貴州省施秉大坪鉀鎂煌斑巖地球化學(xué)特征及源區(qū)指示

楊毓紅，黃 藝，劉 燊，張錫貴，楊朝貴，葉 春，龔興祥，2，文德修，熊 碧

(1.貴州省土地礦產(chǎn)資源儲(chǔ)備局；2.自然資源部基巖區(qū)礦產(chǎn)資源勘查工程技術(shù)創(chuàng)新中心；3.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；4.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局101地質(zhì)大隊(duì)；5.貴州有色和核工業(yè)地質(zhì)局地質(zhì)勘查院)

自貴州鎮(zhèn)遠(yuǎn)馬坪發(fā)現(xiàn)中國(guó)第一個(gè)原生金剛石鉀鎂煌斑巖體(最初被定義為金伯利巖)以來，前人對(duì)貴州黔東南鉀鎂煌斑巖開展了大量的研究，在巖石學(xué)特征及年代學(xué)特征方面取得了較多成果和認(rèn)識(shí)(盧登蓉 等，1987，任懷翔1993，江萬1995，方維萱 等，2002，張錫貴2015)，但是在巖石地球化學(xué)及源區(qū)特征方面研究較少，本文通過對(duì)近年來新發(fā)現(xiàn)的施秉翁哨大坪鉀鎂煌斑巖脈的主微量元素地球化學(xué)特征研究，試圖對(duì)其源區(qū)特征進(jìn)行探討。

1 地質(zhì)概況

按中國(guó)區(qū)域地質(zhì)志(貴州志)2017版，本研究區(qū)位于二級(jí)分區(qū)揚(yáng)子陸塊，三級(jí)分區(qū)江南復(fù)合造山帶，四級(jí)分區(qū)黔南坳陷區(qū)和榕江加里東褶皺區(qū)，五級(jí)分區(qū)為銅仁開闊復(fù)式褶皺變形區(qū)和榕江開闊復(fù)式褶皺變形區(qū)交界區(qū)域。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要為東西向鎮(zhèn)遠(yuǎn)-納雍深大斷裂和北東向松桃-三都深大斷裂及其派生的次級(jí)斷層、節(jié)理和裂隙，這兩大斷裂控制了晚古生代偏堿性超基性巖(煌斑巖)的產(chǎn)出，控制了晚白堊世山間磨拉石盆地產(chǎn)出、新近系山間盆地的產(chǎn)出。是區(qū)內(nèi)乃至整個(gè)貴州省境內(nèi)金剛石母巖鉀鎂煌斑巖的主要控制性構(gòu)造。區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育程度一般，可見以鉀鎂煌斑巖類的巖墻組合，分布在區(qū)域性北東向松桃-三都北西側(cè)，主要集中在東西向貴陽-鎮(zhèn)遠(yuǎn)斷裂帶與其交匯處的南西側(cè)和西側(cè)。區(qū)域出露地層主要包括青白口系、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、白堊系、新近系及第四系(圖1)。青白口系、震旦系和志留系以海相碎屑沉積為主，寒武系和奧陶系以海相碳酸鹽沉積占優(yōu)勢(shì)，白堊系為山間盆地沉積，第四系為內(nèi)陸山地多成因堆積。在寒武系下統(tǒng)清虛洞組發(fā)育鉀鎂煌斑巖及類似巖漿巖，晚奧陶世-志留紀(jì)，黔中隆起造成本區(qū)大范圍剝蝕現(xiàn)象。新元古-早古生代，研究區(qū)長(zhǎng)期處于巖石圈伸展背景之中(貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)馬坪-麻江隆昌金剛石原生礦整裝勘查報(bào)告2014)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 采樣及分析方法

本研究所采樣地點(diǎn)為施秉縣翁哨大坪地區(qū)，共采集鉀鎂煌斑巖樣品10件，全部采自巖脈中的不同區(qū)域(圖2左)，由于巖墻風(fēng)化程度嚴(yán)重，所采樣品均選擇相對(duì)新鮮的部分。在巖石粉碎過程，每件樣品均保留未與圍巖接觸部分，并剔除了穿插在樣品中的方解石脈等可影響樣品特征的雜質(zhì)，盡可能排除圍巖的可能干擾。樣品的主微量元素含量測(cè)試在澳實(shí)分析檢測(cè)(廣州)有限公司實(shí)驗(yàn)室完成。主元素采用ME-XRF26d X熒光光譜完成，分析精度優(yōu)于3.5%；微量元素采用ME-MS81熔融法電感耦合等離子體質(zhì)譜完成，精度優(yōu)于10%。另外，研究過程還選擇有代表性的新鮮樣品采用徠卡DM2500P型顯微鏡開展了系統(tǒng)的薄片鑒定。

3 巖體地質(zhì)特征

圖2 貴州施秉大坪鉀鎂煌斑巖脈野外照片及顯微照片

4 地球化學(xué)特征

4.1 主元素組成

圖3 貴州省施秉大坪鉀鎂煌斑巖脈Al2O3 -TiO2圖解

表1 施秉大坪鉀鎂煌斑巖脈主元素分析結(jié)果(wt.%)

4.2 微量元素

5 討論

5.1 分離結(jié)晶作用

通過對(duì)部分熔融和分離結(jié)晶作用過程稀土元素地球化學(xué)行為研究，Treuil和Joron(1975)選擇不相容元素La和中等分配系數(shù)元素(La/Sm-La相關(guān)圖解)進(jìn)行了巖石形成過程部分熔融和分離結(jié)晶作用的有效探討，從而對(duì)后續(xù)研究過程基性火成巖成因判別提供了有效的判別標(biāo)準(zhǔn)：在部分熔融過成巖程，La/Sm比值將隨La的含量增加而增大；相比之下，同源巖漿分離結(jié)晶作用過程La/Sm的比值隨La的豐度增加無明顯變化，保持在相對(duì)穩(wěn)定的比值范圍(歐陽征健2006)。研究區(qū)鉀鎂煌斑巖在La/ Sm-La相關(guān)圖解上投影均不存在明顯的正相關(guān)性(圖7)，卻顯示相對(duì)穩(wěn)定的比值特征，表明原始巖漿在形成過程經(jīng)歷了明顯的分離結(jié)晶作用影響。研究區(qū)鉀鎂煌斑巖在稀土配分圖解上均不具有明顯的負(fù)Eu的異常，暗示巖漿演化過程斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用較弱，暗示巖漿分異作用發(fā)生在較深源區(qū)附近(K.J.Fraser等1986)。另外，大坪煌斑巖的Cr平均含量為886 ppm，低于原始巖漿Cr含量(Cr>1 000 ppm)以及低于原始巖漿的Mg#值，均顯示研究區(qū)鉀鎂煌斑巖經(jīng)歷了分離結(jié)晶的過程，所有樣品普遍不具有Eu的負(fù)異常特征，表明巖漿演化過程斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用不明顯。

表2 施秉大坪鉀鎂煌斑巖脈微量元素及稀土元素分析結(jié)果

圖4 貴州省施秉大坪鉀鎂煌斑巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素配分圖解

圖5 貴州省施秉大坪鉀鎂煌斑巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素圖解

5.2 地殼混染

圖6 貴州省施秉大坪鉀鎂煌斑巖Zr-Nb及Zr-Hf圖解

圖7 施秉大坪鉀鎂煌斑巖脈La/Sm-La圖解

圖8 施秉大坪鉀鎂煌斑巖脈Nb/Ta- La/Yb圖解

5.3 源區(qū)特征

圖9 施秉大坪鉀鎂煌斑巖脈Nb/U-Nb圖解(A)和Th/Yb-Ta/Yb圖解(B)

6 結(jié)論

(1)施秉大坪鉀鎂煌斑巖主元素成分在鉀鎂煌斑巖化學(xué)障范圍內(nèi)，屬典型的鉀鎂煌斑巖。在Al2O3-TiO2圖解中，研究區(qū)樣品均投入橄欖鉀鎂煌斑巖區(qū)域。施秉大坪鉀鎂煌斑巖強(qiáng)烈富集高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta)、Th和U，明顯虧損大離子親石元素(Rb、K和Sr)和Ti，且不存在明顯的Eu虧損。

(2)形成施秉大坪鉀鎂煌斑巖脈的原始巖漿在形成過程經(jīng)歷了明顯的分離結(jié)晶作用，巖漿源區(qū)受到過前俯沖-交代過程(源區(qū)混合作用)的改造，而受到地殼混染作用較小。

(3)施秉大坪鉀鎂煌斑巖脈來源于以石榴石二輝橄欖巖為主的富集地幔源區(qū)，起源深度至少大于100km，可能達(dá)到金剛石穩(wěn)定區(qū)域，其地球化學(xué)特征與馬坪1、2號(hào)巖體相近，也暗示本研究區(qū)鉀鎂煌斑巖的含礦可能性。

致謝：本研究資料收集和野外采樣過程得到貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局101地質(zhì)隊(duì)的支持和幫助，在此表示衷心感謝！