遼東地區新太古代變質深成巖巖石化學特征及構造背景

趙麗君，呂曉瑜，王 岐

（遼寧省地質勘查院，遼寧大連116110）

遼東地區太古宙地質體發育，構成了華北陸塊重要結晶基底.在1∶20萬區調中，多作為地層，建立群、組級地層單位，如鞍本地區鞍山群，遼南地區城子坦組、董家溝組，部分稱混合巖、花崗混合巖，如連山關混合花崗巖、城子坦混合花崗巖等.變質巖區1∶5萬區域地質填圖方法指南［1］問世，為太古宙研究提供了重要思路和工作方法，通過1∶5萬、1∶25萬區調，對太古宙進行了解體，劃分了變質表殼巖及變質深成巖,建立了虎莊片麻巖、得勝片麻雜巖等一系列變質深成巖巖石單位.自鞍山地區3800 Ma年古老地質體發現［2］以來，太古宙地殼演化一直受到地質界關注.新太古代變質深成巖在地殼演化過程中，扮演重要角色.據此，本文通過新太古代地球化學特征研究，探討新太古代構造背景及地殼演化.

1 巖石類型及特征

遼東地區太古宙變質深成巖以古元古代遼吉裂谷為界，分為南北兩個微陸塊,北部微陸塊由新太古代付家堡子片麻雜巖（U-Pb法2730 Ma）?丹東市、東港市1∶25萬區調報告.2003.、虎莊片麻巖（U-Pb法 2524.85 Ma）?大石橋市等5幅1∶5萬區調報告.1996.、連山關花崗巖（U-Pb法2563 Ma）組成?，南部微陸塊由得勝片麻雜巖（U-Pb法2519 Ma）?大營子等3幅1∶5萬區調報告.1996.組成.經歷過多期變質變形改造后，除連山關花崗巖尚保存變余花崗結構外，其余均已再造成片麻巖類，屬變質深成巖.主要巖石類型及特征見表1.

2 巖石地球化學

2.1 巖石化學特征

巖石化學成分及含量列入表2.

北部微陸塊付家堡子片麻巖以富鈣、鎂、鐵，貧硅，高鉀為特征，屬鉀玄巖系列（圖1）.A/CNK值0.85，屬偏鋁質巖石.虎莊片麻巖具鈉質鈣堿系列特征.A/CNK值1.1，屬過鋁質巖石.連山關花崗巖與太古宙錫庫尤瑟型花崗巖成分相近，僅鈣偏低，屬鉀玄巖系列（圖1）.A/CNK值1.07，為過鋁質巖石.南部微陸塊德勝片麻雜巖A/CNK值1.11，屬過鋁質巖石.高鋁、鎂特征顯示與埃達克巖相近［3］（圖 2）.

由圖3-1-4反映出，北部微陸塊新太古代變質深成巖的巖漿演化由鈉質鈣堿系列→鉀質鈣堿系列.南部微陸塊新太古代變質深成巖具鈉質演化趨勢.

上述新太古代巖石化學成分的差異，反映新太古代變質深成巖源于不同陸塊.

2.2 微量元素及稀土元素特征

各巖石類型微量元素、稀土元素含量及相關參數列入表3、4.

北部微陸塊付家堡子片麻雜巖（Ar2Fgnc）以富Cr、Ba，高 Sr，貧 Ni為特點，Rb/Sr值 0.33，Nb/Ta 值 9.27，Zr/Hf值98.33，接近陸殼相應值（Rb/Sr 0.18，Nb/Ta 10，Zr/Hf 83.5）.孫氏圖解（圖 3）顯示富集 Ta、Ba、Zr，虧損Nb、Sr、Ti特點.稀土參數及稀土配分曲線（圖4）顯示正銪異常輕稀土富集型，且輕稀土分鎦較強，重稀土分鎦較弱，呈平坦型曲線.

虎莊片麻巖微量元素相對高Sr,低 Rb，Rb/Sr、Nb/Ta、Zr/Hf參數值接近陸殼相應比值.孫氏圖解（圖3）顯示富集 Ta、Zr，虧損 Sr、Nb、Ti的特點.稀土總量偏低，僅77.55×10-6，稀土參數及曲線（圖4）顯示輕稀土分鎦程度較強，重稀土分餾較弱，屬負銪異常輕稀土富集型.

連山關花崗巖微量元素具高Rb，低Sr，富Ba，貧Cr、Co、Ni特點.孫氏圖解（圖 3）顯示富集 Rb、Ta、Zr，虧損Sr、Nb、Ba、Ti特點.稀土總量顯著高于虎莊片麻巖，與付家堡子片麻巖相近，曲線特征與付家堡子片麻巖相似（圖4），反映了二者具親緣關系.稀土參數說明屬負銪異常輕稀土富集型，虧損重稀土.

表1 遼東地區新太古宙變質深成巖巖石及礦物特征Table 1 Features of the Neoarchean metamorphic plutonic rocks in Eastern Liaoning

表2 新太古代變質深成巖巖石化學成分及含量Table 2 Chemistry of the Neoarchean metamorphic plutonic rocks in Eastern Liaoning

南部微陸塊得勝片麻雜巖微量元素及稀土特征與北部微陸塊新太古代變質深成巖相比，具有顯著不同.以高Sr，低Ba，富Ta、Nb區別于北部微陸塊新太古代各巖石類型，并且 Cr、Co、Ni、V、Nb、Ta 高于北部微陸塊新太古代各單位達5～10倍.Rb/Sr值0.12～0.52.（La/Yb）N-YbN和Sr/Y-Y圖解也具埃達克巖特征（圖2）.孫氏圖解（圖 3）具富集 Ta、Sr，虧損 Ba、Nb、Ti特征.稀土總量低，僅54.59×10-6，具明顯的負銪異常.稀土參數及曲線（圖4）顯示輕稀土富集，重稀土虧損.

北部微陸塊新太古代變質深成巖伴隨巖漿由鈉質向鉀質演化過程中，稀土總量增加，分異程度加強.而南部微陸塊演化不明顯.南北微陸塊太古宙地質體微量元素及稀土元素特征顯著差異，反映了分屬不同構造背景.

3 源區性質

微量元素有關參數（表5）及相關圖解（圖5、6）反映出，新太古代變質深成巖源區性質為地殼重熔.值得注意的是，南部微陸塊得勝片麻雜巖具板片俯沖重熔特征（圖7），源區性質相當于基性巖部分融熔（圖8）；而北部微陸塊變質深成巖具下地殼深熔特征，源區性質相當于變質泥巖、變質雜砂巖部分熔融（圖9）.

4 構造背景

前述巖石化學、微量元素、稀土元素特征及相關圖解，反映出北部微陸塊太古宙變質深成巖均處于活動大陸邊緣構造背景（圖9）.Rb-（Yb+Y）圖解（圖10）中，付家堡子片麻雜巖投入板內花崗巖區，反映了該時深熔巖漿是處于造山后構造松馳拉張環境上侵就位；虎莊片麻巖、連山關花崗巖投入同碰撞花崗巖區，反映了該時深熔巖漿處于造山主期（虎莊片麻巖）和造山晚期（連山關花崗巖）擠壓環境同構造上侵就位；南部微陸塊得勝片麻雜巖具埃達克巖特征.一般認為，出現在環太平洋島弧中的埃達克巖具有小于25 km的洋殼俯沖特征［4］.一些年齡較老的洋殼在初始俯沖、快速俯沖、斜向俯沖過程中也可形成埃達克巖（Dawes,199；Defant,1990,1993,1994；Drummond,1990）.據此認為，得勝片麻雜巖形成于島弧環境（圖9）.下板片俯沖構造背景（圖7）.

表3 遼東地區新太古代變質深成巖微量元素含量Table 3 Microelements of the Neoarchean metamorphic plutonic rocks in Eastern Liaoning

表4 遼東地區新太古代變質深成巖稀土元素含量及參數Table 4 REE contents and parameters of the Neoarchean metamorphic plutonic rocks in Eastern Liaoning

表5 微量元素參數表Table 5 Parameters of the microelements

綜上所述，新太古代末期，南北陸塊曾有過拼接，其克埃達克巖即沿此拼接帶分布；古元古代伊始，沿拼接帶再次裂解，形成南北兩個地體.

5 結論

遼東地區新太古代變質深成巖以遼吉裂谷為界，南部與北部變質深成巖地球化學特點顯著不同，反映了南北兩域分屬不同微陸塊.

南部微陸塊埃達克巖的存在，反映了板片俯沖構造背景，暗示2500 Ma年前后，南部微陸塊向北俯沖，形成新太古宙統一大陸.

地殼演化由造山早期拉張→主造山期擠壓.

［1］房立民，等.變質巖區1∶5萬區域地質填圖方法指南［M］.武漢：中國地質大學出版社，1991.

［2］萬渝生，等.鞍山風景區3.8-2.5 Ga古老巖帶同位素地質年代學和地球化學［J］.地質學報，2001，75（3）:363—370.

［3］王焰，等.埃達克巖（adakite）的地球化學特征及構造意義［J］.地質科 學，2000，35:251—256.

［4］肖慶輝，等.花崗巖研究思維與方法［M］.北京：地質出版社，2002.