甘肅省肅北縣紅柳疙瘩一帶酸性巖稀土元素特征及構造環境分析

熊文勃

（1.蘭州大學地球科學與礦產資源學院，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省地質礦產勘查開發局第二地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730020）

1 概述

研究區位于甘肅省肅北縣紅柳疙瘩一帶，發育晚古生代花崗巖，花崗巖附近已經發現中型鈦鐵礦一處，中型金礦一處，銅礦點一處，對該地區花崗巖的研究有助于研究該地區的成礦規律，本文通過對花崗巖稀土元素地球化學的研究，討論了花崗巖的成因及該地區晚古生代的構造環境。

圖1 紅柳疙瘩一帶地質圖

2 地質背景

研究區大地構造位置處于塔里木陸塊區，敦煌陸塊，柳園裂谷區。

區內出露地層如下（圖1）：第四系為砂礫石、淤積亞粘土；白堊系新民堡群為桔紅色、桔黃色含礫泥巖、泥巖及灰褐色巨礫巖；侏羅系赤金堡群為一套土紅色夾灰綠色泥質碎屑巖層；石炭系紅柳園組為灰白色絹云石英片巖、綠泥石英片巖；早元古代敦煌巖群為斜長片麻巖、眼球狀混合巖。區內出露輝長巖，輝長巖中富含鈦鐵礦，經過開發已成為一處中型鈦鐵礦。

區內發育大面積花崗巖，花崗巖與其周邊的早元古帶和石炭紀地層呈侵入接觸關系，接觸帶上目前已經發現中型金礦一處，銅礦點一處。與侏羅紀地層呈不整合關系顯示其形成年代應為二疊紀-三疊紀。

3 稀土元素特征

巖石稀土元素特征如（表1），巖石中∑REE=86.97～143.87、LREE=60.68～102.83，HREE=26.29～41.04，L/H=2.21～2.77。

δEu=0.19～0.25、δCe=2.29～2.46，在球粒隕石標準化的蛛網圖上（圖2），曲線明顯右傾，說明巖石輕重稀土分餾比較明顯，曲線顯示Eu和Ce負異常，其中Eu的負異常與早期巖漿中斜長石的晶出有關，而Ce負異常則說明巖漿在運移過程中可能存在某種氧化環境使Ce呈Ce4+沉淀引起負異常，也可能有外來水或沉積物進入與巖漿發生作用，導致負異常的出現。

巖石Zr/Hf=20.51～24.43，低于球粒隕石值（38）,一般認為只有Zr/Hf＜25時，容易顯示清楚的REE“四分組效應”。巖石球粒隕石標準化的蛛網曲線也顯示了“W”型四分組效應[1]，說明了巖石中有海洋物質成分，暗示了原生巖漿中有洋殼物質加入。Zr/Hf比值的較小是由于富F（Cl）流體進入原生花崗巖漿。

巖石Nb/Ta=13.67～15.18，小于球粒隕石值（17），其比值的減小是因為Ta比Nb含量增加更多，由于通常Ta與Rb、Li、F等元素含量呈正相關關系，所以Nb/Ta的減小說明原生巖漿中含有流體成分[2]。

巖石Y/Ho=24.33～25.89，小于球粒隕石值（28），通常與碳酸鹽（碳酸氫鹽）化合物相關花崗巖中，Y/Ho比值則＜28，因此，說明巖漿在運移過程中有碳酸鹽物質與原生巖漿發生過混染作用[3]。

圖2 球粒隕石標準化的蛛網圖

表1 巖石稀土元素化學成分及其特征數值表

4 成因及討論

通過對巖石稀土元素的分析，可知花崗巖的原生巖漿在運移過程中存在同化混染作用，被帶入原生巖漿的物質，很有可能來源于大洋地殼。

通過花崗巖的Rb--Yb+Ta圖解（圖3），可知巖石形成于島弧構造環境，接近碰撞期，說明花崗巖的原生巖漿來源于島弧巖漿作用的中后期，巖漿形成于地殼深部的高壓狀態下，巖漿中很難出現強氧化環境，Ce4+的高價態很難出現。所以通常認為島弧巖漿巖中Ce負異常是地殼物質(海洋沉積物、以及變質流體)參與地幔重熔融的結果[4]。

這也與稀土元素中較低的Zr/Hf、Nb/Ta、Y/Ho和巖石球粒隕石標準化的蛛網曲線也顯示了“W”型四分組效應相互佐證。

綜上所述，認為花崗巖形成于島弧環境，其巖漿中含有洋殼物質和流體，是俯沖至深部的殘留洋殼和深部地幔混熔的產物。

圖3 花崗巖的Rb--Yb+Ta圖解

5 結論

（1）研究區花崗巖輕重稀土分餾較好，有明顯Eu和Ce負異常,稀土元素呈“W”型四分組模式，巖石具有較低的Zr/Hf、Nb/Ta、Y/Ho比值，暗示了原生巖漿含有洋殼物質或流體成分。

（2）研究區花崗巖形成于板塊消減作用帶的大地構造環境。是島弧巖漿作用后期的產物，其形成時期接近同碰撞環境。原生巖漿來源于俯沖至深部地幔的殘留大洋地殼物質、流體與周邊地幔重熔作用。

（3）紅柳疙瘩一帶在二疊紀-三疊紀處于板塊消減作用帶的大地構造環境。

[1]Masuda,A.et al.Lanthanide tetrad effects in nature:two m u t u a l y o p p o s i t e t y p e s,W a n d M,G e o c h e m i c a l Journal,1987,Vol.21,pp.119-124.

[2]汪小妹,曾志剛.馬里亞納南部前弧橄欖巖鈰(Ce)負異常成因[J].礦物學報,2007,21(2):359-360.

[3]陳炳輝,;韋慧曉,黃志國,周永章.表生地質體的Ce異常及其影響因素綜述[J].稀土,2007,28(4):79-82.

[4]P.亨德森.稀土元素地球化學[M].地質出版社,1984.