东秦岭北部富碱侵入岩带岩石地球化学特征及构造意义

发布时间:2008-02-27阅读次数:

张正伟,朱炳泉,常向阳
(中国科学院 地球化学研究所,贵州 贵阳 55002;
中国科学院 广州地球化学研究所,广东 广州 510640)

摘要:在东秦岭北部,富碱侵入岩的侵位与空间分布受同一个区域构造带(华北陆块南缘)控制,构成一个区域性的富碱岩浆岩带。根据岩石学和岩石化学研究,岩石类型主要分为碱性正长岩、碱性花岗岩和石英正长岩三大类。富碱岩浆岩带自北而南可以划分为3个亚带:北部碱性正长岩亚带,中部碱性花岗岩亚带,南部石英正长岩亚带。3个亚带富碱岩浆在化学成分方面虽有差异,但都具有富碱高钾特征,ALK=9~15,ω(K2O)为5%~15%,ω(K2O)/ω(Na2O)=1.26~8.30。岩石中的暗色矿物辉石类主要为霓辉石和霓石,角闪石类主要为钙质浅闪石、阳起石质闪石、镁质角闪石、钠钙质绿闪石,黑云母类主要为铁云母和金云母。岩石中的长石类主要为K-Na系列富K端员的微斜长石和最大微斜长石,少量钠长石,极少Na-Ca系列的斜长石。霞石类主要为钾霞石和钙霞石。根据岩石地球化学研究,有以下显示:(1)REE总量200~1100μg/g,LREE/HREE比值4~15,δEu表现为无Eu异常或轻微正负Eu异常,(La/Yb)。值多为10~30;(2)部分岩石类型富集大离子亲石元素,不相容元素分布模式曲线总斜率为负,Ba,Nb,Zr具明显负异常,表明他们具有大陆裂谷碱性花岗岩的特征;(3)岩石Nd,Sr和Pb同位素的研究表明,富碱侵入体的源区应是以下地壳为主,带入少量地幔和上地壳物质。

关键词:富碱侵入岩;地球化学;碱性花岗岩;东秦岭地区

中图分类号:P588.1文献标识码:A文章编号:1005-2321(2003)04-0507-13

  相对于钙碱性岩类而言,碱性岩类一般含有似长石或碱性暗色矿物。富碱侵入岩是一组产于特定构造环境的岩石类型,它包括碱性花岗岩和高碱含量的碱长花岗岩,常产于裂谷、地堑、地幔上拱带的拉张环境1。在中国的闽浙沿海带、哀牢山—金沙江带、新疆等地都有这种岩带。有关这些地区富碱侵入岩的岩石学研究已有大量资料1-4,多数认为这种岩带的岩石类型主要包括碱性花岗岩和正长(斑)岩,成岩物质主要来源于地幔源区,侵位于拉张的构造环境。

  在东秦岭北部(图1),自西而东断续出现20多个富碱侵入岩岩体,岩石类型包括霞石正长岩、霓辉正长岩和绿闪正长岩类、钠铁闪石花岗岩、霓辉花岗岩以及伴生的钾长花岗岩,还有碱性长石占长石总量2/3以上的石英正长(斑)岩。他们在空间上构成长约400km的富碱侵入岩带。由于这些富碱侵入体产出的构造位置和形成环境的特殊性,前人已经进行了许多研究。邱家骧等(1990)[5]把秦岭北部的碱性带与商丹断裂(图1)以南的碱性岩带进行对比,提出了两个碱性岩带的观点。关于嵩县南部霓辉正长岩类,曾广策等(1990)[6]认为它属于华北陆块南缘印支运动的产物。卢欣祥(1989)[7]认为栾川东部龙王幢碱性花岗岩相当于A型花岗岩。周玲棣(1993)[8]用锆石U-Pb法测得龙王幢岩体的形成年龄2021Ma。笔者近年来研究了这一富碱侵入岩带的岩石学和地球化学,关于岩石类型、岩石组合及时空分布方面的成果,已有另文阐述9,本次工作选择塔山、鱼池、双山、乌烧沟、磨沟、张士英、太山庙、龙王幢、草庙、三合等富碱侵入体,在区域上研究各类岩石的主元素组成、痕量元素和Nd,Sr和Pb同位素,探讨这些岩石的化学成分空间分布变化规律、形成构造环境与源区特征。

1 地质背景与岩石学

1.1地质背景

  研究区的大地构造位置是华北古大陆南部边缘(图1)。以三门峡—宝丰断裂为界,北侧为华北地块,南侧至黑沟—栾川断裂之间为华山熊耳山陆缘带10,区域地层主要分布太古宇与下元古界太华群(Arth)和中、上元古界熊耳群、栾川群、官道口群、汝阳群(Pt2+3),关于这些地层的描述见文献10。黑沟—栾川断裂与商南—丹凤断裂之间为北秦岭,区域地层主要分布中、上元古界宽坪群(Pt2k)、二郎坪群(Pt3er)和秦岭群(Pt2q),这些地层被横贯全区的深大断裂带所分隔。侵入岩主要出露伏牛山、老君山等花岗岩基10,其次有少量基性岩和中性岩。富碱岩体一般以不整合形式侵入围岩,如塔山、双山霞石正长岩类(图1,岩体1~3)侵入上元古界栾川群片岩和大理岩,乌烧沟霓辉正长岩类(岩体4~6)侵入中元古界熊耳群火山岩,张士英角闪石英正长岩类(岩体15)侵入中元古界汝阳群,三合石英正长斑岩类(岩体23、24)与上元古界栾川群上部的大红口组火山岩共生,草庙石英正长斑岩类(岩体22)侵入上元古界栾川群绢云石英片岩。

1.2岩石学

  根据岩石学研究9,11,三合岩体主岩为石英正长斑岩、粗面岩和脉状正长斑岩,主岩中黑云母xMg/x(Mg+Fe2+)值为0.55±,属铁质黑云母。长石分斑晶和基质,斑晶多为条板状歪长石,少量宽板状钠长石。基质以钾长石为主,少量钠长石。草庙岩体为变石英正长斑岩,岩石成岩后受变质变形作用较强。长石分斑晶和基质,斑晶中矿物以正长石为主,其次为微斜长石及条纹长石,正长石斑晶周边通常被钠化形成交代钠长石。基质中长石主要为微斜长石,局部显示格子双晶,其次为钠长石,占基质中长石量20%左右。石英正长斑岩矿物组合为正长石+石英+铁黑云母。

  乌烧沟岩体主岩为中粗粒霓辉正长岩,其中出露暗色包体,暗色矿物主要是霓辉石,很少见霓石,岩体边缘出露细粒正长斑岩。磨沟岩体主岩中的辉石属霓辉石,与乌烧沟相比,Ac端员组分含量较高。黑云母xMg/x(Mg+Fe2+)值为0.27,属铁质黑云母。造岩矿物80%为正长石,其间包裹有少量细粒钠长石,局部岩石以微斜长石为主,呈格子双晶和残余格子双晶,裂隙充填钠长石。霓辉正长岩矿物组合为微斜长石+条纹长石+霓辉石+绿闪石。

  塔山岩体主岩为绢云母化正长岩,出露霓辉正长岩脉体和霓霞正长岩团块,局部出露绿帘石化正长岩岩体内部相有霓辉正长岩包体,边缘相为细粒正长岩辉石类矿物主要是霓石,含少量霓辉石和镁质黑云母长石以微斜长石为主,微斜条纹长石次之。

  双山岩体岩性为角闪霞石正长岩和二云正长岩类,前者出露在岩体中部,后者为主岩部分,见钠钙质绿闪石类,黑云母xMg/x(Mg+Fe2+)=0.28~0.35,均属铁质黑云母。长石绝大部分是微斜长石其次有少量钠长石和微纹长石斑晶。含霞石(含量20%±)。似长石正长岩矿物组合为微斜长石+霞石+绿闪石+金云母。鱼池岩体与双山岩体黑云母xMg/x(Mg+Fe2+)值为0.32,属铁质黑云母。岩体边缘相长石镜下鉴定以微斜条纹长石为主,其次为少量微斜长石和钠长石。中心相绿闪霞石正长岩中长石以微斜长石为主,钠长石次之。绿闪霞石正长岩镜下鉴定有钙霞石族。

  张士英岩体主岩为角闪石英正长岩,边部出露细粒石英正长斑岩,主岩中有暗色二长岩包体,主岩中含金云母,暗色包体含铁黑云母。钾长石类主要为正长石,占岩石矿物量40%~60%,斜长石占岩石矿物量25%~30%。钾长石之间嵌有钠长石双晶与肖钠双晶,出现蠕英石。条纹长石斑晶呈卵圆形,外部镶嵌一圈更长石,呈更长石环斑结构。角闪石英正长岩矿物组合为钠长石+微斜条纹长石+斜长石+阳起石质角闪石+石英+金云母。

  太山庙花岗岩基中心相为粗粒斑状钾长花岗岩(条纹长石55%,石英30%,更长石10%,其他5%),钾长石出现卡氏双晶,一般为正长石,具有较低的三斜度,边缘相为细粒钾长花岗岩,两者为渐变的相变关系。龙王幢碱性花岗岩中心相为粗粒钾长花岗岩,局部含有团块状暗色包体、含有钠铁闪石,边缘相为细粒钾长花岗岩。

2 岩石化学特征

  本研究共采集代表性样品37件,取样位置见图1,对其中1~27号样品采用湿法进行全岩分析,收集以前全岩分析结果10件(28~37号样品)[12],结果列入表1。

2.1 主元素特征

  表1表明:岩石主元素组合大体可分三类:一是代表了张士英岩体、龙王幢岩体和云阳、草庙、三合、维摩寺等岩体的酸性岩石端员;二是代表了磨沟、乌烧沟、岭头等岩体的中性正长岩端员;三是代表了几乎整个富碱侵入岩带所有岩体的中、偏基性岩石。由此,在野外岩相学调研基础上[9],把本区霞石正长岩、霞辉正长岩、石英正长岩、石英正长斑岩和碱性花岗岩5种代表性岩石种属的样本筛选分类,计算其元素平均值,并用标准差来度量平均值可靠性(表2)。从计算结果来看,岩石SiO2质量分数平均值在55%~70%范围。在不同类型岩石之间,霞石正长岩类SiO2质量分数最低,其次为霓辉正长岩和石英正长斑岩,碱性花岗岩ω(SiO2)>70%。组合指数(σ)在3.5~13.1之间,表明岩石属于碱性和过碱性系列,尤以霞石正长岩碱性程度最高。全碱度统计结果显示富碱特征,ALK(Na2O+K2O)>9.5。

2.2碱性程度与钾钠类型

  若采用里特曼指数(σ)判别岩石碱性程度,一些岩体σ值<4。若按四分法计算,有少量属于碱性系列,多数属于过碱性系列。其中三合岩体中的正长斑岩脉为过碱性,其余为碱性;乌烧沟岩体只有碱性辉长岩(14)σ=6.28,显示碱性系列外,其余均为过碱性正长岩,草庙岩体只有两个轻变质样品显示过碱性特点;塔山、双山岩体的样品(15~22)全部属于过碱性系列;张士英岩体除了细粒正长岩(边缘相)为钙碱性外,其余均属于碱性系列范围。

  钾钠类型分析(表2)表明,绝对多数以高钾为特点(钾质型)。三合岩体K2O质量分数6.95%~10.3%;乌烧沟岩体4.9%~15.2%;草庙岩体6%~8%;双山岩体7.9%~14.2%;塔山岩体5.8%~14.3%;张士英岩体4.6%~5.9%。其它样品中仅有极少数Na2O高于K2O含量。在Na2O和K2O相对含量方面,属碱性正长岩系钾质系列。石英正长岩和碱性花岗岩大多数落入钾质区,而霓辉正长岩和石英正长斑岩类大多数落入高钾区,钾含量高于秦岭—巴山地区其它碱性正长岩5],ω(K2O)/ω(Na2O)一般在1.2~8.3之间,属高钾系列。

3 痕量元素含量分布及源区性质

3.1 REE含量分布

  本研究选择代表性富碱侵入岩体分别为:塔山、双山、乌烧沟、张士英、太山庙、草庙、三合等。共采集代表性样本27件,采用等离子光谱测定,结果列入表3。计算过程中采用赵振华(1997)13

  方法:稀土总量(ΣREE)包括镧系元素La~Lu+Y:轻稀土和重稀土采用二分法,LREE为La~Eu,HREE为Gd~Lu+Y,计算参数列入表3。各类岩石的稀土元素特征相似,富集轻稀土(ω(LREE)/ω(HREE)=4~15),ωm(Ld)/ωm(Yb)=10~30(平均),稀土模式曲线极为相似(图2),均为向右倾斜的平滑曲线,斜率较大。

  三合岩体石英正长斑岩(1~4号样品)ω(ΣREE)=254.49~613μg/g,ω(LREE)/ω(HREE)为4.05~4.46,δEu0.55~1.38,ω(Sm)/ω(Nd)<0.16,显示陆壳源特点。草庙岩体(5~8号样品)ω(ΣREE)=466.78~1302μg/g,ω(LREE)/ω(HREE)为3.63~7.13,δEu0.27~1.11,REE分配形式基本一致,Sm/Nd比值较低,陆壳源特征更加明显。乌烧沟岩体(11~14号样品)ω(ΣREE)=261.87~732.57μg/g,ω(LREE)/ω(HREE)为2.55~7.38,δEu0.59~0.76。明显指示了正长斑岩的强“上凹”模式以及霓辉岩LREE强富集特点。塔山岩体(15~19号样品)REE质量分数范围178.11~1105.8μg/g,ω(LREE)/ω(HREE)为4.41~15.08,δEu0.63~0.84。与乌烧沟岩体相比,LREE强富集特点更明显。双山岩体(20~22号样品)ω(REE)为393.3~875.2μg/g,ω(LREE)/ω(HREE)为5.63~20.95,δEu0.31~0.74。它的LREE富集以及负Eu异常反映出陆源区特点。张士英岩体(23~27号样品)ω(REE)为188.76~390μg/g,ω(LREE)/ω(HREE)为4.96~8.46,δEu0.36~0.82。其中细粒石英正长岩REE含量最低,LREE/HREE比值最小,出现强负Eu异常,其余样品均表现一致(图2)。

3.2 微量元素特征及形成环境

  采取代表性样品27件,由地矿部河南岩矿测试中心用X-荧光光谱法分析(续表3)。按照Pearce等(1984)法14],把微量元素测定数据投入洋脊花岗岩标准化模式图解(图3), 大部分样品富Rb,Th,Ne,Ce及Zr,Hf,Yb,一些样品出现负Ba异常,相似于苏丹萨布卢卡和奥斯陆板内裂谷型花岗岩。各类岩石的微量元素均富集大离子亲石元素(LILE),他们具有类似的不相容元素分布模式,Rb,Th具显著正异常,Nb,Zr具显著负异常,总斜率为负,相似于Pearce等(1984)[14]板内裂谷型花岗岩的分布模式。

  与洋脊花岗岩(ω(Zr)/ω(Hf)37.77)相比,除了张士英岩体ω(Zr)/ω(Hf)<37.77外,其它岩体ω(Zr)/ ω(Hf)波动在50± ,反映在图2中出现高Zr低Hf的右倾曲线模式。由于ω(Zr)/ω(Hf)在 30.05~67.07 之间,相当于碱性花岗岩和碱性正长岩范围[15],远低于钠质火成岩(74~153),属于钾质火成岩的Zr/Hf比值范围。

4 同位素分析

  (1) Rb-Sr同位素等时线年龄:本次研究共测定两条Rb-Sr等时线年龄。测定结果己另文发表[16],其中张士英岩体全岩Rb-Sr等时线年龄t=(133.4士0. 5 ) Ma,相关系数r = 0. 9999,初始值Sr‑ = 0. 7085士0. 0003。双山岩体采用岩石内部矿物等时线法,挑选富锶贫铷的榍石、富铷贫锶的霞石为主要两端员,再选配钾长石、角闪石和新鲜全岩共5件样品进行分析处理[16],得等时线年龄t = 298. 05 Ma,初始值Sr0=0. 7332,相关系数r = 0. 999 9 。嵩县南部的霓辉正长岩同位素年龄有两套数据,一是1: 5嵩县幅区调报告中磨沟岩体Rb-Sr等时线,t = (318士29 }Ma。二嵩县碱性杂岩的Rb-Sr等时年龄t=(226士0. 8)Ma。

  (2)Nd,Sr,Pb同位素:首先选取张士英、塔山、双山、乌烧沟和三合5个有代表性岩体,在每个岩体内按剖而采取3一4个样品进行Rb, Sr含量分析,共分析了30余件样品Rb,Sr含量[9]。根据Rb,Sr含量进一步选择分异小的样品进行Sr, Nd, Pb多元同位素体系测定(表4)。

  (3)岩石钾长石Pb同位素:为了确定铅同位素的初始值,选择上述5个有代表性岩体中的钾长石或矿石中黄铁矿,测定其Pb同位素组成(表5),并进行了U,Th,Pb含量的测定。根据U,Th,Pb含量计算的μ值与Th/ U比也列于表5中。它们的μ值与Th/U均接近于地壳平均值,因此铅同位素组成主要是普通铅,可以代表源区特征。

5 问题讨论

5. 1岩石化学组成的空间分带性

  根据岩石学研究,岩石主要有3大类:碱性正长岩类,即含有似长石或碱性暗色矿物的霞石正长岩、钾霞正长岩、霓辉正长岩和绿闪正长岩类;碱性花岗岩类包括钠铁闪石花岗岩、霓辉花岗岩以及伴生的钾长花岗岩;石英正长岩类包括碱性长石为主的石英正长岩、英碱正长岩和花岗正长(斑)岩。辉石类矿物分别属霓石和霓辉石。角闪石类按Leak(1978)分类准则[17],分属钙质角闪石和钠钙角闪石两个亚族。另外,栾川龙工幢碱性花岗岩中局部含有团块状暗色包体、含有钠铁闪石[7]。黑石母在研究区富碱侵入体中发育比较普遍,按Foster(1960)分类[18],分属镁质黑石母和铁质黑石母。长石类以碱性长石为主,包括透长石、正长石、微斜长石和钠长石;少量斜长石,包括钠长石和更长石。

  主元素组成空间变化受岩石类型的不同所控制。岩带自西而东:栾川、南召、云阳三地区的正长斑岩类成分基木相同,东至方城地区,才出现一些局部的正长斑岩Si02质量分数稍微升高的趋势(表1)。这些说明岩石化学成分的变化主要山岩石类型变化所决定。岩带自北而南由于岩性变化的分带性形成了3个化学亚带(图1):(1)北部霓辉正长岩亚带,SiO2质量分数较低(62. 76%},ALK值为12.75,以Si02饱和而 Al2O3不饱和出现碱性暗色矿物为特征,主要分布在卢氏一嵩县一汝阳一带,西段受石门一马超营断裂及其与之平行的断裂束控制,东段南距马超营断裂30 km,一般侵位于元古宇熊耳群火山岩,少数侵入于元古宇官道口群、汝阳群及洛峪群。典型岩体有乌烧沟、磨沟,岩性主要为碱性正长岩、正长斑岩和石煌岩类;(2)中部碱性花岗岩亚带,Si02质量分数最高(70. 16%),ALK值最低(9. 52~9. 76),以Si02强饱和Al2O3不饱和出现碱性暗色矿物和大量石英为特征,分布于栾川一嵩县一遂平一带,由于Si02质量分数相对较高,Al2O3不饱和引起在长石矿物组合过程中过剩的碱金属与Si,Fe, Mg等形成SiO2饱和的镁铁硅酸盐矿物,如钠铁闪石等。典型岩体有张士英、太山庙、龙王幢,岩性主要为碱性花岗岩和与之伴生的钾长花岗岩类;(3)南部石英正长岩亚带,Si02质量分数最低(55. 64%~62. 78%),ALK值较高(10. 54~12. 87),以SiO2和Al2O3都饱和但CaO强烈亏损,缺乏Ca质斜长石为特征,分布于栾川一南召一方城一带,典型岩体有草庙、三合,岩性主要为石英正长斑岩和与之伴生的碱粗岩、石英正长岩和花岗正长岩等长英质杂岩。另外,在南部亚带中出露一些酸度最低、碱度最高的霞石正长岩类(岩体编号1~3)}与长英质杂岩(岩体编号19~21)有密切的空间关系,二者在化学成分上有一定的互补关系。ω( K2O)/ ω(Ns2O)值在3个亚带的分布也不同,北亚带的霓辉正长岩一正长岩ω(K2O)/ω(Na2O)值最高(8. 3),南亚带的石英正长岩一霞石正长岩ω(K2O )/ ω(Na2O)值次之(3. 08~4. 57 },中亚带的碱性花岗岩一钾长花岗岩ω(K2O/ω(Na2O)值最低(1. 19~1.26)。

5. 2 岩浆源区与形成环境

  根据5个岩体的全岩tNdDM和tNdCHUR值,变化范围为2. 98~0. 93 Ga(表4)。这些富碱侵入体的N(147Sm)/N(144Nd)不但比中国A型花岗岩的平均值(0.164)低得多,而且样品张R-10 ,塔9与双3也明显低于上地壳页岩平均值(0. 116 )[19]。因此岩石的形成不是直接由地慢派生,而是有相当多的地壳物质参与。同时张R-10 ,塔9与双3的单阶段模式年龄也将大大低于真实的地壳形成年龄。应用两阶段N d模式年龄,则在1. 58~2. 76 Ga之间。这一结果表明舞阳张士英,嵩县乌烧沟与栾川西部三合具有太古基底,而方城双山与塔山为元古基底。全岩与长石的Pb同位素组成表现出同步变化(表5),可明显分成两组,舞阳 ,嵩县N(206Pb)/N(204Pb) <17.8,铅同位素矢量值[19] V2<14,与太华群、熊耳群的V2变化范围相当;而方城N(206Pb)/N(204Pb) > 18. 0,V2>14,与秦岭群变化范围[20.16]相当。根据这些地区的地质构造背景,前者位于具太古基底的华北块体上,而后者位于具元古基底的北秦岭块体上[19]。栾川三合地区铅同位素组成表现出很大的变化;N(206Pb)/N( 204 Pb)在16. 883~18. 993 ; V2变化在-2. 65~74. 4之间。两阶段Nd模式年龄也介于太古与元古宙边界。这表明该区位于华北与北秦岭块体之间的地球显示出明显的造山带与地慢之间的混合特征[11]。但是由于华北下地壳N(206Pb)/N(204Pb)( <17)、N(207Pb)/N(204Pb)( <15.35)均很低[21],因此不排除造山带与卜地壳的混合趋向。舞}>b ,高县具有低的N (=ob pb ) /N(2"}pb)值,但N(206Pb/204Pb)值则很高,因此206Pb/204Pb-208Pb/ 204 Pb相关性表明具明显的下地壳特征[16]。同位素数据总体上显示出造山带与下地壳之间的混合特征[22]

  根据笔者与报导的Rb-Sr等时年龄[16]〕和锆石U-Pb年龄[8],得出ε(Nd,t)与ε(Sr,t)相关性均位于第四象限[16] ,并以水平趋向为主,表明岩浆源区主要是地壳;其中舞阳与栾川以下地壳源区为主,嵩县以中地壳为主。然而,方城双山岩浆源以较年轻的上地壳为主,而方城塔山的岩浆源区恰有较多的地慢物质加入。这两个点均位于北秦岭地区秦岭群与花岗岩的ε(Nd,t)-ε(Sr,t)同位素演化范围内[20]。这可能意味着方城地区岩石形成时存在着俯冲带地慢环境。方城塔山岩体形成于新元古代,因此这一俯冲环境可能与Rodinia泛大陆形成时北秦岭块体与华北块体的拼接有关。Nd-Sr同位素区分的两种类型源区也与铅同位素确定的块体区划特征是相一致的;因此大陆块体的横向与垂向不均一性是一个相互联系的统一体。结合Pb, Sr,Nd同位素示踪的综合结果,表明该区富碱侵入体的源区应是以下地壳为主,并通过碰撞造山作用带入少量地慢和上地壳物质。

5.3 岩浆演化规律

  三个富碱岩浆岩亚带构成一个沿华北地块南缘分布的富碱岩浆岩带,具有空间上的一致性,但是在形成时间上有很大差异,从前寒武纪到中生代多期活动,根据掌握的同位素年龄资料,活动最旱的是位于中亚带的龙王幢碱性花岗岩,锆石U-Pb)年龄(2021士34 ) Ma[8],这些数据如果能可靠地代表岩石结晶年龄,则说明酸性岩浆活动较旱,此外,还有1035 Ma和212 Ma等成岩年龄数据[7],特别是后两者明显与非造山期有关。其次是南亚带的三合正长斑岩和草庙绢石母化正长岩类(660士30 ) Ma[16];位于北亚带嵩县南部的乌烧沟霓辉正长岩223 Ma[6]和方城北部霞石正长岩类(289. 4士30. 0 ) Ma[16];位于中亚带的舞阳南部张士英角闪石英正长岩类(133. 4士0.5)Ma[16]

6 结论

  (1)根据野外地质研究结果,富碱侵入岩带集中分布在华北陆块南缘一线,岩石分3类:即含有碱性暗色矿物(霓辉石、钠铁闪石等或霞石、钾霞石等)的正长岩类,含有碱性暗色矿物的碱性花岗岩类,不含似长石或碱性暗色矿物,但碱性长石含量占长石量绝大多数且ALK > 9. 5的石英正长岩类。与国内外其他富碱侵入岩带[23]相比较,除了出露碱性花岗岩外,空间上还密切共生石英正长(斑)岩和花岗正长(斑)岩。后者在化学上既不属于传统意义上的碱性正长岩,也不属典型的碱性花岗岩。

  (2)在岩带横向上,自北向南按不同岩石组合类型可分为3个亚带(图1),北亚带富碱岩浆活动主要集中在海西中期和印支期;中亚带富碱岩浆活动时限较长,现有年龄数据中最早2021 Ma,最晚133 Ma;南亚带岩浆活动时间集中在元古宙末期和海西中期。岩石化学组成的分带性与岩浆活动的多期性表明,尽管富碱侵入岩带岩石具有区域空间上的一致性和共同的富碱金属组分特点,但是,不同地质时期形成的岩石类型反映在岩石化学方而均有显差异。

  (3)富碱侵入岩具高ω(ΣREE)、高ω(LREE)/ω(HREE)值和轻微正、负Eu异常特点;同一岩体内各类岩石REE分布特点基木一致,但是在一些后期岩浆活动以及遭受蚀变较强的岩石中就会发生REE分馏的变化;富集大离子亲石元素,具有类似的不相容元素分布模式,并且相似于板内裂谷型花岗岩模式[14]。Sr、 Nd和Pb同位素示踪表明,成岩物质主要来源于华北与北秦岭块体边缘下部地壳;舞阳、嵩县位于华北块体一侧,方城位于北秦岭块体一侧,两者之间存在地球化学边界[19]。方城地区岩浆源涉及年轻的上地壳,并有较多的地慢物质加入,可能与俯冲带地慢环境相联系。

  感谢翟裕生院十、邱家骧教授、蔡克勤教授、胡瑞忠研究员的学术指导,谨致深切感谢!

References[参考文献]

[1]TU Guangchi About the alkali-rich intrusive rocks[J] . Journal of Mineral and Geology (China),1989,13(3):1-4(in Chinese).

[徐光炽. 关于富碱侵入岩[J] . 矿产与地质,1989,13(3):1-4]

[2]ZHANG Yuquan . Geochemistry of the Granitoids in Hengduanshan Area[M] . Beijing:Science Press 1995,1-158(in Chinese).

[张玉泉. 横断山区花岗岩类地球化学[M] . 北京:科学出版社,1995,1-158]

[3]ZHANG Yuquan . The Nd,Sr isotopic geochemistry of the alkali-rich intrusive rocks in the Ailaoshan-Jinshajiang,China[J] . Science in China(Series D),1997,27:289-293(in Chinese).

[张玉泉. 牢山-金沙江富碱侵入岩年代学和Nd,Sr同位素特征[J] . 中国科学(D),1997,27:289-293]

[4]BI Xianwu . Studies about the A type of the granitoids and copper mineralization-An example for a copper deposite at the Machangqing[J\] . Scinece in China(Series D),1999,29(6):489-495(in Chinese).

[毕献武. A型花岗岩类与铜成矿关系研究-以马厂箐铜矿为例[J] . 中国科学(D),1999,29(6):489-495]

[5]QIU Jiaxiang , ZENG Guangce , XU Jifeng , et al . Geological Characteristics of Alkaline Rocks and Mineralization in Qinling-Bashan Area[M] . Beijing:Geological Publishing House , 1990.1-167(in Chinese).

[邱家骧,曾广策,许继锋等. 秦巴地区碱性正长岩地质特征及含矿性[M] . 北京:地质出版社,1990.1-167]

[6]ZENG Guangce . Features of the syenitoid and tectonic environment in Southern of Songxian , Henan Province[J] . Earth Science-Journal of China University of Geosciences , 1990 , 15(6):635-641(in Chinese).

[曾广策. 河南省嵩县南部碱性正长岩类的岩石特征及构造环境[J] . 地球科学,1990,15(6):635-641]

[7]LU Xinxiang . Geochemical characteristics of granitoids in Long-wangzhuang , Henan Province , China[J] . Acta Petrologica Sinica , 1989,5(1):67-77(in Chinese).

[卢欣祥 . 龙王幢花岗岩地质地球化学特征[J] . 岩石学报,1989,5(1):67-77]

[8]ZHOU Lingdi , LIU Juying . Studies of U-Pb isotopic age on early Proterozoic alkali granite[J] . Chinese Science Bulletin , 1993,38(15):1407-1410(in Chinese).

[周玲棣,刘菊英 . 一个早元古代碱性花岗岩的U-Pb同位素年龄研究[J] . 科学通报,1993,38(15):1407-1410]

[9]ZHANG Zhengwei , PAN Zhenxiang . Rock assemble and distribution of the alkali-rich intrusive rocks in East Qinling[J] . Henan Geology , 1996,14(4):263-271(in Chinese).

[张正伟,潘振祥 . 华北陆块南缘富碱侵入岩岩石组合及时空分布[J] . 河南地质,1996,14(4):263-271]

[10]HU Shouxi , LIN Qianlong . The Geology and Metallogeny of Amalgamation Zone Between Ancient North China Plate and South China Plate(Taking Qinling-Tongbai as an Example )[M] . Nanjing:Press of Nanjing University , 1998.1-558(in Chinese).

[胡受奚,林潜龙 . 华北与华南板块拼合带地质与成矿[M] . 南京:南京大学出版社,1988 . 1-558]

[11]ZHANG Zhengwei , ZHOU Lingdi , ZHU Bingquan , et al . The composition of primary minerals from alkali-rich intrusive rocks in the northern part of East Qinling , China[J] . Acta Mineralogica Sinica , 2002,19(4):468-474(in Chinese).

[张正伟,周玲棣,朱炳泉,等 . 东秦岭富碱侵入岩主要矿物组成[J] . 矿物学报,2002,22(1):57-74]

[12]ZHANG Zhengwei , LU Xinxiang , DONG You . Petrochemical characteristics of the granitoids in East Qinling[J] . Henan Geology , 1989,7(3):56-77(in Chinese).

[张正伟,卢欣祥,董有 . 东秦岭花岗岩类岩石化学[J] . 河南地质,1989,7(3):56-77]

[13]ZHAO Zhenhua . Geochemistry of Trace Elements[M] . Beijing:Science Press , 1997 , 1-230(in Chinese).

[赵振华 . 微量元素地球化学[M] . 北京:科学出版社,1997,1-230]

[14]PEARCE J A , LIPPARD S J , ROBERTS S . Characteristics and tectonic significance of supra0subduction zone ophiolites[J] . Marginal Basin Geology , 1984,16(Geol Soc Spec Publ ):77-93.

[15]LIU Yingjun . Geochemistry of the Elements[M] . Beijing:Science Press , 1986.1-345(in Chinese).

[刘英俊 . 元素地球化学[M] . 北京:科学出版社,1986 . 1-345]

[16]ZHANG Zhengwei , ZHU Bingquan , CHANG Xiangyang . The Nd, Sr, Pb isotopic geochemistry of the alkali-rich intrusive rocks in the east Qinling , central China[J] . Geochimica , 2000 , 29(5):455-461(in Chinese).

[张正伟,朱炳泉,常向阳 . 东秦岭富碱侵入岩Nd,Sr,Pb地球化学及地质意义[J] . 地球化学,2000,29(5):455-461]

[17]LEAK B E . Nomenclature of amphibole[J] . Am Mineral , 1978 , 63:1023-1052.

[18]FOSTER M D . Interpretation of the composition of trioctahedral micas[A] . U S Geol Sur Prof Paper , 1960 . 354.

[19]ZHU Bingquan , CHANG Xiangyang , QIU Huaning , et al . Characteristics of Proterozoic basements on the geochemical steep zones in the continent of China and their implications for setting of super large deposits[J] . Science in China(Series D) , 1998 , 41(suppl):54-64(in Chinese).

[20]ZHANG Guowei , MENG Qingren , LAI Shaocong . Structure map of the fold belt in Qinling[J] . Science in China(Series B) , 1995 , 25(9):994-1003(in Chinese).

[张国伟,孟庆任,赖绍聪 . 秦岭造山带的结构构造[J] . 中国科学(B),1995,25(9):994-1003]

[21]TU Xianglin , ZHU Bingquan , HU Aiqin , et al . The Pb isotopic features of the phase of the leptite in northern China and contrast to the globe[J] . Science in China(Series B) , 1993 ,23(5):537-544(in Chinese).

[徐湘林,朱炳泉,胡蔼琴等 . 华北麻粒岩相带Pb同位素组成特征及其与全球对比[J] . 中国科学(B),1993,23(5):537-544]

[22]ZARTMAN R E , DOE B R . Plumbotectonics-The model[J] . Tectonophysics , 1981 , 75:135-162.

[23]FITTON J G , UPTON B G J . Alkaline Igneous Rocks[M\] . London:Published for the Geological Society by Blackwell Scientific Publication , 1987 . 1-568.

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