青川縣鷹咀山花崗巖體地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境

白富正

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川西北地質(zhì)隊，四川 綿陽 621000）

碧口地塊現(xiàn)今位于揚子地塊的西北緣，分別以勉略縫合帶、青川—陽平關(guān)斷裂、虎牙斷裂與西秦嶺造山帶、龍門山構(gòu)造帶以及松潘—甘孜造山帶相接，呈長三角形塊體，向東構(gòu)造尖滅。碧口地塊的地層由碧口群和上覆的震旦紀以及古生代沉積巖組成，在碧口地塊內(nèi)侵入有較多的印支期花崗巖類，對這些巖體進行研究有助于進一步研究碧口地塊的深部地殼的屬性。因此，在開展1∶25萬廣元幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時，選擇了鷹咀山花崗巖體為研究對象，通過詳細的巖石學(xué)及地球化學(xué)研究，結(jié)合前人的研究成果探討該巖體的成因及構(gòu)造環(huán)境。

1 地質(zhì)背景及巖石特征

圖1 鷹咀山一帶地質(zhì)簡圖

鷹咀山巖體位于四川省青川縣北部姚渡鎮(zhèn)鷹咀山一帶，巖體呈渾圓形，分布面積約55km2（圖1）。巖性為灰白色中細粒二長花崗巖。巖石呈灰白色，中細粒-細粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物組成為石英，他形粒狀，含量約30%;斜長石，自形柱狀，含量34%±;鉀長石，不規(guī)則板狀，含量20%±;暗色礦物以黑云母為主， 半自形片狀，具多色性，含量5%±。角閃石少見。副礦物以榍石和磷灰石為主，其次為鋯石、榍石、磁鐵礦等。

巖體呈饅頭狀侵于中新元古代碧口群變質(zhì)沉積火山巖系中，接觸面清晰，總的看呈波狀、鋸齒狀侵入圍巖中[1]，圍巖主要巖性為石英片巖，在巖體邊部有寬約100m的接觸角巖帶。

2 巖石地球化學(xué)特征

2.1 巖石化學(xué)特征

如表1所示，鷹咀山巖體常量元素具如下特征：巖石中的SiO2含量較高且變化范圍較窄，顯示硅過飽和，部分鋁過飽和特征， 在QAP巖石分類圖解上（圖2），數(shù)據(jù)點均落入二長花崗巖區(qū)域，Al2O3含量較高（14.51%～16.41%），里特曼指數(shù)變化在2.12～2.98間(σ＜3.3)，A/NK變化在1.17～1.38，A/CNK變化在0.77～1.05之間，因此顯示鈣堿性和準鋁質(zhì)到弱過鋁質(zhì)的常量元素特征。大多數(shù)樣品的Mg#指數(shù)偏高（47%～54%），全堿含量較高（7.59%～8.89%），K2O普遍小于Na2O，K2O/Na2O在0.71～0.81間，在SiO2-K2O圖解中（圖3）落入高鉀鈣堿性系列，在K2O-Na2O圖中（圖 4），樣品全部落入I型花崗巖。分異指數(shù)（DI）為 78.42～86.87，分異指數(shù)具有較高的值和相同的分異趨勢，表明原始巖漿的結(jié)晶分異較強烈和相同的分異趨勢。該巖體的 TiO2、FeO、MnO、MgO、CaO、P2O5含量均隨SiO2含量的增加呈現(xiàn)出明顯的降低趨勢，而Na2O、K2O含量與SiO2表現(xiàn)出弱的正相關(guān)關(guān)系，反映原始巖漿具有同來源和同時代的特征。

表1 鷹咀山花崗巖體巖石化學(xué)成分及特征參數(shù)表

圖2 鷹咀山巖體QAP圖（after streckeisen，1973，Maitre，1989）

圖3 鷹咀山巖體K2O-SiO2圖解（據(jù)Rickwood P C，1989）

圖4 鷹咀山巖體K2O-Na2O圖解（據(jù)Collins，1989）

2.2 稀土元素地球化學(xué)特征

圖5 鷹咀山巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準化曲線圖(球粒隕石標(biāo)準化數(shù)據(jù)據(jù)Boynton (1984)

表2 鷹咀山花崗巖微量元素及稀土元素豐度（×10-6）

圖6 鷹咀山巖體微量元素蛛網(wǎng)圖(原始地幔引自Wood，1979)

鷹咀山花崗巖稀土元素（表2）， ∑REE較高（206.44×10-6～412.63×10-6），平均值325.29×10-6。輕重稀土之間分異明顯（∑LREE/∑HREE為15.21～22.33，La/Yb為36.59～53.48，平均為42.87），LREE相對富集，HREE相對虧損，LREE內(nèi)部分異較為明顯，(La/Sm)N為7.43～9.08，平均為8.37，重稀土明顯虧損可能是殘留體中含較大數(shù)量的極富重稀土的石榴子石和角閃石造成的，(La/Yb)N為24.68～36.06，平均值為28.91，表明它是在陸殼底部大壓力下源區(qū)巖石脫水熔融形成的，Eu具有中等-弱的負異常，δ Eu為0.67～0.84，平均為0.78，Eu的負異?？赡苁切遍L石、鉀長石的分離引起，稀土元素配分圖為大傾角的右傾曲線(圖5)。

2.3 微量元素地球化學(xué)特征

巖石富集大離子親石元素Rb、Sr、Ba、K等，低的Rb/ Sr（比值0.05～0.15）， 低的Rb/ Ba（比值0.04～0.08），虧損高場強元素Nb、Ta、P、Y，顯示了偏高的Sr/Y比值（30.25～64.85）、偏低的Nb/Ta比值（8.32～15.28）。所有樣品具有相似的微量元素原始地幔標(biāo)準化的分布模式，顯示明顯的Nb、Ta以及Ti、P相對相鄰元素的虧損（圖6），這些與現(xiàn)代典型的與巖石圈俯沖相關(guān)的火山巖和侵入巖的特征相符[2]。

3 巖石成因及構(gòu)造環(huán)境

3.1 巖石成因

上述地球化學(xué)分析說明，鷹咀山花崗巖為準鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)花崗巖，A/CNK值均在1.05以下，具較高的Na2O含量、較高的Mg#值（多數(shù)＞47）、低的Rb/ Sr、Rb/ Ba、偏高的Sr/Y比值、副礦物組合中未出現(xiàn)富鋁礦物而普遍出現(xiàn)榍石、較高的分異指數(shù)（DI：78.42～86.47）、輕重稀土分異程度較高、弱的負銪異常（δEu為0.67～0.84）。明顯不同于強烈富鋁的S型花崗巖和典型的幔源型花崗巖，在K2O-Na2O圖中（圖4），樣品全部落入I型花崗巖，鷹咀山花崗巖在成巖過程中已經(jīng)過較明顯的結(jié)晶分異作用(圖7、圖8)，為此認為屬于較明顯分異的I型花崗巖。

3.2 構(gòu)造環(huán)境

圖7 鷹咀山巖體La-La/Sm圖解(據(jù) Allegre and Minster，1978)

圖8 鷹咀山巖體Zr-Zr/Sm圖解(據(jù) Allegre and Minster，1978)

綜上所述：鷹咀山花崗巖體在成因上應(yīng)該是與大洋板塊向揚子地塊的俯沖密切相關(guān)的，其地球化學(xué)特征具有明顯的與俯沖相關(guān)的火山弧巖漿作用的特點，即富集大離子親石元素Rb、Sr、Ba、K等，虧損高場強元素 Nb、Ta、P、Y等，在 Rb-Yb+Nb圖解、Rb-Yb+Ta圖解中（圖9、圖10），樣品全部落入火山弧花崗巖區(qū)。同時我們發(fā)現(xiàn)這些花崗巖類，具有相似的地球化學(xué)特征，相對富鈉貧鉀，K2O/Na2O<1，大多數(shù)<0.8，為準鋁質(zhì)一弱過鋁質(zhì)花崗巖，輕重稀土分異程度明顯，中等一弱負 Eu異常，顯示殼?；旌系奶攸c[3]，只是由于熔體混合比例的差異和源區(qū)物質(zhì)成分的不均一，使這些花崗巖類的地球化學(xué)特征表現(xiàn)出一定程度的差異。因此，它們應(yīng)是相似的構(gòu)造背景下的產(chǎn)物，都指示俯沖作用的存在[3]。

據(jù)同一地質(zhì)背景的陽壩巖體成因研究：陽壩巖體中廣泛發(fā)育暗色微粒包體，顯示出巖漿混合的典型特征，暗色微粒包體可能是曾經(jīng)受到俯沖流體交代的富集地幔部分熔融產(chǎn)生的熔體經(jīng)歷了高度結(jié)晶分異的產(chǎn)物，它的形成代表了一次幔源巖漿底侵事件，陽壩巖體是殼一幔巖漿混合作用的產(chǎn)物[4]。

綜上所述，鷹咀山巖體與陽壩巖體相似的地質(zhì)背景，其構(gòu)造環(huán)境和形成機制相同，形成機制為：在俯沖碰撞的動力學(xué)背景下，發(fā)生幔源巖漿對下地殼的底侵作用。底侵巖漿帶來的大量熱量導(dǎo)致下地殼物質(zhì)發(fā)生熔融，形成大規(guī)模的花崗質(zhì)巖漿，同時在造山環(huán)境下，不斷上升的幔源巖漿注入到花崗質(zhì)巖漿房中，并與之發(fā)生不同程度的混合形成殼?；煸磶r漿，再經(jīng)歷較高程度分離結(jié)晶作用，便形成鷹咀山巖體[5]。

圖9 鷹咀山巖體Rb-Yb+Nb構(gòu)造判別圖解（afer Pearce，1984）

圖10 鷹咀山巖體Rb-Yb+Ta構(gòu)造判別圖解（afer Pearce，1984）

4 結(jié)語

通過鷹咀山花崗巖體的地質(zhì)和地球化學(xué)特征及其構(gòu)造環(huán)境的詳細研究，得出如下結(jié)論：

1）鷹咀山花崗巖具有硅過飽和、部分鋁過飽和、A/CNK值均在0.77～1.05，富集大離子Rb、Sr、Ba、K元素，虧損高場強Nb、Ta、P、Y元素，屬高鉀鈣堿性、準鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)較高分異的I型花崗巖。

2）鷹咀山巖體可能是：由俯沖帶之上的幔源巖漿提供熱量與其地殼物質(zhì)部分熔融形成的花崗質(zhì)巖漿在地殼深部混合形成殼幔混源巖漿，再經(jīng)歷較高程度分離結(jié)晶作用形成的。

[1] 謝啟興，白富正，等.1：25萬廣元幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作總結(jié)[R].2012.

[2] 張沛，等.川西北龍門山彭灌雜巖地球化學(xué)特征、巖石成因與構(gòu)造意義[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2008.

[3] 李佐臣，等.川西北平武地區(qū)南一里花崗巖體地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境[J].地質(zhì)學(xué)報，2009.

[4] 秦江鋒，等.揚子板塊北緣碧口地區(qū)陽壩花崗閃長巖體成因研究及其地質(zhì)意義[J].巖石學(xué)報，2005.

[5] 秦江鋒，等.甘肅康縣陽壩巖體巖石成因及殼幔相互作用[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報，2006.