岩相学特征研究
摘要
随州地块地处我国腹地，位于扬子板块北缘和著名的扬子板块与华北板块之间的缝合带—秦岭大别俯冲碰撞造山带的南缘，在我国中部大地构造划分中起着连接南北，承接东西的微妙作用。南秦岭是组成秦岭造山带的重要构造单元，该区域自中新元古代开始一直伴随着时强时弱的岩浆活动，从志留纪持续有基性岩形成，随枣地区有大小岩体近百个，岩性较单一，以橄长岩、橄榄辉长岩为主，部分岩体发育橄榄岩，单独的超基性岩十分少见。岩体的岩相学特征表明，这些岩体是在富水低压的环境下通过岩浆结晶分异形成的。
关键词： 基性—超基性岩 岩相学 岩浆结晶
引言
为了清楚全面的分析随州地区基性—超基性岩岩相学及其他特征，我的工作主要分为两方面进行：
一是室外观察宏观岩石学特征。主要包括一些主要构造，有关岩浆活动的痕迹，比如岩石包裹体，岩石互相切割的特征，岩体中包含的一些石英脉。透镜体或者其他填充物，岩体的冷凝边及相变带，围岩与岩体的产状及整合关系，岩石色率以及岩体边缘与中间的不同矿物组成等在野外，我们实地观察了十个岩体的形态特征。
二是室内显微镜下观察矿物的特征，对其中所含矿物种类，矿物形态，矿物结构构造，矿物之间的形态关系等进行了分析，得出了一些具体结论。
一、随州地区地质背景概况
（南秦岭武当—随枣地区地质简图 引自赵军红，2010）
随枣地块地处我国腹地，位于扬子版块北缘和著名的扬子版块与华北板块之间的缝合带—秦岭大别俯冲碰撞造山带的南缘，西隔南襄翁地与武当地块相望，东延部分为大别山南麓，因此该地块在我国中部大地构造划分中起着连接南北，承接东西的微妙作用。该地块东北方向以新城—黄陂断裂与桐柏地块相隔，西南以襄樊—广济断裂与稳定的扬子地块相接。该区域主要发育大狼山群及古生界地层。在随枣地区，自中新元古代开始一直伴随着时强时弱的岩浆—活动。从新元古代带志留纪持续有基性岩形成。其中的主要岩体有府君山、独崇山、长岭、寿山等，遍布于安陆、应山、随州、枣阳等县（市）境内，岩性较单一，岩体多顺层产出，并常与变质基性火山岩共生。整个区域变质较浅，受造山带的影响很弱。
二、随州地区基性—超基性岩体野外特征及一些认识
1、野外特征
湖北随枣地区有大小岩体近百个，遍布于安陆、应山、随州、枣阳等县(市)境内，岩性较单一，以橄长岩、橄榄辉长岩为主，部分岩体发育橄榄岩，单独的超基性岩十分少见。由于区域变质作用的改造，几乎所有岩体都有不同程度的变质，并有较明显的片理化(赵银胜，2001)。但是，一些规模较大的岩体仍保持较好的原来的岩相特征，尤其岩体中部，原岩成分和组构常有大量的保存。岩体规模不一，最大的岩体约69km2，最小者不足0.1km2，一般为2～15km2，它们多顺层产出，并常与变质基性火山岩共生。岩体多呈北西向展御，与区域构造线方向一致，并与围岩呈“整合”接触，可能由于区域变质作用改造的缘故，围岩蚀变和热变质现象不明显。根据这些基性岩和围岩的关系，可以确定在随枣地块中，自中新元古代丌始一直伴随着时强时弱的岩浆一火山活动。本次我们主要研究该区基性—超基性岩，主要岩体有独崇山岩体、府君山岩体、陈巷岩体、骆店岩体等
府君山岩体位于浪河南府君山—刘家湾一带，呈西北—南东展布，面积69平方千米。根据岩石结构、构造、矿物成分等特征，可划分为外部相和内部相，两者为过渡关系。内部相仅出露于府君山山顶—岩体中部的局部地方，而大面积出露的岩石属外部相。内部相和外部相岩性均为变辉长辉绿岩。内部相有的地方出现橄榄石，而辉石成分降低，岩石变为橄榄辉绿岩。由于遭受了区域变质作用，使岩体边部岩石不同的程度的片理化了。
府君山岩体面积较大，由于该地区采石场众多，故而露头十分好，岩石新鲜，岩体蚀变整体不严重，分带现象不明显，府君山岩体岩性主要为变辉长辉绿岩，岩岩石主要成分为辉石、长石、橄榄石，角闪石发育不明显，岩石色率普遍较浅，靠近边缘的部分课件部分蛇纹石化。部分透镜体为变质形成，变质程度较高，为先期变质岩层在基性岩浆侵入过程中形成的包裹体，理由为边缘光滑，有熔融痕迹，又呈透镜体存在于基性岩体中。
岩石中矿物粒径从外部相到内部相逐渐增大，外部相粒度一般0.5-2毫米，内部相粒度1-3毫米，从外部相到内部相岩石化学成分没有显著的变化。
岩体长轴呈北西—南东向，和围岩的走向基本一致。围岩为随县群琓子湾组变酸性火山岩。岩体南西边和北东边与围岩接触面产状，基本上也围岩产状一致。岩体为一小岩株，岩体受剥蚀深度不均一。
独崇山岩体采样于随州附近西南部的独崇山，该岩体围岩为中元古界大狼山群。该岩体整体露头良好，与地层分界明显，利于采样，岩体岩性为基性辉长岩—辉石岩，色率较大。球形风化发育显著，含有一定蚀变产生的角闪石，中间夹杂不少脉岩和构造运动，南部边缘不可寻，整体属同期岩浆侵入作用的产物。
采样过程中可见岩体与围岩的清晰界面，该点北为随县群板岩千枚岩，变质作用严重，原岩为泥岩，变质岩定向非常明显，由于片理存在无法判断原岩沉积序列，岩石可见部分绢云母化，显示强烈变质；该点男为独崇山岩体的基性岩，主要为辉长岩，色率高于府君山岩体，辉长岩成分不纯，存在冷凝边，一般来说，基性岩冷凝边为瞬间冷凝结晶产物，相对边缘处后结晶形成的岩体更代表母岩浆成分。
随县群板岩与千枚岩与独崇山岩体为不整合接触关系，由独崇山岩体后期侵入而成，相对府君山岩体蚀变更为严重，色率也较大，局部可见绿泥石化及定向破裂，可见细长石英脉，内含少量基性岩包体。
3.马坪岩体
马坪岩体亦为南东—北西走向，马坪岩体出露面积小，而且露头较差，岩石风化严重。岩性为浅灰色变质岩，有明显线状矿物定向，亦可见黑色柱状矿物，原岩成分不明。
4.寿山岩体
寿山岩体位于应山和安陆交界处，应山南部安陆东部，海拔高度大于400米。
寿山岩体露头良好，岩体主要为辉长岩—含橄辉长岩，应为同期基性岩浆侵入形成，寿山岩体色率差异较大，北西—南东的走向类似府君山岩体，极有可能是同期拉张引起的异地基性岩侵入事件的体现。
岩体中心和边缘差异较大，中心露头极好，岩性为含橄辉长岩，色率深，为黑色致密中粗粒基性岩，另含少量红色矿物，疑为金红石，岩体整体为辉长岩，基性岩体矿物成分与府君山、独崇山岩体相似，仅色率不同。靠近边缘部分色率较浅，辉石含量较低，岩石呈灰白色块状，有少量蚀变现象，部分岩石绿泥石化。
5.长岭岩体
长岭岩体位于应山西南和安陆东北部。采样地点位于长岭到应山公路处，是一辉长岩体山岗，北面是城郊乡和长岭镇交汇处，岩体北面为大破山。
长岭岩体露头不明显，蚀变现象也较为严重，长岭岩体出露岩石均为变基性岩，如变辉长岩，变橄榄辉长岩等，色率较深，偏向超基性，由于岩石蚀变作用，部分岩石呈灰白色，长岭经历飞禽走兽老虎机的区域变质，变质辉长岩出现了部分片理化现象，表现了变质作用强烈。
6. 陈巷岩体
陈巷岩体整体为微变质的深黑色橄榄辉长岩，色率普遍较大，北西南东整齐排列，岩石明显偏于超基性变基性。
7.骆店岩体
骆店岩体为明显的超基性，整体为暗色中粗粒橄榄辉长岩，色率较大，整体为北西—南东方向，与区域内侵入岩一直。
8.高庙坡岩体
高庙坡岩体位于随县北东至塔尔湾南西高庙坡一带，呈北东—南西向展布，宽500—1500米，长近14千米，根据岩石结构、矿物成分等特征，可分为内部相和外部相，前者为橄榄辉绿岩，后者为变辉长辉绿岩，两者为过渡关系，外部相和内部相岩石的矿物含量显著不同；外部相中斜长石平均含量低，辉石含量高；内部相斜长石平均含量高，辉石含量低，并出现橄榄石，从矿物粒度上，内部相比外部相粗些。
岩体呈北西—南东向侵入于随县群柳林组中，其走向和围岩片理的趋向基本一致。岩体被动变与围岩的接触面产状和围岩产状基本一致，都向南西倾，北东边内倾，南西边外倾，说明岩体为向南西倾斜的岩墙。
9. 吴店岩体
吴店岩体位于枣阳市南随州市西，吴店岩体主要是急性的细碧岩和酸性角斑岩。基性围岩中的细碧岩和基性岩墙中的细碧岩和有一些差异，基性围岩中的细碧岩的蚀变要比基性岩墙中细碧岩的蚀变严重很多，基性围岩中的细碧岩已基本完全蚀变，而基性岩墙中的细碧岩只是部分蚀变，还能看到原生的斜长石和辉石。
10. 大阜山岩体
大阜山岩体位于枣阳市东北方向，三合店岩体西部。该岩体因含大量的金红石而闻名。大阜山岩体出露面积12平方千米，为一近似圆形，其中超基性橄榄岩—橄长岩面积接近4平方千米，整个岩体为一孤山，海拔高度571米。大阜山岩体类型共有四种：纯橄岩、橄长岩、角闪石钠黝帘石岩或石榴子石黝帘石角闪石岩和石榴子石焦山石岩，原岩可能为橄榄辉长岩，因为地质运动不同而产生橄榄岩—橄长岩。
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独崇山岩体与围岩接触 |
独崇山岩体石英脉 |
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大阜山岩体产状 |
骆店岩体 |
2、关于野外特征的一些认识
1．外来岩块形成时代早于围岩
假若内镁铁质岩浆岩是就地侵入而成,则岩体时代应晚于围岩,反之,若是构造侵位的产物,岩块的成岩时代则应早于围岩。其一,独崇山岩体中常见有不规则状的石英脉体侵入辉绿岩,但从未见到其侵入围岩.其二,岩块群众可见辉长岩被斜长花岗岩脉侵入,而围岩随县群中则并未发现此类岩脉的存在。其三,部分镁铁质岩块具有条带状构造,多数岩块并具有块状构造,而这些原生构造时有被侵位界面斜截的现象。上述事实表明,镁铁质岩块成岩时代早于围岩。
2.岩体边部冷凝边及相变带
测区中，仅在独崇山岩体某处，可见岩体边缘处辉长岩成分不纯，存在冷凝边的现象，一般来说，基性岩冷凝边为瞬间冷凝结晶产物，相对边缘处后结晶而形成的岩体更代表母岩浆成分，这是判断侵入接触的重要标志之一。
3.岩体为外来岩块还是就地形成
从岩体边缘向内部搜寻,则见岩石的矿物组成及其结构都很稳定,并无明显的岩石组分及其粒度的变化。不少岩体岩石具有条带状构造,显然这是相变的产物,就岩体的详细观察发现,条带状构造及其方向性与该岩体的形状无关。在野外看见岩体与围岩的接触界面斜截了镁铁质岩的条带状构造,这一特征有力的证明,岩体是在侵位之前形成的,应系被构造活动所卷入的外来岩块。
4.包裹体
府君山岩体中可见板岩透镜体形成，其为变质形成，变质程度较高，为先期变质岩层在基性岩浆侵入过程中形成的包裹体，原因为板岩边缘光滑，有熔融痕迹，又呈透镜体存在于基性岩体中。
可见，随州地区发生过大规模的岩浆活动，其中，基性—超基性岩为外来岩块，形成时代早于围岩，与围岩为构造侵入的关系，即岩体早于岩浆活动形成，当随州地区大规模岩浆活动开始的时候被构造侵入。
三、随州地区基性—超基性岩岩相学特征
火成岩中二氧化硅含量45%—53%者称为基性岩，小于45%者称为超基性岩，南秦岭随州地区主要分布基性—超基性岩，该区基性—超基性岩以橄榄岩、橄长岩、橄榄辉长岩、辉长岩、辉石岩等为主，主要矿物为橄榄石、辉石、斜长石、黑云母等，以下为陈巷岩体、骆店岩体、独崇山岩体薄片分析。
1、 陈巷岩体
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a．大颗粒橄榄石及包裹体 |
b．橄榄石与辉石、斜长石的关系 |
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a．正交镜下的形态 |
b． 斜长石自形程度完好 |
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陈巷岩体采于陈巷镇，岩体整体露头良好，北西—南东整齐排列，蚀变较弱，从薄片分析看，陈巷岩体整体为橄榄辉长岩，辉长—灰绿结构，中—粗粒结构，块状构造，岩石中矿物暗色矿物主要为橄榄石、辉石及少量黑云母及一些蚀变矿物，辉石主要为单斜辉石，浅色矿物主要为斜长石。该岩体矿物中发育反应边结构，橄榄石多呈不规则等轴粒状，有些为接近圆形，粒径在岩石中为最大，从1mm—4mm不等；斜长石多自形，呈长柱状，双晶发育明显，多见聚片双晶以及简单双晶；辉石为他形，以填充形式充填在斜长石的空隙或橄榄石周边；黑云母粒径较小，颜色为褐色，可见一组完全解理，往往形成于黑色不透明矿物周围，应为后期交代作用形成，从矿物形态和他们的相互关系，可以确定橄榄石为岩浆结晶的初晶相，其次是斜长石，辉石为最后结晶，充当填隙物，而似圆形橄榄石肯能经历了后期转溶反应。
2、 骆店岩体
我们在骆店岩体采样9块，骆店岩体露头良好，亦为北西—南东排列，与区域侵入岩一致，从手标本看，岩体色率很深，较之陈巷岩体更显超基性，骆店岩体整体为橄榄辉长岩，结构更接近辉绿结构，斜长石与辉石颗粒大小相差不多，自形晶斜长石之间形成三角形空隙，充填单个的他形辉石颗粒，岩石中暗色矿物主要为橄榄石、单斜辉石。黑云母及一些蚀变矿物，浅色矿物为斜长石。与陈巷岩体相比，反应边结构发育，且若干薄片中长石裂纹发育明显，可见一组极完全解理，矿物生成顺序与陈巷岩体相同，即尖晶石—橄榄石—辉石。
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橄榄的角闪石反应边 |
辉石与长石都呈双晶 |
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黑云母围绕橄榄石与不透明矿物生长 |
圆形橄榄石 |
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3、 独崇山岩体
独崇山岩体普遍蚀变严重，斜长石及辉石皆部分蚀变为其他矿物
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蚀变较弱的辉石及长石 |
蚀变较强的辉石及长石 |
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大颗粒长石中的绢云母化 |
正交镜下的辉石 |
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单偏光镜下形态 |
斜长石—辉石生长形态 |
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辉石双晶 |
黑云母一组完全解理 |
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单偏光镜下形态 |
正交镜下形态 |
独崇山岩体采样于随州市附近西南部的独崇山，该岩体围岩为随县群，两者为不整合接触关系，该岩体与地层分界明显，利于采样，采样点可见球形风化，且夹杂脉岩，南部边缘不可寻。该岩体绢云母化的为辉长岩，独崇山岩体薄片镜下观察与陈巷岩体与骆店岩体差别较大，单偏光镜下显示灰白—锈黄色，可能含铁质较多，而且蚀变强烈，尤其是长石的蚀变，突起显得较高，橄榄石不见，辉石蚀变也较严重，多呈片状，其中部分还充填着长石颗粒，薄片中各矿物自形程度均不好，长石较之骆店岩体尤其差，长石在蚀变矿物中还能隐约看见其双晶从而辨别，辉石在正交镜下往往最高干涉色为一级黄，岩体中矿物自形程度均较差，而该岩体中含有金红石，将会在后边予以讨论。
4、 岩相学特征分析
一．由于陈巷岩体与骆店岩体镜下形态差别不大，而独崇山岩体与前者差别较大，故而分开讨论。
1.陈巷岩体与骆店岩体：
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（1）矿物的结晶顺序：
岩石为中粗—中细粒结构，基本上为等粒结构，辉长—灰绿结构，块状构造，这两个岩体样品中含矿物均为尖晶石、橄榄石、单斜辉石、斜长石以及少量的黑云母和角闪石，样品中橄榄石粒径较大，多呈不规则等轴粒状或似圆形，不规则裂纹十分发育，其颗粒中还包含着尖晶石，尖晶石与橄榄石形态相似，多为三角形或四边形，且表面常见黑白斑点，为分异不均匀的原因；辉石多为片状形成于橄榄石周围，辉石可见聚片双晶；几乎大部分橄榄石边缘都有角闪石反应边，应为橄榄石与斜长石岩浆反应形成；黑云母粒径较小，颜色为褐色，可见一组完全解理，位于橄榄石边缘及不透明矿物周围，应为后期交代作用形成。
根据分析，矿物的结晶顺序应为尖晶石—橄榄石—辉石—斜长石，即尖晶石为岩浆结晶的初晶相，其次为橄榄石，再次为辉石，最后是斜长石；圆形橄榄石应经历了后期转熔反应；而黑云母为后期交代作用形成。
（2）矿物的结晶分异环境：
我们知道，角闪石为富水矿物，橄榄石和斜长石通过岩浆反应，形成角闪石，证明岩浆富水；而尖晶石分异不均匀，表面呈现黑白的斑点，有的还有气泡状包体，证明应为低压分异。因此该岩体的结晶分异环境应为富水低压分异环境。
2.独崇山岩体：
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a．网金红石 |
b．黑云母、金红石、磁铁矿 |
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C．斜长石充填在辉石颗粒中 |
d．长石绢云母化 |
从以上独崇山薄片分析，该岩石原岩为辉长岩，辉长结构，块状构造，矿物为单斜辉石、斜长石、绢云母、白云母、金红石及磁铁矿，辉石及长石皆为他形，辉石常见聚片双晶，斜长石部分蚀变为绢云母，而自形程度良好、弱蚀变的斜长石则镶嵌在各种矿物中；黑云母 内部多发生蚀变，为磁铁矿和金红石取代。
从上图b，可见黑云母内部已为金红石和磁铁矿所取代；图a中，金红石产状为网格状，意味着黑云母发生蚀变；图c中，镶嵌生长的斜长石颗粒应为原岩中未发生蚀变的斜长石；图d为斜长石的绢云母化。因此可以推断，该岩体在形成之后经历一次大的变质过程，其中斜长石与黑云母发生了变质蚀变，分别产生其它矿物。
四、 结论
1. 基性—超基性岩矿物的生成顺序应为尖晶石—橄榄石—辉石—斜长石。
2. 随州地区新元古代基性—超基性岩岩浆反应的环境应为富水低压。
3. 某些岩体，如独崇山岩体后期经历了一些大的变质过程，其中斜长石与黑云母发生变质蚀变。
4. 随州地区发生过大规模的岩浆活动，其中，基性—超基性岩为外来岩块，形成时代早于围岩，与围岩为构造侵入的关系，即岩体早于岩浆活动形成，当随州地区大规模岩浆活动开始的时候被构造侵入。
参考文献
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