輝長巖地球化學特征淺析

王博 徐登峰

摘要：本文結合地質特征，選擇輝長巖，對其巖石化學特征、微量元素特征、稀土元素特征、侵入時代、構造環境等進行系統研究與分析，揭示其形成過程，為相關研究工作提供一定的參考作用。

關鍵詞：輝長巖；地質特征；巖石化學；微量元素

文中結合實踐，在分析輝長巖地質特征基礎上，對輝長巖體進行了地球化學方面的詳細研究，探討巖石形成過程中以及微量元素特征以及稀土元素和構造環境等，旨在為研究輝長巖的形成地質背景提供有益的資料。

1.地質特征

宏觀上，該侵入體處于中低山丘陵區，海拔950m～ 1100m，基巖出露較好。空間上以巖床、小巖株、巖枝狀產出，發育大小侵入體13個，受北西向斷裂控制，其延伸方向為北西-南東向帶狀延伸，與區域構造線方向基本一致。地貌上以灰黑色調為主。主要侵入于中泥盆統蘊都喀拉組、中泥盆統北塔山組、上泥盆統卡希翁組地層中。其中在較大的中泥盆統蘊都喀拉組侵入體與圍巖附近發育一定程度的角巖化，在其內部發育一定的銅鎳礦化。

2.巖石學特征

輝長巖，中細粒輝綠輝長結構，塊狀構造，巖石中粒度2.00mm～2.50mm的中粒礦物約含10%～20%，粒度0.20mm～ 2.00mm的細粒礦物約含70%～80%，少量微粒礦物。斜長石：約含60%～65%，粒度0.16×0.08mm～2.00×1.44mm，多呈半自形板狀，見聚片雙晶，表面見較為強烈的絹云母化蝕變，顆粒散亂分布。輝石：約含10%～15%，粒度0.06～2.88×2.24mm，多呈半自形柱狀、粒狀，與斜長石混雜分布。綠泥石：約含10%～15%，粒度<1.20mm，多呈不規則填隙狀，少數呈半自形柱狀等，分布于斜長石顆粒之間。磁鐵礦：約含5%～10%，粒度0.02mm～0.24mm，多呈半自形、他形粒狀等。蝕變產物：綠泥石約含10%～15%，絹云母約含10%～15%。

3.副礦物特征

中泥盆世輝長巖副礦物組合為磁鐵礦、鈦鐵礦、輝石、角閃石型，以磁鐵礦物為主，鈦鐵礦、褐鐵礦、輝石相對富集，少量的褐鐵礦、磷灰石。鋯石呈淺粉色，顏色單一。晶體呈自形-半自形柱狀，透明，金剛光澤，晶內黑色固相包體發育，表面凹坑發育，少數裂紋，少數鐵染，少見劃痕，表面少附膠結物，大小：0.03～0.08；延長系數：1.2～2.0。

4.巖石化學特征

早泥盆世侵入巖序列巖石化學成份見表1。

輝長巖侵入體：該侵入體中SiO2含量45.35～48.44×10-2，MgO平均含量3.65×10-2，Al2O3平均含量16.89×10-2，斜長石牌號平均為68，堿度率（AR）平均在1.38，屬基性巖類。固結指數（SI）平均為16.28。長英指數（FL）在31.79，鎂鐵指數（MF）在80.37；拉森指數（LI）在-9.61，氧化率（OX）在0.7，鎂鐵比值（m/f）在0.18。具分離結晶程度較低的特征。里特曼指數（δ）為3.93，小于4，屬鈣堿性系列巖類。

據深成巖R1-R2分類命名圖解投影，樣品落在橄欖輝長巖和二長輝長巖巖區，此結果與巖礦鑒定結果基本一致，據巖石野外巖相特征結合巖礦鑒定成果，將該侵入體命名為輝長巖較為恰當。經硅堿圖投點判別，為堿性系列。據Ol′-Ne′-Q′圖解（圖1）投點判別，落入亞堿性區，同上述結果一致，根據里特曼指數綜合分析認為鈣堿性系列巖類。又據Ab′-An-Or圖解（圖2）投點判別，樣品落入“普通”巖石區，進一步確定巖石類型為“普通”巖石類型。

巖石鋁飽和度A/NKC值在0.78～0.83之間，小于1.1，具地幔熔融型I型花崗巖特征，CaO+Na2O+K2O>Al2O3，屬準鋁質類型。分異指數（DI）平均為39.40之間，說明該侵入體具巖漿分異程度相對較低的特點。

5.微量元素特征

Rb、Ba、Zr、Th、K等元素明顯遞增，Sr、Ta等元素明顯遞減，各侵入體微量元素含量變化較大，其平均含量與維氏值相比，大離子親石元素Ba在各侵入體中含量低于維氏值，Sr在石英閃長巖侵入體中含量高于維氏值，在其它侵入體中均低于維氏值，從微量元素平均值特征表反映出早石炭世侵入巖序列從輝長巖→閃長巖→英云閃長巖→花崗閃長巖→二長花崗巖演化順序，顯示巖漿演化的特征。從早期輝長巖侵入體→二長花崗巖侵入體，大離子親石元素Ba和放射性元素Th有逐漸增高趨勢，而活動性元素與非活動性元素總體有升高趨勢，過度元素總體有降低的趨勢。

各侵入體微量元素比值反映出各侵入體元素相關性較好，曲線形態相似或一致的特點，顯示出同源巖漿演化的特征。

RbN/YbN比值在各侵入體中均大于1，屬于強不相容元素富集型分配型式。Th在各侵入體中平均值大于1，Rb/Sr比值平均在0.05～2.0，略高于地殼平均值，與地殼平均值相當，具殼源花崗巖的特征。

6.稀土元素特征

輝長巖：該侵入體稀土總量∑REE為47.29×10-6，總量低，小于維氏值（207×10-6）4.37倍，輕重稀土比值4.47，是維氏值（2.93×10-6）的1.53倍。LaN/YbN比值5.28，CeN/YbN3.27，曲線為右傾型，具輕稀土富集，重稀土虧損型特征。δEu值為1.7，顯示為弱的負銪異常，表明銪具虧損特征，且Sm/Nd為0.25，小于0.33。據赫爾曼輕、重稀土分餾劃分方案，該侵入體輕、重稀土分餾較為明顯，輕稀土相對較為富集，曲線向右傾型，重稀土相對較為平緩，具殼源花崗巖類的特征。

7.侵入時代的確定

本侵入巖序列中取輝長巖、輝長玢巖、閃長巖、流紋英安斑巖鈾-鉛（U-Pb）測年樣各1套。采用單顆粒鋯石激光燒蝕多接收器電感耦合等離子體質譜儀（LA-MC-ICPMS）進行測年工作，由北京燕都中實測試技術有限公司（具認證資質）測試。檢測依據CHJZ 0014-2009，檢測環境溫度22℃，濕度29%。

7.1輝長巖

對該樣品中28粒鋯石的28個分析點進行LA-ICP-MS U-Pb同位素定年分析，除01、08、12、17、18、27、30分析點為不協和年齡予與剔除外，其余均為協和年齡，且206Pb/238U表觀年齡變化范圍較小。它們的206Pb/238U表觀年齡介于389Ma～393Ma之間，全部落在諧和線上，獲得206Pb/238U表面年齡加權平均值為391.2±2.2Ma（MSWD=24），這一年齡代表了該侵入巖巖漿的結晶年齡，即該侵入巖的形成時代為早泥盆世。

7.2侵入巖的成巖方式

該序列在平面上呈帶狀展布，呈巖株、巖瘤產出。該巖體侵入于早泥盆托讓格庫都克組、中泥盆世北塔山組中及上泥盆卡希翁組地層中，與圍巖產狀不協調，與圍巖接觸面極不規則，多呈波狀彎曲，局部呈港灣狀。巖體內部變形變質較弱。圍巖未因中泥盆世侵入巖序列的侵入而發生產狀上和其內部的變形作用，巖體常呈脈狀或枝叉狀穿入圍巖內，角巖化是主要的圍巖蝕變，角巖及條帶狀角巖帶普遍存在外接觸帶上，在外接觸帶內側大部分地段發育褐鐵礦化帶，巖體內角巖化砂巖捕虜體較多，代表了明顯熱侵位接觸，反映被動就位特點。

經利用Q-A-Or圖解（圖3）進行投影，結果大多數投影點落入交代花崗巖區。

據此可判別，早泥盆世侵入巖序列侵入巖成巖方式為深部重融改造，經深變質作用的熔融產物。

8.構造環境分析

早泥盆世侵入巖各侵入體在里特曼-戈蒂里圖解（圖4）中投影，投影點大多落入閉合大陸邊緣造山帶區（B區）。

在after Batchelor & Bowdden（1985）的花崗巖與板塊構造關系圖中，輝長巖、輝長玢巖與閃長巖、石英閃長巖侵入體分別落入2區（板塊碰撞前環境）和3區（碰撞后抬升），花崗閃長斑巖與流紋英安斑巖侵入體位于4（造山晚期）、6（同碰撞環境）與7區（造山期后的）附近。從各侵入體的微量元素特征分析，RbN/YbN均遠大于1，說明該序列早期侵入體受匯聚作用的影響，巖漿沿斷裂帶上侵就位，為碰撞前構造環境，晚期侵入體則為同碰撞、碰撞后抬升環境。據此說明，該序列處于大陸邊緣造山帶環境，具有裂解、匯聚花崗巖特征。

綜上所述，并結合調查區大地構造演化特征分析可知：中泥盆世中-晚期，伴隨哈薩克斯坦板塊北緣發生裂解、并不斷向北側-西伯利亞板塊俯沖，最終碰撞造山成陸這一過程，調查區中泥盆世侵入巖序列中的基性侵入巖代表了其裂解期產物，中細粒閃長巖-石英閃長巖代表了其匯聚期產物，花崗閃長巖-英云閃長巖代表了碰撞期產物，流紋英安斑巖則代表了碰撞-造山期-造山期后產物。

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