北山二龍包一帶加里東早期基性巖地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境分析

高志杰, 王宇昊, 許常善

(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州 730000)

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部，地處甘肅與內(nèi)蒙古交界的北山地區(qū)，區(qū)內(nèi)多為中低山及戈壁荒漠，自然環(huán)境較差。地貌以中低山丘陵區(qū)和剝蝕戈壁為主，次為沖洪積平原，地形總體北高南低，山脈總體呈近東西向，海拔一般在1 150～1 500 m之間，最大高差420 m，區(qū)內(nèi)龍峰山主峰海拔為1 550.8 m，為區(qū)內(nèi)的最高點(diǎn)。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源開發(fā)生機(jī)勃勃，北有七一山螢石礦床，中有梭梭井鐵礦床，南有老硐溝金礦床、鷹咀紅山鎢礦床，資源開發(fā)利用已經(jīng)成為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱之一。近年來(lái)，區(qū)域礦產(chǎn)調(diào)查和礦產(chǎn)勘查工作的部署，新發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地和找礦靶區(qū)的圈定，已為本區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)地處塔里木板塊的東北緣，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)過(guò)程中經(jīng)歷了不同期次、不同機(jī)制的構(gòu)造演化過(guò)程。研究區(qū)位處塔里木板塊東北緣，屬塔里木-南疆地層大區(qū)，中南天山-北山地層區(qū)，馬鬃山地層小區(qū)，地層出露比較齊全。除泥盆系、侏羅系和三疊系外，從早元古界北山巖群，長(zhǎng)城系古硐井群，薊縣系、青白口系的淺變質(zhì)巖系，古生界寒武-二疊系，中生代白堊系，新生代新近系及第四系各類沉積地層均有不同程度的出露。研究區(qū)侵入巖分布廣泛，各圖幅均有出露，且分布較均勻，巖漿巖類型多，基性巖、中性巖、酸性巖均有出露，巖漿活動(dòng)較為頻繁，且涉及時(shí)代較多，涉及加里東、華力西、印支及燕山期，具多期演化特征。各巖石組合、產(chǎn)出構(gòu)造位置及巖漿巖時(shí)空展布具有一定的規(guī)律性，往往與構(gòu)造演化具耦合關(guān)系，不同時(shí)代巖漿形成的不同地質(zhì)體所表現(xiàn)出的差異是所屬構(gòu)造單元及其所處大地構(gòu)造背景等多重因素制約的結(jié)果。現(xiàn)重點(diǎn)對(duì)北山二龍包一帶加里東早期基性巖進(jìn)行研究。

2 加里東早期基性巖

2.1 地質(zhì)特征

研究區(qū)分布于二龍包幅，西側(cè)與中奧陶統(tǒng)咸水湖組島弧型火山巖相伴生，呈小巖枝狀產(chǎn)出；東側(cè)規(guī)模大，受后期三疊紀(jì)花崗巖的侵入，呈大小10個(gè)獨(dú)立的地質(zhì)體產(chǎn)出，構(gòu)成兩個(gè)小-中型巖株，面積約3.56 km2。與圍巖呈侵入接觸或漸變過(guò)渡[1]。巖性為灰綠色細(xì)粒輝綠巖、灰綠色細(xì)粒輝長(zhǎng)巖[2]。

蝕變細(xì)粒輝綠巖：灰綠色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，殘余輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石中的礦物成分：斜長(zhǎng)石,占54%～55%；纖閃石，占45%～46%。斜長(zhǎng)石呈自形柱狀，自形程度高，長(zhǎng)徑大小1～2 mm不等，柱狀晶體雜亂排列形成三角形孔隙，其孔隙中充填半自形短柱狀次生蝕變礦物纖閃石等[3]，即為殘余輝綠結(jié)構(gòu)。蝕變特征主要是原生暗色礦物(輝石)強(qiáng)烈纖閃石化(成分相當(dāng)陽(yáng)起石)和斜長(zhǎng)石輕高嶺土化，并出現(xiàn)聚片雙晶的結(jié)構(gòu)特征。

蝕變細(xì)粒輝長(zhǎng)巖：灰綠色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石中的礦物成分主要為斜長(zhǎng)石[4]，占49%；暗色礦物輝石占48%。粒徑大小以1～1.5 mm為主，個(gè)別礦物粒徑約2 mm。輝石多呈半自形短柱狀結(jié)構(gòu)；斜長(zhǎng)石少數(shù)呈自形柱狀結(jié)構(gòu)，多數(shù)為半自形結(jié)構(gòu)，與輝石結(jié)構(gòu)總體相似，說(shuō)明兩種礦物同時(shí)析出，故判定其為輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。蝕變特征表現(xiàn)為斜長(zhǎng)石輕高嶺土化，鈉長(zhǎng)石的雙晶結(jié)構(gòu)仍較為清楚；透輝石近無(wú)色，最大消光角為38°～40°，表現(xiàn)輕纖閃石化，個(gè)別晶體中見到淺綠色變纖閃石化碎片。

2.2 巖石地球化學(xué)特征

2.2.1 巖石化學(xué)特征

巖石化學(xué)成分組成及特征參數(shù)見表1。由表1可知，巖石中細(xì)粒輝綠巖和細(xì)粒輝長(zhǎng)巖的SiO2含量分別為48.78%、49.26%，屬基性巖范疇；K2O

表1 侵入巖巖石化學(xué)成分含量及特征參數(shù)表

圖1 侵入巖K2O-Na2O判別圖

巖石的鋁飽和指數(shù)A/NKC均小于1.1(0.56、0.64)，為次鋁的“Ⅰ”型花崗質(zhì)巖類；固結(jié)指數(shù)(SI)為50.75～53.94，分異指數(shù)(DI)為11.4～13.55，反映分異程度為中等-較低；堿度指數(shù)(A.R)、里特曼指數(shù)(σ)均較低，里特曼指數(shù)(σ)介于0.36～0.37之間，總體屬鈣性巖石系列。

2.2.2 稀土化學(xué)特征

巖石稀土元素組成及特征參數(shù)見表2。由表2可知，該輝綠輝長(zhǎng)巖稀土元素總量較低，稀土總量變化在(40.89～66.97)×10-6之間，稀土元素配分模式曲線總體呈右傾略平坦(見圖2)，LREE / HREE=8.37～11.69，(La/Yb)N=21.88～25.30，(La/Sm)N=21.36～21.56，(Gd/Yb)N=4.11～4.20，輕重稀土分餾不明顯。δEu=0.37，具較強(qiáng)的銪負(fù)異常；δCe=1.26～1.70，鈰異常不明顯，總體曲線形態(tài)與島弧型火山巖相似。

圖2 奧陶紀(jì)侵入巖稀土配分模式

表2 侵入巖稀土元素分析結(jié)果及特征參數(shù)一覽表

3 巖漿巖成因及構(gòu)造環(huán)境

奧陶紀(jì)基性侵入巖巖石地球化學(xué)特征反映其原始巖漿來(lái)源于上地幔源區(qū)，具有“Ⅰ型”花崗巖特征，并且由于侵入巖體受月牙山—洗腸井蛇綠混雜巖帶構(gòu)造的控制，呈線狀分布。在巖石陽(yáng)離子參數(shù)R1-R2構(gòu)造環(huán)境判別圖(圖3)中，樣品落入地幔分離花崗巖區(qū)域，可知該侵入巖體成因具幔源型特點(diǎn)，與蛇綠混雜巖帶形成有密切聯(lián)系，形成時(shí)期應(yīng)與其一致。

圖3 奧陶紀(jì)侵入巖構(gòu)造環(huán)境判別圖

4 結(jié)論

北山地區(qū)一直以來(lái)是我國(guó)重要的成礦帶，本文選取二龍包一帶出露的基性巖體(巖脈、巖枝)為研究對(duì)象，詳細(xì)研究了其巖石地球化學(xué)特征和巖漿巖的成因及構(gòu)造環(huán)境，以期為該地區(qū)的找礦工作提供基礎(chǔ)地質(zhì)支撐。