石榴石成分及组分分析：阳高岩组与葛胡窑片麻岩的比较

石榴石是区内分布最广的变质矿物之一，在葛胡窑片麻岩、阳高岩组、集宁岩群、凉城-集宁古元古代重熔型岩浆杂岩带和超高温变质岩及高压麻粒岩中皆有分布。

1.葛胡窑片麻岩和阳高岩组中的石榴石

石榴石呈菱形十二面体、五角十二面体及不规则的等轴粒状，颜色为深褐色至黑红色，常呈单体分布，粒径为0.2～1.5mm，镜下呈淡粉色—粉红色，高正突起，表面常具不规则裂纹，均质体，个别呈变斑晶分布，含少量石英包体。石榴石常与紫苏辉石、斜长石、石英等呈三联点结构，具平衡共生关系（图4-53），说明其与紫苏辉石为同一次变质作用所形成。在葛胡窑片麻岩的强变形带中，岩石片麻状构造和条带状构造发育地段石榴石含量较高，成为石榴黑云斜长片麻岩，石榴石与黑云母共生，沿片麻理面分布。该类石榴石可能为后期退变质成因，另外沿晶体边缘及裂隙被黑云母、绿泥石、斜长石、绢云母等交代，或全部被斜长石替代而呈其假象。

从石榴石单矿物的化学分析结果（表4-9）可以看出，葛胡窑片麻岩和阳高岩组中的石榴石成分基本相近，以FeO、Al2O3、MgO高，而Mn O、CaO低为特点。其中葛胡窑片麻岩中的石榴石FeO含量为21.78%～31.23%，Al2O3含量为19.23%～22.59%、MgO含量为3.11%～9.38%。阳高岩组中的石榴石FeO含量为23.40%～29.87%，Al2O3含量为19.35%～21.52%、MgO含量为3.56%～6.77%。据里克沃德（1968）提出的石榴石端元分子计算顺序（表4-9），葛胡窑片麻岩中的石榴石组分为：铁铝榴石（Alm）分子含量为43.16%～67.88%，镁铝榴石（Pyr）分子含量为12.31%～33.71%，锰铝榴石（Spe）分子含量为0.91%～8.29%，钙铁榴石（And）分子含量为0～17.41%。显然葛胡窑片麻岩中的石榴石端元组分以铁铝榴石组分为主，次为镁铝榴石（图4-54）。阳高岩组中的石榴石与葛胡窑片麻岩中的石榴石成分相近，亦以铁铝榴石为主，次为镁铝榴石。

表4-9　石榴石电子探针化学分析数据及计算结果

续表4-9

续表4-9

续表4-9

图4-53　葛胡窑片麻岩中的石榴石与紫苏辉石平衡共生关系

Opx.紫苏辉石；Grt.石榴石

图4-54　石榴石成分图解

通过对葛胡窑片麻岩中石榴石边部和核部成分的对比研究（图4-55）发现，其边部较核部镁铝榴石含量略显偏高，核部较边部钙铁榴石含量略显偏高。

图4-55　葛胡窑片麻岩中石榴石断面成分变化图解

根据卢次（1964）编制的CaO-Mg O-（FeO+MnO）组分克分子百分含量三角图解划分变质相（图4-56），葛胡窑片麻岩和阳高岩组中的石榴石均落于麻粒岩相区，说明本区的石榴石均属麻粒岩相的石榴石。另在石榴石成分的（CaO+MnO）-（FeO+Mg O）图解上（图4-57）葛胡窑片麻岩的石榴石大部分落于矽线石带，少量为蓝晶石带，说明葛胡窑片麻岩中石榴石可能存在后期角闪岩相变质成因的部分，而阳高岩组的石榴石均落于矽线石带上，说明阳高岩组的变质程度已达麻粒岩相。

2.集宁岩群中的石榴石

集宁岩群中的石榴石主要分布于黄土窑岩组和沙渠村岩组中，在石榴矽线浅粒岩和石榴石英岩中，多呈单体分布，粉红色，中细粒状，晶形完整。随着矽线石和黑云母成分增多，岩石成为富铝片麻岩类，石榴石颜色变深，颜色为深褐色至黑红色，单晶状和变斑晶状皆有分布，石榴石呈菱形十二面体、五角十二面体及不规则的等轴粒状，粒径为0.2～4.0mm，大者可达1.2mm，镜下呈淡粉色—粉红色，高正突起，表面常具不规则裂纹，均质体，筛状变晶结构。有的石榴石呈环带状，内核含密集的杂乱无章的细小石英包体，包体呈椭圆状或圆状；中间带呈不规则较大的石英包体，包体呈同心圆状排列；边缘带几乎无包体。3个环带界线呈连续过渡，属连续生长环带。有的呈圆形粒状，由于受退变质作用的影响，晶体呈不规则残留体状，表面洁净，包体甚少，表明晶体生长期变质程度较高，结晶能力较强。在石榴石晶体周围常见到斜长石构成的白色反应边，有时被晚期片理包绕并在两端形成压力影，沿晶体边缘及裂隙被黑云母、绿泥石、斜长石、绢云母等交代，或全部被斜长石替代呈其假象，指示其形成于晚期片理变形之前。自形程度较高的石榴石，不含或少含石英包体，片理被石榴石晶体截断，属构造期后的产物。

图4-56　不同变质相的石榴石

（据卢次，1964）
Ⅰ.角闪岩相；Ⅱ.麻粒岩相；Ⅲ.金伯利岩石榴石(www.xing528.com)

图4-57　石榴石成分与变质程度的关系图

（据南蒂，1968）

从集宁岩群中石榴石单矿物的化学分析结果（表4-9）可以看出，集宁岩群中的石榴石成分基本相近，以FeO、Al2O3、MgO高，而MnO、CaO低为特点。其中FeO含量变化区间较大，为21.46%～33.58%，Al2O3含量为19.56%～21.99%，MgO含量变化区间较大，为3.02%～9.14%。

据里克沃德（1968）提出的石榴石端元分子计算顺序（表4-9），集宁岩群的石榴石组分为：铁铝榴石（Alm）分子含量为36.93%～71.16%，平均为61.79%；镁铝榴石（Pyr）分子含量为9.26%～34.59%，平均为30.45%；锰铝榴石（Spe）分子含量为0.33%～1.83%，平均为0.67%；钙铁榴石（And）分子含量达0～23.88%，平均为3.39%。显然集宁岩群中的石榴石端元组分以铁铝榴石为主，次为镁铝榴石组分（图4-54）。与葛胡窑片麻岩中的石榴石相比，镁铝榴石组分含量略高。

图4-58　集宁岩群中石榴石断面成分变化图解

通过对集宁岩群中石榴石边部和核部成分的对比研究（图4-58）发现，其边部较核部镁铝榴石含量略显偏高，核部较边部钙铁榴石含量略显偏高。

根据卢次（1964）编制的CaO-MgO-（FeO+MnO）组分克分子百分含量三角图解划分变质相（图4-56），集宁岩群中的石榴石均落于麻粒岩相区，说明本区的石榴石均属麻粒岩相的石榴石。另据石榴石成分的（CaO+MnO）-（FeO+MgO）图解（图4-57），集宁岩群中的石榴石大部分落于矽线石带上。

3.凉城-集宁古元古代重熔型岩浆杂岩带中的石榴石

在凉城-集宁古元古代重熔型岩浆杂岩带中石榴石分布也较为广泛，常见于教厂滩片麻岩、白牙岔山片麻岩、大土坑片麻岩及变质强过铝的花岗岩类中，野外观察发现，这些石榴石可能有两种成因：一种为呈单晶状均匀分布于岩石中，可能为岩浆结晶的产物；另一种与黑云母共生，呈小的团块状零星分布于岩石中，可能为重熔残留体。

本次工作对产于变质斑状石榴闪长岩和变质石榴白岗岩中的石榴石进行了研究，其中从矿物化学成分上来看，变质斑状石榴闪长岩FeO含量平均为27.65%，Al2O3含量平均为20.29%，MgO含量平均为6.72%，CaO平均为2.64%。与集宁岩群中的石榴石相比，Al2O3、FeO、MgO略显偏低，CaO略显偏高。变质石榴白岗岩中单晶状分布的石榴石FeO含量平均为33.34%，Al2O3含量平均为21.03%、MgO含量平均为5.85%，CaO平均为0.41%。与集宁岩群中的石榴石相比，FeO含量偏高，Al2O3、MgO、CaO略显偏低。

据里克沃德（1968）提出的石榴石端元分子计算顺序（表4-9），变质斑状石榴闪长岩的石榴石组分为：铁铝榴石（Alm）分子含量为57.82%，镁铝榴石（Pyr）分子平均含量为25.10%，锰铝榴石（Spe）分子平均含量为1.21%，钙铁榴石（And）分子平均含量达4.49%。由此可见，变质斑状石榴闪长岩的石榴石端元组分以铁铝榴石组分为主，次为镁铝榴石组分（图4-54）。变质石榴白岗岩的石榴石组分为：铁铝榴石（Alm）分子含量为73.03%，镁铝榴石（Pyr）分子平均含量为22.82%，锰铝榴石（Spe）分子平均含量为1.66%，钙铁榴石（And）分子平均含量达1.86%。由此可见，变质石榴白岗岩的石榴石端元组分以铁铝榴石组分为主，次为镁铝榴石组分（图4-54），且较集宁岩群和变质斑状石榴石英闪长岩中的石榴石更富铁铝榴石组分。

4.超高温变质岩中的石榴石

据Santosh（2006）、刘守偈（2009）等的电子探针化学分析数据（表4-10），超高温变质岩中的石榴石多呈中—大颗粒变斑晶出现，石榴石成分均一，没有明显的环带，仅在少数颗粒的边部有较高的Fe含量。绝大多数石榴石的成分介于铁铝榴石和镁铝榴石之间，并含有极少量钙铝榴石和锰铝榴石。

表4-10　超高温变质岩中的石榴石电子探针化学分析数据及计算结果

注：表中数据1～4号引自Santosh，2006；5号引自刘守偈，2009。

从表4-10中可见，其较集宁岩群中的石榴石更富Al2O3、MgO，而贫FeO、CaO，其在图4-54上显示出含有更高的镁铝榴石和更低的钙铝榴石、锰铝榴石等其他组分。同样，据卢次（1964）编制的CaO-MgO-（FeO+Mn O）组分克分子百分含量三角图解划分变质相（图4-56），落于麻粒岩相区，并更加靠近榴辉岩相区。另据石榴石成分的（CaO+MnO）-（FeO+Mg O）图解（图4-57），其石榴石大部分落于矽线石带上。