遼寧本溪地區(qū)關(guān)門山巖體地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境

石紹山，尤洪喜，成龍，魏明輝，宋運(yùn)紅，姚遠(yuǎn)，王宇利

（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽 110034）

遼寧本溪地區(qū)關(guān)門山巖體地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境

石紹山，尤洪喜，成龍，魏明輝，宋運(yùn)紅，姚遠(yuǎn)，王宇利

（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽 110034）

對遼寧本溪地區(qū)關(guān)門山巖體正長花崗巖主量元素特征的研究表明，其屬于高鉀鈣堿性系列.球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分配模式顯示LREE相對富集，HREE相對虧損，具有中等虧損的負(fù)Eu異常，模式圖總體呈“海鷗式”分布.微量元素蛛網(wǎng)圖顯示富集大離子親石元素（LILE）Rb、Th、K，貧高場強(qiáng)元素（HFSE）Ta、P、Ti.正長花崗巖微量元素組成表明本區(qū)的花崗巖巖漿形成壓力小于1.0 GPa，源區(qū)物質(zhì)存在于30～40 km的地殼深處，屬于減薄型地殼.正長花崗巖的形成時(shí)代為早白堊世，當(dāng)時(shí)遼東陸塊處于陸內(nèi)伸展環(huán)境.

地球化學(xué)；構(gòu)造環(huán)境；早白堊世；正長花崗巖；遼寧省

1 地理位置及地質(zhì)概況

研究區(qū)位于遼寧省東部山區(qū)，行政區(qū)劃隸屬遼寧省本溪市本溪縣的主要轄區(qū).

其大地構(gòu)造位于華北地臺北緣東段，華北陸塊構(gòu)造增生帶太子河拗陷之遼陽-本溪凹陷（圖1）.在地層分區(qū)上屬華北地層區(qū)太子河小區(qū)［1］.

區(qū)內(nèi)出露地層有新元古界青白口系釣魚臺組、南芬組、橋頭組的變質(zhì)石英砂巖和沉積巖，古生界寒武系堿廠組、饅頭組、張夏組、崮山組、炒米店組的灰?guī)r，奧陶系冶里組、亮甲山組、馬家溝組的灰?guī)r，石炭系本溪組、太原組，二疊系山西組、石盒子組含煤系沉積巖，中生界侏羅系北廟組、長梁子組、轉(zhuǎn)山子組、大堡組、小東溝組沉積巖，白堊系小嶺組火山巖和第四系.

關(guān)門山巖體以正長花崗巖為主，位于關(guān)門山水庫周圍，呈環(huán)帶狀分布（圖2）.

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖Fig.1Tectonic map of the study area

2 巖石學(xué)特征

關(guān)門山巖體正長花崗巖多為肉紅色，多斑狀結(jié)構(gòu).基質(zhì)為細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu).其中斜長石為自形板狀，聚片雙晶，核部絹云母化強(qiáng)烈，邊部土化，粒徑為0.4～1.0 mm，占5%～10%.條紋長石為寬板狀，條紋斑點(diǎn)狀，粒徑為0.68～1.24 mm，占20%～30%.石英為他形粒狀，粒徑為0.12～1.1 mm，占15%～20%.

斑晶主要特點(diǎn)：條紋長石具條紋結(jié)構(gòu)，細(xì)脈狀、細(xì)紋狀條紋，布丁狀斜長石嵌晶，粒徑為3.2～5.2 mm，占30%～40%.斜長石為自形板狀、環(huán)帶狀，外圍環(huán)帶土化更明顯，具聚片雙晶，絹云母化、土化，粒徑為3.6～4.2 mm，占3%～5%.石英為他形粒狀，邊緣碎裂熔蝕，粒徑為1.6～2.9 mm，占10%～15%.角閃石為自形菱形、半自形柱狀，具多色性，Ng—綠，Np—黃綠，褐鐵質(zhì)成分沿解理縫交代析出榍石.粒徑為0.12～1.02 mm.占3%～5%.

3 巖石地球化學(xué)特征

關(guān)門山巖體正長花崗巖主量元素、微量元素和稀土元素特征見表1.本文投點(diǎn)圖采用Geokit完成［2］.

3.1 主要元素地球化學(xué)特征

關(guān)門山巖體正長花崗巖主量元素中SiO2含量為68.42%～71.87%（平均69.99%），Na2O 4.36%～5.62%（平均4.77%），K2O 3.80%～4.72%（平均4.32%），里特曼指數(shù)σ＝2.68～3.43（平均3.08%），Na2O-2

3.2 微量元素地球化學(xué)特征

關(guān)門山巖正長花崗巖體微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)（圖4）整體呈右傾型，富集大離子親石元素（LILE）Rb、Th、K，貧高場強(qiáng)元素（HFSE）Ta、P、Ti.Nb/ Ta比值在12.8～29.0之間，高于上地殼Nb/Ta（12）［3］. Sr含量為126×10-6～319×10-6（平均含量178×10-6）.

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖解上（圖5）關(guān)門山巖體巖正長花崗巖總體呈“海鷗式”分布，稀土總量較高（ΣREE=211.59～382.44，平均2821.78）；富集輕稀土（LREE＝196.45～356.85，平均259.12）；巖石的輕重稀土比（LREE/HREE）=10.00～13.95（平均11.49），巖石的（La/Yb）N=8.44～17.23（平均12.21），輕重稀土分異程度強(qiáng)烈；具有中等虧損的負(fù)Eu異常，δEu=0.41～0.67（平均0.51），巖漿的分異程度強(qiáng).

4 巖石成因及構(gòu)造背景

4.1 巖石成因

本溪地區(qū)關(guān)門山巖體正長花崗巖具有高硅（SiO2平均含量為69.99%）、貧鋁（Al2O3平均含量為14.39%）、低Sr（平均181×10-6）、高Yb（平均3.28×10-6）、貧Ta、P、Ti高場強(qiáng)元素（HFSE），標(biāo)準(zhǔn)稀土元素分配圖呈“海鷗式”分布，具強(qiáng)負(fù)Eu異常（δEu平均0.51）.這些地球化學(xué)特征與張旗等［4］和蘇玉平等［5］定義的A型花崗巖地球化學(xué)特征基本相一致，但與典型的A型花崗巖相比，Al2O3含量高，δEu高［4］.在花崗巖Sr-Yb分類圖上［6］（圖6），所有花崗巖點(diǎn)位均落入浙閩型花崗巖上，巖體屬于低Sr高Yb（Sr<400×10-6，Yb>2×10-6）型.

斜長石是主要的Sr富集礦物且Eu異常主要受控于長石，斜長石在巖漿源區(qū)殘留或分離結(jié)晶會使熔體Sr含量降低、Eu負(fù)異常增強(qiáng)，本區(qū)花崗巖低的Sr含量和中等的Eu負(fù)異常特征暗示斜長石在巖漿源區(qū)主要作為殘留相存在.花崗巖根據(jù)Sr-Yb含量按照壓力分類屬于在低壓下形成［7］，在低壓下斜長石穩(wěn)定存在，無石榴子石，殘留相為角閃巖相（斜長石+角閃石+輝石）的巖石.綜上所述，可以推斷源區(qū)的主要?dú)埩粑餅樾遍L石.依據(jù)熔體與殘留相平衡理論，浙閩型花崗巖漿平衡的殘留相主要是斜長石，其形成時(shí)壓力應(yīng)小于1.0 GPa［8］.

表1 正長花崗巖主量、微量元素和稀土元素分析結(jié)果表Table 1 Major elements，trace elements and rare earth elements of Guanmenshan syenogranite

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological sketch map of the study area

4.2 構(gòu)造背景

本溪縣關(guān)門山巖體正長花崗巖其時(shí)代歸屬1∶20萬區(qū)域地質(zhì)測量報(bào)告寬甸幅?遼寧省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量隊(duì)二分隊(duì).地質(zhì)圖說明書K- 51-ⅩⅪⅩ（寬甸幅）. 1976.將其劃歸入晚侏羅世.此次工作獲得SHRIMP鋯石U-Pb年齡為（128±2）Ma（項(xiàng)目組未發(fā)表數(shù)據(jù)）將其歸入早白堊世.

華北東部廣泛發(fā)育中生代花崗巖，對于中國東部中生代酸性巖漿巖的環(huán)境問題有各種觀念，最為流行的說法是中國東部中生代中酸性巖漿巖產(chǎn)于島弧環(huán)境，與太平洋板塊的向西俯沖有關(guān)［9-12］；是華北克拉通下地殼拆沉作用的產(chǎn)物［13］；和陸內(nèi)伸展作用的影響［14-15］.

侏羅紀(jì)以來，遼東地塊受到強(qiáng)烈的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)性的改造，尤其是在白堊紀(jì)達(dá)到鼎盛階段.這一階段的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)性，是華北克拉通巖石圈減薄和克拉通破壞的結(jié)果，尤其是在晚中生代，伸展作用異常強(qiáng)烈，遼南變質(zhì)核雜巖構(gòu)造的發(fā)育為其提供了有利的證據(jù)［16］.近年來對A型花崗巖的研究也為我國東部早白堊世處于伸展構(gòu)造提供了有利的證據(jù)，遼東半島有千山和四平街巖體，通遼地區(qū)以崗山巖體為代表的A型花崗巖有近十個(gè)巖體，以及在燕遼帶中的A型花崗巖，大都在120～130 Ma形成的［15］.

圖4 關(guān)門山巖體正長花崗巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（標(biāo)準(zhǔn)化值來自Wood,1979）Fig.4 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram for Guanmenshan syenogranite（After Wood,1979）

圖5 關(guān)門山巖體正長花崗巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖（標(biāo)準(zhǔn)化來自Taylor and McLennan,1985）Fig.5 Chondrite-nomalized REE patterns for Guanmenshan syenogranite（After Taylor and McLennan,1985）

圖6 關(guān)門山巖體正長花崗巖Sr-Yb圖（據(jù)張旗,2006）Fig.6 The Sr-Yb diagram for Guanmenshan syenogranite（After ZHANGQi,2006）

花崗巖用來判斷地殼的厚度主要考察Na2O/K2O的比值，如果該比值接近1，為高鉀鈣堿性系列或鉀玄巖系列，可以用來判斷地殼厚度［17］.本溪縣地區(qū)正長花崗巖Na2O/K2O平均值等于1.11，為高鉀鈣堿性系列，根據(jù)正長花崗巖形成的壓力在0.8～1.0 GPa，推測本區(qū)的花崗巖巖漿形成時(shí)源區(qū)物質(zhì)存在于30～40 km的地殼深處［8］，地殼較薄.在Rb-（Y+Nb圖）（圖7）解上落入板塊內(nèi)環(huán)境中，反映遼東陸塊當(dāng)時(shí)處在造山后期，陸內(nèi)伸展環(huán)境中.

5 結(jié)論

圖7 關(guān)門山巖體正長花崗巖Rb-(Y+Nb)圖（據(jù)Pearce等,1984）Fig.7 The Rb-（Y+Nb）diagram for Guanmenshan syenogranite（After Pearce et al.,1984）

（1）本溪縣正長花崗巖具有富Si、貧Al、高Sr、低Yb，中等負(fù)Eu的地球化學(xué)特征，為高鉀鈣堿性系列巖石.

（2）本溪縣正長花崗巖形成于早堊世，屬于浙閩型花崗巖，其形成源區(qū)主要?dú)埩粝酁樾遍L石，形成壓力在0.8～1.0 GPa之間.

（3）根據(jù)花崗巖的性質(zhì)，推測本溪縣地區(qū)早白堊世地殼厚30～40 km，處于后造山期陸內(nèi)伸展環(huán)境中，與太平洋板塊的向西俯沖無關(guān).

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GEOCHEMISTRY AND TECTONIC ENVIRONMENT OF THE GUANMENSHNA INTRUSIVE ROCKS IN BENXI AREA,LIAONING PROVINCE

SHI Shao-shan,YOU Hong-xi,CHENG Long,WEI Ming-hui,SONG Yun-hong,YAO Yuan,WANG Yu-li
（Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China）

The major elements and trace elements of the Guanmenshan syenogranite in Benxi area,Liaoning Province are studied.The characteristics of the major elements show that the syenogranite belongs to high-K calcium-alkaline series.The seagull-shaped chondrite-normalized REE distribution patterns suggest enrichment of LREEs and depletion of HREEs,with medium negative Eu anomalies.Trace element spider diagram shows that the rocks are enriched in large ion lithophile elements（LILEs,such as Rb,Th and K）,whereas depleted in high field strength elements（HFSEs,such as Ta,P and Ti）. Thecompositionoftraceelementsinsyenograniteindicatesthattheformationpressureofgranitemagmaislessthan1.0GPa, and the source materials exist in the depth of 30-40 km of the earth crust,belonging to thinned crust.The syeogranite was formedintheEarlyCretaceouswhentheLiaodongblockwasinintracontinentalextensionenvironment.

geochemistry;tectonic environment;Early Cretaceous;syenogranite;Liaoning Province

1671-1947（2014）05-0440-06

P595

A

2013－12－26；

2014-02-28.編輯：周麗、張哲．

中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“遼寧1∶5萬本溪縣（K51E017017）、草河掌（K51E018017）、田師傅（K51E017018）、南孤山子（K51E018018）幅區(qū)調(diào)”（編號1212011120731）、“黑龍江瓦拉干車站-塔豐農(nóng)場地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查”（編號12120113055000）聯(lián)合資助.

石紹山（1977—），男，工程師，現(xiàn)從事礦產(chǎn)地質(zhì)普查及地球化學(xué)專業(yè)工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)黃河北大街280號，E-mail// shishaoshan321@163.com