区内各个变质地体具有各自独特的区域变质岩石组合，如阳高岩组以铁英岩、角闪岩类、斜长片麻岩类、变粒岩和浅粒岩为主；葛胡窑片麻岩以二辉斜长麻粒岩、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为主；柳子堡片麻岩以黑云角闪斜长片麻岩为主；集宁岩群中的黄土窑岩组以富铝片麻岩为主，沙渠村岩组以富铝片麻岩夹浅粒岩、长石石英岩为主，东沟村岩组以大理岩为主。区内各个变质地体虽然经历了低—高级多期次变质作用的改造，但仍然保留了其主要变质期次所形成的岩貌特征。由于属于变质深成岩或变质侵入岩类的岩石特征、岩石化学与地球化学特征已在第三章进行了介绍，故本部分内容主要对属于变质表壳岩中的区域变质岩类进行介绍，也即主要对阳高岩组和集宁岩群中的区域变质岩进行介绍。
对于区域变质岩原岩恢复主要依据地质产状、岩石共生组合特点等宏观特征将其区分为变质表壳岩和变质深成岩或变质侵入岩两个大类。对于变质表壳岩类，由于区内区域变质岩石为经历了中—高级变质作用的产物，其原岩的结构构造消失殆尽或保留的原岩特征极少，从而岩相学、岩石化学及地球化学特征成为恢复其原岩具体类型的重要参考。
（一）阳高岩组变质岩石特征及原岩恢复
阳高岩组中包括的主要区域变质岩石类型有铁英岩、紫苏斜长角闪岩、斜长辉石岩、斜长二辉麻粒岩、石榴角闪辉石斜长麻粒岩、石榴黑云斜长片麻岩、石榴黑云二长片麻岩、黑云紫苏石榴浅粒岩等，几种岩性一般多呈透镜状包体伴生产出于葛胡窑片麻岩中，层状外貌特点明显，显然属于一套变质表壳岩组合，空间上主要集中分布于大同—阳高北山地区的山前一带。
1.铁英岩类
1）岩石学特征
该岩类呈包体零星分布于葛胡窑片麻岩中。铁英岩岩性多为二辉铁英岩，岩石颜色呈灰白色、浅灰色、铅灰色，风化后呈铁锈色。矿物有明显定向排列，多具条带状构造，少数为块状构造，不等粒（鳞片）粒状变晶结构、粒状变晶结构。矿物组成为磁铁矿（15%～25%）、石英（35%～55%）、斜长石（10%～20%），少量透辉石（＜10%）和紫苏辉石（＜10%）。岩石常具碳酸盐矿物和云母类矿物蚀变。
2）岩石化学特征
阳高岩组铁英岩岩石化学成分见表4-1，其SiO2含量在33.59%～57.92%之间，平均为44.76%，Al2O3为0.02%～3.92%，平均为1.59%；Na2O含量为0.02%～0.76%，平均为0.16%；K2O含量为0.02%～0.19%，平均为0.08%；CaO含量为0.94%～3.81%，平均为1.83%；MgO含量为0.41%～4.54%，平均为2.08%；TiO2含量为0.12%～0.50%，平均为0.29%；MnO含量为0.06%～1.72%，平均为0.28%；Fe2O3含量为17.60%～38.19%，平均为30.80%；FeO含量为10.13%～22.69%，平均为15.88%；P2O5含量为0.04%～0.18%，平均为0.11%。从上述岩石化学成分特点来看，显然符合铁英岩的化学成分特征，岩石普遍具有较高的硅、铁含量。
3）岩石地球化学特征
阳高岩组铁英岩的微量元素含量见表4-2，稀土元素含量见表4-3。
从表4-2中可以看出，阳高岩组铁英岩微量元素除Ba、Sr、Zr、V、Cr含量较高外，其余元素均较低，其微量元素原始地幔比值蛛网图右倾特征明显，除Co、Cr、Ni含量低于原始地幔外，其余元素含量均高于原始地幔（图4-1）。其与北美页岩相比，除Th、Co、Sr、Fe、Hf含量较高，Ni、Sc与北美页岩相近外，其余元素均明显低于北美页岩（图4-2）。
图4-1 阳高岩组微量元素原始地幔标准化蛛网图
（原始地幔值据Mcdonough，1995）
图4-2 阳高岩组微量元素北美页岩标准化蛛网图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
从表4-3中可以看出，阳高岩组铁英岩稀土总量∑REE为110.2×10-6，含量较低。LREE/HREE为8.54，轻、重稀土分馏中等偏高，其球粒陨石标准化配分图（图4-3）右倾特征明显，铕异常不明显。阳高岩组铁英岩稀土含量与北美页岩相比，稀土总量明显偏低，其北美页岩标准化配分图（图4-4）显示轻稀土富集，轻重稀土呈台阶式分布，铕相对富集。
4）原岩恢复
根据其地质产状、岩石化学与地球化学成分特点恢复其原岩为含铁硅质岩或铁质碧玉岩。
表4-1 阳高岩组中副变质岩类岩石化学成分表（%）
表4-2 阳高岩组中副变质岩类微量元素含量（×10-6）一览表
表4-3 阳高岩组中副变质岩类稀土元素含量（×10-6）及有关参数一览表
图4-3 阳高岩组稀土元素球粒陨石标准化配分图
（球粒陨石据Sun & McDonough，1989）
图4-4 阳高岩组稀土元素北美页岩标准化配分图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
2.石榴黑云斜长片麻岩
1）岩相学特征
一般与阳高岩组其他组成岩性伴生产出，岩石呈浅灰—灰白色，中细粒鳞片粒状变晶结构，片麻状构造，岩石具明显的不同粒度和矿物成分的分层性分布特征。主要矿物粒径（0.1～2）mm×6mm，多数（0.5～1.5）mm×3mm，斜长石呈半自形—他形粒状，石英呈他形粒状，大小不等，矿物长径定向排列，矿物颗粒间呈弯曲状镶嵌。黑云母：5%～8%，呈鳞片状，浅黄—深棕色强多色性，有少量沿解理具绿泥石化。斜长石：60%±，呈半自形板状、粒状，粒径为（0.1～1.5）mm×3mm，较洁净—较污浊，见细而密聚片双晶、卡钠连晶、肖钠连晶等，表面常具绢云母化等。石英：25%～30%，呈他形粒状、不规则状，大小不等，粒径为（0.1～2）mm×6mm，无色，洁净光亮，波状消光。石榴石：3%～5%，呈近等轴粒状、不规则粒状，粒径为0.1～2mm，裂理发育，极高正突起，均质体。蚀变角闪石：少量，呈柱状、粒状轮廓，浅绿色，多已蚀变为绿泥石和碳酸盐矿物集合体。白云母：少量，呈鳞片状，粒径为0.1mm×（0.2～0.35）mm，无色，鲜艳干涉色，为次生蚀变形成。
2）岩石化学特征
石榴黑云斜长片麻岩的岩石化学成分见表4-1。从表中可以看出，其SiO2含量在59.64%～70.27%之间，平均为65.48%；Al2O3为13.75%～17.52%，平均为16.73%；Na2O含量为0.14%～4.11%，平均2.60%；K2O含量为1.50%～3.16%，平均为2.21%；CaO含量为2.28%～3.05%，平均为2.67%；MgO含量为0.15%～3.66%，平均为1.82%；TiO2含量为0.40%～0.82%，平均为0.56%；Mn O含量为0.04%～0.14%，平均为0.07%；Fe2O3含量为0.58%～1.87%，平均为4.15%；FeO含量为0.83%～8.59%，平均为4.15%；P2O5含量为0.13%～0.18%，平均为0.15%。从上述岩石化学成分特点来看，岩石普遍具有较高的硅、铝含量。
3）岩石地球化学特征
阳高岩组石榴黑云斜长片麻岩的微量元素含量见表4-2，稀土元素含量见表4-3。
从表4-2中可以看出，阳高岩组石榴黑云斜长片麻岩微量元素除Sr、Ba、Zr、V、Cr含量较高外，其余元素均较低，其微量元素原始地幔比值蛛网图右倾特征明显，与铁英岩相似，除Co、Cr、Ni含量低于原始地幔外，其余元素含量均高于原始地幔（图4-1）。其与北美页岩相比，除Na、Th、Co、Sr、Fe含量高于北美页岩，Cr、Mn含量明显低于北美页岩外，其余元素均与北美页岩相近（图4-2）。
从表4-3中可以看出，阳高岩组石榴黑云斜长片麻岩稀土总量∑REE为（83.4～190.1）×10-6，LREE/HREE为6.02～12.53，轻、重稀土分馏中等偏高，其球粒陨石标准化配分图（图4-3）右倾特征明显，铕异常不明显。与北美页岩相比，二者稀土总量基本相近，其标准化配分图（图4-4）呈向右缓倾型，轻稀土富集，轻重稀土呈台阶式分布，铕相对富集。
4）原岩恢复
石榴黑云斜长片麻岩一般与阳高岩组其他组成岩性呈层状伴生产出（图4-5），且岩石具明显不同粒度和矿物成分的分层性分布特征（图4-6），其原岩应为沉积岩类。在西蒙南（1953）的[（al+fm）-（c+alk）]-Si的图解上（图4-7），该类岩石投于沉积岩区，并介于泥质岩与砂岩间，在（al-alk）-c图解（图4-8）投点落于长石质黏土和杂砂岩区，在A-C-F图解（图4-9）上投点落于杂砂岩、黏土和页岩区，在A-C-F图解（图4-10）上投点落于黏土岩及亚杂砂岩、杂砂岩区。综合分析其原岩应为泥砂质沉积岩，并可能偏向于泥质砂岩类。
图4-5 阳高岩组的外貌
图4-6 石榴黑云斜长片麻岩的似层状构造
图4-7 [（al+fm）-（c+alk）]-Si图解
（据西蒙南，1953）
图4-8 （al-alk）-c图解
（据利克，1969）
3.石榴黑云二长片麻岩
1）岩相学特征
一般与阳高岩组其他组成岩性伴生产出，岩石呈灰黄色，中细粒鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。其矿物成分：黑云母8%～10%，钾长石30%±，斜长石40%±，石英20%～30%，石榴石3%～5%。
2）岩石化学特征
石榴黑云二长片麻岩的岩石化学成分见表4-1。从表中可以看出，其SiO2含量在54.43%～61.88%之间，平均为58.91%；Al2O3含量为16.82%～22.16%，平均18.36%；Na2O含量为0.68%～4.12%，平均为2.77%；K2O含量为2.50%～4.15%，平均为3.35%；CaO含量为1.47%～2.93%，平均为2.37%；MgO含量为3.03%～4.01%，平均为3.34%；TiO2含量为0.65%～0.90%，平均为0.79%；MnO含量为0.06%～0.13%，平均为0.09%；Fe2O3含量为0.43%～0.90%，平均为0.65%；FeO含量为5.59%～9.60%，平均为7.32%；P2O5含量为0.06%～0.20%，平均为0.16%。从上述岩石化学成分特点来看，岩石普遍具有较高的硅、铝、钾、镁、铁含量。
3）原岩恢复
石榴黑云二长片麻岩与石榴黑云斜长片麻岩一样和阳高岩组的其他组成岩性呈层状伴生产出，显然原岩为沉积岩类，其岩石化学成分原岩恢复也得出了相应的结论。在图4-7上该类岩石投于沉积岩区，并靠近典型泥质岩分布位置，在图4-8投点落于长石质黏土和杂砂岩区，在图4-9上投点落于黏土和页岩区，在图4-10上投点落于黏土岩及亚杂砂岩区。综合分析其原岩应为泥砂质沉积岩类，更偏向于泥质岩类。
图4-9 ACF图解
（据温克勒，1976）
1.富铝黏土和页岩；2.黏土和页岩（含碳酸盐0～5%）（红色断线之内）；3.泥灰岩（含碳酸盐35%～65%）（绿色虚线之内）；4.杂砂岩（蓝色点线之内）；5.玄武质岩和安山质岩（实线之内）；6.超镁铁质岩
图4-10 A-C-FM图解
（据谢缅年科，1966）
Ⅰ.富铝的黏土岩及酸性火山岩；Ⅱ.黏土岩及亚杂砂岩；Ⅲ.中性及碱性火山岩和杂砂岩；Ⅳ.长石砂岩；Ⅴ.凝灰质粉砂岩；Ⅵ.硅铁质沉积岩；Ⅶ和Ⅷ.超基性岩；Ⅸ.基性火山岩及铁质白云质泥灰岩；Ⅹ.钙质碳酸盐岩；Ⅺ.钙硅酸盐岩及石英岩（据王仁民，1987修改）
4.黑云紫苏石榴浅粒岩
该岩类主要见于晋蒙交界处的守口堡村南的沟中，岩石呈灰白色与灰褐色的带状，主要由粒状变晶矿物斜长石、石英、石榴石，柱粒状变晶矿物紫苏辉石，少量片状矿物黑云母，微量金属矿物、磷灰石、锆石等构成柱粒状变晶结构，岩石宏观上由长英质矿物集中分布与暗色矿物具成分层状含量高低不同，或长英质矿物粗细相间排列形成条带状或似层状构造，手标本上具块状构造或弱片麻状构造，岩石中斜长石38%～50%，石英20%～35%，石榴石5%～35%，分布不均，局部呈团块状、条带状集中分布，紫苏辉石3%，黑云母1%左右。其岩石化学成分为SiO2含量为55.32%，Al2O3为16.43%，CaO为3.90%，Na2O为2.06%，K2O为0.48%，K2O含量明显低 于Na2O含 量。Mg O为3.30%，Fe2O3含 量为4.17%，FeO含量为12.12%，TiO2含量0.77%。岩石具有富铝、铁、钠、钙、钛，贫镁之特征。
虽然野外未见其与阳高岩组典型副变质岩类共生，但其宏观上似层状的构造特征，表明其原岩可能相当于泥砂质沉积岩类，其岩石化学成分上富铝、钛的特征也显示其原岩为富铝泥砂质沉积岩类的可能。
5.角闪岩类与暗色麻粒岩类
该类岩石是阳高岩组重要的组成岩石之一，一般与磁铁石英岩相伴生或单独产出，多呈透镜状包体产于葛胡窑片麻岩中。根据其暗色矿物含量及种类并结合结构构造，角闪岩类可划分为辉石斜长角闪岩、角闪岩；暗色麻粒岩类可划分为辉石岩类、斜长二辉麻粒岩类等。
1）岩相学特征
辉石斜长角闪岩呈灰黑色、黑绿色，柱状、粒状变晶结构，斑状变晶结构，筛状变晶结构，冠状反应边结构，块状、条带状、芝麻点状构造。个别斜长角闪岩包体具似变余杏仁状构造，杏仁体充填物为硅质。往往呈布丁状、透镜状、肠状产出，边缘则已细粒化形成斜长角闪岩。岩石含暗色矿物45%～50%，其中角闪石30%～35%，紫苏辉石0～10%，透辉石0～10%；浅色矿物为斜长石，含量40%～50%，部分岩石中还含有5%左右的石榴石，石榴石边部具明显的斜长石冠状反应边。
角闪岩颜色为黑绿色，岩石具柱状变晶结构，弱片麻状构造。主要矿物为角闪石50%～70%，斜长石0～5%，紫苏辉石0～20%，透辉石0～15%，黑云母0～5%。
辉石岩类主要岩石种类为角闪二辉石岩和透辉石岩，其中角闪二辉石岩为黑色，中粗粒变晶结构，块状构造，斜长石0～10%，紫苏辉石50%～70%，透辉石0～20%，角闪石0～10%。透辉石岩呈绿黑色，中粗粒变晶结构，块状构造，斜长石0～10%，透辉石80%～90%，角闪石0～5%，黑云母0～5%。
斜长二辉麻粒岩包括黑云斜长二辉石岩、角闪斜长二辉石岩等。岩石颜色一般呈灰黑色，具柱粒状变晶结构，弱片麻状—块状构造。主要矿物斜长石40%～45%，紫苏辉石20%～25%，透辉石15%～20%，黑云母0～5%，角闪石0～10%，局部也见含少量石榴石。
2）岩石化学、地球化学特征及原岩恢复
角闪岩类和暗色麻粒岩类的岩石化学及地球化学特征在第三章第四节火山岩部分已进行了介绍，故在此从略。
阳高岩组内的角闪岩类和暗色麻粒岩类与阳高岩组内的铁英岩、石榴黑云斜长片麻岩、石榴黑云二长片麻岩共生，显然其原岩为表壳岩类，结合其局部可见的变余杏仁构造，认为其原岩可能为基性火山岩类。据其岩石化学成分恢复原岩，在图4-8上投点落于火成岩区，在图4-9上投点落于玄武质岩区和安山质岩区，在图4-10上投点大部分样品点落于基性火山岩区及铁质白云质泥灰岩区，据MgO-CaO-FeO*图解（图4-11）投点显示为正斜长角闪岩。
图4-11 MgO-CaO-FeO*图解
（据利克，1960）
Ⅰ.正斜长角闪岩；Ⅱ.副斜长角闪岩
（二）集宁岩群变质岩石特征及原岩恢复
集宁岩群是区内区域变质岩石最为重要的赋存层位，总体为一套陆源碎屑岩、泥质岩和碳酸盐岩沉积建造。集宁岩群又可划分为黄土窑岩组、沙渠村岩组和东沟村岩组3个岩组。其中黄土窑岩组主体上为以泥质岩为主夹碎屑岩沉积建造，并夹少量变质基性火山岩和碳酸盐岩沉积建造。沙渠村岩组的岩石组合特征显示其碎屑沉积较黄土窑岩组明显增多，偶夹碳酸盐岩沉积。东沟村岩组为一套碳酸盐岩沉积建造。经历了新太古代和古元古代多期变形变质作用的改造，现今主要表现为具有麻粒岩相变质程度的中高级变质岩石，主要岩石类型包括片麻岩类、浅粒岩类、石英岩类、大理岩类、麻粒岩类和混合岩类，现分别对其介绍如下。
1.片麻岩类
1）岩相学特征
片麻岩类是集宁岩群黄土窑岩组和沙渠村岩组的主要岩石类型之一，一般为鳞片粒状变晶结构，片麻状构造，其片、柱状矿物含量大于30%，常见矿物组成有黑云母、石榴石、矽线石、斜长石、钾长石、条纹长石、石英、石墨、角闪石，个别岩石中还可见紫苏辉石。由这几种常见主要矿物不同含量组合形成了种类繁多的片麻岩类，为简化起见，本书按其所含长石种类和数量划分为斜长片麻岩、钾长片麻岩和二长片麻岩3个亚类。常见岩石类型如下。
石墨黑云斜长片麻岩 仅见于黄土窑岩组中，是黄土窑岩组石墨矿的重要含矿岩石，兴和县店子乡北京沟、黄土窑，大同市古店一带均有分布。岩石呈浅灰色，细粒鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。岩石主要由斜长石（45%～55%）、石英（10%～30%）、黑云母（10%～20%）、石墨（5%～15%）和副矿物等组成。主要矿物粒径0.05～1.5mm，多0.25～1mm，片粒状矿物呈两向伸长状，长径明显定向排列，矿物间呈弯曲状镶嵌。石英常呈透镜状、细脉状集合体。部分岩石蚀变强烈，主要表现为黑云母的绿泥石化和斜长石的绢云母化等。
含石墨角闪斜长片麻岩 仅见于黄土窑岩组中，是黄土窑岩组石墨矿的重要含矿岩石之一，但分布较为有限，主要见于兴和县黄土窑地区。岩石呈灰黑色、铅灰色，岩石矿物成分主要由斜长石、石英、角闪石、石墨及少量黑云母等组成，矿物粒径多在0.2～1mm之间，为细粒鳞片柱粒状变晶结构，片状矿物具明显定向分布，构成片麻状构造。其中斜长石含量65%±，呈半自形的板状晶，具强烈绢云母化，大部分聚片双晶明显，分布不具方向性，板状晶大小0.2～1mm，多分布在0.5mm以上。石英含量5%左右，粒状晶，粒径0.2～0.5mm。角闪石含量20%，呈结晶不好的柱状晶，破碎现象较明显，柱状长形方向具定向分布，斜消光，具多色性，少量具黑云母化，柱晶大小0.2～0.8mm。石墨含量10%，片状晶，多沿角闪石分布，具定向性，黑色，不透明，片晶大小0.2～0.5mm。黑云母少量（＜1%），片状晶，属蚀变角闪石生成。副矿物微量，主要为粒状锆石，粒径0.05mm。
石墨黑云透辉斜长片麻岩 仅见于黄土窑岩组中，主要分布在大同市古店地区，也是黄土窑岩组石墨矿的重要含矿岩石之一。岩石呈黄褐色夹铅灰色石墨鳞片，中细粒鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。岩石主要由透辉石（25%～30%）、黑云母（10%）、斜长石（55%）、石墨（5%～10%）和副矿物等组成。主要矿物粒径0.05～2mm，多0.5～1.5mm，片粒状矿物长径略显定向排列，矿物间呈较平直—略弯曲状镶嵌。鳞片状石墨、黑云母生长在一起，略显弯曲揉皱。
细粒石榴黑云斜长片麻岩 多见于沙渠村岩组中，岩石呈浅灰色，主要由片状变晶矿物黑云母，粒状变晶矿物斜长石、石英，斑状变晶矿物石榴石等矿物组成，构成斑状变晶结构和鳞片粒状变晶结构。黑云母平行定向分布，构成片麻状构造，部分岩石长英质矿物集中呈条带状构造。其中斜长石约25%～77%，具绢云母化；钾长石0～5%；石英约1%～25%，他形粒状；黑云母约10%～15%，棕红色片状，石榴石5%～10%，大小1～4.3mm，具黑云母化；含矽线石0～1%，偶含有少量石墨；另含有磁铁矿和锆石等副矿物。
黑云紫苏斜长片麻岩 在黄土窑岩组和沙渠村岩组中均可见到，但分布较少，一般呈夹层产出。岩石呈浅灰色，岩石主要由黑云母、紫苏辉石、斜长石、石英等组成，具鳞片粒状变晶结构，暗色矿物定向排列构成片麻状构造。其中斜长石54%～70%，石英5%～20%，黑云母10%，紫苏辉石15%左右。
黑云二辉斜长片麻岩 仅见于黄土窑岩组中，多呈夹层产出，分布较少。岩石呈灰黄色，片状黑云母与柱状辉石及斜长石构成片状、柱状、粒状变晶结构，局部穿孔结构，定向分布的黑云母显片麻状构造。岩石中斜长石含量60%±，半自形板状晶，大部分聚片双晶明显，具绢云母化，嵌晶状分布，少量具微裂隙，板状晶大小0.5～3mm，多在1mm以上。辉石含量30%左右，成分为紫苏辉石及单斜辉石。其中紫苏辉石含量15%，多呈粒状晶，少量呈柱状晶，辉石式解理，具明显淡红—淡绿多色性，单偏光下呈褐色，柱晶大小0.3～1mm，平行消光；单斜辉石含量15%，多呈柱状晶，少部分粒状晶，辉石式解理，斜消光，弱多色性，柱晶大小0.5～1mm。黑云母含量10%，片状晶，褐色，平行消光，具定向分布，多色性明显，片晶大小0.3～2mm。另见锆石、金属矿物等副矿物微量。
（矽线）（石墨）石榴黑云二长片麻岩 沙渠村岩组和黄土窑岩组中均较发育，在东沟村岩组下部也有分布。主要矿物粒径0.05～2.5mm，多0.25～1.5mm，为中细粒柱粒状变晶结构，石榴石常呈变斑晶状。片粒状矿物呈两向伸长状，长径明显定向排列，矿物间呈弯曲状镶嵌，构成片麻状构造。岩石呈浅黄褐色，主要由钾长石或条纹长石（25%～46%）、斜长石（15%～30%）、石英（20%～25%）、石榴石（3%～10%）、黑云母（5%～15%）、矽线石（2%～10%）、石墨（0～3%），少量其他副矿物等组成。石墨、矽线石的有无和不同含量构成了不同的岩性种类。在沙渠村岩组中，该类片麻岩一般不含石墨、不含矽线石，为石榴黑云二长片麻岩；在矽线石含量不足5%时，为含矽线石榴黑云二长片麻岩；在矽线石含量大于5%时，为矽线石榴黑云二长片麻岩。在黄土窑岩组中，该类片麻岩常含有石墨、矽线石，为含石墨矽线石榴黑云二长片麻岩。矽线石在发生退变质形成绢云母等矿物时，分异出蠕虫状石英，构成指纹结构。
石榴矽线黑云钾长片麻岩 黄土窑岩组和沙渠村岩组中均较发育，岩石呈褐色夹黑色斑点状，中细粒柱粒状变晶结构，片麻状构造。岩石主要由矽线石（3%～10%）、石榴石（5%～10%）、钾长石（40%～45%）、斜长石（5%～10%）、石英（10%～25%）、黑云母（5%～15%）等组成，在沙渠村岩组中一般不含石墨，为石榴矽线黑云钾长片麻岩。在黄土窑岩组中常含石墨（1%～2%），岩性为石榴矽线黑云钾长片麻岩。主要矿物粒径0.05～5mm，多0.25～3mm，柱粒状矿物呈两向伸长状，矿物间呈弯曲状镶嵌，长径明显定向排列。长石中常见石英交代穿孔结构，部分含矽线石包体。石榴石颗粒相对较粗，呈变斑晶状。
含（石墨）石榴黑云矽线钾长片麻岩 黄土窑岩组和沙渠村岩组中均较发育，岩石为灰黄绿色、灰白色，片状柱粒状变晶结构，片麻状构造，钾长石含量43%～50%，矽线石含量15%～40%，黑云母5%～20%，石榴石5%～10%，沙渠村岩组中一般不含石墨，为含黑云石榴矽线钾长片麻岩。而在黄土窑岩组中一般含石墨2%左右，为含石墨黑云矽线钾长片麻岩。
含黑云石墨矽线片麻岩 仅见于黄土窑岩组中，在大同市古店一带最为常见。岩石主要由矽线石及其假象（40%～45%）、斜长石（15%～20%）、石英（20%～25%）、蚀变黑云母（5%）、石墨（5%～10%）和其他副矿物等组成。主要矿物粒径（0.05～1）mm×2.5mm，多0.01～1.5mm，片状矿物石墨、蚀变黑云母显著定向排列；石英呈两向伸长状，聚集呈条带状、豆荚状集合体，长径明显定向排列。斜长石强烈蚀变为绢云母和黏土矿物（高岭石）的集合体。中细粒鳞片粒状变晶结构，岩石中不同矿物相对聚集呈条带状、片麻状构造。
另外，黄土窑岩组中的片麻岩一般均含有石墨，矽线石含量相对较高，而沙渠村岩组中的片麻岩一般不含石墨或微含石墨，仅在集宁南西十号村、丰镇市北西新林村九号一带有少量分布，且沙渠村岩组中的矽线石含量相对较低。
2）岩石化学特征
集宁岩群片麻岩类岩石化学成分见表4-4，其中黄土窑岩组中的片麻岩由于岩性差异较大，其岩石化学成分也表现为不同的含量特征，其中斜长片麻岩类SiO2含量在47.41%～63.30%之间，Al2O3的含量为10.34%～13.90%，MgO为1.08%～12.54%，CaO为0.77%～9.15%，Na2O为0.86%～3.75%，K2O含量为1.34%～2.40%，K2O含量小于Na2O。Fe2O3含量为0.71%～6.62%，FeO含量为0.62%～10.89%，TiO2含量为0.40%～0.60%。岩石具有低—中硅，低铝、钾，富铁、镁、钙、钠之特征。
黄土窑岩组二长片麻岩类SiO2含量介于58.60%～62.70%之间，Al2O3含量为16.72%～19.23%，CaO为2.05%～2.13%，Na2O为1.09%～1.14%，K2O含量为2.47%～3.95%，K2O含量大于Na2O，Mg O为2.65%～3.05%。Fe2O3含量为1.07%～4.45%，FeO含量为3.76%～7.59%，TiO2含量为0.70%～0.90%。岩石具有中硅，高铝，富钾、铁、镁、钙，低钠之特征。
表4-4 集宁岩群副变质岩类岩石化学成分表（%）
续表4-4
续表4-4
黄土窑岩组钾长片麻岩类SiO2含量在49.68%～64.46%之间，以矽线石榴钾长片麻岩含量最高，平均为59.19%；Al2O3的含量为12.69%～22.67%，以矽线石榴黑云钾长片麻岩含量最高，平均为17.53%；CaO为0.35%～3.18%，以石墨黑云钾长片麻岩含量最高，平均为1.16%；Na2O为0.11%～2.58%，平均为0.81%；K2O含量为2.89%～7.05%，平均为4.60%，K2O含量大于Na2O；Mg O为0.76%～6.14%，以石墨黑云钾长片麻岩含量最高，平均为2.12%；Fe2O3含量为0.16%～7.98%，平均为3.88%；FeO含量为0.20%～8.61%，平均为4.22%；TiO2含量为0.48%～1.10%，平均为0.72%。同样岩石具有中到富硅、铝、钾、铁、镁，贫钙、钠之特征。
沙渠村岩组片麻岩类SiO2含量较高，变化于55.63%～68.30%之间，平均为62.46%；Al2O3的含量为15.48%～24.04%，平均为16.89%；MgO为0.93%～3.10%，平均为2.12%；CaO为0.07%～1.56%，平均为0.74%；Na2O为0.09%～2.19%，平均为1.39%；K2O含量为3.91%～6.74%%，平均为5.08%，K2O含量大于Na2O；Fe2O3含量为0.59%～3.03%，平均为1.54%；FeO含量为3.05%～7.95%，平均为4.93%；TiO2含量为0.57%～0.93%，平均为0.77%。岩石具有中到富硅、铝、钾、铁，贫钙、钠之特征。
3）岩石地球化学特征
集宁岩群片麻岩类微量元素含量见表4-5，稀土元素含量见表4-6。其中黄土窑岩组碱长片麻岩类微量元素除Rb、Sr、Ba、Zr、V、Cr、Ni含量较高外，其余元素含量均较低，其微量元素原始地幔比值蛛网图右倾特征明显，除Co、Cr、Ni含量低于原始地幔外，其余元素含量均高于原始地幔（图4-12），并发育明显的Nb、Ta、Sr、P、Ti槽。其与北美页岩相比，Th含量偏高，Mn含量偏低，Ca含量起伏较大，其余元素均与北美页岩相近（图4-13）。
图4-12 黄土窑岩组碱长片麻岩类微量元素原始地幔标准化蛛网图
（原始地幔值据Mcdonough，1995）
图4-13 黄土窑岩组碱长片麻岩类微量元素北美页岩标准化蛛网图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
沙渠村岩组中的碱长片麻岩微量元素含量与黄土窑岩组中的片麻岩相类似，除Rb、Sr、Ba、Zr、V、Cr、Ni含量较高外，其余元素均较低，但Th含量明显降低，其微量元素原始地幔比值蛛网图右倾特征明显，除Co、Cr、Ni含量低于原始地幔外，其余元素含量均高于原始地幔（图4-14），并发育明显的Th、Nb、Ta、Sr、P、Ti槽。其与北美页岩相比，Th含量也偏高，Ni、Mn、Ca含量偏低，其余元素均与北美页岩相近（图4-15）。
黄土窑岩组中的碱长片麻岩类稀土总量∑REE为（150.8～288.8）×10-6，平均为217.3×10-6，LREE/HREE为6.56～12.98，轻、重稀土分馏中等偏高，其球粒陨石标准化配分图（图4-16）右倾特征明显，δEu为0.54～0.89，负铕异常明显。与北美页岩相比，黄土窑岩组片麻岩稀土总量略显偏高，其标准化配分图（图4-17）呈平坦型，轻稀土有相对富集的趋势，并显示弱的正铕异常，与杂砂岩的稀土曲线形式相似。
表4-5 集宁岩群副变质岩类微量元素含量（×10-6）一览表
表4-6 集宁岩群副变质岩类稀土元素含量（×10-6）及有关参数一览表
图4-14 沙渠村岩组片麻岩类微量元素原始地幔标准化蛛网图
（原始地幔值据Mcdonough，1995）
图4-15 沙渠村岩组片麻岩类微量元素北美页岩标准化蛛网图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
图4-16 黄土窑岩组片麻岩类稀土元素球粒陨石标准化配分图
（球粒陨石据Sun & McDonough，1989；下同）
图4-17 黄土窑岩组片麻岩类稀土元素北美页岩标准化配分图
（北美页岩据I-Gromet，1984；下同）
沙渠村岩组中的碱长片麻岩稀土总量∑REE为（230.0～248.6）×10-6，较黄土窑岩组含量略显偏高，LREE/HREE为6.15～8.73，轻、重稀土分馏中等偏高，其球粒陨石标准化配分图（图4-18）右倾特征明显，δEu为0.62～0.86，负铕异常较明显。与北美页岩相比，其稀土总量略显偏高，其标准化配分图（图4-19）呈向左缓倾型，重稀土有富集趋势。
图4-18 沙渠村岩组片麻岩类稀土元素球粒陨石标准化配分图
（球粒陨石据Sun & McDonough，1989；下同）
图4-19 沙渠村岩组片麻岩类稀土元素北美页岩标准化配分图
（北美页岩据I-Gromet，1984；下同）
4）原岩恢复
从集宁岩群片麻岩类呈层状产出的地质产状、常与浅粒岩或石英岩共伴生的岩石组合来看（图4-20、图4-21），显然其原岩应为沉积岩类，并从其矿物组成来看，含有大量的矽线石、石榴石、石墨等典型变质矿物组合，石英含量较低，一般小于30%，也表明其原岩为泥质岩或泥砂质岩的可能。
图4-20 黄土岩组的层状外貌
图4-21 沙渠村岩组浅粒岩夹片麻岩层状构造
根据岩石化学成分对其原岩进行恢复，集宁岩群片麻岩类在西蒙南（1953）的[（al+fm）-（c+alk）]-Si图解（图4-22）上，该类岩石大部分样品投点落于泥质-砂质沉积岩区，并靠近厚层泥岩区，在利克等（1969）的（al-alk）-c图解（图4-23）上大多落入正常黏土或长石质黏土和杂砂岩区，在温克勒的A-C-F图解（图4-24）上，大部分样品投点落于黏土和页岩区，个别样品落于富铝黏土和页岩区内或其附近，在谢缅年科的A-C-FM（图4-25）上，大部分样品投点落于Ⅰ-富铝的黏土岩及酸性火山岩区和Ⅱ-黏土岩及亚杂砂岩区。综合上述分析，认为集宁岩群片麻岩类的原岩以泥质或泥砂质沉积岩为主。
图4-22 [（al+fm）-（c+alk）]-Si图解
（据西蒙南，1953）
图4-23 （al-alk）-c图解
（据利克，1969）
2.变粒岩类
1）岩相学特点
变粒岩在集宁岩群分布较少，仅在黄土窑岩组中有少量分布，岩石一般具块状或弱片麻状构造，细粒变晶结构，主要岩石种类有如下几种：
辉石斜长变粒岩 灰绿色，细粒柱粒状变晶结构、碎裂岩化结构，块状构造。岩石主要由含钛辉石（10%～15%）、斜长石（75%）、不透明矿物（5%～10%）、角闪石（2%），少量钾长石、石英和副矿物等组成。主要矿物粒径0.05～1.5mm，多0.5～1mm，柱粒状矿物表面裂纹极发育，表明岩石经碎裂岩化。
图4-24 A-C-F图解
（据温克勒，1976）
1.富铝黏土和页岩；2.黏土和页岩（含碳酸盐0～5%）（红色断线之内）；3.泥灰岩（含碳酸盐35%～65%）（绿色虚线之内）；4.杂砂岩（蓝色点线之内）；5.玄武质岩和安山质岩（实线之内）；6.超镁铁质岩
图4-25 A-C-FM图解
（据谢缅年科，1966）
Ⅰ.富铝的黏土岩及酸性火山岩；Ⅱ.黏土岩及亚杂砂岩；Ⅲ.中性及碱性火山岩和杂砂岩；Ⅳ.长石砂岩；Ⅴ.凝灰质粉砂岩；Ⅵ.硅铁质沉积岩；Ⅶ和Ⅷ.超基性岩；Ⅸ.基性火山岩及铁质白云质泥灰岩；Ⅹ.钙质碳酸盐岩；Ⅺ.钙硅酸盐岩及石英岩（据王仁民，1987修改）
透辉斜长变粒岩 灰绿色，柱粒状变晶结构，弱片麻状—块状构造。透辉石35%～40%，斜长石50%～55%，黑云母3%～5%，金属不透明矿物5%。主要矿物粒径0.05～1.3mm，多0.5～1mm。
透辉二长变粒岩 仅见于黄土窑村一带，灰白—浅灰色，中粒变晶结构，块状构造，岩石中钾长石40%，斜长石35%，透辉石25%，副矿物以榍石为主。
含石墨透辉斜长变粒岩 仅见于黄土窑村一带的黄土窑岩组中，灰黑色，岩石矿物成分主要由斜长石、辉石、石墨等组成。辉石的成分为透辉石，斜长石多呈粒状，矿物粒径多在1mm以下，构成细粒变晶结构，块状构造。斜长石含量为70%，半自形板状晶，具强烈绢云母化，大部分聚片双晶明显，分布不具方向性，呈近似均粒状（低倍镜下明显），板状晶大小0.3～2mm，多在0.5～1mm之间；透辉石含量在25%以上，多呈柱状晶形态，微弱多色性，斜消光，辉石式解理及晶形，柱晶大小0.3～1mm；石墨含量小于5%，片状晶，黑色，不透明，片晶大小0.5～1mm，分布不具方向性。金属矿物微量，细粒状晶，粒级0.03～0.05mm。副矿物微量，见有细粒状锆石，粒级0.04mm。
矽线黑云斜长变粒岩 浅灰色，柱粒状变晶结构，块状构造。斜长石45%～50%，石英20%～25%，黑云母15%～20%，石墨3%～5%，矽线石3%～5%。
含石墨黑云斜长变粒岩 浅灰—深灰色，斜长石40%～45%，绢云母化呈假象。石英30%～35%，黑云母10%～25%，石墨4%，白云母、磷灰石、锆石少量。
石墨变粒岩 浅灰—深灰色，斜长石40%～50%，石英25%～30%，黑云母15%，石墨10%，少量锆石。石墨变粒岩中人工重砂副矿物组合及特征如下。
锆石：a×b×c=（0.05～0.2）mm×（0.05～0.2）mm×（0.08～0.45）mm，淡褐色和浅黄色，晶体多数颗粒为浑圆四方柱和四方双锥的聚形，晶面大都不清，少数晶形较为清晰，主要由四方柱面（110）、（100）和四方双锥面（111）以及偏锥面（131）、（311）组成聚形，晶棱顶角呈浑圆状，少数透明，多数半透明，金刚光泽，少量颗粒表面有溶蚀坑及细小裂纹。长宽比一般为1∶（2～3），少数1∶1.5。
石榴石：粒径0.05～0.5mm，浅粉色，不规则的棱角状颗粒，透明，玻璃光泽。
金红石：粒径0.02～0.5mm，黑红色和红色，多数为柱状，少数为粒状，不透明，少数半透明，金刚光泽。
赤铁矿：粒径0.05～0.3mm，褐红色和砖红色，不规则的粒状，少量半浑圆状，光泽暗淡。
磁铁矿：粒径0.05～0.5mm，黑色和褐黑色，不规则的粒状颗粒，少数半浑圆粒状，个别为八面体，金属光泽。
褐铁矿：粒径0.05～0.5mm，棕褐色和褐黑色，不规则的粒状颗粒，光泽暗淡，少数半金属光泽。白钛石：粒径0.05～0.15mm，浅褐黄色，扁浑圆颗粒。
黄铁矿：粒径0.05～0.4mm，黄色，不规则的棱角状颗粒，个别为立方体，金属光泽。
磷灰石：粒径0.02～0.2mm，无色，粒状和柱状，透明，玻璃光泽。
2）岩石化学与地球化学特征
辉石斜长变粒岩的岩石化学成分见表4-4，微量元素含量见表4-5，稀土元素含量见表4-6。其SiO2为51.05%，Al2O3为13.08%，CaO为5.58%，Na2O为3.41%，K2O为3.92%，K2O、Na2O基 本相近。MgO为1.52%，Fe2O3为10.19%，FeO为5.34%，TiO2为2.88%。岩石具有富铝、铁、钠、钾、钙、钛，贫镁之特征。
辉石斜长变粒岩微量元素除Sr、Ba、Zr含量较高外，其余元素均较低，其微量元素原始地幔比值蛛网图右倾特征明显，除Co、Cr、Ni含量低于原始地幔外，其余元素含量均高于原始地幔，并发育明显的Nb、Ta、Sr、P槽（图4-26）。
黄土窑岩组中的辉石斜长变粒岩类稀土总量∑REE为228.8×10-6，LREE/HREE为7.18，轻、重稀土分馏中等偏高，其球粒陨石标准化配分图（图4-27）呈向右缓倾型，轻、重稀土分馏程度相似，δEu为1.43，正铕异常明显。
图4-26 黄土窑岩组辉石斜长变粒岩类微量元素原始地幔标准化蛛网图(www.xing528.com)
（原始地幔值据Mcdonough，1995）
图4-27 黄土窑岩组辉石斜长变粒岩稀土元素球粒陨石标准化配分图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
3）原岩恢复
集宁岩群黄土窑岩组中变粒岩与富铝片麻岩、浅粒岩、石英岩共生，呈似层状产出，显然属于变质表壳岩，其原岩可能为泥砂质沉积岩类。
3.浅粒岩类
浅粒岩为集宁岩群中最为常见的岩石类型之一，在黄土窑岩组、沙渠村岩组均较发育，但黄土窑岩组中浅粒岩含量相对沙渠村岩组少，东沟村岩组仅见于其下部与沙渠村岩组接触部位。纵向上常夹富铝片麻岩或与富铝片麻岩类互层产出，横向上常与石英岩、片麻岩类具渐变过渡关系。
1）岩相学特征
浅粒岩一般具中—粗粒花岗变晶结构、柱粒状细粒变晶结构，块状构造、弱片麻状构造。岩石主要矿物成分为长石和石英，二者合计含量大于90%，暗色矿物为黑云母、角闪石、透辉石，特征变质矿物有矽线石、石榴石、石墨。在黄土窑岩组中，浅粒岩中均含有少量石墨，而沙渠村岩组中则基本不含石墨。由这几种矿物组成构成了较为繁多的岩石种类。主要岩石种类有以下几种：
含矽线石榴斜长浅粒岩 灰白色，粒状变晶结构、斑状变晶结构，块状构造。斜长石40%±，半自形的板状晶，具绢云母化，大部分聚片双晶明显，微裂隙较发育，板状晶大小0.5～2mm。石英40%，粒状晶，略具破碎及溶蚀现象，大部分具微裂隙，少量具波状消光，粒径0.5～2mm，少量的粒径小于0.5mm，与斜长石含量接近；条纹长石少量，粒状晶，呈细条纹状，条纹形态明显，粒径0.5～1mm；石榴石15%，粒状晶，均质全消光，具石英包体，粒径0.5～3mm，呈变斑晶分布；矽线石低于5%，多呈粒状晶分布，少量呈竹节状，粒径0.05～0.2mm；黑云母微量，呈鳞片状分布；石墨少量（＜1%），片状晶，分布不具方向性，片晶大小0.1～0.3mm。副矿物微量，成分为细粒状锆石，粒径0.04mm。金属矿物微量，细粒状晶，粒径0.05～0.1mm。
斜长浅粒岩 分布较少，主要见于黄土窑岩组中，岩石中斜长石45%～70%，钾长石0～5%，石英30%～50%，白云母0～5%，石墨、石榴石和副矿物少量。
含石墨斜长浅粒岩 主要见于黄土窑岩组中，岩石呈浅褐色夹铅灰色石墨鳞片，中粗粒鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。斜长石25%～30%，两向伸长状，具绢云母化、高岭土化；钾长石10%，两向伸长状；石英50%，亚颗粒构造和裂纹发育；石墨3%～5%，弯曲揉皱，长径定向排列。糜棱质5%。锆石少量。片粒状矿物强定向排列，鳞片状石墨弯曲揉皱，局部分布有因动力变质作用形成的糜棱基质，变形强。
石榴浅粒岩 呈灰白色，细—粗粒变晶结构、斑状变晶结构，块状构造、弱片麻状构造，处于强变形带中的岩石石英拉长定向，具强片理化构造。其主要矿物成分为石英40%～71%，粒径多为0.2～1mm。条纹长石或钾长石10%～27%，微斜长石0～15%，斜长石1%～20%，石榴石3%～25%，黑云母0～3%。副矿物以榍石、磷灰石、锆石为主，少量，白云母微量，在黄土窑岩组中含石墨少量。矽线石0～10%，根据矽线石含量的多少，又可冠以不同的岩石名称，不含矽线石时为石榴石浅粒岩，矽线含量小于10%时为含矽线石榴浅粒岩，矽线石含量在10%左右为矽线石榴浅粒岩。
石榴二长浅粒岩 呈灰白色，细粒变晶结构、斑状变晶结构，块状构造、片麻状构造，其主要矿物成分为石英20%～35%，粒径多为0.2～1mm。条纹长石20%～55%，微斜长石0～5%，斜长石10%～50%，石榴石2%～15%，黑云母0～3%。副矿物以锆石为主，少量，白云母微量，在黄土窑岩组中含石墨少量。矽线石0～10%，根据矽线石含量的多少，又可冠以不同的岩石名称，不含矽线石时为石榴二长浅粒岩，矽线含量小于10%时为含矽线石榴二长浅粒岩，矽线石含量在10%左右时为矽线石榴二长浅粒岩。
含榴矽线二长浅粒岩 岩石灰白色，不等变晶结构，块状构造，微斜长石63%，斜长石10%，石英25%，石榴石1%，矽线石1%。
石榴钾长浅粒岩 粒状变晶结构，条纹状构造，石英20%～30%，亚颗粒构造发育。钾长石40%～65%，部分绢云母化。斜长石5%～16%，石榴石3%～10%，个别高达20%，矽线石1%～5%，黑云母少见，副矿物有金红石、磷灰石、锆石、磁铁矿。
含榴透辉二长浅粒岩 深灰色，斜长石50%，钾长石15%～20%，石英10%～20%，角闪石3%，石墨3%，透辉石7%。
黑云二长浅粒岩 浅灰红色，柱粒状变晶结构，块状构造。斜长石10%，钾长石25%，石英65%，黑云母10%，白云母少量。
石墨二长浅粒岩 主要见于黄土窑岩组中，浅褐色，中粗粒鳞片粒状变晶结构，片麻状—块状构造。斜长石25%～30%，钾长石30%～45%，石英10%～20%，角闪石5%，石墨3%～5%。
含石墨石榴浅粒岩 主要见于黄土窑岩组中，浅褐灰色夹铅灰色石墨鳞片，中细粒鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。岩石主要由斜长石（25%～30%）、钾长石（5%）、石英（55%～60%）、石榴石（5%～8%）、石墨（5%）和副矿物等组成。主要矿物粒径0.05～6mm，多0.5～4mm，粒状矿物呈两向伸长状，矿物间呈弯曲状镶嵌，部分蚀变长石呈镂空状，含不规则状细粒石英包体。石榴石呈残缕状，常被绢云母等交代，鳞片状石墨长径明显定向排列。
2）岩石化学特征
集宁岩群浅粒岩类岩石化学成分见表4-4，其中黄土窑岩组中的浅粒岩类的SiO2含量在68.52%～76.28%之间，平均为71.86%；Al2O3的含量为8.88%～15.13%，平均为10.55%；CaO为0.92%～5.98%，平均为2.61%；Na2O为0.49%～2.60%，平均为1.47%；K2O含量为1.40%～4.67%，平均为2.89%；K2O含量多数大于Na2O；MgO为0.76%～2.77%；Fe2O3含量为0.33%～4.62%；FeO含量为0.59%～5.45%；TiO2含量为0.45%～0.70%。岩石具有高硅、富钾、低铝、贫钠之特征。
沙渠村岩组浅粒岩类SiO2含量较高，变化于70.95%～76.45%之间，平均为72.95%；Al2O3的含量介于12.50%～15.01%之间，平均为14.24%；CaO为0.23%～2.05%，平均为1.05%；Na2O为0.49%～3.35%，平均为2.02%；K2O含量为2.16%～6.39%，平均为3.75%，K2O/Na2O平均为2.43，岩石明显富钾；MgO为0.11%～1.65%，平均1.00%；Fe2O3含量为0.09%～1.46%，平均为0.73%；FeO含量为0.49%～3.88%，平均为2.34%；TiO2含量为0.04%～0.59%，平均为0.37%。岩石具有高硅，富铝、钾，贫钙、钠之特征。与黄土窑岩组浅粒岩相比，具有SiO2、Al2O3、Na2O、K2O含量偏高，而CaO、MgO、Fe2O3、FeO、TiO2含量降低之特征。
3）岩石地球化学特征
集宁岩群浅粒岩类微量元素含量见表4-5，稀土元素含量见表4-6。
黄土窑岩组浅粒岩类微量元素除Rb、Sr、Ba、Zr含量较高外，其余元素均较低，其微量元素原始地幔比值蛛网图右倾特征明显，除Co、Cr、Ni含量低于原始地幔外，其余元素含量均高于原始地幔，并发育明显的Nb、Ta、Sr、P、Ti槽（图4-28）。其与北美页岩相比，Th含量偏高，Co、Ni、Mn含量偏低，其余元素均与北美页相近（图4-29）。
图4-28 黄土窑岩组浅粒岩类微量元素原始地幔标准化蛛网图
（原始地幔值据Mcdonough，1995）
图4-29 黄土窑岩组浅粒岩类微量元素北美页岩标准化蛛网图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
沙渠村岩组中的浅粒岩类微量元素含量与黄土窑岩组中片麻岩的相类似，除Rb、Sr、Ba、Zr含量较高外，其余元素均较低，但Th含量明显降低，其微量元素原始地幔比值蛛网图右倾特征明显，除Co、Cr、Ni含量低于原始地幔外，其余元素含量均高于原始地幔（图4-30），也发育明显的Th、Nb、Ta、Sr、P、Ti槽。其与北美页岩相比，Th含量也偏高，但较黄土窑岩组含量降低，Ni、Ca、Cr、Mn含量偏低，其余元素均与北美页岩相近（图4-31）。
图4-30 沙渠村岩组浅粒岩类微量元素原始地幔标准化蛛网图
（原始地幔值据Mcdonough，1995）
图4-31 沙渠村岩组浅粒岩类微量元素北美页岩标准化蛛网图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
黄土窑岩组中的浅粒岩类稀土总量∑REE为（157.5～178.2）×10-6，平均为167.8×10-6，LREE/HREE为8.65～11.17，轻、重稀土分馏中等偏高，其球粒陨石标准化配分图（图4-32）右倾特征明显，且轻稀土分馏明显，重稀土呈近平坦型，δEu为0.70～0.75，负铕异常明显。与北美页岩相比，黄土窑岩组片麻岩稀土总量略显偏高，其标准化配分图（图4-33）呈平坦型，轻稀土有相对富集的趋势，并显示弱的正铕异常，与杂砂岩的稀土曲线形式相似。
图4-32 黄土窑岩组浅粒岩类稀土元素球粒陨石标准化配分图
（球粒陨石据Sun & McDonough，1989）
图4-33 黄土窑岩组浅粒岩类稀土元素北美页岩标准化配分图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
沙渠村岩组中的浅粒岩类稀土总量∑REE为（125.7～237.8）×10-6，轻稀土含量差别较大，平均为196.9×10-6，较黄土窑岩组含量略显偏高，LREE/HREE为5.13～8.94，轻、重稀土分馏中等，其球粒陨石标准化配分图（图4-34）右倾特征明显，同样轻稀土一侧分馏明显，重稀土一侧呈近平坦型，δEu为0.73～0.85，负铕异常较明显。与北美页岩相比，其稀土总量略显偏高，其标准化配分图（图4-35）呈平坦型，略显正铕异常，轻稀土有富集趋势。
4）原岩恢复
同样，从集宁岩群浅粒类呈层状产出的地质产状、常与片麻岩或石英岩共伴生的岩石组合来看（见图4-20、图4-21），显然其原岩应为沉积岩类。从其矿物组成来看，以长石和石英为主，并含有大量的矽线石、石榴石、石墨等典型变质矿物组合，表明其原岩可能为砂岩或杂砂岩。但从岩石中含有大量的长石和石英，反映其原岩不可能属于岩屑砂岩类。
图4-34 沙渠村岩组浅粒岩类稀土元素球粒陨石标准化配分图
（球粒陨石据Sun & McDonough，1989）
图4-35 沙渠村岩组浅粒岩类稀土元素北美页岩标准化配分图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
根据岩石化学成分对其原岩进行恢复，在西蒙南（1953）的[（al+fm）-（c+alk）]-Si图解（图4-22）上，黄土窑岩组浅粒岩类投点较为集中，多落于泥质-砂质沉积岩区，并靠近砂岩区，沙渠村岩组浅粒岩投点落于泥质-砂质沉积岩区，但较为分散。在利克等（1969）的（al-alk）-c图解（图4-23）上，黄土窑岩组浅粒岩样品投点明显斜交长石线，并大部分样品落于长石质黏土或杂砂岩区，沙渠村岩组浅粒岩类投点则平行al-alk轴分布，表明其原岩可能属于过渡类型的沉积岩。在温克勒的A-CF图解（图4-24）上，黄土窑岩组浅粒岩大部分样品投点落于黏土和页岩区，说明其原岩中含有大量的杂基，反映其成熟度较低，沙渠村岩组浅粒岩类投点较为分散，分别落于黏土和页岩区、杂砂岩区，个别样品靠近富铝黏土和页岩区，也反映其杂基含量较高，岩石的成熟度较低。在谢缅年科的A-C-FM图解（图4-25）上，黄土窑岩组和沙渠村岩组浅粒岩类大部分样品投点落于Ⅱ-黏土岩及亚杂砂岩区，同样反映其岩石的成熟度较低。
综合上述分析，认为集宁岩群浅粒岩类的原岩以富含杂质的杂砂岩为主。
4.石英岩类
石英岩类在集宁岩群中含量相对较少，多呈夹层产出，与浅粒岩类相似，主要产出于沙渠村岩组中，黄土窑岩组中相对较少，在东沟村岩组下部也有少量分布。在大同市西北部古店一带黄土窑岩组中石英岩含量较多。
1）岩相学特征
岩石呈纯白色、灰白色、浅灰色，中细粒花岗变晶镶嵌结构，块状构造、层状构造。矿物粒径0.1～1mm，粒状石英相互呈稳定共生的三叉点镶嵌结构及贴面结构。区内以长石石英岩为主，仅少量为纯石英岩，主要岩石类型有以下几种。
石墨石英岩 仅见于黄土窑岩组中，灰白色，块状构造，处于构造带中岩石强片理化。石英含量90%，斜长石5%～6%，钾长石1%～2%，石墨6%，黑云母3%～5%。少量副矿物锆英石、磷灰石、榍石、金属矿物等。石墨石英岩中人工重砂副矿物组合及特征：锆石a×b×c=（0.05～0.2）mm×（0.05～0.2）mm×（0.07～0.36）mm，多数褐色，少数淡黄色或无色，多数颗粒为浑圆四方柱和四方双锥的聚形，晶面不清，个别晶面清晰。主要由四方柱面（110）、（100）和四方双锥面（111）以及偏锥面（311）组成聚形，晶棱顶角呈浑圆状，透明和半透明，金刚光泽，晶体表面较为粗糙，有细小麻点状及溶蚀坑，个别晶体内含细小黑色包体，长宽比多数为1∶（1.5～2.5），少数1∶（3～3.5）。绿泥石粒径为0.05～0.2mm，绿色，细小鳞片状集合，弱油脂光泽。赤铁矿粒径为0.05～0.5mm，褐红色，不规则的粒状颗粒，光泽暗淡。磁铁矿粒径为0.02～0.5mm，黑色，不规则的棱角状颗粒，少数半浑圆粒状，个别为八面体，金属光泽。黄铁矿粒径为0.05～0.5mm，黄色，不规则的棱角状颗粒，透明，金属光泽。磷灰石粒径为0.05～0.3mm，无色，不规则的粒状和柱状颗粒，透明，玻璃光泽。
矽线石榴长石石英岩 主要见于沙渠村岩组中，灰白色，粗粒粒状变晶结构，块状构造，处于构造带中岩石强片理化。岩石主要由石英（70%～75%）、长石（15%～20%）、石榴石（3%～5%）、矽线石（2%～3%）组成，副矿物有金红石、锆石、磷灰石等。在黄土窑岩组中还含有石墨（2%）。主要矿物粒径为0.05～6mm，除石英颗粒较粗外，其余矿物颗粒较细。石英颗粒长径明显定向排列，矿物间呈弯曲状镶嵌。
含矽线石榴长石石英岩 常见于沙渠村岩组中，岩石浅灰色、灰白色，中粗粒变晶结构，条纹状构造，处于构造带中岩石强片理化。石英75%，斜长石8%，钾长石10%，黑云母低于3%，石榴石2%，矽线石1%，常见副矿物为磁铁矿与锆石。
2）岩石化学特征
本次工作仅在集宁岩群黄土窑岩组采集了有关分析样品，其岩石化学成分见表4-4，其SiO2为79.66%～87.14%，平均为82.82%；Al2O3为5.55%～10.55%，平均为8.04%；CaO为0.56%～1.44%，平均为0.82%；Na2O为0.35%～3.2%，平均为1.25%；K2O含量为0.45%～3.06%，平均为1.62%；K2O含量略高于Na2O；MgO为0.20%～1.24%，平均为0.69%；Fe2O3为0.48%～3.52%，平均为1.42%；FeO为0.28%～2.79%，平均为1.29%；TiO2为0.10%～0.68%，平均为0.39%。岩石具有高硅，富铝，贫钠、钾、钙、铁、镁之特征，反映其为不纯石英岩。
3）岩石地球化学特征
黄土窑岩组石英岩类微量元素含量见表4-5，稀土元素含量见表4-6。其微量元素含量与浅粒岩类相似，除Rb、Sr、Ba、Zr含量较高外，其余元素均较低，其微量元素原始地幔比值蛛网图右倾特征明显，除Sc、V、Co、Cr、Ni含量低于原始地幔外，其余元素含量均高于原始地幔（图4-36），并发育明显的Nb、Ta、Sr、P、Ti槽。其与北美页岩相比，Th含量极高，Mn含量极低，Ca含量明显偏低，Hf、Zr与北美页岩相近或略显偏高，其余元素均略低于北美页岩（图4-37）。
图4-36 黄土窑岩组石英岩类微量元素原始地幔标准化蛛网图
（原始地幔值据Mcdonough，1995）
图4-37 黄土窑岩组石英岩类微量元素北美页岩标准化蛛网图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
黄土窑岩组中的石英岩类稀土总量∑REE为（97.4～188.3）×10-6，平均为158.0×10-6，含量较浅粒岩类偏低，LREE/HREE为8.37～13.09，轻、重稀土分馏中等偏高，其球粒陨石标准化配分图（图4-38）右倾特征明显，δEu为0.50～0.90，负铕异常明显。与北美页岩相比，黄土窑岩组石英岩稀土总量总体上略显偏高，其标准化配分图（图4-39）呈平坦型，轻稀土有相对富集的趋势，并显示弱的负铕异常。
图4-38 黄土窑岩组石英岩类稀土元素球粒陨石标准化配分图
（球粒陨石据Sun & McDonough，1989）
图4-39 黄土窑岩组石英岩类稀土元素北美页岩标准化配分图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
4）原岩恢复
从其地质产状、岩相学特征来看，石英岩类的原岩应为石英砂岩类，这也得到了岩石化学成分原岩恢复图解的佐证。在利克等（1969）的（al-alk）-c图解（图4-23）上，样品投点平行al-alk轴分布，反映其可能为过渡类型的沉积岩。在温克勒的A-C-F图解（图4-24）上，部分样品投点落于黏土和页岩区，部分样品落于富铝黏土和页岩区附近。在谢缅年科的A-C-FM图解（图4-25）上，大部分样品投点落于Ⅱ-黏土岩及亚杂砂岩区和Ⅰ-富铝的黏土岩及酸性火山岩区，反映黄土窑岩组的石英岩类杂基含量较高，原岩的成分成熟度偏低。
5.大理岩类
该岩类主要产出于东沟村岩组中，少量产出于黄土窑岩组和沙渠村岩组中。其中大理岩是东沟村岩组最主要的组成岩石，岩性包括含玉髓白云石大理岩、含橄榄白云石方解石大理岩、白云石大理岩、方解石大理岩。黄土窑岩组中的大理岩多呈透镜状或夹层状产出，出露厚度一般较小，大多数小于5m，在大同市古店、兴和县黄土窑、丰镇市浑源窑等地黄土窑岩组与葛胡窑片麻岩接触部位均可见到，岩性复杂，主要岩性有石榴蛇纹石化大理岩、蛇纹石化橄榄大理岩、含石墨石榴蛇纹石化橄榄大理岩、含黑云母大理岩、透闪大理岩、蛇纹石化透辉大理岩、石榴金云母蛇纹石大理岩等。沙渠村岩组中的大理岩含量较少，仅在研究区西部羊圈湾乡见呈透镜状产出，另在研究区北部十号村北西见白云石大理岩和硅质大理岩呈层状产出，其他地区未见分布。
1）岩相学特征
岩石呈纯白色、灰白色，含橄榄石时略带绿色，含石墨者呈灰色，粒状变晶结构，块状构造。矿物粒径一般为0.2～2.5mm。主要岩石类型有以下几种：
含玉髓白云石大理岩 岩石呈浅灰黄色、浅灰色，中粒变晶结构、残留泥晶结构，少量玉髓具隐晶结构、放射状球粒状结构，块状构造。岩石中白云石50%～55%，方解石38%～45%（其中细粒变晶状占2%，残余泥晶方解石36%），玉髓重结晶石英占2%～5%，其余占5%～7%，以隐微晶状为主，次为放射状和球粒状集合体。
含橄榄白云石方解石大理岩 岩石呈灰黄色、灰白色，中粗粒变晶结构，块状构造。岩石中方解石61%，白云石30%，暗色假象7%，具有橄榄石的晶形，由石英、方解石、氧化铁质所替代。氧化铁质含量1%，泥质成分小于1%。
白云石大理岩 浅粉色、灰白色，中粗粒变晶结构、残留泥晶结构，变晶白云石晶体呈均匀分布，残留白云石集合体呈不规则状残体分布，块状构造。白云石变晶含量大于50%，中粗粒，晶体洁净透明，无杂质，残留体含量小于48%，泥晶—粗晶状，部分有不同程度的结晶，含有褐红色质点状氧化铁质成分，氧化铁质含量小于1%，石英含量小于1%。
方解石大理岩 岩石呈白色、微粉色，中粗粒变晶结构，块状构造，白云石30%，方解石66%，暗色假象大于2%，显橄榄石的外形特征。玉髓2%，泥质成分少见。
蛇纹石化橄榄大理岩 灰白色夹浅黄绿色，中细粒柱粒状变晶结构，块状构造。岩石主要由方解石（65%～80%）、蛇纹石（20%～30%），少量橄榄石和少量不透明矿物等组成。主要矿物粒径0.1～3mm，多0.2～3mm，橄榄石已蛇纹石化、碳酸盐化，以蛇纹石化为主，个别中心残留细粒圆粒状橄榄石。方解石聚片双晶弯曲变形，并显示跟踪状消光。
含石墨石榴蛇纹石化橄榄大理岩 深灰色，中细粒柱粒状变晶结构，块状构造。岩石主要由方解石（65%～70%）、蛇纹石化橄榄石（25%～27%）、石榴石（2%～3%）、石墨（2%～3%）等组成。主要矿物粒径0.1～4mm，多0.5～1mm，橄榄石已完全蛇纹石化、碳酸盐化，以蛇纹石化为主，个别见蛇纹石中心包含细粒圆粒状石榴石，不均匀分布有少量鳞片状石墨。
蚀变橄榄石大理岩 灰白夹紫粉色，粒状变晶结构，块状构造。岩石主要由方解石（70%）蚀变矿物橄榄石假象（25%～30%）和少量褐铁矿、云母等组成。方解石分为两种：一种呈不规则粒状，另一种呈浑圆粒状，应为橄榄石类矿物碳酸盐化形成。粒状方解石矿物间呈弯曲状镶嵌。
含黑云母大理岩 黄褐色，细粒鳞片粒状变晶结构，块状构造。方解石86%、黑云母5%、石墨3%，长石+石英2%，绿泥石3%。粒状方解石拉长定向且与黑云母、绿泥石等相间构成条带状。
透闪大理岩 深灰色，粒状变晶结构，块状构造。方解石52%～57%，透闪石40%～45%，少量石墨和绿帘石等。
蛇纹石化透辉大理岩 浅灰色夹浅绿色，中细粒柱粒状变晶结构，块状构造。岩石主要由方解石（75%～80%）、透辉石（10%）、蛇纹石（20%～25%）等组成。主要矿物粒径0.05～4mm，多0.25～3mm，方解石呈中细粒，颗粒间呈较平直稳态镶嵌，双晶纹弯曲变形，可见跟踪状消光。透辉石柱状、短柱状，部分蛇纹石化。个别蛇纹石中心残留透辉石矿物。
石榴金云母蛇纹石大理岩 灰色夹黑色麻点，中粗粒状变晶结构，块状构造。方解石50%～55%，透闪石2%～3%，金云母6%～10%，蛇纹石25%～30%，石榴石5%，不透明矿物2%。金云母片状，解理略显弯曲揉皱。
大理岩中人工重砂副矿物组合及特征：
锆石粒径为a×b×c=（0.03～0.1）mm×（0.03～0.1）mm×（0.05～0.23）mm，浅黄色和浅褐色，晶体为浑圆四方柱和四方双锥的聚形，透明和半透明，金刚光泽，无包体，长宽比为1∶（2～3）。
金红石粒径为0.02～0.25mm，黑红色、红色，粒状和柱状，多数不透明，少数半透明，金刚光泽。
磷灰石粒径为0.05～0.3mm，无色，多数为不规则的棱角状颗粒，少数为半浑圆粒状和柱状，透明，玻璃光泽。
石榴石粒径为0.05～0.3mm，浅粉色，不规则的棱角状颗粒，透明，玻璃光泽。
赤铁矿粒径为0.05～0.5mm，褐红色和砖红色，不规则的粒状颗粒，多数光泽暗淡，少数为半金属光泽。
磁铁矿粒径为0.05～0.5mm，黑色和褐黑色，不规则的粒状颗粒，少数半浑圆粒状，个别为八面体，金属光泽，表面褐铁矿化。
绿泥石粒径为0.05～0.2mm，浅绿色，细小鳞片状集合，弱油脂光泽。
黄铁矿粒径为0.02～0.2mm，黄色，不规则的棱角状颗粒，少数为立方体，金属光泽。
2）岩石化学特征
集宁岩群大理岩类岩石化学成分见表4-4，其中东沟村岩组大理岩SiO2为1.31%～17.70%，含玉髓大理岩含量较高；Al2O3为0.21%～0.72%，CaO为31.35%～35.47%，Na2O为0.01%，K2O为0.08%～0.14%，K2O含量大于Na2O。MgO为7.34%～20.47%，其中含玉髓大理岩含量偏低；Fe2O3为0.08%～0.46%，FeO为0.04%～1.08%，TiO2为0.03%。CO2为35.68%～45.64%。
黄土窑岩组中的大理岩岩石化学成分变化较大，其SiO2为9.31%～16.49%，Al2O3为0.49%～4.04%，CaO为27.16%～42.84%，其中橄榄大理岩含量较高；MgO为2.63%～22.85%，其中透辉大理岩含量偏高；Na2O为0.05%～0.20%，K2O为0.03%～0.57%。Fe2O3为0.38%～4.04%，FeO为0.20%～0.40%，TiO2为0.02%～0.58%。CO2为1.73%～24.72%。成分较东沟村岩组大理岩复杂。
3）岩石地球化学特征
集宁岩群大理岩类微量元素含量见表4-5，稀土元素含量见表4-6。
黄土窑岩组大理岩类微量元素含量除Sr、Ba含量较高外，其余元素普遍偏低，其微量元素原始地幔比值蛛网图呈略向右倾型，样品微量元素含量变化较大，黑云大理岩较橄榄大理岩普遍偏高（图4-40）。其与北美页岩相比，除Ca含量明显高于北美页岩、Sr与其相近外，多数元素低于北美页岩（图4-41）。
东沟村岩组大理岩类微量元素含量变化较大，除Sr含量较高外，其余元素普遍偏低，其微量元素原始地幔比值蛛网图呈略向右倾型（图4-40），多数元素含量低于原始地幔。其与北美页岩相比，除Ca含量明显高于北美页岩外，其余元素均低于北美页岩（图4-41）。
图4-40 集宁岩群大理岩类微量元素原始地幔标准化蛛网图
（原始地幔值据Mcdonough，1995）（01TS01、01TS02号样品为东沟村岩组大理岩，其余为黄土窑岩组大理岩）
图4-41 集宁岩群大理岩类微量元素北美页岩标准化蛛网图
（北美页岩据I-Gromet，1984）（01TS01、01TS02号样品为东沟村岩组大理岩，其余为黄土窑岩组大理岩）
黄土窑岩组中的大理岩类稀土含量变化较大，其∑REE为（12.7～110.5）×10-6，稀土总量明显偏低，LREE/HREE为6.48～10.14，轻、重稀土分馏中等偏高，其球粒陨石标准化配分图（图4-42）呈向右缓倾型，δEu为0.50～0.77，负铕异常明显。与北美页岩相比，黄土窑岩组大理岩稀土总量总体上偏低，其标准化配分图（图4-43）呈平坦型，轻稀土有相对亏损的趋势，弱的正、负铕异常均存在。
图4-42 集宁岩群大理岩类稀土元素球粒陨石标准化蛛网图
（球粒陨石据Sun & McDonough，1989）
图4-43 集宁岩群大理岩类稀土元素北美页岩标准化蛛网图
（北美页岩据I-Gromet，1984）
东沟村岩组中的大理岩类稀土总量∑REE为（3.63～18.36）×10-6，明显偏低，LREE/HREE为10.05～11.09，轻、重稀土分馏程度偏高，其球粒陨石标准化配分图（图4-42）右倾特征明显，δEu为1.07～1.42，具弱的正铕异常。与北美页岩相比，其稀土总量略显偏低，其标准化配分图（图4-43）呈平坦型，正铕异常明显。
4）原岩恢复
大理岩类从其地质产状上来看，其原岩显然为碳酸盐岩，但具体其岩石种类如何，还需根据岩石化学成分对其原岩进行恢复。在利克等（1969）的（al-alk）-c图解（图4-23）上，无论是黄土窑岩组大理岩还是东沟村岩组大理岩，其投点均落入白云岩区。在谢缅年科的A-C-FM图解（图4-25）上，大部分样品投点落于钙质碳酸盐岩区。从野外观察来看，东沟村岩组大理岩岩性均一，其矿物成分简单，原岩应为较纯的石灰岩类；而黄土窑岩组中的大理岩矿物成分复杂，岩性变化较大，其原岩可能为不纯的石灰岩或白云质石灰岩。
6.钙硅酸盐岩类
钙硅酸盐岩类在区内分布较少，仅见于黄土窑岩组中，出露于大同市古店镇一带，岩性为透辉石岩，呈透镜状产出，岩石呈墨绿色，中粗粒粒状变晶结构，块状构造。岩石中透辉石含量为60%～95%，角闪石0～25%，斜长石0～20%。岩石化学特征：SiO2为51.05%，Al2O3为2.05%，CaO为25.09%，Na2O为0.75%，K2O为0.10%，MgO为18.06%，Fe2O3为0.33%，FeO为0.78%，TiO2为0.02%。恢复其原岩为黏土-白云岩混合物（图4-23）。
7.片岩类
片岩类主要见于黄土窑岩组中，含量较少，多呈夹层产出。主要岩石种类包括石榴透辉透闪石片岩、含黑云石榴白云石英片岩、含石榴绢云石英片岩。
石榴透辉透闪石片岩 灰色，柱粒状变晶结构，片状构造。石榴石10%，被绢云母交代。透闪石55%，大部分被滑石交代呈假象。透辉石10%，石英20%，黑云母3%，少量磷灰石、锆石、榍石和金属矿物等。石榴透闪片岩SiO2为48.39%，Al2O3为8.32%，CaO为6.42%，Na2O为0.88%，K2O为0.60%，Mg O为22.10%，Fe2O3为5.34%，FeO为6.54%，TiO2为0.50%。岩石具有富镁、铁、钙、铝，贫钾、钠、钛之特征。
石榴黑云片岩 石英20%～25%，斜长石10%～15%，钾长石10%～15%，白云母5%，黑云母30%～35%，石榴石10%，矽线石少量。
含黑云石榴白云石英片岩 灰白—银灰色，鳞片—片状变晶结构、束状变晶结构，片状构造。钠长石10%，石英30%，白云母35%，黑云母5%，金属矿物小于5%，石榴石10%，全部被高岭土替代呈假象。绿帘石1%，氧化铁3%。
含石榴绢云石英片岩 绢云母40%，局部呈束状集合体，部分重结晶为白云母，显微定向排列。石英40%，长石10%，被高岭土化、绢云母化。石榴石3%，沿裂隙绢云母化呈假象。氧化铁5%。
石英片岩类地质产状为层状，与浅粒岩、富铝片麻岩类、石英岩共伴生，显然为副变质岩类，其原岩应为泥质砂岩或砂质泥岩类。
8.麻粒岩类
麻粒岩类仅见于黄土窑岩组中，主要岩石类型包括暗色麻粒岩和浅色麻粒岩两类，其中暗色麻粒岩类主要岩性为斜长角闪二辉麻粒岩、斜长二辉麻粒岩等，其岩石特征、岩石化学与地球化学特征已在第三章第四节部分作为黄土窑岩组中的变质基性火山岩进行了介绍，故在此从略，这里仅对其原岩进行恢复。浅色麻粒岩类在与葛胡窑片麻岩接触部位较为常见，常呈夹层与富铝片麻岩、富铝浅粒岩及石英岩类共伴生，应为黄土窑岩组中的一部分，故在此介绍。
1）岩相学特征
浅色麻粒岩类为斜长麻粒岩和二长麻粒岩，局部钾化含较多钾长石。常见岩石类型有以下几种：
二辉二长麻粒岩 肉红色夹黑色点状，中粗粒粒状变晶结构，弱片麻状构造。岩石主要由紫苏辉石（10%～15%）、透辉石（10%）、斜长石（35%～40%）、条纹长石（25%）、石英（10%）和少量其他矿物组成，主要矿物粒径0.25～5mm，多1～3mm，颗粒间常呈弯曲状镶嵌。紫苏辉石短柱状，粒径为（0.25～1.25）mm×2mm，淡绿—淡粉色多色性，平行消光，2V（-），沿边缘或解理轻微绿泥石化，部分含石英包体。
角闪二辉斜长麻粒岩 灰色，中细粒柱粒状变晶结构，块状构造。岩石主要由紫苏辉石（15%～20%）、透辉石（5%～10%）、斜长石（55%～60%）、角闪石（5%）、金属矿物（5%）等组成，主要矿物粒径0.25～3mm，多0.5～2.5mm，颗粒间呈较平直—略弯曲状镶嵌。紫苏辉石柱状，粒径为0.25～2.5mm，淡绿—淡粉色多色性，平行消光，部分颗粒沿解理或边缘具轻微褐铁矿化。偶见鳞片状浅黄—红棕色多色性黑云母。
二辉斜长麻粒岩 灰色，中粒柱粒状变晶结构，块状构造（弱片麻状构造）。岩石主要由斜长石（45%）、透辉石（5%～10%）、紫苏辉石（15%）、石英（20%）、钾长石（5%～10%）和少量副矿物等组成。主要矿物粒径0.1～7mm，多2～5mm，颗粒间呈弯曲状镶嵌，长径略显定向排列。斜长石半自形板状、粒状，聚片双晶，部分表面土化，常含布丁状、棋盘状、细条状钾长石包体，具反条纹性质，部分含浑圆状石英包体。紫苏辉石呈短柱状、粒状，部分沿裂理析出铁质，具不均匀绿泥石化。
2）岩石化学特征
集宁岩群黄土窑岩组斜长麻粒岩类岩石化学成分见表4-4，其SiO2为59.43%～66.96%，Al2O3为13.98%～16.81%，CaO为2.32%～3.95%，Na2O为2.91%～6.10%，K2O为2.93%～5.19%，MgO为0.39%～3.72%，Fe2O3为1.00%～3.45%，FeO为0.86%～8.05%，TiO2为0.40%～1.10%。岩石具有富铝、钾、钠、铁、钙、钛，贫镁之特征。
3）岩石地球化学特征
集宁岩群黄土窑岩组浅色麻岩类微量元素含量见表4-5，稀土元素含量见表4-6。
黄土窑岩组浅色麻粒岩类微量元素Rb、Sr、Ba、Zr、Hf含量明显偏高，其中Ba高达（1952.1～2888）×10-6，Sr含量高达（257.9～737）×10-6，Zr高达（294.1～718）×10-6，其余元素含量一般或偏低。其微量元素原始地幔比值蛛网图右倾特征明显，除Sc、V、Co、Cr、Ni含量低于原始地幔外，其余元素含量均高于原始地幔（图4-44），并发育明显的Nb、Ta、P、Ti槽。
黄土窑岩组浅色麻粒岩类稀土总量∑REE为（172.5～641.0）×10-6，含量变化较大，LREE/HREE为7.07～43.68，轻、重稀土分馏中等—极高，其球粒陨石标准化配分图（图4-45）右倾特征明显，一件样品为陡倾型，另一件样品呈缓倾型，且轻稀土分馏强，重稀土分馏弱，δEu为0.92～1.15，铕异常不明显。
图4-44 黄土窑岩组浅色麻粒岩类微量元素原始地幔标准化蛛网图
（原始地幔值据Mcdonough，1995）
图4-45 黄土窑岩组浅色麻粒岩类稀土元素球粒陨石标准化配分图
（球粒陨石据Sun & McDonough，1989）
4）原岩恢复
黄土窑岩组中的暗色麻粒岩与富铝片麻岩、富铝浅粒岩及石英岩类等典型副变质岩类共伴生，局部见有变余杏仁构造，原岩应为变质基性火山岩类，属于黄土窑岩组变质表壳岩的组成部分。运用岩石化学成分对其原岩进行恢复，在利克（1960）的MgO-CaO-FeO*图解（图4-11）上，投点主要落于正斜长角闪岩区；在西蒙南（1953）的[（al+fm）-（c+alk）]-Si图解（图4-22）上，该类岩石大部分样品投点多落于火山岩区；在利克等（1969）的（al-alk）-c图解（图4-23）上投点落于火成岩与黏土-白云岩混合物的重叠区，并沿长石线分布，这种分布特征被认为是火成岩的演化特征；在温克勒的A-C-F图解（图4-24）上，大部分样品投点落于玄武质岩和安山质岩区；在谢缅年科的A-C-FM图解（图4-25）上，大部分样品投点落于基性火山岩及铁质白云岩区。综合分析认为，黄土窑岩组中的暗色麻粒岩类的原岩为变质基性火山岩。
同样，黄土窑岩组中的浅色麻粒岩与黄土窑岩组中的富铝片麻岩、富铝的浅粒岩和石英岩类共伴生，应该属于变质表壳岩的组成部分，但由于其岩性上与葛胡窑片麻岩中的浅色麻粒岩十分相似，而难以区分，加之由于受岩石变质程度高达麻粒岩相和变形改造的影响，其变余结构构造消失殆尽，故根据地质产状对其原岩恢复困难较大，只能根据岩石化学成分对其原岩类型进行大致的判别。在西蒙南（1953）的[（al+fm）-（c+alk）]-Si图解（图4-22）上，该类岩石大部分样品投点落于火山岩区，一件样品落于沉积岩区；在利克等（1969）的（al-alk）-c图解（图4-23）上大多落在长石线附近，原岩性质不明；在温克勒的A-C-F图解（图4-24）上，大部分样品投点落于杂砂岩区及其附近；在谢缅年科的A-C-FM图解（图4-25）上，大部分样品投点落于中性及碱性火山岩和杂砂岩区。结合集宁岩群的沉积背景，初步认为黄土窑岩组浅色麻粒岩类的原岩以泥砂质沉积岩为主。
（三）集宁岩群原岩建造特点与构造环境探讨
集宁岩群虽然经历了高级变质作用和强烈的变形改造，3个岩组内部地层层序不清，但仍可大致推测总体上由老到新的沉积序列为黄土窑岩组、沙渠村岩组和东沟村岩组。根据集宁岩群中变质岩类型与岩石特征、岩石组合、地质产状和岩石化学、地球化学特征对其原岩进行恢复，集宁岩群的原岩建造具有如下特点。
早期沉积的黄土窑岩组其变质建造主要以含石墨的富铝富钾片麻岩类为主，夹矽线石榴浅粒岩和石英岩，少量大理岩透镜体和暗色麻粒岩，具有孔兹岩系的岩石组合特征，根据前面的讨论恢复其原岩为泥砂岩夹砂岩和碳酸盐岩与基性火山岩建造。该套沉积建造具有成分成熟度较低，泥质成分含量较高，底部并见基性火山喷发，反映其处于盆地的扩张期，具有物源供应充足、碎屑岩类堆积速率较快的特征，夹有碳酸盐岩透镜体反映其水体较为动荡，沉积环境不太稳定。之后沉积的沙渠村岩组变质建造以矽线石榴浅粒岩、石英岩、富铝富钾片麻岩为主，较黄土窑岩组中矽线石含量明显减少，可能暗示其原岩中的泥质成分减少，而砂质成分增多，恢复其原岩建造为长石石英杂砂岩、长石石英砂岩和石英岩夹泥质粉砂岩，较黄土窑岩组砂质成分增多，泥质成分减少，大量长石石英砂岩和石英砂岩的出现反映成分成熟度增高，其水体变浅，沉积环境趋于稳定。之后沉积的东沟村岩组，其变质建造为一套厚度巨大、较纯的大理岩建造，其原岩建造类似于古生代碳酸盐岩台地建造，同样反映其水体较浅，沉积环境较为稳定。总体来看，集宁岩群沉积于半深海-滨浅海的环境中，说明其构造背景较为稳定。
选择在变质作用过程中较为稳定的微量元素进行集宁岩群源区构造环境判别（图4-46）。在图4-46a上片麻岩类样品投点主要落于大陆弧环境区，少量样品落于大洋弧和大陆活动区，浅粒岩类样品既有落于大陆弧区的，也有落于大洋弧区域附近，石英岩类样品投点主要落于被动大陆边缘及其附近；在图4-46b上，片麻岩类样品投点主要落于大陆岛弧区域及其附近，浅粒岩类样品投点落于典型构造环境区域外围，而石英岩类主要落于被动大陆边缘和活动大陆边缘重叠区域；在图4-46c上，片麻岩类和浅粒岩类样品投点落于大陆弧及活动大陆边缘，石英岩类样点落于活动大陆边缘及其附近，浅色麻粒岩类落于大陆岛弧区；在图4-46d上，片麻岩类样品来源于克拉通盆地和杂砂岩（弧）区域及其附近，浅粒岩样品投点较为分散，落于长石砂岩和杂砂岩区域及其外围，石英岩类情况类似，落于长石砂岩和克拉通盆地附近，浅色麻粒岩类主要落于杂砂岩（弧）区附近。上述图解表明集宁岩群原岩沉积物来源的多样性，反映其基底构造具有一定的活动性。
图4-46 集宁岩群原岩沉积构造环境判别图
a.大洋岛弧；b.大陆岛弧；c.活动大陆边缘；d.被动大陆边缘（a、b、c据Bhatia，1981，1986；d据Condie，1989）
关于集宁岩群的沉积环境，近年来虽然也有学者提出了集宁岩群可能形成于弧前盆地的认识，但从集宁岩群物质组成及原岩恢复来看，其缺乏具有活动特征的火山物质组成成分，更多的是由陆源碎屑组成，并且出现了巨厚的大理岩，表明其形成于相对稳定的被动大陆边缘的半深海-滨浅海环境。
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