遼東地區環斑花崗巖地質特征及大地構造意義

宋劍飛+孫海龍+楊歡

（遼寧省地質勘查院，遼寧 大連 116100）

摘要：遼東地區環斑花崗巖是發育于元古宙的一種特殊巖石，以其獨特的結構、巖石組合及構造環境，一直備受人們的關注。筆者通過野外實地調查，從環斑花崗巖的地質特征，巖石學特征入手，結合該地區同位素年齡的測定，討論其大地構造意義，認為遼東地區環斑花崗巖形成于碰撞環境下的花崗巖，可能是俯沖后弧陸碰撞的結果，即形成于同碰撞剛開始的匯聚環境。

關鍵詞：桓仁；寬甸；環斑花崗巖；環斑結構；后碰撞環境；大地構造意義

前言：環斑花崗巖以其獨特的巖石結構和特殊的產出背景而著稱于世。世界上典型的環斑花崗巖形成于元古代，產于大陸內部穩定的環境，元古宙環斑花崗巖在中國僅在華北陸臺北緣的密云及桓仁-寬甸-通化一帶有出露。

遼東地區環斑花崗巖主要位于寬甸縣與桓仁縣的交界部位，其主體位于吉林省境內，是遼吉古元古代活動帶內同構造花崗巖的組成部分（圖1）。筆者在1：5萬區域地質調查過程中結合前人資料對遼東地區環斑花崗巖從野外特征及巖石地球化學等方面進行認真調查研究，并探討其大地構造環境及意義。

1.地質及巖石學特征

1.1基本地質特征

遼東地區環斑花崗巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為1876±18Ma（1：5萬二棚甸子等四幅區域地質礦產調查，2015）呈巖枝狀侵入遼河群含石榴石黑云斜長片麻巖及黑云變粒巖中，侵入界線清晰，環斑花崗巖中鉀長石巨晶呈卵球形（圖2），其長軸方向與接觸面一致。

環斑花崗巖由具斜長石（常常為更長石）外殼的鉀長石巨晶和基質組成，其中鉀長石巨晶形態及含量分布有所不同，環斑花崗巖中包體隨處可見，一種為捕擄體形式出現，一般規模較小，界線模糊不清，另一種為巖漿侵入過程中捕獲的圍巖碎塊，其主要分布于巖體邊部，這兩種包體巖性均為含石榴黑云斜長片麻巖黑云變粒巖。野外觀察發現，從巖體中心向邊緣鉀長石巨晶定向性增強，斑晶大小逐漸減小，捕擄體增多，片麻狀構造也越來越發育。

1.2巖石學特征

巖石灰白色，風化面淺灰色，塊狀構造，似斑狀結構。斑晶主要成分為鉀長石和斜長石，斑晶大小多在1-4cm之間，斑晶含量一般為約15%-25%，多者可達40%。

基質的礦物成分有石英，鉀長石，斜長石和黑云母及暗色礦物少量。

鉀長石：鉀長石普遍遭泥化作用。鉀長石除斑晶外，主要為它形，有的充填于其他礦物之間，鉀長石粒徑為2.3-8.0mm之間；加斑晶鉀長石含量39%。

斜長石：成分為更長石，更長石多數為半自形，少數較自形，普遍遭到強烈的絹云母化作用，更長石粒徑為3.0-7.0mm之間；含量30%±。

石英：石英為不規則粒狀，粒徑為3.0-5.0mm之間，有的石英畢姆紋較發育；黑云母：黑云母片狀或片狀集合體分布，多數黑云母遭到脫鐵和綠泥石化作作用，并有鐵質析出，黑云母粒徑為0.3-2.5mm，含量10%±。

不透明礦物較自形呈集合體或零星分布。

2.巖石地球化學特征

2.1巖石化學特征

環斑花崗巖巖石化學含量見表1，SiO2含量較高，為68.90-77.10%，均值為71.95；全堿（K2O+Na2O）含量較高，為7.42%-9.9%，均值為8.41%；CaO平均值為0.95%，MgO平均值為0.81%；分異指數（DI）約為82-93.27，均值為88.06，巖漿分異程度較高；里特曼指數σ為1.67-3.41，均值為2.48，屬于堿性巖類，Al2O3/TiO2值為18.52-47.72，平均32.84，CaO/Na2O值為0.15-0.77多數大于0.41，平均為0.45。

在里特曼指數圖解（圖3）中，投點范圍在1.67-3.41區域；在A/CNK-A/NK圖解（圖4）中，投點落在過鋁質范圍內；在K2O-Na2O圖解（圖5）中環斑花崗巖投點均落入S型花崗巖區；顯示環斑花崗巖具有高硅、過鋁質范圍內的鈣堿性系列S型花崗巖。

2.2稀土元素和微量元素特征

微量元素見表2，稀土元素見表3。

環斑花崗巖稀土總量較高，LREE/HREE均值為13.72，δEu均值為0.51，與花崗巖陸殼黎彤值相接近。La/Yb變化在21.13-48.69之間，均值為32.28，La/Sm變化在6.15-7.7之間，均值為6.59，說明輕稀土分餾極強，從稀土配分圖（圖6）形態看，輕稀土La-Eu右傾較為陡斜，重稀土Gd-Y右傾緩斜，輕稀土富集，重稀土虧損。環斑花崗巖微量元素標準化蛛網圖（圖7）。親石元素Rb、Ba高于黎彤陸殼元素豐度值，Sr低于黎彤陸殼元素豐度值；稀有元素Nb、Ta接近黎彤陸殼元素豐度值，鐵族元素Ni、Co低于黎彤陸殼元素豐度值。Ba/Sr比值變化為19.49-42.33之間，均值為29.53，高于陸殼平均值近36倍，Rb/Sr比值變化為3.37-8.05之間，均值為4.94，高于陸殼平均值近27倍。

3.大地構造意義

綜上所述，遼東地區環斑花崗為強過鋁花崗巖，是典型的后碰撞花崗巖（Sylvester，1998；鄧晉福等，2004），可作為碰撞造山作用由匯聚向伸展過渡的標志（鄧晉福等，2004），后碰撞的強過鋁花崗巖可以分為高壓型和高溫型兩種類型（Sylvester，1998），前人研究認為，高壓型的強過鋁質花崗巖，是在高壓碰撞過程中由于地殼變厚（>50km），其中K、U、Th等放射性蛻變產生熱的聚集，在后碰撞折返作用過程中減壓部分熔融形成的。所以該類型的花崗巖形成的溫度比較低（<875°C），形成的巖體一般小到中等規模。高溫型的強過鋁質花崗巖形成過程中在同碰撞期地殼增厚不明顯（<50km），但在后碰撞階段由于發生巖石圈的拆沉作用及隨后的軟流圈上涌或玄武巖漿的底侵，部分地殼發生深熔作用，形成了大規模的、熱的（>875C）強過鋁質花崗巖。遼東地區環斑花崗是大規模分布的遼-吉活動帶強過鋁花崗巖的組成部分，主體在吉林省境內，相當于的高溫型，與澳大利亞的拉克倫褶皺帶類似，w（Al2O3）/w（TiO2）比值較低（<50，表1），說明溫度較高，環斑花崗巖原巖的巖漿是以變質泥巖部分熔融和變質雜砂巖部分熔融起源的巖漿（圖8）。

綜上所述表明遼東地區的環斑花崗巖形成于后碰撞環境下的花崗巖，可能是后碰撞階段由于發生巖石圈的拆沉作用及隨后的軟流圈上涌或玄武巖漿的底侵，部分地殼發生深熔作用，形成了大規模的、熱的強過鋁型花崗巖（圖9）。

環斑花崗巖的這種力學上構造屬性為古元古代遼-吉活動帶的大地構造屬性的判別提供了十分有意義的參考。

4.結論

通過上述對遼東地區環斑花崗巖進行探討，得出以下結論：

（1）遼東地區環斑花崗巖是產于古遠古代，具高硅，過鋁質的堿性系列的“S型”花崗巖。

（2）遼東地區環斑花崗巖形成于后碰撞環境下的花崗巖，可能是后碰撞階段由于發生巖石圈的拆沉作用及隨后的軟流圈上涌或玄武巖漿的底侵，部分地殼發生深熔作用，形成了大規模的、熱的強過鋁型花崗巖，其原巖的巖漿是以變質泥巖部分熔融和變質雜砂巖部分熔融起源的巖漿。

（3）環斑花崗巖的力學上構造屬性為古元古代遼-吉活動帶的大地構造屬性的判別提供了十分有意義的參考。

致謝：本文在選題及完成過程中得到遼寧省地質勘查院王海鵬教授級高級工程師的悉心指導，論文所用主要資料來源于1：5萬二棚甸子等四幅區域地質礦產調查和1：25萬通化幅區域地質調查成果資料，在此一并表達謝意。

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