廣東省翁源縣丘屋礦區(qū)地球化學分析及大地構造意義

陳志檸

（廣東省地質局第三地質大隊，廣東 韶關 512029）

在1 比5 萬隘子幅區(qū)調中，在翁源縣丘屋地區(qū)金竹坑發(fā)現(xiàn)出露安山巖、粗安巖、流紋英安巖、次流紋斑巖、次英安斑巖等中酸性火山巖。丘屋地區(qū)可能存在古火山口，且丘屋礦區(qū)存在金礦化異常區(qū)，金礦化與火山巖有較密切的成因聯(lián)系。本次論文對安山巖其主微量元素的分析研究，初步探討其成因及大地構造環(huán)境。

1 區(qū)域地質背景

丘屋地區(qū)位于廣東省翁源縣新江鎮(zhèn)北約8km,其區(qū)域位置處于華南加里東褶皺帶、加里東后期湘南—粵北海西—印支凹陷區(qū)內(nèi)，地處北江斷裂與大東山—貴東東西向構造巖漿帶的復合部位。

2 安山巖巖相學特征

丘屋地區(qū)安山巖，呈淺紫灰色，斑狀結構，風化面見清晰的定向流動構造。斑晶主要為石英（約5% ～7%）、堿性長石（約5%）、斜長石等（約7%），粒徑在0.5mm ～1.5mm之間，均為淺灰白色，呈被熔蝕外形。基質成分主要為微晶—隱晶質的長英質和暗色礦物組成，暗色礦物主要為黑云母，約占10%；偶見直徑1mm的紫蘇輝石。

巖石在鏡下：主要由粒徑0.26mm ～1mm 的他形石英、半自形板狀鉀長石、斜長石為斑晶和粒徑0.008mm ～0.08mm 隱晶—微晶長英質與細鱗片狀黑云母、白云母、微量不透明礦物分別聚集形成的平行相間定向排列的基質組成，構成斑狀結構，基質為顯微鱗片顯微嵌晶結構，流動構造。其中：石英斑晶含約3% ～5%，半自形粒狀，分散分布。鉀長石斑晶含約8%，半自形板狀，表面泥化混濁狀。斜長石斑晶含約8%，半自形板狀，發(fā)育聚片雙晶，弱絹云母化。基質含約80%，主要為石英、長石（約22%）、黑云母（約30%）、白云母（約6%）。石英（約20%），或以細小添隙物形式填充于長石之間，或包裹包裹細小長石微晶；與條帶狀黑云母、白云母平行相間定向排列。少量不透明礦物分散分布在黑云母條帶中。

3 安山巖地球化學特征

丘屋地區(qū)地表巖石風化強，本次只采集了1 塊微弱風化無蝕變的樣品，由湖南省礦產(chǎn)測試利用研究所分析。

3.1 主量元素特征

安山巖主量元素質量分數(shù)和CIPW標準礦物計算結果見表1。其中，SiO2（62.66%），Al2O3（16.75%），K2O （3.13%），Na2O（3.33%），K2O+Na2O（6.46%）的特征和MgO（3.02%），Mg#=49.7，鋁指數(shù)A/CNK=1.519，N（K2O）/N（Na2O）=0.62<1，堿度率（AR）為2.13<3.3，顯示為過鋁質鈣堿性安山巖。

用上述分析數(shù)據(jù)進行投點。圖1 為火山巖全堿－硅（TAS）分類圖投點，樣品落在安山巖區(qū)內(nèi)。圖2 為AFM 圖解，樣品落在低鎂鈣堿性區(qū)域內(nèi)。圖3 為巖石系列K2O-SiO2圖解，樣品落在高鉀鈣堿性系列。因此，樣品為過鋁質高鉀鈣堿性系列安山巖。

圖1 火山巖全堿－硅（TAS）分類圖

圖2 AFM 圖解

表1 主量元素（%）、CIPW 礦物分析

表2 安山巖稀土元素分析結果（10-6）

表3 安山巖微量元素分析結果（10-6）

圖3 巖石系列K2O -SiO2 圖解

3.2 稀土元素特征

丘屋地區(qū)的高鉀鈣堿性安山巖的稀土元素（表2）的總豐度很高，ΣREE=501.70×10-6；輕稀土富集，LREE/HREE=19.14，輕重稀土分餾程度高；δEu= 0.7805，δCe= 0.85，顯示出有弱銪虧損、鈰虧損。La含量高達132.6×10-6，LaN/LuN 比值很高，為81.44。

3.3 微量元素特征

丘屋地區(qū)安山巖微量元素（表3）特征表現(xiàn)為大離子富集大離子親石元素（LILE）K、Rb、U、Th 及輕稀土元素，而虧損高場強元素（HFSE）Nb、Ta、P、Sr、Ti，弱虧損Y、Yb ；Rb為正異常。

4 巖漿源區(qū)性質、成因大地構造背景

島弧安山巖具有：ω（SiO2）=50 ～66%，F(xiàn)eO*/MgO<2.0， K2O/ Na2O<0.6(K2O 向大陸方向變大）；以低鉀安山巖為主，英安巖、流紋巖少，高鋁玄武巖多，火山碎屑較少。丘屋地區(qū)高鉀安 山 巖，具 有ω（SiO2）=62.66%，F(xiàn)eO*/MgO=2.038>2.0， K2O/ Na2O=0.94>0.6，說明丘屋地區(qū)火山巖與活動陸緣環(huán)境關系密，而且形成于往大陸方向。

據(jù)李昌年的研究，丘屋地區(qū)的高鉀安山巖輕稀土富集程度高，LaN/LuN 比值很高（為81.44），重稀土含量很低說明石榴石分離出熔體，也說明安山巖漿不是玄武巖漿分離結晶作用形成的，與俯沖作用有關的活動大陸邊緣的構造背景有關。

Atherton 等提出下地殼鐵鎂質巖石直接部分熔巖形成的巖漿，由于未與地幔相互作用，Mg#值小于45 ； Rapp 認為單純的基性巖石部分熔巖Mg#值也不會超過45 ； Kelemen 則提出Mg#>60 和Ni>100×10-6的高鎂安山質巖漿很可能與地幔橄欖石是平衡的，代表了地幔熔體。丘屋地區(qū)安山巖的Mg#為49.7（大于45 而小于60），Ni 為11.27×10-6，遠小于100×10-6，表明丘屋地區(qū)安山巖源區(qū)可能為向下俯沖板片巖石，而未與地幔相互作用。丘屋地區(qū)安山巖的Th/U 比值分別為5.07，而附近大寶山次英安斑巖的Th/U 比值為5.14~5.49，二者比值非常接近，而且均為鈣堿性系列火成巖，富集大離子親石元素（如Rb、Th、U、La、Ce、Pb 等) 和輕稀土元素, 相對虧損Sr、Ba 和重稀土。由此可初步判斷安山巖與次英安斑巖為同源巖漿分異產(chǎn)物。王磊通過U-Pb 法測定次英安斑巖年齡，其上限值177 ～175Ma，指示出次英安斑巖真實侵入年齡。因此丘屋地區(qū)安山巖應該形成于早侏羅世。

微量元素特征顯示丘屋地區(qū)安山巖與島弧火山巖有一定的相似性，如大離子富集大離子親石元素K、Rb、U、Th 及輕稀土元素，而虧損高場強元素Nb、Ta、P、Ti ；Rb 為正異常，低Yb、Y ；但也有不同的特征，島弧的為高Sr 含量和高Sr/Y 和低Rb/Sr 比值。利用Nakamura 等研究成果，丘屋地區(qū)安山巖K* 為0.93<1，顯示安山巖漿有微弱的島弧性，火山巖所在處距離島弧較遠；并且Sr* 為0.06，說明安山巖漿的形成發(fā)生明顯的斜長石結晶分離，安山巖形成與削減作用關系不大。圖4 Rittmann logτ與logσ 投影圖解、圖5 Batchelor R2 － R1 花崗巖成因分類圖解，說明安山巖形成于晚造山期的火成巖；圖6 通過Pearce 構造環(huán)境Rb － Y+Nb 判別圖顯示，丘屋地區(qū)安山巖形成于島弧環(huán)境；圖7 Pearce 玄武巖構造環(huán)境判別圖解(Th/Yb—Ta/Yb) 對安山巖進一步劃分，火成巖形成于活動大陸邊緣（陸緣弧）地區(qū)。以上說明，安山巖的形成于活動大陸邊緣（陸緣弧）的環(huán)境。

圖4 Rittmann 方法投影，用logτ 與logσ 投影圖解

圖5 Batchelor R2 － R1 花崗巖成因分類圖解

圖6 花崗巖構造環(huán)境Rb － Y+Nb 判別圖

圖7 Pearce 玄武巖構造環(huán)境判別圖解(Th/Yb-Ta/Yb)

5 安山巖成因探討

綜合上述數(shù)據(jù)分析，丘屋地區(qū)的安山巖形成于俯沖作用的活動大陸邊緣的陸緣弧環(huán)境。由于高角度俯沖作用，大洋巖石圈消減帶（貝尼奧夫帶）向下俯沖至約100km的深處，含水礦物發(fā)生強烈的脫水反應，水進入高溫地幔楔形區(qū)（為大陸巖石圈板塊）。這樣高溫的含水地幔楔形區(qū)，起始熔融的溫度大大降低，使得地幔局部熔融，可能熔融了榴輝巖，形成富含LREE 的巖漿。在經(jīng)歷早期的俯沖，形成造山運動；隨著進一步俯沖作用，摩擦誘發(fā)的上地幔對流發(fā)展到670km 時將全部或大部分被反折形成向上的環(huán)流，引發(fā)弧后擴張，巖石圈拉張- 減薄，并引發(fā)巖漿侵入、噴出等活動。在弧后擴張機制及所處陸緣弧環(huán)境的條件下，巖漿上升過程經(jīng)過結晶分異，最終形成高鉀鈣堿性安山巖巖漿并噴出地表。

丘屋地區(qū)安山巖形成于早侏羅世，粵北處于弧后擴張引發(fā)地殼伸展- 減薄的大地構造背景，安山巖產(chǎn)于活動大陸邊緣（陸緣弧），可能與板塊俯沖的大陸邊緣（陸緣弧）的弧后擴張有關。其巖漿主要為殼源，并混染了交代地幔的熔體。早侏羅世造山運動形成丘屋地區(qū)火山巖，隨后火山噴發(fā)的晚期進入噴發(fā)松弛階段，中性巖漿（次英安斑巖）沿斷裂上涌，帶來大量的成礦熱液，是丘屋地區(qū)成礦活動重要的巖漿活動。