遼寧本溪地區關門山巖體地球化學特征及構造環境

石紹山，尤洪喜，成龍，魏明輝，宋運紅，姚遠，王宇利

（沈陽地質礦產研究所/中國地質調查局沈陽地質調查中心，遼寧沈陽 110034）

遼寧本溪地區關門山巖體地球化學特征及構造環境

石紹山，尤洪喜，成龍，魏明輝，宋運紅，姚遠，王宇利

（沈陽地質礦產研究所/中國地質調查局沈陽地質調查中心，遼寧沈陽 110034）

對遼寧本溪地區關門山巖體正長花崗巖主量元素特征的研究表明，其屬于高鉀鈣堿性系列.球粒隕石標準化稀土元素分配模式顯示LREE相對富集，HREE相對虧損，具有中等虧損的負Eu異常，模式圖總體呈“海鷗式”分布.微量元素蛛網圖顯示富集大離子親石元素（LILE）Rb、Th、K，貧高場強元素（HFSE）Ta、P、Ti.正長花崗巖微量元素組成表明本區的花崗巖巖漿形成壓力小于1.0 GPa，源區物質存在于30～40 km的地殼深處，屬于減薄型地殼.正長花崗巖的形成時代為早白堊世，當時遼東陸塊處于陸內伸展環境.

地球化學；構造環境；早白堊世；正長花崗巖；遼寧省

1 地理位置及地質概況

研究區位于遼寧省東部山區，行政區劃隸屬遼寧省本溪市本溪縣的主要轄區.

其大地構造位于華北地臺北緣東段，華北陸塊構造增生帶太子河拗陷之遼陽-本溪凹陷（圖1）.在地層分區上屬華北地層區太子河小區［1］.

區內出露地層有新元古界青白口系釣魚臺組、南芬組、橋頭組的變質石英砂巖和沉積巖，古生界寒武系堿廠組、饅頭組、張夏組、崮山組、炒米店組的灰巖，奧陶系冶里組、亮甲山組、馬家溝組的灰巖，石炭系本溪組、太原組，二疊系山西組、石盒子組含煤系沉積巖，中生界侏羅系北廟組、長梁子組、轉山子組、大堡組、小東溝組沉積巖，白堊系小嶺組火山巖和第四系.

關門山巖體以正長花崗巖為主，位于關門山水庫周圍，呈環帶狀分布（圖2）.

圖1 研究區大地構造位置圖Fig.1Tectonic map of the study area

2 巖石學特征

關門山巖體正長花崗巖多為肉紅色，多斑狀結構.基質為細粒花崗結構.其中斜長石為自形板狀，聚片雙晶，核部絹云母化強烈，邊部土化，粒徑為0.4～1.0 mm，占5%～10%.條紋長石為寬板狀，條紋斑點狀，粒徑為0.68～1.24 mm，占20%～30%.石英為他形粒狀，粒徑為0.12～1.1 mm，占15%～20%.

斑晶主要特點：條紋長石具條紋結構，細脈狀、細紋狀條紋，布丁狀斜長石嵌晶，粒徑為3.2～5.2 mm，占30%～40%.斜長石為自形板狀、環帶狀，外圍環帶土化更明顯，具聚片雙晶，絹云母化、土化，粒徑為3.6～4.2 mm，占3%～5%.石英為他形粒狀，邊緣碎裂熔蝕，粒徑為1.6～2.9 mm，占10%～15%.角閃石為自形菱形、半自形柱狀，具多色性，Ng—綠，Np—黃綠，褐鐵質成分沿解理縫交代析出榍石.粒徑為0.12～1.02 mm.占3%～5%.

3 巖石地球化學特征

關門山巖體正長花崗巖主量元素、微量元素和稀土元素特征見表1.本文投點圖采用Geokit完成［2］.

3.1 主要元素地球化學特征

關門山巖體正長花崗巖主量元素中SiO2含量為68.42%～71.87%（平均69.99%），Na2O 4.36%～5.62%（平均4.77%），K2O 3.80%～4.72%（平均4.32%），里特曼指數σ＝2.68～3.43（平均3.08%），Na2O-2

3.2 微量元素地球化學特征

關門山巖正長花崗巖體微量元素原始地幔標準化蛛網（圖4）整體呈右傾型，富集大離子親石元素（LILE）Rb、Th、K，貧高場強元素（HFSE）Ta、P、Ti.Nb/ Ta比值在12.8～29.0之間，高于上地殼Nb/Ta（12）［3］. Sr含量為126×10-6～319×10-6（平均含量178×10-6）.

在球粒隕石標準化稀土元素配分圖解上（圖5）關門山巖體巖正長花崗巖總體呈“海鷗式”分布，稀土總量較高（ΣREE=211.59～382.44，平均2821.78）；富集輕稀土（LREE＝196.45～356.85，平均259.12）；巖石的輕重稀土比（LREE/HREE）=10.00～13.95（平均11.49），巖石的（La/Yb）N=8.44～17.23（平均12.21），輕重稀土分異程度強烈；具有中等虧損的負Eu異常，δEu=0.41～0.67（平均0.51），巖漿的分異程度強.

4 巖石成因及構造背景

4.1 巖石成因

本溪地區關門山巖體正長花崗巖具有高硅（SiO2平均含量為69.99%）、貧鋁（Al2O3平均含量為14.39%）、低Sr（平均181×10-6）、高Yb（平均3.28×10-6）、貧Ta、P、Ti高場強元素（HFSE），標準稀土元素分配圖呈“海鷗式”分布，具強負Eu異常（δEu平均0.51）.這些地球化學特征與張旗等［4］和蘇玉平等［5］定義的A型花崗巖地球化學特征基本相一致，但與典型的A型花崗巖相比，Al2O3含量高，δEu高［4］.在花崗巖Sr-Yb分類圖上［6］（圖6），所有花崗巖點位均落入浙閩型花崗巖上，巖體屬于低Sr高Yb（Sr<400×10-6，Yb>2×10-6）型.

斜長石是主要的Sr富集礦物且Eu異常主要受控于長石，斜長石在巖漿源區殘留或分離結晶會使熔體Sr含量降低、Eu負異常增強，本區花崗巖低的Sr含量和中等的Eu負異常特征暗示斜長石在巖漿源區主要作為殘留相存在.花崗巖根據Sr-Yb含量按照壓力分類屬于在低壓下形成［7］，在低壓下斜長石穩定存在，無石榴子石，殘留相為角閃巖相（斜長石+角閃石+輝石）的巖石.綜上所述，可以推斷源區的主要殘留物為斜長石.依據熔體與殘留相平衡理論，浙閩型花崗巖漿平衡的殘留相主要是斜長石，其形成時壓力應小于1.0 GPa［8］.

表1 正長花崗巖主量、微量元素和稀土元素分析結果表Table 1 Major elements，trace elements and rare earth elements of Guanmenshan syenogranite

圖2 研究區地質簡圖Fig.2 Geological sketch map of the study area

4.2 構造背景

本溪縣關門山巖體正長花崗巖其時代歸屬1∶20萬區域地質測量報告寬甸幅?遼寧省地質局區域地質測量隊二分隊.地質圖說明書K- 51-ⅩⅪⅩ（寬甸幅）. 1976.將其劃歸入晚侏羅世.此次工作獲得SHRIMP鋯石U-Pb年齡為（128±2）Ma（項目組未發表數據）將其歸入早白堊世.

華北東部廣泛發育中生代花崗巖，對于中國東部中生代酸性巖漿巖的環境問題有各種觀念，最為流行的說法是中國東部中生代中酸性巖漿巖產于島弧環境，與太平洋板塊的向西俯沖有關［9-12］；是華北克拉通下地殼拆沉作用的產物［13］；和陸內伸展作用的影響［14-15］.

侏羅紀以來，遼東地塊受到強烈的構造-巖漿活動性的改造，尤其是在白堊紀達到鼎盛階段.這一階段的構造-巖漿活動性，是華北克拉通巖石圈減薄和克拉通破壞的結果，尤其是在晚中生代，伸展作用異常強烈，遼南變質核雜巖構造的發育為其提供了有利的證據［16］.近年來對A型花崗巖的研究也為我國東部早白堊世處于伸展構造提供了有利的證據，遼東半島有千山和四平街巖體，通遼地區以崗山巖體為代表的A型花崗巖有近十個巖體，以及在燕遼帶中的A型花崗巖，大都在120～130 Ma形成的［15］.

圖4 關門山巖體正長花崗巖微量元素原始地幔標準化蛛網圖（標準化值來自Wood,1979）Fig.4 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram for Guanmenshan syenogranite（After Wood,1979）

圖5 關門山巖體正長花崗巖體稀土元素球粒隕石標準化模式圖（標準化來自Taylor and McLennan,1985）Fig.5 Chondrite-nomalized REE patterns for Guanmenshan syenogranite（After Taylor and McLennan,1985）

圖6 關門山巖體正長花崗巖Sr-Yb圖（據張旗,2006）Fig.6 The Sr-Yb diagram for Guanmenshan syenogranite（After ZHANGQi,2006）

花崗巖用來判斷地殼的厚度主要考察Na2O/K2O的比值，如果該比值接近1，為高鉀鈣堿性系列或鉀玄巖系列，可以用來判斷地殼厚度［17］.本溪縣地區正長花崗巖Na2O/K2O平均值等于1.11，為高鉀鈣堿性系列，根據正長花崗巖形成的壓力在0.8～1.0 GPa，推測本區的花崗巖巖漿形成時源區物質存在于30～40 km的地殼深處［8］，地殼較薄.在Rb-（Y+Nb圖）（圖7）解上落入板塊內環境中，反映遼東陸塊當時處在造山后期，陸內伸展環境中.

5 結論

圖7 關門山巖體正長花崗巖Rb-(Y+Nb)圖（據Pearce等,1984）Fig.7 The Rb-（Y+Nb）diagram for Guanmenshan syenogranite（After Pearce et al.,1984）

（1）本溪縣正長花崗巖具有富Si、貧Al、高Sr、低Yb，中等負Eu的地球化學特征，為高鉀鈣堿性系列巖石.

（2）本溪縣正長花崗巖形成于早堊世，屬于浙閩型花崗巖，其形成源區主要殘留相為斜長石，形成壓力在0.8～1.0 GPa之間.

（3）根據花崗巖的性質，推測本溪縣地區早白堊世地殼厚30～40 km，處于后造山期陸內伸展環境中，與太平洋板塊的向西俯沖無關.

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GEOCHEMISTRY AND TECTONIC ENVIRONMENT OF THE GUANMENSHNA INTRUSIVE ROCKS IN BENXI AREA,LIAONING PROVINCE

SHI Shao-shan,YOU Hong-xi,CHENG Long,WEI Ming-hui,SONG Yun-hong,YAO Yuan,WANG Yu-li
（Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China）

The major elements and trace elements of the Guanmenshan syenogranite in Benxi area,Liaoning Province are studied.The characteristics of the major elements show that the syenogranite belongs to high-K calcium-alkaline series.The seagull-shaped chondrite-normalized REE distribution patterns suggest enrichment of LREEs and depletion of HREEs,with medium negative Eu anomalies.Trace element spider diagram shows that the rocks are enriched in large ion lithophile elements（LILEs,such as Rb,Th and K）,whereas depleted in high field strength elements（HFSEs,such as Ta,P and Ti）. Thecompositionoftraceelementsinsyenograniteindicatesthattheformationpressureofgranitemagmaislessthan1.0GPa, and the source materials exist in the depth of 30-40 km of the earth crust,belonging to thinned crust.The syeogranite was formedintheEarlyCretaceouswhentheLiaodongblockwasinintracontinentalextensionenvironment.

geochemistry;tectonic environment;Early Cretaceous;syenogranite;Liaoning Province

1671-1947（2014）05-0440-06

P595

A

2013－12－26；

2014-02-28.編輯：周麗、張哲．

中國地質調查局項目“遼寧1∶5萬本溪縣（K51E017017）、草河掌（K51E018017）、田師傅（K51E017018）、南孤山子（K51E018018）幅區調”（編號1212011120731）、“黑龍江瓦拉干車站-塔豐農場地區礦產遠景調查”（編號12120113055000）聯合資助.

石紹山（1977—），男，工程師，現從事礦產地質普查及地球化學專業工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區黃河北大街280號，E-mail// shishaoshan321@163.com