中含有长英质围岩捕掳体。

（2）斜长花岗斑岩是由偏基性的中性岩浆与酸性围岩发生混染作用形成的，岩石具特殊的“斑状结构”，斑晶与基质在成因上不一致（即物源和生成方式不同），斑晶的形成晚于基质，为“晚生斑晶”，建议将其结构称之为“晚斑结构”。

（3）斜长花岗斑岩的SiO2含量、Mg#值、稀土元素及微量元素等岩石地球化学特点介于未混染的辉长岩、闪长岩与围岩之间，斜长花岗斑岩εNd（t）值介于未混染辉长岩、闪长岩与围岩之间，这也是斜长花岗斑岩混染成因的重要佐证。

岩石地质学篇(4)

关键词：浅成侵入体；岩脉；地球化学；岩石成因；构造环境；金矿；古生代；祁连山

中图分类号：P588文献标志码：A

Geochemical Characteristics of Intermediateacid Hypabyssal Intrusions

and Dykes in Danghenanshan Area of South Qilian and

Its Implications on the Gold Mineralization

DAI Shuang1，2， LIU Bo1，2， YAN Ningyun1， ZHANG Xiang1，2，3， JIN Zhipeng4， MENG Zhen4，

YANG Huaiyu4， WU Zhijiang4， BAI Bin4， ZHANG Lili1，2， PENG Dongxiang1，2

（1. College of Earth and Environmental Sciences， Lanzhou University， Lanzhou 730000， Gansu， China；

2. Key Laboratory of Western Chinas Environmental Systems of Ministry of Education， Lanzhou University，

Lanzhou 730000， Gansu， China； 3. Gansu Institute of Geological Survey， Lanzhou 730000， Gansu， China；

4. No.2 Institute of Geological and Mineral Exploration of Gansu， Lanzhou 730030， Gansu， China）

Abstract： The Late Caledonian small intermediateacid hypabyssal intrusions and dykes in Danghenanshan area of South Qilian include granite and granite porphyry， subrhyolite porphyry， subdacite porphyry， quartz diorite and quartz diorite porphyrite. The mass fractions of SiO2 are 53.05%74.12%， and the sums of mass fractions of K2O and Na2O are 4.01%10.43%. The rock series include calcalkaline， highpotassium calcalkaline， shoshonite and alkaline with the characteristics of peraluminousquasialuminous， and the highpotassium calcalkaline and alkaline series are main. The rocks have the characteristics of low contents of rare earth elements， and are relatively enriched in light rare earth elements， large ion lithophile elements （Rb， Ba， La， Ce and Sr）， Th and U， and relatively depleted in high fieldstrength elements （Nb， Ta， Zr and Hf） and heavy rare earth elements with weakmediate negative Eu anomaly （0.70.9）. The occurrence characteristics of intermediateacid intrusions and dykes and the analysis results of trace elements show that the rocks form in postcollisional tectonic setting， and the source rocks of magma are mainly metabasite and a little of metasedimentary， so that the rocks maybe inherit the geochemical characteristics of source rocks. There is metasomatism between magma and wall rock in the process of emplacement. The magmatic differentiation is ranked by granite and granite porphyry， subrhyolite porphyry， subdacite porphyry， quartz diorite and quartz diorite porphyrite in the ascending order. The Au content of rock from dyke is low， and that of metaacid rock increases because of the alteration. The intermediate rock of dyke （quartz diorite） provides thermal source and provenance for gold mineralization in Langchagou and Dongdonggou mining areas.

Key words： hypabyssal intrusion； dyke； geochemistry； petrogenesis； tectonic setting； Au deposit； Paleozoic； Qilian Mountain

0引言

党河南山地区位于南祁连构造带西段党河以南，西接阿尔金断裂，东到97°E，呈NW向展布，东西长约250 km，南北宽为20～50 km。该区早古生代构造沉积及岩浆活动发育，近年来在该区发现并探明了贾公台、鸡叫沟等10多处金矿床，显示其具有较好的找矿潜力。金矿成矿大多与加里东期中酸性岩体关系密切。党河南山地区中酸性岩浆侵入活动可分为4期[12]，其中后两期岩体为金矿成矿提供成矿物质，并提供成矿流体和热源[39]。这些与金矿成矿关系密切的岩体具有一定的规模，多呈岩株状―岩枝状；岩石类型包括石英角闪闪长岩和二长花岗岩、奥长花岗岩等，岩体Au含量高出地壳克拉克值数倍以上[9]；岩体形成于岛弧或板块碰撞环境[1，9]，具有不同的矿床地质地球化学特征[3，7，9]和找矿前景。

党河南山地区还发育一系列中酸性小型浅成侵入体及岩脉，常见有辉绿岩脉、闪长玢岩脉等中基性岩脉或煌斑岩脉，它们与前述深成岩体成分差别较大，分别构成二分脉岩的浅色脉岩和暗色脉岩。这些中酸性浅成侵入体或岩脉也与金矿成矿有关，在党河南山地区东部狼查沟、东洞沟形成一定规模的金矿床。但目前对这些小型浅成侵入体及岩脉的地质地球化学特征、岩石成因及其与金矿成矿关系还缺乏研究，制约着对该区金矿成矿规律和找矿方向的全面认识。本文通过对这些中酸性小型浅成侵入体及岩脉的岩石学、岩石地球化学特征研究，探讨了岩浆来源及其与金矿成矿关系，以期对认识党河南山地区金矿成矿规律提供参考。

1地质背景与岩石学特征

1.1地质背景

党河南山地区大地构造位置属秦祁昆造山系中―南祁连弧盆系南祁连岩浆弧[10]西段（图1）。党河南山地区地层出露元古界、震旦系、奥陶系和志留系，呈NWW向展布。元古界出露在西部肃北县以南地区，为一套中高级变质片麻岩大理岩；震旦系出露在中西部扎子沟―钓鱼沟一带，为一套火山碎屑岩碳酸盐岩组合[3，11]；奥陶系由下奥陶统吾力沟组（O1w）火山碎屑岩碎屑岩、中奥陶统盐池湾组碎屑岩及中―上奥陶统碎屑岩组成；志留系主要为浅变质火山岩碎屑岩组合。

党河南山地区中酸入岩在西段发育，形成扎子沟超大岩基，而在东部岩体规模一般较小，多呈岩枝、岩脉产出。岩浆侵入活动分为5期[12]：第一期（活动时代约为500 Ma）为洋岛花岗岩和岛弧花岗岩类，第二期（465～480 Ma）和第三期（450～460 Ma）为岛弧花岗岩类，第四期（420～445 Ma）为碰撞（后）花岗岩类[1，12]，第五期以中酸性和碱性小型浅成侵入体、岩脉活动为主，包括石英闪长玢岩、次英安斑岩、次流纹斑岩、花岗斑岩、花岗岩、二长岩及辉绿岩、煌斑岩等[12]。其中，煌斑岩类是板块碰撞后地壳伸展作用的产物[13]。

①为石块地金矿床；②为清水沟金矿床；③为小黑刺沟金矿床；④为乌里沟金矿床；⑤为振兴梁金矿床；⑥为贾公台金矿床；⑦为黑刺沟金矿床；⑧为鸡叫沟金矿床；⑨为东洞沟金矿床；⑩为狼查沟金矿床；Ⅰ为北祁连蛇绿混杂岩带；Ⅱ为疏勒南山―拉脊山蛇绿混杂岩带；Ⅲ为宗务隆山―夏河甘加裂谷；Ⅳ为柴北缘结合带；图件引自文献[10]，有所修改中酸性浅成小岩体（脉）在大多数金矿区都有出露，多沿断裂带产出（图2）。小岩体平面上呈不规则状、脉状，面积一般为001～010 km2（图2）。

岩脉一般宽为1～4 m，最宽可达8～10 m。小岩体和岩脉多穿插侵位于奥陶系[图2（a）和图3（a）、（e）、（m）]或前4期中酸性岩体中[图2（b）、图3（b）]。在东段贾公台[图3（a）]、振兴梁、黑刺沟、狼查沟[图2（a）、图3（m）]、东洞沟一带，岩（体）脉穿插于下奥陶统吾力沟群中，在贾公台、鸡叫沟等地穿插于奥长花岗岩或石英角闪闪长岩中[1]。

在西段小黑刺沟，次英安斑岩脉穿插于震旦系中基性火山岩中[图3（c）]。在石块地，次流纹斑岩脉穿插于第一期花岗闪长岩与第四期似斑状二长花岗岩接触带及其内部[图2（b）]。第四期似斑状二长花岗岩LAICPMS锆石UPb年龄为（420.3±5.1）Ma[14]，说明次流纹斑岩脉就位年代应该晚于（420.3±5.1）Ma。

区域上，这些岩脉在党河南山地区以东、青海湖以西的泥盆纪地层中有报道，但在石炭纪地层中未见报道[15]，据此推测这些中酸性小岩体（脉）可能形成于泥盆纪―石炭纪过渡时期。这与北祁连地区泥盆纪处于前陆盆地发育阶段[16]以及党河南山地区泥盆纪以来处于抬升剥蚀阶段的事实相符。

1.2岩石学特征

花岗岩、花岗斑岩类为灰红色―浅肉红色，岩石具微晶结构、斑状结构，呈块状构造。花岗斑岩斑晶体积分数为5%左右，为长石及石英。基质主要由黑云母（体积分数为3%～8%）或白云母（1%～5%）、斜长石（25%～35%）、钾长石（20%～35%）和石英（30%～40%）组成，长石为半自形―自形柱状[图3（b）]，石英为不规则状他形。按照长石种类和含量，该类岩脉包括花岗岩脉、花岗斑岩脉、正长花岗岩脉（主要在鸡叫沟）、黑云二长花岗岩脉（主要在鸡叫沟、清水沟）。在振兴梁，斜长石（钠奥长石）体积分数可达80%，石英仅为10%左右[图3（g）]。

次英安斑岩呈灰―浅灰黑色，斑晶体积分数为5%～10%，由斜长石和石英组成[图3（d）]，斜长石为自形短柱状，石英为浑圆状，说明受到岩浆溶蚀作用，指示浅成就位特征。基质主要由微细粒状长英质矿物组成。在黑刺沟矿区，次英安斑岩多发生绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化和毒砂化，黄铁矿和毒砂多呈脉状、团斑状产出[图3（h）]，并见毒砂交代黄铁矿现象[图3（i）]。黄铁矿和毒砂都是重要的载金矿物。

次流纹斑岩为酸性超浅成岩脉，呈灰―青灰色、浅紫红色[图3（e）]，具斑状结构。基质为梳状结构、霏细结构和球粒结构、羽状结构，具流动构造、块状构造。斑晶体积分数为5%左右，主要为石英、钾长石。石英呈不规则状，边部具溶蚀特征[图3（f）]。基质体积分数为95%左右，主要由长石和石英组成。

闪长（玢）岩类包括闪长玢岩、石英闪长岩、石英闪长玢岩，多呈脉状小岩体[图2（a）]或岩脉[图3（m）]产出，具深灰色―浅灰绿色斑状结构。基质具半自形―他形粒状结构和块状构造。斑晶体积分数为30%～35%，主要为普通角闪石及少量斜长石。角闪石呈自形柱状[图3（k）、（o）]，粒径为0.5～1.5 mm，多具暗化边现象[图3（k）]，说明其在浅部发生过氧化作用，指示岩体在浅部就位。基质体积分数为65%～70%，由普通角闪石、斜长石和少量石英（体积分数为10%左右）组成。石英闪长岩与石英闪长玢岩的区别在于前者具连续不等粒结构[图3（o）]，角闪石粒径为01～1.5 mm（与基质粒径相当），其他特征基本一致。该类岩石多发生蚀变矿化，表面多呈黄褐色[图3（j）、（l）、（n）]，见有绿泥石化、绢云母化和黄铁矿化，黄铁矿多呈团斑状产出[图3（l）、（p）]，是主要的载金矿物。

2岩石地球化学特征

本次采集了19件浅成侵入体和岩脉样品，岩石化学分析在西北矿冶研究院用化学分析法完成，结果见表1。3件中酸性岩脉和1件辉绿玢岩样品的微量元素和稀土元素分析在长安大学国土资源部成矿作用及其动力学开放研究实验室ICPMS 7700E分析仪上完成，结果见表2。

2.1主量元素特征

花岗岩类包括花岗岩、花岗斑岩、二长花岗岩和二长岩。岩石SiO2含量（质量分数，下同）变化范围较大（59.13%～74.12%，平均为68.12%），TiO2含量低（平均为034%），w（K2O）+w（Na2O）值变化范围也大（537%～10.43%，平均为8.45%），w（K2O）/w（Na2O）值为0.84～1.80（平均为124），MgO含量较低（平均为1.38%），A12O3含量较高（平均为15.24%），里特曼指数为1.19～6.74（平均为330），岩石分异指数为68.81～94.38，平均为82.29，分异程度较高。

次英安斑岩SiO2[KG-30x]含量较花岗岩类低（平均为6029%），TiO2[KG-30x]含量较高（平均为056%），w（K2O）+w（Na2O）值变化范围较小（4.77%～7.12%，平均为5.93%），w（K2O）/w（Na2O）值为038～436（平均为185），MgO含量较低（平均为1.20%），A12O3含量高（平均为17.09%），里特曼指数平均为2.42，岩石分异指数为53.00～69.78，平均为60.78，分异程度较低。

次流纹斑岩具有较高的SiO2含量、w（K2O）+w（Na2O）值和w（K2O）/w（Na2O）值（276），较低的MgO、A12O3含量和里特曼指数（2.51），分异程度最高（92.16）。

闪长（玢）岩类包括闪长岩、石英闪长岩、闪长玢岩和石英闪长玢岩，岩石SiO2[KG-30x]含量（5305%～6805%，平均为61%）和w（K2O）+w（Na2O）值（4.01%～8.04%，平均为5.73%）比花岗岩类及次流纹斑岩低，与次英安斑岩相当，TiO2[KG-30x]含量相对较高（平均为067%），MgO含量较高（平均为418%），A12O3含量中等（平均为1545%），里特曼指数变化较大（0.64～4.85，平均198），岩石分异指数为43.00～73.09（平均为57.50），分异程度低。

在TAS图解[图4（a）]上，花岗岩类投于花岗岩、花岗闪长岩及正长岩范围，次英安斑岩投于闪长岩、二长闪长岩和花岗闪长岩范围，次流纹斑岩投于花岗岩范围，闪长（玢）岩类投于闪长岩及花岗闪长岩范围。除次流纹斑岩（只有1个样品）外，其他类型岩石既有位于碱性区的样品，也有位于亚碱性区的样品。在SiO2K2O图解[图4（b）]上，亚碱性岩石主要投于高钾钙碱性系列和钾玄岩系列中，在A/NKA/CNK图解[图4（c）]上投于准铝质―过铝质范围。

综上所述，南祁连党河南山地区中酸性小岩体（脉）岩石系列包括钙碱性、高钾钙碱性、钾玄岩和碱性系列，以碱性和高钾钙碱性系列为主，具准铝质―过铝质性质。这些特征与当地煌斑岩及基性岩脉的特征[13]一样，略微不同的是，后者Al含量较低，为准铝质性质。岩石w（K2O）/w（Na2O）值普遍大于1，具有较低的TiO2含量。在AFM图解[图4（d）]上，中酸性岩脉不具富铁演化趋势，从闪长（玢）岩到花岗（斑）岩，MgO和FeO（全铁）含量均呈减小趋势，而碱质含量增高，暗示这些小型浅成侵入体和岩脉可能是同一岩浆在不同演化阶段形成的。

2.2稀土元素、微量元素特征

岩石微量元素和稀土元素分析结果见表2。岩石稀土元素总含量为（111.1～195.0）×10-6，花岗斑岩含量最高，次英安斑岩最低，石英闪长岩介于二者之间；岩石wLREE/wHREE值为8.48～10.70，轻稀土元素强烈富集；球粒陨石标准化稀土元素配分模式右倾[图5（a）]，w（La）N/w（Yb）N值为10.68～28.09，轻、重稀土元素分馏明显；Eu异常为076～090，具弱负Eu异常，表明浅成侵入体和岩脉由于在浅部快速就位，分离结晶作用较弱。比较而言，石英闪长岩岩浆分离结晶作用比英安斑岩略弱，但比花岗斑岩强，这与石英闪长岩以小岩体产出，岩石具连续不等粒结构，分离结晶作用比较充分的事实基本一致。

比较同期的基性岩脉（辉绿玢岩和角闪岩脉）和煌斑岩脉，后者的稀土元素含量较低（表2），稀土元素总含量为（64.37～10250）×10-6；wLREE/wHREE值为490～675，轻稀土元素相对富集，但是富集程度不及中酸性岩脉；球粒陨石标准化稀土元素配分模式右倾，但相对平缓[图5（a）]，w（La）N/w（Yb）N值处于中间水平（466～898），轻、重稀土元素分馏不甚明显；Eu异常为0.61～072，具中等负Eu异常，说明岩浆分离结晶作用比中酸性岩脉明显。

在原始地幔标准化微量元素蛛网图[图5（b）]上，岩石富集大离子亲石元素（Rb、Ba、La、Ce、Sr）和Th、U，亏损高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf。辉绿玢岩、角闪岩脉富集Th、U，亏损大离子亲石元素（Rb、Ba）和高场强元素（Nb、Ta、Zr），与石英闪长岩相比具有更低的Nb、Ta、Zr、Hf含量。

总体来看，党河南山地区中酸性岩脉（小岩体）、基性岩脉、煌斑岩脉（源自本文及文献[13]）的稀土元素配分模式类似，显示具有相同的岩浆来源[图5（a）]。但是，中酸性岩脉（小岩体）比基性岩脉、煌斑岩脉的稀土元素总含量要高，轻、重稀土元素分馏更明显，从石英闪长岩、次英安斑岩到花岗斑岩，稀土元素总含量渐次升高，Eu异常也升高，更富集大离子亲石元素[图5（b）]，说明岩浆分异作用越来越强。

3讨论

3.1岩石成因与构造环境

区域上，中酸性小型浅成侵入体和岩脉大多穿插于较大规模的中酸入岩或围岩中，岩石学特征与该区规模较大的中酸入岩差别较大。在一个矿（地）区，产有两种或两种以上不同岩性的小型浅成侵入体和岩脉：在贾公台和振兴梁矿区不足1 km2范围内，见有花岗岩脉[图3（a）]、花岗斑岩脉及辉绿岩脉；在狼查沟和东洞沟矿区，见有石英闪长岩、闪长玢岩、次英安斑岩和煌斑岩脉。这些小型浅成侵入体和岩脉大多在空间上相伴产出，总体走向为NWW向或NE向，与NWW向区域构造线平行或与NE向次级构造走向一致。另外，这些小型浅成侵入体和岩脉具有类似的岩石地球化学性质，稀土元素配分模式和微量元素蛛网图类型更与煌斑岩、基性岩脉相似（图5），说明其可能具有相同的构造背景及岩浆来源。岩石分异指数变化范围较大，从4300到93.48连续变化，中性到中酸性，再到酸性，逐渐升高，说明岩石类型不同可能是岩浆分异程度不同所致。浅色的中酸性小侵入体及岩脉与暗色的煌斑岩、辉绿岩等构成二分岩脉，代表一种张裂环境。在石块地矿区，流纹斑岩穿插第四期二长花岗岩（LAICPMS锆石UPb年龄为（420.3±5.1）Ma），该期花岗岩属A型花岗岩，代表碰撞后地壳张裂环境岩浆活动[14]。区域上，泥盆纪祁连山整体处于碰撞后伸展阶段，因此，从宏观地质特征来看，脉岩的形成环境为张裂环境。

在岩石A/MFC/MF图解（图6）上，大多数样品均落入基性岩部分熔融区域或附近，只有石块地次流纹斑岩投于变质泥质岩范围，钓鱼沟花岗斑岩投入变质砂岩范围，反映这些中酸性小型浅成侵入体和岩脉的源岩除少量为沉积岩外，大多为变质基性岩，与党河南山地区主期岩浆源岩一致[12]。值得注意的是：岩石w（K2O）/w（Na2O）值较大（均大于1），说明源岩含有较多的壳源成分；出现连续的岩石系列（包括钙碱性、高钾钙碱性、钾玄岩及碱性系列），以及既有准铝质又有过铝质性质岩石，说明岩浆可能存在不同程度的混合[19]，这种混合可能是基性岩浆（如辉绿玢岩岩浆）与酸性岩浆的混合，也可能是岩浆同化混染上地壳围岩造成的，或者两种情况都存在。

岩石均富集轻稀土元素，表明岩浆重熔与深部地质过程有关，可能是幔源岩浆底侵（或地幔底劈）触发深部地壳重熔形成了长英质岩浆。酸性岩脉（次英安斑岩和花岗斑岩）MgO含量低，Ni含量（6.0×10-6和189×10-6）、Cr含量（660×10-6和25.79×10-6）也较低，而中性小岩体石英闪长岩MgO含量中等，Cr含量（（107.91～130.64）×10-6）和Ni含量（（34.91～84.38）×10-6）较高，但远低于基性岩脉和煌斑岩脉。综上所述，本区中酸性小岩体（脉）代表的岩浆熔体与地幔楔发生过交代作用[2122]。

在Rb（Y+Nb）图解（图7）上，中酸性小型浅成侵入体及岩脉均投入碰撞后构造环境，这与前述小型浅成侵入体和岩脉穿插于前泥盆纪地层、岩体及与区域断裂走向平行的裂隙中（即明显处于张裂环境）的事实相一致。样品位于岩浆弧一侧，可能反映了脉岩岩浆继承了源区岩石地球化学特征，即源岩形成与岛弧环境[12，13]有关。

早奥陶世以来，党河南山地区处在岛弧活动时期[12]，与南部柴北缘[2633]一样，形成了大量的岛弧岩浆沉积产物，这些物质构成了党河南山地区深部岩石圈的重要部分。在晚奥陶世[34]或志留纪[3536]，柴北缘及南祁连地区碰撞造山后，由于应力松弛，浅部地壳发生伸展，深部熔融形成的岩浆快速或者比较快速地上升并在裂隙中就位，形成中酸性岩脉（小岩体）、基性岩脉和煌斑岩脉[13]。

3.2岩脉与金矿成矿关系

党河南山地区目前探明了10处金矿，其中7处与规模较大的中酸性岩体有关[39]，3处（清水沟、东洞沟和狼查沟）与小型浅成侵入体（岩脉）有关。经过对党河南山地区中酸性小型浅成侵入体（岩脉）成矿元素的统计（表3），发现Au含量普遍较低，偏酸性岩脉Au含量与地壳克拉克值相当（如花岗岩脉、正长花岗岩脉、次英安斑岩脉、次流纹斑岩脉），但是蚀变后一些岩脉的Au含量普遍升高，甚至高达46倍，说明这些小侵入体（岩脉）不具备提供成矿物质的条件，蚀变后Au含量升高，可能指示Au来源于后期构造热液活动，有待于进一步的研究证实。

偏中性岩脉（石英闪长岩）Au含量略高。狼查沟石英闪长岩脉中普遍含有毒砂和黄铁矿[图3（l）、（p）]，Au含量为（1.4～10.6）×10-9，平均为5.58×10-9，略高于地壳克拉克值，可能提供了部分成矿物质。在东洞沟和狼查沟矿区，金矿体赋存于下奥陶统吾力沟组与石英闪长岩、闪长玢岩接触带[图2（a）]，共圈出金矿体18条（狼查沟矿段有11条，东洞沟矿段有7条），矿体呈似层状、透镜状，长45～640 m，厚100～623 m，Au品位为（192～17.85）×10-6。岩脉与地层接触面呈波状、枝杈状，局部地段呈断层接触。接触带内矿化蚀变强烈，发育钾长石化、硅化、绢云母化、钠黝帘石化、碳酸盐化、黄铁矿化、褐铁矿化等，金矿化与钾化、硅化、黄铁矿化关系密切。矿石具自形―半自形粒状结构，交代残余结构，具块状构造、浸染状构造，显示金矿成矿与石英闪长岩、闪长玢岩有一定关系，岩脉就位可能为金矿成矿提供了热源。岩脉和紧邻的凝灰质砂岩在蚀变后Au含量普遍升高，上升超过10倍，同质矿石Au含量平均为1 092×10-9（表3），说明它们为成矿提供了物源。

4结语

（1）南祁连党河南山地区中酸性小型浅成侵入体（岩脉）包括花岗（斑）岩、次流纹斑岩、次英安斑岩、石英闪长（玢）岩。岩石系列包括钙碱性、高钾钙碱性、钾玄岩和碱性系列，具准铝质―过铝质性质。岩石低MgO、Cr、Ni含量，富含大离子亲石元素和轻稀土元素，亏损高场强元素，轻、重稀土元素分馏作用明显，具弱―中等负Eu异常。从石英闪长（玢）岩次英安斑岩花岗（斑）岩次流纹斑岩，岩石分异程度逐渐升高。

（2）中酸性小型浅成侵入体（岩脉）宏观地质特征显示其形成于地壳伸展环境，岩浆源岩主要为变质基性岩，少量为变质碎屑岩；构造环境判别显示其形成于后碰撞环境，源岩可能继承了岛弧区岩石地球化学特征。不同类型的脉岩起源于同一构造环境下的岩浆源，岩浆在侵位过程中与围岩发生了交代作用，从而在不同演化阶段形成了不同的岩石类型。

（3）偏酸性脉岩Au含量总体不高，但蚀变后脉岩Au含量普遍升高，原因尚不明确。偏中性脉岩（如石英闪长岩脉）Au含量较高，在东洞沟、狼查沟矿区与金矿成矿关系密切，脉岩就位为成矿提供了热源和物源。

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岩石地质学篇(5)

关键词：水岩石报伤

中图分类号：TV文献标识码： A

岩石遇水强度降低一直是困扰地下工程围岩稳定性的一大难题。近年来，虽有一些学者试图通过实脸室试验弄清水与岩石强度之间的关系氏。，但结果不甚令人满意。其中很重要的一个原因就是没有充分考虑岩石应力状态的变化对其含水率、容重等参救的影响，而正是这些因素制约着岩石的软化程度。本文着重运用损伤力学方法，研究由于应力状态变化引起的岩石软化程度的变化，以期能更好地阅明岩石遇水软化特征。

一．岩石

1. 岩石：是由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律组合而形成的多种矿物颗粒的集合体，是组成地壳的基本物质。

2. 岩体：是相对于岩块而言的，是指地面或地下工程中范围较大的、由岩块（结构体）和结构面组成的地质体。

3.岩石结构：是指岩石中矿物颗粒的大小、形状、表面特征、颗粒相互关系、胶结类型特征等。

4. 岩石构造：是指岩石中不同矿物集合体之间及其与其他组成部分之间在空间排列方式及充填形式。

5. 岩石的密度：是指单位体积岩石的质量，单位为kg/m3 块体密度：是指单位体积岩石（包括岩石孔隙体积）的质量。

6.颗粒密度：是岩石固相物质的质量与其体积的比值。孔隙性：把岩石所具有的孔隙和裂隙特性，统称为岩石的孔隙性。

7. 孔隙率：岩石试件中孔隙体积与岩石试件体积之比渗透系数：岩石渗透系数是表征岩石透水性的重要指标

8.扩容：是指岩石在外力作用下，形变过程中发生的非弹性的体积增长。

9. 岩石三轴压缩强度：是指岩石在三轴压缩荷载作用下，试件破坏时所承受的最大轴向压应力。流变性：是指介质在外力不变条件下，应力或应变随时间而变化的性质。

10. 蠕变：是指介质随在大小和方向均不改变的外力作用下，介质的变形随时间的变化而增大的现象。

11. 松弛：是指介质的变形(应变)保持不变时，内部应力随时间变化而降低的现象

二、岩石遇水后的强度和变形特征

水对岩石强度的弱化程度取决于岩石的物理性质、初始状态、含水率、容重及应力状态等因素。大量的实脸结果表明，对干煤矿开采中遇到的岩石，如页岩、泥岩及粉砂岩等，其单轴抗压强度和弹性模量与含水率基本呈线性关系。

岩石含水率不仅与岩石本身的吸水特性有关，而且受其应力状态的形响也很大。当应力状态发生变化时，必然引起岩石休积改变，从而导致岩石容重和含水率发生变化。

三、岩石遇水损伤变量

损伤力学是分析岩石强度和变形的有力工具.在以前的研究工作中，人对岩石受力后表现出的损伤特性分析得比较充分C6]，而对引起岩石损伤的其它原因却研究得很不够.对于遇水后强度降低的岩石，水是造成其损伤的一个重要原因，有时它比力学因素造成的损伤更为严重。

四、试述岩体强度的特点

1.岩体的强度取决于结构面的强度和岩石的强度。

（1）岩体的抗剪强度包络线介于结构面强度包络线和岩石强度包络线之间。

（2）岩体强度的各向异性：岩体强度受加载方向与结构面夹角θ的控制，因此，表现出岩体强度的各向异性。

（3）水对岩体的作用使得岩体软化、泥化、、膨胀、崩解、溶蚀、水化和水解，使岩体的力学性质改变，强度弱化。

五、 如何理解岩体的破坏？岩体拉伸破坏和剪切破坏机理如何？

1.工程中岩体的破坏分为两个阶段，依次是岩体破坏和岩体工程结构的破坏。岩体破坏是指岩体在一定应力条件下，结构联结的丧失，包括结构面开裂、错动、滑动，结构体的拉伸破坏和剪切破坏。岩体工程结构破坏是指岩体结构联结丧失之后，结构体的运动，例如，边坡的滑移、倾倒、滚石，采场冒顶、片帮和底鼓等。第一阶段的岩体破坏导致岩体失去应有的承载力和稳定性，是本质意义上的破坏;而第二阶段的岩体工程结构的破坏影响岩体工程的使用，甚至使岩体工程报废。

从破坏机理来讲，大致可归为两类，即拉伸破坏和剪切破坏。拉伸破坏有：垂直结构面方向的拉伸破坏，沿结构面方向的拉伸破坏，完整岩体的拉伸破坏。岩体既可发生沿结构面的剪切破坏，也可发生穿切结构面的剪切破坏。沿结构面的剪切破坏主要取决于结构面的强度，而穿切结构面的剪切破坏则取决于岩石的强度。

2.岩体与地下水之间的相互作用有哪些？

（1）水对岩体的软化、泥化和崩解作用。几乎所有岩石在水的作用下都发生软化，其中泥岩、页岩等软岩的软化程度可能为严重。地下水渗入不连续面，对不连续面两侧岩石或不连续面内充填物质具有软化、泥化和崩解作用，从而改少不连续面的抗剪特性。水对岩体结构面的使其摩擦阻力降低。水的溶蚀作用使可溶岩类岩体产生溶蚀裂隙、空隙和溶洞等岩溶 现象，破坏岩体的完整性，进而降低岩体的强度。

(2)静水压力作用。

水的作用对岩体产生渗流应力减少了作用在岩体固相L的有效应力，从而降低了岩体的抗剪强度。

(3)岩体和地下水之间的相互作用。

水、岩相互隅合作用产生的力学作用效应，改变岩体的渗透性能，降低或增大岩体的渗透系数，由于岩体的渗透性能发生改变，反过来影响岩体中的应力分布，从而影响岩体的强度和变形性质。

3.岩体原始应力状态与哪些因素有关

地形地貌：谷底应力集中，应力沿坡岸分布。

岩体结构：断层和结构面附近，地应力分布状态将会受到明显扰动。断层端部、拐角及交汇处出现应力集中；断层带成为应力降低带等。

岩石力学性质：岩体应力的上限受岩体强度控制；弹性模量大利于应力积累等。 水的影响：孔隙水压力降低岩体的有效应力。

4. 水压致裂法的主要优缺点

压致裂法具有如下优点：

（1）设备简单。只需用普通钻探方法打钻孔，用双止水装置密封，用液压泵通过压裂装置压裂岩体，不需要复杂的电磁测量设备。

（2）操作方便。只通过液压泵向钻孔内注液以压裂岩体，观测压裂过程中泵压、液量即可。

（3）测值直观。它可根据压裂时泵压(初始开裂泵压、稳定开裂泵压、关闭压力、开启压力)计算出地应力值，不需要复杂的换算及辅助测试，同时还可求得岩体抗拉强度。

（4）测值代表性大。所测得的地应力值及岩体抗拉强度是代表较大范围内的平均值，有较好的代表性。

（5）适应性强。这一方法不需要电磁测量元件，不怕潮湿，可在干孔及孔中有水条件下作试验

六、结论

岩石扩容是影响其含水率的一个重要因素。岩石体积增加后，其含水率必然增大，这将会导致岩石遇水后强度进一步弱化。运用损伤力学的方法可较好地描述岩石遇水损伤特征，它是计算受水影响的地下工程围岩应力场与位移场的有力工具。

参考文献;

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岩石地质学篇(6)

关键字：四角羊沟 矽卡岩 铅锌矿 地球化学

四角羊沟铅锌多金属矿床位于东昆仑西侧祁曼塔格断皱带内。与区内的虎头崖铅锌矿、肯德可克铁矿、野马泉铁锌矿及尕林格铁矿[4]处于同一成矿带内，在地质特征与成因上具有一定的相似性。该矿床产出的金属矿物主要为铅、锌，共（伴）生有银、铜、铁，经济价值可观。本文依据近几年地质工作取得的主要成果,对四角羊沟矿床特征进行总结,对控矿因素、矿床成因重新进行了探讨,这对矿区找矿工作具有重要意义。

1. 成矿地质背景

四角羊沟铅锌矿床位于柴达木准地台之南缘，处于祁漫塔格断褶带[3]。区域出露地层区划属昆仑山～祁漫塔格地层分区，有元古界金水口群(Ptjn)、狼牙山群(Ptln)；奥陶系上铁统石达斯群(O3ts)；泥盆系上统契盖苏群（D3qg）；中统四角羊沟组（C2s）；二叠系下统（P1）；三叠系上统（T3）；上第三系（N）；第四系（Q）。在漫长的地质史中，本区经历了多次复杂而强烈构造运动。不同规模和力学性质的构造变形不同程度均有反映，保存完好，其中北西西向、北西向压性、压扭性断裂组成了区域的主体构造骨架，且对各时代地层分布、各类岩浆岩和变质作用及矿产等都起着重要的控制作用。区内侵入岩分布广泛，各类侵入岩分属华力西期、印支期和燕山期，各期侵入岩主要受北西西向两组断裂构造控制明显。岩体边部或断层附近，岩石普遍具碎裂或压碎结构，个别岩体受动力变质作用影响，岩石具有片理和片麻状构造。各岩体和围岩的接触带上均具同化混染现象。围岩蚀变普遍有硅化、绿帘石化、黄铁矿化、角岩化和矽卡岩化等。华里西期、印支期中酸入体与大理岩接触处常形成矽卡岩接触变质带，并伴有矽卡岩型铅锌矿、铁锌矿及多金属矿形成。

2. 矿床地质特征

2.1矿区地质特征

矿区出露地层由老到新(见图1)为：奥陶系上统铁石达斯群碳酸盐岩组（O3tsc-2）：以灰黑色、灰白色条带状大理岩为特征。石炭系上统四角羊沟组（C3s）：其下段为灰白色大理岩夹黑色灰岩及普含生物碎屑，中段为肉红色大理岩，下段为白色白云质大理岩及普含生物化石。二叠系下统碳酸盐岩组（P1a）：为含燧石 灰岩、白云质灰岩。二叠系下统碎屑岩及灰岩组（P1b）：为含粉沙质灰岩。

矿区内整体构造骨架为一向斜，向斜核部为二叠系下统碎屑岩及灰岩组（P1b），位于矿区中部，两翼地层为二叠系下统碳酸盐岩组（P1a）及石炭系上统四角羊沟组（C3s），分布于矿区中部两边。区内断裂有三组，一组为近东西向，一组为近南北向，一组为北西向。近东西向的断裂有F11、F1、F2；近南北向的断裂有F3；北西向的断裂有F4、F5、F6。其中F1断层为一正断层，呈近东西向展布于矿区北部，断裂破碎带中见角砾岩，硅化、褐铁矿化明显，在矿区内有被明显的后期断层错断的特点。它对矿区的成岩、成矿具有控制作用。

矿区内岩浆活动强烈，且规模较大，主要有印支期花岗闪长岩体(γδ51b)和一些晚期辉绿岩脉（βμ）分布。花岗闪长岩体从奥陶系一直侵入至二叠系下统地层中，岩石呈灰白色，粗粒花岗结构，块状构造，主要由石英、斜长石、角闪石及少量白云母等矿物组成。

2.2 矿体特征

2.2.1矽卡岩带特征

矿区内地表共圈出两条矽卡岩带。

Ⅰ号矽卡岩带产在花岗闪长岩体南缘，长约2千米，宽20～70米，平均30米，呈带状或蛇形曲线展布，存在分支复合现象，整体走向250°，受花岗闪长岩体影响，倾向不一，倾角除局部地段较缓外，其余均较陡，一般为70°。它的内部分带是：花岗闪长岩～接触破碎带～矽卡岩～硅化石英砂岩～大理岩。它与岩性较杂的石炭系上统四角羊沟组下段（C3s1）接触部位矿化较好，与其它较纯岩性段接触部位矿化较差。

Ⅱ号矽卡岩带产在石炭系上统四角羊沟组下段（C3s1）内部，长约600米，宽5～10米，呈带状或蛇形线展布，延伸较短，矿化较差，整体走向近东西向，倾向北，倾角一般为60°。东端自然消失，西端被F5断层错失。

2.2.2矿体地质特征

矿区内经硐探、槽探及钻探揭露，共圈出2个铅锌矿体和6个矿化体（表1）。矿体赋存于透辉石、阳起石矽卡岩中，且受控于北东向断裂。单个矿体规模相差悬殊一般走向长几十米～数百米，最大可达400 米，倾斜延伸一般十几米～数十米，最大延深130 米，矿体厚一般为不足1米～数米，最大可达35米。矿体多呈囊状、豆荚状或断续透镜体产出，沿走向、倾向膨大、缩小、尖灭。总体来看，矿体走向主要为NE向，倾向SE。

2.3 矿石组构

矿区内矿石矿物主要为：方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、镜铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、少量黄铜矿；脉石矿物主要为：符山石、阳起石、绿泥石、透辉石、石英、方解石。地表氧化矿物主要为褐铁矿、孔雀石、黄钾铁矾、菱锌矿、铅矾、白铅矿。

矿石结构比较复杂，以自形――他形粒状结构为主，次为交代结构。其中方铅矿、黄铁矿具自形――半自形中细粒结构；闪锌矿、磁黄铁矿、磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿具有他形粒状结构；交代结构主要有黄铜矿交代黄铁矿和闪锌矿，黄铁矿交代磁黄铁矿和磁铁矿。

矿石构造主要有浸染状构造、块状构造、网脉状构造、脉状构造。其中浸染状构造和脉状构造为矿石的主要构造特征。

2.4 围岩蚀变

矿区内变质作用较强，尤以接触变质作用最为突出，受印支期花岗闪长岩体侵入影响，发育的且与成矿关系密切的蚀变类型有：矽卡岩化、硅化、褐铁矿化、绿泥石化。

矽卡岩化：在花岗闪长岩体与灰岩的接触部位及其附近发育，矽卡岩呈灰绿色，中粗粒变晶结构，块状、放射状构造，主要成份为阳起石、透辉石、绿泥石等矿物。

硅化：分布于矽卡岩带上部，基本上与矽卡岩化同时出现。

褐铁矿化：在花岗闪长岩体的边部、矽卡岩中、硅化石英砂岩中普遍具褐铁矿化，在地表形成“铁帽”。

3. 矿床地球化学特征

3.1岩石化学特征

四角羊沟铅锌矿床岩体分布于矿区西北部和中东部边界处，岩体从奥陶系一直侵入至二叠系下统地层中，岩石呈灰白色，细粒花岗结构，块状构造，主要由石英、斜长石、角闪石及少量白云母等矿物组成。分析岩体中常量元素地球化学可知（表2）:样品中SiO2含量在69.40%~73.74%之间，平均71.70%，成分接近酸性岩体[2]。碱总量（K2O+Na2O）为4.17%~6.80%，平均值为5.60%，其中Na2O平均值为1.84%，K2O平均值为3.77%，Na/K比值低。岩浆分异指数（DI）范围为75.03～87.60，平均值为81.22，岩浆分异程度高。岩石中A/CKN比值为1.165～2.03，平均值为1.437，属过铝质岩石，后造山花岗岩类[5]。

3.2稀土元素化学成分特征

矿区内岩体稀土元素（表3），总量∑REE为94.81～157.32×10-6,平均值117.25×10-6。LREE为72.44～130.01×10-6，平均值为92.94×10-6；HREE为21.26～27.31×10-6，平均值为24.31×10-6；LREE/HREE的范围在2.79～4.76, 平均值为3.81。岩石的铕异常（δEu）在0.33～0.69之间，平均值为0.55；(La/Yb)N范围在14.86～35.48之间，平均值为23.78，其稀土分配模式为轻稀土富集型。

由稀土配分模式图（图2）可见，曲线均向右倾，轻稀土部分较陡，重稀土趋于平缓， 铕处于较低的“V”字型谷，铕异常较弱。结合前面岩石化学成分分析结果，岩体为地壳重熔成因的（S型）花岗岩。

4. 讨论及结论

矿区北侧出露印支期花岗闪长岩，呈小岩株状产出，侵入于石炭系上统四角羊沟组灰白色大理岩夹黑色灰岩中，中酸性岩浆岩与不纯的碳酸盐岩接触，具备了矽卡岩矿床形成的基本条件。

根据矿床地质地球化学特征研究结果：矿床的形成与高钾钙碱质的S型的花岗岩体关系密切。矿床的铅同位素特征显示，矿石中的铅主要来源与岩浆作用有关的上地壳与地幔混合的俯冲带铅。这一结果与其所处的大地构造背景相吻合。东昆仑晚古生代-早中生代是一个连续的构造岩浆演化过程，晚古生代东昆仑地区经历了由挤压向伸展的大转变[8]，三叠纪中-晚期经历了大规模的幔源基性岩浆底侵及其与壳源酸性岩浆的混合作用[7,8,9]，在造山后期伸展环境下形成了碱质花岗岩岩浆。壳幔相互作用的同时，带来了丰富的幔源成矿物质，这也是区域内Fe、Pb、Zn、Cu等金属成矿作用主要与印支期岩浆活动有关的根本原因。成矿物质跟随岩浆一起上升至地表附近，岩浆逐渐冷凝结晶，而岩浆中的热液和成矿物质在其结晶作用晚期从岩浆中分离并逐渐富集，沿岩体与围岩接触面及断裂进入碳酸盐地层，与围岩发生交代作用形成矽卡岩，同时热液的物理化学条件发生变化，热液中的成矿物质沉淀富集，形成矽卡岩型矿床。结合矿床地质特征可看出，矿床主要产于侵入体接触带附近，属于典型的与酸性岩浆有关的矽卡岩型Fe,Cu,Pb,Zn,Ag矿床[10]。

综合以上分析，可获得以下两点结论：

（1）四角羊沟矿床与印支期的高钾钙碱性的花岗闪长岩关系密切。成矿物质主要来源于主要来自岩浆，具有深部来源特征，与幔源基性岩浆底侵及其与壳源酸性岩浆的混合作用有关。

（2）矿体产于印支期中酸入岩体外接触带，受岩体侵入接触带、围岩岩性、断裂、裂隙及层间破碎综合控制。NE向断裂为矿区控矿构造, 矽卡岩带与北东向断裂复合处为矿体的富集处，易产出厚大矿体。矿石矿物种类繁多,脉石矿物复杂,有典型接触交代矿物,围岩蚀变以矽卡岩化为主,矿床的形成经历了典型矽卡岩矿床的成矿阶段, 应属矽卡岩型矿床。

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岩石地质学篇(7)

关键词：岩石；建筑工程；地质勘查；问题；勘查设施

中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：

前言

中国近代的工程地质勘查实践可以追溯到上个世纪6O年代，工程地质勘查学科在理论和实践上积累、总结了诸多学术资料和工程经验，该学科逐渐进入独立发展的阶段。在各大院校也专门开设相关学科、在实践上也有一些专门成立的地质勘查公司，为我国工程项目的地质勘查工作出谋划策。而地质勘查工作是保证房屋建筑不可缺少的工作。特别是对岩石地区建筑工程的地质进行勘查，就易出现一些问题，而这些问题会直接影响到将要建设项目的质量问题，对此，应该加以重视。

1 岩石概况

岩石是一种固体矿物或矿物的混合物，其有三态：固态、气态（如天然气）、液体（如石油），但主要是固态物质，是组成地壳的物质之一，是构成地球岩石圈的主要成分。不同的矿物质拥有不同的属性，也就致使不同岩石拥有着不同的性质。并且，各种各样的岩石又会在地壳的不断运动中，变换属性。这样也使得辨析岩石的性质和对其进行分类成为地质勘查工作中不可或缺的部分。

岩石的分类形式多种多样，而根据岩石的成因，我们可以将岩石分为沉积岩、火成岩、变质岩。沉积岩，是由以前的岩石风化成碎屑，或动植物的尸体沉淀积压而成。年代越久远，沉积地底就越深，相对的，越靠近地面的岩石，沉积的时间则越短。火成岩，又称岩浆岩，是由于岩浆活动致使岩浆侵入地壳内部，或流出地表形成熔岩，再经过冷却而凝固造成的，如花岗岩。变质岩，是由原来的岩石在外力（高温、高压或化学成分的加入）的作用下，使原来的矿物成分和结构发生变化而形成的新岩石。三种岩石中，沉积岩是地球上分布最广泛的，但是在做地质勘查工作时，对各种岩石的性质和构造都应该了如指掌。

2 建筑工程地质勘查应具备的条件

随着社会经济的不断发展，建筑工程越来越多，工程也越来越大，对工程地质的勘查要求也越来越高。那么岩石地区建筑工程地质勘查应具备哪些条件呢？

2.1 高端精密的勘查设备

地质勘查有钻探、井探、触探等多种手段，而每一种勘查手段都是建立在高端勘查设备上的。例如，在进行钻探作业时，就应该选择稳定性能好的钻机。如果所选钻机性能差，那么在选样过程中，对岩芯的破坏性就会加大，所取样芯的效果也会不好，也就直接影响到整个勘查结果。地质勘查是建筑工程实施的基础，而勘查设备则是基础中的基础。俗话说“巧妇难为无米之炊”，没有勘查设备，那么勘查则无从下手，而设备精密与否，则关系着勘查结果的准确性。

2.2 专业的勘查人员及勘查技术

作为专业的勘探工作人员，应做到对各类岩石性状、属性和各项勘探技术都了如指掌，能够在使用时做到得心应手。根据所取得的岩芯来识别岩石，通过岩石碎屑分辨岩石所属种类，根据岩石的实地情况确定岩石的钻井深度，通过对勘查所得的数据进行计算推算岩石的承压能力等等，都是专业人员必须具备的能力。要知道，一个工程的建造区域，无论是在广度上，还是深度上，都有可能出现多种不同的岩石，而对于这些岩石就需要技术人员应用自己专业的勘查技术和专业的理论知识来进行识别和确认。

勘查人员不仅要有过硬的专业勘查技术，还要具备负责任的心态。因为在整个勘探过程中，技术人员不仅要对每个阶段所得的勘探结果进行或详细，或简略的记录，而且还要将所得的样品进行不同方式的保存。这是一个枯燥乏味的工作过程，如果勘查人员心态不好，在勘查工作中遇到的事情只是敷衍了事的话，那么勘查结果会一些出现误差，会导致整个勘探工作的瘫痪。那么也会影响建筑项目的实施和建筑成功后的稳定性。如此说来，勘查人员的责任心在勘查过程中有着举足轻重的作用。

3 岩石地区地质勘查存在的问题

3.1 岩石取样不准确

岩石地区建筑工程的地质勘查工作，不仅要做到准，还要做到细。准，是对这一岩石区域内的岩石种类和构造进行勘查和分析，然后得出明确的答案。细，则是对同一区域内，从岩石的断面和平面进行多层次的细查和分析，从而让这一范围内的岩石状况得到全方位的确定。但是在岩石地区的勘查仍然很容易因为岩石种类多且分布无规律，所用经费不足，技术设备和人员无法达到勘查要求等，导致取样难，取样不准确的后果。

3.2 岩石识别不准确

钻井取样，不同层次会潜藏不同性质的岩石，即同一岩石，在不同的层面会表现出不同的属性。在岩石地区建筑工程进行地质勘探时，工作人员很容易被岩石体所表现出来的假象迷惑。现以沉积岩为例，作个简要的分析。沉积岩是全球分布最广的岩石，而它并不是从浅到深，从左到右都是同一种性质，同一个构造。从纵向来看，越深入地下，沉积的时间越长，颜色越深，而距地表越近，则表明沉积的时间越短。沉积岩从浅到深，呈现的是一个时间越来越长的趋势，而这样的时间变化，也就使得岩石性质和类属各不相同。所以在岩石的辩别过程中，就必须分辨出不同层面的岩石所具有的特性。然而在某些偶然的情况下，某种岩石会因为内因或外因的作用，呈现他种岩石的性状，这也就很容易导致勘探人员被岩石所表现出来的假象迷惑，从而作出错误的判断。

3.3 范围大，容易取样不足，导致检测不到位

整个建筑场地的面积大，在进行勘查作业时，不可能孔挨着孔，洞挨着洞的进行探查。但是岩石在面的分布上，又会因为各种因素作用的不同，出现不同的性质和构造。而不同性质和结构又决定了该片岩石抵抗外力破坏的能力。所以，在岩石地区建筑工程地质的勘查工作中，由于范围广，造成取样的不足，就导致了岩石检测的不到位，这也就直接影响建筑工程中桩基工程的实施。

4 总论

地质勘探是进行建筑建设的基础，也是最为重要的一步。通过地质勘查，我们能够很好地掌握地质的情况，从而设计出更加合理的施工方案。现阶段，岩石地区建筑工程的地质勘查还存在很多的问题，使得整个勘查工作运行起来频频受阻。这就需要工作人员在过往的理论基础上，不断添加实践所总结出来的经验，促进整个地质勘查理论的完善和勘查技术的进步。

参考文献：

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