湖南藍(lán)山縣天鵝寨火山雜巖體巖石地球化學(xué)特征與成因探討

龔飛 魏元泵

摘 ?要 ?天鵝寨火山雜巖體位于欽—杭（欽州—杭州）成礦帶湖南段南部。各類巖石主量元素富Si、富Alk、Al飽和、貧Ca、貧Mg等，屬高鉀鈣堿性巖系;稀土元素為輕稀土富集分配模式;微量元素富Rb、 Pb、Yb、Zr、 Th、U等，貧 Ba、Sr、Nb、Ta、Hf、Y等。具有相似主量元素與微量元素特征，指示為同源巖漿分異演化形成。根據(jù)富K、Rb、Th、Zr，貧Na、Ta、P等元素特征結(jié)合（87Sr/86Sr）初始值與成巖年齡（t）圖解，表明巖漿源區(qū)以上地殼物質(zhì)為主，下地殼物質(zhì)混染熔融形成。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景分析，推測(cè)由于太平洋板塊自東向西俯沖，造成華南陸塊內(nèi)揚(yáng)子板塊與華夏板塊碰撞，碰撞產(chǎn)生熱效益使區(qū)內(nèi)上地殼物質(zhì)及部分下地殼物質(zhì)熔融形成巖漿，至燕山晚期，區(qū)內(nèi)演化成碰撞后伸展階段，巖漿噴發(fā)—侵入形成此火山雜巖體。

關(guān)鍵詞 ?天鵝寨;火山雜巖體;高鉀鈣堿性巖系;巖石成因

中圖分類碼：P581 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： The Tian'ezhai volcanic complexes is located in the southern part of Hunan setion in Qinzhou-Hangzhou metallogenic belt. Main elements of all kinds of rocks are silicon-rich， alkali-rich， aluminum-saturated， ca-poor， Mg poor， belongs to high-K calc-alkaline rock series. It is relative enriched in LREEs. Trace elements are rich in Rb， Pb， Yb， Zr， Th， U， and poor in Ba， Sr， Nb， Ta， Hf， Y， etc. All have similar characteristics of major elements and trace elements， indicates that it is a homologous magmatic differentiation. According to the characteristics of rich K， Rb， Th， Zr， poor Na， Ta， P， combining the initial value of （87Sr/86Sr） with diagenetic age （t） diagram， it is indicated that upper crust above the magmatic source area is dominant， and lower crust is co-formed by blending melting. Combined with regional tectonic background analysis， speculated that because of the subduction of the Pacific plate from east to west， the Yangtze plate collided with the Cathaysia plate in the south China continental block， collision generates thermal benefits in the region， causing the upper crust and part of the lower crust to melt and form magma， to the late Yanshan period， evolved into a post-collision extension stage， during which magmatic eruption and intrusion formed the volcanic complexes.

Keywords： Tian'ezhai; Volcanic complexes; High-K calc-alkaline rock series; Petrogenesis

0 ?引言

天鵝寨火山雜巖體處于揚(yáng)子板塊與華夏板塊碰撞帶，隸屬于寧遠(yuǎn)—桂陽(yáng)坳褶帶，為湘南—粵北唯一大面積出露陸相火山巖，內(nèi)已發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)火山巖型鈾礦點(diǎn)。前人對(duì)該雜巖體成巖年齡、巖相及成因做了一定研究，認(rèn)為該物源主要來源上地殼，各類巖石物源相同[8]。分別對(duì)巖體形成時(shí)代做了研究[3-5]。文獻(xiàn)對(duì)火山活動(dòng)旋回劃分、巖相歸屬提出了認(rèn)識(shí)[7]。但針對(duì)區(qū)內(nèi)巖石地球化學(xué)特征及巖石成因缺乏完整數(shù)據(jù)支持及系統(tǒng)研究分析，為此，在區(qū)內(nèi)1：5萬鈾礦地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合前人成果，通過總結(jié)分析天鵝寨火山雜巖體巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步探討成巖物源及巖石成因。

1 ?地質(zhì)概況

研究區(qū)位于欽州—杭州成礦帶湖南段南側(cè)（圖1b），九嶷山復(fù)式巖體東段，其EW長(zhǎng)約32km，SN寬約20km，面積約640km2（圖1a）。其中貫穿雜巖體的SN向小洞斷裂與近SN向王木坳斷裂夾持火山盆地約30km2?；讕r系主要為中泥盆統(tǒng)跳馬澗組（D2t）砂巖與棋梓橋組（D2q）灰?guī)r。主巖為中侏羅統(tǒng)兩江口組（J2l）（中）酸性熔巖、火山碎屑巖及沉火山碎屑巖等火山巖系和潛出—侵入相次火山巖?；鹕饺蹘r類型主要為英安巖（圖2a）、英安質(zhì)流紋巖、流紋質(zhì)英安巖、流紋巖（圖2b）、碎斑流紋巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖（圖2c）及安山巖（圖2d）等，具間歇性噴發(fā)—噴溢特征[7]。次火山巖主要由斑狀黑云母花崗巖、次花崗斑巖、次流紋巖組成。

2 ?地球化學(xué)特征

2.1 主量元素特征

主量元素分析結(jié)果見表1。各類巖石Si2O含量范圍為65.35%～75.31%，全堿Alk含量范圍在4.17%～8.59%之間，ω（K2O）/ ω（Na2O）比值介于2.08～45.33，Al2O3含量在11.85%～12.77%之間，A/CNK比值介于1.32～2.74，A/NK比值在1.43～2.93之間，Al2O3>（CaO+Na2O+K2O），為過鋁質(zhì)。全鐵（TFe2O3）含量變化較大，為1.37%～11.48%。此外，TiO2、CaO、MgO、P2O5含量均較低。

δ（里特曼指數(shù)）介于0.76～2.37之間，為鈣堿性巖。在Si2O—Na2O+K2O圖解（圖3）中，所有點(diǎn)均投影在亞堿性區(qū)域。在AFM圖（圖4）上，絕大部分樣品落在鈣堿性系列，個(gè)別落在拉斑玄武系列，說明以鈣堿性系列為主。Si2O—K2O圖解中（圖5），樣品落入高鉀鈣堿性系列和鉀玄巖系列范圍，表現(xiàn)出富鉀特點(diǎn)。

該套火山雜巖體為（中）酸性巖，總體表現(xiàn)為富Si、富Alk、Al飽和、貧Ca、貧Mg，為過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列。

2.2 稀土元素特征

稀土元素具體分析結(jié)果見表2。各類巖石稀土元素總量（∑REE）高，在337.76×10-6

～920.95×10-6范圍之內(nèi)，LERR含量介于284.05×10-6～811.70×10-6之間，HREE含量為31.69×10-6～129.37×10-6， LERR/HREE為4.86～12.57， （La/Yb）N為5.15～20.99，（La/Sm）N為3.04～4.50，表明該套火山雜巖體輕稀土富集且分餾較明顯，重稀土相對(duì)虧損。稀土元素配分圖（圖6）呈右傾型富集的“V”字型分配，為輕稀土富集分配模式，具中—強(qiáng)Eu負(fù)異常（δEu為0.22～0.67），各類巖石稀土元素特征類似。

2.3 微量元素特征

在微量元素蛛網(wǎng)圖（圖7）上，各類巖石表現(xiàn)出相似微量元素特征，表明巖漿源區(qū)具有密切成因聯(lián)系，可能為同源巖漿。且同種元素在蛛網(wǎng)圖形態(tài)上差異說明巖漿在上升噴發(fā)過程高度演化。大離子親石元素Rb與高場(chǎng)強(qiáng)元素Pb、Yb、Zr及放射性生熱元素Th、U等相對(duì)富集，而大離子親石元素Ba、Sr與高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Hf、Y等相對(duì)虧損。貧Nb、Ta富Rb、Th反映巖漿形成演化過程中有陸殼成分參與。富Th、U、貧Ba，Sr呈尖峰狀負(fù)異常，顯示出巖漿結(jié)晶分異后存在殘余巖漿地球化學(xué)作用。

3 ?巖石成因探討

據(jù)野外調(diào)查產(chǎn)狀結(jié)合前人工作成果[9]，該套火山雜巖體巖漿活動(dòng)可分為兩個(gè)期次，第一期次主要形成英安巖、流紋巖、英安質(zhì)流紋巖、流紋質(zhì)英安巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖等噴發(fā)相（中）酸性熔巖，稍晚第二期次產(chǎn)出斑狀黑云母花崗巖、次花崗斑巖、次流紋巖等潛出—侵入相次火山巖。在Si2O—Na2O+K2O圖解（圖3）上，二者均落入英安巖—流紋巖區(qū)域，主量元素含量相近（表1）。在稀土分配模式上同為輕稀土富集型，具相似稀土元素分配曲線（圖6）。微量元素同表現(xiàn)為富Rb Pb、Yb、Zr、 Th、U等，貧Ba、Sr、 Nb、Ta、Hf、Y等，具有相似微量元素蛛網(wǎng)圖（圖7）。上述這些預(yù)示著天鵝寨火山巖與次火山巖為同源巖漿產(chǎn)物。從ω（SiO2）—氧化物變異圖（ωB/%）圖解（圖8）上可以看出，除Al2O3外，其他氧化物均表現(xiàn)出較明顯的線性關(guān)系，其中K2O、Na2O、CaO、呈正相關(guān)，P2O5、Fe2O3T、Ti2O、MgO呈負(fù)相關(guān)，表明火山巖與次火山巖為同源巖漿分異演化形成。

來自不同源區(qū)的巖漿，在微量元素特征上勢(shì)必也會(huì)留下源區(qū)的烙印，因此可以利用火成巖中微量元素的特征來示蹤源區(qū)的組成與特征[10]。據(jù)微量元素蛛網(wǎng)圖（圖7），貧Sr、B，富Th、U指示巖漿分離結(jié)晶后存在殘漿。Rb、Th、Zr富集，高強(qiáng)場(chǎng)元素Na、Ta虧損及富K、貧P說明巖漿形成演化與陸殼有密切關(guān)系。文獻(xiàn)[4-5]分別通過Rb—Sr等時(shí)線法測(cè)得天鵝寨火山雜巖體成巖年齡為150±8Ma、145.5±8.4Ma，（87Sr/86Sr）初始值=0.7163±0.0030、0.7138±0.0030;文獻(xiàn)[3]應(yīng)用 SHRIMP 鋯石 U -Pb法測(cè)年為156±2Ma，（87Sr/86Sr）初始值=0.71612～0.71819。由此推測(cè)巖漿噴發(fā)—侵入活動(dòng)主要發(fā)生在156～145Ma之間，為燕山晚期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物。將上述3個(gè)測(cè)年數(shù)據(jù)與（87Sr/86Sr）初始值投點(diǎn)至（87Sr/86Sr）初始值—t圖解（圖9）上，投點(diǎn)落在上地殼與下地殼平均線上部，表現(xiàn)出以上地殼物質(zhì)為主，下地殼物質(zhì)混染熔融形成巖漿。

天鵝寨火山雜巖體主量元素高K2O，低Na2O，里特曼指數(shù)δ介于0.76～2.37之間，屬高鉀鈣堿性系列，SiO2與主要氧化物呈較明顯線性關(guān)系，噴發(fā)相（中）酸性火山巖與潛出—侵入相次火山巖體密切共生，與大陸邊緣弧或大陸弧產(chǎn)出火山巖特征較為類似。微量元素蛛網(wǎng)圖（圖7）表現(xiàn)為明顯Nb—Ta谷，貧Nb、Ta、Ti（Ti2O<0.463%），此被認(rèn)為與俯沖作用或消減帶上火山巖的特征[11-12]。這些與燕山期華南陸塊受太平洋板塊俯沖作用造成陸塊內(nèi)巖石圈伸展和減薄[2][12]區(qū)域構(gòu)造環(huán)境表現(xiàn)出一致性。在Y+Nb—Rb圖解（圖10）與Y—Nb圖解（圖11）上，投點(diǎn)均落在后碰撞花崗巖范圍。依上述推斷，中生代以來，由于太平洋板塊自東向西俯沖，造成華南大陸內(nèi)揚(yáng)子板塊與華夏板塊碰撞，研究區(qū)正好位于兩大板塊接觸過渡內(nèi)，碰撞產(chǎn)生熱效應(yīng)使區(qū)內(nèi)上地殼物質(zhì)，混染下地殼物質(zhì)熔融形成巖漿，至燕山晚期（156～145Ma），區(qū)內(nèi)演化成碰撞后伸展階段，巖漿沿構(gòu)造薄弱部位上涌噴發(fā)—潛出—侵入形成天鵝寨火山雜巖體。

4 ?結(jié)論

（1）火山雜巖體的主巖為中侏羅統(tǒng)兩江口組（J2l）（中）酸性熔巖、火山碎屑巖及沉火山碎屑巖等火山巖系及潛出—侵入相次火山巖體。其中（中）酸性熔巖主要為英安巖、英安質(zhì)流紋巖、流紋質(zhì)英安巖、流紋巖、碎斑流紋巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖等;次火山巖主要為斑狀黑云母花崗巖、次花崗斑巖及次流紋巖。

（2）各類巖石總體表現(xiàn)為富Si、富Alk（K2O>Na2O）、Al飽和、貧Ca、貧Mg，為（中）酸性巖，屬高鉀鈣堿性系列。稀土元素呈右傾型富集的“V”字型分配，為輕稀土富集分配模式，具中—強(qiáng)Eu負(fù)異常。微量元素富Rb、Pb、Yb、Zr、Th、U，貧、Ba、Sr、Nb、Ta、Hf、Y等。

（3）火山雜巖體為同源巖漿分異演化產(chǎn)物，巖漿源區(qū)主要為上地殼物質(zhì)，混染下地殼物質(zhì)熔融形成。推測(cè)由于中生代以來太平洋板塊自西向東俯沖，造成華南陸塊內(nèi)華夏板塊與揚(yáng)子板塊碰撞，碰撞產(chǎn)生熱效應(yīng)使區(qū)內(nèi)上地殼物質(zhì)及部分下地殼物質(zhì)熔融形成巖漿，至燕山晚期（156～145Ma），區(qū)內(nèi)演化成碰撞后伸展階段，巖漿沿構(gòu)造薄弱部位上涌噴發(fā)—潛出—侵入形成雜巖體。

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