遼東連山關(guān)地區(qū)重熔混合巖巖石地球化學(xué)特征

吳迪，莊廷新，劉曉東，王策

（核工業(yè)240研究所，遼寧沈陽(yáng) 110032）

遼東連山關(guān)地區(qū)重熔混合巖巖石地球化學(xué)特征

吳迪，莊廷新，劉曉東，王策

（核工業(yè)240研究所，遼寧沈陽(yáng) 110032）

連山關(guān)地區(qū)重熔混合巖位于太古宙鉀長(zhǎng)花崗巖和浪子山組一段石英巖之間，受韌性剪切帶控制，局部地段缺失，為動(dòng)態(tài)部分熔融作用形成。其主量元素以富Si、略富Al、富Na、富K和低Mg、低Ca為特點(diǎn)；微量元素表現(xiàn)出富集Be、Mo、Pb、Y、Ba、La、Cu和虧損Co、Ni、Zn、Cr、Ti、V，且與鈾關(guān)系密切的共生元素有Pb、Mo、V、Be等特點(diǎn)；稀土元素具有明顯的輕稀土富集和重稀土相對(duì)虧損等特征，具有較顯著的Eu負(fù)異常。重熔混合巖的成因?yàn)轫g性剪切作用中圍巖的易熔組分不完全、不均勻重熔作用后冷凝再固化形成，重熔混合巖與鈾礦化關(guān)系密切。

連山關(guān)；重熔混合巖；巖石地球化學(xué)；SHRIMP測(cè)年

研究區(qū)位于遼東古裂谷北緣連山關(guān)短軸穹狀復(fù)式背斜的南翼西段，該復(fù)式背斜軸向NW，核部為新太古代連山關(guān)鉀質(zhì)混合花崗雜巖體，翼部為古元古界遼河群沉積變質(zhì)巖系所覆。研究區(qū)出露地層主要為太古宇鞍山群與古元古界遼河群［1］。經(jīng)過(guò)近幾年的鉆探施工發(fā)現(xiàn)研究區(qū)鈾礦化多位于巖體與地層的接觸帶附近，受韌性剪切帶控制，賦礦圍巖主要為重熔混合巖，該類巖石前人稱為白色花崗巖或混合質(zhì)石英巖等。對(duì)于此類巖石的巖石學(xué)特征及地球化學(xué)特征的研究甚少，因而將對(duì)此展開論述，以便為找礦工作提供依據(jù)。

1 重熔混合巖的成因

重熔混合巖是在韌性剪切背景下發(fā)生的動(dòng)態(tài)部分熔融作用形成的。大型的韌性剪切作用使連山關(guān)巖體與地層的接觸帶發(fā)生形變，形成韌性剪切帶。大型的韌性剪切作用伴隨著接觸帶巖石的部分重熔，使下伏的花崗質(zhì)巖石與上覆浪子山組石英巖發(fā)生動(dòng)態(tài)局部重熔，從而形成了連山關(guān)地區(qū)特有的重熔混合巖。其直接證據(jù)見(jiàn)于在楊家街北500 m接觸帶附近發(fā)現(xiàn)的淺色難熔體在重熔體中形成的重熔片麻理（圖1、2）。經(jīng)鏡下觀察分析，重熔片麻理核部難熔殘斑為隱晶質(zhì)（見(jiàn)有后期細(xì)粒長(zhǎng)英質(zhì)重結(jié)晶顆粒），核部普遍絹云母化，單偏光下呈黃色，粒徑0.5～3 mm之間，幔殼部分見(jiàn)鈉長(zhǎng)石顆粒放射狀生長(zhǎng)，間或充填石英顆粒（圖3、4）。重熔片麻理的發(fā)現(xiàn)，為韌性剪切作用及動(dòng)態(tài)部分重熔作用的存在提供了重要的巖石學(xué)證據(jù)。

2 巖石學(xué)特征

重熔混合巖分布在鉀長(zhǎng)花崗巖與遼河群浪子山組一段石英巖之間，局部發(fā)育，部分地段缺失，出露寬度不均勻，在異常增厚部位可“吞蝕”其上、下的強(qiáng)直片麻巖帶及構(gòu)造片巖帶甚至石英巖帶。該類巖石的石英體積分?jǐn)?shù)一般在50%以上，其他成分與鉀長(zhǎng)花崗巖類似，無(wú)片麻理，巖性與下伏花崗質(zhì)巖石和上覆石英巖漸變過(guò)渡接觸［2］。

重熔混合巖的主要特點(diǎn)是石英含量高，綠泥石含量變化大，常呈暗色團(tuán)塊狀分布。石英及綠泥石的含量往往呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)巖石中含大量團(tuán)塊狀綠泥石（或變余黑云母）集合體時(shí)，石英含量相對(duì)較低。根據(jù)野外鉆探巖心編錄情況，重熔混合巖可分為4種（表1）。

巖石風(fēng)化色為土黃色，新鮮面為灰白色、淺肉紅色。其結(jié)構(gòu)構(gòu)造為粒狀變晶結(jié)構(gòu)、碎裂變晶結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造。礦物成分不均勻，含量變化大，主要礦物成分為石英（40%～70%）、斜長(zhǎng)石（15%～30%、更長(zhǎng)石為主）、鉀長(zhǎng)石（15%～25%）、黑云母（1%～5%）、綠泥石（3%～10%），次要礦物為白云母、絹云母、碳酸鹽和黝簾石。副礦物有鋯石、金紅石、磷灰石、電氣石、獨(dú)居石、鈦鐵礦和硫化物等。其中石英主要為他形粒狀，波狀消光，鋸齒邊發(fā)育，粒度一般為0.3～1 mm，部分樣品含蠕蟲狀石英。斜長(zhǎng)石為半自形粒狀，聚片雙晶發(fā)育，部分樣品可見(jiàn)斜長(zhǎng)石具環(huán)帶構(gòu)造，被微斜長(zhǎng)石、水云母交代，粒度一般為1～3 mm。鉀長(zhǎng)石格子雙晶發(fā)育，交代石英和更中長(zhǎng)石，粒度一般為2～5 mm，部分樣品鉀長(zhǎng)石化，粒徑能達(dá)到2 cm。綠泥石呈團(tuán)塊狀或浸染狀分布在巖石中，鏡下呈墨綠色、暗黑色。黑云母呈鱗片狀，定向排列，鏡下呈淡棕色、黃褐色，可見(jiàn)磷灰石、磁鐵礦等包體，部分已蝕變成綠泥石。

3 巖石地球化學(xué)特征

表2為遼東連山關(guān)地區(qū)含礦重熔混合巖代表性樣品的巖石化學(xué)成分和巖石化學(xué)參數(shù)，其中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)58.92%～78.05%，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)12.03%～21.55%，Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.20%～8.68%，平均值為4.22%，K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.88%～5.87%，平均值為3.31%，F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.68%～2.03%，x（Al2O3）/［x（Na2O）＋x（K2O）＋x（CaO）］＝1.06～2.59，主量元素特征表明，重熔混合巖具有高硅（平均值為71.65%），過(guò)鋁質(zhì)（x（Al2O3）/［x（Na2O）＋x（K2O）＋x（CaO）］＝1.06～2.59），鈉高于鉀（w（Na2O）/ w（K2O）＝1.27）等特征。鉀長(zhǎng)花崗巖中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73.59%，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.20%，Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.13%，K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.84%，F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.78%，x（Al2O3）/［x（Na2O）＋x（K2O）＋x（CaO）］＝1.25，可以看出鉀長(zhǎng)花崗巖與重熔混合巖在化學(xué)成分上相差不大，區(qū)別在于巖石重熔后巖石結(jié)構(gòu)、礦物形態(tài)等發(fā)生改變，其中K2O含量少于Na2O，原因是重熔過(guò)程中鉀質(zhì)被帶出［3］。

表3、圖5為重熔混合巖代表性樣品的微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)表及微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖，由圖中可見(jiàn)重熔混合巖總體具有富Be、Mo、Pb、Y、Ba、La、Cu和虧損Co、Ni、Zn、Cr、Ti、V等特點(diǎn)。且與鈾關(guān)系密切的共生元素有Pb、Mo、V和Be，含量均高于近礦圍巖；而Sr、Ba、Cr、Co、Ti和Ni等元素含量低于近礦圍巖，表明上述元素在鈾礦化過(guò)程中部分被帶出。

表4、圖6為重熔混合巖代表性樣品的稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)表及球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖，可以看出，曲線呈右傾型，為典型的中酸性巖漿巖的特征。巖石稀土元素總量ΣREE中LREE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為130.9×10-6～168.8×10-6，平均值為143.6×10-6，HREE相對(duì)較低，表明輕稀土相對(duì)富集，w（L）/w（H）為6.6～7.8，w（La）/w（Yb）為9.6～19.1，具有明顯的Eu負(fù)異常。

表5中可以看出Au、Ag、Mo等多金屬

4 鋯石SHRIMP測(cè)年

據(jù)李三忠等研究（1998），遼東地區(qū)遼河群地層的沉積-構(gòu)造變形-變質(zhì)作用形成于膠遼吉古裂谷生成-演化-消亡的構(gòu)造背景下，其中遼河群變質(zhì)巖層中記錄了三幕構(gòu)造變形，其中第2變形幕（D2）的構(gòu)造線走向?yàn)镹E-NEE，相應(yīng)地其主壓應(yīng)力方向應(yīng)為NW-NNW［4］。結(jié)合野外工作研究，連山關(guān)巖體南緣韌性剪切帶明顯系第2幕變形（D2）作用結(jié)果，因此可認(rèn)為該韌性變形帶形成于造山期收縮擠壓階段的近SN向擠壓應(yīng)力作用下。值得注意的是，該時(shí)期（1.7～1.9 Ga）與連山關(guān)鈾礦床的成礦年齡（±1.8 Ga）基本一致。

毫無(wú)疑問(wèn)，重熔混合巖沿韌性剪切帶呈帶狀展布等產(chǎn)狀特征表明，其形成于1.7～1.9 Ga左右的第二變形幕下的大型韌性剪切活動(dòng)。為證實(shí)該判斷進(jìn)行了韌性剪切帶內(nèi)鋯石的形態(tài)學(xué)研究及SHRIMP定年測(cè)試。所取3個(gè)樣品為灰白色重熔混合巖、肉紅色鉀長(zhǎng)花崗巖（表6）。

065 -1、093 -2 為采自劉家后溝和五道溝的肉紅色鉀長(zhǎng)花崗巖，其中的鋯石比較新鮮，形態(tài)較為完整（圖7），鈾鉛體系受后期擾動(dòng)較少，分別測(cè)得的（2 511±15）Ma及（2 540±25）Ma的諧和年齡基本代表了連山關(guān)巖體主體成巖年齡（圖8、9）。此外上述兩個(gè)樣品均可見(jiàn)包裹在2 5XX Ma左右的新鮮鋯石中的老碎屑鋯石（圖10），年齡在2 917～3 045 Ma左右；說(shuō)明連山關(guān)巖體物源與古太古代地體的相關(guān)性。

090 -1 為采自256礦點(diǎn)接觸帶附近的灰白色重熔混合巖，其中的鋯石顆粒較小，表面粗糙，雜質(zhì)較多（圖11），其鈾鉛體系受到較強(qiáng)的后期改造發(fā)生了鉛丟失，但其一致曲線上交點(diǎn)年齡為（2 533±42）Ma（圖12），與肉紅色鉀質(zhì)花崗巖的年齡測(cè)定結(jié)果基本一致。

重熔混合巖中的鋯石年齡與連山關(guān)巖體中鋯石年齡基本一致，其形態(tài)特征也說(shuō)明重熔混合巖中未見(jiàn)有1 9XX Ma左右的新生鋯石，測(cè)試結(jié)果未達(dá)到測(cè)定重熔混合巖形成年齡的目的，但說(shuō)明該期（韌性剪切作用發(fā)生期）未產(chǎn)生典型的巖漿作用，亦即韌性剪切作用未導(dǎo)致巖漿侵入作用。與巖石的巖石學(xué)、稀土地球化學(xué)特征相互印證，表明區(qū)內(nèi)未發(fā)生大規(guī)模的18～19億年的巖漿作用或區(qū)域性混合巖化作用。重熔混合巖的形成僅是韌性剪切帶內(nèi)花崗巖、石英巖等巖石易熔組分的不完全重熔作用形成，未固化前可能以塑性-半塑性緩慢位移，部分地段與其他未熔巖石表現(xiàn)為類似“侵入”接觸關(guān)系，但多數(shù)情況下與其他巖石呈漸變過(guò)渡關(guān)系。這也解釋了為什么原來(lái)許多人認(rèn)為存在17～19億年的巖漿活動(dòng)，但從未在地質(zhì)填圖中明確圈出該巖體的原因。

5 重熔混合巖與鈾礦化的關(guān)系

伴隨著大型韌性剪切作用，接觸帶水熱異?；顒?dòng)，導(dǎo)致巖石圍巖蝕變強(qiáng)烈，根據(jù)巖心地質(zhì)編錄，發(fā)現(xiàn)圍巖蝕變種類較多，有水云母化、黃鐵礦化、綠泥石化、赤鐵礦化、褐鐵礦化、鈉黝簾石化、碳酸鹽化和硅化等，其中水云母化主要由斜長(zhǎng)石蝕變而成，綠泥石化主要由黑云母蝕變而成。分析認(rèn)為水云母化應(yīng)早于鈾成礦期，為鈾成礦提供了較好的環(huán)境，綠泥石化和赤鐵礦化為成礦期蝕變，與鈾礦化關(guān)系密切（圖13、14）。

本區(qū)鈾礦化多位于接觸帶附近重熔混合巖層內(nèi)。原因是在重熔混合巖成巖過(guò)程中富堿水熱通過(guò)堿交代使巖體中的活動(dòng)鈾隨著水熱的運(yùn)移在局部地段發(fā)生了預(yù)富集。同時(shí)，水熱在遷移過(guò)程中的水化作用使巖石進(jìn)一步破碎，為堿性水熱的運(yùn)移提供了通道。富鈾水熱被重熔混合巖裂隙中的綠泥石集合體及泥鐵質(zhì)膠結(jié)物吸附后，形成了研究區(qū)的鈾礦化。這也就解釋了富礦體多定位于韌性剪切帶內(nèi)碎裂重熔混合巖中的張性裂隙內(nèi)的原因。重熔混合巖不僅是韌性剪切作用的產(chǎn)物，也是水熱鈾礦床的蝕變帶，更是鈾礦體定位空間。對(duì)重熔混合巖的研究能指導(dǎo)本地區(qū)找礦工作。

6 結(jié)論

（1）簡(jiǎn)要介紹了重熔混合巖的形成過(guò)程，首次發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)部分重熔作用早期發(fā)育的“重熔片麻理”，并簡(jiǎn)要分析了其形成機(jī)制及巖石學(xué)特征。

（2）重熔混合巖的巖石學(xué)主要特點(diǎn)是石英含量高，綠泥石含量變化大，常呈暗色團(tuán)塊狀分布。石英及綠泥石的含量往往呈負(fù)相關(guān)。

（3）重熔混合巖的地球化學(xué)特征表明其主量元素以富Si、略富Al、富Na、富K和低Mg、低Ca的特點(diǎn)；微量元素表現(xiàn)出富集Be、Mo、Pb、Y、Ba、La、Cu和虧損Co、Ni、Zn、Cr、Ti、V等特點(diǎn)。與鈾關(guān)系密切的共生元素有Pb、Mo、V、Be；稀土元素具有明顯的輕稀土富集和重稀土相對(duì)虧損等特征，具有較顯著的Eu負(fù)異常。

（4）鋯石的形態(tài)學(xué)研究及SHRIMP定年測(cè)試結(jié)果間接表明，其形成于1.7～1.9 Ga左右的第2變形幕下的大型韌性剪切活動(dòng)，圍巖的易熔組分不完全、不均勻重熔作用后冷凝再固化形成。

（5）鈾礦化與韌性剪切作用的關(guān)系密切，碎裂重熔混合巖為鈾礦體定位提供了空間。

［1］曲暉，李成祿，趙忠海，等.大興安嶺東北部多寶山地區(qū)花崗巖鋯石U-Pb年齡及巖石地球化學(xué)特征［J］.中國(guó)地質(zhì)，2011，38（2）:292-301.

［2］李三忠，郝德峰，趙國(guó)春，等.丹東花崗巖的地球化學(xué)特征及其成因［J］.巖石學(xué)報(bào)，2004，20（6）:1 417-1 423.

［3］莊廷新.連山關(guān)巖體南緣韌性剪切帶發(fā)育特征及其與鈾礦化的關(guān)系［R］.沈陽(yáng)：核工業(yè)240研究所，2009.

［4］張家富.鈾礦床成礦作用研究［D］.北京：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，1990:1-20.

注：本文分析測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)自核工業(yè)東北分析測(cè)試中心，鋯石SHRIMP測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院北京離子探針中心完成。

Petrological and geochemical characteristics of remelting chorismite in Lianshanguan area of east Liaoning

WU Di，ZHUANG Ting-xin，LIU Xiao-dong，WANG Ce

（Research Institute No.240，CNNC，Shenyang，Liaoning 110032，China）

Remelting chorismite in Lianshanguan area lies between the Archean Eon moyite and quartzite of Pt1l1，and mainly controlled by ductile shear zone.It was formed by dynamic partial melting，however，depletion phenomenon exists in its local area.The major element characteristics show that it contains high SiO2，Na2O and K2O，slightly high Al2O3and low MgO and CaO，meanwhile，the trace elements are rich in Be，Mo，Pb，Y，Ba，La，Cu and depleted in Co，Ni，Zn，Cr，Ti，V.Studies demonstrate that Pb，Mo，V，Be as the paragenetic element also closely related to uranium resources.The samples of rare-earth elements with remarkable Eu negative anomaly are rich in LREE and depleted in HREE.Remelting chorismite is the product of condensation and solidification on fusible component of surrounding rock after incomplete and inhomogeneous anatexis ductile shearing in process.Remelting chorismite has close relationship to uranium mineralization.

Lianshanguan；remelting chorismite；petrogeochemistry；SHRIMP dating

P614.19;P59

A

1672-0636（2013）04-0210-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2013.04.005

2013-05-28

吳迪（1987—），男，黑龍江綏化人，工程師，從事鈾礦地質(zhì)勘查工作。E-mail:wudi.1114@163.com