巖相學特征研究
摘要
隨州地塊地處我國腹地，位于揚子板塊北緣和著名的揚子板塊與華北板塊之間的縫合帶—秦嶺大別俯沖碰撞造山帶的南緣，在我國中部大地構造劃分中起著連接南北，承接東西的微妙作用。南秦嶺是組成秦嶺造山帶的重要構造單元，該區(qū)域自中新元古代開始一直伴隨著時強時弱的巖漿活動，從志留紀持續(xù)有基性巖形成，隨棗地區(qū)有大小巖體近百個，巖性較單一，以橄長巖、橄欖輝長巖為主，部分巖體發(fā)育橄欖巖，單獨的超基性巖十分少見。巖體的巖相學特征表明，這些巖體是在富水低壓的環(huán)境下通過巖漿結晶分異形成的。
關鍵詞： 基性—超基性巖 巖相學 巖漿結晶
引言
為了清楚全面的分析隨州地區(qū)基性—超基性巖巖相學及其他特征，我的工作主要分為兩方面進行：
一是室外觀察宏觀巖石學特征。主要包括一些主要構造，有關巖漿活動的痕跡，比如巖石包裹體，巖石互相切割的特征，巖體中包含的一些石英脈。透鏡體或者其他填充物，巖體的冷凝邊及相變帶，圍巖與巖體的產(chǎn)狀及整合關系，巖石色率以及巖體邊緣與中間的不同礦物組成等在野外，我們實地觀察了十個巖體的形態(tài)特征。
二是室內顯微鏡下觀察礦物的特征，對其中所含礦物種類，礦物形態(tài)，礦物結構構造，礦物之間的形態(tài)關系等進行了分析，得出了一些具體結論。
一、隨州地區(qū)地質背景概況
（南秦嶺武當—隨棗地區(qū)地質簡圖 引自趙軍紅，2010）
隨棗地塊地處我國腹地，位于揚子版塊北緣和著名的揚子版塊與華北板塊之間的縫合帶—秦嶺大別俯沖碰撞造山帶的南緣，西隔南襄翁地與武當?shù)貕K相望，東延部分為大別山南麓，因此該地塊在我國中部大地構造劃分中起著連接南北，承接東西的微妙作用。該地塊東北方向以新城—黃陂斷裂與桐柏地塊相隔，西南以襄樊—廣濟斷裂與穩(wěn)定的揚子地塊相接。該區(qū)域主要發(fā)育大狼山群及古生界地層。在隨棗地區(qū)，自中新元古代開始一直伴隨著時強時弱的巖漿—活動。從新元古代帶志留紀持續(xù)有基性巖形成。其中的主要巖體有府君山、獨崇山、長嶺、壽山等，遍布于安陸、應山、隨州、棗陽等縣（市）境內，巖性較單一，巖體多順層產(chǎn)出，并常與變質基性火山巖共生。整個區(qū)域變質較淺，受造山帶的影響很弱。
二、隨州地區(qū)基性—超基性巖體野外特征及一些認識
1、野外特征
湖北隨棗地區(qū)有大小巖體近百個，遍布于安陸、應山、隨州、棗陽等縣(市)境內，巖性較單一，以橄長巖、橄欖輝長巖為主，部分巖體發(fā)育橄欖巖，單獨的超基性巖十分少見。由于區(qū)域變質作用的改造，幾乎所有巖體都有不同程度的變質，并有較明顯的片理化(趙銀勝，2001)。但是，一些規(guī)模較大的巖體仍保持較好的原來的巖相特征，尤其巖體中部，原巖成分和組構常有大量的保存。巖體規(guī)模不一，最大的巖體約69km2，最小者不足0.1km2，一般為2～15km2，它們多順層產(chǎn)出，并常與變質基性火山巖共生。巖體多呈北西向展御，與區(qū)域構造線方向一致，并與圍巖呈“整合”接觸，可能由于區(qū)域變質作用改造的緣故，圍巖蝕變和熱變質現(xiàn)象不明顯。根據(jù)這些基性巖和圍巖的關系，可以確定在隨棗地塊中，自中新元古代丌始一直伴隨著時強時弱的巖漿一火山活動。本次我們主要研究該區(qū)基性—超基性巖，主要巖體有獨崇山巖體、府君山巖體、陳巷巖體、駱店巖體等
府君山巖體位于浪河南府君山—劉家灣一帶，呈西北—南東展布，面積69平方千米。根據(jù)巖石結構、構造、礦物成分等特征，可劃分為外部相和內部相，兩者為過渡關系。內部相僅出露于府君山山頂—巖體中部的局部地方，而大面積出露的巖石屬外部相。內部相和外部相巖性均為變輝長輝綠巖。內部相有的地方出現(xiàn)橄欖石，而輝石成分降低，巖石變?yōu)殚蠙燧x綠巖。由于遭受了區(qū)域變質作用，使巖體邊部巖石不同的程度的片理化了。
府君山巖體面積較大，由于該地區(qū)采石場眾多，故而露頭十分好，巖石新鮮，巖體蝕變整體不嚴重，分帶現(xiàn)象不明顯，府君山巖體巖性主要為變輝長輝綠巖，巖巖石主要成分為輝石、長石、橄欖石，角閃石發(fā)育不明顯，巖石色率普遍較淺，靠近邊緣的部分課件部分蛇紋石化。部分透鏡體為變質形成，變質程度較高，為先期變質巖層在基性巖漿侵入過程中形成的包裹體，理由為邊緣光滑，有熔融痕跡，又呈透鏡體存在于基性巖體中。
巖石中礦物粒徑從外部相到內部相逐漸增大，外部相粒度一般0.5-2毫米，內部相粒度1-3毫米，從外部相到內部相巖石化學成分沒有顯著的變化。
巖體長軸呈北西—南東向，和圍巖的走向基本一致。圍巖為隨縣群琓子灣組變酸性火山巖。巖體南西邊和北東邊與圍巖接觸面產(chǎn)狀，基本上也圍巖產(chǎn)狀一致。巖體為一小巖株，巖體受剝蝕深度不均一。
獨崇山巖體采樣于隨州附近西南部的獨崇山，該巖體圍巖為中元古界大狼山群。該巖體整體露頭良好，與地層分界明顯，利于采樣，巖體巖性為基性輝長巖—輝石巖，色率較大。球形風化發(fā)育顯著，含有一定蝕變產(chǎn)生的角閃石，中間夾雜不少脈巖和構造運動，南部邊緣不可尋，整體屬同期巖漿侵入作用的產(chǎn)物。
采樣過程中可見巖體與圍巖的清晰界面，該點北為隨縣群板巖千枚巖，變質作用嚴重，原巖為泥巖，變質巖定向非常明顯，由于片理存在無法判斷原巖沉積序列，巖石可見部分絹云母化，顯示強烈變質；該點男為獨崇山巖體的基性巖，主要為輝長巖，色率高于府君山巖體，輝長巖成分不純，存在冷凝邊，一般來說，基性巖冷凝邊為瞬間冷凝結晶產(chǎn)物，相對邊緣處后結晶形成的巖體更代表母巖漿成分。
隨縣群板巖與千枚巖與獨崇山巖體為不整合接觸關系，由獨崇山巖體后期侵入而成，相對府君山巖體蝕變更為嚴重，色率也較大，局部可見綠泥石化及定向破裂，可見細長石英脈，內含少量基性巖包體。
3.馬坪巖體
馬坪巖體亦為南東—北西走向，馬坪巖體出露面積小，而且露頭較差，巖石風化嚴重。巖性為淺灰色變質巖，有明顯線狀礦物定向，亦可見黑色柱狀礦物，原巖成分不明。
4.壽山巖體
壽山巖體位于應山和安陸交界處，應山南部安陸東部，海拔高度大于400米。
壽山巖體露頭良好，巖體主要為輝長巖—含橄輝長巖，應為同期基性巖漿侵入形成，壽山巖體色率差異較大，北西—南東的走向類似府君山巖體，極有可能是同期拉張引起的異地基性巖侵入事件的體現(xiàn)。
巖體中心和邊緣差異較大，中心露頭極好，巖性為含橄輝長巖，色率深，為黑色致密中粗?；詭r，另含少量紅色礦物，疑為金紅石，巖體整體為輝長巖，基性巖體礦物成分與府君山、獨崇山巖體相似，僅色率不同?？拷吘壊糠稚瘦^淺，輝石含量較低，巖石呈灰白色塊狀，有少量蝕變現(xiàn)象，部分巖石綠泥石化。
5.長嶺巖體
長嶺巖體位于應山西南和安陸東北部。采樣地點位于長嶺到應山公路處，是一輝長巖體山崗，北面是城郊鄉(xiāng)和長嶺鎮(zhèn)交匯處，巖體北面為大破山。
長嶺巖體露頭不明顯，蝕變現(xiàn)象也較為嚴重，長嶺巖體出露巖石均為變基性巖，如變輝長巖，變橄欖輝長巖等，色率較深，偏向超基性，由于巖石蝕變作用，部分巖石呈灰白色，長嶺經(jīng)歷更多的區(qū)域變質，變質輝長巖出現(xiàn)了部分片理化現(xiàn)象，表現(xiàn)了變質作用強烈。
6. 陳巷巖體
陳巷巖體整體為微變質的深黑色橄欖輝長巖，色率普遍較大，北西南東整齊排列，巖石明顯偏于超基性變基性。
7.駱店巖體
駱店巖體為明顯的超基性，整體為暗色中粗粒橄欖輝長巖，色率較大，整體為北西—南東方向，與區(qū)域內侵入巖一直。
8.高廟坡巖體
高廟坡巖體位于隨縣北東至塔爾灣南西高廟坡一帶，呈北東—南西向展布，寬500—1500米，長近14千米，根據(jù)巖石結構、礦物成分等特征，可分為內部相和外部相，前者為橄欖輝綠巖，后者為變輝長輝綠巖，兩者為過渡關系，外部相和內部相巖石的礦物含量顯著不同；外部相中斜長石平均含量低，輝石含量高；內部相斜長石平均含量高，輝石含量低，并出現(xiàn)橄欖石，從礦物粒度上，內部相比外部相粗些。
巖體呈北西—南東向侵入于隨縣群柳林組中，其走向和圍巖片理的趨向基本一致。巖體被動變與圍巖的接觸面產(chǎn)狀和圍巖產(chǎn)狀基本一致，都向南西傾，北東邊內傾，南西邊外傾，說明巖體為向南西傾斜的巖墻。
9. 吳店巖體
吳店巖體位于棗陽市南隨州市西，吳店巖體主要是急性的細碧巖和酸性角斑巖。基性圍巖中的細碧巖和基性巖墻中的細碧巖和有一些差異，基性圍巖中的細碧巖的蝕變要比基性巖墻中細碧巖的蝕變嚴重很多，基性圍巖中的細碧巖已基本完全蝕變，而基性巖墻中的細碧巖只是部分蝕變，還能看到原生的斜長石和輝石。
10. 大阜山巖體
大阜山巖體位于棗陽市東北方向，三合店巖體西部。該巖體因含大量的金紅石而聞名。大阜山巖體出露面積12平方千米，為一近似圓形，其中超基性橄欖巖—橄長巖面積接近4平方千米，整個巖體為一孤山，海拔高度571米。大阜山巖體類型共有四種：純橄巖、橄長巖、角閃石鈉黝簾石巖或石榴子石黝簾石角閃石巖和石榴子石焦山石巖，原巖可能為橄欖輝長巖，因為地質運動不同而產(chǎn)生橄欖巖—橄長巖。
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獨崇山巖體與圍巖接觸 |
獨崇山巖體石英脈 |
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大阜山巖體產(chǎn)狀 |
駱店巖體 |
2、關于野外特征的一些認識
1．外來巖塊形成時代早于圍巖
假若內鎂鐵質巖漿巖是就地侵入而成,則巖體時代應晚于圍巖,反之,若是構造侵位的產(chǎn)物,巖塊的成巖時代則應早于圍巖。其一,獨崇山巖體中常見有不規(guī)則狀的石英脈體侵入輝綠巖,但從未見到其侵入圍巖.其二,巖塊群眾可見輝長巖被斜長花崗巖脈侵入,而圍巖隨縣群中則并未發(fā)現(xiàn)此類巖脈的存在。其三,部分鎂鐵質巖塊具有條帶狀構造,多數(shù)巖塊并具有塊狀構造,而這些原生構造時有被侵位界面斜截的現(xiàn)象。上述事實表明,鎂鐵質巖塊成巖時代早于圍巖。
2.巖體邊部冷凝邊及相變帶
測區(qū)中，僅在獨崇山巖體某處，可見巖體邊緣處輝長巖成分不純，存在冷凝邊的現(xiàn)象，一般來說，基性巖冷凝邊為瞬間冷凝結晶產(chǎn)物，相對邊緣處后結晶而形成的巖體更代表母巖漿成分，這是判斷侵入接觸的重要標志之一。
3.巖體為外來巖塊還是就地形成
從巖體邊緣向內部搜尋,則見巖石的礦物組成及其結構都很穩(wěn)定,并無明顯的巖石組分及其粒度的變化。不少巖體巖石具有條帶狀構造,顯然這是相變的產(chǎn)物,就巖體的詳細觀察發(fā)現(xiàn),條帶狀構造及其方向性與該巖體的形狀無關。在野外看見巖體與圍巖的接觸界面斜截了鎂鐵質巖的條帶狀構造,這一特征有力的證明,巖體是在侵位之前形成的,應系被構造活動所卷入的外來巖塊。
4.包裹體
府君山巖體中可見板巖透鏡體形成，其為變質形成，變質程度較高，為先期變質巖層在基性巖漿侵入過程中形成的包裹體，原因為板巖邊緣光滑，有熔融痕跡，又呈透鏡體存在于基性巖體中。
可見，隨州地區(qū)發(fā)生過大規(guī)模的巖漿活動，其中，基性—超基性巖為外來巖塊，形成時代早于圍巖，與圍巖為構造侵入的關系，即巖體早于巖漿活動形成，當隨州地區(qū)大規(guī)模巖漿活動開始的時候被構造侵入。
三、隨州地區(qū)基性—超基性巖巖相學特征
火成巖中二氧化硅含量45%—53%者稱為基性巖，小于45%者稱為超基性巖，南秦嶺隨州地區(qū)主要分布基性—超基性巖，該區(qū)基性—超基性巖以橄欖巖、橄長巖、橄欖輝長巖、輝長巖、輝石巖等為主，主要礦物為橄欖石、輝石、斜長石、黑云母等，以下為陳巷巖體、駱店巖體、獨崇山巖體薄片分析。
1、 陳巷巖體
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a．大顆粒橄欖石及包裹體 |
b．橄欖石與輝石、斜長石的關系 |
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a．正交鏡下的形態(tài) |
b． 斜長石自形程度完好 |
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陳巷巖體采于陳巷鎮(zhèn)，巖體整體露頭良好，北西—南東整齊排列，蝕變較弱，從薄片分析看，陳巷巖體整體為橄欖輝長巖，輝長—灰綠結構，中—粗粒結構，塊狀構造，巖石中礦物暗色礦物主要為橄欖石、輝石及少量黑云母及一些蝕變礦物，輝石主要為單斜輝石，淺色礦物主要為斜長石。該巖體礦物中發(fā)育反應邊結構，橄欖石多呈不規(guī)則等軸粒狀，有些為接近圓形，粒徑在巖石中為最大，從1mm—4mm不等；斜長石多自形，呈長柱狀，雙晶發(fā)育明顯，多見聚片雙晶以及簡單雙晶；輝石為他形，以填充形式充填在斜長石的空隙或橄欖石周邊；黑云母粒徑較小，顏色為褐色，可見一組完全解理，往往形成于黑色不透明礦物周圍，應為后期交代作用形成，從礦物形態(tài)和他們的相互關系，可以確定橄欖石為巖漿結晶的初晶相，其次是斜長石，輝石為最后結晶，充當填隙物，而似圓形橄欖石肯能經(jīng)歷了后期轉溶反應。
2、 駱店巖體
我們在駱店巖體采樣9塊，駱店巖體露頭良好，亦為北西—南東排列，與區(qū)域侵入巖一致，從手標本看，巖體色率很深，較之陳巷巖體更顯超基性，駱店巖體整體為橄欖輝長巖，結構更接近輝綠結構，斜長石與輝石顆粒大小相差不多，自形晶斜長石之間形成三角形空隙，充填單個的他形輝石顆粒，巖石中暗色礦物主要為橄欖石、單斜輝石。黑云母及一些蝕變礦物，淺色礦物為斜長石。與陳巷巖體相比，反應邊結構發(fā)育，且若干薄片中長石裂紋發(fā)育明顯，可見一組極完全解理，礦物生成順序與陳巷巖體相同，即尖晶石—橄欖石—輝石。
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橄欖的角閃石反應邊 |
輝石與長石都呈雙晶 |
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黑云母圍繞橄欖石與不透明礦物生長 |
圓形橄欖石 |
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3、 獨崇山巖體
獨崇山巖體普遍蝕變嚴重，斜長石及輝石皆部分蝕變?yōu)槠渌V物
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蝕變較弱的輝石及長石 |
蝕變較強的輝石及長石 |
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大顆粒長石中的絹云母化 |
正交鏡下的輝石 |
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單偏光鏡下形態(tài) |
斜長石—輝石生長形態(tài) |
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輝石雙晶 |
黑云母一組完全解理 |
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單偏光鏡下形態(tài) |
正交鏡下形態(tài) |
獨崇山巖體采樣于隨州市附近西南部的獨崇山，該巖體圍巖為隨縣群，兩者為不整合接觸關系，該巖體與地層分界明顯，利于采樣，采樣點可見球形風化，且夾雜脈巖，南部邊緣不可尋。該巖體絹云母化的為輝長巖，獨崇山巖體薄片鏡下觀察與陳巷巖體與駱店巖體差別較大，單偏光鏡下顯示灰白—銹黃色，可能含鐵質較多，而且蝕變強烈，尤其是長石的蝕變，突起顯得較高，橄欖石不見，輝石蝕變也較嚴重，多呈片狀，其中部分還充填著長石顆粒，薄片中各礦物自形程度均不好，長石較之駱店巖體尤其差，長石在蝕變礦物中還能隱約看見其雙晶從而辨別，輝石在正交鏡下往往最高干涉色為一級黃，巖體中礦物自形程度均較差，而該巖體中含有金紅石，將會在后邊予以討論。
4、 巖相學特征分析
一．由于陳巷巖體與駱店巖體鏡下形態(tài)差別不大，而獨崇山巖體與前者差別較大，故而分開討論。
1.陳巷巖體與駱店巖體：
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（1）礦物的結晶順序：
巖石為中粗—中細粒結構，基本上為等粒結構，輝長—灰綠結構，塊狀構造，這兩個巖體樣品中含礦物均為尖晶石、橄欖石、單斜輝石、斜長石以及少量的黑云母和角閃石，樣品中橄欖石粒徑較大，多呈不規(guī)則等軸粒狀或似圓形，不規(guī)則裂紋十分發(fā)育，其顆粒中還包含著尖晶石，尖晶石與橄欖石形態(tài)相似，多為三角形或四邊形，且表面常見黑白斑點，為分異不均勻的原因；輝石多為片狀形成于橄欖石周圍，輝石可見聚片雙晶；幾乎大部分橄欖石邊緣都有角閃石反應邊，應為橄欖石與斜長石巖漿反應形成；黑云母粒徑較小，顏色為褐色，可見一組完全解理，位于橄欖石邊緣及不透明礦物周圍，應為后期交代作用形成。
根據(jù)分析，礦物的結晶順序應為尖晶石—橄欖石—輝石—斜長石，即尖晶石為巖漿結晶的初晶相，其次為橄欖石，再次為輝石，最后是斜長石；圓形橄欖石應經(jīng)歷了后期轉熔反應；而黑云母為后期交代作用形成。
（2）礦物的結晶分異環(huán)境：
我們知道，角閃石為富水礦物，橄欖石和斜長石通過巖漿反應，形成角閃石，證明巖漿富水；而尖晶石分異不均勻，表面呈現(xiàn)黑白的斑點，有的還有氣泡狀包體，證明應為低壓分異。因此該巖體的結晶分異環(huán)境應為富水低壓分異環(huán)境。
2.獨崇山巖體：
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a．網(wǎng)金紅石 |
b．黑云母、金紅石、磁鐵礦 |
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C．斜長石充填在輝石顆粒中 |
d．長石絹云母化 |
從以上獨崇山薄片分析，該巖石原巖為輝長巖，輝長結構，塊狀構造，礦物為單斜輝石、斜長石、絹云母、白云母、金紅石及磁鐵礦，輝石及長石皆為他形，輝石常見聚片雙晶，斜長石部分蝕變?yōu)榻佋颇?，而自形程度良好、弱蝕變的斜長石則鑲嵌在各種礦物中；黑云母 內部多發(fā)生蝕變，為磁鐵礦和金紅石取代。
從上圖b，可見黑云母內部已為金紅石和磁鐵礦所取代；圖a中，金紅石產(chǎn)狀為網(wǎng)格狀，意味著黑云母發(fā)生蝕變；圖c中，鑲嵌生長的斜長石顆粒應為原巖中未發(fā)生蝕變的斜長石；圖d為斜長石的絹云母化。因此可以推斷，該巖體在形成之后經(jīng)歷一次大的變質過程，其中斜長石與黑云母發(fā)生了變質蝕變，分別產(chǎn)生其它礦物。
四、 結論
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基性—超基性巖礦物的生成順序應為尖晶石—橄欖石—輝石—斜長石。
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隨州地區(qū)新元古代基性—超基性巖巖漿反應的環(huán)境應為富水低壓。
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某些巖體，如獨崇山巖體后期經(jīng)歷了一些大的變質過程，其中斜長石與黑云母發(fā)生變質蝕變。
4. 隨州地區(qū)發(fā)生過大規(guī)模的巖漿活動，其中，基性—超基性巖為外來巖塊，形成時代早于圍巖，與圍巖為構造侵入的關系，即巖體早于巖漿活動形成，當隨州地區(qū)大規(guī)模巖漿活動開始的時候被構造侵入。
參考文獻
[1] 地質科學研究院地質礦產(chǎn)所，1975，中國基性超基性巖分布圖(1∶400萬)及說明書，北京。
[2] 王荃,劉雪亞，是巖漿侵入還是構造侵位—湖北兩鄖隨棗鎂鐵巖帶野外調查紀實，地質論評，2010年5月第三期。
[3] 馬斌，揚子北緣基性巖研究，碩士學位論文，2006。
[4] 路鳳香，桑隆康，巖石學，北京：地質出版社，2002,13—70。
[5] 曾廣策，朱云海，葉德隆，晶體光學及光性礦物學，武漢：中國地質大學出版社，2006,171—295。
[6] 李石，王彤，桐柏山—大別山花崗巖類地球化學，武漢：中國地質大學出版社，1991,1—11。
[7] 陸松年, 陳志宏, 李懷坤, 郝國杰, 相振群，秦嶺造山帶中兩條新元古代巖漿巖帶，地質學報，2005年4月第二期。
[8] 趙銀勝等，湖北北部耀嶺河群、武當山群、隨縣群(大狼山群)之我見，地層學雜志，1997，21：77—80。
