浙江遂昌柘岱口地區(qū)酸性碎斑熔巖地質(zhì)特征及成因

張 巖,馬宏杰,樊永成,齊巖辛

(浙江省地質(zhì)調(diào)查院,杭州311203)

浙江遂昌柘岱口地區(qū)酸性碎斑熔巖地質(zhì)特征及成因

張 巖,馬宏杰,樊永成,齊巖辛

(浙江省地質(zhì)調(diào)查院,杭州311203)

通過(guò)野外地質(zhì)調(diào)查及室內(nèi)綜合研究,進(jìn)一步闡明浙江遂昌柘岱口地區(qū)碎斑熔巖地質(zhì)特征及成因。宏觀上劃分了碎斑熔巖相帶,查明了碎斑熔巖時(shí)空分布及與圍巖的接觸關(guān)系;微觀上通過(guò)巖石地球化學(xué)、同位素年代學(xué)及鋯石飽和溫度計(jì)算等方法研究該碎斑熔巖。研究區(qū)碎斑熔巖受控于柘岱口—湖山NE向大型火山構(gòu)造洼地復(fù)活型破火山,具有侵出—溢流特點(diǎn),為復(fù)合穹丘狀地質(zhì)體。巖漿演化在時(shí)空上具有連續(xù)性,具有分異巖漿“溢流—侵出—侵入”過(guò)程。巖石具有典型的連續(xù)不等粒碎斑結(jié)構(gòu)和珠邊結(jié)構(gòu),富堿,K2O+Na2O為8.54%～9.25%,A/CNK為0.88～1.04,為準(zhǔn)鋁質(zhì)鉀玄巖系列，富集Nb、Ta、Zr、Hf等高場(chǎng)強(qiáng)元素和Rb、Sr、Ba、Th等大離子親石元素。巖石成巖溫度為803 ℃～884 ℃,具有高溫淺成特點(diǎn)。全巖Rb-Sr等時(shí)線年齡為123 Ma,為早白堊世中期九里坪期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物,是殼—?；旌螴型碎斑熔巖,屬于活動(dòng)大陸邊緣靠板內(nèi)的構(gòu)造環(huán)境。

成因模式;巖性巖相特征;酸性碎斑熔巖;遂昌柘岱口地區(qū);浙江

碎斑熔巖是中國(guó)東南沿海浙閩地區(qū)中生代火山巖系中成因較特殊的一種巖石類型,伴隨著中生代大規(guī)?；鹕綆r漿活動(dòng),與火山碎屑流相、噴溢相、潛火山相等巖類共生產(chǎn)出,其野外巖性特征不易被識(shí)別,在地質(zhì)填圖工作中難以區(qū)分,這對(duì)火山地層歸屬、火山構(gòu)造識(shí)別等不利。以往野外調(diào)查時(shí)因碎斑熔巖富含“碎斑”,與火山碎屑巖類晶屑組合不易區(qū)別,早期遂昌柘岱口地區(qū)碎斑熔巖均歸入高塢組火山巖地層。20世紀(jì)90年代后期,通過(guò)1∶50 000王村口幅區(qū)域地質(zhì)填圖?,發(fā)現(xiàn)其與各地質(zhì)單元之間在時(shí)空上明顯不協(xié)調(diào),與相鄰地質(zhì)單元呈侵入或覆蓋關(guān)系,說(shuō)明此類地質(zhì)體具有侵出—溢流屬性。目前,對(duì)碎斑熔巖巖石學(xué)特征、巖石地球化學(xué)特征、成因與演化過(guò)程及構(gòu)造環(huán)境等研究存在不足。本文以巖性巖相剖面研究為主,從巖相巖石學(xué)入手,對(duì)各相帶巖石樣品資料進(jìn)行綜合分析,旨在解決碎斑熔巖內(nèi)在變化規(guī)律及其與中央侵入體的關(guān)系,進(jìn)一步闡述柘岱口地區(qū)碎斑熔巖巖石類型、巖石系列、成巖溫度、時(shí)代及成因,探討其大地構(gòu)造環(huán)境。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

遂昌柘岱口地區(qū)酸性碎斑熔巖分布在遂昌柘岱口—湖山NE向大型火山構(gòu)造洼地內(nèi)西南段,雙溪口—柘岱口復(fù)活破火山內(nèi)。早白堊世晚期表現(xiàn)為拉張伸展,火山構(gòu)造洼地轉(zhuǎn)為“S”型,區(qū)域上形成永康期湖山陸相盆地構(gòu)造,以河湖相沉積為主,伴隨火山噴發(fā)堆積、基性熔巖噴溢和巖漿侵入,盆地晚期形成火山熱液型充填大型湖山螢石礦田。在此地質(zhì)背景下,柘岱口碎斑熔巖形成于早白堊世早期“V”型火山構(gòu)造洼地末九里坪期。

2 碎斑熔巖地質(zhì)及巖性巖相特征

2.1 碎斑熔巖地質(zhì)特征

柘岱口地區(qū)碎斑熔巖產(chǎn)于磨石山期“V”型火山構(gòu)造洼地第二火山活動(dòng)旋回末期形成的雙溪口—柘岱口復(fù)活破火山內(nèi),出露面積約160 m2(圖1)。破火山經(jīng)歷了大爽期、高塢期和西山頭期大規(guī)模火山爆發(fā)和巖漿噴溢階段,西山頭期末塌陷階段,茶灣期破火山口內(nèi)沉積階段和九里坪期噴發(fā)復(fù)活階段。茶灣期在火山口內(nèi)堆積一套厚約235 m河湖相沉積巖,伴隨少量火山碎屑巖堆積。九里坪期破火山復(fù)活,巖漿活動(dòng)為大規(guī)模的侵出溢流及巖漿侵入,碎斑熔巖是破火山復(fù)活階段的產(chǎn)物。

圖1 遂昌柘岱口地區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)資料?修編)Fig. 1 Regional geological map of the Zhedaikou area in the City of Suichang1-朝川組;2-碎斑熔巖;3-茶灣組;4-西山頭組;5-高塢組;6-大爽組;7-二長(zhǎng)花崗斑巖;8-流紋斑巖;9-花崗斑巖;10-石英霏細(xì)斑巖;11-石英正長(zhǎng)巖;12-產(chǎn)狀;13-斷裂、斷裂帶;14-地質(zhì)界線;15-不整合界線;16-碎斑熔巖相帶界線;17-剖面位置

復(fù)活破火山口東北側(cè)邊緣的嶺根、東塢、黃沙腰、大熟會(huì)和柘岱口東側(cè)等地區(qū),仍保留早期塌陷后復(fù)活的形跡,表現(xiàn)為西山頭組和茶灣組地層與碎斑熔巖體呈圍斜內(nèi)傾關(guān)系,即碎斑熔巖與圍巖呈覆蓋關(guān)系(圖2),兩者斷續(xù)分布長(zhǎng)約10 km,呈弧形展布。東部破石村和七節(jié)嶺一帶,碎斑熔巖與大爽組三段流紋巖呈侵入接觸關(guān)系,兩者接觸帶碎斑熔巖一側(cè)分布相當(dāng)數(shù)量、大小不等的流紋巖捕虜體(圖3)。據(jù)1∶50 000地質(zhì)填圖資料分析,受新近紀(jì)以來(lái)地殼抬升及溝谷下切影響,在深切低洼溝谷區(qū)出露多處面積不等的“侵蝕剝蝕天窗”,主要分布在汪家村、黃沙坑、姚春坑、上作馬和穴坑村等地?,可觀察到碎斑熔巖與其下伏磨石山群高塢組、西山頭組和茶灣組之間存在侵入和覆蓋關(guān)系,表明碎斑熔巖在時(shí)空上具有侵入與層位雙重特點(diǎn)。

2.2 碎斑熔巖巖性巖相特征

2.2.1 碎斑熔巖相帶特點(diǎn)

綜合野外調(diào)查和柘岱口—陳坑剖面資料?(圖4),碎斑熔巖礦物組分及結(jié)構(gòu)單一,“碎斑”含量高且粒徑粗大,以長(zhǎng)石和石英為主,巖石貌似“花崗巖類”,露頭常見(jiàn)多處閃長(zhǎng)質(zhì)包體。碎斑熔巖基質(zhì)呈粒狀結(jié)構(gòu)、霏細(xì)質(zhì)結(jié)構(gòu)和玻質(zhì)結(jié)構(gòu),據(jù)此由內(nèi)向外劃分內(nèi)部相、過(guò)渡相和邊緣相,具有“三相一體”特點(diǎn)[1]。

圖2 大熟會(huì)北側(cè)溢流相碎斑熔巖與茶灣組覆蓋關(guān)系Fig. 2 Contact relation between porphyroclastic lava and underlying Chawan Formation at northern Dashuhui1-泥質(zhì)粉砂巖；2-粉砂巖；3-砂巖；4-含礫砂巖；5-沉凝灰?guī)r；6-石英粗面質(zhì)玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r；7-流紋質(zhì)玻質(zhì)碎斑熔巖；8-產(chǎn)狀

圖4 遂昌柘岱口—陳坑碎斑熔巖相帶剖面圖(據(jù)資料?修編)Fig. 4 Cross section showing lithofacies zones of porphyroclastic lava in the Zhedaikou-Chenkeng area of Suichang

圖3 破石村東北側(cè)碎斑熔巖侵入大爽組三段Fig. 3 Porphyroclastic lava intrudes the Dashuang Formation at northeastern Poshicun1-大爽組三段流紋巖；2-流紋質(zhì)霏細(xì)質(zhì)碎斑熔巖；3-侵入體邊部流紋巖捕虜體；4-碎斑熔巖體侵入圍巖產(chǎn)狀

邊緣相帶:產(chǎn)于碎斑熔巖與圍巖接觸帶內(nèi)側(cè)或位于巖穹邊緣碎斑熔巖,具有噴溢產(chǎn)出特點(diǎn),過(guò)渡為溢流相熔巖,并整合于下伏地層之上,分布面積廣且厚度小。邊緣相碎斑熔巖在大熟會(huì)—范山—市羅洋一帶出露最寬,主要為酸性玻質(zhì)碎斑熔巖或霏細(xì)—玻質(zhì)碎斑熔巖,巖石具斑狀結(jié)構(gòu),斑晶由碎裂狀堿性長(zhǎng)石、石英和少量斜長(zhǎng)石組成,偶見(jiàn)黑云母,碎斑粒度少數(shù)>3.0 mm,大部分為1～2 mm?；|(zhì)絕大部分<0.005 mm,具玻質(zhì)結(jié)構(gòu),其間發(fā)育渦流狀流動(dòng)構(gòu)造,“碎斑”常見(jiàn)龜裂紋,周邊一般不見(jiàn)“珠邊結(jié)構(gòu)”。柘岱口西部地區(qū)邊緣相碎斑熔巖發(fā)育四至六邊形原生柱狀節(jié)理,呈近直立—歪斜狀產(chǎn)出,截面產(chǎn)狀(285°～295°)∠(10°～20°),反映流動(dòng)方向。

過(guò)渡相帶:出露于柘岱口—雙溪口—高灘一帶,構(gòu)成碎斑熔巖主體。巖性為酸性霏細(xì)質(zhì)碎斑熔巖,具斑狀結(jié)構(gòu),基質(zhì)粒度為0.01～0.05 mm,為霏細(xì)結(jié)構(gòu)。斑晶主要為碎裂狀堿性長(zhǎng)石、石英和少量斜長(zhǎng)石,含量40%～45%。碎斑粒度少量>3 mm,大部分為2～3 mm。與邊緣相碎斑熔巖相比,過(guò)渡相碎斑熔巖斑晶含量明顯增加、完整性變好、粒徑變粗,邊緣常見(jiàn)“珠邊結(jié)構(gòu)”,“珠邊”不完整,普遍較窄,局部石英熔蝕現(xiàn)象明顯,多呈渾圓狀。碎斑熔巖中常見(jiàn)閃長(zhǎng)質(zhì)包體,巖性為微細(xì)粒閃長(zhǎng)巖,大小為2～5 cm,呈近圓形或橢圓狀產(chǎn)出。

內(nèi)部相帶:一般分布在侵出通道中心部位,空間上與稍晚侵入的潛火山巖相伴,大致圍繞塢石坑二長(zhǎng)花崗斑巖體呈環(huán)帶狀展布。巖性由酸性粒狀碎斑熔巖組成,斑狀結(jié)構(gòu),斑晶含量約50%～60%,粒度以2～5 mm為主,少部分為6～7 mm,主要由碎裂狀堿性長(zhǎng)石和石英組成,石英多呈半自形—他形,部分具有熔蝕現(xiàn)象。長(zhǎng)石多呈碎斑狀,局部見(jiàn)有晶形較完整的長(zhǎng)石巨斑,發(fā)育“珠邊結(jié)構(gòu)”。基質(zhì)為粒狀結(jié)構(gòu),發(fā)育閃長(zhǎng)質(zhì)包體,巖性為微細(xì)粒閃長(zhǎng)巖,包體呈橢圓狀、近圓形,大小為3～7 cm,包體與寄主巖邊界有清楚、也有漸變模糊,并非一般火山碎屑巖之角礫,與正常酸性侵入巖中常見(jiàn)的包體一致。

晚期侵入體:為塢石坑二長(zhǎng)花崗斑巖體,呈不規(guī)則狀,地表出露面積約4.3 km2,與內(nèi)部相及過(guò)渡相碎斑熔巖相伴,具有潛火山巖屬性。二長(zhǎng)花崗斑巖斑晶由堿性長(zhǎng)石,少量斜長(zhǎng)石和石英組成,長(zhǎng)石類自形完整,其中肉紅色堿性長(zhǎng)石呈板柱狀,斜長(zhǎng)石環(huán)帶構(gòu)造較發(fā)育。基質(zhì)粒度為0.05～0.25 mm,具細(xì)晶結(jié)構(gòu)。野外調(diào)查表明,其間發(fā)育有大小不等的閃長(zhǎng)質(zhì)包體,寄主巖與包體之間界線較清楚,少部分呈模糊過(guò)渡關(guān)系。

綜上,碎斑熔巖中心相帶向邊緣相緣,長(zhǎng)石和石英碎斑含量及粒徑具有逐漸減少和變小特點(diǎn);基質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)組分粒度逐漸變細(xì)(粒狀—霏細(xì)質(zhì)—玻質(zhì));堿性長(zhǎng)石“珠邊結(jié)構(gòu)”由常見(jiàn)向不常見(jiàn)或沒(méi)有過(guò)渡;內(nèi)部相和過(guò)渡相碎斑熔巖中常見(jiàn)閃長(zhǎng)質(zhì)包體,而邊緣相帶則不發(fā)育或沒(méi)有閃長(zhǎng)質(zhì)包體,閃長(zhǎng)質(zhì)包體反映巖漿具有混合作用的特點(diǎn)。

2.2.2 巖石學(xué)特征

內(nèi)部相主體為酸性粒狀碎斑熔巖,過(guò)渡相主體為酸性霏細(xì)質(zhì)碎斑熔巖,邊緣相主體為酸性霏細(xì)—玻質(zhì)或玻質(zhì)碎斑熔巖。巖石呈淺灰色，塊狀構(gòu)造,具有連續(xù)不等粒碎斑結(jié)構(gòu)和珠邊結(jié)構(gòu),代表典型碎斑熔巖特殊的標(biāo)型結(jié)構(gòu)[1]。巖石“碎斑”成分為:堿性長(zhǎng)石(主要為微紋長(zhǎng)石)15%～20%、斜長(zhǎng)石10%～20%、石英10%～15%、角閃石1%～3%,組成連續(xù)不等粒碎斑結(jié)構(gòu)。鏡下碎斑由堿性長(zhǎng)石和石英組成,石英斑晶碎而不散,或散而不離、離而不遠(yuǎn),呈龜裂狀產(chǎn)出(圖5);堿性長(zhǎng)石“碎斑”周邊常見(jiàn)典型的“珠邊結(jié)構(gòu)”,即堿性長(zhǎng)石邊緣的同成分再生邊內(nèi)散布著異成分的石英珠粒,由內(nèi)向外珠粒由小變大,具有一定的分布寬度(圖6)。

圖5 石英斑晶龜裂紋現(xiàn)象Fig. 5 Tortoise phenomenon of quartz phenocrysts

圖6 堿性長(zhǎng)石斑晶珠邊結(jié)構(gòu)Fig. 6 Pearl-edge texture of alkali feldspar phenocryst

3 地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

柘岱口碎斑熔巖地質(zhì)剖面樣品主量元素地球化學(xué)特征為:

(1)由碎斑熔巖邊緣相至過(guò)渡相、內(nèi)部相及晚期中央侵入體,巖石SiO2含量逐漸降低,邊緣相SiO2為74.01%～75.15%;過(guò)渡相SiO2為71.26%～72.94%;內(nèi)部相SiO2為70.26%～70.45%;中央侵入體SiO2為68.05%。邊緣相屬于高硅流紋質(zhì),過(guò)渡相及內(nèi)部相屬于低硅流紋質(zhì),中央侵入相屬英安質(zhì)—低硅流紋質(zhì)。

(2)碎斑熔巖及侵入巖隨SiO2含量增加,TiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、Na2O、P2O5含量明顯降低,反映長(zhǎng)石類礦物分離結(jié)晶在巖漿演化中具有重要作用。TiO2和P2O5隨SiO2含量升高而降低,表明磷灰石、鈦鐵礦和鋯石等副礦物在巖漿早期發(fā)生了結(jié)晶分離作用。

(3)碎斑熔巖由邊緣相—過(guò)渡相—內(nèi)部相至中央侵入體,CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中石英(Qtz)明顯減少(由34.12%降至22.04%);鈣長(zhǎng)石(An)和鈉長(zhǎng)石(Ab)逐漸升高;分異指數(shù)明顯降低而固結(jié)指數(shù)明顯升高。全堿含量高且變化范圍小,K2O+Na2O為8.54%～9.25%,富鉀,K2O>Na2O,Na/K=0.61～0.99,兩者之間具有消長(zhǎng)關(guān)系。

(4)在TAS圖(圖7)上,碎斑熔巖均落在流紋巖區(qū)域,二長(zhǎng)花崗斑巖落在粗面英安巖區(qū)域。在K2O—SiO2圖(圖8)上,所有樣品均落在鉀玄巖系列區(qū)域,說(shuō)明碎斑熔巖與侵入巖是同源巖漿分異演化的產(chǎn)物。

圖7 碎斑熔巖及侵入巖TAS圖(底圖據(jù)文獻(xiàn)[2])Fig. 7 TAS diagram of porphyroclastic lavas and intrusive rocksPc-苦橄玄武巖；B-玄武巖；O1-玄武安山巖；O2-安山巖；O3-英安巖；R-流紋巖；S1-粗面玄武巖；S2-玄武質(zhì)粗面安山巖；S3-粗面安山巖；T-粗面巖、粗面英安巖；F-副長(zhǎng)石巖；U1-堿玄巖、碧玄巖；U2-響巖質(zhì)堿玄巖；U3-堿玄質(zhì)響巖；Ph-響巖；Ir-Irvine 分界線，上方為堿性，下方為亞堿性

圖8 碎斑熔巖及侵入巖K2O—SiO2圖(底圖據(jù)文獻(xiàn)[3])Fig. 8 K2O vs. SiO2 diagram of porphyroclastic lavas and intrusive rocks

(5)巖石Al2O3含量為11.89%～14.20%,鋁飽和指數(shù)A/CNK為0.88～1.04,屬準(zhǔn)鋁質(zhì)。在CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中大部分未出現(xiàn)剛玉分子,少數(shù)樣品剛玉分子含量為0.1%～0.76%,與典型的強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)S型巖石(A/CNK>1.10,CIPW準(zhǔn)標(biāo)礦物中剛玉分子含量>1%[4])具有明顯差別。

綜上,碎斑熔巖和侵入巖具有同源巖漿演化的特點(diǎn),由邊緣相至內(nèi)部相,SiO2含量逐漸降低,說(shuō)明分異后的巖漿在巖漿房上部偏酸性,下部酸度降低,巖漿“溢流—侵出—侵入”在巖漿房分層次順延,巖漿是正常成層巖漿房由上而下逐層排出的[5-7]。

3.2 稀土元素與微量元素

碎斑熔巖及中央侵入相二長(zhǎng)花崗斑巖∑REE為(224.9～396.4)×10-6,稀土元素總量明顯高于上地殼稀土元素總量[8](210×10-6); Sm/Nd為0.17～0.24,大多數(shù)低于陸殼Sm/Nd[8](0.23);LREE/HREE為10.2～17.2,(La/Yb)N為12.45～23.22,稀土元素配分曲線呈明顯的右傾型(圖9),輕稀土較重稀土分餾明顯,(La/Sm)N、(Gd/Yb)N分別為4.30～5.98和1.35～1.79,屬于輕稀土富集型。碎斑熔巖和二長(zhǎng)花崗斑巖具有中偏強(qiáng)的銪負(fù)異常,δEu為0.17～0.37,指示巖漿經(jīng)歷了強(qiáng)烈的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。碎斑熔巖及二長(zhǎng)花崗斑巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線相似,∑REE和δEu隨SiO2含量增加而逐漸降低,為同源巖漿分異的產(chǎn)物[9]。

圖9 碎斑熔巖及侵入巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖Fig. 9 Chondrite-normalized REE distribution patterns of porphyroclastic lavas and intrusive rocks

碎斑熔巖Rb、Sr、Ba、Th等大離子親石元素(LILE)和Nb、Ta、Zr、Hf等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)遠(yuǎn)高于原始地幔值[9],過(guò)渡元素V、Cr、Ni、Co、Sc等隨SiO2含量增加而降低。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖10)上,Sr、Ba、Nb、P、Ti等元素虧損,Rb、Th、La、Nd等元素明顯富集,可能與巖漿成巖過(guò)程中斜長(zhǎng)石、磷灰石、鈦鐵礦、鋯石和榍石等礦物分離結(jié)晶有關(guān)[9]。

圖10 碎斑熔巖及侵入巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖Fig. 10 Primitive mantle-normalized trace elements spider diagrams of porphyroclastic lavas and intrusive rocks

4 成巖溫度

根據(jù)Watson等(1983)[10]高溫實(shí)驗(yàn)(700 ℃～1 300 ℃)得出的鋯石溶解度模擬公式,采用碎斑熔巖Zr含量及鋯石寄主巖石主量元素含量,計(jì)算碎斑熔巖的熔體鋯石飽和溫度Tzr(℃)。計(jì)算公式為:

lnDzr(496 000/Zr熔體)={-3.8-0.85(M-1)}+12 900/T

Tzr(℃)={12 900/[2.95+0.85M+lnDzr(496 000/Zr熔體)]}-273.15

計(jì)算獲得邊緣相玻質(zhì)碎斑熔巖成巖溫度為804～820 ℃,過(guò)渡相霏細(xì)質(zhì)碎斑熔巖成巖溫度為803～809 ℃,內(nèi)部相粒狀碎斑熔巖成巖溫度為814～819 ℃,中央侵入體(二長(zhǎng)花崗斑巖)成巖溫度為884 ℃(表1)。因此,除晚期侵入的二長(zhǎng)花崗斑巖溫度較高外,碎斑熔巖各相帶成巖溫度為803 ℃～820 ℃,成巖溫度相對(duì)集中,總體成巖溫度由中心向邊緣逐漸降低,這一溫度較I型和S型花崗巖鋯石飽和溫度的平均值(781 ℃和764 ℃)偏高[11]。

5 碎斑熔巖時(shí)代與層位歸屬

對(duì)柘岱口—陳坑碎斑熔巖剖面不同相帶采集7個(gè)樣品進(jìn)行Rb-Sr同位素年齡測(cè)定，得到Rb-Sr同位素年齡為123±2 Ma,87Sr/86Sr初始值為0.70 985±0.000 22(表2、圖11),說(shuō)明柘岱口地區(qū)碎斑熔巖形成時(shí)代為早白堊世中晚期。根據(jù)野外調(diào)查資料?,黃沙腰鎮(zhèn)東塢和大熟會(huì)村一帶,碎斑熔巖覆蓋于磨石山群茶灣組之上,黃沙腰鎮(zhèn)坑西村、岙頭村和嶺根村南一帶,與湖山盆地永康群朝川組紫紅色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖呈不整合接觸。野外宏觀分析,其形成時(shí)代介于茶灣期和朝川期之間,與本次獲得的Rb-Sr同位素年齡基本吻合,層位可歸入九里坪組。

6 成因及構(gòu)造背景探討

6.1 巖漿物質(zhì)來(lái)源

表1 碎斑熔巖及侵入巖鋯石飽和溫度計(jì)算結(jié)果

注:DZr=496000/全巖中的Zr含量;M=(Na+K+2Ca)/(Ai×Si)

表2 遂昌柘岱口碎斑熔巖及侵入巖Rb-Sr同位素組成

測(cè)試單位:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院同位素地質(zhì)研究與測(cè)試中心。

圖11 碎斑熔巖及侵入巖Rb-Sr同位素等值線圖Fig. 11 Rb vs. Sr isochron diagram of porphyroclastic lavas and intrusive rocks

柘岱口地區(qū)碎斑熔巖及侵入巖ISr為0.709 5～0.710 3,與中國(guó)東南部燕山晚期花崗巖ISr值(0.705 3～0.730 8,平均0.709 6)接近,反映燕山晚期花崗巖類源區(qū)含較多地幔組分[6]。按Sr同位素劃分[12],屬于中等鍶花崗巖類型,為幔殼混熔或下地殼物質(zhì)部分熔融形成。

在SrI0-t圖解上(圖12),投影點(diǎn)落在地球全殼增長(zhǎng)線附近下方,說(shuō)明源區(qū)處于下地殼上部,有成熟度低的下地殼物質(zhì)卷入熔融,也可能有少量地幔物質(zhì)加入。研究表明[14],燕山晚期由于太平洋板塊向亞洲大陸俯沖,中國(guó)東南沿海地區(qū)弧后拉張伸展,地殼減薄,地幔上隆,地幔來(lái)源的玄武質(zhì)巖漿加熱并使下部地殼部分熔融形成花崗質(zhì)巖漿。隨后上升中,玄武質(zhì)與花崗質(zhì)巖漿混合,形成具有殼—?；旌咸卣鞯腎型花崗巖類。

圖12 柘岱口地區(qū)碎斑熔巖SrI0-t圖解[13]Fig. 12 SrI0 vs. t diagram of porphyroclastic lava in the Zhedaikou areaUC-華南上部陸殼；DM-虧損地幔(MORB源區(qū))；BC-地球全殼；▲柘岱口碎斑熔巖；○華南陸殼改造型花崗巖；●華南同熔型花崗巖

6.2 碎斑熔巖成因及模式

中國(guó)東南大陸晚中生代大規(guī)模酸性火山巖與玄武巖漿底侵導(dǎo)致中下地殼熔融[14],即由玄武巖漿底侵提供的熱量,引發(fā)中下地殼熔融形成酸性巖漿,同時(shí)對(duì)下部玄武巖漿上升具有屏蔽作用[15]。柘岱口地區(qū)碎斑熔巖及侵入巖A/CNK均<1.1,屬于準(zhǔn)鋁質(zhì),大部分CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中未出現(xiàn)剛玉分子,少數(shù)剛玉分子含量為0.1%～0.76%,均<1%。巖石有別于典型的S型花崗巖類,與高分異花崗巖類相近,屬于殼—幔混合I型碎斑熔巖。

圖13 柘岱口地區(qū)碎斑熔巖體侵出—溢流模式示意圖(據(jù)文獻(xiàn)[1]修改)Fig. 13 Extrusive-effusion model diagram of porphyroclastic lava in the Zhedaikou area

柘岱口地區(qū)碎斑熔巖具有明顯的侵出—溢流特點(diǎn),時(shí)空上屬于浙江晚中生代磨石山群第二旋回晚期。對(duì)比陶奎元等(1985)[1]總結(jié)的碎斑熔巖體四階段成因機(jī)理,該區(qū)第一階段在柘岱口—湖山火山構(gòu)造洼地內(nèi)大規(guī)?；鹕剿樾紟r類爆發(fā)堆積,形成磨石山群大爽組、高塢組和西山頭組地層;第二階段火山口塌陷,形成破火山口湖,早期沉積一套河湖相含礫砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及粗面質(zhì)火山碎屑巖類,代表茶灣組地層;晚期破火山復(fù)活,碎斑熔巖具有侵出—溢流特點(diǎn),中心位置以侵出分割基底巖系為主,其間分布規(guī)模不等的早期火山巖地層及巖塊;破火山邊緣以溢流為主,噴溢覆蓋在西山頭組和茶灣組地層之上。碎斑熔巖呈復(fù)合穹丘狀產(chǎn)出,富含“碎斑”的巖漿由邊緣向中心,因冷卻條件不同,造成基質(zhì)結(jié)晶程度的差異,斑晶繼續(xù)生長(zhǎng)形成碎斑熔巖特有的“珠邊結(jié)構(gòu)”,構(gòu)成“三相一體”。第三階段為碎斑熔巖形成后的次火山巖侵入,規(guī)模相對(duì)較小,以塢石坑二長(zhǎng)花崗斑巖為代表,侵入于碎斑熔巖中。第四階段為碎斑熔巖巖穹隆起侵蝕剝蝕階段。

6.3 構(gòu)造背景

自晚中生代以來(lái),浙江省巖漿活動(dòng)和演化明顯受太平洋板塊俯沖影響,燕山晚期巖漿時(shí)空上由內(nèi)陸向沿海遷移,形成大規(guī)模NE向火山構(gòu)造盆地,巖漿由中性向酸性、偏堿性和堿性演化。柘岱口地區(qū)碎斑熔巖屬于鉀玄巖系列,Rb、Th、K等大離子親石元素富集,Nb、Ta、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損,說(shuō)明碎斑熔巖為與俯沖有關(guān)的巖漿巖[16-17]。

Tamimount等(1998)[18]認(rèn)為,與典型板塊俯沖有關(guān)的島弧火山巖Ba/La>30。Salters等(1991)[19]認(rèn)為活動(dòng)大陸邊緣區(qū)火山巖La/Nb普遍較高。夏林圻(2001)[20]認(rèn)為匯聚板塊邊緣火山巖TiO2含量偏低(平均<1%),Zr/Y<3.5。柘岱口地區(qū)碎斑熔巖Ba/La為1.15～7.91,平均為5.12;La/Nb為2.44～4.12,平均為3.21;Zr/Y為5.23～9.52,平均為7.67;TiO2含量為0.14%～0.40%,平均為0.27%,具有匯聚板塊邊緣火山特點(diǎn)。

根據(jù)Rb-(Y+Yb)圖解、Nb-Y圖解(圖14)和Hf-Rb/10-3Ta圖解(圖15),柘岱口地區(qū)碎斑熔巖及侵入巖均落在板內(nèi)或板內(nèi)與火山弧交界部位,為活動(dòng)大陸邊緣靠近板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境。

圖14 碎斑熔巖及侵入巖Rb-(Y+Nb)圖解[21]與Nb-Y圖解[21]Fig. 14 Rb vs. (Y+Nb)and Nb vs. Y diagrams of porphyroclastic lavas rocks and intrusive rocksVAG-火山弧花崗巖;ORG-洋脊花崗巖;WPG-板內(nèi)花崗巖;syn-COLG-同碰撞花崗巖

圖15 巖石Hf-Rb/10-3Ta判別圖解[22]Fig. 15 Hf-Rb/10-3Ta Discriminant diagram for the rocks

7 結(jié) 論

(1)柘岱口地區(qū)碎斑熔區(qū)域上受控于柘岱口—湖山NE向大型火山構(gòu)造洼地復(fù)活型破火山構(gòu)造內(nèi),為復(fù)合穹丘狀地質(zhì)體,形成年齡約為123 Ma。

(2)該區(qū)碎斑熔巖可劃分為邊緣相、過(guò)渡相、內(nèi)部相和中央侵入體,巖漿演化具有連續(xù)性。巖石具有特殊的連續(xù)不等粒碎斑結(jié)構(gòu)和珠邊結(jié)構(gòu),反映巖漿結(jié)晶自碎及基質(zhì)結(jié)晶階段形成的原生成因結(jié)構(gòu)。

(3)該區(qū)碎斑熔巖為同源巖漿分異演化的產(chǎn)物，成巖溫度為803 ℃～884 ℃,由中心向邊緣溫度逐漸降低。

(4)火山—侵入雜巖物質(zhì)來(lái)自相似源區(qū),具有殼—幔混合的I型碎斑熔巖屬性,形成于活動(dòng)大陸邊緣靠板內(nèi)的構(gòu)造環(huán)境。

注釋

? 浙江省國(guó)土資源廳. 1∶50 000長(zhǎng)臺(tái)幅、湖山幅、峽口幅和王村口幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.2000.

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Geological characteristics and origin of the felsic porphyroclastic lavas in the Zhedaikou area in Suichang, Zhejiang Province

ZHANG Yan,MA Hong-jie,FAN Yong-cheng,QI Yan-xin

(ZhejiangInstituteofGeologicalSurvey,Hangzhou311203,China)

This study carried out a detailed analysis of porphyroclastic lavas to understand its geological characteristics and origin based on field survey and comprehensive research. Through study of microscopic lithofacies, lithogeochemistry, isotopic chronology and zircon saturation temperature, porphyroclastic lava facies belt was defined at macro level, and spatial-temporal distribution of porphyroclastic lavas and its contact relationship with the surrounding rock was ascertained. The porphyroclastic lavas in the study area are controlled by a revived caldera in the large-scale NE-trending volcanic structural depression in Zhedaikou-Hushan and characterized by extrusion and effusion, suggesting a composite dome. Magma evolution of the porphyroclastic lavas shows a certain continuation spatially and temporally, indicating a magmatic differentiation process from effusion to extrusion to intrusion. Porphyroclastic lavas with typical porphyroclastic structure and pearl-edge texture are enriched in HFSEs(Nb, Ta, Zr, Hf) and LILEs (Rb, Sr, Ba, Th), and also rich in alkali(K2O+Na2O=8.54%～9.25%), A/CNK=0.88～1.04, suggesting the lavas belong to a metaluminous shoshonite series. The diagenetic temperatures of the lavas range from 803 ℃ to 884 ℃,indicative of high temperature hypabyssal. A Rb-Sr isochron age of 123 Ma suggests that the lavas were the result of Early Cretaceous magmatic activity. Out study shows that the porphyroclastic lavas and associated granite are co-magmatic I-type rocks derived from crust-mantle mixing source, and generated in an active continental margin close to intraplate.

genetic model; lithofacies features; felsic porphyroclastic lavas; Zhedaikou area of Suichang; Zhejiang Province

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2017.01.001

2016-05-11

2016-07-18 責(zé)任編輯：譚桂麗

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“1∶25萬(wàn)衢州市幅(H50C003004)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查(項(xiàng)目編號(hào)：1212010011604、1212011120872、121201122549)”資助。

張巖，1961年生，男，高級(jí)工程師，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)遺跡調(diào)查與評(píng)價(jià)研究。

P581

A

2096-1871(2017)01-001-11