廣東良口亞髻山霞石正長巖地球化學(xué)特征及大地構(gòu)造意義*

蘇扣林

(廣州市地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州 510440)

廣東良口亞髻山霞石正長巖位于廣州市從化區(qū)良口石嶺村和佛岡縣四九芒寨村一帶，面積約7.45 km2，2010年該巖體被廣東省國土資源廳列為典型巖石遺跡。該巖體面積小但成因特殊，是華南陸塊腹地早白堊世重要的代表性堿性巖體，對于華南陸塊乃至整個(gè)中國東部晚中生代地球動(dòng)力學(xué)過程和大地構(gòu)造環(huán)境有著重要意義[1-2]。該巖體最初于20世紀(jì)60年代區(qū)測工作中被發(fā)現(xiàn)[3]，被冠名為“惡雞腦”巖體；后來又有很多學(xué)者以“從化石嶺堿性雜巖”[4]、“從化石嶺方鈉石正長巖”[5-6]、“惡雞腦堿性正長巖”[7]、“從化石嶺堿性雜巖體”[8]等冠名。2010年，廣東省正式以“亞髻山霞石正長巖”命名。該巖體定年也運(yùn)用了多種方法和手段，最早是角閃石Ar-Ar法獲得的坪年齡為127.5 Ma[9]，礦物-全巖Rb-Sr等時(shí)線法年齡為145 Ma[6]鋯石U-Pb年齡為137±2 Ma[10]，140.9±1.4 Ma[11]和125.3±3.51 Ma[8]；本文獲得全巖Rb-Sr等時(shí)線法年齡為134.6±8.9 Ma。因此，可以認(rèn)為該巖體侵位時(shí)間140～130 Ma，為白堊紀(jì)早期形成產(chǎn)物。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

據(jù)1∶100萬廣東省地質(zhì)構(gòu)造圖，良口亞髻山霞石正長巖位于NE向廣州-從化斷裂帶和EW隱伏佛岡-豐良深大斷裂帶交匯部位，巖體總體走向近東西向，受F4斷層控制；西端受北東向F1斷層影響，巖體向北突出呈蝌蚪狀；巖體最寬達(dá)2.2 km，面積約7.45 km2，呈巖株?duì)町a(chǎn)出，巖體尾部分布有燕山期黃田埔單元細(xì)粒花崗巖(J3H)，北東面為隱伏的石磴子組(C1sh)灰?guī)r，其余外圍為燕山期高橋單元中粒斑狀黑云母二長花崗巖(J3G)，巖株與外圍巖體呈侵入接觸，產(chǎn)狀向外傾，傾角在75°～85°。F1斷層北東走向，傾角70°～78°，長2 100 m，寬1.0～1.5 m(圖1)。

2　巖相學(xué)特征

根據(jù)主要造巖礦物組合、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，亞髻山霞石正長巖可劃分出2個(gè)相帶，即霞石角閃正長巖帶(內(nèi)帶)和黑云角閃正長巖帶(外帶)。

1)內(nèi)帶霞石角閃正長巖：只出露在亞髻山山頂附近，面積0.70 km2，約占?jí)A性巖體出露面積9.4%。巖石為淺灰色，風(fēng)化后為灰白色，中細(xì)粒，似粗面結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，粒度1～3 mm。礦物特征：堿性長石主要為微斜條紋長石，次之為正長石，具有條紋連晶構(gòu)造，呈板柱狀自形-半自形晶體，卡式雙晶發(fā)育，晶體具有定向或半定向排列，含量介于72%～80%之間；斜長石為灰白色，呈半自形的板柱狀，粒徑0.5～1.5 mm，聚片雙晶，含量為3%～10%；角閃石呈自形-半自形柱狀，有較強(qiáng)的多色性，有兩組菱形的完全解理和六邊形切面，粒徑0.2～1.5 mm，Ng′-藍(lán)灰、藍(lán)綠或褐綠色，Nm′-綠色，Np′-淡草綠色、藍(lán)綠色，Ng∧C=25(最大)，2V(-)光軸角偏小，為富鐵和鈉的角閃石，含量為5%～8%；淺紅色霞石呈細(xì)小六方柱狀產(chǎn)于長石中，呈紅色斑點(diǎn)“紅診”現(xiàn)象，油脂光澤，負(fù)低突起，正交偏光下近于全消光，粒徑0.1～1.2 mm，含量1%～5%；黑云母呈厚板狀自形-半自形晶體，Ng-黑褐、深褐色，Nm-褐色，Np-淡黃色，含量1%～2%；蝕變方鈉石為均質(zhì)體，N<1.540，無色透明，含量小于1%。手標(biāo)本及巖石顯微照片見圖2(a和b)。

圖1　廣東亞髻山霞石正長巖區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1　Regional geological sketch map of the Yajishan nepheline-syenite1-高橋單元中粗斑狀二長花崗巖；2-黃田埔單元細(xì)?；◢弾r；3-霞石正長巖；4-石磴子組灰?guī)r；5-內(nèi)帶(霞石角閃正長巖)；6-外帶(黑云角閃正長巖)；7-斷裂及編號(hào)；8-地質(zhì)界線；9-巖相帶界線

2)外帶黑云角閃正長巖：面積6.75 km2，約占?jí)A性巖體出露面積90.6%。巖石為淺灰色，風(fēng)化后為灰白色，中粗粒結(jié)構(gòu)，似花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，粒度3～6 mm。礦物特征：堿性長石為主要是微斜條紋長石，次之為正長石，具有條紋連晶構(gòu)造，呈寬板狀、板條狀自形-半自形晶體，卡式雙晶發(fā)育，晶體具有定向或半定向排列，含量介于60%～75%之間；斜長石為灰白色，呈半自形的板狀，相對粒徑小于堿性長石，大小0.5～3 mm，見有聚片雙晶等現(xiàn)象，含量為10%～15%；角閃石呈半自形-它形柱狀，為富鐵和鈉的角閃石，含量為7%～8%；黑云母，黃褐色-棕黃色，具有較強(qiáng)的多色性，吸收性，呈厚板狀自形-半自形晶體，見有一組極完全的解，粒徑0.5～2 mm，含量為2%～3%；淺紅色霞石呈細(xì)小六方柱狀產(chǎn)于長石中，含量不超過1%。見有少量的石英，含量小于1%，呈他形粒狀，粒徑0.2～1 mm，出現(xiàn)于長石晶體的間隙之間。手標(biāo)本及巖石顯微照片見圖2(c和d)。

由內(nèi)帶向外帶巖石礦物成份、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征表現(xiàn)出以下變化： ① 粒度由細(xì)?；蛑屑?xì)粒→中粗粒變化。② 霞石含量由約3%→0%變化，由無石英→少量石英(約1%)變化。③ 由似粗面結(jié)構(gòu)或似條帶→似花崗結(jié)構(gòu)變化(暗色礦物比較均勻)。

CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算(表1)內(nèi)帶出現(xiàn)了橄欖石，外帶出現(xiàn)了紫蘇輝石，反映了巖石由來自上地幔巖漿分異而成。

圖2　廣東亞髻山堿性巖體巖石標(biāo)本及巖石正交偏光顯微照片Am-角閃石；Ne-霞石；Or-鉀長石；Pl-斜長石；Q-石英Fig.2　 Hand specimens and photomicrographs of the Yajishan nepheline-syenite

wB/%

3　巖石化學(xué)特征

3.1　分析方法

主量元素、微量元素和稀土元素由澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室(廣州)完成，同位素分析由澳實(shí)總部(澳大利亞)實(shí)驗(yàn)室完成。其中主量元素采用PAnalytic PW2424型熒光光譜儀(XRF)分析，微量元素采用Agilent 7700x型電感耦合等離子體發(fā)射質(zhì)譜(ICP-MS)分析，稀土元素采用Perkin Elmer Elan 9000型電感耦合等離子體發(fā)射質(zhì)譜(ICP-MS)分析。XRF主量元素分析方法與Goto and Tatsumi[12]報(bào)道的相似，分析精度優(yōu)于1%。微量元素分析流程和相關(guān)參數(shù)見劉穎等[13]，分析精度優(yōu)于5%。Rb-Sr和Sm-Nd同位素測試，采用同位素稀釋-扇形電感耦合等離子質(zhì)譜(ID-ICP-SFMS)測定Rb-Sr和Sm-Nd的精確含量，采用Eichrom鍶離子交換色譜柱分離富集Sr，采用AG50-X8離子交換柱分離稀土元素、并采用Ln樹脂HDEHP基離子交換色譜分離Nd與Sm，然后采用ThermoScientific NEPTUNE型多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)在靜態(tài)模式下分別測定Sr同位素比值和Nd同位素比值，Sr同位素分析精度可達(dá)到RSD<0.01%，Nd同位素分析精度可達(dá)RSD<0.005%，詳細(xì)的分析流程見梁細(xì)榮等[14]。

3.2　主量氧化物特征

堿性巖體主要元素按巖相帶分類統(tǒng)計(jì)(表2)，內(nèi)帶16件樣品，w(SiO2) 59.32%～62.96%，平均值60.45%，李特曼指數(shù)(σ)7.45～9.68，平均值8.54，賴特堿度率(A.R)3.38～5.78，平均值4.33，全堿(ALK)11.34～13.11，平均值12.19，鋁堿比(ACNK)0.89～1.23，平均值1.03，w(FeOT)/w(MgO) 8～64，平均值19.91，TAS圖解落在正長巖區(qū)(圖3)，SiO2-AR圖解落在堿性-過堿性區(qū)(圖4a)，NK/A-ACNK圖解落在準(zhǔn)鋁-過鋁區(qū)(圖4b)。

外帶123件樣品，w(SiO2) 55.37%～66.95%，平均值60.34%，李特曼指數(shù)(σ)2.30～11.27，平均值7.69，賴特堿度率(AR)1.84～5.53，平均值3.79，全堿(ALK)6.39～13.56，平均值11.47，鋁堿比(ACNK)0.75～2.49，平均值1.06，w(FeOT)/w(MgO) 3～101，平均值15.78，TAS圖解落在正長巖(大部分)-二長巖區(qū)，SiO2-AR圖解落在堿性(大部分)-過堿性區(qū)，NK/A-ACNK圖解落在準(zhǔn)鋁-過鋁區(qū)。

表2　廣東亞髻山霞石正長巖主量元素(wB/%)和微量元素(wB/(mg·kg-1))Table 2　Major elements (wB/%) and trace elements (wB/(mg·kg-1)) of the Yajishan nepheline-syenite

續(xù)上表

LOI1.161.861.454.16Total99.3899.4999.9699.38σ8.547.692.211.89AR4.333.793.622.15ALK12.1911.478.206.47ACNK1.031.061.181.06NK/A0.890.830.780.56K2O/Na2O0.971.501.592.87FeOT/MgO19.9115.785.153.01R128957826212630R2491548367719Cs5.005.8510.6912.57Rb262.50262.36582.22329.00Ba196.81321.5584.61830.30Th20.1118.9547.0316.71U4.314.6022.717.37Nb81.1371.7256.7217.48Ta3.603.4311.522.04K4.955.024.093.63Al9.168.897.197.00La76.0297.6831.2051.15Ce130.41146.1779.0394.65Pb29.9638.3651.9066.24Pr19.3020.717.1110.20Sr94.99158.4633.87217.30P188.13373.63100.00695.00Nd61.3364.6326.9933.24Sm8.589.437.515.89Zr247.06319.8572.58272.70Hf6.186.853.696.60Eu0.731.270.361.15Ti0.120.180.070.28Gd6.457.117.924.44Tb0.971.031.570.66Dy5.656.2010.503.66Y24.4824.2455.5815.96Ho1.191.262.150.71Er3.523.687.262.01Tm0.550.571.190.30Yb4.033.908.802.00Lu0.670.631.290.31Sc0.911.844.135.44V5.196.984.8954.00Cr6.564.464.5619.90Mn1360.691229.31410.67736.60Co3.033.001.275.62Ni1.331.171.892.56Cu7.236.4016.637.46Zn120.56119.8836.6793.20Ga24.5422.2424.8119.16

續(xù)上表

ΣREE343.86388.52248.46226.32ΣCe/ΣYb6.327.862.346.55(La/Yb)N12.4416.434.2117.50(La/Sm)N5.856.752.725.31(Gd/Yb)N1.241.370.851.92δEu0.300.470.160.70δCe0.820.791.281.00Rb/Sr3.892.7127.181.74Rb/Ba1.931.6115.250.57Nb/Ta22.6821.235.489.16Zr/Hf39.9643.0719.6336.85Yb/Ta1.121.130.881.06Y/Nb0.300.331.121.0110000Ga/Al2.692.513.472.75Ta/Hf0.650.823.580.39Th/Hf3.614.6814.163.34Th/Ta5.635.837.139.39Zr/Y11.6621.032.0317.55

σ—李特曼指數(shù)；AR—賴特堿度率；ACNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)；NK/A= (K2O+Na2O) /Al2O3；FeOT=(TFe2O3×0.9)；ALK=K2O+Na2O；R1=4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti)；R2=Al+2Mg+6CaO(陽離子數(shù))

圖3　 廣東亞髻山霞石正長巖TAS圖解(據(jù)Middlemost[15])Fig.3　TAS diagrams of the Yajishan nepheline-syenites

3.3　微量元素特征

原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖顯示，廣東亞髻山霞石正長巖明顯虧損Ba、Sr、P、Ti、Eu等元素，并形成尖銳谷(圖5a)，這可能與斜長石分離結(jié)晶有關(guān)。從表2可知，w(Rb)/w(Sr)比值由2.71(外帶)變化到7.89(內(nèi)帶)，而w(Rb)/w(Ba)比值則由1.61(外帶)上升到1.93(內(nèi)帶)，遠(yuǎn)高于原始地幔的相應(yīng)值(分別為0.029和0.088[18])，w(Zr)/w(Hf)比值在39.96(內(nèi)帶)～43.07(外帶)，高于原始巖幔的比值(34～36)[19]，反映了該巖體經(jīng)歷了較高程度的分異演化。

Nb、Ta為不相容高場強(qiáng)元素，一般在俯沖板塊，擠壓、高溫和脫水環(huán)境下產(chǎn)生分餾，亞髻山巖體w(Nb)/w(Ta)比值介于21.23(外帶)～22.68(內(nèi)帶)之間，遠(yuǎn)高于原始巖幔的比值(17.5±2.0[19])，這可能是古太平洋板塊俯沖對南嶺地區(qū)縱深影響的表觀之一[31]。

3.4　稀土元素特征

原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分圖呈海鷗型(圖5b)顯示，亞髻山霞石正長巖δEu負(fù)異常明顯，其值介于0.30(內(nèi)帶)～0.47(外帶)之間，這與斜長石結(jié)晶有關(guān)，該巖石的稀土總量ΣREE由344 mg/kg(內(nèi)帶)變化到389 mg/kg(外帶)，相對富集且含量較高；w(∑Ce)/w(∑Y)介于6.32(內(nèi)帶)～7.86(外帶)之間，顯示明顯右傾，輕稀土分餾明顯；(La/Yb)N介于12.44(內(nèi)帶)～16.43(外帶)之間，具有較富集的輕稀土。上述特征反映了亞髻山巖體原始巖漿來源很深，分離結(jié)晶等復(fù)雜成巖過程[21]。

3.5　Rb-Sr、Nd-Sm同位素特征

亞髻山巖體12件樣品Rb-Sr和Nd-Sm同位素測試結(jié)果見表3。Isr值0.705 33～0.708 6，平均值0.706 75；εNd(t)值-1.1～-3.6，平均值-2.8，Nd的二階段模式年齡介于680～910 Ma之間，平均值815 Ma，暗示了來自上地幔巖漿受少量殼源物質(zhì)的混染。43Nd/144Nd比值和εNd(t)高于周圍高橋單元花崗巖(0.512 164和-8.0)[7]，而模式年齡則遠(yuǎn)低于周圍高橋單元花崗巖(1 600 Ma)[7]，和外圍花崗巖巖體有本質(zhì)區(qū)別，不支持該巖體成因?yàn)榉饘鶐r體分異說[4]。

圖4　 廣東亞髻山霞石正長巖SiO2-AR(a)和NK/A-ACNK(b)圖解(據(jù)Wright[16] [和Maniar & Piccolli[17])Fig.4　Plots of A.R-SiO2(a)and ACNK-NK/A (b) of the Yajishan nepheline-syenites

圖5　廣東亞髻山霞石正長巖微量元素蛛網(wǎng)圖(a)和稀土元素配分圖(b)((a)原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough[20]；(b)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)McDonough and Sun[19] )Fig.5　The primitive mantle-normalized trace element spidergrams and chondrite-normalized REE distribution patterns of the Yajishan nepheline-syenites

相帶編號(hào)SmNd147Sm/144Nd143Nd/144Nd±2σεNd(t)T2DM/MaRbSr87Rb/86Sr87Sr/86Sr±2σISr內(nèi)帶H515.77340.030.08720.512477±8-3.1830188.457.859.4450.72753±200.7086H528.60058.830.08840.512466±8-3.4850201.5118.84.910.71643±400.70659H538.27555.920.08950.512465±9-3.4860233.665.7310.310.72739±500.70674H545.30737.010.08670.512466±8-3.4840210.428.6321.360.74813±100.70533H558.11655.550.08830.512483±7-3.0830197129.24.4160.71509±700.70624外帶H14.95432.850.09120.512515±10-2.4810263.2149.75.0930.71789±200.70769ZK101-H108.26252.840.09460.512512±10-2.5830214.4103.406.0040.71797±300.70594ZK101-H1512.5287.200.08680.512507±8-2.6790225.7107.306.0940.71911±200.70699ZK101-H204.88431.210.09460.512456±9-3.6910168.3190.802.5540.71334±500.70822ZK102-H200.8386.0250.08410.512581±8-1.1680277.564.7012.4500.73073±200.70578ZK102-H264.01628.590.08500.512517±9-2.4770227.6159.704.1280.71488±200.70661ZK102-H323.63925.990.08470.512501±8-2.7780260.0117.006.4400.71922±200.70631平均值6.2742.670.08840.512496±9-2.8815222.3107.737.7670.72231±300.70675

1)巖體侵位時(shí)間取140 Ma

在εNd(t)-ISr圖解上投影到華南I型花崗巖中(圖6)。

圖6　廣東亞髻山霞石正長巖εNd(t)-ISr圖解(據(jù)Ding et al[22])Fig.6　εNd vs ISr diagram of the Yajishan nepheline-syenites

3.6　Rb-Sr同位素年齡

本次獲得的全巖Rb-Sr同位素年齡為134.9±8.9 Ma(12個(gè)樣品，圖7)，MSWD=0.75,等時(shí)線年齡較為可信。從區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件分析，在該巖體南部，黃田埔單元堿性中細(xì)?；◢弾r(146±13 Ma)[23]蓋在該巖體之上，該巖體形成于早白堊世，時(shí)間在140～130 Ma相對較為準(zhǔn)確。

4　巖體物質(zhì)來源及成因

A型花崗巖的概念首先由Loisell et al[24]提出來，認(rèn)為該類巖石具有“三A”特征，即非造山(anorogenic)、高堿質(zhì)(alkaline)和巖漿貧水(anhydrous)。文獻(xiàn)[25-28]根據(jù)構(gòu)造和起源不同再進(jìn)一步細(xì)分為A1型和A2型二個(gè)亞類，其中A1型與上地幔熱柱或裂谷有關(guān)；A2型則與大陸邊緣地殼伸展作用有關(guān)。

圖7　廣東亞髻山霞石正長巖全巖87Sr/86Sr-87Rb/86Sr圖解Fig.7　The 87Sr/86Sr-87Rb/86Sr diagram for the Yajishan nepheline-syenites

亞髻山堿性巖具有A型花崗巖特點(diǎn)(圖8)，與高橋單元中粒斑狀黑云母二長花崗(佛岡巖體)有明顯區(qū)別，在Nb-Y-Ce和Nb-Y-3Ga三角投影中(圖8)，絕大部分投影到A1花崗巖中。

亞髻山堿性巖在Th/Hf-Ta/Hf判別圖投影中(圖9)，大部分投影到Ⅳ3大陸拉張帶(或初始裂谷)玄武巖區(qū)，少部分投影到Ⅳ2陸內(nèi)裂谷堿性玄武巖區(qū)，與陸內(nèi)裂谷有關(guān)。

亞髻山霞石正長巖在R1-R2圖解投影中(圖10)，大部分投影到非造山區(qū)或造山晚期。

在中-晚侏羅世，古太平洋板塊以低角度快速向歐亞板塊下俯沖，板塊間擠壓強(qiáng)烈，在中國東南沿海形成了安第斯型的大陸邊緣巖漿弧，弧寬可達(dá)1 000 km，抵至南嶺地區(qū)[31]。到早白堊世俯沖傾角變大且速度變慢，導(dǎo)致巖石圈伸展，形成了EW向佛岡-豐良張性大斷裂和NE-SW向廣-從左旋大斷裂，誘發(fā)軟流圈沿?cái)嗔焉嫌?、地幔巖漿熔融而形成堿性巖體。

5　結(jié)　論

1)亞髻山霞石正長巖巖體出露面積約7.45 km2，巖體形成時(shí)間約134.6±8.9 Ma，地質(zhì)時(shí)代為白堊紀(jì)早期，巖體內(nèi)帶為霞石角閃正長巖，外帶為黑云角閃正長巖。

2)亞髻山霞石正長巖具有典型A1型巖套高演化花崗巖特征，ISr值0.705 33～0.707 69，εNd(t)值-1.1～-3.4， Nd的二階段模式年齡680～910 Ma，暗示巖漿源區(qū)為上地幔-下地殼重熔型物質(zhì)，其高堿特征可能與上地幔巖漿分異有關(guān)。

圖8　廣東亞髻山霞石正長巖巖石類型判別圖解(a、b據(jù)Whalen et al.[26]; c、d據(jù)Eby[27])Fig.8　Discrimination diagram of the Yajishan nepheline-syenites

圖9　廣東亞髻山霞石正長巖大地構(gòu)造環(huán)境Th/Hf-Ta/Hf判別圖(據(jù)汪云亮等[29])Fig.9　Th/Hf vs Ta/Hf identification diagram of tectonic setting for the Yajishan nepheline-syenitesⅠ-板塊發(fā)散邊緣N-MORB區(qū)；Ⅱ-板塊匯聚邊緣(Ⅱ1大洋島弧玄武巖區(qū)；Ⅱ2陸緣島弧及陸緣火山弧玄武巖區(qū))；Ⅲ大洋板內(nèi)洋島、海山玄武巖區(qū)及T-MORB、E-MORB區(qū)；Ⅳ大陸板內(nèi)(Ⅳ1陸內(nèi)裂谷及陸緣裂谷拉斑玄武巖區(qū)；Ⅳ2陸內(nèi)裂谷堿性玄武巖區(qū)；Ⅳ3大陸拉張帶(或初始裂谷)玄武巖區(qū))；Ⅴ地幔熱柱玄武巖區(qū)

圖10　 廣東亞髻山霞石正長巖R1-R2圖解(據(jù)Batchelor和Bowden[30])Fig.10　R1 vs R2 for the Yajishan nepheline-syenites

3)髻山霞石正長巖巖體形成于白堊紀(jì)早期古太平板塊俯沖后撤誘發(fā)的陸-陸碰撞造山后拉張構(gòu)造環(huán)境，這一過程對華南地區(qū)構(gòu)造演化具有一定重要的地質(zhì)意義

致謝：在本文寫作過程中得到楊超群研究員大力幫助，在此表示衷心感謝！

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