山西省中生代侵入巖新認(rèn)識

張玉生,李建榮,張誠,孫華，劉偉東,侯冬紅,毛永棟,孫杰

(山西省地質(zhì)調(diào)查院，太原 030001)

0 引言

山西省位于華北陸塊區(qū)中南部，地理坐標(biāo)為110°14′～114°35′E，34°35′～40°45′N。山西印支期侵入巖分布于雁北地區(qū)；燕山期中酸性侵入巖分布于北東和南西兩端，特別是恒山—五臺山地區(qū)，約占其80%，燕山期堿性偏堿性侵入巖主要分布于山西的中部[1]。前人已對山西省中生代侵入巖開展眾多研究，對巖石成因仍有不同認(rèn)識：20世紀(jì)80年代前體現(xiàn)較多的是多旋回觀；之后的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告認(rèn)為是底侵拆沉機(jī)制下垂向增生的板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境，受控于伊澤崎板塊向古華北板塊俯沖作用的遠(yuǎn)距離效應(yīng)[2]；華北北緣侵入巖是對西伯利亞板塊向華北板塊消減的響應(yīng)[3-4]，是軟流圈對加厚巖石圈的部分熔融，經(jīng)殼幔混合形成，淡色花崗巖是分離結(jié)晶晚期的殘余巖漿[5-17]；富堿侵入巖是伸展背景下富集地幔部分熔融的產(chǎn)物[18-24]；是下地殼麻粒巖部分熔融或超級地幔柱的產(chǎn)物[25-27]。

前人對構(gòu)造巖漿帶的劃分均是在統(tǒng)一濱太平洋體系下的討論。但據(jù)筆者綜合分析研究認(rèn)為，山西省南北兩端的中生代侵入巖，并不具有由東向西的分帶特征，反而有南北向的演化趨勢；而中部的侵入巖東西向分帶性卻很明顯。本文據(jù)侵入巖時(shí)空分布、巖石特征及構(gòu)造屬性，運(yùn)用板塊俯沖火成巖發(fā)育和演化的極性理論，進(jìn)行了巖漿系列和巖漿帶劃分，或許對懸而未解的板塊構(gòu)造登陸問題有所借鑒。

1 中生代侵入巖的巖石組合特征

通過詳細(xì)研究侵入體的地質(zhì)、巖石特征，以及600多個(gè)巖石化學(xué)、200多個(gè)微量元素和稀土元素及同位素樣品資料，將山西省內(nèi)中生代侵入巖劃分為堿性偏堿性系列、亞堿性(基性)中性—酸性系列和A型花崗巖(酸性)系列。但有些復(fù)式巖體既有亞堿性系列，又有A型花崗巖系列，本文將其劃歸至相應(yīng)的巖漿系列。

1.1 堿性偏堿性系列

山西省堿性偏堿性系列[1，24]包括中晚三疊世、晚侏羅世和早白堊世3期。中晚三疊世侵入巖分布于山西北部的陽高青尖坡、右玉滴水沿和晉冀交界的天鎮(zhèn)羅家溝等地，晚侏羅世侵入巖分布于山西南部的平陸南頭嶺和垣曲望仙等地，早白堊世侵入巖集中分布于山西中西部臨縣紫金山、中部交城—古交狐偃山和臨汾塔兒山—二峰山、中東部平順—壺關(guān)—陵川等地(圖1)，產(chǎn)狀呈巖株或巖床狀。

Ⅰ.南興蒙中生代巖漿巖帶；Ⅰ1.華北北緣堿性偏堿性巖漿亞帶；Ⅰ2.大青山—冀北中酸性疊加巖漿亞帶；Ⅱ.華北東部中生代巖漿巖帶；Ⅱ1.山西中部堿性偏堿性巖漿亞帶；Ⅱ2.呂梁—太行(燕山)基—中酸性巖漿亞帶；Ⅲ.北秦嶺中生代巖漿巖帶；Ⅲ1.中條—嵩山堿性偏堿性亞帶；Ⅲ2.晉豫中酸性疊加巖漿巖亞帶；1.青尖坡序列；2.滴水沿巖體；3.羅家溝堿性雜巖(床)；4.七對溝序列；5.采涼山脈巖；6.連石窯序列；7.朱家溝序列；8.六棱山巖體；9.靈丘序列；10.大泉溝序列；11.孫(家)莊序列；12.大馬軍營序列；13.南高山序列；14.灘上序列；15.恒山—五臺山脈巖；16.岔口序列；17.黃土坡序列；18.義興寨序列；19.鐵瓦殿序列；20.上石窯序列；21.紫金山序列；22.狐偃山序列；23.塔兒山—二峰山序列；24.西安里雜巖帶；25.孤(峰)山序列；26.金牛寺序列；27.王茅序列；28.蠶坊序列；29.三門峽序列；30.望仙序列；31.南頭嶺序列

圖1 山西省中生代侵入巖分布及巖漿巖帶劃分
Fig.1IntrusionrockdistributionandmagmaticrockbeltsdivisionofMesozoicinShanxiProvince

中晚三疊世侵入巖呈近EW或NEE向，巖石組合包括石英二長(斑)巖、角閃石英正長斑巖和堿長-霞石正長巖，副礦物組合為磁鐵礦+磷灰石+鋯石型；晚侏羅世巖體呈NEE向，巖石組合為花崗斑巖、石英二長(斑)巖，副礦物組合為磁鐵礦+磷灰石+榍石型。上述2個(gè)時(shí)代(類)巖體，在QAPF巖石分類圖(圖2(a))中，投點(diǎn)均由2至4區(qū)向6′至9′區(qū)演化，有向堿性程度增高的演化特征。

(a)北部三疊紀(jì)和南部侏羅紀(jì)堿性偏堿性巖QAPF圖解(b)中部早白堊世堿性偏堿性侵入巖QAPF圖解(c)北—西北部晚侏羅世中酸性侵入巖QAPF圖解

1a.富英巖；1b．富石英花崗巖；2．堿性長石花崗巖；3．花崗巖；3a.正長花崗巖；3b.二長花崗巖；4．花崗閃長巖；5．英云閃長巖；6*．石英堿性長石正長巖；7*．石英正長巖；8*．石英二長巖；9*．石英二長閃長巖/石英二長輝長巖；10*．石英閃長巖/石英輝長巖/石英斜長巖；6.堿性長石正長巖；7.正長巖；8.二長巖；9.二長閃長巖/二長輝長巖；10.閃長巖/輝長巖/斜長巖；6′.含似長石堿性長石正長巖；7′.含似長石正長巖；8′.含似長石二長巖；9′.含似長石二長巖/二長輝長巖；10′.含似長石閃長巖/輝長巖；11.似長石正長巖；12.似長石二長正長巖；13.似長二長閃長巖/似長二長輝巖；14.似長閃長巖/似長石輝長巖;15.似長巖;Q.石英;A.堿性長石;P.斜長石;F.似長石;M.暗色礦物含量,%

圖2 山西省中生代侵入巖QAPF分類圖解[28]
Fig.2DiagramofQAPFforMesozoicintrusionrocksinShanxiProvince[28]

早白堊世侵入巖，總體呈近SN向的3個(gè)巖漿巖帶。不同巖性表現(xiàn)為呈半環(huán)狀套疊型式產(chǎn)出，侵入體形態(tài)呈“松塔狀”“巖蓋狀”和“卵形狀”等[24]，中酸性巖與基性巖和基(超)性包體密切共生。東部西安里雜巖，巖性為偏堿性的基性—中性巖組合；中部塔兒山—二峰山區(qū)和狐偃山區(qū)，屬偏堿性的中性—酸性巖及弱堿性巖組合；西部紫金山區(qū)僅出現(xiàn)堿性巖組合。在QAPF巖石分類圖(圖2(b))中，由東向西，主要分布于10、10′至6*、11區(qū)，即沿A—P向左下方、偏堿性向堿性(似長石增多)演化。里特曼指數(shù)(σ43)絕大多數(shù)大于3.3，紫金山序列多大于7.0，最高達(dá)52.07，符合鉀質(zhì)火成巖的特征[29]。

該系列巖石含較高Cr、Co、Ni，Rb/Sr多在0.01～0.12，87Sr/86Sr為0.704 2～0.707 6，δEu均在1左右，εNd(t)值大多在-7.8～-18.2，少數(shù)為-6.0～-0.5，143Nd/144Nd為0.511 7～0.512 6，鋯石176Hf/177Hf為0.282 121～0.282 229，εHf(t)值為-23.5～-16.4，在εNd(t)-(87Sr/86Sr)i關(guān)系圖中位于EMI型富集地幔附近，巖漿來源于EMI型富集地幔的部分熔融，在鋯石Hf同位素演化圖上顯示有少量殼源物質(zhì)參與[16，18，22]。

1.2 亞堿性(基性)中性—酸性系列

亞堿性(基性)中性—酸性系列分布于山西南北兩端中生代構(gòu)造強(qiáng)烈活動區(qū)[1，12]。北部分布于晉北—晉西北，與南興蒙造山帶呈斷續(xù)相連狀；中北部呈NWW向分布于呂梁—太行山區(qū)，向北東與燕山造山帶(西端)相連；南部分布于中條山—臨汾斷陷盆地，與秦嶺造山帶相連(位于其北部弧形轉(zhuǎn)折端)。巖體有單一巖性的，但往往為復(fù)式巖體，形成環(huán)狀或脈狀、小巖體穿插狀。復(fù)式巖體表現(xiàn)為呈同心圓狀及半環(huán)狀套疊式產(chǎn)出，產(chǎn)狀多呈巖株?duì)?，少?shù)為巖床和巖脈。

巖性組合發(fā)育完整的演化順序。晉北—晉西北為二長(閃長)巖+石英閃長巖→石英二長閃長巖→石英二長巖+二長花崗巖；中部呂梁—太行山區(qū)為二長輝(閃)長巖→石英二長閃長巖+花崗閃長巖→石英二長巖+二長花崗巖→鉀長(堿長)花崗巖；南部中條山區(qū)為石英二長巖+二長花崗巖→二長花崗巖(+堿長花崗巖)。巖性以中酸性為主，基性、酸性巖所占比例較小。里特曼指數(shù)大多分布在0.99～3.30，僅靈丘序列中基性巖為3.15～7.18，屬偏堿性系列，以其低鐵鎂(MgO含量<6%)鈣和Cr，高Sr、Ba和鈦鋁及堿，暗色礦物以輝石為主，區(qū)別于西安里雜巖帶(MgO含量最高16.38%、暗色礦物以角閃石為主)，可能有殼源物質(zhì)混染、未與地幔楔交換，歸入亞堿性系列。這與發(fā)育軟流圈地幔上涌柱(邯鄲柱)有關(guān)[26-27]。巖石屬常見的非(亞)堿性(suhalkaline)巖石系列[28]，大體符合Bowen反應(yīng)系列。

該系列巖體中多含呈柳葉狀、水滴狀的基性—超基性微粒包體，有時(shí)可見暗色礦物富集呈“布丁”狀，并被寄主巖混合和改造，這種中酸性巖類與基性包體在時(shí)空上有密切的共生關(guān)系，表明巖漿混合作用在中酸性巖類的成因中起著重要作用，揭示巖漿快速侵位的特征。在QAPF分類圖中，晉北—晉西北巖體樣品投點(diǎn)(圖2(c))從北向南，中部呂梁—太行山區(qū)巖石投點(diǎn)(圖2(d))從東向西，均有由10區(qū)或14區(qū)向左上方展布的演化趨勢。山西南部在QAP分類圖(圖2(e))中，從南向北，由8*、9*區(qū)向左上方展布。結(jié)合Rr/Sr比值多小于0.46，Sm/Nd比值為0.14～0.29，87Sr/86Sr比值為0.703 8～0.708 6，εNd(t)值為-6.133(灘上序列)，-15.60～-19.08(其他亞堿性序列)，206Pb/204Pb為16.210～17.459，143Nd/144Nd比值為0.511 5～0.511 7(較低)，是由地殼與富集地幔的熔漿混合形成[5-17，28]。

1.3 A型花崗巖(酸性)系列

A型花崗巖(酸性)系列，分布于山西省南北兩端的中生代構(gòu)造強(qiáng)烈活動區(qū)，巖石主要包括分布于恒山—五臺山中部、近SN向出露的岔口序列、黃土坡序列和鐵瓦殿序列，呈SSE—SE向延伸；還有在該線兩側(cè)與亞堿性(基性)中性—酸性系列共生、呈隱爆角礫巖筒狀產(chǎn)出、規(guī)模較小的侵入體(義興寨序列)；另有晉北西的石窯序列和晉北的七對溝序列。

根據(jù)巖石化學(xué)特征，巖石屬酸性系列，巖性組合為黑(二)云母花崗巖→含角閃黑云母花崗巖→花崗斑巖→石英斑巖，巖石組合簡單，以淡色為特征。在礦物組合、化學(xué)成分上均變化不大，主要差異體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)、構(gòu)造上。礦物組成顯示，正長石(主要為條紋長石)含量高，斜長石(鈣長石含量An20～25%)含量低，石英含量高(>25%)，暗色礦物以黑云母為主，部分含角閃石和白云母。副礦物組合較簡單，硫化物種類和含量均較少，常出現(xiàn)黃玉、釷石和獨(dú)居石等。其巖石化學(xué)顯示含較高的SiO2(>70%)，貧Al2O3(<14%，多在12%～13%)、低CaO、MgO，K2O+Na2O含量在8%左右，高FeO/MgO，高場強(qiáng)元素(HFSE)富集。在QAP分類圖(圖2(f))中巖石投點(diǎn)分布于2、3b區(qū)，具富硅鉀的特征。Rr/Sr均大于1，最高達(dá)35.69；87Sr/86Sr比值較高(0.728 8)，δEu小于0.7，里特曼指數(shù)(σ43)均小于3.0，山德指數(shù)(ACNK)均大于1，為過鋁質(zhì)巖類，與Whalen的殼源A型花崗巖平均值一致[28]。

2 巖漿形成構(gòu)造環(huán)境判別及其演化趨勢

巖漿的產(chǎn)生和演化，一直是地質(zhì)學(xué)家研究的重大課題，由于地球化學(xué)的復(fù)雜性和多解性，利用巖石成分的判別并不總有效，正確的是把判別圖解與地質(zhì)學(xué)、巖相學(xué)、構(gòu)造學(xué)和同位素學(xué)結(jié)合起來。

2.1 堿性偏堿性系列和亞堿性(基性)中性—中酸性系列

2.1.1 中深成侵入巖類

在花崗巖類SiO2-lg(CaO/Na2O+K2O)構(gòu)造環(huán)境判別圖解(圖3(a)，(b))中，堿性偏堿性巖系列，除西安里雜巖的少數(shù)樣品投入洋內(nèi)島弧外，大多數(shù)落入大陸邊緣弧和大陸島弧范圍內(nèi)，其他序列的絕大多數(shù)樣品投入大陸邊緣弧左側(cè)，鉀質(zhì)火成巖構(gòu)造環(huán)境判別圖為后碰撞弧。山西北部中晚三疊世由北向南，為青尖坡序列→滴水沿序列→羅家溝雜巖(床)序列；山西南部晚侏羅世由南向北，為南頭嶺序列→望仙序列；山西省中部早白堊世，由南東向北西，為西安里雜巖→塔兒山—二峰山序列→狐偃山序列→紫金山序列，均具有向貧硅鈣(富鉀鈉)演化，即由大陸島弧→大陸邊緣弧→后碰撞弧過渡，有向弧成熟度增加的演化趨勢[28]，屬深源淺成巖石[29]。

(c) 殼?；旌显闯梢蛳盗锈}堿性巖[28](d) 殼源A型花崗巖Nb-Y-Ce圖解[29]

WA.大陸邊緣弧;CI.大陸島弧;IO.洋內(nèi)島弧;A1.屬非造山板內(nèi)花崗巖，與大陸裂谷環(huán)境或地幔熱點(diǎn)(地幔羽)有關(guān)；A2.屬于后碰撞或后造山環(huán)境，一般為大陸邊緣

圖3 構(gòu)造環(huán)境判別圖[28-29]
Fig.3Distinguishingdiagramsoftectonicsettings[28-29]

而亞堿性(基性)中性—中酸性系列，絕大多數(shù)樣品投入大陸邊緣弧和大陸島弧范圍內(nèi)(圖3(c))。山西北部的大青山—冀北巖漿巖亞帶，由北向南，為連石窯序列→朱家溝序列→六棱山序列→大馬軍營序列；山西中部的呂梁—太行巖漿巖亞帶，由南東向北西，為靈丘序列+灘上序列→孫(家)莊序列→大泉溝序列，有向富硅貧鈣(富鉀鈉)變化，具有向弧成熟度增加的演化趨勢。

山西南部的晉豫疊加巖漿亞帶(圖3(c))，表現(xiàn)為南北兩端的孤(峰)山和三門峽序列，分布于左上側(cè)，巖石富鈣(貧鉀鈉)貧硅，而中部的金牛寺、王茅和蠶坊序列分布于右下側(cè)，富硅貧鈣(富鉀鈉)，這可能與中條山地區(qū)存在軟流圈地幔上涌柱有關(guān)[27]，應(yīng)屬淺源地幔柱。

2.1.2 (基性)中性—中酸(堿)性脈巖

山西省廣泛發(fā)育侵入巖脈，特別是恒山—五臺山和采涼山地區(qū)，有的為與中生代中深成侵入巖相關(guān)性和相似性較好的專屬性脈巖，也有關(guān)聯(lián)性不大或不明顯的區(qū)域性脈巖。長期以來，多將中酸性和堿性巖脈劃歸中生代，而把基性—超基性巖脈(如煌斑巖、似金伯利巖，壓力大)并入新生代。據(jù)最新資料，基性—超基性巖也應(yīng)屬中生代：① 邵濟(jì)安等[30]對大同市口泉—云崗一帶煌斑巖巖墻(床)取得(229±11) Ma 的Rb-Sr等時(shí)線年齡值；② 2012年柳林測區(qū)1∶5萬區(qū)調(diào)獲得柳林尖家溝似金伯利巖144 Ma的鋯石U-Pb同位素年齡，且與中生代紫金山序列同處于SN向構(gòu)造帶上；③ 應(yīng)縣水門溝似金伯利巖呈脈狀或火山口相的特征與區(qū)域上中生代脈巖或火山噴發(fā)巖相似；④ 柳林似金伯利巖和煌斑巖類原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖均具明顯的Nb、Ta和Ti負(fù)異常，顯示板塊俯沖的造山帶屬性?？梢娚俨糠只浴詭r應(yīng)屬中生代。這樣無論晚三疊世、晚侏羅世還是早白堊世，在巖石地球化學(xué)方面均顯示雙峰式(中性巖較少)的特征。過堿性巖與鈣堿性巖共生、不同來源巖石并存、成分變化譜系很寬、巖漿活動廣泛分布是山根拆沉作用的標(biāo)志，揭示屬后造山(post-orogenic)環(huán)境[28]。

以上各系列，均具高堿和鍶、低釔和鐿、高Sr/Y和La/Yb特征。微量元素蛛網(wǎng)圖，呈富大離子親石元素(LILE)和輕稀土(LREE)、虧損高場強(qiáng)元素(HFSE)和重稀土(HREE)特征，具明顯Ba負(fù)異常的雙峰式或不具Ba負(fù)異常的大隆式右傾型，明顯的Nb、Ta負(fù)異常、明顯或不明顯的Zr、Hf負(fù)異常，與典型同碰撞花崗巖(COLG)和島弧花崗巖(VAG)相似。在各亞帶的早期序列中存在具(高)鎂安山巖(HMA、MA)的樣品，具負(fù)的εNd(t)值，這些特征均反映碰撞造山帶或俯沖弧靠近內(nèi)陸一側(cè)的構(gòu)造屬性，即陸殼基底上的巖漿弧，高壓巨(斑)晶的存在揭示發(fā)育分離結(jié)晶作用[28]。稀土元素配分曲線多無Eu異常，標(biāo)志著加厚陸殼的存在，或者說具山根的造山帶環(huán)境[28]；而朱家溝和六棱山序列有弱負(fù)Eu異常，羅家溝雜巖具明顯負(fù)Eu異常，但其曲線并不是典型的“V”字型，而呈左陡右平的“L”型，鄧晉福[28]認(rèn)為是基性巖低壓部分熔融形成。羅家溝雜巖可能與俯沖板塊后撤導(dǎo)致大陸伸展有關(guān)。

2.2 A型花崗巖系列

在Nb-Y-Ce圖解(圖3(d))中A型花崗巖均落入A1區(qū)，屬非造山板內(nèi)花崗巖，與大陸裂谷環(huán)境有關(guān)。從南向北，有Ce增高、Nb降低的特征，結(jié)合Eu負(fù)異常降低，表明地殼厚度有增厚的趨勢，這也具板塊俯沖造山帶演化的極性。在洋中脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上，呈明顯Ba負(fù)異常的雙峰式，不明顯的Nb、Ta(槽)和Zr、Hf負(fù)異常，與Pearce提供的同碰撞花崗巖(COLG)和板內(nèi)花崗巖(WPG)相似；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線呈右傾“V”字型—近對稱“V”字(海鷗)型，屬板內(nèi)花崗巖(WPG)類，但板塊俯沖作用為其提供熱能和含水溶液[28]。

結(jié)果表明，山西省中生代侵入巖均具造山帶火成巖特征，在不同時(shí)代、不同區(qū)段，具有不同巖石地球化學(xué)特征、不同的構(gòu)造環(huán)境及演化趨勢，但從早到晚均有向弧成熟度增加方向的演化，即具板塊俯沖帶火成巖發(fā)育和演化的極性[28]。

3 中生代侵入巖巖漿巖帶劃分與造山帶極性

本文將山西省中生代侵入巖劃歸為華北陸塊區(qū)構(gòu)造巖漿省，劃分為3個(gè)造山帶體系，其中堿性偏堿性系列和亞堿性(基性)中性—酸性系列，可進(jìn)一步劃分為巖漿亞帶，即劃分為1個(gè)巖漿省(Ⅰ級)、3個(gè)巖漿帶(Ⅱ級)、6個(gè)巖漿亞帶(Ⅲ級)，A型花崗巖則以其地理上相鄰和接近的同位素年齡而劃歸相應(yīng)巖漿亞帶。現(xiàn)對各個(gè)巖漿亞帶、巖石序列，在地質(zhì)、巖石、特征(暗色)礦物、巖石地球化學(xué)、巖石系列及同位素特征、巖漿形成時(shí)的地殼厚度等方面，對火成巖的發(fā)育和演化的極性進(jìn)行總結(jié)(表1，圖1)。下面按巖漿(亞)帶分別介紹。

3.1 南興蒙中生代巖漿帶(Ⅱ級)

(1)華北北緣三疊紀(jì)堿性偏堿性巖漿亞帶(Ⅲ級)。該亞帶侵入體呈近EW向延伸，由北向南，為青尖坡序列→滴水沿序列→羅家溝堿性雜巖(床)，所含暗色(特征)礦物有Bit→Hb+Bit→Ne+Ae(a)+Ala，巖石系列為HKCA→SH→A，SiO2含量平均值為68.58%→62.36%→58.33%，K2O含量平均值為5.22%→5.59%→6.25%，巖漿形成時(shí)的地殼厚度(km)為85→98→117，同位素年齡(Ma)為241→234→248.8～224.7。

(2)大青山—冀北晚侏羅世中酸性疊加巖漿亞帶(Ⅲ級)。該亞帶侵入體均呈近EW向延伸，由北向南，為連石窯序列→朱家溝序列→六棱山序列→大馬軍營序列，暗色(特征)礦物為Aug+Hb+Bit→Hb+Bit→Hb，巖石系列MKCA→HKCA→SH→A，K2O含量平均值3.70%→5.02%→4.15%→4.56%，巖漿形成時(shí)的地殼厚度(km)為64→72→71→76，稀土總量平均值(10-6)202.58→224.29→319.86→78.38，同位素年齡(Ma)為160.19→161.70→153.4～149.5→149.41。劉紅濤等[4]認(rèn)為是對西伯利亞板塊向華北板塊消減的響應(yīng)。

3.2 北秦嶺中生代巖漿帶(Ⅱ級)

(1)中條(—嵩山)晚侏羅世偏堿性巖漿亞帶(Ⅲ級)。該亞帶侵入體呈NEE向延伸，由南向北，為南嶺頭序列→望仙序列，所含暗色礦物有Hb+Bit→Hb，巖石系列為(HKCA→)SH→A，SiO2含量平均值66.66%→56.17%，K2O含量平均值5.08%→4.44%，巖漿形成時(shí)的地殼厚度(km)為84→87。同位素年齡(Ma)為150.3→142.1，望仙序列的年齡值雖在早白堊世范圍，但明顯要比中酸性巖類的135.5～117.7 Ma大，鄭亞東等[3]推測揚(yáng)子與華北板塊的后碰撞可能持續(xù)到侏羅紀(jì)，因此該值可能偏小，應(yīng)為晚侏羅世。

(2)晉豫早白堊世中酸性疊加巖漿亞帶(Ⅲ級)。該亞帶侵入體呈NEE向延伸，由南向北，為三門峽序列→蠶坊序列→王茅序列→金牛寺序列→孤山序列，所含暗色礦物中部Hb+Bit+(Di)，兩側(cè)為Hb+Bit，巖石系列多為HKCA，少數(shù)為MKCA、個(gè)別為A，SiO2平均值63.78%→66.86%→66.32%→70.32→64.14%，K2O平均值3.15%→3.54%→3.64%→3.36%→2.98%；巖漿形成時(shí)的地殼厚度(km)為54→56→66→54→51，同位素年齡(Ma)135.5～117.7→132.26～129.2→134.4～131.5→133.09→133～132.2；黃汲清和任紀(jì)舜等[33]認(rèn)為秦嶺造山帶是加里東期至燕山期的多旋回復(fù)合造山帶。

3.3 華北東部中生代巖漿帶(Ⅱ級)

(1)山西中部早白堊世堿性偏堿性巖漿亞帶(Ⅲ級)。該亞帶侵入體均呈近SN向延伸，由東向西，為西安里雜巖體→塔兒山—二峰山序列→狐偃山序列→紫金山序列，由偏堿性→堿性，特征(暗色)礦物有Hb+Gro+Opx+Ol→Hb+Aug+Ae(a)+Ala→Hb+Ne+Alp+Di+Ann，巖石系列為TH→MKCA→HKCA→SH→A，SiO2含量平均值為54.04%→62.48%→60.64%→54.89%，K2O含量平均值為1.95%→4.45%→5.50%→7.79%，巖漿形成時(shí)的地殼厚度(km)為36→79→100→146，同位素年齡(Ma)為131～123.4→133.9～124.7→130～114→138.7～125.0。巖石礦物學(xué)特征：斜長石含量由多到少，正長石含量由少變多，石英含量在偏堿性巖組合中由少到多，但到堿性巖組合中驟減，強(qiáng)堿性巖組合中不再出現(xiàn)，而出現(xiàn)霞石；輝石含霓石分子(Ac)由少到多，副礦物含量減少，特征副礦物黑榴石增多、鋯石減少，Sr初始比值及εNd(t)值具降低的特征[24]，這些演化既表現(xiàn)連續(xù)性，又表現(xiàn)明顯的階段性。

(2)呂梁—太行(燕山)早白堊世(基性)中性—中酸性巖漿亞帶(Ⅲ級)。該亞帶侵入體呈NEE和NW向延伸，由南(南東)向北(北西)，為灘上序列+靈丘序列→孫(家)莊序列→大泉溝序列，巖性呈基性→中酸性變化，部分單個(gè)復(fù)式巖體即可顯示從南東到北西巖性由基性—中性向中(酸)性變化的特征，所含暗色(特征)礦物為Aug+Ol→Bit+Hb，巖石系列為TH→MKCA→HKCA→SH→A，SiO2含量平均值為63.93%→59.55%→64.95%→63.65%，K2O含量平均值為3.41%→3.88%→4.62%→4.06%，巖漿形成時(shí)的地殼厚度(km)為58→70→75→72，同位素年齡(Ma)為136.2～135.4→133→127。

上述6個(gè)Ⅲ級巖漿亞帶均顯示，形成時(shí)代由早到晚，巖石的堿(酸)性程度逐漸增強(qiáng)，陸殼厚度越來越厚及構(gòu)造分帶明顯，具造山帶火成巖發(fā)育和演化的極性[28]。大馬軍營和紫金山巖漿形成時(shí)的地殼厚度在短距離內(nèi)具較大差別也被陳凌等[31]據(jù)遠(yuǎn)震波(38.5°N，南北差異)證實(shí)。

4 巖漿形成過程討論

山西省中生代侵入巖與經(jīng)典和近代造山帶的火成巖系具有明顯的可比性，但板塊邊緣并不在山西省境內(nèi)，無法觀察到威爾遜旋回的全過程，僅發(fā)育其后3個(gè)階段。下面參考經(jīng)典造山帶的火成巖系，推演巖漿產(chǎn)生和演化的過程。

4.1 南興蒙中生代巖漿巖帶

中晚三疊世安尼—卡尼期，西伯利亞板塊從北向南，向華北板塊之下俯沖[3-4，35]，可能為海溝一帶的俯沖，山西距縫合帶較遠(yuǎn)，僅巖石圈地幔到達(dá)，深度大，俯沖板片和上覆地幔楔及少量地殼部分熔融的混漿，經(jīng)結(jié)晶分離作用，由北至南，形成青尖坡序列(亞堿性—堿性)→滴水沿序列(堿性)→羅家溝堿雜巖床(過堿性)。構(gòu)造環(huán)境屬后碰撞弧，晚期大陸伸展裂解。

在后造山(post-orogenic)階段(瑞替期)，在晉北陰山一帶形成(超)基性—中酸(堿)性(采涼山)脈巖，它限定一個(gè)造山作用旋回的結(jié)束；受板塊俯沖加熱和熱液作用下，在地殼底部的熔漿就位于地殼超淺部形成石英斑巖，在地殼中部的熔漿就位于地殼的中淺部形成花崗斑巖[28]，構(gòu)成七對溝序列A型花崗巖。銪負(fù)異常由石英斑巖→花崗斑巖減小，反映巖漿來源深度抬升。

晚侏羅世牛津—提塘期，西伯利亞板塊再一次由北向南，向華北板塊俯沖[3-4，35]，此時(shí)可能為弧后盆地的俯沖，縫合帶相比三疊紀(jì)要靠南，并受三疊紀(jì)俯沖預(yù)加熱的作用下，俯沖巖石圈均到達(dá)區(qū)內(nèi)，俯沖板塊和大陸根或軟流圈與下地殼部分熔融的混漿，形成連石窯序列→朱家溝序列(基性—酸性)→六棱山序列→大馬軍營序列(中酸性)的大陸島弧花崗巖和大陸邊緣弧花崗巖，并在渾源—靈丘一帶形成近EW向延伸[34]的髫髻山—土城子期火山(沉積)巖。隨后在山西北部形成后造山階段(提塘期)的中酸性(晉北)脈巖。

4.2 北秦嶺中生代巖漿巖帶

晚侏羅世提塘期，揚(yáng)子板塊從南向北，向華北板塊之下俯沖[2-3]，同樣僅巖石圈地幔到達(dá)山西南部，侵入時(shí)大陸根仍然存在，陸殼厚度大，俯沖板片和上覆地幔楔及少量下地殼的熔融的混漿，經(jīng)分離結(jié)晶作用，由南至北，形成南嶺頭序列(偏堿性—堿性)→望仙序列(堿性)。

早白堊世歐特里夫期，揚(yáng)子板塊再一次向華北板塊俯沖[2-3]，相比晚侏羅世縫合帶可能靠北，在受晚侏羅世預(yù)加熱作用下，俯沖的巖石圈地幔和地殼均到達(dá)區(qū)內(nèi)，深度較小，俯沖板塊和上覆地幔楔(大陸根)或軟流圈及下地殼部分熔融的混漿，由南至北，形成亞堿性系列的三門峽→蠶坊→王茅→金牛寺→孤(峰)山等序列的大陸島弧花崗巖和大陸邊緣弧花崗巖。

由表1可知，該巖漿巖帶中部蠶坊、王茅和金牛寺等序列的SiO2、K2O含量較高，TFeO、MgO較低，而南北的三門峽和孤山序列的SiO2、K2O含量較低、TFeO、MgO較高。邢作云等[27]通過地震層析成像成果研究認(rèn)為，在中條山區(qū)(山西垣曲至河南新安之間)存在一小型地幔上涌柱，柱頭深為65～70 km，這與運(yùn)用K60計(jì)算的形成巖體51～59 km的地殼厚度大體一致，該區(qū)存在地幔柱。但εNd(t)均為負(fù)值和巖漿演化極性，揭示由板塊俯沖誘發(fā)而成。巖石的中酸性和低堿度，可能暗示地幔柱僅起加熱作用，巖漿來源于俯沖板片流體/熔體交代的地幔楔和下地殼。

中條山區(qū)的閃長玢巖、花崗閃長斑巖、長石斑巖、霏細(xì)斑巖、石英斑巖和正長斑巖等中酸性(晉南)脈巖，為后造山花崗巖和A型花崗巖，標(biāo)志著造山作用旋回的結(jié)束。

4.3 華北東部中生代巖漿帶

早白堊世早期(凡蘭吟—?dú)W特里夫)，古太平洋板塊向華北板塊俯沖[2-3]，由于縫合帶距山西較遠(yuǎn)，僅有巖石圈地幔俯沖至山西中部(或到達(dá)時(shí)地殼已熔化)形成EMI型富集地幔，深度大，富集地幔和上覆地幔楔及少量下地殼部分熔融的混漿，結(jié)晶分離快速上升[28]，由南東向北西，形成西安里雜巖帶(亞堿性—偏堿性)→塔兒山—二峰山序列(偏堿性—堿性)→狐偃山序列(堿性)→紫金山序列(過堿性)，并形成晉中南專屬性脈巖。而山東萊蕪巖體(132.8 Ma)→河南東冶巖體(127.1 Ma)→西安里巖體(127.7 Ma)→塔兒山序列(124.9 Ma)，在同一緯度帶上[1，32]，向西越來越晚，而狐偃山和紫金山序列的連線呈NW向，可能反映板塊俯沖方向由EW向NW的轉(zhuǎn)變。

早白堊世中期(歐特里夫—巴雷姆)，古太平洋板塊再次向華北板塊俯沖[2-3]，巖石圈地幔和下地殼均到達(dá)區(qū)內(nèi)，在靈丘一帶誘發(fā)軟流圈地幔上涌柱(邯鄲柱向北延伸的柱頭，深65～75 km[27-28]，這與前述運(yùn)用K60計(jì)算的形成巖體71 km的地殼平均厚度大體符合)，地幔柱頂冠和下地殼的熔漿混合，侵入形成靈丘序列偏堿性的中基性侵入巖，火山噴發(fā)形成早白堊世張家口期至義縣期的上疊式火山(沉積)巖和火山機(jī)構(gòu)[34]。

隨后板塊繼續(xù)向西俯沖，俯沖板片、上覆地幔楔或軟流圈和下地殼的熔漿混合，由南東向北西，形成灘上+靈丘序列(中性—酸性巖部分)→孫家莊序列(中性—酸性)→大泉溝序列(中酸性)的大陸島弧和大陸邊緣弧花崗巖。五臺山南部—靈丘南山，中酸性巖體呈NEE向延伸，而五臺山北部—恒山地區(qū)巖體呈NW、NE向的變化，可能代表了古太平洋板塊向華北板塊俯沖方向由NNW(斜向俯沖)向NW(正向俯沖)轉(zhuǎn)變。部分(如小彥)巖體由SE向NW，巖性由基性向酸性的變化，可能代表板塊俯沖的方向。稍后形成后造山的呂梁—太行脈巖，伴隨著板塊俯沖，形成呈角礫巖筒產(chǎn)出的義興寨序列石英斑巖、花崗斑巖[36]和上石窯霏細(xì)斑巖，屬A型花崗巖。

在早白堊世晚期(阿普特)(120～100 Ma)[26，37]，在板塊俯沖加熱、水和揮發(fā)分對地殼的作用下，形成岔口序列石英斑巖和鐵瓦殿、黃土坡和岔口序列的黑云母花崗巖、花崗斑巖，同時(shí)形成區(qū)域性唐河斷裂，并將中生代火山巖分隔成四周被斷裂圍限的斷陷火山盆地。巖體呈SE—SSE向延伸，與唐河斷裂方向一致，據(jù)斷裂的擦痕線理求得最大張應(yīng)力軸為近水平NE向，其可能是古太平洋板塊向華北板塊俯沖作用形成的張性斷裂。

鄭亞東等[3]認(rèn)為陰山—燕山造山帶中西段構(gòu)造線以EW向?yàn)橹?。山西境?nèi)北部和南部均明顯發(fā)育近EW向的拗陷盆地、褶皺和斷裂；逆沖推覆斷層的斷面產(chǎn)狀、擦痕等顯示了近SN向的擠壓應(yīng)力場。大同盆地大同組北薄南厚，顯示明顯的邊緣上超，反映了沉積時(shí)北高南低的古地形條件[17]，存在差異升降。近EW向褶皺北部開闊、中部平緩、南部緊閉，北部和中部均被NNE向褶皺改造。山西中部沁水盆地僅在西緣和西北緣沉積了侏羅系？(天池河組和茹去組，其強(qiáng)氧化的紅層特征已有人認(rèn)為應(yīng)屬白堊系，茹去組中特征的狼鰭魚化石的形成時(shí)代更可能為早白堊世)。燕山地區(qū)的斷陷火山盆地，近EW向的中晚侏羅世火山巖，被NE向的早白堊世火山巖不整合覆蓋[34]，表明構(gòu)造應(yīng)力場由三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)的近SN向→早白堊世的NW向演化，即由古亞洲洋構(gòu)造域→濱太平洋構(gòu)造域，逐漸轉(zhuǎn)換的大陸動力學(xué)過程。

綜上所述，堿性偏堿性和亞堿性(基性)中性—中酸性系列，巖漿來源主要為俯沖板塊和上覆地幔楔或軟流圈地幔熔融的新生物質(zhì)(輝長巖和閃長巖)，或/和太古宙—古元古代的大陸根和下地殼再熔融產(chǎn)生的再生花崗質(zhì)的混漿，后經(jīng)結(jié)晶分離作用形成。而A型花崗巖與板塊俯沖后的地殼伸展和重熔有關(guān)，板塊俯沖作用為其提供了熱能和含水溶液[28]。

5 結(jié)論

(1)山西省中生代侵入巖可劃分為3個(gè)巖漿系列：堿性偏堿性巖系列、亞堿性(基性)中性—中(酸)性巖系列和A型花崗巖(酸性)系列。

(2)堿性偏堿性和亞堿性(基性)中性—中酸性系列，可劃分為3個(gè)中生代巖漿帶(Ⅱ級)：南興蒙巖漿帶、北秦嶺巖漿帶和華北東部巖漿帶，各個(gè)巖漿帶均可劃分為2個(gè)巖漿亞帶，A型花崗巖以其接近的同位素年齡而劃歸相鄰的巖漿亞帶。

(3)每個(gè)巖漿亞帶，在巖體的地質(zhì)、巖石、巖石地球化學(xué)、同位素特征、巖漿形成時(shí)的地殼厚度和構(gòu)造環(huán)境等方面，均具有板塊俯沖造山帶火成巖的特征和發(fā)育及演化的極性。

致謝：在本文撰寫過程中，與王權(quán)正高級工程師、孫占亮正高級工程師、魏榮珠正高級工程師進(jìn)行過多次深入討論，山西省地質(zhì)調(diào)查院基礎(chǔ)調(diào)查研究中心提供了豐富資料，在此表示衷心的感謝。