安徽省東至南部地區(qū)花崗閃長斑巖巖石地球化學(xué)特征及成因研究

劉道彬+施珂+吳雪峰+汪雅菲+徐錦龍

摘要：本文對安徽省東至縣南部地區(qū)出露的部分花崗閃長斑巖進(jìn)行巖石學(xué)以及巖石地球化學(xué)研究。結(jié)果表明，該花崗閃長斑巖高硅、富堿，屬于鈣堿性系列過鋁質(zhì)巖石。巖石稀土總量低，輕稀土富集，重稀土虧損，弱的負(fù)Eu異常。巖石富含大離子親石元素（Ba，Sr），而虧損高場強(qiáng)元素（Y，Yb）。巖石顯示出火山弧花崗巖的特征，其成因主要與下地殼有關(guān)，也有部分幔源物質(zhì)的混入。

關(guān)鍵詞：安徽東至南部；花崗閃長斑巖；地球化學(xué)；I型花崗巖

1.前言

近年來，安徽省東至地區(qū)在多金屬礦找礦方面成果顯著。在東至縣北部地區(qū)，發(fā)現(xiàn)一些較大規(guī)模的金、鉛鋅礦床，如查冊橋金礦、黃柏金礦、兆吉口鉛鋅礦等（聶張星，2016），表明區(qū)內(nèi)具有較大的成礦潛力。前人發(fā)現(xiàn)的成礦帶地區(qū)，研究程度相對高，多集中分布在東至縣北部地區(qū)。對于東至縣南部地區(qū)，礦產(chǎn)調(diào)查工作較為薄弱，研究資料匱乏，對該地區(qū)的找礦工作的進(jìn)展較為制約。筆者在東至縣南部地區(qū)進(jìn)行礦產(chǎn)調(diào)查工作，對本區(qū)內(nèi)的成礦地質(zhì)背景進(jìn)行深入調(diào)查研究，并對區(qū)內(nèi)的侵入巖進(jìn)行深入探討，旨在完善東至地區(qū)的找礦工作全面發(fā)展。

2.區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子陸塊下?lián)P子被動陸緣與江南隆起交接部位，北屬下?lián)P子被動陸緣東至-涇縣斷褶帶，南屬江南隆起皖南褶沖帶和江南古島弧帶障公山隆起（圖1）。

研究區(qū)隸屬華南地層大區(qū)揚(yáng)子地層區(qū)。以江南斷裂為界，北西屬于下?lián)P子地層分區(qū)，南東屬江南地層分區(qū)。主要出露有青白口紀(jì)、南華紀(jì)、震旦紀(jì)、寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、志留紀(jì)地層及白堊紀(jì)地層（圖1）。區(qū)內(nèi)巖漿巖出露較少，主要以一些小的巖脈、巖枝為主，面積較小。巖石類型主要分為兩類：①中、基性巖：輝綠（玢）巖、閃長巖、閃長玢巖、石英閃長（斑）巖、二長斑巖脈；②酸性巖：花崗巖、花崗斑巖、花崗閃長斑巖、流紋斑巖。研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜（圖1），自元古代以來，經(jīng)歷了多期構(gòu)造活動，表現(xiàn)明顯的有晉寧運(yùn)動、加里東運(yùn)動、印支運(yùn)動和燕山運(yùn)動，并伴隨有沉積、巖漿、變質(zhì)、成礦等地質(zhì)作用發(fā)生。區(qū)內(nèi)的褶皺分為四期：近東西向、北東向、北西向以及疊加褶皺；區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造按其走向可劃分為北北東向、近南北向、北西向、北東向、北東東（近東西）向五組，其中以北北東向和北東向最為發(fā)育。

3.花崗閃長斑巖巖石學(xué)特征

本次工作主要研究對象為區(qū)內(nèi)花崗閃長斑巖，主要分布在東至斷裂以西。巖石呈灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶斜長石呈半自形板狀，多被絹（白）云母交代呈殘余；石英呈他形粒狀；黑云母呈半自形片狀，被白云母交代呈殘余、假象，并析出大量不透明礦物；基質(zhì)石英呈他形粒狀，斜長石呈半自形—他形板狀，鉀長石呈他形粒狀分布于斜長石和石英間；黑云母呈半自形片狀，多完全絹（白）云母化。斑晶含量（58%±），主要由斜長石（28%±）、石英（20%±）、黑云母（10%±）組成，大小在2mm～3mm；基質(zhì)（42%±），為石英（21%±）、鉀長石（8%±）、斜長石（12%±）、黑云母（<1%）及磷灰石（<1%）等，呈均粒狀分布，直徑在0.06mm～ 0.1mm。。次生礦物：絹云母（20%±）、白云母（6%±）及不透明礦物（8%±）。伴高嶺土化、綠泥石化、絹云母化、褐鐵礦化等。

4.采樣與實驗方法

本次工作取4件花崗閃長斑巖樣品，具體采樣位置見圖1。樣品較為新鮮，輕微絹云母化、黃鐵礦化，呈淺灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

本次工作的全巖主量和微量元素分析在安徽省地質(zhì)實驗研究所完成。全巖主量元素的分析采用X-射線熒光光譜分析法（XRF法），分析精度優(yōu)于5%。微量元素采用ICPMS（電感耦合等離子體質(zhì)譜）分析方法。大部分元素的分析精度優(yōu)于2%。

5.分析結(jié)果

本次測試的實驗結(jié)果見表1。

5.1主量元素

花崗閃長斑巖中ω（SiO2）介于69.01%-74.49%，均值為71.61%；ω（K2O）介于2.71%-2.84 %，均值為2.79%；ω（Na2O）介于3.75%- 4.3%，均值為4.00%；ω（K2O + Na2O）介于6.55%-7.01 %，均值為6.79%；K2O/ Na2O=0.63-0.75。

在花崗巖類TAS分類圖解中，樣品數(shù)據(jù)均落入花崗閃長巖與花崗巖交界處，主要位于花崗閃長巖區(qū)域，基本與巖相學(xué)特征一致（圖2a），在SiO2-K2O圖解上，基本落在鈣堿性系列區(qū)域內(nèi)（圖2b）。樣品中，ω（Al2O3）介于14.78%-16.61%，均值為15.56%，堿度率AR偏低，在2.27-2.57之間（均值為2.40），在AR-SiO2圖解（圖2c）上顯示出其具有鈣堿性特征。過飽和度A/CNK值（Al2O3/（CaO+ K2O+Na2O））在1.05-1.72之間，屬于過鋁質(zhì)巖石（圖2d）

（a）（據(jù)Middlemost，1994）、花崗巖K2O-SiO2圖解（b）AR-SiO2圖解

（c）A/NCK-A/NK（Rickwood，1989）圖解

（d）（據(jù)Ewart，1982）

（a）中1.橄欖輝長巖；2a.堿性輝長巖；2b.亞堿性輝長巖；3.輝長閃長巖；4.閃長巖；5.花崗閃長巖；6.花崗巖；7.硅英巖；8.二長輝長巖；9.二長閃長巖；10.二長巖；11.石英二長巖；12.正長巖；13.副長石輝長巖；14.副長石二長閃長巖；15.副長石二長正長巖；16.副長正長巖；17.副長深成巖；18.霓方鈉巖/磷霞巖/白榴巖；Ir-Irvine分界線，上方為堿性，下方為亞堿性。

5.2微量稀土元素

東至南部地區(qū)花崗閃長斑巖樣品中，稀土元素配分曲線呈右傾型（圖3a），∑REE范圍在112.04×10-6～158.65×10-6之間，輕重稀土比值（LREE/HREE）為在10.46～17.75之間，（La/Yb）N值在20.02～28.04之間，表征輕重稀土元素分餾較為明顯（圖3a），輕稀土元素分餾程度中等，HREE相對于LREE虧損。δEu在0.69～0.85，平均為0.76，具有弱的負(fù)Eu異常，說明斜長石的分離結(jié)晶作用不明顯；該稀土配分模式與下地殼巖石的配分模式相類似，可能為地殼重熔型產(chǎn)物。

Rb、Ba、Th含量較高，其中，Rb含量變化范圍在82.00×10-6～149.40×10-6之間，Ba含量變化范圍在285.20×10-6～ 2274.00×10-6之間，Th含量變化范圍在10.00×10-6～17.70×10-6之間。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖3b）中可見，大離子親石元素（LILE）Ba（285×10-6～2274×10-6）、U（2.55×10- 6～34.2×哦10- 6）富集，高場強(qiáng)元素（HFSE）Y（6.64×10- 6～18.15×10- 6）、Yb（0.76×10- 6～1.33×10- 6）虧損。Nb（5.20×10-6～6.08×10-6）、Sr（134.30×10-6～397.90×10-6）、Ti高場強(qiáng)元素明顯虧損。Sr的部分虧損顯示其源區(qū)殘留相中，可能出現(xiàn)有斜長石和角閃石。Ti、虧損歸可能因鈦鐵礦和磷灰石分離結(jié)晶。曲線整體右傾較為明顯。

6.討論

6.1巖漿起源和巖石成因

皖南地區(qū)花崗巖大面積出露，主要為兩期：第一期年齡在130Ma～170Ma，巖性以花崗閃長巖為主。第二期年齡在109Ma～132.2Ma，巖性以花崗巖為主。在本區(qū)進(jìn)行廣泛的巖石年代學(xué)測試后，以136Ma為界，認(rèn)為皖南地區(qū)花崗巖類成巖年齡基本集中在120Ma～150Ma之間。前人對于本區(qū)內(nèi)的花崗閃長巖脈U-Pb同位素測年所得年齡為150.7Ma±1Ma，屬于晚侏羅世，與皖南地區(qū)總體花崗閃長巖年齡特征相符。

在K2O-Na2O圖解（圖4a）上，樣品均落入I型花崗巖的區(qū)域內(nèi)，且研究區(qū)Na2O的含量基本大于3.4%，SiO2、K2O、Ce、Y、Nb等元素含量低，鋁飽和度大于1，富集輕稀土且Eu無明顯異常，均顯示其具有I型花崗巖的特征。

在δEu-（La/Yb）N圖解（圖4b）上，顯示區(qū)內(nèi)的花崗閃長斑巖主要落入殼幔混合區(qū)與殼源邊界處，說明其成巖物質(zhì)可能主要來源于下地殼，但也有部分幔源物質(zhì)參與。巖石中微量元素特征也可以輔助判斷巖漿來源，與下地殼相比，花崗閃長斑巖樣品中，明顯虧損HREE和Y元素，（La/Yb）N值相對偏高，說明源區(qū)可能有地幔物質(zhì)的加入。花崗閃長斑巖樣品中相當(dāng)富集Rb、Ba、Th等大離子親石元素，Ta、P、Ti等高場強(qiáng)元素相對弱虧損，指示可能存在的幔源巖漿引起殼源物質(zhì)的熔融或?qū)Φ貧の镔|(zhì)的同化混染作用。

綜上分析，筆者認(rèn)為區(qū)內(nèi)的花崗閃長斑巖屬于殼源型花崗巖，夾雜一定的地幔巖漿與下地殼巖漿混合后，進(jìn)過復(fù)雜的演化作用在淺部冷凝而形成的。

6.2構(gòu)造意義

通常認(rèn)為，花崗巖與大地構(gòu)造環(huán)境之間存在密切聯(lián)系，花崗巖產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境或其出露的構(gòu)造位置在討論其成因方面具有重要的意義，利用地球化學(xué)標(biāo)志可以判別花崗巖形成時大地構(gòu)造環(huán)境。

研究區(qū)及其鄰區(qū)地處華北地塊、揚(yáng)子地塊與華夏地塊之間，大地構(gòu)造環(huán)境復(fù)雜，先后受到多次構(gòu)造事件的影響，這一系列地質(zhì)事件，影響著長江中下游地區(qū)及皖南地區(qū)中生代的巖漿活動。目前關(guān)于區(qū)內(nèi)成巖環(huán)境有三種觀點：第一種認(rèn)為與古太平洋板塊向西的俯沖作用相關(guān)；第二種認(rèn)為巖漿活動受太平洋板塊俯沖和陸內(nèi)拉張作用的雙重影響；第三種認(rèn)為是陸內(nèi)拉張作用的產(chǎn)物，與太平洋板塊的俯沖無關(guān)。

在Y-Nb圖解（圖5a）與Yb+Nb-Rb圖解（圖5b）上，研究區(qū)內(nèi)的花崗閃長斑巖樣品均落入火山弧花崗巖與同碰撞花崗巖交匯處，顯示出其具有火山弧花崗巖特點。

綜合東至南部地區(qū)大地構(gòu)造位置以及前人的年代學(xué)研究與地球化學(xué)研究，筆者認(rèn)為，研究區(qū)內(nèi)的花崗閃長斑巖形成時期可能處于板塊擠壓作用向板內(nèi)拉張作用的過渡階段。即在約150Ma左右，太平洋板塊由擠壓向拉張過渡時期，加厚的下地殼發(fā)生拆沉，導(dǎo)致軟流圈上涌，與下地殼混合形成巖漿并沿裂隙上涌，形成了區(qū)內(nèi)的花崗閃長斑巖。

7.結(jié)論

（1）巖石學(xué)，巖石地球化學(xué)特征表明，東至南部地區(qū)花崗閃長斑巖，高硅富堿（ω（SiO2）平均為71.61%，ω（Na2O+ K2O）平均為6.79%，K2O/ Na2O為0.63-0.73），屬于鈣堿性系列過鋁質(zhì)巖石，屬于I型花崗巖。稀土元素、微量元素地球化學(xué)特征表明，該地區(qū)花崗閃長斑巖源區(qū)主要起源于下地殼，并有部分幔源物質(zhì)混入?yún)⑴c巖漿作用過程。

（2）通過構(gòu)造環(huán)境判別圖解，表明東至南部地區(qū)花崗閃長斑巖具有火山弧花崗巖特點，形成于擠壓向拉張的過渡環(huán)境。

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