湖南藍山縣天鵝寨火山雜巖體巖石地球化學特征與成因探討

龔飛 魏元泵

摘 ?要 ?天鵝寨火山雜巖體位于欽—杭（欽州—杭州）成礦帶湖南段南部。各類巖石主量元素富Si、富Alk、Al飽和、貧Ca、貧Mg等，屬高鉀鈣堿性巖系;稀土元素為輕稀土富集分配模式;微量元素富Rb、 Pb、Yb、Zr、 Th、U等，貧 Ba、Sr、Nb、Ta、Hf、Y等。具有相似主量元素與微量元素特征，指示為同源巖漿分異演化形成。根據富K、Rb、Th、Zr，貧Na、Ta、P等元素特征結合（87Sr/86Sr）初始值與成巖年齡（t）圖解，表明巖漿源區以上地殼物質為主，下地殼物質混染熔融形成。結合區域構造背景分析，推測由于太平洋板塊自東向西俯沖，造成華南陸塊內揚子板塊與華夏板塊碰撞，碰撞產生熱效益使區內上地殼物質及部分下地殼物質熔融形成巖漿，至燕山晚期，區內演化成碰撞后伸展階段，巖漿噴發—侵入形成此火山雜巖體。

關鍵詞 ?天鵝寨;火山雜巖體;高鉀鈣堿性巖系;巖石成因

中圖分類碼：P581 ? ? ? ? ?文獻標志碼：A

Abstract： The Tian'ezhai volcanic complexes is located in the southern part of Hunan setion in Qinzhou-Hangzhou metallogenic belt. Main elements of all kinds of rocks are silicon-rich， alkali-rich， aluminum-saturated， ca-poor， Mg poor， belongs to high-K calc-alkaline rock series. It is relative enriched in LREEs. Trace elements are rich in Rb， Pb， Yb， Zr， Th， U， and poor in Ba， Sr， Nb， Ta， Hf， Y， etc. All have similar characteristics of major elements and trace elements， indicates that it is a homologous magmatic differentiation. According to the characteristics of rich K， Rb， Th， Zr， poor Na， Ta， P， combining the initial value of （87Sr/86Sr） with diagenetic age （t） diagram， it is indicated that upper crust above the magmatic source area is dominant， and lower crust is co-formed by blending melting. Combined with regional tectonic background analysis， speculated that because of the subduction of the Pacific plate from east to west， the Yangtze plate collided with the Cathaysia plate in the south China continental block， collision generates thermal benefits in the region， causing the upper crust and part of the lower crust to melt and form magma， to the late Yanshan period， evolved into a post-collision extension stage， during which magmatic eruption and intrusion formed the volcanic complexes.

Keywords： Tian'ezhai; Volcanic complexes; High-K calc-alkaline rock series; Petrogenesis

0 ?引言

天鵝寨火山雜巖體處于揚子板塊與華夏板塊碰撞帶，隸屬于寧遠—桂陽坳褶帶，為湘南—粵北唯一大面積出露陸相火山巖，內已發現數個火山巖型鈾礦點。前人對該雜巖體成巖年齡、巖相及成因做了一定研究，認為該物源主要來源上地殼，各類巖石物源相同[8]。分別對巖體形成時代做了研究[3-5]。文獻對火山活動旋回劃分、巖相歸屬提出了認識[7]。但針對區內巖石地球化學特征及巖石成因缺乏完整數據支持及系統研究分析，為此，在區內1：5萬鈾礦地質調查基礎上，結合前人成果，通過總結分析天鵝寨火山雜巖體巖石地球化學數據，進一步探討成巖物源及巖石成因。

1 ?地質概況

研究區位于欽州—杭州成礦帶湖南段南側（圖1b），九嶷山復式巖體東段，其EW長約32km，SN寬約20km，面積約640km2（圖1a）。其中貫穿雜巖體的SN向小洞斷裂與近SN向王木坳斷裂夾持火山盆地約30km2。基底巖系主要為中泥盆統跳馬澗組（D2t）砂巖與棋梓橋組（D2q）灰巖。主巖為中侏羅統兩江口組（J2l）（中）酸性熔巖、火山碎屑巖及沉火山碎屑巖等火山巖系和潛出—侵入相次火山巖。火山熔巖類型主要為英安巖（圖2a）、英安質流紋巖、流紋質英安巖、流紋巖（圖2b）、碎斑流紋巖、流紋質晶屑凝灰熔巖（圖2c）及安山巖（圖2d）等，具間歇性噴發—噴溢特征[7]。次火山巖主要由斑狀黑云母花崗巖、次花崗斑巖、次流紋巖組成。

2 ?地球化學特征

2.1 主量元素特征

主量元素分析結果見表1。各類巖石Si2O含量范圍為65.35%～75.31%，全堿Alk含量范圍在4.17%～8.59%之間，ω（K2O）/ ω（Na2O）比值介于2.08～45.33，Al2O3含量在11.85%～12.77%之間，A/CNK比值介于1.32～2.74，A/NK比值在1.43～2.93之間，Al2O3>（CaO+Na2O+K2O），為過鋁質。全鐵（TFe2O3）含量變化較大，為1.37%～11.48%。此外，TiO2、CaO、MgO、P2O5含量均較低。

δ（里特曼指數）介于0.76～2.37之間，為鈣堿性巖。在Si2O—Na2O+K2O圖解（圖3）中，所有點均投影在亞堿性區域。在AFM圖（圖4）上，絕大部分樣品落在鈣堿性系列，個別落在拉斑玄武系列，說明以鈣堿性系列為主。Si2O—K2O圖解中（圖5），樣品落入高鉀鈣堿性系列和鉀玄巖系列范圍，表現出富鉀特點。

該套火山雜巖體為（中）酸性巖，總體表現為富Si、富Alk、Al飽和、貧Ca、貧Mg，為過鋁質高鉀鈣堿性系列。

2.2 稀土元素特征

稀土元素具體分析結果見表2。各類巖石稀土元素總量（∑REE）高，在337.76×10-6

～920.95×10-6范圍之內，LERR含量介于284.05×10-6～811.70×10-6之間，HREE含量為31.69×10-6～129.37×10-6， LERR/HREE為4.86～12.57， （La/Yb）N為5.15～20.99，（La/Sm）N為3.04～4.50，表明該套火山雜巖體輕稀土富集且分餾較明顯，重稀土相對虧損。稀土元素配分圖（圖6）呈右傾型富集的“V”字型分配，為輕稀土富集分配模式，具中—強Eu負異常（δEu為0.22～0.67），各類巖石稀土元素特征類似。

2.3 微量元素特征

在微量元素蛛網圖（圖7）上，各類巖石表現出相似微量元素特征，表明巖漿源區具有密切成因聯系，可能為同源巖漿。且同種元素在蛛網圖形態上差異說明巖漿在上升噴發過程高度演化。大離子親石元素Rb與高場強元素Pb、Yb、Zr及放射性生熱元素Th、U等相對富集，而大離子親石元素Ba、Sr與高場強元素Nb、Ta、Hf、Y等相對虧損。貧Nb、Ta富Rb、Th反映巖漿形成演化過程中有陸殼成分參與。富Th、U、貧Ba，Sr呈尖峰狀負異常，顯示出巖漿結晶分異后存在殘余巖漿地球化學作用。

3 ?巖石成因探討

據野外調查產狀結合前人工作成果[9]，該套火山雜巖體巖漿活動可分為兩個期次，第一期次主要形成英安巖、流紋巖、英安質流紋巖、流紋質英安巖、流紋質晶屑凝灰熔巖等噴發相（中）酸性熔巖，稍晚第二期次產出斑狀黑云母花崗巖、次花崗斑巖、次流紋巖等潛出—侵入相次火山巖。在Si2O—Na2O+K2O圖解（圖3）上，二者均落入英安巖—流紋巖區域，主量元素含量相近（表1）。在稀土分配模式上同為輕稀土富集型，具相似稀土元素分配曲線（圖6）。微量元素同表現為富Rb Pb、Yb、Zr、 Th、U等，貧Ba、Sr、 Nb、Ta、Hf、Y等，具有相似微量元素蛛網圖（圖7）。上述這些預示著天鵝寨火山巖與次火山巖為同源巖漿產物。從ω（SiO2）—氧化物變異圖（ωB/%）圖解（圖8）上可以看出，除Al2O3外，其他氧化物均表現出較明顯的線性關系，其中K2O、Na2O、CaO、呈正相關，P2O5、Fe2O3T、Ti2O、MgO呈負相關，表明火山巖與次火山巖為同源巖漿分異演化形成。

來自不同源區的巖漿，在微量元素特征上勢必也會留下源區的烙印，因此可以利用火成巖中微量元素的特征來示蹤源區的組成與特征[10]。據微量元素蛛網圖（圖7），貧Sr、B，富Th、U指示巖漿分離結晶后存在殘漿。Rb、Th、Zr富集，高強場元素Na、Ta虧損及富K、貧P說明巖漿形成演化與陸殼有密切關系。文獻[4-5]分別通過Rb—Sr等時線法測得天鵝寨火山雜巖體成巖年齡為150±8Ma、145.5±8.4Ma，（87Sr/86Sr）初始值=0.7163±0.0030、0.7138±0.0030;文獻[3]應用 SHRIMP 鋯石 U -Pb法測年為156±2Ma，（87Sr/86Sr）初始值=0.71612～0.71819。由此推測巖漿噴發—侵入活動主要發生在156～145Ma之間，為燕山晚期巖漿活動產物。將上述3個測年數據與（87Sr/86Sr）初始值投點至（87Sr/86Sr）初始值—t圖解（圖9）上，投點落在上地殼與下地殼平均線上部，表現出以上地殼物質為主，下地殼物質混染熔融形成巖漿。

天鵝寨火山雜巖體主量元素高K2O，低Na2O，里特曼指數δ介于0.76～2.37之間，屬高鉀鈣堿性系列，SiO2與主要氧化物呈較明顯線性關系，噴發相（中）酸性火山巖與潛出—侵入相次火山巖體密切共生，與大陸邊緣弧或大陸弧產出火山巖特征較為類似。微量元素蛛網圖（圖7）表現為明顯Nb—Ta谷，貧Nb、Ta、Ti（Ti2O<0.463%），此被認為與俯沖作用或消減帶上火山巖的特征[11-12]。這些與燕山期華南陸塊受太平洋板塊俯沖作用造成陸塊內巖石圈伸展和減薄[2][12]區域構造環境表現出一致性。在Y+Nb—Rb圖解（圖10）與Y—Nb圖解（圖11）上，投點均落在后碰撞花崗巖范圍。依上述推斷，中生代以來，由于太平洋板塊自東向西俯沖，造成華南大陸內揚子板塊與華夏板塊碰撞，研究區正好位于兩大板塊接觸過渡內，碰撞產生熱效應使區內上地殼物質，混染下地殼物質熔融形成巖漿，至燕山晚期（156～145Ma），區內演化成碰撞后伸展階段，巖漿沿構造薄弱部位上涌噴發—潛出—侵入形成天鵝寨火山雜巖體。

4 ?結論

（1）火山雜巖體的主巖為中侏羅統兩江口組（J2l）（中）酸性熔巖、火山碎屑巖及沉火山碎屑巖等火山巖系及潛出—侵入相次火山巖體。其中（中）酸性熔巖主要為英安巖、英安質流紋巖、流紋質英安巖、流紋巖、碎斑流紋巖、流紋質晶屑凝灰熔巖等;次火山巖主要為斑狀黑云母花崗巖、次花崗斑巖及次流紋巖。

（2）各類巖石總體表現為富Si、富Alk（K2O>Na2O）、Al飽和、貧Ca、貧Mg，為（中）酸性巖，屬高鉀鈣堿性系列。稀土元素呈右傾型富集的“V”字型分配，為輕稀土富集分配模式，具中—強Eu負異常。微量元素富Rb、Pb、Yb、Zr、Th、U，貧、Ba、Sr、Nb、Ta、Hf、Y等。

（3）火山雜巖體為同源巖漿分異演化產物，巖漿源區主要為上地殼物質，混染下地殼物質熔融形成。推測由于中生代以來太平洋板塊自西向東俯沖，造成華南陸塊內華夏板塊與揚子板塊碰撞，碰撞產生熱效應使區內上地殼物質及部分下地殼物質熔融形成巖漿，至燕山晚期（156～145Ma），區內演化成碰撞后伸展階段，巖漿沿構造薄弱部位上涌噴發—潛出—侵入形成雜巖體。

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