余江盆地玄武巖地球化學(xué)特征與成因分析

徐永勇， 陳婷婷， 姜 平

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六五大隊，江西 鷹潭335001）

贛杭構(gòu)造帶東起浙江紹興，西至江西永豐，總體呈北東向展布，長大于600 km，寬一般為50 ～70 km，沿線分布著數(shù)十個火山盆地和火山穹窿，研究該地區(qū)玄武巖系列的地球化學(xué)特征可以指引找礦方向。 贛杭構(gòu)造帶及其南側(cè)大規(guī)模火山活動時間為晚侏羅世～早白堊世，Rb-Sr 等時年齡為130 ～147 Ma，單顆粒鋯石U-Pb 年齡為134 ～140 Ma，贛東北地區(qū)鵝湖嶺組火山巖時代為晚侏羅-早白堊世早期。 對廣豐縣城附近發(fā)育的早白堊世晚期玄武巖進(jìn)行研究后認(rèn)為，該區(qū)存在拉斑玄武巖和鉀玄巖兩種類型，是陸內(nèi)裂谷作用的產(chǎn)物［1］。 贛東北玉山、余江一帶堿性玄武巖K-Ar 年齡為98～102 Ma，其中靠近廣豐的玉山玄武巖的Ar／ K 年齡為98 ～102 Ma［2］；在進(jìn)行浙東南中生代晚期火山巖Nd 同位素組成研究時，測得龍游上圩頭玄武巖全巖K-Ar 法年齡為105 Ma［3，6］。 表明贛杭構(gòu)造帶紅層下部的夾層玄武巖時代為早白堊世晚期，與古生物化石所代表的年代相吻合。

在前人研究的基礎(chǔ)上，本文選取對余江盆地玄武巖系列補(bǔ)充采集樣品，研究贛杭帶余江盆地玄武巖系列的地球化學(xué)特征并探討分析其成因及構(gòu)造環(huán)境，進(jìn)一步認(rèn)識玄武巖系列的構(gòu)造成因。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

贛杭構(gòu)造帶處于一級大地構(gòu)造單元揚(yáng)子準(zhǔn)地臺和華南地塊的結(jié)合部位，橫跨江南元古宙島弧和華南加里東造山帶兩個二級構(gòu)造單元，北側(cè)稱下?lián)P子地塊，南側(cè)稱華南地塊［4，8］。 該構(gòu)造帶主要受贛杭斷裂帶控制，由永豐—諸暨坳陷帶、贛杭構(gòu)造火山活動帶和贛杭紅盆斷陷帶組成。 贛杭斷裂帶是由紹興—江山深斷裂發(fā)展演化而來，它主要由紹興—江山、廣豐—東鄉(xiāng)和撫州—永豐三條深大斷裂構(gòu)成，是晚侏羅世-早白堊世火山活動的主要場所口。 根據(jù)火山構(gòu)造、區(qū)域構(gòu)造演化及成礦作用等發(fā)育特點(diǎn)，劃分為永豐—撫州、東鄉(xiāng)—廣豐、江山—紹興3 個火山活動斷，分別對應(yīng)西、中、東段［5，7］。

華夏地塊和揚(yáng)子地塊以紹興—江山大斷裂為分界線，余江基性侵入巖體產(chǎn)出于華夏地塊北緣，贛東北地區(qū)余江縣東l km，呈巖瘤產(chǎn)于晚白堊世紅層。

2 巖石學(xué)特征

本文通過對余江地區(qū)樣品的化學(xué)分析得到以下數(shù)據(jù)，見表1。

表1 樣品的巖石化學(xué)分析結(jié)果（%）及主要巖石化學(xué)參數(shù)

從玄武巖系列的主量元素分析結(jié)果及主要特征參數(shù)可知：

（1） 具鈣堿性系列特征。 貧堿， 全堿含量即ALK（表1） 為3.16% ～4.13%，平均3.70%。 K2O／Na2O 值為0.42～0.94。

（2） 具高鉀鈣堿性系列特征。 高鋁， 樣品的Al2O3含量在14.28% ～15.31%之間，平均14.91%。在SiO2-K2O 巖系劃分圖上樣品投影點(diǎn)均落在高鉀鈣堿性系列范圍內(nèi)。

3 地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

主量元素含量見上表1，從表1 中可以看出，余江盆地玄武巖系樣品的SiO2含量變化不大， 在47.06% ～52.11%范圍內(nèi)，平均值為48.83%，屬基性巖類。 TiO2含量低（ TiO2＝1.41% ～1.95%），Al2O3含量均較高（Al2O3＝14.28% ～15.31%）；MgO 含量較高，在6.39% ～8.03%；富CaO，在7.45% ～8.89%之間，CaO 較穩(wěn)定（平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.33%）；貧堿，巖石中Na2O 大于K2O，Na2O 含量為1.73% ～2.9%，平均2.15%，而K2O 含量為1. 23% ～1. 99%，平均1.55%。 MnO 含量和P2O5含量很低，分別為0.17%～0.19%和0.36% ～0.55%。

通過主量元素哈克圖解可知：余江盆地玄武巖系列的SiO2與K2O、Na2O 呈正相關(guān)關(guān)系；與MgO、FeO＋Fe2O3呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；與MnO、CaO、Al2O3均不存在明顯的線性關(guān)系。

3.2 微量元素

對余江盆地玄武巖系列火山巖樣品的微量元素分析，得出微量元素具如下特征：

（1）大離子親石元素（Rb、Ba、Ce）和輕稀土元素富集，ΣLREE 為（137～147）×10－6，平均141.67×10－6。

（2）不相容元素（Th、U）和高場強(qiáng)元素（Nb、Ta、Zr、Hf）虧損。

（3）玄武巖n（La） ／ n（Nb） 比值變化大，為1.75～3.69。

（4） La ／ Yb 值大，為10 ～14，平均值為11. 33；Sm／ Nd 值小，為0.19～0.20，平均值為0.195；Eu ／ Sm值小，在0.28～0.35 內(nèi)，平均值為0.31。

4 成因討論

4.1 構(gòu)造環(huán)境判別

巖石化學(xué)成分是反映構(gòu)造環(huán)境的一個重要標(biāo)志。 在Zr／ Y-Zr 相關(guān)圖解上（圖1）余江地區(qū)玄武巖樣品投影全部落入板內(nèi)玄武巖區(qū)，表明研究區(qū)玄武巖形成于板內(nèi)拉張環(huán)境。

圖1 余江盆地玄武巖微量元素構(gòu)造背景判別圖解

4.2 成因分析

本區(qū)玄武巖系列形成于俯沖造山帶大背景下的陸內(nèi)拉張伸展構(gòu)造區(qū)中的地殼厚度增厚段。 余江等地段的地殼增厚段正好是華夏古陸塊與揚(yáng)子古陸塊碰撞對接古造山帶部位，該造山帶于晚侏羅—早白堊時期伴隨大規(guī)模火山作用，形成了著名的贛—杭構(gòu)造火山巖帶，該火山巖帶早中期的打鼓嶺組、鵝湖嶺組火山巖是一套中酸性火山熔巖、火山凝灰?guī)r，被南大王德滋、周金城、邱檢生、范洪海等確認(rèn)為 “S” 型花崗質(zhì)火山-侵入雜巖，故是地殼增厚巖漿區(qū)特征。

從基性巖富集大離子親石元素、虧損高場強(qiáng)元素、n（La） ／ n（Nb） 變化大特征看，余江盆地玄武巖n（La） ／ n（Nb）＝1.75～3.69，與浙閩沿海同時代的具大陸弧性質(zhì)的玄武巖地球化學(xué)習(xí)性，即貧Nb、Ta、Zr、Hf、Ti，n（La） ／ n（Nb）大于1.4 類似，而不同于富高場元素的板內(nèi)環(huán)境的玄武巖n（La） ／ n（Nb） ≈1（Wilson 1989），從而判斷玄武巖源區(qū)來自洋殼消減→脫水作用→形成富集型地幔楔→富集型地幔楔濕熔融→玄武巖漿底侵；成巖構(gòu)造環(huán)境為俯沖帶背景下的弧后拉張伸展引起的地幔上隆，軟流圈幔汁上涌，巖石圈地幔減薄構(gòu)造環(huán)境。

本區(qū)玄武巖的n（La） ／ n（Nb）＝1.75～3.69，不具大陸堿性玄武巖n（La） ／ n（Nb）≈1 特征，所以本區(qū)地幔源區(qū)不具大陸堿性玄武巖特征。 由于富集大離子親石元素、虧損高場強(qiáng)元素、n（La） ／ n（Nb） 變化大等特征，推斷地幔源區(qū)為濕性富集地幔，為洋殼在俯沖帶內(nèi)消減作用形成。

5 結(jié)論

（1）巖石類型主要為鈣堿性系列巖石， 巖石SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.06% ～52.11%，屬基性巖類。

（2）大離子親石元素（Rb、Ba、Ce） 和輕稀土元素富集，不相容元素（Th、U）和高場強(qiáng)元素（Nb、Ta、Zr、Hf）虧損，n（La）／ n（Nb）比值變化大，為1.75～3.69。

（3）構(gòu)造環(huán)境研究可知，余江盆地玄武巖顯示板內(nèi)穩(wěn)定火山巖的特征；在Zr／ Y-Zr 圖解上，樣品落入板內(nèi)玄武巖區(qū)（WPB），表明研究區(qū)玄武巖形成于大陸板內(nèi)拉張環(huán)境。