华北太古宙变质岩岩石物性统计特征

如题所述

在上节基础上,此节不仅讨论磁化率,也讨论密度数据,因此,密度数据量远大于磁化率的数据量。

1.密度统计特征

华北地区太古宙变质岩密度数据统计结果见表6-1。从样品数看,主体岩石为麻粒岩、混合岩、角闪岩、变粒岩、片岩、片麻岩。变粒岩与混合岩的密度较低,均值小于2.65×103kg/m3,片麻岩、片岩的密度中等,均值为2.65×1032.72×103kg/m3,角闪岩与麻粒岩密度较高,均值达2.72×103kg/m3以上。从岩石成分看,变粒岩与混合岩的主要造岩矿物为长石与石英,密度均较低。麻粒岩与角闪岩中的造岩矿物还有辉石、角闪石类等暗色矿物,它们的密度较大,因此,其构造的岩石也具有较高的密度。

表6-1 太古宙变质岩岩石亚类密度统计表

太古宙6个主要岩石亚类的密度分布情况见图6-9。变粒岩、片岩、片麻岩、角闪岩、麻粒岩与混合岩密度分布的偏倚系数分别为 0.80、1.71、1.01、-0.32、1.12、1.33(表6-1),均远离表示为正态分布的偏倚系数“0”,因此,除角闪岩的密度呈负偏态外,其他岩石亚类的密度分布主体上属正偏态分布,并且显示出具有多峰分布的特征。

图6-9 太古宙主要岩石亚类密度直方图

因此,根据6个变质岩主要亚类岩石密度分布的离散性、偏态性以及多峰特征,我们认为华北地区太古宙变质岩具有较复杂的成分,结合“点”上即冀北地区太古宙变质岩的物性特点(图6-1、图6-2、图6-5、图6-6),每个岩石亚类可能具有多种成分的组合。

2.磁化率统计特征

华北地区太古宙变质岩主要岩石亚类的磁化率见表6-2。由片岩→片麻岩→变粒岩→混合岩→角闪岩→麻粒岩,磁化率递增。这与密度递增序列变粒岩→混合岩→片麻岩→片岩→麻粒岩→角闪岩不同。可能的原因是密度反映造岩矿物的组成与含量,磁化率则反映含铁矿物的组成与含量,而含铁矿物一般为副矿物而非造岩矿物。因此,密度序列反映了由浅色造岩矿物(石英、长石)向暗色造岩矿物(云母、角闪石、辉石)的过渡,而磁化率序列则反映了由弱磁性副矿物(黄铁矿、赤铁矿等)向磁性矿物(磁铁矿、钛铁矿等)的过渡。

表6-2 太古宙变质岩岩石亚类磁化率(10-6SI)统计表

太古宙变质岩主要岩石亚类磁化率的离差系数差异也较大。变粒岩离差系数为1.99,最小,而麻粒岩的为2.27、混合岩的为2.30、片麻岩的为2.41、片岩的为4.15、角闪岩的则为7.04,是最大的。反映出变粒岩、麻粒岩所含铁矿物的种类及含量变化有限,而片岩、角闪岩所含铁矿物的种类及含量变化较大。从各岩石亚类磁化率的偏倚系数上看,混合岩的为4.27,最小,而角闪岩的为17.5,最大;6种岩石亚类的磁化率偏倚系数均大于4而远离正态分布的偏倚系数“0”,因此,6种岩石亚类的磁化率总体上均呈正偏态分布(图6-10)。值得指明的是,6个岩石亚类的磁化率在一定程度上显现出多峰分布的特点。如麻粒岩、混合岩的磁化率均具有明显的双峰分布特征(图6-10之e、之f)。一般,6种岩石弱磁化率一侧的峰不高,指示所占样品数较少。弱磁化率一般是黄铁矿等之弱磁性矿物的反映,多数情况下在成岩时处于还原环境下形成,沉积岩与沉积变质岩的形成环境有这样的趋势,因此,弱磁化率有可能是副变质岩的响应。从直方图上看,弱磁化率的副变质岩所占比例相对较小。

图6-10 太古宙变质岩主要岩石亚类磁化率直方图

3.密度与磁化率的相关特征

上述已经论述到,密度反映造岩矿物,磁化率则反映含铁副矿物,两者的作用各有不同。而密度与磁化率亦具有显著关系(表6-3)。太古宙变质岩中密度与磁化率呈正相关关系。密度与磁化率的乘积这一次级参数,既考虑了造岩矿物,又未忽略含铁副矿物,因此,可能较接近地反映岩石的全部信息。但是,密度与磁化率对数乘积此参数与密度相关系数为0.317,与磁化率对数的相关系数为0.981,在相同样品数的情况,显然此参数主要继承了磁化率的信息。鉴于此,由密度与磁化率的复合参数应该采用“标准化”,即采用密度的归一值(密度/最大密度)与磁化率的归一值(磁化率对数/最大磁化率对数)的乘积。

表6-3 太古宙变质岩岩石密度与磁化率的相关性

图6-11示太古宙变质岩主要岩石亚类密度与磁化率对数归一值乘积的分布。两者乘积也显示出非正态的多峰分布,反映这此次级参数较好地遗传了密度和磁化率数据的分布特点,有可能较好地刻画太古宙变质岩岩石物性特征:太古宙变质岩各主要岩石亚类是非单一的矿物组合组成,即每个岩石亚类至少可以划分出两种类型,这两种类型我们推断为以正变质岩为主的部分和以副变质岩为主的部分。高密度或高磁化率中高密度与高磁化率的乘积表示以正变质岩为主,反之,低密度或低磁化率或低密度与低磁化率的乘积则以副变质岩为主。当然,介于之间的可能是不同比例的正变质岩与副变质岩的混合体。因为,目前所认识到的物性参数很难把两类岩石完全划分开来。

正变质岩为主或副变质岩为主,均是定性的粗略估计,其意义是正变质岩为主的物性划分并不排除存在小部分的副变质岩。同理,副变质岩为主也不排除小部分的正变质岩的存在。这个概念将在本章下面的讨论中进一步得到贯彻。

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