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鞍本地区鞍山群
这里的鞍山群是指分布于鞍本地区的新太古代的表壳岩系，即前人通常所称的“上鞍山群”或“中、上鞍山群”。鞍山群表壳岩系以不同规模零星分布于同一时代但形成稍晚的花岗质岩石中，其比例约为25%。表壳岩系以存在数量较多的条带状石英磁铁贫矿（鞍山式铁矿）为特征，故又称为含铁岩系。在弓长岭矿区还有规模较大的富铁矿存在。根据岩石组合，鞍山群从下向上被划分为茨沟组、大峪沟组和樱桃园组。
表壳岩系的岩石组合、变质变形、含矿特征等存在一定的空间变化（见图4—7）。茨沟组、大峪沟组分布于该区的东部和东北部的弓长岭、本溪、歪头山一带。岩层总厚度在2000m以上。岩石组合以斜长角闪岩、黑云变粒岩、条带状石英磁铁贫矿为主，夹有石榴云母片岩、石英岩等，在歪头山、弓长岭地区还有少量的大理岩存在。它们的原岩主要为玄武质、英安质等火山沉积岩，陆源沉积物相对较少。石英磁铁贫铁矿层层数多但单层厚度小。变质程度一般达角闪岩相或绿帘角闪岩相，变形作用也较强。樱桃园组分布于该区西南部的鞍山地区周围的东、西鞍山、眼前山和樱桃园等地，即东西鞍山矿带和齐大山矿带。不同位置岩石厚度变化较大，最大可达800m以上。岩石组合以云母石英片岩、千枚岩、条带状石英磁铁贫矿为主，夹斜长角闪岩、石英岩、绿泥石英岩等。其原岩主要为成熟度较高的泥沙质陆源碎屑沉积岩和少量的玄武质火山沉积岩。铁矿层层数少但单层厚度大。变质程度一般为绿帘角闪岩相，局部为绿片岩相。变形作用也相对较弱。据现有的研究，这些曾被认为是上、下层位关系的不同岩组，有可能是同时异地的沉积产物。
鞍山群表壳岩系形成于2.65～2.75Ga期间。主要证据有辽阳鞍山60.70后交友群：1）对鞍山地区和歪头山—北台地区表壳岩系中斜长角闪岩全岩Sm-Nd等时年龄测定，乔广生等（1990）曾获得2.72Ga和2.73Ga的年龄数据。在弓长岭地区，刘敦一和宋彪等（1993）对表壳岩系中部标志层黑云变粒岩碎屑锆石用不同方法测定，获得2.50～2.70Ga较为集中的年龄数据。黑云变粒岩虽由沉积变质作用形成，但其原岩来自同时代的中酸性火山岩，故2.70Ga能大致代表岩石的形成年龄，部分年龄值偏低与后期变质作用改造有关。2）鞍本地区存在大量古老的花岗质岩石。在鞍山，表壳岩系不整合于2.97Ga的东鞍山花岗岩之上（伍家善等，1993），在弓长岭，表壳岩系很可能不整合于2.99Ga的弓长岭片麻状花岗岩之上（万渝生，1993）。它们给出了表壳岩系形成的最大下限年龄。3）在弓长岭地区，表壳岩系浅粒岩、石英岩、铬云母石英岩测定多组大于3.00Ga的碎屑锆石年龄数据，不但限定了岩石形成的年龄下限，而且为说明这些碎屑沉积岩来自古老陆壳基底提供了直接证据。4）表壳岩系被2.50Ga钾质花岗岩（刘敦一等）明显侵入，表明表壳岩系应形成于2.50Ga以前。
鞍本地区，弓长岭铁矿区表壳岩系的岩石组合最具有代表性，既存在较多的火山物质，也存在较多的陆源碎屑沉积物。正是由于这个原因，加上富铁矿的存在，许多人都对弓长岭表壳岩系进行了深入广泛的研究，获得大量实际资料和新的认识（程裕淇等，1951,1966，郑宝鼎，1956，徐光荣等，1979，李曙光等，1979,1989，沈±清等，1981，陈光远等，1983，陈欣荣，1990，万渝生，1993）。下面对此作重点介绍。
弓长岭铁矿区表壳岩系属鞍山群茨沟组，出露面积约7km2。该矿床被划分为二矿区和岭东矿区两个部分。其中对二矿区的研究更为深入。二矿区从下向上分别为下部浅粒岩段，角闪质岩石段，下部含铁岩段（由两个铁矿层和片岩层组成），中部标志层黑云变粒岩段（夹第三铁矿层），上部含铁岩段（由三个铁矿层和两个角闪岩层组成），硅质岩石段（夹第七铁矿层），上部浅粒岩段。下部浅粒岩段的原岩曾被认为是长石石英砂岩，测定锆石年龄为3.25～3.36Ga，不论年龄数据或是化学组成都与鞍山地区的陈台沟花岗岩十分相似。故也不能排除它们为正片麻岩的可能，对此需作进一步的研究。按岩石组合，可把二矿区表壳岩系划分为两个火山沉积旋回，以中部标志层与上部含铁岩石段的界限为界，与下部旋回比较，上部第二旋回陆源碎屑沉积物更多。两者共同构成一个较大的火山沉积旋回。在岭东矿区有大致相同的地层层序，但上部浅粒岩段和硅质岩石段多已缺失，中部标志层主要为石榴云母片岩，而不是黑云变粒岩。根据深部钻探和其它资料，二矿区的黑云变粒岩和岭东矿区的石榴云母片岩为同层过渡关系。
一、斜长角闪岩
斜长角闪岩是弓长岭表壳岩系中的主要类型岩石。根据岩石学、地球化学组成特征，可分辨出两种类型的斜长角闪岩。它们分别分布于上部含铁岩段和下部的角闪质岩石段。上部斜长角闪岩组成均匀，通常呈块状和厚层状，无微层理或成分层现象。矿物组合简单，主要由角闪石、斜长石组成。部分样品中含有少量石英。岩石具稳定的三连点变晶结构。其原岩为熔岩或无陆源碎屑物质明显加入的基性凝灰岩。下部斜长角闪岩岩性有较大变化，除角闪石、斜长石外，还含有较多的石英，并可出现黑云母、石榴石等矿物。由于不同矿物的分层分布，岩石可显示出纹层状、条带状构造。下部斜长角闪岩层中局部还夹有角闪变粒岩、黑云变粒岩、薄层大理岩等类岩石。其原岩无疑为变质基性凝灰岩，并有陆源碎屑物质加入。
两类斜长角闪岩的化学组成也存在很大的区别。上部斜长角闪岩的常量元素组成与拉斑玄武岩相似，在AFM图上位于拉斑玄武岩区（图3—4A）。具有轻稀土亏损或平坦型的稀土模式，总稀土含量低，无明显铕异常（图3—4B）。岩石的高场强不相容元素Zr、Ti、Nb、P含量不高，MORB标准化值小于或接近于1（图3—4D）。特别值得注意的是，轻稀土、高场强等不活动性不相容元素之间存在良好的线性关系（万渝生，1993）。在Pearce图上，大离子亲石元素出现明显的相对富集（图3—4D。据翟明国等（1990）的研究，这种类型的玄武质岩石在整个鞍本地区区域上也普遍存在，并且还存在大离子亲石元素也明显亏损的岩石样品（85/A56，见图3—4C和E），后者与洋中脊亏损型玄武岩几乎可以完全对比。
图3—4 鞍本地区斜长角闪岩的地球化学图解
A—AFM图辽阳鞍山60.70后交友群；B和C—稀土模式辽阳鞍山60.70后交友群；D和E—Pearce图解；数据引自翟明国等（1990）和万渝生（1993）
下部斜长角闪岩相对高硅低铁，在八FM图上主要分布于钙碱性玄武岩区。岩石虽然稀土总量不高，但轻重稀土有一定分离，出现一定的负铕异常（图3—5A）。不活动性不相容元素间不具有良好的线性关系，有更高的Cr、Ni含量，与上部斜长角闪岩有很大的不同。下部和上部斜长角闪岩虽存在上述明显差异，但它们都同样亏损高场强元素，在Pearce图上具有类似的图谱形式（图3—5B）。总体上，F部斜长角闪岩具钙碱性玄武岩的成分特征，但在某些方面又与拉斑玄武岩相近。外生搬运沉积叠加改造过程中陆壳物质的带入显然对岩石地球化学组成变化起了重要的作用。
图3—5 鞍本地区副变质斜长角闪岩的地球化学图解
A—稀土模式；B—Pearce图解（数据引自万渝生，1993）
在弓长岭地区还存在一些化学成分与科马提岩和科马提质玄武岩相类似的超镁铁质岩，它们与玄武质岩石在空间上共生，化学组成上有一定的演化关系，相互间可能存在成因上的联系（徐光荣等，1979）。
二、黑云变粒岩
黑云变粒岩主要分布于二矿区中部层位，为表壳岩系的主要岩石类型。岩石多呈块状、厚层状，但在一些露头上可见微层理、递变层理、斜层理等沉积构造，并夹有白云母、二云母变粒岩、白云母石英片岩等类岩石。黑云变粒岩与其上覆石英磁铁贫矿相互间还存在清楚的互层过渡现象。所有这些无疑表明黑云变粒岩的原岩是由沉积方式形成的。黑云变粒岩主要由斜长石、石英、黑云母组成，也有钾长石、绿泥石，个别薄片可见石榴石、角闪石。粒状矿物具稳定的三连点变晶结构，黑云母定向排列。副矿物组合为磁铁矿、钛铁矿、金红石、锆石、磷灰石等。锆石磨蚀不强，部分锆石内部存在密集的平行环带。
39个样品分析的统计结果，黑云变粒岩常量元素组成的平均值分别为辽阳鞍山60.70后交友群：SiO2:64.15（3.26）,Al2O3:14.90（1.69）,Fe2O3:1.90（0.92）,FeO:4.71（0.84）,CaO:2.15（0.87）,MgO:2.59（0.70）,K2O:2.78（0.91）,Na2O:3.75（1.39）,TiO2:0.39（0.81）（单位为%，括号内为方差），以Na2OK2O为特征。图3—6给出了它们的常量元素化学图解，岩石投入火山岩区或杂砂岩区，并有较大的成分变化范围。岩石稀土含量中等，轻重稀土分离程度较强，出现一定负铕异常（图3—7A）。Pearce图解上，高场强元素Nb存在明显的相对亏损，Ba相对于Rb、Th有一定的亏损（图3—7B）。其成分特征既与英安质火山岩（Condie,1981,Nixon,1988,Momollan等，1988）相似，又与杂砂岩之类的沉积岩（Welldmen等，1973,Tay-lor,1979）相似。但四个样品的δ34S平均值为＋5.8‰，具中酸性火成岩的硫同位素组成特点（陈江峰等，1979）。根据黑云变粒岩的结构构造和组成特征，可以认为它们的原岩虽由沉积方式形成，其物质来源却与同时代的英安质火山作用密切相关。
图3—6 鞍本弓长岭地区黑云变粒岩和石榴云母片岩的化学图解 （引自万渝生，1993）
I—实心圆—黑云变粒岩；Ⅱ—空心圆—石榴云母片岩；Ⅲ—黑三角—鞍本地区85个黑云变粒岩样品的平均值（数据引自周世泰，1980）；a—Si—（al+fm）—（c+alk）图（据西蒙南，1953）；b—A—K图（周世泰，1980）；c—lg（SiO2/Al2O3）—lg（Na2O/K2O）图（佩蒂约翰等，1972），1—杂砂岩，2—岩屑砂岩，3—长石砂岩，4—亚长石砂岩，5—亚岩屑砂岩，6—石英砂屑岩；d—Na2O—CaO图
三、石榴云母片岩
石榴云母片岩分布于岭东矿区。岩石变形较强，形成不同尺度的褶皱构造。在弱变形地段，变余微层理、递变层理仍能见到。岩石片理发育，具鳞片变晶结构。主要矿物为石英、白云母、石榴石、斜长石，次为黑云母、十字石、石墨等矿物。十字石、石榴石呈变斑晶。副矿物为磁铁矿、黄铁矿、锆石、磷灰石、电气石等。大量明显磨圆碎屑锆石的存在，为石榴云母片岩的原岩以沉积方式形成提供了良好证据。
图3—7 鞍本弓长岭地区黑云变粒岩的地球化学图解 （引自万渝生，1993）
A—稀土模式；B—Pearce图解
29个石榴云母片岩分析的统计结果，其平均化学成分为：SiO2:63.29（2.64）,Al2O3:18.05（1.80）,Fe2O3:1.23（0.82）,FeO:5.35（1.42）,CaO:0.97（0.49）,MgO:1.77（0.52）,K2O:3.94（0.65）,Na2O:1.75（0.78）,TiO2:0.66（0.17）（单位为%，括号内为方差）。岩石虽与火山来源的黑云变粒岩在SiO2常量上十分类似，但以高Al2O3,K2O＞Na2O明显不同于后者，在一系列原岩判别图解上岩石投入泥沙质沉积岩区（图3—6a和b）。岩石轻重稀土分离不强，重稀土未明显亏损，存在强烈的负铕异常（图3—8A）。高场强元素中，除Nb出现明显相对亏损外，Ba、P也表现出明显的相对亏损。大离子亲石元素Ba相对于Rb和Th出现亏损（图3—8B）。同位素组成上，四个样品的石墨δ13C为—2.6‰，为有机成因（李曙光等，1983）。毫无疑问，石榴云母片岩具有泥沙质岩石的组成特征，其原岩来自于成熟度很高的陆壳基底。采自歪头山铁矿区的片麻岩（LB9202-1）与弓长岭地区石榴云母片岩十分相似（图3—8）。它们外貌的差异反映了变质程度的不同。
图3—8 鞍本弓长岭地区石榴云母片岩的地球化学图解
A—稀土模式；B—Pearce图解；样品LB9202—1采自歪头山地区（数据见表4—2a、b、c）
如前所述，弓长岭地区黑云变粒岩和石榴云母片岩同层过渡。虽然两类岩石的化学组成有很大区别，但由于沉积时的物质混合和机械分异的共同作用，组成上相互间存在明显的过渡现象。图3—6中，黑三角为鞍本地区85个黑云变粒岩化学组成的平均值，位于两类碎屑沉积岩成分的过渡地带，表明不同源物质的相互混合和机械沉积的分异作用在区域上同样存在。
四、石英磁铁贫矿
石英磁铁贫矿通常具清楚的条纹状或条带状构造，由磁铁矿和石英为主构成互层，镁铁闪石为常见矿物，也有阳起石、绿泥石、石榴石出现。化学组成上以富硅富铁为特征。所有样品的稀土总量都很低，球粒陨石标准化值小于10，常在2～5之间，出现明显的正铕异常。众多的研究结果认为，石英磁铁贫矿的原岩为化学沉积成因，成矿物质来源与富铁玄武质火山作用有密切的关系，是与火山活动相伴随的火山喷气、火山热液作用的结果。
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