祁漫塔格石棉礦二疊紀(jì)花崗巖體地球化學(xué)特征及成因分析

余長(zhǎng)發(fā)，潘蔚，尹力，田青林

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，遙感信息與圖像分析技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

祁漫塔格石棉礦二疊紀(jì)花崗巖體地球化學(xué)特征及成因分析

余長(zhǎng)發(fā)，潘蔚，尹力，田青林

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，遙感信息與圖像分析技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

石棉礦花崗巖體位于烏蘭烏珠爾地區(qū)西北部，巖性主要是中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖。筆者采取了5件花崗巖巖石樣品進(jìn)行地球化學(xué)分析，結(jié)果顯示石棉礦花崗巖具有高硅、富堿、富鋁、貧鎂鈣的特點(diǎn)，屬于高鉀鈣堿性系列；A/CNK值為1.06～1.62。微量元素以富集Rb、Th、U，虧損Ba、P、Eu、Ti、Sr為特征；稀土元素含量為66.31×10-6～141.13×10-6，富集輕稀土，LREE/HREE為4.03～13.00。具有明顯的Eu負(fù)異常，δEu值為0.21～0.46。U含量為1.65×10-6～4.42×10-6，Th/U比為3.4～7.9。初步研究表明，石棉礦花崗巖為形成于巖石圈伸展的地球動(dòng)力學(xué)背景下的過(guò)鋁質(zhì)分異S型花崗巖。

石棉礦花崗巖體；地球化學(xué)特征；巖石成因

祁漫塔格地處柴達(dá)木盆地西南緣、東昆侖復(fù)合造山帶的西段。地理范圍以青海省烏圖美仁鄉(xiāng)為東界，西至阿爾金斷裂，柴達(dá)木盆地為其北緣，西南與庫(kù)木庫(kù)里盆地相接。近幾年來(lái)，該地區(qū)在地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查等方面成績(jī)顯著。特別是在烏蘭烏珠爾地區(qū)，發(fā)現(xiàn)了黑山鈾礦點(diǎn)以及西大溝等其他4處鈾礦化點(diǎn)。筆者擬通過(guò)對(duì)位于烏蘭烏珠爾地區(qū)西北部的石棉礦花崗巖體的地球化學(xué)特征進(jìn)行分析，探討該地區(qū)二疊紀(jì)花崗巖體的巖石類(lèi)型、成因演化及構(gòu)造背景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

祁漫塔格地區(qū)位于東昆侖多島弧造山系的西段，按主構(gòu)造期的構(gòu)造分區(qū)大致分為3個(gè)單元：北祁漫塔格巖漿弧帶、祁漫塔格結(jié)合帶和北昆侖巖漿弧帶。也有研究者以白干湖斷裂帶為界，將其分為東、西兩段［1］。徐志剛等（2008）［2］將其歸為秦祁昆成礦域、昆侖成礦省、東昆侖成礦帶之祁漫塔格成礦亞帶。

中元古界金水口巖群是區(qū)內(nèi)出露的最古老的巖石，主要為厚層大理巖變質(zhì)建造，薊縣系狼牙山組下部泥晶灰?guī)r-泥灰?guī)r建造和上部白云質(zhì)灰?guī)r-白云巖建造，它們共同構(gòu)成這一地區(qū)的變質(zhì)基底。中-新元古界萬(wàn)保溝群碳酸鹽巖組主要是一套白云質(zhì)灰?guī)r-白云巖建造和硅質(zhì)團(tuán)塊-條帶碳酸鹽巖建造。寒武系-奧陶系灘間山群，在祁漫塔格結(jié)合帶中屬蛇綠巖碎片的濁積巖建造，在北祁漫塔格巖漿弧內(nèi)屬陸源碎屑濁積巖建造。奧陶系主要是納赤臺(tái)群泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r；上泥盆統(tǒng)牦牛山組發(fā)育一套鈣堿性系列火山巖建造；石炭系在祁漫塔格地區(qū)廣泛發(fā)育，主要以碳酸鹽巖和少量的碎屑巖為主，變質(zhì)作用微弱。上三疊統(tǒng)與不同時(shí)代的地層呈不整合接觸，主要是一套中酸性火山巖。新生界主要是砂礫巖和粉砂巖，分布在山間盆地。從整個(gè)區(qū)域地層發(fā)育來(lái)看，區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)主要發(fā)生在古生代-早中生代［3］。

古生代-中生代的花崗巖類(lèi)在祁漫塔格地區(qū)分布廣泛，花崗巖體受區(qū)域性深大斷裂的控制，多以巖基和巖株的形式產(chǎn)出。區(qū)域構(gòu)造演化經(jīng)歷了元古宙古陸形成、早古生代裂解及造山、晚古生代-早中生代裂解造山和晚中生代-新生代疊復(fù)造山4個(gè)旋回。區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，褶皺構(gòu)造以軸向EW向的背、向斜構(gòu)造為主。斷裂十分發(fā)育，NWW向和NW向斷裂組成了主體構(gòu)造骨架，對(duì)地層分布、巖漿巖和變質(zhì)作用及礦產(chǎn)都具有明顯的控制作用。

2 巖體地質(zhì)特征

石棉礦花崗巖體巖性為中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖（圖1），巖體形態(tài)呈脈狀或不規(guī)則狀。巖石呈灰白色-肉紅色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，局部由于斷裂作用強(qiáng)烈，呈碎裂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

圖1 石棉礦花崗巖體地質(zhì)略圖Fig.1Geological sketch of granitic pluton in Shimiankuang

主要礦物組成有鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英，次要礦物為黑云母。副礦物主要有剛玉、磁鐵礦和獨(dú)居石等。鉀長(zhǎng)石含量約為30%，呈板狀，半自形晶，常見(jiàn)卡斯巴雙晶。斜長(zhǎng)石含量約為35%，多呈半自形或自形板狀結(jié)晶，常見(jiàn)聚片雙晶，局部伊利石化，聚片雙晶消失。石英含量約為25%～30%，呈他形粒狀，顆粒大小變化較大。黑云母含量約為5%～8%，呈鱗片狀，局部有明顯的拉長(zhǎng)變形和定向排列，部分蝕變?yōu)榫G泥石或伊利石。

3 巖體地球化學(xué)特征

3.1 樣品采集與分析方法

本次分析所用的5件樣品均采自出露的石棉礦巖體中，花崗巖弱綠泥石化。樣品經(jīng)磨碎（200目以下）制成分析樣品，測(cè)試工作在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成。主量元素分析采用GB/T 14506.14—2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第14部分：氧化亞鐵量測(cè)定》和GB/T 14506.28—2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第28部分：16個(gè)主次成分量測(cè)定》方法，使用儀器為PW2404 X射線(xiàn)熒光光譜儀。微量元素分析采用GB/T 14506.30—2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第30部分：44個(gè)元素量測(cè)定》方法，使用儀器為ELEMENT XR等離子體質(zhì)譜分析儀。

表1 石棉礦花崗巖體全巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)（主量元素wt/%；稀土和微量元素/10-6）Table1Whole-rock geochemical data of granitic pluton in Shimiankuang（major elements/wt%；trace elements/10-6）

3.2 主量元素特征

石棉礦花崗巖體的主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，總體上具有高硅、富堿、富鋁和貧鎂鈣的特點(diǎn)。SiO2含量（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）74.91%～77.12%，顯著高于世界花崗巖的平均值69.26%～71.63%［4-5］。巖體富鉀、富鈉，全堿（K2O＋Na2O）變化于5.26%～7.66%，含量較高；其中K2O/Na2O比值介于0.96～1.36，K2O含量略高于Na2O；在K2O-SiO2圖解中有4個(gè)表現(xiàn)出高鉀鈣堿性系列巖石的特征（圖2A），只有一個(gè)樣品落在鈣堿性系列的范圍里。樣品中CaO、Fe2O3T、MgO、MnO、P2O5和TiO2的含量均較低，分別為0.27%～0.89%、0.22%～2.27%、0.19%～0.67%、0.013%～0.038%、0.011%～0.033%和0.053%～0.150%。SiO2與Al2O3呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，與其他主量元素氧化物相關(guān)性不明顯。Al2O3含量較均一，介于12.09%～12.81%。鋁飽和指數(shù)（A/CNK）介于1.06～1.62，屬于過(guò)鋁質(zhì)花崗巖（圖2B）?；◢弾r體的分異指數(shù)DI＝88.98～92.95，反映巖體經(jīng)歷了高度的分異演化作用。

圖2 石棉礦花崗巖體K2O—SiO2圖解和A/NK—A/CNK圖解Fig.2K2O vs SiO2diagram and A/NK vs A/CNK plot of granitic pluton in Shimiankuang

3.3 稀土元素與微量元素特征

石棉礦花崗巖體的微量元素與稀土元素分析結(jié)果列于表1?；◢弾r的稀土總量變化很大，ΣREE介于66.31×10-6～141.13×10-6；與世界花崗巖的平均稀土總量（285×10-6）相比，總量較低。輕、重稀土含量相差較大，LREE為53.95×10-6～122.19×10-6，HREE為9.24×10-6～23.22×10-6，LREE/HREE為4.03～13，輕、重稀土元素分餾不明顯。（La/Yb）N為2.84～15.49。巖石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分型式曲線(xiàn)表現(xiàn)出右傾的“V”型稀土配分型式（圖3A）［6］，說(shuō)明該巖體可能是來(lái)自不同深度的殼源巖漿的結(jié)晶產(chǎn)物。具有明顯的Eu負(fù)異常（0.21～0.46），Eu負(fù)異常說(shuō)明巖體存在明顯的分異作用或者經(jīng)歷了其他的地質(zhì)過(guò)程。

由微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖3B）可知，石棉礦花崗巖體微量元素中，Rb、Th和U等元素富集，但是不相容元素Ba、P、Eu、Ti和Sr等則較虧損?；◢弾r中明顯富集強(qiáng)不相容元素Rb（125×10-6～142×10-6），表明花崗巖在形成過(guò)程中經(jīng)歷了高度的分異演化。Sr、P、Eu和Ti等元素的虧損，往往指示巖漿在演化過(guò)程中發(fā)生了斜長(zhǎng)石、磷灰石等的結(jié)晶分離作用，或者這些礦物在部分熔融過(guò)程中殘留在源區(qū)。

圖3 石棉礦花崗巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(xiàn)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化曲線(xiàn)［6］（圖例同圖2）Fig.3Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element patterns of granitic pluton in Shimiankuang［6］（the legend as same as in Fig.2）

花崗巖型鈾礦成礦物質(zhì)主要來(lái)源于花崗巖本身［7-8］，花崗巖型鈾礦成礦的重要條件之一便是花崗巖富鈾且能夠提供鈾。筆者選取粵北下莊花崗巖和諸廣山南部白云巖體進(jìn)行了對(duì)比分析，由圖3可見(jiàn)，石棉礦花崗巖體與粵北下莊花崗巖、諸廣山南部白云巖體存在一些差異，尤其是在Th、U兩個(gè)元素上的差異十分明顯。石棉礦花崗巖體鈾含量1.65×10-6～4.42×10-6，平均3.4×10-6（5件樣品），鈾含量與世界花崗巖的平均值3.5×10-6相近，但是明顯低于華南產(chǎn)鈾花崗巖平均值10.67×10-6，顯示該區(qū)域鈾地球化學(xué)背景值較低。

4 巖體成因分析

根據(jù)花崗巖的巖石地球化學(xué)特征，Chappell and White（1974）［9］提出了將花崗巖分為ISAM四類(lèi)的方案。石棉礦花崗巖中含有剛玉、獨(dú)居石和磷灰石等副礦物；通過(guò)CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算，剛玉含量在0.78%～4.83%，平均2.20%。A/CNK值為1.06～1.62，平均值1.23，表現(xiàn)出過(guò)鋁質(zhì)特性；以上成分特征表明石棉礦花崗巖巖體具有S型花崗巖的特性。

巖石類(lèi)型判別圖解被廣泛用于判別巖石的類(lèi)型，利用Whalen等（1987）［10］提出的巖石類(lèi)型判別圖解對(duì)石棉礦花崗巖進(jìn)行了巖石類(lèi)型判別，樣品點(diǎn)全部落入I&S區(qū)域（圖4a、b、c）。A’＝（Al-Na-K-2Ca）×1 000（原子數(shù)）是用來(lái)判別I型和S型花崗巖的重要參數(shù)。劉昌實(shí)等（1990）［11］在利用SiO2—A’的關(guān)系圖判別華南S型和I型花崗巖時(shí)，劃出了一條SiO2＝69.09-0.6819A’的直線(xiàn)作為兩者的分界線(xiàn)，線(xiàn)的上部A’為正值，屬于S型，線(xiàn)的下部A’為負(fù)值，屬于I型。石棉礦花崗巖A’＝14.3～90.8，全部在S型花崗巖的范圍內(nèi)。此外，ACF圖解也能很好地區(qū)別I型和S型花崗巖，石棉礦花崗巖全部落入S型花崗巖區(qū)域（圖4d）。綜上所述，石棉礦花崗巖應(yīng)該屬于S型花崗巖。

李光明等（2001）［12］通過(guò)對(duì)祁漫塔格地區(qū)華力西期花崗巖類(lèi)型、空間分布、地質(zhì)地球化學(xué)特征的研究認(rèn)為，該地區(qū)華力西晚期的花崗巖形成于區(qū)域擠壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閺埿陨煺沟呐鲎埠蟮沫h(huán)境。陸濟(jì)璞等（2006）［13］對(duì)祁漫塔格希熱芒崖晚石炭世花崗巖進(jìn)行了研究，認(rèn)為是造山晚期花崗巖，可能是晚石炭世板塊消減俯沖導(dǎo)致地殼增厚并發(fā)生熔融而形成的花崗巖。馬圣鈔等（2014）［14］對(duì)祁漫塔格虎頭崖礦區(qū)中—晚三疊世花崗巖類(lèi)進(jìn)行了研究，認(rèn)為該地區(qū)花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境為碰撞造山期后階段。本文利用花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境判別圖解［15］（圖5）對(duì)研究區(qū)的花崗巖進(jìn)行了分析，樣品點(diǎn)大部分落入后碰撞造山花崗巖區(qū)域。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景和元素判別圖解，認(rèn)為該地區(qū)的花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境為碰撞之后的伸展環(huán)境。

圖4 石棉礦花崗巖巖石類(lèi)型判別圖解（據(jù)Whalen等修編，1987）［10］Fig.4Discrimination diagrams of granite rock type in Shimiankuang（Modified after Whalen，et al.，1987）［10］

5 結(jié)論

1）石棉礦花崗巖地球化學(xué)特征顯示巖石總體上具有高硅、富堿、富鋁和貧鎂鈣的特點(diǎn)，屬于高鉀鈣堿性系列巖石，鋁飽和指數(shù)（A/CNK）介于1.06～1.62，屬于過(guò)鋁質(zhì)花崗巖，巖體的分異指數(shù)DI＝88.98～92.95，反映巖體經(jīng)歷了高度的分異演化作用。

2）結(jié)合巖石學(xué)、礦物學(xué)和地球化學(xué)特征，認(rèn)為石棉礦花崗巖屬于S型花崗巖，形成于碰撞之后的伸展階段。

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Analysis on geochemical characteristics and petrogenesis of Permian Period granitic pluton in Shimiankuang of Qimantage

YU Zhangfa，PAN Wei，YIN Li，TIAN Qinglin
（National Key Laboratory of Remote Sensing Information and Image Analysis Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China）

Shimiankuang granitic pluton is located in the northwest of Wulanwuzhuer area，which are mainly medium to fine grainedbiotitic-monzoniticgranite.Fivesampleswerecollectedfor geochemistry analysis.These granites are characterized by being rich in silica，alkali，aluminium，and negative in magnesium and calcium.The value of A/CNK spreads within the limits of 1.06～1.62. All samples from Shimiankuang granitic pluton in this study are high-K calc-alkaline rocks.They are rich in Rb，Th，U，and depleted in Ba，P，Eu，Ti and Sr in the primitive mantle-normalized spidergrams.The contents of rare earth elements are 66.31×10-6～141.31×10-6，and rich in LREE，the value of LREE/HREE ranges from 4.03 to 13.00.They all show prominent negative Eu anomalies with δEu value of 0.21～0.46.The content of U is 1.65×10-6～4.42×10-6，and the value of Th/U ranges from 3.4～7.9.These features are coincident with peraluminous differentiation S-type granite，which is viewed as under a regional lithospheric extension tectonic setting.

Shimiankuang granitic pluton；geochemical characteristics；petrogenesis

P59；P619.14結(jié)果A

1672-0636（2015）03-0139-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2015.03.003

優(yōu)先發(fā)展技術(shù)項(xiàng)目：航空高空間分辨率遙感技術(shù)推廣應(yīng)用研究（項(xiàng)目編號(hào)：遙YX162-2）。

2015-01-20；

2015-04-27

余長(zhǎng)發(fā)（1986—），男，江西德興人，碩士，助理工程師，主要從事遙感地質(zhì)與礦床地質(zhì)研究。

E-mail:yuzhangfadida@qq.com