该构造岩浆岩带主要分布于大同、阳高、怀安等地，也有学者将其简称为“怀安杂岩”。相当于1∶20万区调所称的葛胡窑组、瓦窑口组、马市口组中的浅色麻粒岩和片麻岩等主体部分，另外，1∶20万区调所称的黄土窑组中的大部和右所堡组中的少部分为孔兹岩系外，其余部分岩石也属于该套岩石组合。浅色麻粒岩和片麻岩二者间并无明显的分界，块状构造者被称作麻粒岩，片麻状、条带状构造发育者可被称作片麻岩类，其主要岩石类型为浅色二辉斜长麻粒岩、紫苏斜长麻粒岩、黑云紫苏斜长片麻岩、紫苏二长麻粒岩和紫苏英云闪长岩等，以普遍含有紫苏辉石为特征，该岩浆岩带可划分出葛胡窑片麻岩、义合片麻岩、紫苏英云闪长岩、峨沟片麻岩、变质基性岩5个填图单位。其中葛胡窑片麻岩、义合片麻岩和峨沟片麻岩3个填图单位从其特征来看应属于变质深成侵入岩类，而紫苏英云闪长岩可能属于深熔岩类。
（一）葛胡窑片麻岩（Ar3Ggn）
1.地质特征
葛胡窑片麻岩是调查区分布最广的填图单位，集中分布在大同—阳高一线以北，北东向展布，出露不完整，北西侧与集宁岩群黄土窑岩组呈构造平行化接触，南侧及南东侧被新生界掩盖，向东延伸出图，研究区内出露面积约1200km2。该片麻岩被新太古代义合片麻岩、紫苏英云闪长岩、峨沟片麻岩、上深井片麻岩、于家窑片麻岩，古元古代变质基性岩脉体、变质花岗岩脉体等侵入。
野外观察发现，葛胡窑片麻岩与被称作孔兹岩系的集宁岩群黄土窑岩组接触界线平整、清晰，并在该片麻岩中多见黄土窑岩组呈规模巨大的透镜体产出。但由于后期强烈变形变质的改造已难以识别二者之间原始接触界线的特征，现今的接触界线应为构造平行化的结果，故对二者接触关系性质争论已久，有不整合之说（钱祥麟等，1999），有韧性剪切带接触或构造叠置之说（张家声，1997；吴昌华等，1998，2007），但从二者“你中有我，我中有你”的空间分布格局，也难以排除其原始接触关系性质为侵入关系的可能。
葛胡窑片麻岩野外一般岩性较均匀，主要由二辉斜长麻粒岩、紫苏斜长麻粒岩、黑云二辉斜长片麻岩、石榴黑云紫苏斜长片麻岩等组成，不同岩性之间多呈过渡接触关系。变形弱时岩体地貌特征较明显，常可见球状风化（图3-3a），且由于岩石中铁质含量较高，风化后呈铁锈色，而变形强时呈现似层状外貌（图3-3b）。
葛胡窑片麻岩中含有大量呈透镜状产出的岩石，岩性包括暗色麻粒岩类和阳高组中的变质表壳岩类，根据其成因大致将葛胡窑片麻岩中呈透镜状产出的岩石划分为两类：一类其成因属布丁化变质基性岩脉体（将在后续的相关章节中进行介绍），其岩性为暗色麻粒岩类，其鉴别特征为总体上呈形态各异的条状、带状顺其走向呈断续分布，并与围岩具有较截然的侵入接触界线，部分变质基性岩脉布丁体由于遭受了韧性剪切的改造，呈构造透镜体状产出（详见第五章）。另一类为包体，虽然一般意义上包体可划分为捕虏体、同源包体、残留体、镁铁质微粒包体4种基本类型，但由于葛胡窑片麻岩和其所含包体普遍经历了麻粒岩相的变质及深构相的构造改造，其原始特征（结构、构造特征）已全部消失或保留不全，故其中的镁铁质微粒包体与其他类型的包体难以进行准确区分，仅可大致区分出捕虏体、同源包体、残留体3种类型。其中捕虏体主要为阳高表壳岩的捕虏体，其岩性主要包括磁铁石英岩、暗色麻粒岩类（变质基性火山岩）（图3-4a），含白云石榴黑云斜长片麻岩等（详见第二章第二节），其主要甄别特征为：①规模一般较大；②含有典型变质表壳岩组合的一种或多种岩性组合的透镜体；③与围岩具有较截然的接触界线；④在少量捕虏体内部发育的片麻岩或片理与围岩斜交；⑤具有层状外貌或具有变质基性火山岩地质特征的暗色麻粒岩透镜体。不具有上述特征岩性为暗色麻粒岩的透镜体或构造透镜体，根据其与寄主岩石间的接触界线特征可区分为捕虏体、同源包体、残留体3种类型，其中与寄主岩石呈截然接触界线的确定为捕虏体，并且部分捕虏体由于后期的韧性剪切改造而呈构造透镜体的形态（图3-4b）；与寄主岩石呈渐变过渡，且成分与寄主岩石具有一定的相似性者为同源包体（图3-4c、d）和残留体，呈残影状产出、具变晶结构和内部变形相对复杂的包体鉴别为残留体（图3-4e～h）。但由于包体与寄主岩石一道经历了麻粒岩相的改造，准确区分二者较为困难。
图3-3 葛胡窑片麻岩的宏观外貌特征图
a.葛胡窑片麻岩宏观呈块状外貌特征（葛胡窑村一带）；b.变形强烈时葛胡窑片麻岩呈层状外貌（兴和县东营子村）
从本次调查成果来看，鉴别出类型最多的包体为阳高表壳岩捕虏体和残留体，并且二者在成因上具有一定的联系，而鉴别出的同源包体较少。总之葛胡窑片麻岩中含大量包体是反映其原岩为变质深成岩类的主要依据之一。
葛胡窑片麻岩中暗色麻粒岩包体（捕虏体、同源包体、残留体）其共同特征为：①在形态上多为椭圆状，边缘多呈次圆状，少数为次棱角状，个别为带状、长条状，其中同源包体边缘多呈次圆状；②规模上一般为数厘米到数米，个别达十数米；③空间分布上典型的阳高岩组捕虏体多集中分布于阳高山前一带，向北逐渐减少，其他暗色麻粒岩包体则在空间分布上具有明显的规律性，在葛胡窑片麻岩中普遍可以见到；④在与寄主岩石葛胡窑片麻岩的关系上，其长轴多顺葛胡窑片麻岩的片麻理定向分布，葛胡窑片麻岩多与其呈较明显的侵入接触关系，在露头尺度上可观察到葛胡窑片麻岩的枝脉侵入于包体中；⑤在岩性上变化较小，多为斜长二辉麻粒岩，少数为二辉斜长角闪岩等。
另外在该片麻岩中还普遍可见到被认为具有高压麻粒岩特征的石榴基性麻粒岩透镜体（翟明国，1992；李江海等，1998；郭敬辉，2001，2002；胡世玲，1999），其成因类型可能包括布丁化的变质基性岩脉体和暗色麻粒岩包体两类。
2.岩石特征
葛胡窑片麻岩主要岩性为二辉斜长麻粒岩、黑云紫苏斜长片麻岩、黑云角闪二辉斜长片麻岩、石榴紫苏黑云斜长片麻岩等，组成岩性较为复杂。岩石风化后呈灰黄色调，新鲜时呈灰色，变形弱时球状风化之岩体地貌特征明显，常具块状、麻粒状构造（图3-5），可称为麻粒岩类，而变形强时片麻状、条带状构造发育，并出现石榴石，呈现层状外貌，可称为片麻岩类。不同岩性间为渐变过渡关系（图3-6、图3-7）。岩石一般为中细粒柱粒状变晶结构，主要矿物组成为暗色矿物含量10%～20%，以含紫苏辉石最为普遍，次为透辉石、黑云母、角闪石等；浅色矿物为斜长石（60%～75%）、石英（含量5%～25%之间，以含量10%～20%为主）。部分岩石由于后期钾化而含微斜长石。在片麻岩类中常出现黑云母、石榴石等矿物。
图3-4 葛胡窑片麻岩中暗色斜长二辉麻粒岩包体
a.葛胡窑片麻岩中暗色斜长二辉麻粒岩包体（捕虏体）；b.葛胡窑片麻岩中呈构造透镜体状产出的捕虏体；c.葛胡窑片麻岩中的同源包体（？）；d.葛胡窑片麻岩中的同源包体（？）；e.葛胡窑片麻岩中的残留体，与葛胡窑片麻岩呈渐变关系；f.葛胡窑片麻岩中的残留体，与葛胡窑片麻岩呈渐变关系；g.葛胡窑片麻岩中的残留体，与葛胡窑片麻岩呈渐变关系；h.葛胡窑片麻岩中的残留体，与葛胡窑片麻岩呈渐变关系
图3-5 葛胡窑片麻岩的岩石特征
（葛胡窑片麻岩之代表性岩石——二辉斜长麻粒岩，具典型的等粒结构，麻粒状构造）
图3-6 葛胡窑片麻岩条带状、片麻状、块状构造岩石呈渐变过渡相间分布特征
图3-7 葛胡窑片麻岩强变形时出现石榴石
3.副矿物特征
葛胡窑片麻岩中的主要副矿物组合为磁铁矿+钛铁矿+磷灰石+锆石+黄铁矿。另外还见有钛磁铁矿+磁黄铁矿+白钛石+石榴石+金红石+独居石+赤-褐铁矿等副矿物。其中磁铁矿含量一般为（2759～20 260）×10-6，锆石含量（0.89～137.14）×10-6，磷灰石含量（141.41～1610.08）×10-6，钛铁矿含量（7.40～8413）×10-6，黄铁矿含量数十粒至303.6×10-6，其余矿物大部分数十粒或更低。其中磁铁矿：粒径0.05～0.3mm，黑色，不规则棱角状，金属光泽。磷灰石：粒径0.05～0.2mm，淡黄色、无色，不规则浑圆柱状及粒状颗粒，透明，玻璃光泽。黄铁矿：粒径0.05～0.2mm，黄色，不规则棱角状颗粒，个别为立方体，金属光泽。金红石：粒径0.1～0.2mm，黑红色，柱状，半透明，金刚光泽。其中锆石粒径以0.01～0.3mm之间为主，最大达0.52mm，深玫瑰色—玫瑰色—浅玫瑰色、粉色为主，浑圆—次浑圆粒状、柱粒状，个别呈半自形双锥柱状，透明，金刚光泽，高硬度，表面受溶蚀，呈细小麻点状，极个别晶体内含细小黑色包体，晶棱、晶面模糊不清。
4.岩石地球化学特征
葛胡窑片麻岩主量元素含量见表3-2，岩石化学计算结果见表3-3，微量元素含量见表3-4，稀土元素含量见表3-5。在葛胡窑片麻岩中本次工作共采集了46件岩石化学样品，并收集了前人已有岩石化学样品113件，共159件，其采样位置基本上覆盖了该片麻岩的分布地区，其主量、微量和稀土元素的测试工作均在武汉岩矿测试中心完成，测试仪器为X荧光光谱仪、质谱仪和等离子体发射光谱仪。
表3-2 葛胡窑片麻岩主量元素分析结果表（%）
续表3-2
续表3-2
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表3-3 葛胡窑片麻岩岩石化学计算结果及有关参数表（标准矿物含量为重量百分含量）
续表3-3
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续表3-3
续表3-3
注：①表3-3是表3-2的CIPW和有关岩石化学参数的计算，两张表序号与样品一致者为同一件样品，其中序号为99～144的样品是本次工作样品，其余为收集前人1∶5万区测数据；②[Mg#=Mg/（Mg+Fe2+）]（原子数比）；③表中Q—石英；An—钙长石；Ab—钠长石；Or—正长石；C—刚玉；Di—透辉石；Hy—紫苏辉石；④CIPW计算使用路远发开发的Geokit程序（2010）。
表3-4 葛胡窑片麻岩微量元素分析结果表（×10-6）
续表3-4
表3-5 葛胡窑片麻岩稀土元素分析结果表（×10-6）
续表3-5
注：①表3-4和表3-5中序号为13～38号间样品是本次工作所采样品，其余为收集前人1∶5万区测数据；②∑REE和∑HREE 均未包含Y。
图3-8 葛胡窑片麻岩TAS图解
Ir.Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性。1.橄榄辉长岩；2a.碱性辉长岩；8.二长辉长岩；9.二长闪长岩；14.副长石二长闪长岩；15.副长石二长正长岩
图3-9 葛胡窑片麻岩K2O-Na2O关系图
图3-10 里特曼组合指数图解（据Rittmann，1957）
细线代表σ等值线，粗线L、F、S、I、P、N为6个代表性火山岩组合：L为美国拉森峰火山（σ=1.65，钙性岩系）；F为美国旧金山圣弗兰西斯科（σ=3.74，钙碱性岩系）；S为苏格兰晚古生代火山岩（σ=6.11，碱钙性岩系）；I为意大利伊斯基亚岛（σ=8.67，碱钙性岩系）；P为意大利蒙特松姆-维苏维（σ=17.1，碱性岩系）；N为乌干达纳巴克火山（σ=122.0，碱性岩系）
图3-11 K2O-SiO2图解
在各氧化物含量与SiO2含量的哈克图解（图3-12）上，随SiO2含量增高，CaO、TiO2、Fe2O*3、Mg O、P2O5含量降低，显示为负相关，与K2O略显正相关，与Na2O、Al2O3相关性不明显，葛胡窑片麻岩岩石化学成分上的变化一方面与其原岩成分有一定的差异有关，另一方面，由于岩石经历了麻粒岩相的变质作用和较强的变形改造（变质分异作用、变形分解现象、变质深熔作用），以及后期构造热事件对其的影响（以钾质混合岩化作用为主），从而使其在岩石化学上呈现出一定的不均匀性和非一致性，而这些后期地质作用对葛胡窑片麻岩岩石特征和岩石化学成分的改造也得到了野外地质现象的支持。
图3-12 葛胡窑片麻岩的哈克图解
CIPW标准矿物计算结果表明，其石英含量在0～29.04%之间，多数在10%以上，平均为15%左右，标准矿物中刚玉平均为0.75%，紫苏辉石平均含量在10.93%左右，钙长石平均为19.44%，钠长石平均为33.52%，正长石平均为12.48%。选择其CIPW标准矿物计算石英含量≥10%的样品在An-Ab-Or图解（图3-13）上投点，葛胡窑片麻岩投点大部分落入英云闪长岩（T1）区，部分落入花岗闪长岩区（G1），少量样点落入奥长花岗岩区（T2），极个别样点落入花岗岩区。在图3-14上显示为奥长花岗岩系列和钙碱岩系列两个演化趋势，但在图3-15上投点更加明显地显示为钙碱性岩演化趋势不明，且与太古宙TTG岩系的投点位置差别较大，而与低硅埃达克岩（张旗，2012）的投点位置相近。
图3-13 An-Ab-Or图解（据奥康诺，1965）
T1.英云闪长岩；G1.花岗闪长岩；T2.奥长花岗岩；G2.花岗岩；MG.石英二长岩
图3-14 Q-Ab-Or图解
CA.钙碱性演化趋势；Td.奥长花岗岩演化趋势
葛胡窑片麻岩的微量元素含量总体上Ba、Sr、Zr、Ni、V、Cr含量较高，其余偏低。不相容元素中大离子亲石元素Ba、Sr含量偏高，Rb、Cs含量偏低，其中Sr最低为179×10-6，最高达1284×10-6，平均为724.93×10-6，Ba最低为369×10-6，最高达1888×10-6，平均为965.51×10-6。高场强元素Zr含量较高，最低为47.7×10-6，最高达800×10-6，平均为175×10-6。相容元素中Cr、Co、Ni、V含量也较一般中-酸性火成岩类偏高，其中Cr平均含量为106×10-6，Co平均含量为21.5×10-6，Ni平均含量为49.4×10-6，V平均含量为105×10-6。
图3-15 K-Na-Ca图解
CA.钙碱性演化趋势；Td.奥长花岗岩演化趋势；阴影区为TTG的分布范围（TTG和埃达克岩的分布范围据张旗，2012）
在原始地幔标准化蛛网图上（图3-16）其配分曲线右倾特征明显，高场强元素Th、Nb、Ta、Ti和P亏损状态明显，大离子亲石元素Ba、K、Sr和稀土元素Nd等略呈富集状态。葛胡窑片麻岩的微量元素含量特征与低硅埃达克岩（LSA）的特征十分接近。
在微量元素比值方面葛胡窑片麻岩K/Rb主要为250～1000（图3-17），其比值较大（平均为544），高于中酸性侵入岩类的K/Rb（300左右），可能与葛胡窑片麻岩经历了麻粒岩相的变质作用有关。Sr/Ba在0.5～2.0之间（图3-18），Rb/Sr值主要在0.01～0.2之间（图3-19），皆与英云闪长岩的变化范围一致。
在稀土元素方面，其稀土总量变化范围较大，∑REE为（35.5～354.67）×10-6，平均为159.89×10-6，LREE/HREE为6.51～28.27，平均为11.42，其轻、重稀土分馏中等偏强，（La/Sm）N为2.11～7.40，平均为3.89，（Gd/Yb）N为1.15～4.47，轻稀土分馏程度较重稀土分馏强，δEu为0.57～4.34，平均为0.97，以极其微弱的负铕异常为特征。La含量为（8.49～72.76）×10-6，平均含量为33.04×10-6，较典型TTG岩类含量偏高，Yb含量为（0.5～2.89）×10-6，平均为1.33×10-6，Y含量为（4.90～30.43）×10-6，平均为12.92×10-6。其球粒陨石标准化配分图（图3-20）呈右倾型，在轻稀土部分斜率较大，重稀土部分趋于平坦。
图3-16 微量元素原始地幔比值蛛网图
（标准化值均据Sun & McDonough，1995；图中样品号对应于表3-4的序号）
图3-17 K-Rb相关图
图3-18 Ba-Sr相关图
QD.石英二长岩；QM.石英闪长岩
图3-19 Sr-Rb相关图
图3-20 稀土元素球粒陨石标准化配分图
（标准化值均据Sun & McDonough，1989；图中样品号对应于表3-5的序号）
葛胡窑片麻岩的地球化学特征表明，其原岩以石英闪长岩-英云闪长岩为主，少量为奥长花岗岩和花岗闪长岩，既具有太古宙TTG岩石组合的地球化学特征，又具有埃达克岩的地球化学特征，但又与二者均存在一定的差异：其与世界典型地区太古宙TTG岩系存在SiO2、Na2O含量偏低，K2O、CaO含量略显偏高的区别，而具有钙碱性的演化趋势。与典型埃达克岩的区别主要表现为Y含量略显偏高，在图3-21上有大多数样品落于埃达克岩区，少部分样品落于经典岛弧岩石区，但靠近埃达克岩区。在张旗等（2012）的花岗岩Sr-Yb分类图上（图3-22）显示为埃达克型花岗岩。
图3-21 埃达克岩Sr/Y-Y判别图（据Defant et al.，2002）
A.MORB部分熔融曲线，残留物为流纹岩；B.结晶分离趋势（Ol+Pl+Cpx+Opx）
图3-22 花岗岩的Sr-Yb分类图
（据张旗，2012）
综合分析，本区葛胡窑片麻岩与低硅埃达克岩的地球化学特征非常相似。
5.时代讨论
1）地质依据
葛胡窑片麻岩是区内分布面积最大的地质体，在葛胡窑片麻岩中常可见到阳高岩组铁英岩的捕虏体伴生有变质镁铁岩捕虏体，从而在地质关系上说明葛胡窑片麻岩形成时代晚于阳高岩组。虽然变质程度的高低不足以说明其形成时代的新老，但从传统意义上来说，其仍不失之为对地质体时代判断的参考，从变质特征上来看，葛胡窑片麻岩中普遍含有变质成因的紫苏辉石，说明其变质程度达麻粒岩相，而向南到桑干杂岩和恒山地区则为角闪岩相，从而也说明其形成时代较老。在变形特征上，由于葛胡窑片麻岩所处构造层次较深，不同期次的变形形迹保留不全，只能从其所处的深部构造相上认为其时代较老。
2）锆石U-Pb测年
葛胡窑片麻岩已有的测年数据主要集中于内蒙古自治区兴和县黄土窑一带，据吴昌华（1997）不完全统计的锆石U-Pb年龄（据沈其韩，1987；王辑，1995；吴昌华，1989）主要集中于2467～1695Ma，其中以1.9～1.8Ga居多，2.4～2.3Ga次之，其测年方法包括单颗粒锆石和混合锆石。
大量的研究工作表明，锆石在遭受复杂变质和构造作用甚至经历了麻粒岩相的变质作用改造的条件下，仍能获得较为可靠的年龄数据，但对年龄数据的地质解释需建立在锆石的成因研究基础上（简平等，2001；吴元保等，2004；钟玉芳等，2006；李长民，2009；陈文等，2011），因此本书采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法进行年代学方面的研究。其工作流程为野外采样、锆石分选、制样、锆石阴极发光照相、测试、数据处理与年龄解释（本次工作所做的LA-ICP-MS单颗粒锆石U-Pb定年方法均相同，故在其后的章节中有关内容将省略）。
（1）野外采样。本次工作在葛胡窑片麻岩中共采集了8件样品进行锆石LA-ICP-MS测年，各样品的分布情况见图3-23，各样品的基本情况见表3-6。各采样点处无后期侵入岩分布，且为排除变质作用所形成的长英质条带中锆石的干扰，所采样品均为块状构造，岩性均匀。
图3-23 葛胡窑片麻岩年龄样品分布图
a.大地构造位置图（据Zhao，2009）；b.区域地质简图（据郭敬辉改编，1999）；c.研究区地质简图及采样位置图。1.中新生界；2.中生代花岗岩；3.集宁岩群；4.古元古代变质正长岩；5.古元古代变质基性岩；6.新太古代变质闪长岩；7.新太古代紫苏英云闪长岩；8.新太古代葛胡窑片麻岩；9.断层；10.测年样品采样位置；11.地球化学样品采样点。图中测年结果Y代表岩浆结晶年龄；B代表变质时代
表3-6 葛胡窑片麻岩锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果一览表
（2）锆石分选。本书中所有测年样品的锆石分选工作均由河北省区域地质调查研究所实验室完成，将所采集的样品，经破碎，人工分选出锆石。每个样品分选出的锆石颗粒为500至数千颗不等。
（3）制样。将分选好的锆石用环氧树脂制靶、打磨和抛光。在双目镜下根据锆石颜色、自形程度、形态等特征初步分类，挑选出具有代表性的锆石，将锆石样品分别用双面胶粘在载玻片上，放上PVC环，然后将环氧树脂和固化剂进行充分混合后注入PVC环中，待树脂充分固化后将样品座从载玻片上剥离，并对其进行抛光，直到样品露出一个光洁的平面。
（4）照相。首先进行锆石显微（反射光）照相，然后在阴极发光上进行照相，锆石的CL图像拍照在西北大学扫描电镜实验室完成，采用FEI公司XL30型SFEG电子束进行锆石内部结构显微照相分析。
（5）分析测试与数据处理。锆石的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）原位U-Pb定年在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。同位素测试点的选取首先根据锆石反射光照片进行初选，再与CL图像反复对比，力求避开内部裂隙和包裹体，以获得较准确的年龄信息。样品测定之前用体积百分比为3%的HNO3清洗样品表面，以除去样品表面的污染。最后经清洗镀金上机测试。
实验采用的ICP-MS为美国Agilent公司生产的Agilent7500a，该仪器独有的屏蔽炬（shield torch）可明显提高分析灵敏度（在激光斑束直径为30μm，238 U的质量分数为1×10-6时为4500计数/s）。激光剥蚀系统为德国Micro Las公司生产的Geo Las200M，该系统由德国Lambda Physik公司的ComPex102 Ar F准分子激光器（波长193nm）与Micro Las公司的光学系统组成。实验中采用He作为剥蚀物质的载气。采样方式为单点剥蚀，数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式（peak jumpig）。由于采用了高纯度的Ar和实验室开发的氦气净化柱，使得开机后经过约2h的连续气体冲洗后，204 Pb和202 Hg的背景均稳定在小于100计数/s的水平，分析所用激光斑束直径为40μm。
数据处理由项目组采用Isplot程序自行完成，在处理过程中根据测点的不同位置及其结构特点分别进行作图。
LA-ICP-MS分析的详细方法、流程以及数据处理见文献Yuan et al.，2004；柳小明等，2007；张自超等，2000。
3）锆石的结构特点、年龄结果及解释
从多件葛胡窑片麻岩的锆石阴极发光图像来看，其锆石一般为半自形、他形到等轴状等，棱角不发育，均具有核、幔、边的多层圈结构，核部一般具自形的柱状棱角状外形，内部发育典型的、密集的振荡环带结构，反映其原岩为深成岩类。幔部环带不发育，一般无分带或弱分带、面状分带等，色暗，为变质增生成因。绝大多数颗粒都有一很窄的增生边（通常小于20μm），色亮，无分带，结构均匀，显示高发光性（CL），无内部结构，由于其过于狭窄，很难进行年龄测试，也属于变质增生成因。这些特征表明葛胡窑片麻岩中的锆石为典型的岩浆锆石又经历了后期的变质增生，锆石的这些特征与该片麻岩野外观察到的深熔作用强烈的现象是相对应的。现对各样品的测试情况介绍如下。
（1）06RZ1号样品。该样品锆石核部发育有弱的阴影状不均匀环带结构（图3-24），这种结构特点可能代表其原始成因为岩浆锆石，但经历了变质作用的改造。幔部窄且与核部界线模糊，但边幔界线清楚，选择其核部环带结构相对清楚的锆石进行测试，其Th/U值在0.15～0.87之间（图3-25），207 Pb/206 Pb年龄范围在（2516±34）～（2219±36）Ma之间，从测年结果表（表3-7）和年龄谐和图（图3-26）中可以看出其中有7个点为谐和年龄，其加权平均年龄为2500±13Ma，其余锆石沿着不一致线分布，具不同程度的Pb丢失，不一致线与谐和线的上交点年龄为2519±34Ma，与7个锆石谐和年龄的加权平均值基本接近，代表着其原岩的形成时代，而下交点年龄为1851±130Ma，可能为区内最后一次变质事件的记录。
图3-24 06RZ1号样品的锆石阴极发光图像
图3-25 06RZ1号样品锆石Th-U含量图
图3-26 06RZ1号样品锆石U-Pb年龄谐和图
表3-7 葛胡窑片麻岩06RZ1号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS 测年结果表
（2）07RZ3号样品。该样品的锆石核部环带结构保留较为完整（图3-27），为典型的岩浆锆石，其核幔分界部分清晰，部分呈渐变过渡，且幔部较宽，另外白色的变质增生边与深色的幔部界线分明，且边部较窄，难以进行测试，故本次工作仅对其核部进行了打点测试，结果见图3-28和表3-8，其Th/U值除一个点为0.02外，其余均大于0.1，介于0.17～0.93之间，30个测点的测年结果均显示了不同程度的铅丢失，不一致线与谐和线上交点年龄为2558±18Ma，下交点年龄为1779±25Ma，可以分别代表其原岩的形成时代与最后一次变质的时代。
图3-27 07RZ3号样品的锆石阴极发光图像
图3-28 07RZ3号样品锆石U-Pb年龄谐和图（a）和Th-U含量图（b）
表3-8 葛胡窑片麻岩07RZ3号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS 测年结果表
（3）TDBTW1号样品。该样品的岩性为角闪紫苏斜长麻粒岩，其锆石阴极发光图像显示其锆石多数呈柱状（图3-29），晶形一般较完整，次棱角—次圆状，粒度较粗，一般均在100μm以上，以柱状为主，少量为粒状和短柱状，大部分锆石发育有核、幔、边的结构，其核部岩浆振荡环带发育，但由于变质作用的改造已趋于模糊，幔部环带不清晰，宽窄不一，色暗，可能为第一次变质增生成因，边部则呈灰白色，色亮，一般较宽，均匀无阴影，可能为第二次变质增生成因。本次仅进行了核部年龄的测试。
图3-29 TDBTW1号样品锆石阴极发光图像
TDBTW1号样品Th/U值同样全部大于0.1，获得207 Pb/206 Pb年龄范围在（2534±38）～（1946±38）Ma之间（图3-30，表3-9），其中有5个点为谐和年龄，其加权平均年龄为2516±17Ma，其余锆石具不同程度的Pb丢失沿着不一致线分布，不一致线与谐和线的上交点年龄为2513±25Ma，与谐和年龄的加权平均值基本接近，代表着其原岩的形成时代，而下交点为1903±43Ma，为变质事件的反映。
图3-30 TDBTW1号样品锆石U-Pb年龄谐和图（a）和Th-U含量图（b）
表3-9 TDBTW1号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS 测年结果表
（4）BJGTW1号样品。该样品锆石阴极发光图像与TDBTW1号样品具有相似的结构特点，也发育有核、幔、边的多层圈结构，且核部环带虽发育，但已趋于模糊，幔部色暗而均匀，边部色亮无内部结构（图3-31），测试结果见图3-32a和表3-10。获得207 Pb/206 Pb年龄范围在（2561±36）～（1959±41）Ma之间，其Th/U值在0.23～1.1之间（图3-32b），其中有10个点为谐和年龄，其加权平均年龄为2523±11Ma，其余锆石沿着不一致线分布，具不同程度的Pb丢失，不一致线与谐和线的上交点年龄为2529±15Ma，与谐和年龄的加权平均值基本接近，代表着其原岩的形成时代，而下交点年龄为1919±34Ma，为变质事件的记录。
（5）P12TW1号样品。该样品的锆石阴极发光图像（图3-33）也发育较明显的核、幔、边的多层圈结构，其核部岩浆振荡环带发育多数较为清晰，个别趋于模糊；幔部均匀且色暗，无分带，边部窄而色偏亮，但较之其他样品偏暗。
图3-31 BJGTW1号样品锆石阴极发光图像
图3-32 BJGTW1号样品锆石U-Pb年龄谐和图（a）和Th-U含量图（b）
表3-10 BJGTW1号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果表
图3-33 P12TW1号样品锆石阴极发光图像
P12TW1号样品共测试33个点，其Th/U值在0.03～1.06之间，多数锆石大于0.1，获得207 Pb/206 Pb年龄范围在（2561±35）～（2135±35）Ma之间（图3-34，表3-11），其中有11个点为谐和年龄，其加权平均年龄为2526±15Ma，其余锆石显示具不同程度的Pb丢失，而沿着不一致线分布，不一致线与谐和线的上交点年龄为2526±22Ma，与谐和年龄的加权平均值基本接近，代表着其原岩的形成时代，而下交点年龄为1810±93Ma，为变质事件的反映。
图3-34 P12TW1号样品锆石U-Pb年龄谐和图（a）和Th-U含量图（b）
（6）07RZ7号样品。该样品锆石多呈短柱状和柱粒状，粒度较粗，多数锆石的粒径大于100μm，个别粒度较小，锆石内部核、幔、边结构清晰（图3-35），其中核部呈灰色，多数核部形态不完整，个别完整且呈长柱状，棱角分明，多数核部一般环带密集发育，且清晰，具典型岩浆锆石的外形特征。幔部色较暗，宽度在30μm左右，内部大结构均匀无环带显示，部分具有模糊的分带，可能为变质重结晶或变质增生成因。边部一般较窄，宽度小于10μm，色亮。核幔界线分明，幔、边界线部分清晰，部分渐变过渡。
表3-11 P12TW1号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果表
图3-35 07RZ7号样品锆石阴极发光图像
为了探求葛胡窑片麻岩的变质时代，对其核部和幔部均进行了打点测试，现介绍如下。
核部共测试39个点，其中有两个点测试异常，已删除，测试结果见图3-36a和表3-12。对其结果根据测点位置分别进行谐和图和加权平均年龄的求取，其核部共测试38个点，其中有3个点的Th/U值小于0.1，为0.01～0.04之间，其余锆石Th/U值大于0.1，为0.19～1.51之间（图3-37），获得207 Pb/206 Pb年龄范围为（2518±33）～（1878±35）Ma之间，其中有10个点为谐和年龄，其加权平均年龄为2502±10Ma，其余锆石显示具不同程度的Pb丢失并沿着不一致线分布，不一致线与谐和线的上交点年龄为2534±14Ma，与谐和年龄的加权平均值基本接近，代表着其原岩的形成时代，而下交点年龄为1861±34Ma，为变质事件的反映。
图3-36 07RZ7号样品锆石U-Pb年龄谐和图
a.核部年龄；b.幔部年龄
表3-12 07RZ7号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果表
续表3-12
07RZ7号样品的幔、边部共测试21个点（其中有一个点测试异常，已删除），测试结果见图3-36b和表3-12。其Th/U值介于0.01～1.96之间，其中有12点的Th/U值小于0.1（图3-37），与核部的Th、U含量特征明显不同。获得207 Pb/206 Pb年龄范围为（2533±32）～（1875±40）Ma之间，其中有7个点为谐和年龄，其加权平均年龄为2512±12Ma，其余锆石显示具不同程度的Pb丢失并沿着不一致线分布，不一致线与谐和线的上交点年龄为2525±17Ma，与谐和年龄的加权平均值基本接近，可以代表其第一次变质的时代，而下交点年龄为1893±31Ma，与获得的边部3个点的谐和年龄加权平均值1880±21Ma相近，也与核部下交点年龄接近，为第二次变质事件的反映，说明第二次变质对第一次变质形成的锆石幔部具有一定的改造作用。
（7）06RZ3号样品。该样品的阴极发光图像见图3-38，其也可大致区分出核、幔、边的多层圈结构，核部环带结构不够清晰，具模糊的环带结构。多数锆石幔、边界不清，呈渐变过渡的特征，个别清晰，幔部一般色灰，无内部结构，边部一般色亮。
图3-37 07RZ7号样品锆石Th-U相关图
图3-38 06RZ3号样品锆石阴极发光图像
对其不同部位均进行了测试，其结果见表3-13和图3-39。其核部多数Th/U值大于0.1，为0.1～1之间（图3-40），个别大于1或小于0.1，获得上交点年龄为2519±14Ma和8个点谐和加权平均年龄为2503±12Ma，下交点年龄为1799±26Ma。幔部Th/U值变化较大，一部分大于1，一部分介于0.1～1之间（图3-40），与核部分布区域不同。获得幔部上交点年龄为2531±40Ma，边部5个点谐和加权平均年龄为1850±25Ma。
表3-13 06RZ3号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果表
续表3-13
图3-39 06RZ3号样品锆石U-Pb年龄谐和图
a.核部年龄；b.幔部年龄
（8）RZ102号样品。该样品的阴极发光图像见图3-41，其核部呈棱角状，部分形态完整，部分不完整，色灰，环带密集，清晰。幔部色较浅，个别较深，环带不发育，宽度较大，围绕核部发育，可能为变质重结晶成因。变质增生边不发育。测年结果见表3-14。
RZ102号样品核部获得上交点年龄为2527±21Ma和4个点谐和加权平均年龄为2503±19Ma，下交点年龄为1838±18Ma（图3-42a），多数Th/U值大于0.1，为0.1～1之间（图3-43），少数小于0.1。
幔部Th/U值变化较大，部分介于0.1～1之间（图3-43），个别大于1，部分小于0.1，上交点年龄为2509±48Ma（图3-42b），下交点年龄为1844±23Ma和13个点的谐和年龄加权平均值为1868±13Ma。
图3-40 06RZ3号样品锆石Th-U相关图
图3-41 RZ102号样品锆石阴极发光图像
表3-14 RZ102号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果表
续表3-14
图3-42 RZ102号样品锆石U-Pb年龄谐和图
a.核部年龄；b.幔部年龄
由上述测年成果可以得出这样的认识，葛胡窑片麻岩中可获得3组年龄：第一组年龄为其锆石核部年龄，年龄范围在（2558±18）～（2500±13）Ma之间，应代表着其成岩年龄；第二组年龄为其幔部年龄，分别为2509±48Ma、2527±17Ma、2531±40Ma，根据锆石的成因类型该年龄应代表其第一次变质事件的年龄，结合其第一次变质的年龄，故认为其成岩年龄应在（2558±18）～（2534±14）Ma，且第一次变质事件时代与成岩时代非常接近；第三组年龄为其核、幔部的下交点年龄，其年龄值分别为1850±25Ma、1882±18Ma、1868±13Ma，1838±18Ma、1799±26Ma、1861±34Ma、1893±31Ma、1810±93Ma、1919±34Ma、1903±43Ma等多个年龄值，根据锆石结构的成因并结合区域地质热事件的年代学研究，认为葛胡窑片麻岩第二次变质事件的年龄为（1894±31）～（1850±25）Ma。第一组年龄与罗志波等（2012）在研究怀安中性麻粒岩获得的2471±18Ma成岩谐和年龄相近，也与Zhao等（2008）在怀安地区所获得的怀安TTG质片麻岩的侵位年龄2515±20Ma、2499±19Ma、2440±26Ma相接近，第三组年龄与罗志波等获得的变质年龄1831±7Ma相近，也与Zhao等（2008）所获得的怀安TTG质片麻岩的变质时代1847±17Ma、1842±10Ma、1847±11Ma相接近，从而说明本区葛胡窑片麻岩形成于新太古代晚期，并经历了新太古代和古元古代两期变质作用的改造。
图3-43 RZ102号样品锆石Th-U相关图
6.岩石成因
从葛胡窑片麻岩的各类特征来看，其具有变质深成岩的典型特征，故本书对其成因的讨论是基于上述基础上进行的。Barer和Ath（1976）把太古宙钠质花岗岩划分为高铝型（Al2O3＞15%）和低铝型，葛胡窑片麻岩从岩石化学、地球化学特征上来看，高铝特征明显。对于此类岩石组合的成因，大量高温高压熔融实验资料和地球化学特征的对比研究普遍揭示其成因是由含水的低钾玄武质地壳在足以使石榴石±角闪石呈残留相存在的高压（3.2～1.6Ga）环境下通过低-中度的熔融产生的（刘树文，1994；Rapp et al.，1991；Rap & Watson，1995；Martin，2005）。本区葛胡窑片麻岩以贫SiO2（平均61.68%）、K2O（平均为1.77%），富Na2O（平均为3.87%）、Al2O3（平均16.36%）、CaO（平均为4.96%）为特征，属石英闪长岩-英云闪长岩-花岗闪长岩类，轻稀土富集、重稀土亏损及无铕异常或正铕异常的特征均符合角闪岩在高温（T＞900℃）、高压环境（p＞1.6GPa）下部分熔融的实验结果，其岩石化学特征显示为基性岩的部分熔融（图3-44a），其残留相为单斜辉石+石榴石±角闪石。相对而言其MgO含量偏高而落于玄武岩部分熔融区和其上方的埃达克岩区（图3-44b），其较高的Mg#值（0.52～0.67），证明有地幔物质加入。在图3-45上，葛胡窑片麻岩有一半多的样品落入埃达克岩区，其余样品落入经典岛弧岩石区，从而说明葛胡窑片麻岩形成于岛弧环境下，其成因与大洋板片的分融作用有关。
图3-44 葛胡窑片麻岩成因判别图
a.A/FM-C/FM图（底图据afert Altherr et al.，2000）；A.变质泥岩部分熔融；B.变质砂岩部分熔融；C.基性岩部分熔融。b.MgO-SiO2相关图（底图据Martin et al.，2005）。LSA.低硅埃达克岩；HAS.高硅埃达克岩；PMB.玄武岩部分熔融区
图3-45 （La/Yb）N-YbN图
（底图据Defant & Drummond，1990）
如前所述，葛胡窑片麻岩中常见暗色麻粒岩包体，其部分与葛胡窑片麻岩界线清楚，部分与葛胡窑片麻岩呈渐变过渡关系，属变质基性岩的残留体，从而说明葛胡窑片麻岩的成因可能与基性岩类有关，或者说与阳高表壳岩的重熔有关。
（二）义合片麻岩（Ar3Ygn）
1.地质特征
该片麻岩前人（1∶5万阳高测区）不同研究区冠以不同的称谓，在阳高县幅被称为义合片麻岩，在王官屯幅被称为庙儿沟片麻岩，在古店幅被称为西寺儿梁片麻岩。本次工作经野外地质特征和岩石地球化学特征的对比，认为前人所命名的上述3个片麻岩填图单位实为同物异名，故统称为义合片麻岩。该片麻岩呈规模大小不等的岩株状、岩床状产出，集中分布于研究区东南部大同市西寺村西和阳高县王官屯北东一带。
分布于阳高县城西义合村至堡子湾分水岭间的侵入体呈北北东—南西向的带状展布，长1000～2500m，宽50～300m，面积约1.3km2。出露于颜家沟北西向山梁上的侵入体中的片麻理（弱定向）与侵入界面近于直交，其中有葛胡窑二辉斜长片麻岩之捕虏体，捕虏体内发育有两期面理（图3-46a）。
在大同市古店镇北西寺村一带，呈近南北向长条状、带状展布，其产状与围岩片麻岩基本一致，宽约0.5～1.0km，延伸长大于10km，面积约7.5km2，在大同市北渝涧村西南一带可见其与葛胡窑片麻岩具明显的侵入接触关系，其侵入界面与围岩片麻理斜交（图3-46b），但其内部面理与围岩片麻理一致，从其野外地质特征来看，该片麻岩属于变质深成侵入岩类。
图3-46 义合片麻岩与葛胡窑片麻岩接触有关的示意图（据1∶5万阳高测区地质报告）
a.阳高县城颜家沟；b.大同市北渝涧村西。1.葛胡窑片麻岩；2.义合片麻岩；3.葛胡窑片麻岩中的暗色包体；4.中元古代辉绿岩脉；5.地质界线；6.残存早期片麻理；7.晚期片麻理
其中分布于阳高县王官屯镇北西一带的侵入体以庙儿沟村一带出露面积最大，面积约14km2，平面上呈“V”字形展布，另外在善友沟—半斗林一带也有分布，面积约1.5km2，长轴呈北东向展布。义合片麻岩与葛胡窑片麻岩、黄土窑岩组呈侵入接触关系，被古元古代变质镁铁质岩脉（大同市西寺儿梁一带在该片麻岩中多见变质镁铁质岩布丁体沿其走向断续分布，表明其被古元古代变质镁铁质岩脉侵入）、中元古代辉绿岩脉和中生代石英斑岩、钠长斑岩等后期岩脉侵入。
2.岩石特征
其岩性主要为浅灰—灰白色黑云角闪斜长片麻岩，含少量紫苏辉石和透辉石。岩石多呈浅灰色，中细粒粒状变晶结构，片麻状—弱片麻状—块状构造。其主要矿物组成暗色矿物含量10%～15%，以角闪石为主，少量黑云母，含少量紫苏辉石、透辉石。浅色矿物斜长石55%～65%，石英15%～25%，也可见少量钾长石。
3.副矿物特征
其人工重砂副矿物组合为磁铁矿+钛铁矿+磷灰石+锆石+黄铁矿+赤-褐铁矿。
其中副矿物中含量最高的为钛铁矿和磁铁矿，含量高达数千克/吨，其次为磷灰石，含量数百克/吨，黄铁矿和锆石含量一般为数十克/吨。
4.岩石地球化学特征
义合片麻岩本次工作采集了2件样品，收集利用前人样品36件，共38件样品，其主量元素含量见表3-15，CIPW标准矿物及有关参数见表3-16，微量元素含量见表3-17，稀土元素含量见表3-18。
表3-15 义合片麻岩主量元素分析结果表（%）
续表3-15
表3-16 义合片麻岩岩石化学计算及有关参数（标准矿物含量为重量百分含量）
续表3-16
表3-17 义合片麻岩微量元素分析结果表（×10-6）
表3-18 义合片麻岩稀土元素分析结果表（×10-6）
由表3-15可以看出，其岩石化学成分变化区间较窄，SiO2含量为63.15%～69.95%，平均为66.67%。在侵入岩的TAS图解（图3-47）上，主要落于花岗闪长岩区，少量样品样点落于石英二长岩区。Al2O3含量介于12.53%～17.45%之间，平均为15.95%。Na2O含量在2.33%～5.80%之间变化，平均为4.60%。K2O含量在0.20%～3.69%之间，平均为1.94%。K2O/Na2O为0.04～0.86，平均为0.44，岩石总体属钠质系列。CaO含量在2.11%～5.73%之间，平均为3.72%。MgO含量介于0.46%～2.20%之间，平均为1.26%。TiO2含量介于0.10%～0.70%之间，平均为0.34%，全铁（=FeO+0.899×Fe2O3）在1.50%～6.92%之间，平均为3.50%。其镁铁质元素Fe2O*3+MgO+MnO+TiO2（Fe2O*3=total Fe expressed as Fe2O3）含量在2.39%～9.11%之间，平均为5.08%。Mg#[（Mg#=Mg/（Mg+Fe2+）]（原子数比）为0.32～0.75，普遍偏高，平均为0.51。其里特曼指数为0.48～6.37，总体上为中-强钙碱性岩系。在图3-48上样品总体上显示为低钾系列—钙碱性系列，少量样点可能受后期钾化影响而显示为高钾钙碱性系列。
图3-47 义合片麻岩TAS图解
Ir.Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性。1.橄榄辉长岩；2a.碱性辉长岩；8.二长辉长岩；9.二长闪长岩；14.副长石二长闪长岩；15.副长石二长正长岩
图3-48 义合片麻岩K2O-SiO2图解
CIPW标准矿物计算结果表明，其石英含量在14.56%～36.4%之间，多数在20%以上，平均为22.81%左右，标准矿物中刚玉含量在0～4.54%之间，平均为0.68%，紫苏辉石平均含量为5.26%左右，钙长石平均为15.75%，钠长石平均为39.20%，正长石平均为11.67%。在An-Ab-Or图解（图3-49）上投点，义合片麻岩投点大部分落入英云闪长岩区（T1）和奥长花岗岩区，部分落入花岗闪长岩区（G1）。在图3-50上显示为奥长花岗岩系列演化趋势，但在图3-51上投点演化趋势不明，部分样品与太古宙TTG岩系的投点位置接近，更多的样品近于低硅埃达克岩（张旗，2012）的投点位置。
在微量元素方面，不相容元素中大离子亲石元素Ba、Sr含量偏高，Rb、Cs含量偏低。高场强元素Zr含量较高。在原始地幔标准化蛛网图上（图3-52）其配分曲线右倾特征明显，高场强元素Nb、Ti和P亏损状态明显，大离子亲石元素Ba、K、Sr和稀土元素Nd等略呈富集状态。与葛胡窑片麻岩最大的区别在于Th、Ta异常不明显。
图3-49 义合片麻岩An-Ab-Or图解
（据奥康诺，1965）
图3-50 义合片麻岩Q-Ab-Or图解
CA.钙碱性演化趋势；Td.奥长花岗岩演化趋势
图3-51 义合片麻岩K-Na-Ca图解
CA.钙碱性演化趋势；Td.奥长花岗岩演化趋势；阴影区为TTG的分布范围（TTG和埃达克岩的分布范围据张旗，2012）
图3-52 义合片麻岩微量元素原始地幔比值蛛网图
（标准化值均据Sun & McDonough，1995；图中样品号对应于表3-22中的序号）
在稀土元素方面，其稀土总量含量偏低，∑REE为（75.8～190.1）×10-6，平均为128.69×10-6，LREE为（71.1～173.7）×10-6，平均为118.9×10-6，HREE为（4.76～16.42）×10-6，平均为9.79×10-6，LREE/HREE为9.20～19.07，平均为13.10，其轻、重稀土分馏偏强，（La/Sm）N为2.48～5.70，平均为4.26，（Gd/Yb）N为2.19～5.20，平均为3.19，轻稀土分馏程度与重稀土分馏程度相近，轻稀土分馏程度略强。δEu为0.58～1.18，平均为0.86，多数样品具较微弱的负铕异常。La含量为（19.10～36.75）×10-6，平均含量为26.85×10-6，较典型TTG岩类含量偏高，Yb含量为（0.57～1.67）×10-6，平均为1.05×10-6，Y含量为（5.00～18.03）×10-6，平均为10.90×10-6。其球粒陨石标准化配分图（图3-53）呈右倾型，曲线起伏不大。在图3-54上有3件样品落入埃克岩区，2件样品落入经典岛弧岩石区，但靠近埃达克岩区。在张旗等（2012）的花岗岩Sr-Yb分类图上（图3-55）显示为埃达克型花岗岩。
图3-53 义合片麻岩稀土元素球粒陨石标准化分布图
（标准化值均据Sun & McDonough，1989；图中样品号对应于表3-22中的序号）
图3-54 埃达克岩Sr/Y-Y判别图（据Defant et al.，2002）
A.MORB部分熔融曲线，残留物为流纹岩；B.结晶分离趋势（Ol+Pl+Cpx+Opx）
图3-55 花岗岩Sr-Yb分类图
（据张旗，2012）
5.时代讨论
为了探求义合片麻岩的成岩时代和变质时代，对其核部和幔部均进行了打点测试，现介绍如下，并对其测试结果根据测点位置分别进行谐和图和加权平均年龄的求取。(www.xing528.com)
样品采自山西省阳高县长城乡南范窑村南约2km的沟中，采样点周围地质情况简单，无后期明显岩浆活动影响，样品编号为RZTW20号，样品岩性为钾化黑云角闪斜长片麻岩，其矿物成分为斜长石62%、石英20%、角闪石10%、黑云母2%、反条纹长石5%（交代斜长石呈反应边）。其锆石多呈短柱状和柱粒状，个别呈长柱状，粒度较粗，多数锆石的粒径大于100μm，最大近300μm，个别粒度较小，约100μm。锆石边缘多为次棱角状，内部可大致区分出核幔边的多层圈结构（图3-56），其中核部呈深灰色，多数核部形态不完整，个别完整且呈近等轴粒状或长柱状，棱角分明，核部多发育稀疏的宽环带，具较典型岩浆锆石的外形特征。幔部较核部色较浅，呈灰色，宽度在30μm左右，内部结构均匀无环带显示，核幔界线分明。边部一般较窄，宽度小于10μm，色浅，多数色亮，与幔部界线多数清晰。
图3-56 义合片麻岩RZTW20号样品锆石的阴极发光图像
测试结果见图3-57和表3-19，核部共测试28个点，其中有一个点的Th/U值小于0.1，为0.06，其余锆石Th/U值大于0.1，在0.11～0.88之间（图3-58），获得207 Pb/206 Pb年龄范围在（2517±43）～（2172±62）Ma之间，其中有5个点为谐和年龄，其加权平均年龄为2518±21Ma，其余测点均显示具不同程度的Pb丢失而沿着不一致线分布，不一致线与谐和线的上交点年龄为2526±12Ma，与谐和年龄的加权平均值基本接近，代表着其原岩的形成时代。
图3-57 义合片麻岩RZTW20号样品锆石U-Pb年龄谐和图
a.为核部；b.为幔、边部
表3-19 义合片麻岩RZTW20号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS 测年结果表
续表3-19
幔、边部共测试21个点（其中有一个点为边部），其Th/U值介于0.10～5.12之间，其中有8个点的Th/U值介于0.10～1.00之间，（图3-58），其余均大于1，且与核部测点的分布明显不同。获得207 Pb/206 Pb年龄范围在（2496±54）～（1857±93）Ma之间，其中有2个点为谐和年龄，落入上交点一带，其加权平均年龄为2494±42Ma，其余锆石显示具不同程度的Pb丢失而沿着不一致线分布，不一致线与谐和线的上交点年龄为2519±48Ma，与谐和年龄的加权平均值基本接近，可以代表其第一次变质的时代，下交点年龄为1814±35Ma，与获得的6个点的谐和年龄加权平均值1861±40Ma相差虽大，但也在误差范围之内，应为第二次变质事件的反映，说明第二次变质对第一次变质形成的锆石幔部具有一定的改造作用，从而造成了幔部Pb丢失现象。
图3-58 义合片麻岩RZTW20号样品锆石的Th-U相关图
6.岩石成因
义合片麻岩与葛胡窑片麻岩在空间上密切共生，在地球化学特征上具有一定的相似性，表明二者具有一定的成因联系，其较高的Mg#值（平均为0.51），可能是其源岩为来自地幔源的反映。前面讨论认为葛胡窑片麻岩的成因可能为基性岩（角闪岩）在高温（T＞900℃）、高压环境（p＞1.6GPa）下部分熔融的产物，在图3-59上落点主要位于葛胡窑片麻岩的上方，说明其成因可能为基性岩部分熔融在经历了结晶分异过程后晚期结晶的产物，义合片麻岩具弱的负铕异常也反映了这一成因可能。
图3-59 A/MF-C/MF图
（底图据Altherr et al.，2000）
（三）紫苏英云闪长岩（Ar3γδο）
1.地质特征
该类岩是本次工作新发现和新厘定出的填图单位。紫苏英云闪长岩多呈带状、脉状产出，主要分布于大同市北西新荣镇—兴和县大同夭乡一线以南，集中分布在阳高县北守口堡、内蒙古自治区兴和县西施沟村—浑源窑乡、忻州窑村北西一带，以及兴和县黄土窑一带，与葛胡窑片麻岩密切共生，规模大小不等，一般脉状侵入体宽数米到数十米，长约数百米，规模最大的岩株出露于西施沟村—浑源窑乡一带，北北东向展布，面积约10km2。
与葛胡窑片麻岩呈渐变过渡接触关系，显示其可能为葛胡窑片麻岩变质深熔的产物，局部地段可见在紫苏英云闪长岩中含有葛胡窑片麻岩之捕虏体。与黄土窑岩组接触界线截然分明，但其性质不易确认。紫苏英云闪长岩中可见到少量中—暗色麻粒岩包体（图3-60a）。
2.岩石特征
该类岩石呈灰白色，淡肉红色（图3-60b），中细粒花岗变晶结构，块状构造，弱片麻状、条痕状、条纹状构造，以斜长石、石英为主，少量微斜长石、紫苏辉石、黑云母。
图3-60 紫苏英云闪长岩中的包体（a.析离体，阳高县守口堡）及其岩石外貌（b.兴和县浑源窑一带）
3.人工重砂副矿物特征
其人工重砂副矿物组合与葛胡窑片麻岩类似，为磁铁矿+钛铁矿+磷灰石+锆石+赤-褐铁矿，少量黄铁矿、白钛石。其中以磁铁矿含量最高，达1992.67×10-6，其次为钛铁矿，含量为1129.96×10-6，磷灰石含量171.36×10-6，锆石含量仅为23.64×10-6。
4.岩石化学特征
紫苏英云闪长岩本次工作采集了8件样品，收集利用前人样品21件，共29件样品，其主量元素含量见表3-20，CIPW标准矿物及有关参数见表3-21，微量元素含量见表3-22，稀土元素含量见表3-23。
由表3-20可以看出其岩石化学成分变化区间较窄，SiO2含量为65.42%～72.47%，平均为69.43%。在侵入岩的TAS图解（图3-61）上，主要落于花岗闪长岩区和花岗岩区。Al2O3含量介于14.36%～18.06%之间，平均为16.10%。Na2O含量在3.44%～5.75%之间变化，平均为4.77%。K2O含量在1.18%～2.93%之间，平均为1.77%。K2O/Na2O为0.22～0.62，平均为0.38，岩石总体属钠质系列。CaO含量在1.56%～5.1%之间，平均为3.35%。MgO含量介于0.28%～1.47%之间，平均为0.78%。TiO2含量介于0.10%～0.60%之间，平均为0.24%，全铁（=FeO+0.899×Fe2O3）在1.15%～3.41%之间，平均为2.20%。其镁铁质元素Fe2O*3+MgO+Mn O+TiO2（Fe2O*3=total Fe expressed as Fe2O3）含量在1.62%～4.88%之间，平均为3.24%。Mg#[（Mg#=Mg/（Mg+Fe2+）]（原子数比）为0.30～0.71，普遍偏高，平均为0.51。其里特曼指数为0.88～2.56，总体上为钙碱性岩系。在图3-62上样品总体上显示为钙碱性系列。
CIPW标准矿物计算结果表明，其石英含量在18.74%～37.35%之间，多数在20%以上，平均为26.82%左右，标准矿物中刚玉含量在0～2.05%之间，平均为0.81%，紫苏辉石平均含量在3.51%左右，钙长石平均为15.54%，钠长石平均为40.33%，正长石平均为10.58%。在An-Ab-Or图解（图3-63）上投点，紫苏英云闪长岩投点大部分落入英云闪长岩区（T1）和奥长花岗岩区，仅有一个样品落入花岗闪长岩区（G1）。在图3-64和图3-65上显示为奥长花岗岩系列演化趋势，并在图3-65上有较多的样品与TTG岩系和高硅埃达克岩（张旗，2012）的投点位置相近。
表3-20 紫苏英云闪长岩主量元素分析结果表（%）
表3-21 紫苏英云闪长岩岩石化学计算及有关参数表（标准矿物含量为重量百分含量）
表3-22 紫苏英云闪长岩微量元素分析结果表（×10-6）
表3-23 紫苏英云闪长岩稀土元素分析结果表（×10-6）
图3-61 紫苏英云闪长岩TAS图解
Ir.Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性。1.橄榄辉长岩；2a.碱性辉长岩；8.二长辉长岩；9.二长闪长岩；14.副长石二长闪长岩；15.副长石二长正长岩
图3-62 紫苏英云闪长岩K2O-SiO2图解
图3-63 紫苏英云闪长岩An-Ab-Or图解
（据奥康诺，1965）
图3-64 紫苏英云闪长岩Q-Ab-Or图解
CA.钙碱性演化趋势；Td.奥长花岗岩演化趋势
图3-65 紫苏英云闪长岩K-Na-Ca图解
CA.钙碱性演化趋势；Td.奥长花岗岩演化趋势；阴影区为TTG的分布范围（TTG和埃达克岩的分布范围据张旗，2012）
岩石化学特征上，紫苏英云闪长岩较葛胡窑片麻岩和义合片麻岩硅、铝、钙含量偏高，镁铁质含量偏低，其原岩组合特征具TTG岩系的特征。
在微量元素方面，不相容元素中大离子亲石元素Ba、Sr含量偏高，Rb、Cs含量偏低。高场强元素Zr含量较高，与葛胡窑片麻岩和义合片麻岩特征类似。在原始地幔标准化蛛网图上（图3-66）其配分曲线右倾特征明显，高场强元素Th、Nb、Ta、Ti和P亏损状态明显，并具有Ce、Pr、Sm弱亏损的显示，大离子亲石元素Ba、K、Sr和稀土元素La、Nd、Eu等略呈富集状态。与葛胡窑片麻岩的曲线特征相近，较义合片麻岩Th、Ta亏损特征明显。
图3-66 紫苏英云闪长岩微量元素原始地幔比值蛛网图
（标准化值均据Sun & McDonough，1995；图中样品号对应于表3-22中的序号）
在稀土元素方面，其稀土总量含量偏低，∑REE为（31.60～149.00）×10-6，平均为67.50×10-6，较葛胡窑片麻岩和义合片麻岩含量偏低。LREE为（29.80～144.40）×10-6，平均为64.47×10-6，HREE为（1.46～5.63）×10-6，平均为3.04×10-6，LREE/HREE为14.03～31.62，平均为21.57，其轻、重稀土分馏较强，（La/Sm）N为4.40～11.62，平均为6.77，（Gd/Yb）N为2.21～4.98，平均为3.32，轻稀土分馏程度较重稀土分馏程度略强。δEu为0.83～4.03，平均为2.02，具较强的正铕异常。La含量为（8.16～46.05）×10-6，平均含量为18.10×10-6，较典型TTG岩类含量偏高，Yb含量为（0.15～0.58）×10-6，平均为0.33×10-6，Y含量为（1.53～5.82）×10-6，平均为3.31×10-6。Yb、Y含量较葛胡窑片麻岩、义合片麻岩明显偏低。
其球粒陨石标准化配分图（图3-67）呈右倾型，曲线起伏不大。在图3-68上样品投点全部落入埃克岩区。在张旗等（2012）的花岗岩Sr-Yb分类图（图3-69）上显示为埃达克型花岗岩。
5.时代讨论
野外地质关系表明，紫苏英云闪长岩呈不规则的岩株状、宽脉状、带状侵入于葛胡窑片麻岩中，从而说明其形成时代应晚于葛胡窑片麻岩。
本次工作对其进行了同位素年代学方面的研究工作。样品采自晋蒙交界处的山西省阳高县守口堡村附近，样品编号为07RZ2号，岩性为灰白色紫苏英云闪长岩，岩石具中细粒花岗变晶结构，块状—条痕状构造，其矿物成分主要为斜长石、石英，紫苏辉石含量不足5%。
样品中锆石多呈近等轴粒状和长柱状，颗粒粒度大小不等，粒度较粗，粒径多数大于100μm，其外形一般为次圆状—次棱角状，多具复杂的内部结构（图3-70），呈现出多个世代的生长历史。根据其阴极发光图像所显示的颜色和结构不同，大致可划分为核、幔、边的多层圈结构。其核部多呈灰—深灰色，粒状和柱状及长柱状，大小一般为100μm以上，外形一般呈棱角状，自形而完整，并含有细小的暗色包体，具有特征的密集的岩浆振荡环带，显示了典型的岩浆锆石的特征，对其测年应该获得岩浆结晶的年龄。个别核部环带呈蠕虫状或环带不清，可能与受后期改造有关。幔部为灰—浅灰色，与核部界线清楚，宽度较大，一般大于30μm，其环带不发育，无分带或面状分带，个别具典型的冷杉结构，应为第一次变质增生成因，少数幔部呈灰白色，但与边部仍具有较为清楚的分界，宽度一般较大，此类锆石一般多呈近等轴粒状，可能为第一次变质增生成因后再次受到变质作用改造的结果。边部色浅，呈灰白色、亮白色，宽窄不一，一般小于20μm，围绕锆石外围分布，与幔部部分锆石界线清晰，部分呈渐变过渡关系，可能为第二次变质作用对第一次变质作用形成的变质增生锆石有一定的改造作用。本次工作对其各个部位均进行了打点测试，测试年龄结果见表3-24和图3-71。
其中核部共测试51个点，其Th/U值在0.1～1.00之间（图3-72），获得207 Pb/206 Pb表面年龄范围在（2514±35）～（1857±39）Ma之间，其中有3个点为谐和年龄，其加权平均年龄为2511±20Ma，其余锆石显示具不同程度的Pb丢失而沿着不一致线分布，不一致线与谐和线的上交点年龄为2521±15Ma，与谐和年龄的加权平均值基本接近，应代表其原岩的形成时代，而下交点年龄为1853±17Ma，为变质事件的反映。
图3-67 紫苏英云闪长岩稀土元素球粒陨石标准化分布图
（标准化值均据Sun & McDonough，1989；图中样品号对应于表3-23中的序号）
图3-68 埃达克岩Sr/Y-Y判别图（据Defant et al.，2002）
A.MORB部分熔融曲线，残留物为流纹岩；B.结晶分离趋势
图3-69 花岗岩的Sr-Yb分类图
（据张旗，2012）
表3-24 07RZ2号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果表
续表3-24
续表3-24
图3-70 紫苏英云闪长岩07RZ2号样品锆石的阴极发光照片
图3-71 紫苏英云闪长岩07RZ2号样品锆石U-Pb测年结果图
a.核部；b.幔、边部
07RZ2号样品锆石的幔、边部共测试29个点，其中有一个点测试异常，其Th/U值介于0.001～1.00之间（图3-72），与核部的Th、U含量特征明显不同。获得207 Pb/206 Pb表面年龄范围在（2513±34）～（1841±55）Ma之间，为幔部和边部两次变质事件的反映，其中57号测点结果落于谐和线上，表面年龄为2513±34 Ma，其余锆石显示具不同程度的Pb丢失而沿着不一致线分布，其中6号、12号、37号、49号、73号、76号共6个测点落于谐和线上，其加权平均年龄为1847±26 Ma，不一致线与谐和线的上交点年龄为2484±36 Ma，与谐和年龄的加权平均值基本接近，可以代表其第一次变质的时代，而下交点年龄为1810±23 Ma，与获得的谐和年龄加权平均值1847±26 Ma相近，也与核部下交点的1853±17 Ma年龄接近，为第二次变质事件的反映，说明第二次变质对第一次变质形成的锆石幔部具有一定的改造作用。
6.岩石成因
紫苏英云闪长岩与葛胡窑片麻岩在空间上密切共生，在副矿物组合、微量元素方面和稀土元素地球化学特征上，二者具有一定的相似性，表明二者具有一定的成因联系，同样具较高的Mg#值（平均为0.51），可能是其源岩为来自地幔源的反映。前面讨论认为葛胡窑片麻岩的成因可能为基性岩（角闪岩）在高温（T＞900℃）、高压环境（p＞1.6GPa）下部分熔融的产物，图3-73显示紫苏英云闪长岩较葛胡窑片麻岩和义合片麻岩具有更高的铝、钙含量和较低的镁铁质含量，其落点主要位于葛胡窑片麻岩的上方，说明其可能为基性岩部分熔融晚期结晶的产物或葛胡窑片麻岩在麻粒岩相变质作用条件下变质深熔成因。
图3-72 紫苏英云闪长岩07RZ2号样品锆石Th-U相关图
图3-73 紫苏英云闪长岩A/MF-C/MF图
（底图据Altherr et al.，2000）
（四）峨沟片麻岩（Ar3Egn）
1.地质特征
该片麻岩为1∶5万阳高测区阳高县幅和罗文皂幅所命名，并在1∶5万浑源窑测区也有分布。
1∶20万大同市幅将其作为葛胡窑组上段的主要组成岩性，经1∶5万区调和本次工作认为其为变质深成岩类，应从地层系统中剔除出来，并予以单独的填图单位名称。
该片麻岩主要分布于山西省阳高县北山地区连石窑到对九沟村附近，平面上呈长轴方向北东东向的岩株状产出，东西长约18km，南北宽约6.75km，面积约53.25km2。另外在平山村一带也有一面积不足1km2的小岩株分布。其与葛胡窑片麻岩呈侵入接触关系，其边部呈锯齿状，多见其枝脉侵入于葛胡窑片麻岩中，并被古元古代变质基性岩、中元古代辉绿岩脉和中侏罗世侵入岩等后期岩浆岩侵入。
其与葛胡窑片麻岩最大的区别：一是在颜色上，葛胡窑片麻岩一般呈灰黄色，而峨沟片麻岩则多呈灰绿色；二是在矿物成分上，峨沟片麻岩不含紫苏辉石。这些特征可作为野外填图的标志（图3-74）。
图3-74 峨沟片麻岩与葛胡窑片麻岩接触关系及特征
在峨沟片麻岩中阳高岩组的捕虏体和暗色包体较为少见。
2.岩石特征
峨沟片麻岩岩性组合为灰绿色变质花岗闪长岩、变质石英闪长岩、碎粒石英闪长岩、透辉斜长片麻岩、蚀变角闪透辉斜长片麻岩、黑云透辉斜长片麻岩等，以透辉斜长片麻岩类为主。岩石多呈灰绿色，中细粒粒状变晶结构，以块状构造为主，也见呈弱片麻状、条带状构造，但多不发育。其主要矿物组成：暗色矿物含量5%～20%，以角闪石为主，次为黑云母等；浅色矿物为斜长石（56%～62%）、钾长石（10%～15%）、石英（5%～15%）。
3.人工重砂副矿物特征
峨沟片麻岩人工重砂副矿物组合为钛磁铁矿+钛铁矿+锆石+磷灰石+黄铁矿，副矿物组合较为单一，且含量较低，其中含量最高的为钛铁矿和磁铁矿，含量为上百到上千克/吨，锆石和磷灰石含量仅十数到数十克/吨。
4.岩石地球化学特征
峨沟片麻岩岩石化学样品本次工作采集了9件，收集利用前人样品39件，共48件样品，其主量元素含量见表3-25，CIPW标准矿物及有关参数见表3-26，微量元素含量见表3-27，稀土元素含量见表3-28。
表3-25 峨沟片麻岩主量元素分析结果表（%）
续表3-25
注：其中1～39号样品为收集前人资料，40～48号样品为本次工作采集。
表3-26 峨沟片麻岩CIPW标准矿物计算及有关参数（标准矿物含量为重量百分含量）
续表3-26
表3-27 峨沟片麻岩微量元素分析结果表（×10-6）
表3-28 峨沟片麻岩稀土元素分析结果表（×10-6）
注：表3-27和表3-28中1～6号样品为收集前人资料，其余为本次工作采集。
由表3-25可以看出其岩石化学成分变化区间较宽，SiO2含量为52.63%～67.71%，平均为59.42%。在侵入岩的TAS图解（图3-75）上，主要落入闪长岩和花岗闪长岩区，少量样品样点落入辉长闪长岩、二长闪长岩区、二长岩和石英二长岩区。Al2O3含量介于14.94%～20.16%之间，平均为15.99%。Na2O含量在2.30%～5.00%之间变化，平均为3.82%。K2O含量在0.44%～3.42%之间，平均为1.65%。K2O/Na2O为0.11～0.87，平均为0.42，岩石总体属钠质系列。CaO含量在2.46%～8.20%之间，平均为5.18%。MgO含量介于1.08%～7.69%之间，平均为3.36%，含量高于葛胡窑片麻岩平均值。TiO2含量介于0.18%～2.66%之间，平均为0.58%，全铁（=FeO+0.899×Fe2O3）在1.94%～14.12%之间，平均为6.20%，也较葛胡窑片麻岩含量高。其镁铁质元素Fe2O*3+MgO+MnO+TiO2（Fe2O*3=total Fe expressed as Fe2O3）含量在3.29%～18.89%之间，平均为10.23%。Mg#[（Mg#=Mg/（Mg+Fe2+）]（原子数比）为0.30～0.71，普遍偏高，平均为0.57。其里特曼指数为0.71～4.60，平均为2.13，以中-强钙碱性岩系为主，少量样品可能为碱性岩系。在图3-76上样品总体上显示为钙碱性-高钾钙碱性系列。
图3-75 峨沟片麻岩TAS图解
Ir.Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性。1.橄榄辉长岩；2a.碱性辉长岩；8.二长辉长岩；9.二长闪长岩；14.副长石二长闪长岩；15.副长石二长正长岩
图3-76 峨沟片麻岩K2O-SiO2图解
CIPW标准矿物计算结果表明（表3-26），其石英含量在0～28.35%之间，平均为12.38%，标准矿物中刚玉含量在0～6.62%之间，平均为0.80%，紫苏辉石平均含量在12.51%左右，钙长石平均为20.84%，钠长石平均为33.95%，正长石平均为10.35%。选取标准矿物石英含量大于10%的样品在An-Ab-Or图解（图3-77）上投点，大部分落入英云闪长岩区（T1），少量落入花岗闪长岩区。在图3-78上演化趋势不明显，在图3-79上显示具钙碱性岩演化趋势，并与低硅埃达克岩（张旗，2012）的投点位置相近。
峨沟片麻岩11件样品微量元素和稀土元素特征有所不同，其中收集利用的原1∶5万阳高测区资料较本次工作样品含量普遍偏高，可能与分析测试误差有关，故以本次工作样品为准进行介绍。本次工作采集的5件样品原始地幔比值蛛网图给出非常一致的曲线形态（图3-80），其特征为曲线呈单斜形态，不相容元素中大离子亲石元素Ba、Sr含量偏高，Rb、Cs含量偏低。高场强元素Zr含量较高，高场强元素Th、Nb亏损明显，P略具亏损状态，大离子亲石元素Ba、K、Sr等略呈富集状态。
图3-77 峨沟片麻岩An-Ab-Or图解
（据奥康诺，1965）
图3-78 峨沟片麻岩Q-Ab-Or图解
CA.钙碱性演化趋势；Td.奥长花岗岩演化趋势
图3-79 峨沟片麻岩K-Na-Ca图解
CA.钙碱性演化趋势；Td.奥长花岗岩演化趋势；阴影区为TTG的分布范围（TTG和埃达克岩的分布范围据张旗，2012）
图3-80 峨沟片麻岩微量元素原始地幔比值蛛网图
（标准化值均据Sun & McDonough，1995；图中样品号对应于表3-27中的序号，其中1～6号为利用前人资料，其余为本次样品）
在稀土元素方面，有6件样品特征相近，5件收集利用的原1∶5万阳高测区资料中有4件含量明显偏高，可能误差较大，故以本次工作所采集的5件样品和1件前人样品为特征进行介绍。其稀土总量含量偏低，∑REE为（45.00～63.60）×10-6，平均为53.89×10-6，较葛胡窑片麻岩和义合片麻岩含量偏低。LREE为（42.70～59.70）×10-6，平均为50.62×10-6，HREE为（2.36～5.36）×10-6，平均为3.27×10-6，略高于球粒陨石的含量。LREE/HREE为9.79～20.60，平均为16.39，其轻、重稀土分馏强烈，（La/Sm）N为2.78～4.80，平均为4.01，（Gd/Yb）N为2.95～5.51，平均为4.41，重稀土分馏程度较轻稀土分馏程度略强。δEu为1.27～1.87，平均为1.51，具较强的正铕异常。La含量为（9.22～13.7）×10-6，平均为11.51×10-6，含量偏低，Yb含量为（0.216～0.584）×10-6，平均为0.31×10-6，Y含量为（2.19～6.12）×10-6，平均为3.21×10-6，较葛胡窑片麻岩、义合片麻岩Yb、Y含量明显偏低，其球粒陨石标准化配分图（图3-81）呈右倾型，曲线起伏不大。在图3-82上样品投点全部落入埃达克岩区。在张旗等（2012）的花岗岩Sr-Yb分类图上（图3-83）显示为埃达克型花岗岩。
图3-81 峨沟片麻岩稀土元素球粒陨石标准化分布图
（标准化值均据Sun & Mc Donough，1989；图中样品号对应于表3-28中的序号，其中1～6号为利用前人资料，其余为本次工作样品）
图3-82 埃达克岩Sr/Y-Y判别图
（据Defant et al.，2002）
A.MORB部分熔融曲线，残留物为流纹岩；B.结晶分离趋势（Ol+Pl+Cpx+Opx）
图3-83 花岗岩的Sr-Yb分类图
（据张旗，2012）
5.时代讨论
本次工作在峨沟片麻岩中采集了两件同位素年龄样品进行锆石U-Pb测年，样品编号分别为07RZ5和07RZ6。两件样品均为灰绿色，变形较弱，块状构造，岩性均为变质闪长岩（图3-84、图3-85）。
图3-84 07RZ5号测年样品岩性
图3-85 07RZ6号测年样品岩性
其中07RZ5号样品采自内蒙古自治区兴和县边石窑村西河东侧，采样点附近无其他岩浆活动，其锆石多为等轴粒状（图3-86），粒度较粗，可分为核部和边部两部分结构。其中核部粒径大小不一，色暗，具典型的岩浆振荡环带，部分粒径在30μm左右，部分粒度较粗，多具棱角状外形，晶体较完整，核部为岩浆成因的锆石。边部多呈亮灰白色，均质无内部结构，宽度较大。锆石内部常具放射状裂纹，可能为内核放射性元素衰变生热过程锆石膨胀所致。
图3-86 峨沟片麻岩07RZ5号样品锆石阴极发光图像
峨沟片麻岩07RZ5号样品的测年结果见表3-29和图3-87。测试结果表明，其核部与边部具有不同的Th、U组成（图3-88）。核部获得了7号、15号、25号3个测点谐和年龄，分别为2502±37Ma、2505±35Ma、2496±36Ma，其余测点均沿不一致线分布，其上交点年龄为2501±5Ma，这组年龄应该是其成岩年龄。边部获得了1866±6Ma的年龄结果，应为变质事件的记录。
表3-29 07RZ5号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果表
续表3-29
图3-87 07RZ5号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果谐和图
a.核部；b.边部
07RZ6号样品采自内蒙古自治区兴和县泉子沟北约2km的沟中，其锆石外形呈近等轴粒状（图3-89），粒径均大于100μm，虽也发育有核、边结构，但核部环带结构仅隐约可辨，测年结果表明，核部和边部Th、U组成不同，但核部与边部具有相近的年龄值（表3-30，图3-90），其大致可划分为两组，其中一组29个点加权平均年龄为1849±8Ma，与07RZ5号样品给出的1866±6Ma的变质年龄相接近；另一组8个点加权平均年龄为1792±13Ma，综合分析认为这两组年龄均为变质事件的反映，其中第二组年龄可能为退变质年龄的反映。
图3-88 07RZ5号样品Th-U相关图
图3-89 峨沟片麻岩07RZ6号样品锆石阴极发光图像
表3-30 07RZ6号样品锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果表
续表3-30
图3-90 峨沟片麻岩07RZ6号样品锆石U-Pb年龄测试结果及Th-U相关图
6.岩石成因
峨沟片麻岩人工重砂副矿物组合为钛铁矿+钛磁铁矿，但含量较低，岩体基本不含阳高表壳岩捕虏体和其他暗色包体，说明其来源较深，其岩石化学成分以低硅、低钾、富钠和镁铁质为特征，具较高的Mg#值（平均为0.57），可能为其源岩有地幔物质加入的反映。在微量元素蛛网图上，Ta、P、Ti无明显亏损，稀土元素分布形式显示轻重稀土分馏程度较强，重稀土含量低，并具正铕异常，同样预示其成因与地幔有关，Nb亏损性质反映其在上升过程受到地壳物质的混染。图3-91显示峨沟片麻岩与葛胡窑片麻岩具有相似的岩石化学特征，其落点主要位于基性岩的部分熔融区，结合其稀土总量偏低，与球粒陨石重稀土相近的含量特征同样说明其成因可能为幔源基性岩部分熔融的产物。
图3-91 峨沟片麻岩A/MF-C/MF图
（底图据Altherr et al.，2000）
（五）变质基性岩（Ar3N）
1.地质特征
变质基性岩在区内分布比较广泛，1∶5万阳高测区称其为满洲窑片麻岩或变质镁铁质岩，并认为其侵位时代为五台期。陈亚平和钱祥鳞（1990）因其在内蒙古自治区兴和县马安桥一带较为典型，将其称为马安桥基性岩墙，并认为其时代为太古宙。该期侵入岩多呈规模较小的不规则岩株状、岩脉状或岩墙状产出，侵入于葛胡窑片麻岩、峨沟片麻岩等新太古代的地质体中（图3-92）。在阳高县王官屯—丰镇市满洲窑一带多呈岩株、岩床状产出，其中岩株状侵入体面积最大的为4km2左右，岩床状侵入体宽数十米到数百米，长数百米到数千米。地貌上多呈正地形。节理发育，风化沿节理形成球状风化。部分小型岩脉斜切葛胡窑片麻理并随片麻理一起褶皱。还可见岩脉两侧有1cm的褪色边。
本期侵入岩在研究区东南部广泛分布，特别在大同古店—兴和县黄土窑一线以南更为发育，其产状多样，以岩脉状为主，多呈产状陡立的岩墙状侵入于葛胡窑片麻岩（图3-93）中，其次为小岩株状和岩床状，与围岩接触界线截然清晰，多与围岩片麻理平行，少数可见其与片麻理斜交，从而提供了较为直观的侵入或挤入成因证据。新太古代变质基性岩墙群与云英闪长质-花岗闪长质等长英质片麻岩一起构成了葛胡窑灰色片麻岩的双峰式组合，但其数量与长英质岩石相比明显少得多，据陈亚平（1990）实测剖面粗略统计，在总厚2373.4m的店子村剖面中，长英质岩石占95.31%。变质基性岩墙仅占剖面总厚的4.6%。多数地段早期变质基性岩墙层数多，厚度小，与长英质岩石一起不显示火山旋回性。变质基性岩墙与围岩界线清晰，本身无片麻理而呈块状构造，变质基性岩脉的块状构造与其围岩清楚的片麻理形成鲜明对照。由于基性岩熔点高于长英质的围岩，在围岩仍保留清楚片麻理的情况下，变质基性岩墙群的块状构造就不可能是重熔结晶的结果，说明它是后来侵入的。由于强烈变形，这些早期变质基性岩墙群均已成为片内透镜体和无根紧密褶曲。早期变质基性岩墙群的原始构造已消失殆尽，但根据其侵入到侵入岩成因的灰色片麻岩中，推测它们属早期基性岩墙群侵入体是合理的。同时，这些早期基性岩墙群未侵入到集宁岩群孔兹岩系，这个地质现象暗示了集宁岩群孔兹岩系与葛胡窑灰色片麻岩系之间存在着一个重要的构造间断面。
图3-92 呈脉状侵入峨沟片麻岩中的变质基性岩（丰镇市西施沟南）
图3-93 呈岩墙状侵入葛胡窑片麻岩中的变质基性岩（兴和县葛胡窑西北）
2.岩石特征
变质基性岩类的岩性种属包括斜长二辉麻粒岩、（石榴）斜长二辉麻粒岩、角闪斜长辉石岩、黑云角闪辉石岩、角闪斜长透辉石岩及透辉斜长角闪岩等。其共同的特征为岩石呈灰黑色、黑色，块状构造、麻粒状构造，暗色矿物具弱定向排列趋势，显条纹条痕状构造，细粒变晶结构，暗色矿物以辉石、角闪石为主，黑云母次之，浅色矿物以斜长石为主，常见石榴石，浅色矿物与暗色矿物含量近等。现择其常见岩性介绍如下。
斜长二辉麻粒岩：紫苏辉石含量15%～40%，次透辉石0～35%，斜长石50%。
石榴斜长二辉麻粒岩：单斜辉石40%，紫苏辉石10%，角闪石3%，斜长石25%，石榴石20%。
二辉角闪岩：角闪石70%左右，紫苏辉石15%，单斜辉石15%。
3.人工重砂副矿物特征
变质基性岩人工重砂副矿物组合为磁铁矿+钛铁矿+磷灰石+锆石+黄铁矿。其中磁铁矿一般含量1961.16×10-6，钛铁矿含量1763.21×10-6，锆石含量20.10×10-6，磷灰石含量22.06×10-6，黄铁矿10余粒。
磁铁矿：黑色，次浑圆粒状、棱角—次棱角块状，不透明，金属光泽，高硬度，粒径（mm）为0.01～0.56。钛铁矿：黑色，次浑圆板粒状、粒状、棱角—次棱角块状，不透明，金属光泽，高硬度，粒径（mm）为0.01～0.52。磷灰石：无色，部分被铁染带点黄色，次浑圆—浑圆柱粒状、粒状，透明，玻璃光泽，中硬度，粒径（mm）为0.02～0.28。黄铁矿：铜黄色，棱角—次棱角块状，不透明，金属光泽，高硬度，粒径（mm）为0.05～0.3。
锆石为浅玫瑰色，次浑圆—浑圆粒状、柱粒状，透明，金刚光泽，高硬度，表面受溶蚀，晶棱、晶面模糊不清楚，伸长系数在1～1.5之间，少数在1.5～2之间，粒径（mm）为0.02～0.25。
4.岩石地球化学特征
1）主量元素
变质基性岩主量元素含量见表3-31，微量元素含量见表3-32，稀土元素含量见表3-33。由表3-31可以看出，变质基性岩93件样品SiO2含量介于44.46%～53.76%之间，平均为49.32%，属于基性岩的含量范畴。Al2O3含量介于10.88%～18.48%之间，平均为14.41%。Na2O含量在0.6%～4.42%之间变化，平均为2.55%。K2O含量在0.20%～3.08%之间，平均为0.89%。K2O/Na2O含量为0.09～2.29，平均为0.38，钠大于钾的含量。CaO含量在5.29%～13.6%之间，平均为9.86%。MgO含量介于1.55%～10.75%之间，平均为6.09%。TiO2含量介于0.45%～3.12%之间，平均为1.20%。全铁（=FeO+0.899×Fe2O3）在7.36%～20.83%之间，平均为12.66%。其镁铁质元素Fe2O*3+MgO+Mn O+TiO2（Fe2O*3=total Fe expressed as Fe2O3）含量在13.91%～32.84%之间，平均为20.52%。全铁/MgO平均为2.25。Mg#[（Mg#=Mg/（Mg+Fe2+）]（原子数比）为0.25～0.82，平均为0.55。其岩石化学成分特点为低硅，富钠、铁，贫镁、钾。采用侵入岩TAS图解（图3-94）对其岩石类型进行判别，投点主要落于亚碱性辉长岩区和辉长闪长岩区，个别样品可能受后期钾化影响而呈碱性辉长岩和二长辉长岩。在图3-95上样品总体上显示为富铁的趋势，总体上显示为拉斑玄武岩系列。
图3-94 变质基性岩类TAS图解
虚线上方为碱性；下方为亚碱性
图3-95 变质基性岩类F-A-M图
TH.拉斑玄武岩系列；CA.钙碱性玄武岩系列
表3-31 新太古代变质基性侵入岩主量元素分析结果表（%）
续表3-31
续表3-31
续表3-31
注：表中序号1～62号源自1∶5万阳高测区资料，63～75号为利用1∶5万大同测区资料，76～81号为引用陈亚平等（1990）资料，其他为本次工作所采样品。
表3-32 新太古代变质基性侵入岩微量元素分析结果表（×10-6）
表3-33 新太古代变质基性侵入岩稀土元素分析结果表（×10-6）
注：表3-32和表3-33中序号1～4号源自1∶5万阳高测区资料，5～11号为利用1∶5万大同测区资料，21～23号为引自陈亚平等（1990），其他为本次工作所采样品。
2）微量元素
变质基性岩23件样品微量元素总体上含量偏低，其中不相容元素略显偏高，均是原始地幔的10倍到数十倍左右，而相容元素含量偏低，一般为原始地幔的数倍，且随着相容程度的增高，元素含量明显降低，强相容元素含量不及原始地幔的10%。微量元素原始地幔标准化蛛网图为略向右倾斜的近平坦型（图3-96），起伏较小，具弱的Nb、Ta、P、Ti亏损，反映其在上升过程受到陆壳成分的轻微混染。
图3-96 新太古代变质基性岩类微量元素原始地幔比值蛛网图
（原始地幔值据Sun & McDoungh，1995）
3）稀土元素
在稀土元素方面，20件样品给出了基本一致的含量特征，其稀土总量偏低，∑REE为（42.40～220.5）×10-6，平均为83.64×10-6，LREE为（31.40～195.1）×10-6，平均为67.56×10-6，HREE为（5.41～27.39）×10-6，平均为16.38×10-6，LREE/HREE为2.12～9.22，平均为4.17，其轻、重稀土分馏程度较低，（La/Sm）N为1.13～4.76，平均为2.10，（Gd/Yb）N为0.99～2.67，平均为1.43，轻稀土分馏程度较重稀土分馏程度略强。δEu为0.66～1.23，平均为0.97，铕异常不明显，反映基性岩浆的分异作用较弱。La平均含量为13.20×10-6，Yb平均含量为2.52×10-6，Y平均含量为24.00×10-6，其球粒陨石标准化配分曲线（图3-97）略向右倾斜，在轻稀土部分斜率较大，在重稀土部分趋于平缓。
图3-97 变质基性岩类稀土元素配分图
（球粒陨石值据Sun & McDoungh，1989）
5.时代讨论
本次工作对变质基性岩进行了同位素测年工作，样品采自山西省阳高县太师庄村北约300m处，采样点处变质基性岩呈灰黑色，岩性为中细粒黑云斜长二辉麻粒岩，中细粒粒状变晶结构，弱片麻状构造，局部片麻状构造，球状风化严重（图3-98）。其锆石阴极发光图像（图3-99）显示，锆石呈浑圆粒状，大小为50～100μm居多，呈亮白色，内部结构不清晰，测年结果见图3-100和表3-34，其Th/U多小于0.1，显示了变质锆石特征，获得25个点的207 Pb/206 Pb谐和年龄为1858±12Ma，可能代表其变质时代的年龄。结合其侵入于新太古代变质深成岩而未侵入集宁岩群，从而认为其时代应为新太古代。
图3-98 太师庄变质基性岩07RZ1号样品采样点岩貌特征
图3-99 太师庄变质基性岩07RZ1号样品锆石阴极发光图像
图3-100 太师庄一带变质基性岩07RZ1号样品测年结果谐和图及锆石Th-U相关图
表3-34 太师庄变质基性侵入岩07RZ1号样品测年结果表
6.构造环境探讨
区内变质基性岩呈岩株、岩脉、岩床、岩墙状侵入于早期地质体中，岩石变质程度高而变形弱，与其围岩具有明显的区别，不但可以作为早前寒武纪构造演化的标志，而且可以通过其岩石地球化学特征所携带的信息推测其侵位的大地构造背景。
运用地球化学对其构造环境进行判别，在图3-101a上投点主要落于洋岛和大陆玄武岩区，图3-101b上投点显示为N型MORB，在图3-101c上除钙碱性玄武岩区无显示外，其余各种构造环境均有显示，图3-101d上主要落于E型MORB+WPT和CAB区。虽然在各类构造环境判别图上难以得出统一的结论，可能与早前寒武纪的构造环境是否类同于现代板块模式有关，或者与岩石在变质作用过程中元素含量发生了改变，从而使一些图解的应用受到限制，但仍有一定的参考价值，上述各图解可以给出一个可能是变质基性岩与岛弧环境有关。结合其侵入于葛胡窑片麻岩等具有岛弧环境背景的新太古代变质深成岩，可以排除其形成于洋脊环境的可能，因此其形成于大陆岛弧环境的可能性更大。
图3-101 变质基性岩构造环境判别图
（六）大同-阳高新太古代构造岩浆岩带岩浆演化与构造环境讨论
1.岩浆演化特征
如前所述，大同-阳高新太古代构造岩浆岩带内可以划分出4个填图单位：葛胡窑片麻岩、义合片麻岩、紫苏英云闪长岩、峨沟片麻岩。其较早形成的深成岩为葛胡窑片麻岩，原岩以石英闪长岩-英云闪长岩-花岗闪长岩类为主，少量为奥长花岗岩类，人工重砂副矿物组合为磁铁矿+钛铁矿+磷灰石+锆石，与太古宙典型地区的TTG岩类相比，该片麻岩以低SiO2（平均为61.68%）、K2O（平均为1.77%）、MgO（平均为3.06%），富Na2O（平均为3.87%）、Al2O3（平均为16.36%）、CaO（平均为4.96%）为特征。Na2O/K2O为1.32～4.30，岩石总体属钠质系列，其微量元素原始地幔标准化蛛网图显示高场强元素Th、Ta、Nb、Ti和P呈亏损状态，大离子亲石元素Ba、K、Sr和Nd等略呈富集状态，∑REE（平均为142.10×10-6）偏高，轻、重稀土分馏中等偏强，基本无铕异常或具正铕异常。该片麻岩兼具TTG岩系和低硅埃达克岩的特征，但又与二者间存在一定的差异，其与世界典型地区太古宙TTG岩系存在SiO2、Na2O含量偏低，K2O、CaO含量略显偏高的差别。与典型埃达克岩的区别主要表现为Y含量略显偏高。葛胡窑片麻岩的成因研究表明，其与基性岩的部分熔融有关。
随后侵位的变质深成岩为义合片麻岩，其人工重砂副矿物组合为磁铁矿+钛铁矿+磷灰石+锆石，其与葛胡窑片麻岩相比，SiO2含量偏高，原岩组合为英云闪长岩-花岗闪长岩-奥长花岗岩，具TTG岩系的特征，但二者也存在较明显的差异，主要体现为K2O、CaO含量偏高而Na2O含量偏低。另外其镁铁质元素Fe2O*3+Mg O+MnO+TiO2含量也略显偏高。与葛胡窑片麻岩相比，其微量元素Th、Ta异常不明显。稀土总量相近，轻重稀土分馏程度相同，但义合片麻岩具微弱的负铕异常，综合反映其成因可能为基性岩部分熔融晚期结晶的产物。
紫苏英云闪长岩呈规模较小的岩株状、岩脉状侵入于葛胡窑片麻岩中，其人工重砂副矿物组合为磁铁矿+钛铁矿+磷灰石+锆石，原岩相当于英云闪长岩-奥长花岗岩，较葛胡窑片麻岩和义合片麻岩更偏酸性，岩石也以富钠为特征，强烈亏损Th、Nb、Ta，稀土总量偏低，且具正铕异常，较葛胡窑片麻岩和义合片麻岩具有更低的Y、Yb含量，更高的铝、钙含量和较低的镁铁质含量，与葛胡窑片麻岩具有相似的微量元素与稀土元素含量特征，说明其可能为基性岩部分熔融晚期结晶的产物或葛胡窑片麻岩在麻粒岩相变质作用条件下变质深熔的产物。
峨沟片麻岩侵入于葛胡窑片麻岩中，与葛胡窑片麻岩相比，更偏中性，原岩相当于闪长岩-石英闪长岩-英云闪长岩，少量为花岗闪长岩，其人工重砂副矿物组合以钛磁铁矿+钛铁矿为主，少量锆石和磷灰石，相比前三个填图单位贫磁铁矿而更富钛金属矿物，说明其来源更深。在微量元素方面由不相容元素向相容元素过渡含量明显降低，Th、Nb亏损明显，而Ta亏损不明显，在稀土元素方面总量明显偏低，特别是重稀土近于球粒陨石的含量，综合表明其可能源自地幔的基性岩部分熔融的产物。
2.构造环境讨论
大同-阳高新太古代构造岩浆岩带内葛胡窑片麻岩、义合片麻岩、紫苏英云闪长岩、峨沟片麻岩4个填图单位，在形成时代上相近，成因上类似，所处构造部位相同，故放在一起讨论其构造环境。
上述各个部分讨论说明，大同-阳高新太古代构造岩浆岩内的各个填图单位既具有太古宙TTG岩石组合的特征，又具有埃达克岩的地球化学特征。无论是从其岩石组合特征来看还是从其地球化学特征来看，大同-阳高新太古代构造岩浆岩内的各个填图单位均显示出岛弧岩浆岩的特征，另外，其具有埃达克岩的特征，也常被作为鉴别消减带的一项岩浆岩标志（Bourdon et al.，2003）。
邓晋福（2010）在基于实验岩石学成果的基础上，提出与洋壳俯冲有关的两类典型火成岩类：楔形地幔在含水条件下橄榄岩局部熔融产生的高镁安山岩/闪长岩类（HMA）和俯冲洋壳局部熔融岩浆与地幔楔相互作用产生的镁安山岩/闪长岩类（MA），并指出HMA与MA并不是某一种具体的岩石，实际上相当于岩石系列的名称，提出了其识别方法（图3-102）。本区内大同-阳高新太古代构造岩浆岩带内葛胡窑片麻岩、义合片麻岩和峨沟片麻岩的样点均显示了MA的特征，说明其可能形成于与洋壳俯冲有关的构造环境中。
图3-102 MA的SiO2-MgO图（a）和SiO2-FeO*/MgO图（b）（均据Deng et al.，2009）
HMA.高镁安山岩/闪长岩类；MA.镁安山岩/安山岩类；LF-CA.低Fe-CA；CA.钙碱性系列；TH.拉斑玄武岩系列。竖虚线表示SiO2=52%
从微量元素构造环境判别图（图3-103）投点结果来看，也表明大同-阳高新太古代构造岩浆岩带内的变质深成岩形成于类似显生宙以来的岛弧环境。
图3-103 微量元素构造环境判别图解（据Pearce et al.，1984）
ORG.洋中脊花岗岩；VAG.火山弧花岗岩；WPG.板内花岗岩；syn-COLG.同碰撞花岗岩
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