河北省涿鹿縣大河南巖體中A型花崗巖特征及構(gòu)造意義

王德強(qiáng)，張正平，潘志民，薛鵬遠(yuǎn)，段炳鑫，徐翠

（河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北 廊坊 065000）

河北省涿鹿縣大河南巖體中A型花崗巖特征及構(gòu)造意義

王德強(qiáng)，張正平，潘志民，薛鵬遠(yuǎn)，段炳鑫，徐翠

（河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北 廊坊 065000）

分布在大興安嶺－太行山構(gòu)造巖漿活動帶上的大河南巖體，是多期巖漿活動的產(chǎn)物，劃分為晚侏羅世、早白堊世早期和早白堊世晚期三期。早白堊世侵入巖由細(xì)粒正長花崗巖、中粒正長花崗巖、花崗斑巖組成。本文通過對早白堊世侵入巖地球化學(xué)特征進(jìn)行系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)該期巖體主量元素具有富硅、富堿、富鐵，低鎂、貧鈣特征；稀土元素配分曲線為右傾“海鷗型”，負(fù)銪異常明顯；微量元素以Ba、Sr、P、Ti強(qiáng)烈虧損，K富集為特征。Y/Nb－Ce/Nb圖解上，巖體具A1型花崗巖特征，形成于非造山環(huán)境的張性環(huán)境，是早白堊世華北東部巖石圈減薄、華北克拉通破壞的具體實例。

A型花崗巖；地球化學(xué)；構(gòu)造環(huán)境；大河南；河北

大河南巖體位于大興安嶺-太行山構(gòu)造巖漿巖帶的太行山北段（河北省涿鹿縣大河南一帶），是中生代中酸性巖漿活動的典型代表。大河南巖體沿大河南-謝家堡北北東向深斷裂（上黃旗-烏龍溝深斷裂）分布，是多期巖漿活動的產(chǎn)物，從早至晚劃分為晚侏羅世、早白堊世早期和早白堊世晚期三期。晚侏羅世巖漿侵入活動較弱，呈北東向集中分布于研究區(qū)中部，由早到晚劃分為細(xì)粒輝長閃長巖→中粒石英二長閃長巖→中?；◢忛W長巖；早白堊世早期侵入巖較發(fā)育，但空間分布比較分散，由早到晚劃分為細(xì)粒正長花崗巖→中粒正長花崗巖→花崗斑巖；早白堊世晚期侵入巖是區(qū)內(nèi)相對最晚的一期巖漿活動，由早到晚劃分為細(xì)粒含斑石英二長巖→中粒斑狀石英二長巖→中粒含斑二長花崗巖→粗粒斑狀二長花崗巖→花崗斑巖，構(gòu)成一個較完整的巖漿演化序列（圖1）①河北1/5萬大廟（J50E001005）、謝家堡（J50E001006）、大河南（J50E002005）、紫石口(J50E002006)幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告。

許多學(xué)者對太行山地區(qū)中生代中酸性巖漿巖巖石成因、成巖動力學(xué)背景進(jìn)行過研究，并發(fā)表了大量研究成果[1-6]，盡管對大興安嶺-太行山構(gòu)造巖漿巖帶中生代巖漿活動存在不同認(rèn)識，但是一致認(rèn)為早白堊世太行山地區(qū)處于拉張構(gòu)造環(huán)境，巖石圈強(qiáng)烈減薄[7]。上述成果多為區(qū)域性成果，對太行山地區(qū)華北板塊處于張性構(gòu)造環(huán)境的點上詳細(xì)研究較少。河北省涿鹿縣大河南一帶開展1/5萬地質(zhì)調(diào)查在大河南巖體中發(fā)現(xiàn)的早白堊世A型花崗巖彌補(bǔ)了這方面的不足。本文通過對大河南白堊世A型花崗巖巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)特征的分析，確定大河南A型花崗巖的成因，初步探討太行山地區(qū)早白堊世構(gòu)造環(huán)境。

1 巖體地質(zhì)及巖相學(xué)特征

早白堊世早期巖體分布于大河南雜巖體邊部或靠近邊部，多呈小巖珠、巖滴或脈狀產(chǎn)出，巖石抗風(fēng)化能力強(qiáng)，多形成陡峻的地形，空間上呈北北東向展布。巖體侵入新太古代元坊巖組、中元古代高于莊組、中侏羅世髫髻山組及晚侏羅世侵入巖中，又被早白堊世晚期侵入巖侵入。巖石類型主要有細(xì)粒正長花崗巖、中粒正長花崗巖及花崗斑巖。巖石普遍偏堿性，鉀長石含量較高，暗色礦物少，僅見少量黑云母，不含深源包體，從早期侵入體到晚期侵入體巖石具有由細(xì)?！辛！郀畹慕Y(jié)構(gòu)演化特征。中粒正長花崗巖鋯石U-Pb等時線年齡值為139±3 Ma，形成于早白堊世①。

細(xì)粒正長花崗巖：巖石肉紅色，細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石由斜長石、鉀長石、石英和黑云母組成。斜長石半自形板狀，粒度一般0.2～1 mm，具有高嶺土化、絹云母化，礦物蝕變不均勻，聚片雙晶可見，呈細(xì)密平直狀，有的斜長石被包于鉀長石粒內(nèi)，斜長石牌號An=23，為更長石，含量15%～20%；鉀長石為正長石，半自形-他形粒狀，粒度一般0.2～1.5 mm，具有明顯高嶺土化，有的含鈉質(zhì)條紋，呈規(guī)則細(xì)脈紋狀，為出溶條紋，含量約20%，局部見鉀長石與石英互呈文象狀交生，鉀長石含量55%～60%；石英，他形粒狀，粒度一般0.2～1 mm，主沿長石粒間呈填隙狀分布，含量25%；黑云母，褐色葉片-微片狀，星散狀分布，具有綠泥石化，部分已呈假像，殘留部分多色性顯著：Ng′＝褐色，Np′=淺黃色，少量分布。副礦物為磷灰石、鋯石和褐簾石。

中粒正長花崗巖：巖石肉紅色，中?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石由斜長石、鉀長石、石英和黑云母組成。其中斜長石半自形板狀，粒度一般2～3 mm，具有土化、絹云母化、黝簾石化，礦物蝕變不均勻，被鉀長石交代，具有蠕蟲交代結(jié)構(gòu)，局部粒內(nèi)可見聚片雙晶，斜長石牌號An＝33，為中長石，含量20%～25%；鉀長石為正長條紋長石，半自形-他形粒狀，粒度一般2～5 mm，粒內(nèi)鈉質(zhì)條紋為出溶產(chǎn)物，呈規(guī)則細(xì)小脈紋狀分布，含量約10%～15%，交代斜長石，含量45%～50%；石英，他形粒狀，粒度一般2～5 mm，填隙狀分布于長石粒間，含量27%；黑云母，褐色葉片狀，星散狀分布，具有不均勻綠泥石化、綠簾石化，少數(shù)呈假像，多殘留，多色性明顯：Ng′＝暗褐色，Np′＝淺黃色，含量3%。副礦物為磷灰石、鋯石和榍石。

花崗斑巖：巖石肉紅色或淺肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶由自形-半自形板狀斜長石、正（條紋）長石及少量葉片狀黑云母構(gòu)成，星散分布，大小0.2～1 mm不等，其中正（條紋）長石有時呈聚斑狀產(chǎn)出，輕高嶺土化，含量10%，少量斜長石亦呈聚斑狀產(chǎn)出，具有高嶺土化，輕微絹云母化，偶見環(huán)帶構(gòu)造，含量5%。根據(jù)垂直（010）晶帶最大消光角法測得斜長石Np′＝18，斜長石牌號An＝26，屬于更長石。基質(zhì)由微粒狀長石（鉀長石為主，含量65%）、石英（20%）構(gòu)成，大小0.02～0.07 mm，部分石英與鉀長石呈微文象連晶（花斑巖），少見板條狀鉀長石。副礦物為磷灰石和鋯石。

2 巖石地球化學(xué)特征

本次對大河南A型花崗巖系統(tǒng)采集了8件地球化學(xué)樣品，全部為新鮮巖石，分析測試由中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心實驗室完成。主量元素采用堿熔法將樣品制備，使用X射線熒光光譜議（XRF-1500）完成分析測試，分析精度高于5%。微量元素和稀土元素的分析采用酸溶法將樣品制備好后，使用等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）ElementⅡ測試完成，分析精度總體優(yōu)于10%，測試方法詳見高劍峰等[8]。

大河南A型花崗巖巖石化學(xué)分析結(jié)果及特征參數(shù)見表1和表2。

2.1 巖石主量元素

大河南A型花崗巖主量元素具有以下特征：

（1）非常富硅，SiO2為71.48%～77.84%。（2）鈣、鋁含量低，CaO=0.21%～1.41%，Al2O3=11.77%～14.84%，過鋁指數(shù)（A/CNK）介于0.95～1.09之間，屬偏鋁類型。（3）鐵含量較高，F(xiàn)eOT=0.62%～2.10%；鎂含量較低，MgO=0.09%～0.55%，F(xiàn)eOT/MgO=2.56～7.81。鐵高而鎂低，F(xiàn)eOT/MgO為2.56～7.81，與A型花崗巖普遍具有富鐵貧鎂的特征相一致。（4）富堿、相對富鉀，K2O+Na2O為8.27%～9.83%，K2O/Na2O為0.96～2.25，堿度率AR為2.52～4.79，在SiO2-AR圖解中投影點全部落入堿性區(qū)域（圖2）。在Na2O-K2O圖解中（圖3）投影點除一個點落在A型花崗巖區(qū)界線附近外，其余都落在A型花崗巖區(qū)內(nèi)。

大河南A型花崗巖具有富硅（SiO2平均75.40%）、富堿（Na2O+K2O平均8.69%）和低鎂（MgO平均0.29%）、貧鈣（CaO平均0.62%）的特征，與河北省典型的中生代A型花崗巖-白查（昌平）[11]和窟窿山（豐寧）[12]的A型花崗巖相似。與吳鎖平定義的A型花崗巖主量元素特征相符[13]。

2.2 巖石微量和稀土元素特征

稀土元素ΣREE＝(135.20～317.42)×10-6，輕重稀土比值 ΣLREE/ΣHREE=9.21～27.46，(Sm/Nd)N＝0.13～0.19，比值較低，(La/Yb)N＝7.59～40.01，多數(shù)＞25，總體顯示分餾程度較高，輕稀土較富集，重稀土虧損的特征。(La/Sm)N＝4.42～11.49，(Gd/Yb)N＝0.88～2.90，總體反映輕稀土強(qiáng)分餾，重稀土基本無分餾或弱分餾的特征。δEu＝0.18～0.74，多數(shù)＜0.6，總體顯示較強(qiáng)的負(fù)銪異常。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖（圖4）總體呈標(biāo)準(zhǔn)的右傾“海鷗型”，輕稀土曲線較陡，重稀土曲線較為平緩，屬分異型。

在微量元素蛛網(wǎng)圖上（圖5），大離子親石元素Ba、Sr和高場強(qiáng)元素Nb、Ta、P、Ti虧損，而高場強(qiáng)元素Th、La、Ce、Nd、Zr、Hf、Sm富集。Ba、Sr負(fù)異常表明受長石結(jié)晶的影響，Nb、Ta的相對虧損指示巖漿可能來源于地殼重熔。Ti的虧損可能是鈦鐵礦的分離結(jié)晶造成的；鈦鐵礦的結(jié)晶也符合高溫、低氧逸度的特征[16]。

3 成因探討

3.1 物質(zhì)來源

巖體Rb/Sr＝0.25～10.87，多數(shù)高于地殼平均值（0.25）[17]；Rb/Nb=6.5～12.1，K/Nb=526～1672，多與地殼相應(yīng)比值（5.36～6.55和1498～1976）相近，明顯高于地幔相應(yīng)比值（0.24～0.89和249～349）[18]；Nb/ Ta值為11.27～17.07，平均為13.80，明顯低于幔源巖石（17.5±2）[19-20]，而較接近陸殼巖石（～11）[20-21]。這些特征顯示巖漿來源于地殼。

關(guān)于A型花崗巖的成因有四種：（1）幔源堿性基性巖漿高度結(jié)晶分異形成[22-23]；（2）長英質(zhì)巖石在地殼淺部脫水部分熔融形成[24-26]，多屬鋁質(zhì)A型花崗巖；（3）花崗質(zhì)熔體抽離后的富含F(xiàn)和Cl的下地殼麻粒巖殘留體(residual-source)在高壓下的小程度部分熔融作用[10，27]；（4）幔源、殼源不同來源巖漿混合、分離結(jié)晶作用的產(chǎn)物[28-32]。

大河南A型花崗巖附近未見與其同時代基性巖類侵入，地質(zhì)證據(jù)尚不足以支持A型花崗巖由幔源基性巖漿高度結(jié)晶分異形成；巖體中不發(fā)育鐵鎂質(zhì)巖包體，其他巖漿混合的跡象未見，幔源、殼源不同來源巖漿混合、分離結(jié)晶作用形成的可能性較?。幌碌貧ぢ榱r物質(zhì)發(fā)生部分熔融后形成富鋁貧堿、富鎂貧鈦的耐熔下地殼，該類下地殼物質(zhì)部分熔融后不可能形成區(qū)內(nèi)A型花崗質(zhì)巖漿[24]。大河南A型花崗巖主量元素富硅、高鉀、貧鈣，稀土微量元素貧Sr，Eu等，巖漿殼源特征明顯。因此大河南A型花崗巖更可能是在相對貧水、高溫低壓條件下部分熔融殼源長英質(zhì)巖石形成的，高溫軟流圈地幔上涌為長英質(zhì)地殼熔融提供了所需的熱量。

3.2 構(gòu)造環(huán)境

A型花崗巖分為大陸裂谷或板內(nèi)環(huán)境的A1型和與陸-陸碰撞或島弧巖漿作用有關(guān)的A2型[33]。在Y/ Nb-Ce/Nb圖解（圖6）中，大河南A型花崗巖樣品主要落入A1型花崗巖區(qū)及附近。在R1-R2圖解（圖7）中，大河南A型花崗巖樣品主要落在非造山花崗巖區(qū)和造山期后花崗巖區(qū)之間。近年，最新研究表明，具有A1型花崗巖地球化學(xué)特征的堿性花崗巖可以形成于后造山階段[35]。大河南A型花崗巖形成于拉張環(huán)境，與中生代華北板塊的演化一致[36]。

中生代以來，華北板塊進(jìn)入板內(nèi)造山階段。晚侏羅世，受伊澤奈崎板塊向中國大陸俯沖作用影響，華北板塊處于擠壓應(yīng)力場環(huán)境下，地殼擠壓增厚，下地殼部分熔融形成了殼幔混源巖漿巖。早白堊世早期，太行山板內(nèi)造山帶進(jìn)入一個短暫的休眠期。伊澤奈崎板塊對華北板塊的擠壓作用明顯減弱，由于板塊俯沖擠壓速度突然減慢而發(fā)生應(yīng)力松弛，從而造成應(yīng)力引張狀態(tài)；同時印度板塊開始向歐亞板塊俯沖，形成NE-SW向的擠壓應(yīng)力和NW-SE向的引張作用，使本區(qū)處于右旋張扭應(yīng)力場環(huán)境[36]。在張性區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的誘導(dǎo)下，高溫軟流圈上涌，幔源巖漿熔融晚侏羅世形成的殼幔混源型花崗質(zhì)地殼，沿大河南-謝家堡北北東向深斷裂帶形成大河南A型花崗巖。

A型花崗巖與華北東部巖石圈強(qiáng)烈減薄、克拉通破壞作用具有密切的成因聯(lián)系，是華北東部巖石圈強(qiáng)烈減薄、克拉通破壞作用的淺部響應(yīng)。

4 結(jié)論

大河南A型花崗巖具下列特征：

（1）大河南A型花崗巖具富硅、富堿、富鐵，低鎂、貧鈣等特征；

（2）稀土元素配分曲線為右傾“海鷗型”，輕稀土曲線較陡，重稀土曲線較平緩；

（3）微量元素以大離子親石元素Ba、Sr和高場強(qiáng)元素Nb、Ta、P、Ti強(qiáng)烈虧損，高場強(qiáng)元素Th、La、Ce、Nd、Zr、Hf、Sm富集為特征。

（4）大河南A型花崗巖的侵位，表明早白堊世華北板塊東部已由擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)入伸展環(huán)境，標(biāo)志著太行山板內(nèi)造山運動結(jié)束，華北東部巖石圈強(qiáng)烈減薄、克拉通破壞作用的開始。

致謝：感謝項目組全體同仁的辛勤工作，為本文編寫提供了翔實和豐富的地質(zhì)成果。感謝審稿人對本文提出的建議和修改意見。

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WANG De-qiang1,ZHANG Zheng-ping1,PAN Zhi-min1,XUE Peng-yuan1, DUAN Bing-xin1,XU Cui1

(Hebei Institute of Regional Geological and Mineral Resource Survey,Langfang 065000,China)

Dahenan granites distributed in the Greater Hinggan Mountains-Taihang Mountain tectonic magma active zone,is the product of multiple magmatic activities,and it is divided into three periods including late Jurassic,late Jurassic-early Cretaceous and early Cretaceous.Early cretaceous intrusive rocks are composed of fine grained syenogranite,medium grained syenogranite and granite porphyry.Through the systematic study of the geochemistry characteristic of early Cretaceous intrusive rocks,the authors found Dahenan granites have the following characteristics which are rich in silicon,alkali and iron,low in magnesium and calcium,and REE distribution curve shows the right-dipping oblique V-shapped pattern with obvious negative Eu anomalies.The trace element characteristics are strong loss of Ba,Sr,P,Ti and enrichment of K.According to Y/Nb－Ce/Nb diagram,the Dahenan granites have the characteristics of A1 type granite,formed in the extensional environment of the non orogenic environment,which is a instance of early Cretaceous Eastern North China Lithospheric thinning and north China craton destruction.

A-type granites;geochemistry;tectonic settings;Dahenan;Hebei province

P588.121

A

1672－4135（2017）01－0022-07

2016-07-05

國家地質(zhì)調(diào)查項目“河北1/5萬大廟、謝家堡、大河南、紫石口幅區(qū)調(diào)（1212010610417）”

王德強(qiáng)（1968-），男，高級工程師，主要從事工程地質(zhì)與礦產(chǎn)地質(zhì)工作，Email:611991122@qq.com。