遼寧花坤頭營子旋卷構(gòu)造中侵入巖特征與構(gòu)造演化的關(guān)系

潘明臣，徐桂巖，劉文海，梁有為，王福君，魯紅峰，胡海彥，李紅梅，邵學峰，劉爽

遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連 116100

遼寧花坤頭營子旋卷構(gòu)造中侵入巖特征與構(gòu)造演化的關(guān)系

潘明臣，徐桂巖，劉文海，梁有為，王福君，魯紅峰，胡海彥，李紅梅，邵學峰，劉爽

遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連 116100

花坤頭營子侵入巖是花坤頭營子旋卷構(gòu)造的重要組成部分，共分出4個侵入體，分別為早石炭世輝綠巖、早三疊世閃長巖、中侏羅世二長花崗巖、早白堊世花崗斑巖，最晚還有一期流紋斑巖脈侵入.巖漿來源除早石炭世輝綠巖來自上地幔，余下幾個序次來源于下地殼，并熔融了部分陸殼物質(zhì).以被動就位機制為特征.

侵入巖；旋卷構(gòu)造；陸內(nèi)造山；花坤頭營子；華北板塊；遼寧省

1 花坤頭營子旋卷構(gòu)造簡介

花坤頭營子旋卷構(gòu)造是陸內(nèi)碰撞造山結(jié)果，是歷史塑造的一大地質(zhì)構(gòu)造奇觀，有記錄的主要構(gòu)造期次從華力西早期、印支期，至燕山早、中、晚期5個旋回期次.大地構(gòu)造位置（見圖1）屬于中朝準地臺燕山臺褶帶遼西臺陷之朝陽穹褶斷束中［1-2］.

花坤頭營子旋卷構(gòu)造由內(nèi)環(huán)、外環(huán)及推覆體3部分組成（見圖2）.內(nèi)環(huán)為一個完整的蓮花狀構(gòu)造體系，4個序次侵入體主要集中于此；外環(huán)處于北東向的復(fù)背斜核部，侵入體只有早石炭世輝綠巖沿霧迷山組三段灰?guī)r中分布.內(nèi)環(huán)與外環(huán)由塌陷斷層、旋轉(zhuǎn)擠壓斷層及花崗巖體分隔.

1.1 內(nèi)環(huán)基本特征

內(nèi)環(huán)近圓形，是一個下降的旋渦，由早三疊世、中侏羅世、早白堊世3期侵入巖和旋轉(zhuǎn)的霧迷山組、洪水莊組、寒武—奧陶系地層組成.中心（偏東部）由侵入巖體占據(jù)，由里向外環(huán)環(huán)相套，呈蓮花狀，由霧迷山組向外依次為洪水莊組→饅頭組→張夏組→崮山組→炒米店組→冶里組→亮甲山組，巖石地層單位呈單斜排列，傾角由緩到陡，由20°→80°，最后見一弧形向斜．

圖1 花坤頭營子大地構(gòu)造位置圖Fig.1 Tectonic location of Huakuntouyingzi

1.2 外環(huán)基本特征

外環(huán)處于北東向的復(fù)背斜核部，該核部為薊縣系霧迷山組，分為一、二、三、四段，地層傾角在5～20°之間，走向北東.

復(fù)背斜可分一個背斜和兩個向斜，背斜核部為霧迷山組一段.兩個向斜核部，一個為霧迷山組四段，另一個為寒武—奧陶系地層.

霧迷山組一段巖性主要為紋層狀燧石條帶白云巖；霧迷山組二段主要為含燧石條帶（結(jié)核）白云巖、疊層石白云巖；霧迷山組三段主要為灰?guī)r；霧迷山組四段主要為白云巖.

1.3 推覆體基本特征

茍家杖子推覆體位于旋卷構(gòu)造的西部，推覆于內(nèi)環(huán)與外環(huán)接觸的擠壓斷層上，局部地段表現(xiàn)為飛來峰構(gòu)造.推覆面傾向280°左右，傾角約40°.推覆體由霧迷山組四段、饅頭組、張夏組組成，總體為一個復(fù)向斜構(gòu)造．

2 侵入巖地球化學特征

2.1 主元素地球化學

里特曼組合指數(shù)（δ值）（見表1）1.62～3.54，為堿性、鈣堿性.賴特（Wright，1969）AR-SiO2圖解（圖3）中，投影點落在鈣堿性和堿性界線附近.硅-堿關(guān)系圖解（圖4）均投在亞堿性區(qū)內(nèi).堿度指數(shù)（ALK），侵入體由早到晚呈遞增趨勢.

與中國同類巖石值相比，早三疊世閃長巖、中侏羅世二長花崗巖、早白堊世花崗斑巖具高SiO2、K2O和 Na2O特點，Na2O多數(shù)大于K2O；早石炭世輝綠巖則具有相當?shù)奶卣?

圖2 花坤頭營子地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.2 Geological sketch map of Huakuntouyingzhi area

2.2 微量元素地球化學

侵入巖微量元素含量及參數(shù)值特征見表2.利用Wood（1979）的原始地幔對樣品15種元素進行標準化，在原始巖漿運移過程中，主要元素、微量元素均發(fā)生規(guī)律性變化，微量元素的組合、比值和豐度反映原始巖漿的性質(zhì)：其中Nb［2NbN/（KN+LaN）］異常值中早石炭世輝綠巖大于1，反映成因信息是偏基性的巖石，非地殼物質(zhì)，不具同化混染的玄武質(zhì)巖石；余下幾個時代侵入體均小于1，反映成因信息是花崗質(zhì)巖石，地殼物質(zhì)，具同化混染的玄武質(zhì)巖石.Rb/YbN異常值均大于1，反映成因信息是富集地幔源，熔融程度低，分離結(jié)晶程度強的殘余熔體.

表1 侵入巖巖石化學成分及特征值表Table 1 Petrochem ical compositions and eigenvalue of intrusive rocks

表2 侵入巖微量元素含量及參數(shù)值特征表Table 2 Trace element content and parameters of intrusive rocks

圖3 AR-SiO2圖解（據(jù)賴特，1969）Fig.3 The AR-SiO2diagram（After J.B.Wright,1969）

圖4 硅-堿關(guān)系圖解（據(jù)歐文等，1971）Fig.4 Silicon-alkali diagram（After T.N.Irvine et al.,1971）

圖5 侵入巖微量元素比值蛛網(wǎng)圖（據(jù)Wood,1979）Fig.5 Trace element distribution patterns of intrusive rocks（After Wood,1979）

從侵入巖微量元素標準化比值蛛網(wǎng)圖（圖5）可以看出，早石炭世輝綠巖微量元量曲線相對平坦，與新西蘭火山弧英安巖和流紋巖的微量元素比值蛛網(wǎng)圖相似，以Th、La、Sm等元素的富集和Nb、Ba等元素的虧損為特征，反映的該巖漿為來自地幔楔形區(qū)形成的基性巖漿，Nb虧損代表基性巖漿.余下幾個時代侵入體微量元素曲線與Poli等（1984）正?；』◢弾r質(zhì)巖石曲線相似，以Zr、K等元素的富集和Nb、P、Ti等元素的虧損為特征，該3個序次花崗巖是屬于大陸內(nèi)新增生的地殼物質(zhì)．

2.3 稀土元素地球化學

圖6 侵入巖稀土元素球粒隕石標準化模式圖（據(jù)Coryell,1963）Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns of intrusive rocks （After Coryell,1963）

從侵入巖稀土元素含量及參數(shù)值（表3）和稀土元素球粒隕石標準化圖解（圖6）可以看出：各巖類稀土總量ΣREE在49.9×10-6～201.71×10-6之間變化，侵入體由早到晚，稀土總量呈遞減的變化規(guī)律；輕重稀土比值（L/H）均大于1，表明侵入巖分異程度均較高.各巖石均略顯負銪異常，且均大于0.7，王中剛（1986）將δEu＞0.7歸為由基性巖漿分異形成的花崗巖類，是下地殼部分熔融形成的.（La/Yb）N比值較大，變化范圍為8.35～17.86，顯示侵入巖的分鎦程度較高.稀土配分曲線向右傾斜，輕稀土明顯，重稀土略平坦；輕稀土（La/Sm）N比值較大，反映為輕稀土屬富集型；重稀土（Gd/Yb）N比值相對較小.

綜上所述，侵入巖屬輕稀土屬富集型，且分鎦程度較高，略顯負銪異常.

3 侵入巖的成巖及構(gòu)造環(huán)境分析

3.1 成巖壓力及溫度

從Seck（1971）侵入巖Or-Ab-An圖解（圖7）可以看出，侵入巖漿形成時溫度在800～1000℃之間.形成時壓力（見圖8）：早石炭世輝綠巖、早三疊世閃長巖大于1 MPa，中侏羅世二長花崗巖、早白堊世花崗斑巖遞減至0.2 MPa.

表3 侵入巖稀土元素含量及參數(shù)值特征表Table 3 REE content and parameters of intrusive rocks

圖7 侵入巖Qr-Ab-An圖解（據(jù)Seck,1971）Fig.7 The Qr-Ab-An diagram of intrusive rocks（After Seck,1971）

圖8 侵入巖標準礦物Q-Ab-Or圖解Fig.8 Standard mineral Q-Ab-Or diagram of intrusive rocks

3.2 構(gòu)造環(huán)境分析

在Harris等（1986）花崗巖Rb-Hf-Ta圖解（圖9）中，侵入巖投影點均落入板內(nèi)花崗巖區(qū).

在Batchelor和Bowden（1985）的R1-R2圖解（圖10）中，早石炭世輝綠巖落入板塊碰撞前的花崗巖區(qū)，余下3個侵入體落入造山晚期的花崗巖區(qū).

4 侵入巖與構(gòu)造演化關(guān)系

圖9 花崗巖Rb-Hf-Ta圖解（據(jù)Harris等,1986）Fig.9 The Rb-Hf-Ta diagram of granite（After Harris et al.,1986）

圖10 侵入巖R1-R2圖解Fig.10 The R1-R2diagram of intrusive rocks

有記錄的主要構(gòu)造期次從華力西早期、印支期，至燕山早、中、晚期共有5個旋回期次.其中侵入巖在其中起著重要作用，有早石炭世、早三疊世、中侏羅世、早白堊世4次巖漿活動.

4.1 華力西早期

花坤頭營子所在的中朝準地臺自太古宙結(jié)晶基底形成后，中元古代長城紀起，轉(zhuǎn)入了相對穩(wěn)定的蓋層發(fā)展階段，有記錄的為長城紀、薊縣紀、寒武紀、奧陶紀地層.華力西早期由于古亞洲洋向南俯沖在華北克拉通之下，華北地臺抬升，花坤頭營子所在的巖石圈局部發(fā)生拆離作用［3-6］（圖11a）；下部軟流圈的基性巖漿沿薄弱環(huán)節(jié)或裂隙上侵（圖11b、c）；當上侵巖漿達到霧迷山組三段灰?guī)r時，沿該灰?guī)r層貫入（圖11d），形成被動就位的早石炭世輝綠巖.根據(jù)釤-釹等時線法同位素年齡測試（345.3±6.46）Ma（2001年，遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院大連分院采集，沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所測試中心測試），侵位時代為華力西早期.該輝綠巖嚴格沿霧迷山組三段灰?guī)r層位展布.

圖11 華力西、印支期構(gòu)造演化及侵入巖體就位特征Fig.11 Tectonic evolution and emplacement characteristics of intrusive body in Variscan and Indosinian stages

圖12 燕山期構(gòu)造演化及花崗巖就位特征Fig.12 Tectonic evolution and emplacement characteristics of granite in Yanshanian stage

4.2 印支期

至印支期時，太平洋板塊向歐亞板塊下俯沖（圖11e），地下大量巖漿沿以前的薄弱地段繼續(xù)上侵被動就位于花坤頭營子旋卷構(gòu)造中心，形成早三疊世閃長巖體（圖11f）.

4.3 燕山期

至燕山早期，華北板塊陸內(nèi)造山劇烈，地下大量巖漿上侵噴發(fā)，在地表堆積了侏羅紀髫髻山組旋回火山巖（圖12a）.

侏羅紀火山巖漿噴發(fā)后，地下巖漿房空虛，引起地殼塌陷，形成了花坤頭營子環(huán)狀下陷體，同時中侏羅世二長花崗巖被動就位（圖12b）.中侏羅世二長花崗巖全巖鉀-氬法同位素年齡為（166±3.0）Ma（2001，遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院大連分院采集，沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所測試中心測試）.

燕山中期繼續(xù)擠壓（圖12c），環(huán)狀正斷層上端漸變?yōu)閿D壓斷層，其中北側(cè)AB段外環(huán)被動向西移動，內(nèi)環(huán)主動由西向東做旋轉(zhuǎn)運動，斷裂面由內(nèi)傾變?yōu)橥鈨A擠壓面.

燕山晚期義縣旋回火山噴發(fā)（圖12d），早白堊世花崗斑巖被動就位.

燕山晚期西部茍家杖子推覆體直接推覆于花坤頭營子旋卷構(gòu)造環(huán)狀斷裂之上（圖12e）.

5 結(jié)論

花坤頭營子侵入巖是花坤頭營子旋卷構(gòu)造的重要組成部分，占據(jù)該構(gòu)造的中心部位，以被動就位為主要特征，共分出4個侵入體，先后為早石炭世輝綠巖、早三疊世閃長巖、中侏羅世二長花崗巖、早白堊世花崗斑巖，最晚還有一期流紋斑巖脈侵入.巖漿來源最早與上地幔有著親緣關(guān)系，余下3期巖漿與下地殼有著親緣關(guān)系，并熔融了部分陸殼物質(zhì).衍生的礦產(chǎn)有鉛鋅、錳礦.

［1］遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社, 1989:1—856.

［2］遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局.遼寧省巖石地層［M］.武漢：中國地質(zhì)大學出版社,1997:1—247.

［3］李昌年.火成巖微量元素巖石學［M］.武漢：中國地質(zhì)大學出版社, 1992.

［4］高秉璋，等.花崗巖類區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)填圖方法指南［M］.武漢：中國地質(zhì)大學出版社,1991.

［5］王登紅.地幔柱及其成礦作用［M］.北京：地震出版社,1998.

［6］吳珍漢.旋轉(zhuǎn)地球動力學［M］.北京：地質(zhì)出版社,1998:165—175.

補正本刊第24卷第3期刊登文章《吉林省金英金礦的成因類型、找礦標志及預(yù)測模型》第一作者李斌的單位應(yīng)為：1.吉林大學地球科學學院，吉林長春130031；2.吉林省地質(zhì)調(diào)查院，吉林長春130061.

CHARACTERISTICS OF INTRUSIVE ROCKS IN HUAKUNTOUYINGZI VORTEX STRUCTURE IN LIAONING PROVINCE AND ITS RELATION WITH TECTONIC EVOLUTION

PAN Ming-chen,XU Gui-yan,LIU Wen-hai,LIANG You-wei,WANG Fu-jun,LU Hong-feng,HU Hai-yan, LI Hong-mei,SHAO Xue-feng,LIU Shuang

Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100,Liaoning province,China

The Huakuntouyingzi intrusive rock,as an important part of the Huakuntouyingzi vortex structure,can be divided into four intrusive bodies,namely,the Early Carboniferous diabase,Early Triassic diorite,Middle Jurassic monzogranite and Early Cretaceous granite porphyry,and the latest invasion of rhyolitic porphyry dyke.The magma of Early Carboniferous diabase originated from the upper mantle;while those of the other rock bodies were derived from the lower crust,with fusion of partial continental crust material.The relation between the intrusive rocks and tectonic evolution is characterized by passive emplacement mechanism.

intrusive rock;vortex structure;intra-continent orogeny;Huakuntouyingzi;North China Plate;Liaoning Province

1671-1947（2015）04-0325-07

P588.12

A

2014－09－20；

2015-03-28.編輯：張哲．

遼寧省地勘局“1∶5萬梅勒營子、羊山、勝利、瓦房子鎮(zhèn)幅區(qū)調(diào)”項目（0100121029）.

潘明臣（1971—），男，地質(zhì)高級工程師，從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，通信地址遼寧省大連市金州區(qū)五一路10號，E-mail//PMC100008@163.com