河南省竹溝地區(qū)變基性巖特征及其歸屬

李連濤

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院,河南信陽 464000)

河南省竹溝地區(qū)變基性巖特征及其歸屬

李連濤

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院,河南信陽 464000)

本文通過巖石地球化學(xué)特征及構(gòu)造背景分析，對(duì)分布在竹溝盆地南北兩翼的變基性巖體進(jìn)行了研究，認(rèn)為竹溝盆地南側(cè)的馬大莊和西王樓變基性巖石具富鋁鎂鈣、貧鉀鈉特點(diǎn)，顯示出拉張環(huán)境下玄武巖特征，源巖來自于基性巖漿的結(jié)晶分異，原巖為輝長(zhǎng)巖，為新元古代基性侵入巖系；竹溝盆地北側(cè)的肖莊變基性巖石具富鋁鐵，富鉀鈉特點(diǎn)，屬高鉀鈣堿性系列巖石，形成于大陸邊緣或島弧活動(dòng)的構(gòu)造環(huán)境，原巖為玄武安山巖，與熊耳群火山巖系具有相似的特征，應(yīng)歸屬于熊耳群。

竹溝地區(qū)；變基性巖；地球化學(xué)特征；輝長(zhǎng)巖；玄武安山巖；熊耳群

河南省竹溝地區(qū)變基性巖處于華北地臺(tái)與秦嶺褶皺帶接合部位的華北地臺(tái)南緣、竹溝盆地南北兩翼，總體走向北西—南東向，由馬大莊、西王樓和肖莊三個(gè)變基性巖體組成，其中馬大莊、西王樓變基性巖體出露于竹溝盆地南翼，肖莊變基性巖體出露于竹溝盆地北翼，出露面積共約10余km2，前人均將它們統(tǒng)一劃歸于區(qū)域周莊變基性巖體??。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)竹溝盆地南北兩翼的變基性巖體，其區(qū)域變質(zhì)后的巖性特征雖有相似之處，但其物質(zhì)組成、地球化學(xué)特征、原巖和生成的環(huán)境和時(shí)代均有較大差別，不屬于一套巖系。該區(qū)變基性巖特征及其歸屬研究可以為華北地臺(tái)以及華北地臺(tái)與秦嶺褶皺帶、華北地臺(tái)與楊子地臺(tái)的地質(zhì)演化、構(gòu)造發(fā)展提供了新的證據(jù)；對(duì)變基性巖研究以及與基性巖相關(guān)的金屬礦產(chǎn)研究亦具有一定的實(shí)際意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華北地臺(tái)與秦嶺褶皺帶的接合部位（圖1）。以區(qū)域羊冊(cè)—明港斷裂為界，南側(cè)為北秦嶺地層區(qū)，出露地層為中元古界毛集巖群回龍寺組；北側(cè)為華北地臺(tái)南緣地層區(qū)，出露地層為中元古界熊耳群和新元古界欒川群。侵入巖分布廣泛，以酸性為主，主要為新元古代黑石嶺序列弱片麻狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖以及晚白堊世銅山正長(zhǎng)花崗巖、午云坡—半拉山石英斑巖體。

褶皺構(gòu)造主體顯示軸面近直立或略向北東傾斜，樞紐傾向?yàn)楸蔽魑骰蚰蠔|東，傾伏角較小，具有樞紐向東西兩端翹起的特征，主要有鄧莊鋪復(fù)式背斜（B1）、石滾河復(fù)式向斜（X1）等。斷裂構(gòu)造以早期北西向、近東西向韌性深大斷裂為主，大多被晚期北東向、近南北向脆性斷裂錯(cuò)斷。

圖1 竹溝地區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖Fig.1 Regional geological map ofZhugou area

2 馬大莊和西王樓變基性巖體

馬大莊和西王樓變基性巖體分布在羊冊(cè)-明港斷裂以北、盆莊斷裂以南，鄧莊鋪復(fù)式背斜（B1）和石滾河復(fù)式向斜（X1）的轉(zhuǎn)折部位，順層侵位于欒川群大紅口組與煤窯溝組之間，與大紅口組堿性火山巖構(gòu)成雙峰式巖漿巖帶?，是區(qū)域上周莊變基性巖（輝長(zhǎng)巖）在區(qū)內(nèi)的延伸。

2.1巖石類型及巖性特征

巖體內(nèi)部巖性分帶不明顯，但在巖體中心部位多呈團(tuán)塊狀，具變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；而邊緣部位具明顯的平行－片狀構(gòu)造。受后期變形變質(zhì)作用的影響，巖石普遍發(fā)育透入性面理和高綠片巖相變質(zhì)，巖石類型主要為次閃石巖、斜長(zhǎng)角閃（片）巖。

（1）次閃石巖：呈團(tuán)塊狀零星分布于巖體中心膨大部位。灰綠-藍(lán)綠色，花崗纖狀變晶結(jié)構(gòu)、變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，塊狀－平行構(gòu)造。主要由次閃石（80%）、斜長(zhǎng)石（15%）組成；少量綠泥石、綠簾石；副礦物有榍石、金紅石、磷灰石等。次閃石多呈4～8 mm的短柱狀，具輝石假象；斜長(zhǎng)石普遍具綠簾石化，邊部閃石化。

（2）斜長(zhǎng)角閃（片）巖：為主體組成巖石。暗綠色，變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具粒狀纖柱狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀或片狀構(gòu)造。主要礦物為普通角閃石55%～70%，更鈉長(zhǎng)石30%～45%；副礦物有榍石、磁鐵礦、磷灰石等。巖石中有近40%的普通角閃石呈3～6毫米大小的斑狀變晶產(chǎn)出，由綠色纖柱狀角閃石聚集體組成，也有一些為單個(gè)晶體，呈短柱狀或等軸狀外形，其可能為輝石的退變質(zhì)產(chǎn)物。

2.2巖石地球化學(xué)特征

2.2.1 常量元素特征

巖石化學(xué)成分及有關(guān)特征參數(shù)如表1所示。從表中可以看出，Al2O3=13.67%～14.67%，MgO= 7.29%～9.80%，CaO=8.72%～11.78%，與中國輝長(zhǎng)巖相比[1]，巖石富Al2O3、MgO、CaO，貧Na2O、K2O；與大陸拉斑玄武巖成分相近，顯示拉張環(huán)境下玄武巖特征，原巖為輝長(zhǎng)巖。

2.2.2 稀土和微量元素特征

稀土元素含量及特征參數(shù)見表2。稀土總量ΣREE 33.87×10-6～63.55×10-6，輕稀土略富集(La/Yb)N=1.2～1.66，無銪異常至正異常δEu 0.99～1.12。具稀土含量高、輕重稀土分餾程度弱的特點(diǎn)。圖2所示分布模式均為向右微傾近于平坦型，LREE略富集，LREE比HREE略微富集。類似于高原拉斑玄武巖特征，代表了地幔柱形成的高原玄武巖的殘余。

微量元素含量及特征參數(shù)見表3，與維氏基性巖平均值相比，Pb、W、Ni、Sr、Be、Y元素偏高，Zn、Cu、Mo、Cr、P、Mn、V、Nb元素偏低。圖3所示原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解也具有平坦的分布模式，Th、Zr、Ti負(fù)異常。

表1 馬大莊和西王樓變基性巖體主量元素含量（×10-2）Table 1 Chemical composition of the metamorphic rock mass in Madazhuang and Xiwanglou(×10-2)

表2 馬大莊和西王樓變基性巖體稀土元素含量及特征參數(shù)表（×10-6）Table 2 Rare earth element content of the metamorphic rock mass in Madazhuang and Xiwanglou(×10-6)

圖2 馬大莊和西王樓變基性巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線圖Fig.2 Chondrite normalized ofrare earth element ofmetasomatic rock mass in Madazhuangand Xiwanglou

圖3 馬大莊和西王樓變基性巖體微量元素對(duì)原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化“蛛網(wǎng)圖”Fig.3 Primitive mantle normalized oftrace elements in metasomatic rock mass ofMadazhuangand Xiwanglou

2.3形成時(shí)代及構(gòu)造背景分析

馬大莊和西王樓變基性巖侵位于新元古界欒川群大紅口組和煤窯溝組，該巖體全巖Rb-Sr等時(shí)線年齡559 Ma、角閃石K-Ar年齡560 Ma?，鋯石U-Pb年齡784±18 Ma[2]，表明其侵位時(shí)限應(yīng)早于560 Ma，即新元古代末期。

馬大莊和西王樓變基性巖與大紅口組堿性火山巖相伴，呈巖墻、巖脈帶狀產(chǎn)出，并與大紅口組堿性火山巖構(gòu)成雙峰式火山巖。大紅口組堿性火山巖具富TiO2、Na2O+K2O、ΣREE和大離子親石元素，為鉀質(zhì)堿性、過堿性巖系[3]，而馬大莊和西王樓變基性巖的巖石地球化學(xué)特征均顯示其具有大陸拉斑玄武巖的特征，表明該巖體形成的構(gòu)造背景應(yīng)為大陸裂谷的拉張環(huán)境，標(biāo)志著華北陸塊南緣在新元古代末期經(jīng)歷了一次強(qiáng)烈的拉張事件。

3 肖莊變基性巖體

肖莊變基性巖體分布在盆莊斷裂北側(cè)熊耳群中，與熊耳群中基性—酸性火山巖呈漸變接觸，前人將其作為周莊變基性巖體的一部分。

3.1巖石類型及巖性特征

（1）斜長(zhǎng)角閃（片）巖：為主要組成巖石?；揖G-綠色，變余斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀或片狀構(gòu)造，暗綠角閃石與白色長(zhǎng)石和石英相間形成明顯的條帶狀。主要礦物為普通角閃石（45%），呈柱狀、長(zhǎng)柱狀，呈定向排列；斜長(zhǎng)石（25%），見有少量聚片雙晶，部分斜長(zhǎng)石表面帶混濁，少量斜長(zhǎng)石晶體有絹云母化、碳酸鹽化；石英（15%），分布在普通角閃石間隙中；鉀長(zhǎng)石（5%），偶見有格子雙晶，由于蝕變（絹云母化），部分鉀長(zhǎng)石晶體呈混濁，可能是粘土化，分布在普通角閃石間隙中；其它礦物有黑云母、金紅石、綠泥石、絹云母、綠簾石、石榴子石等，副礦物有榍石、鋯石、磷灰石等。巖石蝕變強(qiáng)烈，主要為硅化和綠泥石化，其次是絹云母化、碳酸鹽化。

（2）陽起石片巖：呈團(tuán)塊狀零星分布?；揖G-綠色，針柱粒狀顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。主要礦物為陽起石（30%），呈柱狀定向排列；綠泥石（30%），可能由閃石和黑云母蝕變形成的；石英（15%），粒狀，他形粒狀，分布在陽起石和綠泥石之間；斜長(zhǎng)石（15%），板柱狀，見有聚片雙晶，部分斜長(zhǎng)石（中長(zhǎng)石）由于蝕變表面帶混濁，部分斜長(zhǎng)石晶體有絹云母化，碳酸鹽化；鉀長(zhǎng)石（2%），短柱狀或短板狀，少數(shù)為不規(guī)則粒狀，偶見有格子雙晶，由于蝕變（絹云母化），部分鉀長(zhǎng)石晶體可能粘土化呈混濁；金紅石（3%），短柱狀、粒狀，分布于角閃石間隙中。其它礦物有碳酸鹽、黑云母、絹云母、綠簾石等，副礦物有榍石、磷灰石。巖石中針狀陽起石、片狀綠泥石呈定向排列，并與粒狀的石英、半自形板狀長(zhǎng)石相間排列而成，各自較集中，形成較明顯的條帶狀，并作定向排列。

3.2巖石地球化學(xué)特征

3.2.1 常量元素特征

巖石化學(xué)成分及有關(guān)特征參數(shù)見表4。從表中可以看出，巖石富鋁、鐵、鉀、鈉，Na2O＞K2O，K2O/ Na2O平均0.84。從Si-K圖解上（圖4），樣品均落入高鉀玄武安山巖區(qū)。從巖石地球化學(xué)圖解中（圖5），可以看出肖莊變基性巖屬高鉀鈣堿性系列巖石，原巖為基性火山巖。

表3 馬大莊和西王樓變基性巖體微量元素含量及特征參數(shù)表（×10-6）Table 3 Trace element content of the metamorphic rock mass in Madazhuang and Xiwanglou(×10-6)

表4 肖莊變基性巖巖石主量元素含量（×10-2）Table 4 Chemical composition of the metamorphic rock mass in Xiaozhaung(×10-2)

圖4 肖莊變基性巖Si—K關(guān)系圖解Fig.4 Si-Krelationshipdiagramofmetamorphic rocks in Xiaozhuang

圖5 肖莊變基性巖巖石地球化學(xué)分類圖解[4]Fig.5 Geochemical classification diagramofmetamorphic rocks in Xiaozhuang

圖6 肖莊變基性巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線圖Fig.6 Chondrite Normalized ofrare earth element in metasomatic rock mass in Xiaozhuang

3.2.2 稀土和微量元素特征

稀土元素及有關(guān)特征參數(shù)見表5。稀土總量ΣREE為（325.23～332.17）×10-6，平均329.08× 10-6，輕重稀土比值LREE/HREE為8.69～8.83，平均8.78，表明輕稀土相對(duì)富集；(La/Yb)N在（8.78～8.98）×10-6，平均8.85×10-6，同樣表明輕稀土富集型。δEu平均0.77，表明具中等負(fù)銪異常。圖6所示稀土元素分布模式均為向右微傾近于平坦型，LREE略富集，LREE比HREE富集。與地幔巖、堆晶巖模式相似[4]。

微量元素及有關(guān)特征參數(shù)見表6。圖7所示原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解具有右傾的分布模式，具K、La、Ba富集，Nb、Ta、Th、Sr、Ti虧損特征。

表5 肖莊變基性巖稀土元素含量及有關(guān)特征參數(shù)表（×10-6）Table 5 Rare earth element content of the metamorphicrock mass in Xiaozhuang(×10-6)

表6 肖莊變基性巖微量元素含量及有關(guān)特征參數(shù)表（×10-6）Table 6 Trace element content of the metamorphic rock mass in Xiaozhuang(×10-6)

圖7 肖莊變基性巖微量元素對(duì)原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化“蛛網(wǎng)圖”Fig.7 Primitive mantle normalized oftrace elements in metasomatic rock mass ofXiaozhuang

3.3形成時(shí)代及構(gòu)造地質(zhì)背景分析

肖莊變基性巖體分布熊耳群中，其原巖為一套基性火山巖，與熊耳群中的基性—酸性火山巖呈漸變接觸，巖性和巖石化學(xué)參數(shù)特征與熊耳群火山巖系具有相似的特征[5]，該變基性巖體應(yīng)歸屬熊耳群較為合理。熊耳群形成時(shí)代在華北地臺(tái)南緣各地稍有差別，豫南地區(qū)偏低，豫西地區(qū)偏高，其中在確山—泌陽地區(qū)變基性巖全巖Rb-Sr等時(shí)年齡為1420 Ma?，舞陽地區(qū)安山巖全巖Rb-Sr等時(shí)年齡為1675 Ma，晶屑凝灰?guī)r全巖Rb-Sr等時(shí)年齡為1780±25 Ma[3]，豫西盧氏地區(qū)鋯石U-Pb年齡上限為1650～1700 Ma，下限年齡小于2400為Ma[6]。以此推斷熊耳群形成于中元古代早期。

不同巖區(qū)、不同時(shí)代的火山巖及其巖石化學(xué)性質(zhì)在時(shí)空分布上所表現(xiàn)出來的規(guī)律變化，無疑與它們形成時(shí)的大地構(gòu)造背景有關(guān)[7]。喬秀夫等研究后認(rèn)為，華北地臺(tái)中元古界盆地在不同時(shí)期，其構(gòu)造性質(zhì)完全不同，1800～1700 Ma為裂陷期，1600～1400 Ma發(fā)展成陸表海，1400～1300 Ma轉(zhuǎn)化為弧后盆地[8]，肖莊變變基性火山巖系在KO-KA比值圖解中，均落入島弧或大陸玄武巖附近，表明區(qū)內(nèi)該套火山巖系形成于大陸邊緣或島弧活動(dòng)的構(gòu)造環(huán)境。

4 結(jié)論

（1）馬大莊和西王樓變基性巖，富Al2O3、MgO、CaO，貧Na2O、K2O，原巖為輝長(zhǎng)巖，為一套基性侵入巖，其巖石地球化學(xué)特征與大陸拉斑玄武巖成分相近，形成時(shí)代為新元古代末期，形成的構(gòu)造背景應(yīng)為大陸裂谷的拉張環(huán)境，標(biāo)志著華北陸塊南緣在新元古代末期的一次強(qiáng)烈的拉張事件。

（2）肖莊變基性巖，富鋁、鐵，富鉀、鈉，Na2O＞K2O，K2O/Na2O平均0.84，屬高鉀鈣堿性系列巖石，原巖為一套基性火山巖，形成于大陸邊緣或島弧活動(dòng)的構(gòu)造環(huán)境，形成時(shí)代為中元古代早期。

（3）竹溝盆地兩側(cè)的變基性巖具有不同的巖石地球化學(xué)特征、不同的形成時(shí)代，形成于不同的構(gòu)造環(huán)境。馬大莊和西王樓變基性巖為區(qū)域周莊變基性巖體的一部分，而肖莊變基性巖應(yīng)從區(qū)域周莊變基性巖體中解體，歸屬于中元古熊耳群。

本文在撰寫過程中，得到我院何孝良地質(zhì)礦產(chǎn)教授級(jí)高級(jí)工程師的指導(dǎo)，謹(jǐn)致謝忱。

注釋：

?張杰,張以熔,陳曾武,等.1∶5萬竹溝幅(I-49-120-丙)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].河南省地礦局第三地質(zhì)調(diào)查隊(duì).1981.

?張宗恒,楊英山,劉炳學(xué)等.1∶5萬瓦崗幅(I-49-120-D)、任店幅(I-49-132-B)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].河南省地礦局第三地質(zhì)調(diào)查隊(duì).1987.

?曾憲友,武太安,裴中朝,等.1∶25萬棗陽市幅(I49C004004)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(R).河南省地質(zhì)調(diào)查院.2007.

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[4]孫健,倪艷軍,柏道遠(yuǎn),馬鐵球.湘東南瑤崗仙巖體巖石地球化學(xué)特征、成因與構(gòu)造環(huán)境[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn), 2009,25(3):12-18.

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LI Lian-Tao

(The Third Institute of Geology and Mineral Resources Survey of Henan Geological Bureau,Xinyang 464000,Henan,China)

Li L T.Characteristics and Attribution of Metamorphic Rocks in Zhugou Area,Henan Province.

Based on the analysis of petrologic geochemical characteristics and tectonic setting, this paper studies thedistribution ofmetamorphic rock mass in the north and south wings of Zhugou basin. It is believed that the majesticrocks ofMadazhuangandXiwanglou on the south side ofZhugou basin are rich in aluminum,magnesiumand calcium,but poor in sodiumand potassium, showingthe characteristics ofbasalt in tensile environment. The original rock fromthe crystallization differentiation of basic magma, is gabbro, belonging to the Neoproterozoic basement intrusive rocksystem. The Xiaozhuangmetamorphic rocks on the north side of Zhugou basin are characterized by rich Al- Fe andK- Na, belonging to the series of high- Kcalc- alkaline rocks. They are formed on the continentalmargin or island arcactive tectonic setting. The original rocks are basaltic andesites, and have similar characteristics with the Xiong'ergroup volcanic rocks,which should be attributed totheXiong'er group.

Zhugou area; metamorphic rocks; geochemical characteristics; gabbro; basaltic andesite; Xiong'ergroup

P588

A

1007-3701（2016）04-325-08

10.3969/j.issn.1007-3701.2016.04.001

2016-9-14；

2016-10-20.

河南省地勘基金項(xiàng)目“河南省竹溝—瓦崗地區(qū)1∶5萬礦產(chǎn)調(diào)查（06ZB-29）”資助.

李連濤（1966—），男，地質(zhì)礦產(chǎn)高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)和礦產(chǎn)勘查工作.E-mail：495858682@qq.com.

Ge-ology and Mineral Resources of South China,2016,32(4):325-332.