(1)主要綠巖帶特征概述
1.膠東綠巖帶和京山綠巖帶
膠東綠巖帶和京山綠巖帶位於富金的膠北地塊。西以郯廬斷裂為界,與魯西地塊分離,東以五蓮-榮成斷裂為界,與膠東南地塊相鄰。它們屬於中新生代西太平洋成礦帶的大陸邊緣帶。
膠東綠巖帶的地層為膠東群,廣泛分布於棲霞、蓬萊、招遠、萊州等地,可分為唐家莊組、岐山組和林家寨組。主要巖石類型為蛇紋石橄欖巖、二輝橄欖巖、角閃巖、黑雲母麻粒巖和變粒巖。在棲霞石英角閃巖片麻巖中,鋯石U-Pb調和曲線的交點年齡為2858Ma(山東),棲霞石板盤黑雲母角閃巖中鋯石U-Pb等時線年齡為2664.5Ma(於漢茂,1984),表明膠東群的時代至少為新太古代早期,甚至可能為中太古代。京山綠巖帶地層為京山群,主要分布在平度、萊西、穆平等地。自下而上可分為陸各莊組、冶頭組、崖組,其巖石為富鋁片巖、大理巖、石墨巖系、片麻巖、蛇紋石、角閃巖等壹套巖石組合。陸各莊組黑雲母片巖中單顆鋯石U-Pb等時線年齡為2131~2033Ma(楊敏之,1994),穆平石榴石黑雲母片巖鋯石U-Pb等時線年齡為2484Ma。陡崖組黑雲母片巖中磷灰石的U-Pb年齡為1830 ~ 1998 Ma,表明京山群形成於古元古代。膠北地塊分布有22個花崗巖類,根據其形成時間和與綠巖帶的關系可分為兩類。壹種是膠東綠巖帶形成時同壹構造時期的奧陶紀花崗-英雲閃長巖系列,主要分布在棲霞地區,與膠東綠巖帶形成古陸核,而京山群則沿陸核外圍分布。上曲家、葛家莊、上範家溝等英雲閃長巖體的單顆鋯石U-Pb同位素年齡分別為2858Ma、2664Ma和2615Ma,回龍夼英雲閃長巖體的單顆鋯石U-Pb年齡為2060Ma,表明英雲閃長巖體可能有三個侵位年齡。另壹類是與膠東群和京山群深部熔巖巖漿作用有關的中生代花崗巖類,這些花崗巖類產於綠巖地體邊緣的強烈活化轉換帶,包括與膠東群殼源深部花崗巖系列有關的玲瓏和郭家嶺復式花崗巖類、與京山群有關的磁山復式花崗巖類、昆崳山復式花崗巖類、鵲山花崗巖類和文登花崗巖類。這些復雜的花崗巖類從元古代到中生代。
2.夾皮溝綠巖帶
夾皮溝綠巖帶位於華北地臺北緣東部,大紅石砬子-老牛溝-夾皮溝壹帶,距吉林省樺甸市東南約50公裏。西北呈條帶狀分布,東北與華力西晚期黃泥嶺花崗巖相鄰,西南以韌性剪切帶和鉀質花崗巖為龍崗高位區,西北以渾河斷裂為界,東南被新太古代鉀質花崗巖和燕山期花崗巖的侵入切斷。由於太古宙角閃巖-二長片麻巖的侵入,綠巖帶被切割成大小不壹、形狀各異的碎塊,區內花崗巖類與綠巖帶的出露面積之比約為5∶3。綠巖帶的形成是夾皮溝群,下部是老牛溝群,上部是三道溝群。與綠巖帶伴生的太古宙花崗質巖石主要為早期二長花崗巖、英雲閃長巖和花崗閃長巖以及晚期鉀質花崗巖,表現出從鈉到鉀的演化。老牛溝組斜長角閃巖全巖的Rb-Sr等時線年齡為(2766±266)Ma,八家子石英閃長片麻巖單顆鋯石的U-Pb年齡為(2521 14) Ma,夾皮溝和二道溝花崗閃長片麻巖的Sm-Nd年齡為(25214)Ma。
3.清遠綠巖帶
清原綠巖帶分布在遼寧省清原-撫順地區,渾河斷裂以北。綠巖帶大致呈不規則帶狀從東北向西南延伸,產於多期太古宙花崗質巖石中,出露面積300~400 km2。綠巖帶北部為華力西期大型花崗巖侵入體,東部和西部與麻粒巖-片麻巖區以斷層相鄰,南部以渾河斷層與麻粒巖-片麻巖區隔開。由於新太古代花崗質巖石的侵入,綠巖帶被分割成大小不等的碎塊,其中有五塊規模較小的綠巖帶碎塊,如曲柳樹-下窩棚、姚寨子、紅透山-樹基溝、南龍王廟-大黃溝、張虎子溝-稔子溝,其出露面積分別為20 ~ 50km2。花崗巖與綠巖的比例約為3∶2。綠巖帶的地層為太古界清原群,可分為上部的紅透山組和下部的金鳳嶺組。金鳳嶺組主要由中細角閃巖和石榴石角閃巖組成,局部有角閃巖和黑雲母麻粒巖,厚度約300~350米..紅透山組是壹個變質的火山-沈積組合。主要巖石類型為黑雲母麻粒巖,其次為角閃巖、磁鐵礦石英巖、變粒巖和黑雲母片巖,厚度600~850m..全巖序列表明原巖為玄武巖、安山巖-長英質火山巖和沈積巖的火山-沈積旋回。與綠巖帶共生的太古代花崗質巖石廣泛發育,主體為片麻巖英雲閃長巖-花崗閃長巖,分布於紅透山、樹基溝、何家堡子等地。孢子溝巖體、磨裏紅巖體、紅石砬子巖體以巖株、巖條形式侵入片麻狀巖體和綠巖帶,巖石類型為英雲閃長巖、花崗閃長巖和花崗巖。清遠綠巖帶金峰嶺組斜長角閃巖的Sm-Nd等時線年齡為(2844±48)Ma,Rb-Sr等時線年齡為(2624±48)Ma,紅透山-樹基溝片麻巖中含石榴石英雲閃長巖的單鋯石U-Pb年齡為(2520±16)Ma。孢子溝巖體和磨裏紅巖體中花崗閃長巖的鋯石U-Pb年齡分別為(2519 17) Ma和2510Ma。
4.塞爾登山綠巖帶
色爾騰山綠巖帶位於華北地臺北緣西段,內蒙古中部色爾騰山地區,東起鞏義明,西至大乃臺,北起哈布齊狗兒,南至營盤灣。東西長約80km,南北寬約10 ~ 20 km,面積約1300km2。綠巖帶中的層狀巖系呈北西向分布,壹般為北西向的復雜定向構造。綠巖帶的地層為色騰山群,大致可分為三個巖組:下部為角閃巖、角閃巖、角閃巖片巖夾少量黑雲母鈉長石片巖和條帶狀磁鐵礦石英巖;中部為鈉長石黑雲母片巖夾角閃石和變質灰色沈積巖;上部為含角閃石片巖夾變質火山碎屑巖和碎屑沈積巖。總厚度約8000米。本區與綠巖帶伴生的花崗質巖石按形成時代可分為早期和晚期。早期為英雲閃長巖-二長花崗巖-花崗閃長巖系列,晚期為鉀質花崗巖。此外,還有少量華力西黑雲母花崗巖分布,脈巖也很發育。花崗質巖石與綠巖帶的出露面積之比約為3∶7,明顯不同於其它綠巖帶地區。綠巖帶下部英雲閃長巖的微量鋯石U-Pb年齡為2420Ma和2471Ma(內蒙古條壹隊,1984),鉀長石花崗巖的鋯石U-Pb年齡為(1684±3)Ma(內蒙古地質研究隊等。, 1986).
5.五臺山綠巖帶
五臺山綠巖帶主體位於五臺山區,西起原平,東至靈丘,呈東北走向分布,綿延160km以上,寬35km。綠巖帶產於灰色片麻巖組成的橢圓形構造隆起帶的邊緣或陸塊之間,東南為阜平太古宙穹隆,西北為包括桑幹河盆地在內的內蒙古高級變質陸核。綠巖帶的形成分為五組,又可分為兩個亞組,下亞組為石咀亞組,上亞組為高凡亞組。區域變質作用為綠片巖相-低角閃巖相,區內花崗質巖石廣泛分布,出露面積占50%以上。按巖石類型可分為TTG片麻巖雜巖、片麻巖花崗巖、石英閃長巖、花崗巖等。主要巖體為車廠-北臺片麻狀英雲閃長巖-奧陶紀花崗巖、詩佛、峨口花崗閃長巖-花崗巖、奧陶紀花崗巖和王嘉卉鉀質花崗巖,其分布方向與綠巖壹致。五臺群金剛庫組9個角閃巖和黑雲母麻粒巖樣品的Sm-Nd等時線年齡為(2599±41)Ma(白進等,1991),Rb-Sr等時線年齡為(2573±47)Ma。而侵入金剛庫組詩佛巖體的單顆鋯石U-Pb年齡為2607Ma。峨口花崗巖的微量鋯石U-Pb年齡為(2520±30)Ma(劉敦義,1984)。
6.小秦嶺綠巖帶
小秦嶺綠巖帶位於華北地臺西南緣,在豫陜交界的靈寶、潼關、華陰、滑縣地區。東西長140公裏,南北寬70公裏,面積約1200km2。本區花崗巖-綠巖帶由花崗巖和分布於其中的透鏡狀條帶狀綠巖帶組成,花崗巖約占出露面積的80%。綠巖帶的形成為新太古代太華巖群,大致可分為兩個亞群:下亞群為金洞岔巖群,主要由斜長角閃巖組成;上亞組為觀音寺組和環池峪組。觀音寺組主要由石英巖、長石石英巖、角閃石和黑雲母麻粒巖組成,含少量大理巖。浣池峪組主要巖性為含角閃石的白雲石大理巖、含石榴石正長巖麻粒巖和變粒巖,變質相為角閃石相。潼關太華群的Rb-Sr等時線年齡為(2549 169)Ma(鄭哲明等,1982)。與綠巖帶伴生的花崗質巖石主要為早期鈉質花崗片麻巖,原巖主要為普通輝石,其次為花崗閃長巖和英雲閃長巖,後期發育少量鉀長石花崗片麻巖。此外,區內還發育中嶽期的桂家峪黑雲母角閃石二長花崗巖和熊耳期的小河黑雲母二長花崗巖,特別是北部有文峪、娘娘山、花山、老牛山等大型燕山期花崗巖類,呈基巖和巖株形態。
7.魯西綠巖帶
魯西綠巖帶分布在郯廬斷裂帶以西的泰安、沂源、蒙陰、棗莊、鄒縣等地區,北部和西南部與寒武系蓋層接觸。太古宙變質巖和花崗質巖石呈扇形,南收北擴,出露面積近1500km2。綠巖帶被花崗質巖石分割成若幹碎塊,壹般呈西北走向分布,尤以泰安-新泰壹帶為甚。每個綠巖碎塊的出露面積約占太古宙巖石出露面積的30%,占花崗質巖石出露面積的70%。綠巖帶的地層為泰山群,由壹套以角閃巖相為主的變質巖系組成。自下而上可分為孟家屯組、延陵關組、山草峪組和柳杭組。雁翎關組是壹套以鎂鐵質火山巖為主要烴源巖的火山-沈積巖系,底部發育厚層的科馬提巖,科馬提巖已變質形成綠巖透輝石片巖和滑石透輝石片巖。雁翎關組斜長角閃巖的Sm-Nd等時線年齡為(2684 165)Ma(徐惠芬等,1992)。山草峪組黑雲母麻粒巖的鋯石U-Pb年齡分別為2778Ma和2671Ma(山東地質壹隊)。與綠巖帶共生的花崗質巖石主要沿北西-南東向分布在基底隆起區。根據其侵入階段可分為三個階段:早期為片麻巖TTG巖系,中期為閃長巖和石英閃長巖,晚期為二長花崗巖和鉀質花崗巖。花崗質巖石的形成明顯由鈉向鉀演化。蒙山片麻狀英雲閃長巖鋯石Pb-Pb年齡為Ma(山東),花馬灣英雲閃長巖鋯石U-Pb年齡為2568.2Ma(山東),女山黑雲母花崗巖鋯石U-Pb年齡為2596Ma(萬玉生,1987)。
8.青龍河綠巖帶
青龍河綠巖帶位於河北省青龍縣燕山山脈東段,產於太古宙安子嶺地塊與青(龍)-寬(城)地塊之間。綠巖帶中的巖石是壹系列在綠片巖相中受到區域變質作用的火山-沈積巖。原巖建造下部為厚層狀鎂鐵質火山巖,中部為安山巖-長英質火山巖,上部為濁積巖和條帶狀鐵建造。整個巖石序列可分為四個火山-沈積亞旋回。地層單位為雙山子群和朱杖子群。綠巖在花崗質巖石中呈碎片狀出現。與綠巖帶有關的花崗質巖石大致可分為兩個系列,即閃長巖-石英閃長巖-英雲閃長巖系列和英雲閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖系列。根據河北省調查隊采集的雙山子群下部變質英安巖,獲得鋯石U-Pb年齡分別為2442Ma和2460Ma,上部變質流紋巖的U-Pb不壹致年齡為Ma(引自趙,1993)。花崗質巖石分兩期侵入綠巖帶,雙山子期為2200Ma以上,朱杖子期為1700~1828Ma。
(2)綠巖帶的巖石地球化學
綠巖帶中的變質巖有6種類型:變質超鎂鐵質巖、變質鎂鐵質火山巖、變質安山巖火山巖、變質長英質火山巖、變質碎屑巖和泥質巖、變質化學沈積巖。如上所述,不同地區綠巖帶地層中各種巖石的分布有明顯的差異。
1.變質超鎂鐵質巖石
這類巖石以層狀、似層狀、透鏡狀為主,壹般產於綠巖帶的下層。根據其地質產狀,可分為兩類。壹是有層次,有壹定規模。這種巖石目前僅見於魯西綠巖帶,其巖石類型有綠泥石透輝石(片巖)、滑石綠泥石陽起石(片巖)、滑石綠泥石陽起石片巖、陽起石綠泥石片巖、陽起石陽起石片巖。在魯西延陵關以南石河莊段東井峪東南地塊上,約1.8m的熔巖流頂部由滑石綠泥石上升片巖和綠泥石上升片巖組成,呈棘刺狀結構。這種巖石的原巖屬於科瑪特巖。另壹類為層狀或透鏡狀,規模較小,壹般沿走向小於100m。其產狀與圍巖的葉理壹致,有時沿某壹層位呈斷續帶狀分布。巖石類型主要有角閃石巖、透輝石巖、蛇紋石、綠泥石透輝石蛇紋石等。這些巖石分布於所有綠巖帶,其原巖很可能是超鎂鐵質侵入巖。
變質超鎂鐵質巖的常量元素含量(表2-7)表明,清原、夾皮溝和遼西綠巖帶的變質超鎂鐵質巖具有高鎂、高鈣、低鉀的特征,與barberton的Koma升級玄武巖相似。魯西綠巖帶的主要元素組成與阿比提比綠巖帶中具有棘刺結構的科瑪特巖相似。
2.變質鎂鐵質火山巖
這種巖石類型是綠巖帶中最重要的巖石類型,集中在綠巖帶的下層。巖石產於熔巖流和火山碎屑巖中,通常與變質安山巖-長英質火山巖、雜砂巖等互層。,或形成非常厚的拉斑玄武巖層。主要巖石類型有斜長角閃巖、片麻巖斜長角閃巖、角閃巖、方鈉石綠片巖、楊琪綠片巖等。,常呈塊狀和片麻巖狀結構,有時呈條帶狀和條帶狀結構。五臺山等綠巖帶可見枕狀構造,常發育變余輝綠色構造和變杏仁狀構造。它的原巖是玄武巖和凝灰巖。
地球化學上,變質鎂鐵質火山巖(表2-7)常量元素含量與國外太古宙拉斑玄武巖相似,但K2O含量較高,w(CaO)/w(Al2O3)比值較低,w(MgO)/w(FeO)比值較高。稀土元素的分布模式壹般為富輕稀土元素,(La/Yb)n的比值在2.33 ~ 5.78之間變化。根據(La/Yb)n比值大致可分為兩類:第壹類為(La/Yb) n = 2.33 ~ 2.52,稀土元素呈平緩右傾的平滑曲線,類似康提分類的TH1太古代拉斑玄武巖,如夾皮溝綠巖帶和五臺山綠巖帶中部的變質鎂鐵質火山巖;第二類為(La/Yb) n = 2.91 ~ 5.78,表現出明顯的向右傾斜的稀土元素富集分布模式,相當於Condie分類的TH2太古代拉斑玄武巖。綠巖帶中的大多數變質鎂鐵質火山巖都屬於這種類型。
表2-7綠巖帶變質火山巖中常量元素平均含量
巖性及成因:1 ~ 8變質超鎂鐵質巖,其中1 ~ 7呈層狀、透鏡狀,8呈層狀;9 ~ 17變質鎂鐵質火山巖;18 ~ 25變質安山巖火山巖;26 ~ 34變質長英質火山巖;帶“J”、“J”、“P”、“Q”、“S”、“W”、“L”、“X”、“Q”的序號為膠東、京山、夾皮溝、清遠、色藤山、五臺山、魯西、小秦嶺、青龍河。
3.變質安山巖火山巖
這種巖石主要分布在清遠、五臺山等綠巖帶。熔巖流或凝灰巖呈層狀、透鏡狀,與變質鎂鐵質、長英質火山巖和變質陸源碎屑巖互層,或由相變產生。巖層厚度變化大,相變明顯,主要在綠巖帶中上部。主要巖石類型為角閃石斜變粒巖、黑雲母角閃石斜變粒巖和綠泥石鈉片巖。
變質安山巖的常量元素含量(表2-7)表明,清遠和潞西變質安山巖的成分與太古宙ⅰ型安山巖相似,但SiO2 _ 2、al2o 3和K2O含量較高,TiO2、MgO和CaO含量較低。五臺山等地變質安山巖火山巖的成分與太古宙ⅱ型安山巖相似,但K2O含量較高。
4.變質長英質火山巖
這些巖石廣泛分布於綠巖帶中上層,呈層狀或透鏡狀,與變質安山巖火山巖和變質碎屑沈積巖互層。巖石類型主要為黑雲母麻粒巖、斜長石變粒巖、雲母石英片巖和絹雲母綠泥石片巖。變質程度低的長英質火山巖中可見變質流紋巖結構、變斑狀結構和變碎屑凝灰巖結構。
變質長英質火山巖的常量元素接近康迪Fⅱ英安巖-流紋巖的平均成分,但Fe2O3和K2O含量較高,而MgO和CaO含量較低(表2-7)。
5.變碎屑巖和泥質巖
該類巖石有兩種產狀:壹種產於變質火山巖系中,與火山巖互層,多發育於綠巖帶層序中下部,厚度不大,主要形成於火山活動間歇期;另壹種產於綠巖帶層序的中上部,僅見於五臺山綠巖帶下部的板峪口組。這種巖石層很厚,經常看到初級結構,如粒序層和交錯層,巖石分選性差,有時還有包裹體結構。主要巖石類型為絹雲母鈉片巖、雲母片巖、絹雲母綠泥石片巖、千枚巖和變質泥質巖的變質碎屑巖。高變質巖石中有時出現石榴石、藍晶石、十字花科等典型的富鋁泥質礦物。五臺山、小秦嶺、京山群等綠巖帶中也發育含石墨的沈積巖。
6.變質化學沈積巖
這類巖石在綠巖帶中所占比例較小,巖石類型主要為變質碳酸鹽巖和條帶狀鐵建造(BIF)。變質碳酸鹽巖主要分布在小秦嶺、遼西、京山等綠巖帶,常產於層序中上部。主要巖石有白雲石大理巖、透閃石大理巖、蛇紋石透閃石大理巖和大理巖。條帶狀鐵建造常與火山作用有關,相當於Algoma型,主要分布在綠巖帶層序的中上部。帶狀鐵建造以氧化物相為主,含少量矽酸鹽相和碳酸鹽相。主要巖石有條帶狀磁鐵礦石英巖、鎂鐵質角閃石磁鐵礦石英巖、綠泥石磁鐵礦石英巖、鐵角閃石片巖和菱鐵礦石英巖。在安本、夾皮溝、五臺山、色騰山等綠巖帶中,常形成具有工業價值的大型、特大型條帶狀鐵礦。
(3)花崗巖類
花崗質巖石是太古宙花崗-綠巖帶的主要組成部分,壹般占整個地形出露面積的壹半以上。根據野外接觸關系,變質變形程度和同位素年齡數據可分為兩類,即前構造基底花崗巖和同構造花崗巖。後者可進壹步細分為三種類型,即片麻狀英雲閃長巖、二長花崗巖和花崗閃長巖(TTG巖系)、英雲閃長巖-花崗閃長巖-石英二長花崗巖的底辟/巖脈(TGMQ巖系)和二長花崗巖-鉀質花崗巖-花崗閃長巖巖系(MPG巖系)。
1.前構造基底花崗巖
這類花崗巖目前僅在安本地區發現,主要有鞍山的白家墳花崗質糜棱巖。根據離子探針質譜,粒狀鋯石的U-Pb年齡為(3804±5)Ma(劉敦義,1994)。陳臺溝花崗巖,根據顆粒鋯石,形成時代約3300Ma(劉敦義,1992;宋標,1993);鐵家山花崗巖,年齡2860~2960Ma(劉敦義,1990;鐘福道,1984);根據顆粒鋯石離子探針測得弓長嶺片麻巖的侵位年齡為2990Ma(萬玉生,劉敦義,1993)。
2.同構造花崗巖
(1)同構造片麻狀TTG巖系:壹般具有明顯的片麻狀、條帶狀和眼球狀構造,中粗尺度變質構造,縫合線、蠕蟲等各種交代結構和礦物應變特征也較發育。由於鉀長石的置換,壹些巖體具有斑狀結構。主要礦物成分為斜長石、微斜長石、應時、黑雲母和角閃石。巖體中礦物成分的分布極不均勻。從巖體中心到邊緣,應時含量明顯降低,暗色礦物和斜長石含量增加,斜長石品位從5 ~ 20增加到30 ~ 50。巖石中的副礦物主要為磁鐵礦、榍石、磷灰石和鋯石,部分巖石中有黃銅礦、鈦鐵礦和重晶石。五臺山車場-北臺巖體和清遠樹基溝-紅透山巖體中石榴十分發育,特別是後者已成為該區的特色對比標誌。常量元素平均含量(表2-8)總體接近康迪劃分的太古宙高鋁片麻巖(1981),但部分地區K2O含量略高。在奧康納(1965)的Ab-An-Or分類圖上,都屬於英雲閃長巖-奧陶紀花崗巖區。鉀鈉鈣圖也顯示了奧陶紀花崗巖系列的變化趨勢。
表2-8花崗巖中常量元素、微量元素和稀土元素的平均含量
註:帶“Q”、“P”、“S”、“W”、“L”、“X”、“J”的序號分別為清遠、夾皮溝、色藤山、五臺山、魯西、小秦嶺、膠東。
稀土元素分布陡斜,LREE富集,HREE虧損,銪弱負正,類似於國外太古宙高鋁英雲閃長巖-奧陶系花崗巖(Condie,1981)。微量元素含量表現為富Sr、Ba、Zr,貧Rb、Cr、Ni、Co,總體接近高鋁片麻巖。
(2)同構造TGMP底辟基巖:這類花崗巖主要由花崗閃長巖和英雲閃長巖組成,含少量石英二長巖和二長花崗巖。巖體在平面上呈圓形或橢圓形分布,巖體與圍巖的接觸邊界清晰。從中心到邊緣,麻理由弱到強。巖體中暗色包體相對較少,多集中在巖體邊緣。巖體內部壹般為塊狀構造,夾軟弱片麻巖,具有典型的花崗巖構造或變花崗巖構造。主要礦物成分為斜長石(an = 20 ~ 37)、微斜長石、應時、黑雲母和微量角閃石,輔助礦物主要為磷灰石、榍石、磁鐵礦、黃銅礦和少量鋯石。
常量元素含量(表2-8)與路易斯湖太古宙花崗閃長巖相似,但仍顯示出奧陶紀花崗巖系列的變化趨勢。在An-Ab-Or分類圖上,大部分屬於花崗閃長巖區,少數(莫裏紅巖)屬於英雲閃長巖區。而稀土元素分布與高鋁底辟英雲閃長巖-奧陶系花崗巖系列相似,向右呈陡峭曲線,銪弱負異常至弱正異常。與國外相應巖石相比,Sr、Ba、Zr等微量元素含量相近,Rb略低,Cr略高。
(3)晚期同構造MPQ侵入體:壹般在變質變形晚期侵入花崗巖-綠巖區的邊緣或剪切帶。巖體多呈條帶狀或不規則條帶狀,與圍巖呈明顯的侵入接觸關系。巖體主要由黑雲母長石花崗巖、黑雲母花崗巖、黑雲母二長花崗巖和少量斜長巖花崗巖組成。巖石呈塊狀或弱片麻巖(邊)狀結構,斑狀、斑狀。巖石類型主要為二長花崗巖和鉀質花崗巖,主要礦物為斜長石、微斜長石、應時和黑雲母,輔助礦物為榍石、磷灰石、磁鐵礦和少量綠簾石、鋯石。
巖石化學特征為SiO2和K2O含量高(表2-8),w(K2O)/w(Na2O)比值大於或接近1,在K-Na-Ca圖上分布在鈣堿性巖系的富K2O壹側,在An-Ab-Or圖上集中在花崗巖區。與國外同類型太古代花崗巖相比,Sr、Ba、Zr含量相近,Rb略低,Cr較高。稀土元素分布有明顯的負銪異常,呈向右陡傾。與顯生宙同類巖石相比,銪異常較小,稀土元素分餾程度較高。
(4)變質和變形
1.變形
根據綠巖帶中變質巖的礦物組合特征和典型變質礦物的溫壓條件測定(表2-9),表明綠巖帶是由以中低壓為主的低角閃巖相區域變質作用改造而成的。清遠綠巖帶的變質溫度為545 ~ 640℃,壓力為0.4 ~ 0.59 GPA。夾皮溝綠巖帶變質作用的溫度和壓力條件為635℃和0.5GPa。龍津城東綠巖帶變質作用的溫壓條件為525 ~ 530℃,0.41 ~ 0.52 GPA。色爾滕山綠巖帶變質作用的溫度和壓力條件為510 ~ 635℃和0.5GPa。安本綠巖帶的變質溫壓條件為550 ~ 650℃,0.3 ~ 0.6 GPA(周世泰,1994)。魯西綠巖帶變質作用的溫壓條件為550 ~ 600℃,0.5 ~ 0.6 GPA。五臺山綠巖帶的變質溫壓條件為500 ~ 700℃,0.35 ~ 1.0 GPA。在經歷了主要的低角閃巖相變質階段後,本區還經歷了強烈的低壓綠片巖相動力變質作用(退變質),如夾皮溝綠巖帶(300℃,0.2GPa)、清原綠巖帶(290℃)、色騰山綠巖帶(367 ~ 400℃,0.25 ~ 0.3~0.4GPa)、梨樹。
表2-9花崗巖-綠巖區巖石變質的溫壓條件
註:1 ~ 7為變質鎂鐵質火山巖;8 ~ 16為變質安山巖-長英質火山巖;17為變質矽質鐵巖。序號6,7,16據李樹勛,1987。Amp角閃石,PL-斜長石,Gar石榴石,黑雲母,KF-鉀長石,mus白雲母。
2.結構變形
太古宙花崗巖-綠巖帶經歷了由深到淺的多階段、多層次的變形。根據巖石結構特征,華北地臺北緣中變質太古宙花崗綠巖帶主要受五臺和呂梁變形的影響,其中五臺變形奠定了基本格架,阜平變形壹般只涉及綠巖帶基底。在每個變形期,隨著變形階段的發展,不同的綠巖帶具有不同的變形場景和相應的構造特征。壹般來說,變形主要在四幕,前兩幕是五個階段,後兩幕是呂梁階段。
第壹次變形(D1)在板內產生近平臥的向斜褶皺和無根褶皺,形成S1滲透性面理和以片狀和柱狀礦物定向生長為特征的面理,傾角平緩,形成於五臺早期。第二幕變形(D2)非常強烈,形成了以S1為形面,以S2為軸面的閉合向斜褶皺和韌性剪切帶,奠定了花崗巖-綠巖帶的基本構造格架。到目前為止所見的片麻巖通常是S2作為褶皺作用的軸面。第三幕變形已開始向脆性變形轉變,變形特征發生較大變化;第四幕中的變形以脆性變形為主,也形成寬闊、平緩、張開的對稱褶皺。構造變形的順序反映了太古宙花崗巖-綠巖帶的構造演化由深層次向淺層次發展,變形過程為塑性→韌性→脆性。