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冀东马城铁矿矿床地质特征分析毕业论文

HEBEIUNITEDUNIVERSITY

毕业论文

GRADUATETHESIS

论文题目：

冀东马城铁矿矿床地质特征分析

摘要

在实验和现场调查的基础上，对马城铁矿的地层、构造、混合岩化作用、矿体特征、矿石矿物等方面进行分析研究，总结马城铁矿的矿床地质特征。

查阅资料表明，马城铁矿地层为双层结构，基岩为太古界单塔子群白庙子组变质岩，上覆第四系。

矿体形态复杂，矿石类型主要为磁铁石英岩，矿体由单层或多层铁矿层组成，呈层状、似层状、大透镜状。

浅部多夹石，具有分枝自然尖灭、膨胀收缩现象。

镜下观察得出其变质岩主要为黑云变粒岩和黑云角闪变粒岩夹磁铁石英岩。

通过与司家营、石人沟、水厂铁矿等典型沉积变质型铁矿床的对比，得出马城铁矿成矿年代相对较新，混合岩化作用强烈，并且破坏矿体的完整性、连续性；变质程度较高的结论。

关键词马城铁矿；沉积变质；矿床地质特征

Abstract

Basedontheexperimentandfieldsurvey,foranalysingtheMachengironorestrata,migmatization,orebodycharacteristicsandoreminerals,summarizingMacheng’sgeologicalcharacteristicsofdeposit.

AccordingtoinformationindicatesthattheMachengformationfordouble-layerstructureofironore,MasuburbanminingQuaternarycoveralargearea,Archeanbedrockofasingletowersubgroupbaimiaozigroupmetamorphicrocks.Theorebodyshapeiscomplex,theoretypesaremainlymagnetitequartzite.Ironorebyasingleormulti-layer,layered,layered,largelenticular.Moreshallowwithstone,withapinchofnaturalbranches,expansionandcontractionphenomena.Lithologyismainlybiotiteandbiotitegranuliteamphiboliteleptynitefoldermagnetitequartzitethroughmicroscope.BycomparisonwiththeSijiaying,Shirengou,ShuichangIronMineandothertypicalsedimentary-metamorphismirondeposit,theMachengironoreintherelativelynew,migmatizationstrongly,anddestroytheorebody’sintegrityandcontinuity,alsothedegreeofmetamorphismishigher.

KeywordsMachengironore;Sedimentary-metamorphism;Geologicalcharacteristicsofdeposit

目录

摘要I

AbstractII

第1章综述1

1.1沉积变质型铁矿床概述1

1.2冀东沉积变质铁矿概述2

1.3马城矿区的勘查历史及现状3

1.4研究思路和研究方法4

1.4.1研究思路4

1.4.2研究方法4

第2章区域地质5

2.1区域地质概况5

2.2区域地层5

2.2.1基底地层5

2.2.2盖层6

2.3区域构造6

2.3.1褶皱7

2.3.2断裂8

2.4区域岩浆岩9

2.5区域矿产9

第3章矿床地质特征10

3.1概述10

3.1.1位置及交通10

3.2地层及岩石11

3.2.1地层11

3.2.2变质岩的原岩12

3.3矿区构造12

3.3.1褶皱构造12

3.3.2断层13

3.4混合岩化作用13

3.5岩浆岩14

3.6矿体特征14

3.7矿石质量17

3.7.1矿石矿物成分、结构、构造17

3.7.2矿石的化学成分18

3.7.3矿石的氧化作用21

3.8矿石类型21

3.8.1矿石的自然类型21

3.8.2矿石的工业类型21

3.9矿体围岩和夹石22

3.9.1矿体围岩22

3.9.2矿体中夹石22

3.10矿床成因23

3.11马城与其它冀东沉积变质铁矿床的特征对比23

3.11.1含矿层及成矿年代23

3.11.2磁铁石英岩特征25

3.11.3变质作用26

3.11.3混合岩化作用26

3.11.4岩浆岩27

第4章结论28

参考文献29

谢辞30

第1章综述

.1.1沉积变质型铁矿床概述

沉积变质型铁矿床赋存于早前寒武纪变质岩中，主要由石英（燧石）和氧化铁矿物（磁铁矿、赤铁矿等）组成，通常具有典型的条带状构造，由条带状铁建造（BandedIronFormation，简称BIF）变质改造而成。

BIF总铁含量20%~40%，SiO2含量43%~56%，Al2O3含量非常低（0.09%~1.8%）。

表1-1我国主要铁矿类型及保有储量情况[11]

序号

矿床类型

保有资源储量（×

t）

占总量比例（%）

1

2

3

4

5

6

7

沉积变质型

晚期岩浆型

接触交代型

沉积型

火山岩型

风化淋滤型

其它

合计

2699.4

55.6

54.7

41.7

22.2

4.6

15.3

463.5

58.1

12.0

11.8

9.0

4.8

1.0

3.3

100.0

沉积变质型铁矿床可细分为三类，即：

（1）阿尔戈马型（Algoma-type）：

鞍山式

（2）苏必利尔型（Superior-type）或哈默斯利型（Hamersley-type）

（3）拉皮坦型（Rapitan-type）：

新余式

沉积变质型铁矿床是由来源于地壳深部的铁质（主要来自火山作用）和地壳表部铁质（主要是通过岩石风化淋滤作用），在一定地质条件下，通过物理化学分选和沉积作用，形成各种原生含铁沉积，后经不同程度的区域变质作用（有时还伴有热水溶液）而形成硅铁质条带状、条纹状磁铁矿和赤铁矿床。

在整个过程中，沉积作用是成矿的主要基础，内生变质作用是次要的叠加作用。

这类铁矿一般大而贫（只局部有少量原生沉积富矿）。

但在形成后的地质发育历史中，在一定地质条件下，原来的沉积变质铁矿，仍可由后期的风化淋滤作用和热液变质作用去硅变富，并形成大型富铁矿床[2]。

BIF铁矿床主要产于世界各地前寒武纪地盾区和地台区。

在我国沉积变质铁矿床主要产于华北地台太古代及下元古代的古老变质岩地层中成矿组合：

条带状

铁建造是以硅、铁质为主的化学沉积物，其中可夹杂一些次要的胶体物质和少量同沉积粘土矿物。

矿石矿物主要为磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿为主；脉石矿物以石英、铁蛇纹石、滑石、透辉石、角闪石、石榴石、云母、绿泥石等。

1.2冀东沉积变质铁矿概述

冀东地区是指北京以东，河北省东部的唐山市－秦皇岛市一带地区（如图1.1），属燕山山脉的东支南侧，归属滦河水系，是我国前寒武纪地层主要出露区之一[5]。

本区前寒武系分布面积约占三分之二，其中主要为结晶基底岩系，约一万km2，其上不整合覆盖着中上元古界至第四系未变质的沉积岩层。

本区在大地构造位置上位于华北克拉通东部。

图1.1冀东地区地理位置图

冀东地区是沉积变质—鞍山式铁矿在河北省境内的主要产地之一。

铁矿赋存于太古界变质岩系中，严格受地层层位控制。

主要含矿层位为迁西群三屯营组、马兰峪组、单塔子群白庙子组和朱杖子群上白城子组、悖罗台组（华北地层表，1976）。

其中迁西群（>2800~3000Ma，孙大中，1984）为最古老的结晶基底。

河北省沉积变质铁矿分布广泛，但有112处铁矿产地、96.3%的资源量集中于冀东地区。

形成时代及含铁建造：

冀东地区为古太古代曹庄岩组（杏山铁矿）、中太古迁西岩群水厂岩组（水厂铁矿），新太古早期晋冀古陆块遵化岩群的滦阳岩组（石人沟铁矿）、胶辽古地块滦县岩群阳山组（司家营、马城铁矿），新太古晚期胶辽古地块朱杖子岩群（柞栏杖子铁矿），阜平区中太古为陈庄岩群（下口和僧贯铁矿）、新太古石咀岩群（独山城铁矿）。

铁矿分布主要取决于原岩建造。

冀东为太古代陆核及陆核增生的环境，基性火山喷发活动强烈，原始沉积物中铁矿物质丰富。

阜平及其它地区的变质建造，原始生成环境为陆核增生环境，陆源沉积物多，铁物质贫乏。

另外长期多次的褶皱、断裂、区域隆起与凹陷等构造作用，形成了不同的保存条件，并使原始简单的层状岩、矿层，形成复杂多样的矿带格局和矿体形态。

铁矿体成群成带出现，呈层状、似层状产出。

单个矿体一般延长数百米，大者3km；矿体厚一般10～30m，最厚200m；延深一般200～500m，最大延深近千米。

褶皱使矿体形态变得复杂，向斜转折端处矿体明显加厚。

矿石可分为磁铁石英岩、含辉石磁铁石英岩、角闪磁铁石英岩等。

矿石品位TFe30%～37%。

以中细粒结构为主，以条带状、条纹状构造为主，少量片麻状或块状构造。

1.3马城矿区的勘查历史及现状

1960-1964年地质部901队对唐山地区进行航空磁法测量，提交1/20万航磁平面图，圈定了马城（143号）异常，1971年华冶勘514队对该区进行地面磁法检查和验证，证实该异常为鞍山式沉积变质铁矿所引起，1972年该公司所属519队对该区进行1/5千地面磁法测量，面积26Km2，圈定磁异常14个，1973-1974年原冶金部物探公司以山海关隆起为背景进行1/2.5万航磁测量，将马城异常编为9-12、9-13号异常。

同年华冶勘探公司所属519队以马城9-12、9-13航磁成果和1/5千地磁成果为依据在本区开展了1/万地面磁法工作，完成工作量303Km2，圈出磁异常18个，除1个异常为非矿引起，其余全为矿致异常。

在上述工作开展的基础上，华冶勘514队、515队从1971年～1977年先后在该区投入钻探34孔，钻探总进尺19848.03m，初步形成400-600×400m控制网度，局部形成了400×200m、600×200m、200×200m网度，控制矿体最低标高-800m，一般控制标高-250～-500m。

2003年12月中国冶金地质总局第一地质勘查院在对前人资料系统整理基础上编制了《河北省滦南县马城铁矿区地质普查报告》，获得推断的内蕴经济资源量（333氧化矿+原生矿）42133万吨，预测的经济资源量（原生矿+氧化矿334）37081万吨。

于2004年4月1日汇交备案（冀地资汇[2004]47号）。

勘查工作是在以往普查工作基础上进行的，以400×200m工程间距进行远景控制，在8-7线、15-39线-600m标高以上进行200-250×200m系统的工程控制，基本查明了矿区地层、构造的分布特征，基本查明了浅部矿体空间分布、形态、数量、规模、产状及矿石中有益有害组份的分布及变化规律，对矿石可选性能进行了试验室流程试验。

对本区的成矿地质条件以及成矿规律已基本查清。

基本查清了矿床的水文地质、工程地质、环境地质条件。

查明了马城铁矿为产于太古界滦县群白庙子组地层的大型沉积变质铁矿床，全区查明资源量（332+333）为104476万吨，TFe平均品位为34.98%。

其中控制的内蕴经济资源量（332）22266万吨，TFe平均品位34.79％，推断的内蕴经济资源量（333）82210万吨，TFe平均品位35.02％。

但是马城铁矿目前地质工作仅进行到详查阶段，作为一个特大型铁矿，马城铁矿构造、围岩、蚀变、矿物特征、成矿温度等地质条件较为复杂，有着其特殊性。

开展马城铁矿和冀东地区其他典型鞍山式铁矿床的矿床特征的对比研究工作，总结马城铁矿独特地质特征，对于指导矿山边、端、深部找矿具有理论指导意义。

现有工程尚未达到对矿体“封边探底”的控制程度，深部尚有较大找矿空间，预测本区尚有5亿吨以上的铁矿远景资源量[3]。

1.4研究思路和研究方法

1.4.1研究思路

在充分收集、整理前人研究成果的基础上，了解冀东地区区域地质背景；通过野外地质调查和岩相学观察，查明马城铁矿床的成矿条件，尤其是铁矿体围岩的岩性、产状及其与矿体的接触关系；对矿床的变质作用和混合岩化作用进行分析；在上述研究的基础上，探讨以马城铁矿作为沉积变质型铁矿的特点。

1.4.2研究方法

（1）充分收集前人研究资料，研究马城铁矿矿床的各种成矿条件，通过对其构造、围岩、蚀变、矿物特征、成矿温度等特征的研究；

（2）对马城铁矿进行一定的相关采样和实验（矿物特征、成矿温度等），分析数据，作为验证；

（3）先从单个重要成矿条件上入手，将迁西、遵化等铁矿做对比分析，研究各个成矿条件对矿床形成的影响，然后综合相关成矿条件进行系统分析，总结总体地质特征。

第2章区域地质

2.1区域地质概况

矿区地处阴山—天山纬向构造带东段—燕山南亚带山海关台拱西南边缘，西南为蓟县坳陷，南为黄骅坳陷。

2.2区域地层

区域出露的地层为双层结构，基底地层由老至新为太古界迁西群、单塔子群，下元古界朱杖子群；盖层依次为上元古界长城系及古生界寒武系、奥陶系、新生界第三、第四系地层。

2.2.1基底地层

区域范围内出露的基底地层为太古界迁西群、单塔子群、下元古界朱杖子群变质岩系，为区内赋矿围岩，属一套浅～深度变质的区域变质岩，均遭受不同程度的混合岩化作用，形成了不同类型混合岩化岩石。

区域范围内混合岩化强度总体是自北东向南西增强，混合岩化相对较弱地段，以混合质变粒岩、混合质片麻岩、混合岩为主；较强部位，多以混合片麻岩、混合花岗岩为主。

（1）迁西群

由下而上分为上川组、三屯营组、跑马场组。

区内出露主要为三屯营组，分布于沙河驿～卢龙～燕河营以北、以西一带，为冀东地区主要铁矿层位之一。

三屯营组：

以钾长二辉麻粒岩、斜长透辉麻粒岩、黑云斜长片麻岩、紫苏黑云斜长片麻岩、黑云紫苏斜长片麻岩为主，夹多层磁铁石英岩。

属黑云辉石片麻岩～辉石麻粒岩建造。

原岩为基性火山岩及火山碎屑岩夹薄层含铁硅质岩。

（2）单塔子群

由下而上分为燕窝铺组、白庙子组、凤凰咀组。

区内仅出露白庙子组地层。

白庙子变质岩分布于沙河驿～卢龙～燕河营以南、以东地区，分布较广，除北部山区直接出露外，大部分被第四系所覆盖。

其主要岩性有：

角闪变粒岩、黑云变粒岩、二长变粒岩、黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩，并夹多层磁铁石英岩。

属黑云斜长变粒岩～斜长角闪岩～磁铁石英岩建造。

原岩类型属厚层凝灰质粘土岩及少量玄武岩及其碎屑岩。

白庙子组地层为冀东主要铁矿层位之一，马城铁矿就赋存于此地层中。

（3）朱杖子群

主要分布于青龙中部、卢龙北部一带，离工作区较远，亦是冀东地区另一重要铁矿层位之一。

其主要岩性为变粒岩、千枚岩、片岩及变质砾岩夹磁铁石英岩。

属含火山物质的砾岩、砂岩、粘土岩、含铁硅质岩建造。

沉积韵律发育。

硅铁质以富铁闪石磁铁石英岩为特点，富硅酸铁。

2.2.2盖层

区域范围内盖层呈不整合覆盖于结晶基底变质岩之上，与铁矿无成因联系。

主要由元古界长城系、蓟县系、青白口系和古生界寒武系、奥陶系地层组成，以滨海相陆源碎屑为主的碎屑岩、页岩及浅海相泥质、砂质白云岩、灰岩、含锰泥质白云岩、泥晶白云岩夹钙质页岩为主。

北部山区沟谷、河床及南部平原区有第四系冲洪积层；厚度自北向南由几十米至400余米，此外第四系下部局部有第三纪粘土和亚粘土沉积。

（1）长城系、寒武系、奥陶系

零星出露于矿区以北，构成区内的低山丘陵地貌单元。

上元古界长城系岩性为含燧石条带的白云岩、含燧石结核灰岩、泥质灰岩、石英砂岩。

古生界寒武系和奥陶系地层以豹皮灰岩、紫红色页岩和泥质灰岩、粘土岩、白云岩为主。

（2）第三系、第四系

第三系主要分布于西南部，为半成岩的粉砂岩和泥岩。

第四系遍布全区，在北部山区主要为河床及沟谷中冲洪积物，南部平原区由北向南逐渐变厚，到滦河入海口附近厚度超过500m。

主要为亚砂土、亚粘土、黄土、细砂、中粗砂、卵砾石层。

2.3区域构造

矿区地处阴山—天山纬向构造带东段—燕山南亚带山海关台拱西南边缘，西南为蓟县坳陷，南为黄骅坳陷。

区内由一系列近东西向构造组成，北面为喜峰口断裂，南面为固安—昌黎断裂，中部为成生于太古界早期至今仍在活动的青龙河断裂，同时有许多张性、压扭性断裂与其垂直或斜交（见图2.1）。

图2-1马城铁矿区域构造纲要图

2.3.1褶皱

（1）盖层褶皱

区域范围内盖层构造较简单，以武山向斜为最大。

武山向斜走向北西西，枢纽以平缓倾角向南东东扬起，于石门镇附近出露于地表。

（2）基底褶皱

使冀东太古界变质岩层发生变形产生褶皱的构造运动主要有两期：

早期为轴向近东西或北东东，向西倾伏的开阔褶皱；晚期为轴向近南北，向西倾斜的紧密褶皱。

经多期次的构造叠加，现存褶皱形态极其复杂，褶皱总体形迹表现为轴向呈近南北至北北西向同斜紧密褶皱，局部为轴向近东西的褶皱形态。

区内褶皱主要为司马长复式倒转向斜和阳山复式倒转背斜所组成的一组轴向近南北，轴面西倾的复式褶皱带，褶皱带规模较大，长几十公里，控制着冀东地区主要沉积变质铁矿床的形态、空间分布、规模和产状。

在南北向构造期前，还有使本区普遍经受构造运动的近东西向的构造线，这种早期构造现象在铁矿层中较为明显，其构造性质亦属同斜褶曲。

由于后期构造活动强烈，所以将早期构造解体或掩盖，局部保留早期以近东西向走向，北倾为主的相对宽缓的复式褶皱形态，如常峪铁矿，以及司家营铁矿、马城铁矿从北向南的波状起伏即为东西向褶皱形态的反映。

在褶皱及断裂构造的共同作用下，使得矿体形态较复杂，区域上矿体总体走向主要为近南北向，构成向西倾斜的紧密同斜褶皱，如司家营铁矿、马城铁矿、闫庄铁矿等；同时存在受南北向褶皱改造较轻，矿体总体以近东西向走向，北倾为主的相对宽缓的复式褶皱形态，如常峪铁矿、大夫庄铁矿、前白石院铁矿等。

2.3.2断裂

区域范围内主要断裂有三组：

北北东向断裂、北北西向断裂、近东西向断裂。

（1）北北东向断裂

北北东向断裂以青龙河断裂为主。

该断裂北起青龙榨栏杖子，沿青龙河谷经双山子、卢龙、滦县向南隐入南部平原，从本区西侧通过。

总体走向北东25°左右，西倾，长约150Km，构造带宽100～200m。

带内由糜棱岩、碎裂岩、片理化带组成，擦痕、劈理成群出现，局部有硅化和热泉露头。

该断层是蓟县坳陷与迁滦隆起的分界线，具长期活动特点，属压扭性断层，为新华夏系构造，据史料记载，该断裂导致了历史上5级以上强震12次以上。

北北东向次级断裂有司家营北区岩山断裂、任各庄断裂、常峪铁矿区F2、F5断裂。

它们均属压扭性质断裂，长数公里，断距一般为水平数百米，垂向百至数百米，它造成矿体重迭或缺失。

（2）北北西向断裂

北北西向断裂以响嘡断裂（F3）、坨子头断裂为代表。

响嘡断裂：

北起高坎，经常峪矿区（东部边界）向南进入司家营南区李兴庄附近。

走向北北西（345°左右），南西倾，上部较陡，近65°，下部渐缓，深部近50°，走向长15Km。

构造带由断层角砾岩、碎裂岩、构造透镜体及断层泥、片理化带组成。

断层擦痕、镜面、阶步均很发育，上下盘常发育较宽的片理化带，水平宽100余米，断裂内充填有辉绿岩。

为压扭性逆断层。

它使常峪铁矿区基底地层斜冲到（东部）长城系大洪峪组地层之上。

水平断距近千米，垂直断距大于500m。

坨子头断裂：

北起崔各庄，经坨子头从常峪矿区西侧进入司家营南区杜营。

走向北北西，倾向南西，倾角近80°，属正断层，是常峪断块西界，远离矿体。

该断层西侧，由雷庄～坨子头～长凝南北一线构成一系列长城系大洪峪组不整合于太古界之上的单面山，其原因均属该组北北西向断裂所致。

（3）近东西向断裂

此组断裂主要有矿区北侧的沙河驿断裂，矿区南侧的长凝断裂。

断层总体走向近东西，倾向南或北，倾角75°，由压扭性片理化带组成。

它改造早期褶皱及地质体的连续性，使其错断或平移。

第四系自北向南厚度的突变应是这组断裂所致，如马城铁矿区第四系厚一般100多米，向南5Km的长凝铁矿区第四系厚达400多米，说明其中明显存在一组断裂。

上述三组断裂具长期活动特点，历史上5级以上地震达12次之多。

2.4区域岩浆岩

区域出露岩浆岩主要有两类。

一类是中基性脉状侵入体，规模小，主要有辉绿岩脉、闪长玢岩脉，此类一般截穿矿体；另一类为燕山期中酸性花岗岩体及其脉岩，岩体远离矿区，与矿床无成因联系，距矿床最近（大于35Km）的为分布于昌黎县城以北的昌黎花岗岩体。

2.5区域矿产

区域矿产主要为“鞍山式”沉积变质铁矿及非金属矿。

主要有北部的迁安水厂铁矿、司家营铁矿、常峪铁矿及产于奥陶纪灰岩中水泥或玻璃用灰岩矿、砂岩、花岗石建筑石材、柳江的煤矿、耐火粘土矿。

第3章矿床地质特征

3.1概述

马城铁矿区大面积为第四系覆盖，厚60～170m，为河床、河漫滩冲洪积物；基岩为太古界单塔子群白庙子组变质岩，为本区的主要含矿层位。

矿区地处司马长复式褶皱带中，总体为走向近南北、西倾的单斜构造，但早期构造形迹仍有保留，如区内铁矿体从北向南明显呈波浪状起伏。

马城铁矿总体呈南北向带状产出，西倾，倾角20～56º，南北出露走向长6km，12～20线间被北东东向逆平移断层（F1）所截断。

矿体由单层或多层铁矿层组成。

各矿体呈层状、似层状、大透镜状。

浅部夹石较多，具分枝自然尖灭、膨胀收缩现象。

深部呈规则板状体，由平行伸展逐渐近靠拢收敛之势[1]。

各矿体水平相距50～400m不等。

在平面上从北向南各矿体呈右行斜列式展布，从纵断面上看，从北向南各矿体呈波浪状弯曲，3～7线呈明显开阔背形，23线为向形核部，反映了早期受南北向挤压，轴面走向近东西，倾向南东不对称开阔倾斜褶皱形迹。

3.1.1地理位置及交通情况

◎

图3.1马城铁矿交通位置图

矿区隶属河北省滦南县马城镇、滦县响堂镇、昌黎县安各庄镇所辖。

工作区西起马城-薛各营南北一线以东，东至滦河西岸，北起史庄，南至南坨子。

工作区北距滦县火车站15Km，南距京唐港52Km，平青大省级公路从矿区西侧通过，交通便利（见交通位置图3.1）。

3.2地层及岩石

3.2.1地层

区内地层为双层结构，基底为太古界地层，盖层为第四系。

（1）第四系地层

第四系地层厚60-170m，为河床、河漫滩冲洪积物。

从北向南逐渐增厚，主要由粘土、亚砂土、亚粘土、砂层、砾卵石层及淤泥质亚砂层组成。

其中砂砾卵石层稳定，厚度较大。

（2）太古界单塔子群白庙子组

主要岩性为黑云变粒岩、黑云角闪变粒岩、斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩夹磁铁石英岩。

属太古界单塔子群白庙子组地层。

岩石普遍遭受了强烈的混合岩化作用，形成了各类混合岩及混合花岗岩。

变质岩多以残留体形式存在。

各类变质岩石类型及其特征如下:

变粒岩：

深灰色，细粒等粒结构，矿物成分以石英、长石为主，含量70-90%，次为暗色矿物，以黑云母为主时定为黑云变粒岩，以角闪石为主时定为角闪变粒