安徽廬樅地區(qū)中生代A型花崗巖類及其巖石包體：對(duì)碰撞后到造山后構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變和巖漿演化的意義_圖文

1、曹毅 杜楊松 秦新龍 李順庭 向文帥地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國(guó)地質(zhì)大學(xué),北京(100083摘 要 安徽廬樅地區(qū)位于下?lián)P子斷陷帶內(nèi),區(qū)內(nèi)分布有中生代A型花崗巖類及其巖石包體。通過對(duì)其巖石學(xué)和地球化學(xué)進(jìn)行研究表明,廬樅地區(qū)A型花崗巖類主要由石英正長(zhǎng)斑巖、正長(zhǎng)斑巖、輝石二長(zhǎng)巖和堿長(zhǎng)花崗巖組成,造巖礦物均以堿性長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、角閃石為主,其中堿性長(zhǎng)石含量較高,超過50%,但暗色礦物含量較少,一般不超過5%,以黑云母為主。在巖石化學(xué)上以富堿富鉀為特征,為準(zhǔn)鋁質(zhì)硅飽和巖石,具有高的104*Ga/ Al比值(3.584.79和REE含量,明顯富集Rb、Th等大離子親石元素,而Nb、T

2、a、Ti和Zr 等高場(chǎng)強(qiáng)元素和Sr、P相對(duì)虧損。與寄主巖相比,其巖石包體SiO2和全堿含量偏低,Cr、Co、Sc、V等元素明顯偏高,Zr和Eu的負(fù)異常不明顯。結(jié)合區(qū)域背景和巖石地球化學(xué)特征綜合分析表明,廬樅地區(qū)A型花崗巖類形成于巖石圈伸展背景下的碰撞后巖漿活動(dòng)的末期。廬樅地區(qū)A型花崗巖類是富集程度較低的地幔玄武質(zhì)巖漿首先與下地殼物質(zhì)發(fā)生同化混染作用,再經(jīng)結(jié)晶分異作用的產(chǎn)物。關(guān)鍵詞 碰撞后到造山后;構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變;巖漿演化;A型花崗巖;巖石包體;安徽廬樅地區(qū)中圖分類號(hào):P581 引 言近些年來,碰撞后到造山后構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變和巖漿演化問題已經(jīng)成為大陸動(dòng)力學(xué)理論研究的熱點(diǎn)。劉洪濤等1和杜楊松等2分別提供

3、了中國(guó)東部華北克拉通北緣和安徽沿江地區(qū)中生代碰撞后到造山后構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變和相應(yīng)巖漿活動(dòng)的證據(jù),Bonin3論述了地中海西部地區(qū)和阿爾卑斯西部地區(qū)古生代碰撞后到造山后構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變和相應(yīng)的巖漿活動(dòng)。另一方面,A 型花崗巖類形成的構(gòu)造環(huán)境問題一直受到廣大地學(xué)工作者的關(guān)注。Eby4將A型花崗巖類分為A1和A2兩種類型,并認(rèn)為A1產(chǎn)于板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境,由底侵的地幔玄武巖漿通過高度結(jié)晶分異作用產(chǎn)生,A2形成于碰撞后等構(gòu)造環(huán)境,主要與受到陸-陸碰撞或島弧巖漿作用影響的大陸地殼(或底侵地殼有關(guān)。劉新秒5認(rèn)為A型花崗巖類主要形成于碰撞后構(gòu)造環(huán)境。Zhang et al.6研究了松潘-甘孜褶皺帶A型花崗巖類和埃達(dá)克質(zhì)巖

4、石組合,認(rèn)為其形成過程與巖石圈拆沉有關(guān)。Konopelko et al.7提供了吉爾吉斯坦Kokshaal Range地區(qū)的海西期A型花崗巖類形成于碰撞后構(gòu)造環(huán)境的證據(jù)。由此可見,A型花崗巖類究竟是形成于碰撞后還是造山后或者是板內(nèi)(主要指非造山等構(gòu)造環(huán)境,是一個(gè)有待進(jìn)一步深入研究的問題。安徽廬樅地區(qū)位于下?lián)P子斷陷帶內(nèi)。區(qū)內(nèi)分布著晚中生代火山巖系和A型花崗巖類,其中產(chǎn)有一些同源巖石包體。這些A型花崗巖類與安徽沿江地區(qū)的其它A型花崗巖類一起構(gòu)成了兩條沿江分布的A型花崗巖帶8。孫冶東等9研究了廬樅地區(qū)的火山巖系,認(rèn)為其形成于擠壓到引張的過渡環(huán)境。邢鳳鳴等8和樓亞兒等10研究了安徽沿江地區(qū)的A型花崗巖

5、類,認(rèn)為它們形成于伸展后期地殼強(qiáng)烈拉張的構(gòu)造環(huán)境。本文旨在提供安徽廬樅地區(qū)A型花崗巖類及其巖石包體的巖石學(xué)和地球化學(xué)新資料,本文研究由國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40672045,40272034資助 圖1 安徽廬樅盆地中生代火山-侵入雜巖分布略圖11,11、浮山組火山巖;2、雙廟組火山巖;3、磚橋組火山巖;4龍門院組火山巖;5、正長(zhǎng)質(zhì)-二長(zhǎng)質(zhì)侵入巖;6、正長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖;7、采樣點(diǎn)及編號(hào)。、華北板塊;、楊子板塊;、大別造山帶;、蘇魯造山帶。Fig.1 Sketch distribution map of the Mesozoic volcanic-intrusive complexes in lujia

6、ng-Zongyangarea, Anhui province2 地質(zhì)背景和樣品分析方法廬樅地區(qū)地處揚(yáng)子板塊北緣(圖1a。其西北側(cè)以NNE 向的羅河裴崗練潭斷裂為界,東南側(cè)緊鄰 NEE 向的沿江大斷裂,構(gòu)成一個(gè)長(zhǎng)約56km,寬約24km,面積約1032km2的“基底坳陷型”火山盆地。盆地內(nèi)晚中生代巖漿作用強(qiáng)烈,形成了一套由龍門院組、磚橋組、雙廟組和浮山組構(gòu)成的火山巖系和大量A型花崗巖類(圖1b。A型花崗巖類巖體主要分布于盆地東南緣,從安慶的大龍山巖體,經(jīng)樅陽縣的城山巖體到黃梅尖巖體,作NE方向延伸,另有少量A型花崗巖類巖體散布于盆地中,如礬山鎮(zhèn)和巴家灘等巖體(圖1b。這些巖體大都是復(fù)式巖體,其

7、內(nèi)產(chǎn)有一些同源巖石包體,與上覆中生代火山巖地層呈侵入接觸關(guān)系12-15。將樣品在無污染情況下粉碎至200目以下。主量元素和微量元素分析分別在韓國(guó)國(guó)立忠南大學(xué)的Rigaku® RIX 2100 XRF和ELAN® 6000 ICP-MS上進(jìn)行。銣-鍶和釤-釹同位素分析采用同位素稀釋質(zhì)譜法在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所VG-354質(zhì)譜計(jì)上完成,以86Sr/87Sr=0.1194和146Nd/144Nd=0.7219進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,Rb/Sr和Sm/Nd的相對(duì)誤差分別小于±2%和±0.5%。廬樅地區(qū)A型花崗巖類的巖石類型主要是石英正長(zhǎng)斑巖和正長(zhǎng)斑巖,次為石英二長(zhǎng)

8、斑巖、輝石二長(zhǎng)(斑巖和堿長(zhǎng)花崗巖。輝石二長(zhǎng)巖:區(qū)內(nèi)分布較少,主要見于巴家灘巖體。巖石呈粒狀結(jié)構(gòu)(圖2a,主要由堿性長(zhǎng)石(35%40%、斜長(zhǎng)石(35%40%、輝石(10%15%和黑云母(2%3%組成。堿性長(zhǎng)石多呈半自形粒狀,高嶺土化嚴(yán)重,表面模糊不清;斜長(zhǎng)石多呈自形-半自形板柱狀,有的發(fā)育聚片雙晶;黑云母多為自形-半自形片狀;輝石多呈自形粒狀、柱狀,由于受后期影響,局部邊界不平直。副礦物主要是磁鐵礦、磷灰石和榍石。正長(zhǎng)斑巖:主要見于礬山鎮(zhèn)和謝瓦泥巖體。巖石呈斑狀結(jié)構(gòu)(圖2b,斑晶占10%20%,成份主要是正長(zhǎng)石(占長(zhǎng)石含量>70%、斜長(zhǎng)石和黑云母,斑晶正長(zhǎng)石多呈自形-半自形板柱狀,粒度較大

9、;斑晶斜長(zhǎng)石多呈自形-半自形板柱狀,發(fā)育聚片雙晶;斑晶黑云母多為半自形片狀,含量較少?；|(zhì)具粒狀結(jié)構(gòu),蝕變較嚴(yán)重。副礦物以磷灰石、榍石和磁鐵礦為主。石英正長(zhǎng)斑巖:主要見于黃梅尖,呈似斑狀結(jié)構(gòu)(圖2c,塊狀構(gòu)造,斑晶占50%以上,以堿性長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母為主,斑晶堿性長(zhǎng)石多呈自形-半自形板柱狀,占長(zhǎng)石含量60%以上;斑晶斜長(zhǎng)石多呈自形板柱狀,斑晶黑云母多為自形柱狀?；|(zhì)呈粒狀結(jié)構(gòu),主要由長(zhǎng)石、石英等礦物組成。副礦物以磷灰石、鋯石、榍石、磁鐵礦為主。堿長(zhǎng)花崗巖:主要見于大洋巖體。巖石呈花崗結(jié)構(gòu)(圖2d,主要由石英、堿性長(zhǎng)石、堿性角閃石和極少量斜長(zhǎng)石組成。石英多呈它形粒狀,含量>20%;堿性

10、長(zhǎng)石呈半自形-它形粒狀,含量>60%;堿性角閃石呈自形柱狀或呈菱形,含量<10%;斜長(zhǎng)石多呈自形板柱狀,發(fā)育聚片雙晶。副礦物以榍石、鋯石和磁鐵礦為主。侵入巖內(nèi)發(fā)育多種巖石包體,主要類型為輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、微粒輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和鈉長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖。輝長(zhǎng)巖包體:主要見于巴家灘輝石二長(zhǎng)巖中。灰黑色,呈扁長(zhǎng)圓形、窄條狀橢圓形、卵圓形及少量不規(guī)則球形,邊緣常呈不規(guī)則細(xì)鋸齒狀,大小在1.28.0cm。巖石為輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)(圖2e,主要由長(zhǎng)石(斜長(zhǎng)石和少量堿性長(zhǎng)石,75%80%、黑云母(28%和輝石(<20%組成。輝石呈半自形粒狀、短柱狀及不規(guī)則狀,無色淡黃色調(diào)。黑云母呈半自形片狀,長(zhǎng)柱狀他形不規(guī)則狀。副礦

11、物以磷灰石、榍石、黃鐵礦和磁鐵礦為主。輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖包體:主要見于礬山鎮(zhèn)和謝瓦泥正長(zhǎng)斑巖中?；液谏?形態(tài)一般為不規(guī)則卵圓形,大小在15cm。巖石為粒狀結(jié)構(gòu)(圖2f,主要由斜長(zhǎng)石(60-80%、輝石(1220%、黑云母(210%和角閃石組成。斜長(zhǎng)石呈半自形板柱狀,輝石為半自形柱狀或不規(guī)則粒狀,近無色的淡綠色調(diào)。黑云母呈半自形片狀,長(zhǎng)柱狀他形不規(guī)則狀。角閃石為半自形菱形及不規(guī)則狀,部分已綠泥石化并析出磁鐵礦。副礦物為磁鐵礦、磷灰石為主。微粒輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)斑巖包體產(chǎn)于黃梅尖石英正長(zhǎng)斑巖中,具微粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)(圖2g,與輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖的特征相近,只是包體礦物粒度較細(xì)小。(鈉長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖包體見于樅陽大洋堿長(zhǎng)花崗巖中,淺

12、灰黑色,透鏡狀、渾圓狀球形,直徑在519cm。巖石為粒狀結(jié)構(gòu)(圖2h,主要成分為斜長(zhǎng)石(85%、角閃石(57%、黑云母(35%和輝石。斜長(zhǎng)石呈半自形板柱狀,發(fā)育鈉長(zhǎng)石化,形成鈉長(zhǎng)石環(huán)邊。角閃石呈半自形柱狀、粒狀,發(fā)生綠泥石化。黑云母呈半自形片狀。輝石為半自形他形粒狀,近無色的淡綠色調(diào),僅見個(gè)別顆粒。 圖2 廬樅地區(qū)中生代A型花崗巖類及其巖石包體的顯微照片(正交偏光(a 巴家灘輝石二長(zhǎng)巖;(b 謝瓦泥正長(zhǎng)斑巖;(c 黃梅尖石英正長(zhǎng)斑巖;(d 大洋堿長(zhǎng)花崗巖;(e 巴家灘輝長(zhǎng)巖包體;(f 礬山鎮(zhèn)輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖包體;(g 黃梅尖微粒輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)斑巖包體;(h 大洋(鈉長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖包體;Or 正長(zhǎng)石;Q 石英;C

13、px 單斜輝石;Pl 斜長(zhǎng)石;Bi 黑云母;Kf鉀長(zhǎng)石。Fig.2 Photographs illustrating the petrographic characteristics of the Mesozoic A-type granitoids and xenoliths inthe Lujiang-Zongyang area, Anhui Province4.1 主量元素主量元素分析結(jié)果(表1表明,研究區(qū)A型花崗巖類為硅飽和的準(zhǔn)鋁質(zhì)富堿鉀質(zhì)巖石。其SiO2含量不高(57.0267.46%,但巖石中均有石英出現(xiàn); Al2O3含量中等(14.47 17.35%,A/NK>1,A/CN

14、K=0.800.90; Na2O+K2O含量高(9.3911.81%,K2O/Na2O比值>1(1.131.30,但在絕大多數(shù)巖石及其標(biāo)準(zhǔn)礦物中均未出現(xiàn)Ne、Lc和Ac等過堿性礦物。與A型花崗巖類相比,其巖石包體SiO2含量偏低(52.6957.44%,基性程度更高,標(biāo)準(zhǔn)礦物出現(xiàn)Ne(平均1.8%,全堿含量稍低(Na2O+K2O = 8.038.71%,DY-2-5除外,K2O/Na2O <1,表明包體為準(zhǔn)鋁質(zhì)硅不飽和富堿中鉀-高鉀巖石。在K2O-SiO2圖解(圖3中A型花崗巖類及其巖石包體樣品點(diǎn)落入橄欖安粗巖區(qū),與區(qū)內(nèi)火山巖系一致,反映出與區(qū)內(nèi)橄欖安粗巖系列火山巖的成因聯(lián)系。 圖

15、3 安徽廬樅地區(qū)中生代A型花崗巖類及其巖石包體SiO2-K2O圖20Fig. 3 SiO2-K2O diagram of the Mesozoic A-type granitoids and xenoliths in the Lujiang-Zongyang area, AnhuiProvince4.2 微量元素和稀土元素微量元素分析結(jié)果(表1表明,與世界典型的M型、I型、S型花崗巖平均值16相比,區(qū)內(nèi)A型花崗巖類中Ti、Nb等高場(chǎng)強(qiáng)元素含量偏高,但與典型A型花崗巖類的平均值接近16,同時(shí)具有高的104*Ga/ Al比值(3.584.79和REE含量(絕大數(shù)樣品中REE >20010-6

16、,不含Y,Ce >85×10-6,均大于A型花崗巖的下限值。在104*Ga/ Al- Na2O+K2O、104*Ga/ Al-Nb、104*Ga/ Al-Zr和104*Ga/ Al-FeO*/MgO分類圖解(圖4中,區(qū)內(nèi)巖石樣品點(diǎn)均落入A型花崗巖區(qū),這與前人研究結(jié)果相一致8,12。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖5上,A型花崗巖類明顯富集Rb、Th、K等大離子親石元素,而Nb、Ta、Ti和Zr等高場(chǎng)強(qiáng)元素和Sr、P相對(duì)虧損。Rb/Sr和Rb/Ba比值分別對(duì)于A型花崗巖類,104*Ga/ Al >2.6、REE(不含Y> 200ppm、Ce > 85ppm17

17、-191,反映出巖漿經(jīng)歷了較高程度的分異演化。Nb/Ta比值在14.7318.39之間,接近原始地幔和球粒隕石的Nb/Ta比值(17.5±2.0,表明原始巖漿主要來源于地幔。A型花崗巖類球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(圖6為一平滑的右傾曲線(Eu谷除外,輕稀土明顯富集,LREE/HREE平均值為5.33,Eu平均值為0.58,表明巖漿形成過程中發(fā)生過斜長(zhǎng)石的分異。與A型花崗巖類相比,在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖5和稀土元素配分圖(圖6上巖石包體與A型花崗巖類具有相似的分布模式,反映出其同源性。但Cr、Co、Sc、V 等元素明顯偏高,而Ni偏低(DY-2-7除外,可能與蝕變有關(guān),未

18、出現(xiàn)Zr的負(fù)異常(圖5。REE和Eu(平均0.81偏高。 圖4 A型花崗巖判別圖解17Fig. 4. A-type granites discrimination diagram 圖5 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖21Fig.5. Chondrite-normalized element spider diagram. Normalizing values 圖6 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分圖22Fig.6. Chondrite-normalized REE patterns. Normalizing valuesB %、微量元素(g/g 分析結(jié)果 Table.1. Major (w B % and

19、 trace elements (g/g of intrusive rocks and autoliths from the Luzong area, Anhuiprovince, East China巖體巖石類型正長(zhǎng)斑巖(主巖輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖(包體輝石二長(zhǎng)巖(主巖輝長(zhǎng)巖(包體正長(zhǎng)斑巖(主巖輝長(zhǎng)巖(包體輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)260.513.290.570.860.660.590.830.361.22黃梅尖大洋礬山鎮(zhèn)巴家灘謝瓦泥研究區(qū)A型花崗巖及其巖石包體的Sr、Nd同位素?cái)?shù)據(jù)列于表2。根據(jù)已有資料可知,區(qū)內(nèi)侵入巖及其巖石包體的形成時(shí)代相近(129-136Ma12,19,(87Sr/86Sri值變化不大(0.705

20、3 0.7089,Nd大多集中在-4.31-8.66之間,反映出同源的特征。但是,巖石包體(87Sr/86Sr i和Nd值均處于侵入巖范圍內(nèi)(表2,圖7,說明這些包體和侵入巖分別為同一巖漿演化到不同階段的產(chǎn)物。與起源于上地幔源區(qū)的玄武巖相比,區(qū)內(nèi)侵入巖及其巖石包體的(87Sr/86Sr i值偏高,Nd偏低。與區(qū)內(nèi)火山巖相比,兩者具有相近的(87Sr/86Sri和Nd值。 圖7 (87Sr/86Sri -Nd圖解23Fig. 7. The (87Sr/86Sri -Nd diagram of intrusive rocks and its autoliths from Luzong area,

21、Anhui province表2 廬樅地區(qū)富堿侵入巖及其巖石包體Sr、Nd同位素?cái)?shù)據(jù)Table. 2. The Sr、Nd isotopes of intrusive rocks and its autoliths from Luzong area, Anhui province巖體 巖性 T(Ma (87Sr/86Sr iNd(t 資料來源礬山鎮(zhèn) 輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖(包體 140 0.705912巴家灘 輝長(zhǎng)巖(包體 140 0.705968 -6.50謝瓦泥 輝長(zhǎng)巖(包體 140 0.706059黃梅尖 微粒輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖(包體140 0.705801 -4.17大洋 (鈉長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖(包體 140 0.

22、705793 -5.14本文石英正長(zhǎng)巖 129 0.706100 -6.70礬山鎮(zhèn)正長(zhǎng)斑巖 129 0.705300 -2.20輝石二長(zhǎng)巖 130(150*0.705970 -7.79 巴家灘黑云母二長(zhǎng)巖 130(150*0.705950 -8.66黃梅尖 黑云母石英正長(zhǎng)巖 133 0.708900 -2.50斜長(zhǎng)角閃片巖 137 0.721300 -7.00 董嶺群半月湖斜長(zhǎng)角閃片巖 137 0.716200 -18.50唐永成等,1998* 原文中T=150Ma,但是,楊榮勇等14研究表明,巴家灘巖體與區(qū)內(nèi)晚侏羅世火山巖地層呈侵入接觸關(guān)系,而與早白堊世火山巖地層呈沉積接觸關(guān)系,劉洪等(2002研究表明,區(qū)內(nèi)火山巖(包含晚侏羅世-早白堊世火山巖形成年齡為125.5-140.1Ma,故本文將巴家灘巖體的同位素?cái)?shù)據(jù)按T=130Ma