（三）岩石学和地球化学特征

1浅变质岩

浅变质岩单元指区内出露的古元古界甘陶河群轻度变质的碎屑岩、板岩、千枚岩和中浅变质的基性火山岩类。这套岩石矿物的重结晶作用明显，具轻微的变质特征。岩石基本上保留了原岩的结构构造和矿物成分特征，属低级区域变质作用的产物。其原岩为碎屑岩、火山岩和碳酸盐岩，自上而下构成了一个完整旋回，与下伏太古宙深变质岩系、上覆中元古代沉积岩系均呈不整合接触。上覆的中元古代沉积岩系在地貌上往往形成巍峨的峭壁或单面山，古元古代浅变质岩风化破碎形成缓坡或小山包，这些缓坡或小山包植被发育，二者组合构成了太行山独特的地貌景观，最典型的地区是赞皇县境内的障石岩风景区。

（1）变质砂砾岩类

岩石呈灰色及深灰色，粗粒变余砂砾状结构，层状构造。常具磁铁交错层理构造，碎屑成分为长石和石英。泥质、粉砂质胶结，胶结物具强烈的绢云母化。长石含量约25%，粒度在1～2mm间。石英含量为65%，粒度在1～2mm不等。砾石成分为长石、石英和岩屑，砾石的粒度一般25～4mm。根据砾石含量的不同，岩石依次为变质砾岩、变质砂砾岩、变质含砾砂岩。此类岩石在南寺组一段下部最发育。

（2）变质砂岩类

包括各种变质含砾长石砂岩、变长石砂岩、变长石石英砂岩。岩石呈黄灰色、灰色和灰白色。中—粗粒变余砂状结构，层状构造。碎屑成分为长石25%～30%，石英60%～70%，胶结物为泥质和粉砂质。此类岩石在甘陶河群各段地层中均有分布，以南寺组一段中部最为发育。

（3）板岩类

颜色多为黑色、青灰色、灰色等，变余泥质粉砂结构，板状构造。岩性致密，常具密集的劈理和板劈理。板理面平滑而脆硬。矿物成分为粘土矿物和长石、石英，板理面上常见绢云母发育。板岩类由黑色板岩、千枚状板岩、砂质板岩和凝灰质板岩组成。黑色板岩普遍含黄铁矿，板理极为发育，常剥离成完整的板块，可做建筑装饰石材。千枚状板岩是板岩与千枚岩的过渡类型，主要特征是呈黄灰色，具有板状构造和千枚状构造，有时可见斑点状褐铁矿化。砂质板岩中常见泥砂质条带及长英质条带在岩石中形成薄层构造，局部可见长英质肠状构造。凝灰质板岩属基性火山碎屑岩和凝灰岩与泥砂质板岩的过渡类型。岩石多呈青灰色，板理较发育。

（4）千枚岩类

包括绢云千枚岩和绿泥绢云母千枚岩。岩石为绿灰色及灰色，鳞片变晶结构，变余粉砂泥质结构，千枚状构造。矿物组合为绢云母、石英、钠长石、绿泥石等。

（5）变质火山熔岩

为甘陶河群地层中广泛分布的浅变质玄武岩和安山岩类。岩石多呈灰绿色-黑绿色。一般为变余粗玄-变余间隐结构，常具纤维状、纤粒状变晶或筛状变晶结构，有时呈鳞片粒状变晶结构，变余杏仁状、气孔状、块状及枕状构造。

岩石中矿物成分具有重结晶作用，多为细粒及隐晶状。矿物成分为角闪石和中基性斜长石。次要矿物有黑云母、绿泥石、绿帘石、石英和方解石等。副矿物主要为钛磁铁矿、磁铁矿、黄铁矿和榍石、磷灰石，主要产于杏仁体中。

岩石普遍具绿泥石化，常在熔岩与围岩的接触部位形成强烈片理化的岩石。与此同时往往伴生有金属硫化物的黄铁矿、黄铜矿等矿化现象。

（6）变质火山碎屑岩类

这类岩石的矿物成分和化学成分总体特征基本相同，因碎屑的粒度、含量不同而分为火山集块岩、火山角砾岩和凝灰岩。火山集块呈次棱角状和浑圆状，砾径一般为100～200mm，最大可达600mm。火山角砾为棱角-次棱角状，砾径一般为30～100mm不等。集块和角砾岩由火山熔岩和砂质胶结，胶结紧密。凝灰岩呈鳞片变晶结构，变余火山碎屑粉砂泥质结构，具千枚状构造。

（7）白云岩类

岩石由浅灰色中层、薄层大理岩化白云岩、砂质白云岩组成，白云岩有硅质条带和灰白色石英砂岩夹层。大理岩化白云岩中普遍发育线理构造，可见风化漏斗和裂隙等古岩溶地貌，并被上覆沉积物充填。

2副变质地层

区内的副变质地层，宏观上以似层状体产出，横向分布相对比较稳定，并且都受相同期次的变形变质作用影响。但由于各变质地层单位所处构造位置和原岩组成的不同，其变形变质程度也表现不同。变形作用主要表现在浅粒岩中的长英质组分形成圆球状、椭圆状、条带状不均匀变形带，局部粒状岩石中长英质矿物普遍具有拉长变形特点，在变形强烈部位形成构造眼球或小型韧性变形带。在露头上，可见岩石中保留了较多的原始沉积组构，如钾长浅粒岩中磁铁矿形成的包络面，显示出原始沉积层理特征；角闪斜长变粒岩中粒度变化形成的变余层理；粒状岩石中保留的砂状结构等。区域地质研究成果证明副变质地层的原岩为一套陆源粗碎屑岩-泥质岩-碳酸盐岩沉积。

（1）岩石组合特征

副变质地层主要岩石组合类型为片岩类、长英质变粒岩类、大理岩类，地层中见少量角闪岩类薄层或夹层。

1）片岩类：包括白云片岩、石榴黑云片岩、云母石英片岩、角闪片岩、钙质片岩以及蚀变类型的角闪绿帘片岩和阳起绿帘片岩等。岩石变形强烈，发育小褶皱、鳞片变晶结构、变斑状构造。矿物成分复杂，不同岩石类型矿物成分及其含量见表1-1-2。

2）长英质变粒岩类：可进一步分为3种：

a磁铁石英岩类：粒状变晶结构，具分层的细条带状构造，分别由磁铁矿和石英组成。次要矿物为普通角闪石、镁铁闪石、单斜辉石和黑云母等。

b变粒岩：包括黑云变粒岩、角闪变粒岩、二云变粒岩、透辉斜长变粒岩。岩石松软，易风化，多形成平缓地貌。中层、中薄层产出，弱片麻状、平行粒状构造，鳞片细粒变晶结构，粒柱变晶结构。矿物成分复杂，主要矿物有斜长石、石英、钾长石、黑云母、角闪石、透辉石、方解石、磁铁矿、白云母等。副矿物有磷灰石、榍石、锆石、绿帘石等，不同岩石类型矿物成分及其含量见表1-1-3。

c浅粒岩：主要为钾长浅粒岩、斜长浅粒岩、角闪浅粒岩、钾长石英浅粒岩等。岩石呈肉红色、褐红色、变余砂状结构，粒状变晶结构。岩石坚硬，具砂岩外貌特征。主要矿物组成有钾长石10%～40%、斜长石30%～50%、石英15%～40%，次要矿物为普通角闪石、磁铁矿、白云母、黑云母等。表1-1-4列出了副变质地层主要浅粒岩类型的矿物组成。

表1-1-2 副变质地层片岩类矿物成分含量

表1-1-3 副变质地层变粒岩类矿物成分含量

续表

表1-1-4 副变质地层浅粒岩的矿物含量

3）大理岩类：白色、灰白色、绿色、粉红色、红色，变余薄层、中层构造，少数变余巨厚层构造，中粗粒变晶结构。矿物成分以方解石、白云石为主，并以两种矿物相对含量分为钙质大理岩与白云大理岩。以透闪白云石大理岩、透辉石大理岩分布最广，其次为透辉石白云石大理岩、含阳起石斜长大理岩、金云母白云石大理岩等。大理岩多不纯，白云石或方解石含量在15%～90%之间变化，透辉石、透闪石、石英、斜长石、钾长石、金云母、白云母、黑云母、方柱石等多种矿物，其含量在0～30%范围变化。副矿物有磷灰石、榍石等。表1-1-5列出了区内主要大理岩类型的矿物成分含量。

表1-1-5 副变质地层大理岩类矿物成分含量

（2）岩石地球化学特征

表1-1-6、表1-1-7分别列出了副变质地层主要岩石类型的主要氧化物含量和微量元素丰度。从表中可以看出，主要岩石类型的氧化物含量变化较大，尤其是 SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、K2O、CO2。浅粒岩中SiO2含量最高，一般达75%以上。CaO在大理岩中最高，而SiO2含量最低，不超过30%。铁含量在片岩和变粒岩中最高，可高达20%，而在浅粒岩和大理岩中不超过4%。钾含量变化较大，在浅粒岩中含量最高，在大理岩中不到1%，钾含量与岩石中钾长石和黑云母含量密切相关，如石榴黑云片岩、石英钾长浅粒岩和含磁铁浅粒岩中钾含量高达6%以上。磷的含量一般较低，而在大理岩中磷含量有增高的趋势。

表1-1-6 副变质地层主要岩石类型岩石化学分析结果

表1-1-7 副变质地层主要岩石类型微量元素丰度/10-6

微量元素含量变化幅度较大，其与岩石的矿物类型和所占比例有关。如Sr 的含量主要与斜长石的含量呈正相关，在斜长角闪片岩和黑云变粒岩中最高。金属元素含量主要与角闪石、辉石和石榴子石的含量有关，在石榴黑云片岩、斜长角闪片岩中 Cu、Pb、Zn、Co、Ni含量最高。

从表1-1-8中看出除少数样品外，稀土含量普遍较低。大理岩类稀土含量最低，稀土总量（∑REE）不足50×10-6。稀土含量在含矽线石的浅粒岩中最高，可达600×10-6以上。片岩类和变粒岩除个别样品外稀土总量一般不超过100×10-6。

表1-1-8 副变质地层主要岩石类型稀土元素含量/10-6

3正变质地层

正变质地层以黑云斜长变粒岩为主，角闪斜长变粒岩、斜长角闪岩和二长浅粒岩薄层交互产出，它们局部相变为黑云斜长片麻岩和角闪斜长片麻岩。地层中偶夹不足1m厚的条带状磁铁石英岩、角闪磁铁石英岩和二辉磁铁石英岩。研究证明正变质地层的原岩建造为一套以中基性火山岩为主的岩石，偶夹薄层硅铁沉积岩。它们主要出现在太古宇麻清河岩组、王家湾岩组和元坊岩组中。

（1）岩石组合特征

1）变粒岩类：变粒岩是正变质地层中分布最广的岩类。岩石呈浅灰—褐灰色，岩石松软，易风化，多呈低缓山脊或平缓山顶地貌。平行粒柱状鳞片变晶结构，偶见变余砂状结构；块状、弱片麻状、条纹状构造及变余韵律层理构造。主要由斜长石、石英、普通角闪石或黑云母及钾长石等组成。根据矿物含量及相对变化，进一步分为黑云斜长变粒岩、黑云二长变粒岩、角闪斜长变粒岩及其之间的过渡类型。其中以黑云母斜长变粒岩分布最广，可占变粒岩类的85%。

黑云斜长变粒岩：浅灰—灰白色，以矿物粒度细、分布均匀、变化小、延伸稳定为其主要特点。矿物成分及含量一般为：斜长石50%～65%，石英10%～25%，黑云母10%～25%，钾长石0～10%。黑云母和角闪石二者互为主次，当角闪石含量大于黑云母时，岩石相变为角闪斜长变粒岩。岩石含石榴子石较普遍，副矿物有磷灰石、磁铁矿、锆石、榍石及透闪石、白钛矿、石墨等。表1-1-9列出了正变质地层主要岩石类型的矿物成分含量统计资料。少数岩石中矿物成分及粒度有规律变化，显示了变余韵律层理的构造特点。矿物蚀变比较强烈，斜长石被绢云母、矽线石、黝帘石交代，角闪石局部被绿泥石、绿帘石化，黑云母不同程度的绿泥石化。

2）斜长角闪岩类：分布较普遍，多呈夹层出现，局部与黑云斜长变粒岩、角闪斜长变粒岩交互产出，组成韵律层理。延伸不稳定，部分呈透镜状断续分布。

深灰、灰黑色，岩石坚硬抗风化，多呈突起地貌。粒柱状变晶结构，变余火山晶屑结构，块状、斑点状构造。主要有普通角闪石45%～65%，斜长石30%～50%，及少量石英组成，有的含少量黑云母、透辉石、石榴子石、绿帘石等。副矿物为磷灰石、榍石、磁铁矿、锆石、石墨、金红石等。角闪石多呈柱状或不完整柱状，明显具有方向性拉长，平行定向分布，粒径02～3mm，一般为03～1mm，局部绿泥石、绿帘石化。有些角闪石中包裹棱角状、不规则状斜长石晶体，成为变余火山碎屑结构。斜长石粒度为02～1mm，呈多边形粒状同角闪石镶嵌在一起，以黝帘石化、绢云母化蚀变最为普遍，有的全部被绢云母、矽线石、纤闪石等集合体交代。石榴子石多数结晶粗大，多数为1～3mm，个别达十几毫米，成变斑晶。石榴子石变斑晶包裹石英、黑云母和炭质包体，成为残缕结构。

3）磁铁石英岩：岩层为中薄层、透镜状产出，层厚一般5～20cm，围岩为斜长角闪岩。岩石新鲜面为深灰色，风化面为褐**，镶嵌粒状变晶结构，块状条带状构造。岩石主要由石英（60%～70%）和磁铁矿（25%～30%）组成。有些岩石含有角闪石、石榴子石、透辉石、黑云母，偶见紫苏辉石，一般含量较少，少数岩石石榴子石含量达35%，角闪石含量达10%～20%。副矿物主要为磷灰石、锆石、榍石和褐铁矿等。石英内部变形特征明显，毕姆纹最发育，变形纹、变形带及波状消光现象明显。石英定向拉伸明显，与长条状磁铁矿构成深浅相间的平直条纹或条带平行定向排列。磁铁矿呈自形或半自形。矿物蚀变比较普遍强烈，透辉石多被角闪石、褐铁矿等沿边部解理进行交代，黑云母绿泥石化，石榴子石也被绿泥石化成网状。

（2）岩石地球化学特征

表1-1-10～表1-1-12分别列出了正变质地层的岩石化学、稀土元素和微量元素的分析结果。资料结果显示变粒岩类SiO2含量变化范围较大，为51%～76%，铁质含量为25%～11%，K2O含量比较高，为08%～658%，CaO含量变化范围大，为05%～7%。角闪岩类主要氧化物含量变化比较小，SiO2含量集中分布在48%～50%很小的范围；铁质含量比较高，集中于11%～15%范围内；CaO含量为6%～8%；Na2O含量为24%～29%，而K2O含量低，为074%～151%之间。磁铁石英岩的突出特征是高铁含量，可高达35%以上。

表1-1-9 正变质地层岩石类型与矿物成分含量表

变粒岩类的稀土含量比较高，除个别样品外，大多数岩石的稀土总量超过100×10-6，最高达190×10-6，其轻稀土元素明显富集。除石榴斜长角闪岩外，角闪岩类稀土含量比较低，一般在70×10-6以下。磁铁石英岩稀土含量极低，稀土总量仅1346×10-6。

变粒岩类Ba、Sr、Cs、Zr含量比较高，Ba含量变化于（193～1123）×10-6，Sr含量为（97～509）×10-6，Cs含量为（10～58）×10-6，Zr含量范围为（94～183）×10-6。角闪岩类高金属元素和钒，V含量为（130～350）×10-6，Cr含量为（68～226）×10-6，Ni含量为（40～140）×10-6，Co含量变化于（23～44）×10-6，Sc含量明显高于变粒岩类，其含量为（22～47）×10-6。磁铁石英岩的微量元素含量普遍较低。

表1-1-10 正变质地层岩石化学分析结果

表1-1-11 正变质岩稀土元素分析结果/10-6

表1-1-12 正变质岩微量元素分析结果/10-6

4黑云斜长片麻岩

根据形成时代及与构造运动的关系，区域地质研究成果将研究区内变质深成岩划分为3个旋回：即中太古代阜平旋回、新太古代湾子旋回和古元古代吕梁旋回。根据我们前述的岩石单位划分方案，黑云斜长片麻岩包括了坊里条带状黑云斜长片麻岩、石家栏黑云斜长片麻岩和大石峪黑云角闪斜长片麻岩。

（1）岩石特征

岩石浅灰色，中细粒鳞片变晶结构，片麻状构造。片麻岩中有变质地层包体。包体大小不一，包体大多为透镜状、椭圆状、不规则状、长条状或串珠状，包体最大扁平面平行片麻理。片麻岩中最常见的包体是各种成分的变粒岩、角闪岩和浅粒岩。此外，有些岩石受混合岩化作用，有长英质脉体呈稀疏条带状分布。矿物成分主要为斜长石、钾长石、石英，暗色矿物为黑云母和普通角闪石组成。局部岩石的钾长石含量增高，使岩石成为钾长斜长片麻岩或二长片麻岩。副矿物主要为磷灰石、锆石、磁铁矿、榍石、黄铁矿、石榴子石等。

（2）岩石地球化学特征

表1-1-13列出了3个地区的黑云斜长片麻岩岩石化学分析结果。资料结果显示黑云斜长片麻岩类 SiO2含量变化范围在7366%～5788%之间，平均含量为6995%～6146%。铁质含量普遍较低，在376%～612%之间，碱质含量（K2O+ Na2O）比较高，一般大于6%。坊里片麻岩K2O含量大于Na2O，而大石峪片麻岩和王家崇片麻岩Na2O含量大于K2O。黑云斜长片麻岩的P2O5含量比较高，一般在020%以上。黑云斜长片麻岩的CaO含量较低，为113%～6%之间。

表1-1-14、1-1-15列出了黑云斜长片麻岩的稀土元素和微量元素含量分析结果。黑云斜长片麻岩的稀土含量普遍较高，稀土元素总量为（182～497）×10-6，大多数样品的总稀土含量大于200×10-6。黑云斜长片麻岩明显富集轻稀土，显示了明显的轻/重稀土分馏作用。

黑云斜长片麻岩的微量元素含量与维氏的地壳值相比，Ba、Sr、Zr、B、Sc等元素含量高；Cr、Ni、CO等亲铁元素含量偏低。

5黑云二长片麻岩

该岩石单位包括了茹家庄眼球状花岗片麻岩、老人坪眼球状黑云二长片麻岩、蔡家庄条带状黑云二长片麻岩和孔家庄黑云二长片麻岩等填图单位。这些填图单位分属于湾子旋回和阜平旋回的变质深成岩。区域地质研究发现，它们与区内变质地层呈明显的侵入接触关系，并在片麻岩中见有各种类型的表壳岩包体。黑云二长片麻岩与黑云斜长片麻岩往往呈渐变过度，不存在明显的接触界线。

（1）岩石特征

岩石肉红色，鳞片粒状变晶结构、变余斑状结构、变余二长结构，片麻状构造、眼球状构造、条带状构造。岩石主要矿物有斜长石、钾长石、石英、黑云母、白云母。副矿物以锆石、磷灰石、磁铁矿、黄铁矿为主，榍石、金红石、黄铜矿等次之。

（2）岩石地球化学特征

黑云二长片麻岩岩石化学成分见表1-1-16。岩石中SiO2含量较高，平均含量在6688%～7216%，变化范围在6319～7552%之间，为SiO2过饱和岩石。全碱含量平均大于7%，一般K2O ＞ Na2O；全铁含量变化较大，茹家庄花岗片麻岩平均125%，刘家庄花岗岩平均436%，个别样品高达719%；刘家庄花岗片麻岩中P2O5平均含量为027%，显著高于其他岩石中的含量。

岩石的稀土元素含量和微量元素含量见表1-1-17、1-1-18，与维氏地壳值相比，岩石富含Ba、Zr、Rb、B、SC，贫Sr、Cs、Hf、Ni、V、Cr为特征。稀土总量变化比较大，孔家庄花岗片麻岩的稀土总量最低，平均3487×10-6，刘家庄花岗片麻岩稀土含量最高，稀土总量平均为19289×10-6，个别样品达2566×10-6所有样品都表现出轻稀土元素富集，轻重稀土分馏明显。

表1-1-13 黑云斜长片麻岩岩石化学分析结果

表1-1-14 黑云斜长片麻岩稀土元素分析结果/10-6

表1-1-15 黑云斜长片麻岩微量元素分析结果/10-6

表1-1-16 黑云二长片麻岩岩石化学分析结果

表1-1-17 黑云二长片麻岩稀土元素分析结果/10-6

表1-1-18 黑云二长片麻岩微量元素分析结果/10-6

6花岗岩类

花岗岩类主要是在五台期和吕梁期两个侵入时代形成的，五台期形成了大花岗岩基，如许亭岩体；吕梁侵入期形成小花岗岩体，如鹿峪岩体、张北洼岩体等。岩体与表壳岩或太古代深变质岩系为侵入接触关系，虽然由于混合岩化的影响，有的地方侵入接触关系已经模糊不清，但在很多地方都是比较清楚的。岩体边部有大量围岩捕虏体或残留体分布。捕虏体大小不等，形态各异，一般与寄主岩石界线清晰，同化混染不明显。花岗岩岩体与上覆沉积岩系或元古宇浅变质岩系呈沉积接触关系，在底砾岩中见有岩体的砾石，在砂岩中见有岩体成分的碎屑。花岗岩岩体中有后期基性岩墙（辉绿岩）和大量花岗伟晶岩脉穿插。花岗岩类中最常见的岩石类型包括斑状花岗岩、奥长花岗岩、弱变质中—细粒花岗岩、二长花岗岩。

（1）岩石特征

斑状花岗岩：它是分布最广的岩石类型，是许亭岩体的主要岩石类型。斑状花岗岩多为灰红—肉红色，风化后呈褐**，变余似斑状结构、花岗变晶结构，基底多具文象连生结构，块状构造，有时具片麻状构造。斑晶以石英为主，粒度3～5mm，含量约在10%～15%之间，有时也可见微斜条纹长石和斜长石斑晶。基质以微斜长石和条纹长石为主，少量斜长石。暗色矿物以黑云母、绿泥石为主，可见白云母和普通角闪石。暗色矿物分布不均匀，局部集中成墨渍状、团块状，含量一般小于20%。副矿物为磁铁矿、锆石、绿帘石、榍石，少量的重晶石、萤石、黄铁矿和自然铅。

奥长花岗岩：黄白-浅黄-浅灰**。浅色矿物主要由长石、石英组成，长石主要为钠奥长石，其次为微斜长石和钠长石。暗色矿物以黑云母和白云母为主，偶见普通角闪石，有时被绿泥石交代。副矿物有磁铁矿、锆石、磷灰石、绿帘石等，偶见黄铁矿。岩石具中粒花岗结构，显微文象连生结构，交代条纹结构，块状构造和片麻构造。

弱变质花岗岩：白羊岭花岗岩岩基是这类岩石的典型代表。该岩石类型为弱变质中细粒花岗岩。成岩后曾发生强烈伟晶岩化，致使花岗伟晶岩成网脉状、不规则脉状及囊状密集分布，尤以边部为甚，几乎掩盖了主体岩石的真面目。主体岩石为中细粒花岗岩，呈灰白色或浅肉红色，块状构造，中细粒花岗结构，矿物粒径一般为1～4mm。主要矿物成分：

石英：他形粒状，具波状消光，含量一般为20%～30%。

钾长石：主要为微斜长石、条纹长石，他形粒状，含量45%～50%。

斜长石：多呈他形粒状，少数为半自形，为更长石，含量低于钾长石，为20%～25%。

黑云母一般小于5%。

副矿物主要有：锆石、磷灰石、磁铁矿、褐帘石等，局部可见石榴子石。

岩石成岩后遭受蚀变，主要表现为钾长石具泥化，斜长石具绢云母化及碳酸盐化，黑云母强烈绿泥石化，并析出钛铁质。

（2）岩石地球化学特征

表1-1-19列出了3个花岗岩岩体的化学成分分析结果。许亭岩体SiO2含量比较高，变化范围在7325%～7595%之间；Al2O3含量比较低，大多数样品不超过11%；总铁含量为4%～5%；碱质含量大于7%，K2O含量一般大于Na2O。

表1-1-19 花岗岩类岩石化学分析结果

南洼岩体SiO2含量变化范围为6762%～7235%；Al2O3含量在1137%～1281%；总铁含量比较高，一般大于5%；碱质含量大于7%，K2O含量一般大于Na2O。

白羊岭岩体的突出特征是高硅、高铝、高碱含量，SiO2含量都大于74%；所有样品的Al2O3含量都大于13%；碱质含量大于8%，K2O含量大于Na2O。全铁含量比较低，仅1%左右。

表1-1-20列出了许亭花岗岩岩体的稀土元素含量。结果显示许亭花岗岩稀土总含量比较高，除个别样品外，大多数样品的稀土总量超过300×10-6。轻稀土La、Ce、Pr较为富集，轻重稀土元素分馏明显。

表1-1-20 许亭花岗岩岩体的稀土元素分析结果/10-6

坊子盆地成因较复杂,虽然发育于沂沭断裂带内,但与沂沭断裂带内其他以燕山期活动为主的盆地又不完全相同,与鲁西地区的盆地又有一定的相似性。

坊子盆地的形成发展可分为两个阶段,即侏罗纪阶段和白垩纪阶段。

(一)侏罗纪阶段

三叠纪之后,受南北向挤压的应力作用,形成东西向的早期盆地雏形,逐渐向西发展,东深西浅。盆地充填淄博群坊子组和三台组,以河湖相为主,并有煤层发育,它们直接沉积于前寒武纪基底之上。盆地受控构造系、盆地大小和盆地形态,由于后期破坏现已很难探究,但可以肯定其范围远较现在的坊子组分布范围大得多,且不完全受沂沭断裂带控制。

通过对坊子组底部的厚层块状含砾砂岩取样鉴定,砂、砾石成分单一,以长石、石英及花岗岩屑为主,与下伏二长花岗岩的岩性特征相一致。

重矿物组合相对较简单,属磁铁矿-锆石型。其中常见重矿物有:磁铁矿、锆石、榍石等;微量重矿物有:磷灰石、金红石、褐铁矿、黄铁矿、锐钛矿、白钛石、角闪石、重晶石、自然铅、云母等;轻矿物为长石、石英等。主要重矿物特征描述如下:

锆石:以浅**为主,少量为玫瑰色,金刚光泽,透明至半透明,硬度较大。晶体呈正方柱状,棱角清晰至圆滑,晶锥普遍钝化,部分有熔蚀现象,有的成残缺不全、港湾状、表面有凹坑,有点状暗色包裹体。d=004～032mm,长宽比值为2∶1;3∶1;4∶1。结晶类型主要是由柱面{100}、{110}和正锥面{111}以及偏锥面{311}、{131}组成的聚型。

磷灰石:无色透明,玻璃光泽,硬度中等。晶体呈浑圆柱状,棱角圆滑。d=008～010mm。

金红石:红色,金刚光泽,透明至半透明,硬度中等。晶体呈不规则颗粒状,棱角圆滑。d=006～018mm。

黄铁矿:黄铜**,金属光泽,不透明,硬度中等。晶体破碎,呈不规则颗粒状。d=009～026mm。

锐钛矿:灰黑色、灰绿色,金刚光泽,半透明,硬度中等。晶体呈颗粒状,少数呈正方双锥状。d=007～011mm。

自然铅:铅灰色,新鲜断面呈金属光泽,不透明,硬度低,富展性。晶体呈不规则片状、枝状。片径为d=011～076mm。

重晶石:白色,玻璃光泽,半透明,硬度低。晶体呈板状。d=013～022mm。

碳硅石:鲜绿色,金刚光泽,透明,硬度大。晶体呈不规则尖棱角状。d=013mm。

可以看出,重砂矿物组合中稳定矿物多,较稳定矿物和不稳定矿物较少。稳定矿物以锆石、榍石为主,不稳定矿物角闪石、黄铁矿等虽然含量甚微,但给我们提供了重要信息。综合反映了近源区沉积的特点,说明早期的沉降较快。中上部夹煤层及耐火黏土,则说明有相当长时间的盆地稳定发展阶段。

对鲁西地区的燕山早期岩体,许多学者进行了研究。在铜石地区,胡华斌等(2004)对西封山斑状细粒闪长岩的锆石进行SHRIMP分析,10个样品的206Pb/238U年龄在1679～1830Ma,加权平均值为(1757±38)Ma,代表了岩浆的结晶年龄;西皋石英二长闪长岩的全岩40Ar/39Ar为1898Ma,二长斑岩的40Ar/39Ar为1884Ma(林景仟等,1996)。济南赵家鹊山斑状细粒含黑云角闪闪长岩的锆石U—Pb年龄值为(173±2)Ma、(175±5)Ma。国际地科联(2002)将下、中侏罗统的界限定在(1801±)4Ma,国际地层委员会(2004)将下、中侏罗统的界限定在(1756±2)Ma(GSSP)。

从上述可看出,铜石超单元的侵位时间应为中侏罗世,鲁西地区三台组沉积不整合于铜石岩体之上,其底部砂砾岩中含铜石超单元闪长岩和二长斑岩质砾石。在坊子地区,铜石超单元侵入坊子组地层。从岩性组合上看,坊子组和三台组岩性差异很大,坊子组为一套含煤岩系;三台组主体岩性为砂岩、砾岩,在临朐县阎家河等地见有浅变质岩砾石,在这一点上与覆于其上的早白垩世城山后组有共同之处。这充分反映出坊子组和三台组的沉积环境是不一样的,说明坊子组和三台组之间有较长时间间断。而三台组沉积的结束代表着早期盆地的消亡。

(二)白垩纪阶段

至白垩纪阶段,让位于沂沭断裂带的拉分盆地活动,形成不同类型构造盆地的叠加。晚期盆地形状为长的平行四边形或长条形,边界断裂为沂沭断裂带主干断裂及其分支断裂边界断裂为沂沭断裂带主干断裂,辖域盆地长25～30km,宽10～15km。盆地中主要发育青山群火山岩,夹少量陆源碎屑堆积物,早期火山活动强烈,后期以陆源沉积的河流、湖泊、洪积扇堆积为主。为平移拉分盆地,其拉分时间始自莱阳期,主要在青山期,大盛期也有一定活动。

值得注意的是在坊子区才子官庄村南西,城山后组厚层砾岩中含有大量的浅变质岩砾石,对其进行了较详细的调查研究。

1岩石学特征

(1)变含白云母砂砾岩

变余砂砾状结构、鳞片粒状变晶结构,片麻状构造。矿物成分:石英55%、长石30%、白云母12%、黑云母3%;次生矿物绿脱石、绢云母、水黑云母、氧化铁等;微量磷灰石、磁铁矿、锆石。

石英呈粒状变晶,d=04mm,但在残余砂石中的石英d=1mm±,具波状消光和变形带及应力砂钟现象。

长石主要是微斜长石,呈粒状变晶,大部分是残余砾石内的矿物,格子双晶发育,与石英和白云母呈镶嵌变晶,d=03～05mm。

白云母呈鳞片状d=03～1mm,平行片麻理分布,常绕残余砾石构成眼球状构造,白云母多发生弯曲和扭折。

黑云母有两种,一种是在残余砾石内的棕色云母,另一种是与白云母共生的绿色云母。前者粒度小,d=01mm左右;后者d=03～05mm,有水云母化现象,并发生弯曲和扭折。

该岩石原岩是长英质砂砾岩,变质矿物共生组石:微斜长石+白云母+黑云母+石英。

(2)变长石石英砾砂岩

砾砂状结构、粒状镶嵌结构,层状构造。矿物成分:石英70%、长石22%、白云母+岩屑3%、胶结物5%;微量电气石、磁铁矿、锆石、磷灰石。

石英呈粒状,d=08mm左右,主要是石英岩砾石(d=4mm±),石英具波状消光和变形带等应变现象。

长石呈砂状,主要是微斜长石、更钠长石,d=05～08mm,均匀分布在石英砂粒间,与石英呈镶嵌状接触。

白云母呈鳞片状,d=03mm,有扭曲现象,常与绢云母共生。

绢云母呈微晶鳞片状充填于砂砾的孔隙内,是原泥质胶结物的变质重结晶产物。

岩屑是指砂级岩屑,主要有火山岩、硅质岩,d=06mm±;石英岩屑呈砾石,细砾级,d=2～5mm,含量25%左右。

该岩石经低绿片岩相变质,变质矿物共生组合:绢云母+微斜长石+石英+更钠长石。

(3)变细粒石英砂岩

细砂状结构,接触—薄膜式胶结,层状构造。矿物成分:砂屑95%(石英85%、硅质岩屑5%、绢细化长石4%、磁铁矿1%、电气石微量)、胶结物(绢云母)5%。

石英呈次圆状,d=023mm,有的石英颗粒平直镶嵌接触,但大多数石英界面有一层绢云母薄膜构成薄膜式胶结。

硅质岩砂粒呈次圆和浑圆状,d=02mm,较均匀分布。

长石全被绢云母代替,有氧化铁析出,有的被铁染成褐色绢云母。

黑电气石和磁铁矿粒度很少,d=01mm,均匀分布。

岩石成岩后有轻微的变质,石英发生应力变化有波状消光变形带出现,泥质物变成绢云母。

(4)绢云千枚岩

鳞片变晶结构,千枚状皱纹构造。矿物成分:绢云母95%、黑云母2%、磁铁矿1%、石英2%。

绢云母呈微晶鳞片状,平行片理分布。

黑云母具绿色多色性,呈微片状变晶,d=005mm,(001)面垂直片理生长,零星分布。

石英呈微晶,偶尔可见到,零星分布。

该岩受后期应力作用,片理发生扭皱成皱纹状构造,并在垂直片量方向上出现一组破劈理。

岩石原岩是泥岩,经低绿片岩相变质,其矿物组合为:石英+绢云母+黑云母。

(5)白云母钠长变粒岩

鳞片粒状变晶结构,片麻状构造。矿物成分:石英35%、长石42%、白云母18%、电气石2%、磁铁矿3%。次生矿物:绢云母。

石英呈他形粒状变晶,d=01mm左右,石英与长石和云母呈平直镶嵌状结构。

长石主要是钠长石和钠奥长石,An10左右(最大消光角法实测),呈他形粒状,d=01mm±,有的长石聚片双晶发育,晶体比较新鲜,个别有绢云母化现象。钾长石含量很少,呈他形粒状。

白云母呈片状,d=03mm左右,大体平行片麻理分布。

黑电气石呈柱状,多数颗粒d=002mm左右,分布在长英矿物粒间,有的被长石石英包嵌。

磁铁矿的粒度001～01mm,分布于长英矿物之间。

该岩石是典型的绿片岩相变质岩石,矿物组合为:石英+钠长石(An10)+钾长石+白云母+黑电气石。

从上述可以看出,一系列岩石的变质程度较浅,均为低绿片岩—绿片岩相变质程度。

2微古分析

前人采自千枚岩(砾石)的微古样品经南京古生物研究所鉴定含已知常见疑源类化石Leiosphaeridiasp(光面球藻,未定种)和球型藻类非定形群体化石,时代大致为新元古代—早寒武世。

3砾岩重砂矿物特征

重矿物组合属绿帘石-榍石-磁铁矿-磷灰石型。其中常见重矿物有:绿帘石、磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石等;微量重矿物有:石榴子石、金红石、褐铁矿、黄铁矿、锐钛矿、白钛石、角闪石、重晶石、电气石、云母等;轻矿物为长石、石英等。未见有高压、超高压变质矿物。主要重矿物特征描述如下:

锆石:以浅**为主,少量为浅红褐色,金刚光泽,透明至半透明,硬度较大。晶体呈正方柱状,棱角清晰至圆滑,晶锥钝化,部分有熔蚀现象,有的成残缺不全、港湾状、表面有凹坑和糙面。部分锆石晶体内有点状暗色包裹体和气泡包裹体。d=007～015mm,长宽比值为15∶1;2∶1;3∶1,个别达4∶1。结晶类型主要有三种:由柱面{100}、{110}和正锥面{111}以及偏锥面{311}、{131}组成的聚型;由柱面{110}和正锥面{111}组成的聚型;由柱面{100}、{110}和正锥面{111}组成的聚型。

磷灰石:无色透明,玻璃光泽,硬度中等。晶体呈六方柱状和浑圆柱状。d=006～027mm,长宽比值为15∶1;2∶1,个别达3∶1。

金红石:红色,金刚光泽,透明,硬度中等。晶体呈不规则颗粒状,个别为柱状。d=010～013mm。

黄铁矿:黄铜**,金属光泽,不透明,硬度中等。晶体破碎,呈不规则棱角状。d=010～019mm。

电气石:黑色,内反射光为茶色,玻璃光泽,透明,硬度较大。晶体呈球面三角状柱体,柱面有纵线纹。d=010～035mm。

锐钛矿:淡**、浅灰蓝色,金刚光泽,透明,硬度中等。晶体呈不规则颗粒状。d=010～019mm。

可以看出,重砂矿物组合中稳定矿物多,较稳定矿物和不稳定矿物较少。稳定矿物以锆石、磷灰石、榍石、石榴子石等为主,不稳定矿物角闪石、黄铁矿等虽含量甚微,其存在却反映出具有近源区沉积的特点。与侏罗纪坊子组底部砂砾岩层的重砂矿物特征不同的是,含有石榴子石、电气石、绿帘石等,这些矿物又是当地下伏基岩中不常见而在胶南造山带变质岩石中常见的重砂矿物;锆石晶型特征也有明显差异,说明其来源可能不同。

4变质岩砾石来源探讨

就目前研究调查资料而言,可以肯定的是上述浅变质岩石组合,在鲁西及胶北地区未见出露,而仅见于胶南造山带,其岩性组合及形成时代也只有朋河石组地层可与之相类似。而就千枚岩而言,岩石硬度决定了其搬运不可能达到很远距离,自辖域至胶南地区路途遥远,一次搬运至此令人难以置信。有两种可能:一是震旦纪浅变质岩系的分布范围可达至距离辖域不远的地区(现被白垩纪地层覆盖的胶莱盆地西南端);二是经数次搬运,也就是经数次的剥蚀—搬运—沉积过程。也就是说,变质岩砾石只能来源于胶南造山带。

这些来自胶南造山带的浅变质岩成分,证实了造山带早白垩纪再隆升的同时“坊子盆地”再次沉降接受沉积。但从三台组和城山后组地层中均含浅变质岩砾石的角度分析,晚侏罗世—早白垩世阶段,沉积间断的时间似乎较短。

青山期,由于左行牵引平移活动,产生空间和应力真空,发生火山喷发及陆相沉积,盆地发展过程中,由于牵引作用,盆地不断扩大,火山活动强烈,并超出原盆地范围,火山机构多分布于盆地的中央及其东北角。

大盛期盆地在青山期盆地的基础上局部发育,完全受限于鄌郚-葛沟和沂水-汤头两条主干断裂,发育马朗沟组和田家楼组,马朗沟组为红色的砾岩、砂岩,夹粉砂岩、泥岩等,主要为辫状河相,又被大量的洪积扇加入,总体上水体浅,但坡度较大;田家楼组岩性以黄绿的页岩、泥岩、粉砂岩,紫红色页岩、粉砂岩为主,为典型的湖泊相沉积。该盆地成因是大盛期在强烈的左行平移引力场作用下,主干断裂沿锯齿状的断裂部位被拉开,被逐渐拉分扩大,局部形成拉分盆地。

目前,对于燕山运动是独立的构造运动,与印支期的造山事件没有成因联系的观点已得到共识。翟明国等(2004)认为,华北中生代构造体制转折始于150～140Ma,终于110～100Ma。

辖域内北东东向展布的坊子盆地的形成时期正值华北中生代构造体制转折时段之前后,盆地虽然位于沂沭断裂带之中,但起因可能受苏鲁造山带印支期活动影响,而非完全受制于沂沭断裂带活动影响。也就是说,盆地起源于印支期,形成于挤压环境,而发展于燕山期伸展环境条件。

其来源一说可能是在阿拉伯文“Zarkun”的基础上演变而来的，原意是“辰砂及银朱”；另一说认为是来源于古波斯语“Zargun”，意即“金**”。第一次正式使用“Zircon”是在1783年，用来形容来自斯里兰卡的绿色锆石晶体。

锆石的主要成分是硅酸锆，化学分子式为Zr[SiO4]，除主要含锆外，还常含铪、稀土元素、铌、钽、钍等。锆石按成因分为高型锆石和低型锆石。宝石学中依据锆石中放射性元素影响折光率、硬度、密度的程度将它分为“高型”、“中间型”、“低型”三种。锆石属四方晶系。晶体形态呈四方柱和四方双锥组成的短柱状晶形，集合体呈粒状。质纯者无色，含杂质者颜色为红、黄、蓝、紫、褐色等，最佳的颜色是无色透明的红色和蓝色。具金刚光泽，透明至半透明，条痕白色。折光率“高型”1925-1984，“低型”1780-1815。双折射率“高型”0059，“低型”0005。“高型”色散较强，为004。硬度“高型”7-75，“低型”6。密度“高型”46-48克/立方厘米，“低型“39-41克/立方厘米。具较强的脆性。紫外线照射下，“高型”锆石呈红色荧光。

按颜色可将高型锆石进一步划分为：无色、蓝色、红色、棕色、**、绿色锆石等。由于锆石的光泽强，色散度高，硬度较大，常用于制作钻石的代用品。已成为中低档宝石的佼佼者。

锆石与相似宝石的区别。锆石易与钻石、榍石、人造金红石相混。它们的区别是：钻石是均质体，在偏光镜中黑暗，硬度大；榍石、人造金红石的双折射率、色散度均比锆石高，往往出现“火彩”。

锆石的评价与选购。主要依据因素是颜色、净度、切磨的款式和重量。锆石的最为流行的颜色为无色和蓝色，以蓝色者价值较高。无色锆石：是宝石级锆石的最优质品种，因其色散度高，透明无色，常用做钻石的代用品。蓝色锆石：是锆石的优质品种，价值最高，以鲜艳的蓝色，透明无暇和高的色散倍受人喜爱。锆石性脆，硬度比钻石低的多，当做饰品佩带时必须小心。

在西方人看来，佩带红锆石可以起到催眠作用，可以驱走瘟疫，战胜邪恶。现今有些国家把锆石和绿松石一起作为“十二月诞生石”，象征成功和必胜。高型锆石是岩浆早期结晶的矿物，不含或少含放射性元素，对人体无害。世界上最著名的蓝色锆石，重208克拉，现珍藏于美国纽约自然历史博物馆。

1基本原理

依据自然样品和热模拟试验，不同矿物其（U-Th）/He体系的封闭温度差别较大，磷灰石的He封闭温度较低为（75±7）℃，锆石的（U-Th）/He封闭温度在170～190℃之间；榍石（U-Th）/He封闭温度为191～218℃。通过测定磷灰石、锆石、榍石等矿物内现存的238U、235U、232Th（有时还须测147Sm）和4He的含量，根据放射性同位素定年原理，数据处理获得测定对象的形成年龄值。

2样品要求

从样品中分选出的单矿物（磷灰石、锆石、榍石等）中晶体尽量完好，无明显裂缝和杂质，颗粒较大（晶体最短轴直径最好大于70μm），不含包裹体（或包裹体小于10μm以内）的单矿物颗粒（5～10颗）。

3地质应用

（1）用于造山带隆升-剥蚀机制研究，从热史演化来看，由于造山带隆升-剥蚀机制主要是冷却历史，利用磷灰石氦同位素封闭温度低这一特点，通过（U-Th）/He方法与裂变径迹方法的联合制约，计算出详细的快速冷却时间及速率，从而分析造山带主要的隆升-剥蚀时代和剥蚀速率。

（2）用于沉积盆地热演化历史的应用研究，与造山带隆升-剥蚀机制相反，沉积盆地的埋藏史是地层增温史，而由沉降转向提升（剥蚀），意味着冷却的开始。将（U-Th）/He热定年技术与其他古温标（裂变径迹、镜质组反射率等）结合起来，可推断出沉积盆地随时间变化的动态演化历史，在沉积盆地热历史恢复方面效果更好。

简单地说，宝石的多向色性就是从不同方向观察一颗宝石会看到二或三种不同色彩(举例：橘色VS绿色)，或同一种颜色有明显不同的两种色彩浓度(举例：红色VS粉红色)，我们称这种特性为宝石的多向色性。

拥有多向色性的宝石必须具有以下的几个特性：

1 必须是结晶宝石

非结晶宝石的珊瑚、珍珠、蛋白石、琥珀或天然玻璃（黑曜岩、摩达维石）就不具有多向色性。

2 结晶宝石必须是单轴晶系或双轴晶系的有色透明宝石

等轴晶系的钻石、石榴石、尖晶石、萤石等就不具多色性；而硬玉（翡翠）、软玉（白玉、台湾玉、加拿大玉、澳洲玉）、土耳其石、孔雀石等不透明非单晶体宝石和无色刚玉、无色锆石等无色透明宝石也不具多向色性。单轴晶系的有色透明宝石会显出二种颜色变化，双轴晶系的有色透明宝石则会显出三种颜色变化。

几种较受欢迎的多向色性宝石

蓝宝石（Sapphire）、紫水晶（Amethyst）、碧玺（Tourmaline）、锆石（Zircon）金绿玉宝石（Chrysoberyl）橄榄石（Peridot） 赤柱石（红柱石；Andalusite）锂辉石（Spodumene）堇青石（Iolite）丹泉石（Tanzanite） 榍石（Sphene or Titanite）