安徽大別山響腸超單元的巖石學和地球化學特征及成因探討

吳海權，李 琴，范董偉

1.安徽省地質調查院,安徽合肥，230001;2.安徽省地質測繪技術院,安徽合肥，230022

安徽大別山地區(qū)中生代中酸性侵入巖出露范圍較廣，且具有悠久的研究歷史，涉及本區(qū)的研究者眾多。尤其是在20世紀六七十年代，安徽省區(qū)域地質調查隊陸續(xù)開展的1∶20萬區(qū)域地質調查工作[1-2]，對區(qū)內巖漿巖進行了系統(tǒng)調查，積累了豐富的基礎資料；在20世紀80年代后，安徽省地礦局311、326地質隊和安徽省區(qū)域地質調查隊、中國地質大學(武漢)、北京大學地質系等單位先后開展了1∶5萬區(qū)調工作，對區(qū)內主要巖漿巖均進行了調查，特別是20世紀90年代后按新的填圖方法[3]完成的區(qū)調工作，對區(qū)內的火山巖、侵入巖均進行了解剖。其中分布于司空山巖體(包括湖北部分)、團嶺巖體、岳西巖體、天柱山巖體、飛旗寨巖體、響腸巖體等復式巖體，在不同的1∶5萬區(qū)調圖幅[4-9]中按巖石譜系單位進行了解體，但由于涉及的工作單位和圖幅較多，單元名稱也較多。本次1∶25萬片區(qū)—修測工作(安徽省地質調查院，2002，1∶25萬太湖縣幅區(qū)域地質調查)，根據前人成果結合野外調查對比，對一些“同物異名”具有形成時代、巖石特征(包括成分和結構)完全相同或相似且?guī)r石化學、地球化學特征相近的單元進行了統(tǒng)一的歸并處理，將上述復式巖體按其巖漿活動的序次從早到晚劃分為無愁、店前河、玄風寨、天柱山等四個單元，歸并為響腸超單元[10](圖1)。該超單元主要分布于司空山、團嶺、飛旗寨、岳西縣、天柱山一帶，由32個侵入體組成，出露面積約471.7 km2，與圍巖呈侵入接觸關系。包括原1∶5萬司空山超單元、團嶺超單元、萬山超單元、飛旗寨單元及響腸單元等 。

(1)無愁單元(K1Wc)

分布于岳西縣響腸一帶，由2個侵入體組成，出露面積約70 km2，巖性為細—中粗粒含斑花崗閃長巖，與圍巖水吼嶺片麻巖(Pt3Sh)、河圖鋪片麻巖(Pt3Ht)、湯池片麻巖(Pt3Tc)呈侵入接觸關系。

(2)店前河單元(K1Dq)

分布于岳西縣店前一帶，由1個侵入體組成，出露面積約98 km2，巖性為中細?；◢忛W長巖，與圍巖大別山巖群(Db)、水吼嶺片麻巖(Pt3Sh)呈侵入接觸關系，界線清楚且不規(guī)則。圍巖有硅化破碎現象，其片麻理與接觸面斜交。

(3)玄風寨單元(K1Xf)

分布于司空山、團嶺、萬山、天柱山一帶，由10個侵入體組成，出露面積約93.7 km2，巖性為細粒二長花崗巖，包括原1∶5萬竹林潭單元、老社廟單元及玄風寨單元。與店前河、無愁單元呈脈動型侵入接觸關系，與圍巖大別山巖群(Db)、河圖鋪片麻巖(Pt3Ht)、水吼嶺片麻巖(Pt3Sh)呈侵入接觸關系。

圖1 響腸超單元地質圖(據1∶25萬地質圖修編)

(4)天柱山單元(K1Tz)

分布于司空山、團嶺、飛旗寨、天柱山一帶，由14個侵入體組成，出露面積約210 km2，巖性為中粒二長花崗巖，包括原1:5萬羊角河單元、橋埠灘單元、白鹿坪單元、妙道山單元、飛旗寨單元及天柱山單元。與店前河、無愁單元呈脈動型侵入接觸關系，與玄風寨單元呈涌動型侵入接觸關系，與主薄超單元(ZBU)呈超動型侵入接觸關系。與圍巖大別山巖群(Db)、水吼嶺片麻巖(Pt3Sh)、河圖鋪片麻巖(Pt3Ht)及白堊系桃園寨組火山巖[10](K1t)呈侵入接觸關系。

該超單元從早期到晚期巖性依次為細—中粗粒含斑花崗閃長巖→中細粒花崗閃長巖→細粒二長花崗巖→中粒二長花崗巖，具成分、結構演化特征。

20世紀60年代至今，眾多的研究者對安徽大別山地區(qū)的司空山(包括湖北部分)、團嶺、岳西、天柱山、飛旗寨、響腸等復式巖體做了大量的同位素年齡測定工作[11-26]，積累了大量的同位素年齡數據。據此可知：天柱山單元年齡為122-128 Ma[1](K-Ar法測定)、127±8-134±8 Ma[15,17,24,25](U-Pb法測定)；玄風寨單元年齡為124.6±0.3-129.1±0.5 Ma[20](Ar-Ar法測定)；店前河單元年齡為129.1±0.5 Ma[20](Ar-Ar法測定)；無愁單元年齡為131 Ma[24](U-Pb法測定)，因此它們均屬燕山期巖漿活動的產物，該超單元的時代為早白堊世。

1 巖石學特征

響腸超單元各單元巖石特征見表1。

(1)無愁單元為灰紅、淺肉紅色細—中粗粒含斑花崗閃長巖，細—中粗?；◢徑Y構，塊狀構造，局部具似斑狀結構。巖石中廣泛發(fā)育基性、超基性巖包體，多呈透鏡狀、扁豆狀、橢圓狀，少數呈棱角狀及不規(guī)則狀。包體長軸一般為5～20 cm，大者可達50 cm以上。包體在空間上具定向排列。

(2)店前河單元為灰色中細?；◢忛W長巖，中細?；◢徑Y構，塊狀構造。

(3)玄風寨單元為灰白、灰紅、淺肉紅色細粒二長花崗巖，細?；◢徑Y構，塊狀構造。其中團嶺一帶的細粒二長花崗巖含有少量的斑晶，具似斑狀結構，斑晶主要為鉀長石，含量5%～10%，且含較多的圍巖和斜長角閃巖包體。

表1 響腸超單元(XCU)巖石特征一覽表

(4)天柱山單元為灰白、灰紅、淺肉紅色中粒二長花崗巖，中粒花崗塊狀構造。其中團嶺妙道山一帶的中粒二長花崗巖，含有少量的斑晶，具似斑狀結構，斑晶5%～10%，以鉀長石(條紋長石)為主，斜長石次之，且含有較多的圍巖和斜長角閃巖包體。

從表1中可看出，該超單元從早到晚各單元在礦物成分和結構上有明顯的演化趨勢，石英含量逐漸增高，暗色礦物含量逐漸降低。

2 巖石地球化學特征

2.1 常量元素

響腸超單元常量元素成分及特征數值見表2。

表2 響腸超單元巖石化學成分及有關參數

資料來源：※據1∶5萬水吼嶺等三幅[6]；☆據1∶5萬店前河等兩幅[5]；△據1∶5萬岳西等兩幅[7]。

由表2可知，無愁單元SiO2為62.68%，屬中偏酸性巖類。店前河單元、玄風寨單元、天柱山單元的SiO2平均值分別為67.69%、74.89%、73.89%，三者均屬酸性巖類。從早到晚，無愁、店前河、玄風寨、天柱山四個單元的里特曼指數σ平均值分別為2.86、2.69、2.29、2.65，均<4，它們均屬鈣堿性巖。含鋁性指數ANKC平均值分別為0.83、0.99、0.97、0.96，可知響腸超單元巖石具有從貧鋁型向低鋁型演化的趨勢，僅有部分巖石達到飽鋁型。

該超單元巖石分異指數DI由67.82→80.40→92.15→92.26，逐漸增加；堿度指數AR、長英質指數FL、氧化率OX都有逐漸增大的趨勢，說明隨著巖漿的演化，巖漿分離結晶的程度越來越高，符合同源巖漿演化的特點。

表3 響腸超單元微量元素含量及有關數值(×10-6) g

資料來源：※據1∶5萬水吼嶺等三幅[6]；☆據1∶5萬店前河等兩幅[5]；△據1∶5萬岳西等兩幅[7]。

2.2 微量元素

從表3可看出，響腸超單元各單元微量元素以Ba含量最高，Sr、Zr、Rb含量較高為特征。與Chondrite值相比，Ba是它的200～600倍，Rb、Nb、Sr、Zr是它的20～80倍，Ni含量偏低，Pb含量略高。從圖2中可看出，各單元微量元素豐度相近，含量曲線形態(tài)相似，其中以店前河單元含量曲線為最高，基本上呈同步消長關系，反映了同源巖漿的演化特征。

圖2 響腸超單元微量元素蛛網圖

2.3 稀土元素

從表4可看出，各單元稀土元素總量∑REE、輕稀土總量∑Ce均較高，輕重稀土分餾較明顯。稀土配分曲線均為右傾型斜線(圖3)。無愁、店前河單元的負銪異常不明顯，玄風寨、天柱山單元的負銪異常則較明顯。

圖3 響腸超單元稀土配分曲線

該超單元稀土元素特征為輕稀土相對富集，重稀土相對虧損。δEu平均值從早到晚依次為0.78→0.76→0.51→0.37，表明巖漿分異程度逐漸增高，與它們較大的DI值(67.82→80.40→92.15→92.16)基本吻合，反映了同源巖漿的演化特征。

表4 響腸超單元稀土元素含量及有關數值(×10-6) g

資料來源：※據1∶5萬水吼嶺等三幅[6]；☆據1∶5萬店前河等兩幅[5]；△據1∶5萬岳西等兩幅[7]。

3 巖漿成因及構造環(huán)境探討

響腸超單元的源巖主要來源于上地幔衍生物和下地殼巖石的部分熔融物，部分來自上地殼沉積物，屬I型花崗巖系列，兼具S型花崗巖特征。其主要依據為：

(1)巖石化學成分及特征參數表明：Na2O含量高，均>3.20%；K2O/Na2O比值低，均<1.61，ANKC均<1.10。C·I·P·W標準礦物計算結果表明，普遍含透輝石(Di)，一般不含剛玉(C)，部分樣品雖出現剛玉，但其含量多<1；磁鐵礦含量遠高于鈦鐵礦。這些特征與I型花崗巖的巖石化學、巖石礦物特征相一致。

(2)巖石中的Rb/Sr平均比值低，均<0.92；稀土配分型式均呈右傾的較陡曲線。δEu值多界于0.51～0.90之間，按王中剛[27]劃分，應屬基性巖漿分異形成的花崗巖(I型花崗巖)和上地殼經不同程度的部分熔融而形成的花崗巖(S型花崗巖)。

(3)巖石中的副礦物組合以磁鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石、褐簾石等占絕對優(yōu)勢，鈦鐵礦很少出現，未見石墨、矽線石、董青石等富鋁礦物，且鋯石自形程度較高。這些特征指示應屬I型花崗巖。

(4)巖石化學成分在Na2O—K2O變異圖(圖4)上均落入I型花崗巖區(qū)。

(5)在ACF成因圖解[28](圖5)中，大部分落入I型花崗巖區(qū)，少數落入S型花崗巖區(qū)。

圖4 響腸超單元Na2O—K2O變異圖

圖5 響腸超單元ACF圖解Chappell and White[28]

從Nb—Y圖解[29](圖6)可看出,響腸超單元的投影點除個別落入板內花崗巖區(qū)，其余均落入火山弧+同碰撞花崗巖區(qū)。同時結合前人的科研成果及區(qū)域地質資料，響腸超單元應形成于揚子板塊與華北板塊碰撞造山后的環(huán)境。

圖6 響腸超單元Nb-Y圖解據Pearce等[29]

4 侵位機制探討

響腸超單元的侵位機制總體上表現為強力就位，不同復式巖體的巖漿侵位模式則有所不同：

(1)在團嶺一帶(即團嶺復式巖體) ，巖體呈北西—南東向展布的卵圓形，巖漿在侵位過程中膨脹推擠圍巖，形成規(guī)則而清楚的界線，并造成圍巖的區(qū)域構造面理與接觸面協調一致，環(huán)繞巖體。早期玄風寨單元捕虜了較多的圍巖團塊，且被定向拉伸，產狀與接觸面一致，晚期天柱山單元刺穿玄風寨單元，使得早期單元多被推擠到巖體邊部且規(guī)模較小，表現出巖體強力就位的特點，其侵位機制是底辟式侵位模式。

(2)在司空山一帶(即司空山復式巖體)，巖體呈北西—南東向展布，與圍巖的接觸界線不規(guī)則，圍巖面理與接觸界面斜交，早期單元(店前河單元)分布于中部，晚期單元(玄風寨、天柱山單元)向外遷移構成套疊式。

(3)在岳西一帶(即萬山、天柱山等復式巖體)，巖體總體上呈北西—南東向展布，與圍巖的接觸界線較規(guī)則，早期單元(無愁單元)變形較強，面理發(fā)育，且普遍發(fā)育暗色包體；晚期單元(玄風寨、天柱山單元)變形較弱，面理不發(fā)育。由于巖漿的多次脈動上侵，形成了早期單元分布于巖體邊部，且規(guī)模較大，晚期單元分布于中心部位，具強力就位的特點。

5 結 論

(1)響腸超單元屬燕山期巖漿活動的產物，時代為晚侏羅—早白堊世，根據巖漿活動的序次及其演化規(guī)律,從早到晚可劃分為：無愁、店前河、玄風寨和天柱山等4個單元，巖性依次為細—中粗粒含斑花崗閃長巖→中細粒花崗閃長巖→細粒二長花崗巖→中粒二長花崗巖，為同源巖漿成分與結構演化序列。

(2)響腸超單元屬I型花崗巖系列，兼具S型花崗巖特征。其巖漿主要來源于上地幔衍生物和下地殼巖石的部分熔融物，部分來自上地殼沉積物。

(3)響腸超單元形成于揚子板塊與華北板塊碰撞造山后的環(huán)境，侵位機制總體上表現為強力就位，不同復式巖體的巖漿侵位模式有所不同：團嶺一帶表現為底辟式侵位模式，司空山一帶表現為套疊式侵位模式，在岳西一帶則表現為多次脈動上侵。

致謝：本文是在1∶25萬太湖縣幅區(qū)域地質調查研究工作的基礎上撰寫的，參加野外工作的有江來利、吳維平、儲東如、吳躍東等正高級工程師及汪德華高工等，在此一并致謝！