遼寧西豐一帶侵入巖形成環(huán)境和成因探討

王忠江，翟富榮，王岐，謝少?gòu)?qiáng)，郭洪方，仲米山，陳

（遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧 大連 116100）

遼寧西豐一帶侵入巖形成環(huán)境和成因探討

王忠江，翟富榮，王岐，謝少?gòu)?qiáng)，郭洪方，仲米山，陳

（遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧 大連 116100）

西豐一帶侵入巖即以前所說(shuō)的西豐大巖體，是布列亞-張廣才嶺巨型花崗巖帶組成部分.該巨型花崗巖帶記錄了造山帶從古亞洲洋板塊開(kāi)始俯沖、洋盆閉合到增生造山演化過(guò)程的基本信息.現(xiàn)在已經(jīng)將規(guī)模宏大的西豐大巖體進(jìn)行了詳細(xì)解體，重新歸并成4個(gè)侵入期次，劃分為11個(gè)侵入序次，統(tǒng)稱遼寧省西豐一帶侵入巖.在詳細(xì)解體、重新歸并和劃分的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了各序次侵入巖形成的溫壓條件、構(gòu)造環(huán)境、物質(zhì)來(lái)源與成因.早二疊世第一序次、第二序次侵入巖以及中侏羅世第一序次侵入巖為I型花崗巖，晚白堊世第三序次（閃長(zhǎng)玢巖）也為I型，主要物質(zhì)來(lái)源是地殼中巖漿巖重熔的成分.其余各序次侵入巖均為S型花崗巖，主要物質(zhì)來(lái)源是地殼中沉積巖重熔的成分.西豐一帶，早二疊世第一個(gè)序次侵入巖為火山弧型深成巖，早二疊世第二個(gè)序次侵入巖為火山弧型與同碰撞型的過(guò)渡類型.早二疊世第三序次至中侏羅世第各序次侵入巖和晚白堊世各序次侵入巖為同碰撞型和碰撞后型花崗巖.這些特征與古亞洲洋晚期的消減、閉合和增生造山演化序列基本吻合.

溫壓條件；形成環(huán)境；物質(zhì)來(lái)源；成因；遼寧西豐

西豐一帶侵入巖相當(dāng)于過(guò)去所謂的西豐大巖體，分布于遼寧省東北部，在遼寧省內(nèi)出露面積逾2500 km2［1］，它是布列亞-張廣才嶺巨型花崗巖帶的組成部分.近年來(lái)，對(duì)西豐一帶侵入巖進(jìn)行了1∶25萬(wàn)和1∶5萬(wàn)區(qū)調(diào)與礦調(diào)工作，取得了比較豐富的資料，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)解體［2］，重新歸并成4個(gè)侵入期次，劃分為11個(gè)侵入序次（見(jiàn)表1），現(xiàn)統(tǒng)稱為西豐一帶侵入巖.在詳細(xì)解體、重新歸并和劃分的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了巖體形成溫壓條件、構(gòu)造環(huán)境、物質(zhì)來(lái)源與成因.這些研究和分析，有助于對(duì)該地區(qū)地殼構(gòu)造演化認(rèn)識(shí)的深化，對(duì)進(jìn)一步找礦有重要意義.

表1 西豐一帶侵入巖期次、序次劃分表Table 1The sequence and times of the intrusive rocks in Xifeng area

1 地質(zhì)概況

遼寧西豐一帶侵入巖構(gòu)造位置：一級(jí)構(gòu)造單元為柴達(dá)木-華北板塊，二級(jí)構(gòu)造單元為華北陸塊，三級(jí)構(gòu)造單元為華北北緣古生代拗陷帶.

隨著古亞洲洋的消減、閉合和褶皺造山，火山弧型深成巖、碰撞型花崗巖和碰撞后型花崗巖相繼形成［3］，在東北亞地區(qū)出現(xiàn)全球醒目的巨型花崗巖帶，即布列亞-張廣才嶺帶［4］.西豐地區(qū)侵入巖就是這一巨型花崗巖帶的組成部分.任收麥和黃寶春［5］認(rèn)為：“在東部，西伯利亞板塊與華北板塊的碰撞時(shí)間為晚二疊世—早三疊世，完全閉合為中侏羅世末.”

通過(guò)西豐一帶侵入巖巖石地球化學(xué)特征的研究表明，早二疊世第一個(gè)序次侵入巖為火山弧型深成巖，早二疊世第二個(gè)序次侵入巖為火山弧型與同碰撞型的過(guò)渡類型.早二疊世第三個(gè)序次至中侏羅世第各序次侵入巖和晚白堊世各序次侵入巖為同碰撞型和碰撞后型花崗巖.這些特征與古亞洲洋晚期的消減、閉合和增生造山演化序列基本吻合［6］.

2 西豐一帶侵入巖的形成環(huán)境和成因探討

侵入巖各序次的主元素、微量元素和稀土元素含量見(jiàn)表2.

2.1 成巖壓力及深度

西豐一帶侵入巖的各序次巖石，除了晚白堊世第三、第四侵入序次為淺成巖，屬二期結(jié)構(gòu)之外，余者均為粒狀結(jié)構(gòu)或似斑狀粒狀結(jié)構(gòu)，并且似斑狀結(jié)構(gòu)之巖石斑晶亦為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和石英，屬一期結(jié)構(gòu)［7］.因此，在這些巖石中主要造巖礦物可以視為基本同時(shí)結(jié)晶的［8］.將巖石化學(xué)成分計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)礦物投到QAb-Or-H2O體系相圖（圖1）中（早二疊世第一序次和第二序次因?yàn)椴缓⒒蚝刻俨灰送洞藞D），依據(jù)點(diǎn)所投的位置［9］，大致估算它們的形成深度.早二疊世第三序次形成壓力為0.42 GPa左右，即形成深度為15.3 km左右.早三疊世侵入巖形成壓力為0.23 GPa，相當(dāng)于8.4 km.中侏羅世：第二序次形成壓力為0.45 GPa，相當(dāng)于16.4 km；第三序次形成壓力為0.43 GPa，相當(dāng)于15.6 km.晚白堊世：第一序次形成壓力為0.42 GPa，相當(dāng)于15.3 km；第二序次形成壓力0.42～0.47 GPa，相當(dāng)于15.3 km；第三序次和第四序次均為淺成的斑（玢）巖類.總地來(lái)看，侵入巖形成深度多為15～17.1 km，唯早三疊世侵入巖形成深度為8.4 km左右，體現(xiàn)了古亞洲洋閉合褶皺造山過(guò)程的復(fù)雜性.

2.2 巖體形成溫度

圖1 Q-Ab-Or-H2O系統(tǒng)相圖（據(jù)Tuttle等，1958）Fig.1The Q-Ab-Or-H2O diagram（After Tuttle et al.,1958）

將西豐大巖體解體之后的各序次巖石化學(xué)成分計(jì)算出的CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物含量投到Q-Or-Ab-H2O體系與An-Ab-Or-H2O1體系（PH2O＝0.5 GPa）的兩個(gè)相圖上（圖2），可以估算出早二疊世：第一序次形成溫度為698～900℃；第二序次形成溫度為672～788℃；第三序次形成溫度為655～665℃.早三疊世二長(zhǎng)花崗巖形成溫度為650～668℃.中侏羅世：第一序次花崗閃長(zhǎng)巖形成溫度為650～720℃；第二序次二長(zhǎng)花崗巖形成溫度為655～665℃；第三序次二長(zhǎng)花崗巖巖形成溫度為660～665℃.晚白堊世：第一序次二長(zhǎng)花崗巖形成溫度為660～665℃；第二序次二長(zhǎng)花崗巖形成溫度為660℃.

1—早二疊世第一序次（P1δ）；2—早二疊世第二序次（P1δο）；3—早二疊世第三序次（P1ηγ）；4—早三疊世（T1ηγ）；5—中侏羅世第一序次（J2γδ）；6—中侏羅世第二序次（J2ηγa）；7—中侏羅世第三序次（J2ηγb）；8—晚白堊世第一序次（K2ηγa）；9—晚白堊世第二序次（K2ηγb）；PH2O=0.5 GPa

2.3 構(gòu)造環(huán)境分析

圖3 F-A-M圖解（據(jù)Bowden等，1982）Fig.3The F-A-M diagram（After Bowden et al.,1982）

西豐一帶侵入巖各序次巖石化學(xué)成分在FAM圖解（圖3）中的投影表明，早二疊世第一序次和第二序次幾乎皆投到I型（活動(dòng)陸緣）區(qū)及其邊緣上，其余各序次（侏羅世第一序次和晚白堊世淺成巖除外）幾乎均投到S型（同碰撞）區(qū)及其邊緣上.值得討論的是侏羅世第一序次花崗閃長(zhǎng)巖也投到了I型（活動(dòng)陸緣）區(qū)，但比較靠近I型（碰撞隆起）區(qū).將西豐一帶侵入巖各序次微量元素相關(guān)成分投點(diǎn)在Rb－Hf－Ta圖解（圖4）上.早二疊世第一序次和第二序次皆投到火山弧花崗巖區(qū)，而其余各序次均投到同碰撞花崗巖區(qū).西豐一帶侵入巖各序次巖石相關(guān)元素在Rb-（Yb+Nb）圖解（圖5）及Rb-（Yb-Ta）圖解（圖6）上，早二疊世第一序次和第二序次皆投到火山弧花崗巖區(qū)，而其余各序次均投到同碰撞花崗巖區(qū)［10］.

綜上所述，西豐一帶侵入巖各序次花崗巖形成于古亞洲閉合造山階段.較早序次（早二疊世第一序次和第二序次）為活動(dòng)陸緣-火山弧型花崗巖，說(shuō)明于早二疊世古亞洲洋閉合造山過(guò)程已開(kāi)始啟動(dòng)；較晚序次（從早二疊世第三序次到晚白堊世第四序次）均為同碰撞型花崗巖和碰撞后型花崗巖，說(shuō)明較晚序次侵入巖形成時(shí)，古亞洲洋已基本閉合.

2.4 巖石成因討論

西豐大巖體解體之后的各序次花崗巖巖石化學(xué)成分投到（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）圖解（圖7）中的表現(xiàn)特征如下.

1）早二疊世侵入巖：第一序次和第二序次侵入巖在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）圖解（圖7）上均投到I型花崗巖區(qū)，它們的A/NKC值分別為0.8和1.0（及0.9）.該2個(gè)序次侵入巖中黑云母電子探針?lè)治鼋Y(jié)果顯示均為鎂質(zhì)黑云母，這些特征與在FAM圖解（圖5）上的投點(diǎn)完全一致，很好地證明了早二疊世第一序次和第二序次侵入巖為I型花崗巖.第三序次侵入巖在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）圖解（圖7）上投在S型花崗巖區(qū)，其A/NKC值為1.15（及1.25），與在FAM圖解（圖5）上的投點(diǎn)完全一致，更進(jìn)一步印證了早二疊世第三序次侵入巖為S型花崗巖.

表2 西豐一帶侵入巖各序次主元素、微量元素及稀土元素含量Table 2Contents of major elements,trace elements and rare earth elements in the intrusive rocks in Xifeng area

續(xù)表2Table 2（Continued）

圖4 不同構(gòu)造環(huán)境花崗巖的Rb-Hf-Ta判別圖解Fig.4The Rb-Hf-Ta discrimination diagram of granites from different tectonic environments

圖5 Rb-（Yb+Nb）圖解Fig.5The Rb-（Yb+Nb）diagram

圖6 Rb-（Yb+Ta）圖解Fig.6The Rb-（Yb+Ta）diagram

2）早三疊世侵入巖：中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）圖解（圖7）上投在S型花崗巖區(qū)，其A/NKC值為1.45（及1.33），與在FAM圖解（圖5）上的投點(diǎn)完全一致，說(shuō)明早三疊世中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖是S型花崗巖.

3）中侏羅世侵入巖：第一序次中細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）圖解（圖7）上投在I型花崗巖區(qū)，其A/NKC值為1.00（及1.07），小于1.1.第一序次中細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖在FAM圖解（圖3）上的投點(diǎn)在I型（碰撞隆起）花崗巖區(qū)附近，這些信息表明，第一序次中細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖為I型花崗.第二序次和第三序次巖石在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）圖解（圖7）上均投在S型花崗巖區(qū)，其A/NKC都大于1.1，分別為1.16和1.15.第二序次和中侏羅世第三序次在FAM圖解（圖5）上的點(diǎn)落在S型（同碰撞）區(qū)，說(shuō)明第二序次和第三序次侵入巖為S型花崗巖.

圖7 （Al-Na-K）-Ca-（Fe2++Mg）圖解（據(jù)Rhine等，1978）Fig.7The（Al-Na-K）-Ca-（Fe2++Mg）diagram（After Rhine et al.,1978）

4）晚白堊世侵入巖：第一序次和第二序次巖石在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）圖解（圖7）上均投在S型花崗巖區(qū)，其A/NKC皆為1.15.在FAM圖解（圖3）上的投點(diǎn)落在S型（同碰撞）區(qū)，說(shuō)明第一序次和第二序次為S型花崗巖.第三序次閃長(zhǎng)玢巖投到I型花崗巖區(qū)，其A/NKC為0.8.第四序次流紋斑巖投在S型花崗巖區(qū)，其A/NKC為2.16.

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析，可以看出西豐一帶各序次侵入巖具有如下成因演化特征.

1）早二疊世第一個(gè)序次和第二序次侵入巖、中侏羅世第一序次侵入巖和晚白堊世第三序次（閃長(zhǎng)玢巖）為I型花崗巖，主要物質(zhì)來(lái)源是地殼中巖漿巖重熔的成分.其余各序次侵入巖為S型花崗巖，主要物質(zhì)來(lái)源是地殼中沉積巖重熔的成分.

2）西豐地區(qū)侵入巖是布列亞－張廣才嶺巨型花崗巖帶的組成部分.早期，即早二疊世第一序次和第二序次侵入巖均系火山弧型深成巖，嗣后各序次侵入巖則演化為同碰撞型花崗巖和碰撞后型花崗巖.這一特征或可以說(shuō)明：早二疊世，古亞洲洋閉合已經(jīng)開(kāi)始，直到晚白堊世，西伯利亞板塊與柴達(dá)木-華北板塊之間擠壓造山作用的后續(xù)影響在西豐地區(qū)仍然存在.

致謝:在對(duì)西豐一帶侵入巖研討過(guò)程中得到張國(guó)仁教授級(jí)高級(jí)工程師及楊中柱教授級(jí)高級(jí)工程師悉心指導(dǎo)，在此表示衷心感謝!

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DISCUSSION ON THE FORMING ENVIRONMENT AND ORIGIN OF THE INTRUSIVE ROCKS IN XIFENG AREA,LIAONING PROVINCE

WANG Zhong-jiang,ZHAI Fu-rong,WANG Qi,XIE Shao-qiang,GUO Hong-fang,ZHONG Mi-shan,CHEN Yao
（Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100,Liaoning Province,China）

The intrusive rocks in Xifeng area,Liaoning Province,formerly called Xifeng intrusive body,are component parts of the Bureya-Zhangguangcailing giant granite belt,which recorded the essential information of evolution process of the orogenic belt from the Paleo-Asian oceanic plate subduction,through ocean basin closure to accretion orogeny.Presently, the Xifeng intrusive body has been disintegrated and reassigned into four intrusion stages,including 11 intrusion orders,and referred to as the intrusive rocks in Xifeng area.On the basis of the new division,forming temperature-pressure condition, tectonic environment,material sources and origin of the rocks are further discussed.The intrusive rocks of the first-and second-order of Early Permian and the first-order of Middle Jurassic Epoch belong to I-type granite.The intrusive rocks (diorite porphyry)of the third-order of Late Cretaceous are also I-type.Their material source is mainly from the remelting of magmatic rocks in the crust.The intrusive rocks of the other orders are S-type granite,with main material source from the remelting of sedimentary rocks in the crust.The intrusive rocks of the first-order of Early Permian are plutonic rocks of the volcanic arc;while those of the second-order are the transition type between volcanic arc and syn-collisional.The intrusive rocks after that are syn-collision or post-collision type granites.These characteristics are basically consistent with the evolutionsequenceofsubduction,closureandaccretionorogenyofthePaleo-Asianoceanplate.

temperature-pressurecondition;tectonicenvironment;materialsource;origin;Xifengarea;LiaoningProvince

1671-1947（2014）03-0235-07

P588.12

A

2014－05－09.編輯：李蘭英．

遼寧省國(guó)土資源廳資源補(bǔ)償項(xiàng)目“遼寧省鐵嶺市西豐縣幅、葉赫站幅、平崗鎮(zhèn)幅、安民鎮(zhèn)幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”（編號(hào)［2009］31）資助.作者簡(jiǎn)介：王忠江（1966—），男，地質(zhì)高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事區(qū)域地質(zhì)找礦工作，通信地址遼寧省大連市金州區(qū)五一路10號(hào)，E-mail//zjwang888@163.com