甘肅北山北帶明水西新井埃達克巖質(zhì)石英閃長巖地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

齊瑞榮 ，雷志才，黃增保

(1.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四勘查院，甘肅 酒泉735000；2.甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州730000)

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甘肅北山北帶明水西新井埃達克巖質(zhì)石英閃長巖地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

齊瑞榮1，雷志才2，黃增保2

(1.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四勘查院，甘肅 酒泉735000；2.甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州730000)

摘要：明水西新井石英閃長巖位于甘肅北山晚古生代白山巖漿弧帶上。通過對其巖石化學(xué)組成的研究表明，主量元素SiO2、Al2O3和MgO的含量分別為59.13%～67.90%、14.90%～16.42%和1.96%～3.12%，微量元素Y、Yb和Sr的含量分別為11×10-6～22.8×10-6、1.19×10-6～2.33×10-6和364×10-6～871×10-6，LREE為富集型和Eu為正異常，這些特征反映石英閃長巖為埃達克質(zhì)巖。是俯沖到深處具MORB性質(zhì)的板片在一定的物理化學(xué)條件下部分熔融后直接侵位于近地表而形成的。本區(qū)埃達克巖與金礦化存在密切的時空關(guān)系。

關(guān)鍵詞：埃達克巖； 地球化學(xué)； 石英閃長巖； 甘肅

埃達克巖不僅具有重要的地球動力學(xué)意義，而且與埃達克巖有關(guān)的Au-Cu成礦作用及成礦規(guī)律，得到地學(xué)同仁認(rèn)可，備受關(guān)注(DEFANT 1993，2001；OYARZUN，2001；王強等，2002；曲小明等，2002)。近年來，在中國東部陸續(xù)識別出大量地球化學(xué)性質(zhì)與埃達克巖類似的晚中生代中酸性火山巖和侵入巖(張旗等，2001a，2001b，2001c；王強等，2000，2001；許繼峰等，2001；王焰等，2001，劉紅濤等，2002)，對其成巖機理、構(gòu)造環(huán)境及與Cu-Au等的成礦作用進行了較為深入的探討。近年在中國西部的東天山土屋—延?xùn)|、西天山莫斯早特也有與銅礦有關(guān)的埃達克巖的報道(芮宗瑤等，2000；陳文明，2001；張連昌等，2004；趙振華等，2004)。筆者在參加1∶25萬紅寶石幅區(qū)調(diào)時 ，在土屋-延?xùn)|銅礦帶鄰區(qū)，甘肅北山北帶的明水西，白山巖漿弧帶南側(cè)，首次發(fā)現(xiàn)具埃達克巖地球化學(xué)性質(zhì)的早石炭世中酸性侵入巖，其巖石地球化學(xué)特征顯示為與俯沖洋殼熔融有關(guān)的埃達克巖。明水埃達克巖的深入研究，對北山造山帶晚古生代構(gòu)造演化、成礦作用具有重要的意義。

1巖體基本地質(zhì)特征與礦床特征

1.1白山巖漿弧帶與巖體地質(zhì)特征

明水西新井埃達克巖質(zhì)石英閃長巖出露于甘肅肅北縣馬鬃山鎮(zhèn)西的明水一帶，構(gòu)造上位于塔里木板塊北緣，與哈薩克斯坦板塊華力西縫合帶南側(cè)的白山巖漿弧帶上。白山巖漿弧帶位于紅石山蛇綠混雜巖帶南側(cè)，南北寬>40 km，東西長>300 km，向西延入新疆東天山，與康古爾塔格斷裂南緣的雅滿蘇弧相接，向東延入內(nèi)蒙古境內(nèi)，在該范圍內(nèi)晚古生代鈣堿性火山巖及中酸性侵入巖廣布?；鹕綆r主要分布于早石炭世白山組中，巖石主要由安山巖、英安巖和流紋巖等中酸性火山巖和一些沉積巖組成，據(jù)最近研究表明該套巖石屬典型的陸緣島弧鈣堿性火山-沉積巖系。中酸性巖多呈較大的巖基出露，如明水巖基、狼娃山巖基和大石山巖基，成因類型多為S型、I型和A型花崗巖。為一較為復(fù)雜的島弧碰撞造山帶。

明水西新井埃達克質(zhì)石英閃長巖主要分布于白山巖漿弧明水巖基的南側(cè)。多呈形態(tài)各異的殘留體團塊狀分布，在新井一帶呈較大的巖株產(chǎn)出，面積500 km2。其侵入于早石炭世白山組和前長城紀(jì)敦煌巖群中，為明水巖基主體侵入的淡色二長花崗巖(S型花崗巖)所侵入蠶食，呈捕虜體形式產(chǎn)出，并見有這些巖體巖枝侵入。巖體由中細(xì)粒閃長巖、似斑狀中細(xì)粒石英閃長巖和中細(xì)粒石英閃長巖組成，其中以中細(xì)粒石英閃長巖分布較廣泛，在中細(xì)粒閃長巖中多見輝長質(zhì)包體和角閃質(zhì)包體。巖體中脈巖發(fā)育，一般走向呈北東向，主要為片理化閃長玢巖脈、斜長花崗斑巖脈、閃長巖脈、花崗偉晶巖脈和石英閃長斑巖脈等(圖1)。

在1∶25萬馬鬃鎮(zhèn)幅區(qū)調(diào)*甘肅省地質(zhì)調(diào)查院. 1∶25萬馬鬃山幅區(qū)調(diào)報告, 2001.研究區(qū)南側(cè)，南查干努如西一帶，采獲(314±14)Ma的全巖等時線Rb-Sr法同位素年齡值，在1∶25萬紅寶石幅區(qū)調(diào)中*甘肅省地質(zhì)調(diào)查院. 1∶25萬紅寶石幅區(qū)調(diào)報告, 2004.，在白山東采獲(273 ±14) Ma全巖Rb-Sr等時線年齡，故將其侵位時代為早石炭世晚期—中石炭世早期。

1.2明水西金-鉛鋅礦床地質(zhì)特征

明水西新井石英閃長巖巖體還構(gòu)成明水西金-鉛鋅礦床的賦礦圍巖。金-鉛鋅礦床賦于閃長巖和石英閃長巖、斜長花崗斑巖中，礦體呈脈狀、扁豆?fàn)?、串珠狀及網(wǎng)狀分布，礦石可分為金-鉛鋅礦脈和含金石英脈2種類型，二者有時單獨存在，有時含金石英脈呈細(xì)脈充填于金-鉛鋅礦脈中間。顯示該礦床具有兩期成礦的特點，早期為金-鉛鋅礦脈階段，晚期為含金石英脈階段。礦石礦物：金-鉛鋅礦脈以方鉛礦為主，其次為閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦，其金屬礦物總量一般為3%～10%，局部可達20%；含金石英脈：礦物有黃鐵礦、孔雀石，其中以黃鐵礦、赤鐵礦為主，但一般含量不高，總含量僅為1%～5%；圍巖蝕變以碳酸鹽化最為強烈，其次為絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化，硅化及高嶺土化等低溫?zé)嵋何g變?yōu)橹鳌?jù)初步普查，明水西金-鉛鋅礦已達中型礦床。

1.第四系；2.新近紀(jì)苦泉組；3.石炭紀(jì)白山組；4.太古宙敦煌巖群；5.大石山巖體；6.明水巖體；7.新井巖體；8.角度不整合；9.斷層界線；10.研究區(qū)；11.哈薩克斯坦板塊；12.紅石山蛇綠混雜巖帶；13.塔里木板塊；14.白山巖漿??；15.明水-旱山微板塊圖1　新井巖體地質(zhì)概圖Fig.1　Geological sketch map of Xinjing intrusion

2巖石學(xué)特征

(1)細(xì)粒閃長巖：細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物粒徑0.2～1.8 mm。巖石組成：斜長石(65%～75%)呈自形-半自形板狀、寬板狀，卡納雙晶發(fā)育，An=28，多數(shù)沿核心絹云母化、黏土化，石英(5%±)呈他形粒狀，多數(shù)聚集充填在各礦物之間；角閃石(20%±)，自形-半自形粒狀，局部為綠泥石、纖閃石所交代；黑云母(1%～5%)呈半自形-自形、片狀、鱗片狀，部分為綠泥石所交代，個別晶體受外力作用有點彎曲現(xiàn)象，副礦物主要為磷灰石、榍石等，含量<1%。

(2)中細(xì)粒石英閃長巖：巖石具半自形中細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物粒徑1～4 mm，以1～2 mm為主，由斜長石(50%～60%)、鉀長石(1%～2%)、石英(10%±)、角閃石(5%～10%)、黑云母(20%～25%)及副礦物榍石、磷灰石、磁鐵礦等組成。斜長石為半自形-自形寬板狀，聚片雙晶發(fā)育，An=26，屬更長石，常具絹云母化，鈉黝簾石化，局部發(fā)生鈉長石化；鉀長石：呈他形晶粒狀，為條紋長石，條紋長石交代斜長石，形成蠕英結(jié)構(gòu)；石英呈他形粒狀，常呈集合體聚集，充填在其他礦物之間；黑云母、角閃石具綠泥石化現(xiàn)象，內(nèi)常包裹磁鐵礦、磷灰石等副礦物。

(3)似斑狀中細(xì)粒石英閃長巖：似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶由斜長石(15%±)，局部地段可見角閃石(1%～3%)、黑云母(1%～2%)斑晶，粒徑1.6×2.0 mm～2.4×5.2 mm；基質(zhì)具中細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)，由斜長石(52%)、角閃石(2%)、黑云母(10%)、石英(10%～15%)組成，粒徑<1 mm，副礦物主要為榍石、磷灰石、磁鐵礦等。斜長石為自形寬板狀，板狀，卡納聚片雙晶發(fā)育，并且環(huán)帶構(gòu)造，屬中長石，邊部較潔凈，具鈉長邊，內(nèi)具補丁狀消光，并具輕微絹云母化現(xiàn)象；角閃石為自形-半自形長柱狀；黑云母為自形-半自形片狀，具深褐-紅褐-棕褐色多色性，邊緣有榍石、磷灰石等副礦物少量分布；石英呈他形粒狀，多齒狀鑲嵌聚集狀分布，局部具重結(jié)晶現(xiàn)象。

3巖石地球化學(xué)特征

巖石化學(xué)、微量元素和稀土元素樣品分別采自明水西巖體中，通過顯微鏡觀察，盡量挑選無蝕變和礦化影響或蝕變較弱的樣品。分析結(jié)果見表1、表2、表3。

3.1巖石化學(xué)特征

從表1中可以看出，主量元素：SiO2為59.13%～67.90%，屬中酸性侵入巖范疇。Al2O3含量較高為14.90%～16.42%，MgO為1.96%～3.12%，Mg#〔100×Mg/(Mg+Fe)〕介于0.29～0.33，具有埃達克巖的地球化學(xué)特征(SiO2≥56%，Al2O3≥15%，MgO通常<3%，很少>6%，Mg#<0.5)。所有樣品中Na2O含量為2.70%～5.00%，K2O含量為2.11%～3.86%，Na2O/K2O為0.84～2.63，說明巖石較富鈉，具有O型埃達克巖的特點(張旗等，2001a，2001b)。δ值介于1.59～2.18，KNC值介于0.73～1.68，屬鈣堿性系列巖石。

3.2稀土元素特征

對巖石稀土元素分析表明(表2)，稀土總量∑REE較低，介于91.22×10-6～193.53×10-6，其中LREE=71.26×10-6～159.33×10-6，HREE=19.96×10-6～42.09×10-6，LREE/HREE值介于3.24～6.14，(La/Yb)N值介于7.85～17.99，(La/Sm)N介于3.02～5.22，輕稀土富集，且輕稀土分餾明顯，重稀土虧損，Y和重稀土元素含量較島弧安山巖-英安巖-流紋巖要低，其中Yb值介于1.19×10-6～2.33×10-6，大多數(shù)為1.19×10-6～1.9×10-6， Y值介于11×10-6～21.8×10-6，大多數(shù)為11×10-6～15.1×10-6，與埃達克巖含量基本相當(dāng)(Y<18×10-6， Yb≤1.9×10-6)，個別樣品個別元素超標(biāo)，可能是作為捕虜體受后期淡色花崗巖侵入影響所致。稀土配分曲線右傾(圖2)，屬輕稀土富集型，且輕重稀土分餾明顯，與埃達克巖稀土配分型式相似(錢青等，2001)，δEu值介于0.64～0.95，具弱的負(fù)Eu異常。

3.3微量元素特征

從巖體微量元素含量來看(表3)，低場強元素Ba、Th、K、LREE、Sr含量較高，而高場強元素Nb、Ta、P、Ti含量較低。Sr/Y>20(22.4～79.1)，Sr含量一般為364×10-6～871×10-6，多數(shù)>400×10-6，較島弧安山巖-英安巖-流紋巖要高，與埃達克巖含量相當(dāng)(一般>400×10-6)。在洋脊玄武巖標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖3)中顯示：Ba、Nb、P、Ti等元素呈負(fù)異常，而Rb、Th、Ta、La、Ce、Sr、Hf、Zr等元素和多數(shù)Eu呈正異常。其中Ta、Sr、Zr、Hf等元素的正異常，與正常島弧鈣堿中酸性侵入巖石特征不同，一般島弧鈣堿性巖石具有明顯的Sr、Zr、Hf的負(fù)異常。巖石輕重稀土元素分餾明顯，Sr正異常，Eu正異?；蜉p微的負(fù)異常，表明源區(qū)殘留物含石榴子石且不含斜長石，暗示其熔融巖漿的溫壓條件與石榴子石穩(wěn)定的溫壓條件相同。

4巖石成因及構(gòu)造環(huán)境討論

4.1巖石成因

明水西石英閃長巖體主要礦物組合為斜長石+角閃石±黑云母±石英，未見單斜輝石和斜方輝石，副礦物包括磷輝石、鋯石、榍石及鈦鐵礦等，且含量較高。巖石中局部見輝長質(zhì)包體。從地球化學(xué)的角度來說，大體相當(dāng)于埃達克質(zhì)巖石的特征。主要表現(xiàn)為SiO2≥56%，Al2O3≥15%，MgO<3%，富集輕稀土，且輕重稀土分異強烈，無Eu(或輕微的負(fù)Eu異常)，87Sr/86Sr值較小，為0.703，貧Y和Yb(多數(shù)Y<18×10-6，Yb≤1.9×10-6)，Sr含量較高，多數(shù)>400×10-6，Sr/Y值很高(>20)，La/Yb高場強元素(HFSE)虧損，在蛛網(wǎng)圖上，Sr和Eu呈正異?；驔]有異常，反應(yīng)源區(qū)沒有斜長石分離結(jié)晶作用。與典型的島弧鈣堿性火山巖有明顯區(qū)別(DEFENT等，1990)，同位素87Sr/86Sr為0.704，接近MORB值*甘肅省地質(zhì)調(diào)查院. 1∶25萬紅寶石幅區(qū)調(diào)報告, 2004.，且Na2O/K2O質(zhì)較高，Mg#值<0.5，反映本區(qū)石英閃長巖的巖漿起源于洋脊玄武巖質(zhì)巖石的部分熔融。

4.2構(gòu)造環(huán)境討論

埃達克巖的形成要求源區(qū)必須是基性的含水殘留相有石榴石存在。因此，只要由適合的物理化學(xué)條件，俯沖板片和下地殼熔融都可以形成埃達克巖(ATHERTON et al.，1993，RAPP，2001)。國外發(fā)現(xiàn)的埃達克巖主要形成于島弧環(huán)境(DEFENT et al.，1990；MARTIN，1999)，在國內(nèi)所識別出的埃達克巖主要形成于玄武巖底侵(王強等，2001；張旗等，2001a ，2001b；周新民等，2000)。此外還有下地殼拆沉作用 (PEACOCK et al.)。明水西新井埃達克質(zhì)石英閃長巖分布于紅石山蛇綠混雜巖帶南側(cè)，與早石炭世白山組火山-沉積巖系及I型、S型花崗巖共同構(gòu)成白山巖漿弧帶。白山組火山巖由安山巖、流紋巖、英安巖和火山碎屑巖系組成，且具鈣堿性陸緣島弧火山巖的性質(zhì)，而早石炭世侵入的明水石英閃長巖具埃達克性質(zhì)，反映了早石炭世北山北帶白山巖漿弧帶火山-巖漿活動經(jīng)歷了不同的地質(zhì)環(huán)境演化過程。

圖2　新井巖體稀土元素配分型式圖Fig.2　Chondrite-normalized REE diagrams for the Xinjin intrusion

圖3　新井巖體微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.3　Spider diagrams of trace elements for intrusion the Xinjin intrusion

研究表明島弧火山巖的形成與大洋板塊俯沖導(dǎo)致深部的脫水作用，使板片之上的地幔楔發(fā)生部分熔融，形成的玄武質(zhì)巖漿分異作用上升至地表或地殼淺部，或底侵到島弧地殼底部，加熱下部地殼使之發(fā)生深熔作用形成中酸性巖漿(RAPPETAL，1999)。而埃達克巖是俯沖到深處的具MORB性質(zhì)的板片在一定物理條件下發(fā)生部分熔融，形成中酸性巖漿直接侵位于地表淺部而形成的(DEFANT et al.，1990；MARTIN， 1999)。

結(jié)合本區(qū)晚古時代構(gòu)造演化，筆者認(rèn)為在早石炭當(dāng)紅石山洋殼向塔里木板塊北緣低角度快速俯沖時，俯沖洋殼在75～90km深處的部分熔融形成埃達克質(zhì)巖漿，而白山組火山-沉積巖系形成于大洋板塊較高角度的緩慢俯沖作用。

明水西新井埃達克質(zhì)石英閃長巖在R1-R2構(gòu)造圖解中(圖4)落入板塊碰撞前環(huán)境，在Rb-(Y+Nb)圖解(圖5)中落入島弧花崗巖區(qū)也說明了其形成于島弧環(huán)境，為俯沖板片部分熔融的產(chǎn)物。

圖4　深成巖R1-R2構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.4　R1-R2 diagrams for the Xinjin intrusion

圖5　花崗巖Rb-(Y+Nb)圖解(R.A.Batchelor等，1985)(據(jù)PEARCE等， 1984)Fig.5　Rb-(Y+Nb)diagrams for the Xinjin intrusion

5結(jié)論

(1)明水西新井石英閃長巖SiO2≥56%，Al2O3≥15%，MgO<3%，Mg#<0.5，符合埃達克巖前提標(biāo)志；基本符合Sr>400×10-6，Y<18×10-6，Yb≤1.9×10-6的標(biāo)志(張旗等，2008)，明水西新井石英閃長巖屬埃達克質(zhì)巖。

(2)明水西新井埃達克質(zhì)石英閃長巖具MORB性質(zhì)，其形成于島弧環(huán)境，為俯沖板片部分熔融的產(chǎn)物。

(3)埃達克巖與金-銅成礦作用關(guān)系密切，是金-銅找礦的前提。明水西新井埃達克質(zhì)石英閃長巖呈捕虜體、殘留體出露，且是明水西金-鉛鋅礦的賦礦圍巖。因此，在該區(qū)應(yīng)按照張旗先生“新的與埃達克巖有關(guān)的找礦方法”(張旗等，2008)安排部署找礦普查，通過區(qū)調(diào)、物化探等工作，首先以圈定埃達克巖為目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)隱伏埃達克巖體或其他巖體，進而開展明水西金-鉛鋅礦床外圍及深部找礦。

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收稿日期：2015-11-19；修回日期： 2016-01-02

基金項目：中國地質(zhì)調(diào)查局“甘肅1∶25萬紅寶石幅(K47C002001)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查修測”(200213000020)

作者簡介：齊瑞榮(1964-)，男，甘肅武威人，工程碩士，高級工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作。E-mail：452343803@qq.com

中圖分類號：P588.34

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-6248(2016)02-0134-07

Geochemical Characteristics of Xinjing Adakitic Quartz-diorite Complex from the BeishanArea，Gansu Provine and Its Geological Significance

QI Ruirong1， LEI Zhicai2， HUANG Zengbao2

(1. No. 4 Geological Surveuy Party，Gansu Bureau of Geology and Minetal Resource Expioration，Jiuquan 735000， Gansu， China; 2. Geological Survey of Gansu Province， Lanzhou 730000， Gansu， China)

Abstract：The Xinjing quartz-diorite， lies in the Beishan area， Gansu Province， is occurred in the Paleozoic Beishan island arc belt. The results of petrochemistry show that， the contents of SiO2， Al2O3 and MgO are (59.13%～67.90%)， (14.90%～16.42%) and (1.96%～3.12%)， respectively， while the values of trace elements (such as Y， Yb and Sr) are (11×10-6～22.8×10-6)， (1.19×10-6～2.33×10-6) and (364×10-6～871×10-6)， and these rocks show positive Eu anomalies， indicating that the plagiogranite porphyry shows characteristics of adakitic rocks.These adakitic rocks were formed by the partial melting of subducting slab with MORB features under some physical and chemical conditions， and then they were directly emplaced to the near surface. Thus， these adakitic rocks have close spatial temporal relationship with gold mineralization in this studying area.

Keywords：adakitic rocks; geochemistry;quartz-diorite; Gansu