一種稀土參數(shù)圖解新方法:以內(nèi)蒙古拜仁達壩-維拉斯托閃長巖成因研究為例

趙保具，顏 開，肖榮閣

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中國有色(沈陽)冶金機械有限公司，遼寧 沈陽 110027；3.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心，北京 100035)

0 引 言

稀土元素的分餾作用靈敏且指示功能強[1]，在地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)研究中常作為示蹤劑。通過觀察、捕捉微量元素尤其稀土元素的地球化學(xué)作用的時空信息，可以很好地揭示巖石、礦物、礦床的成因，也可用來解釋各種復(fù)雜地質(zhì)作用的原因和條件，追蹤地質(zhì)作用的演化歷史[2]。

稀土元素地球化學(xué)示蹤方法主要有稀土元素球粒隕石標準化科里爾圖解、表征稀土元素組成參數(shù)、異常指數(shù)、地球巖石的La/Yb-REE 圖解和經(jīng)驗公式等?？评餇枅D解示蹤方法借助稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖(右傾型、左傾型、平緩型) 的特點，結(jié)合稀土元素組成參數(shù)(REE、LREE 和HREE、La/Yb等)或者異常指數(shù)(δEu、δCe)[1, 3-4]，綜合判別源巖、礦床成因[5]或巖石礦物成因、流體演化的物理化學(xué)條件[6]，反演這些物理化學(xué)參數(shù)和地質(zhì)過程[1-2]。這種物源示蹤方法具有多解性。例如，探討巖漿源區(qū)時，稀土組成參數(shù)可同時顯示陸殼、大陸邊緣弧和島弧特征。在示蹤成礦流體物質(zhì)來源時，輕稀土富集、右傾型曲線特征及高的負銪異常和鈰異常特征可能有兩種解釋：成礦時期地球化學(xué)條件改變或者REE受到溫度、pH、Eh條件和水巖反應(yīng)的影響[6]。前人注意到石榴子石的稀土總量和Eu 異常與石榴子石的成分沒有明顯的關(guān)系[1]，但對稀土組成參數(shù)、異常指數(shù)與巖石成分(例如SiO2)的相關(guān)關(guān)系思考不多，很少關(guān)注稀土組成參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系、稀土組成參數(shù)與異常指數(shù)的相關(guān)關(guān)系以及挖掘這類相關(guān)性的地質(zhì)意義。La/Yb-REE圖解只是用以區(qū)分不同類型的玄武巖、花崗巖和碳酸鹽巖[3]，不能夠探討中性巖漿巖形成的機理或成因。前人通過建立全球造山帶海拔高度與巖漿巖Sr/Y和La/ Yb比值的相關(guān)方程，計算青藏高原白堊紀至今的古高度變化，并對計算結(jié)果進行圖解驗證[7]；本文借鑒并拓展了這種元素地球化學(xué)及物源示蹤的研究思路。

在對內(nèi)蒙古拜仁達壩-維拉斯托鉛鋅銀多金屬礦區(qū)從偏基性端元向偏酸性端元演化的閃長巖類野外巖相學(xué)觀察和室內(nèi)測試的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)其全巖REE與SiO2、REE與LREE/HREE、δEu與LREE/HREE比值之間具有強相關(guān)性，進而對其巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)、稀土參數(shù)圖解新方法與微量元素聚類分析進行研究，以期判別其閃長巖的成因和巖漿源區(qū)，為稀土參數(shù)圖解物源示蹤方法提供新的科研手段。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)克什克騰旗，大地構(gòu)造位置位于二連—賀根山蛇綠巖帶和二道井增生雜巖帶之間，錫林浩特微陸塊的東段。區(qū)內(nèi)出露地層有古元古代寶音圖群“錫林郭勒雜巖”(Pt1by)，石炭系本巴圖組(C2b)，二疊系大石寨組(P1d)和林西組(P2l)，侏羅系萬寶組(J2w)和滿克頭鄂博組(J3m)及第四系(Q)?！板a林郭勒雜巖”為一套變質(zhì)地層，分布面積廣泛，巖性主要為黑云斜長片麻巖，前人認為該地層最初為早華力西期巖漿作用產(chǎn)物，后期經(jīng)歷了沉積作用和變質(zhì)作用的共同作用改造[8-10]。研究區(qū)范圍內(nèi)褶皺及斷裂構(gòu)造較為發(fā)育。米生廟復(fù)背斜貫穿整個區(qū)內(nèi)，軸部地層為古元古代寶音圖群“錫林郭勒雜巖”，兩翼為石炭系和二疊系的碎屑巖組成。此外，區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育北東向斷裂，為主要的控礦控巖構(gòu)造；巖漿作用強烈，海西期巖漿活動形成的巖漿巖以拜仁達壩閃長巖為代表，巖石類型主要包括中粗粒輝石閃長巖、細粒石英閃長巖和花崗閃長巖等。此外，在維拉斯托鉛鋅礦西側(cè)還形成了超大型偉晶巖型鋰礦。拜仁達壩閃長巖形成年齡為300～326 Ma[8,11-13]；燕山期巖漿巖包括北大山花崗斑巖和磨盤山黑云母花崗巖，其形成年齡為139.3～140.0 Ma[14-15]。拜仁達壩礦區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育，主要為輝綠巖脈、石英脈(圖1)。拜仁達壩銀鉛鋅多金屬礦的賦礦巖石主要是閃長巖，前人對該類閃長巖年齡做了較多測試，分別有(310±2)～(319±3) Ma[8]、(321.2±6.7) Ma[11]、(326.5±1.6) Ma[12]和(298.0±2.5) Ma[13]。

(a)圖：1.華北前寒武紀克拉通；2.華北早古生代大陸邊緣；3.索倫縫合帶晚古生代增生雜巖；4.內(nèi)蒙古古生代增生雜巖；5.內(nèi)蒙古古生代大陸邊緣；6.蛇綠巖；(b)圖：1.第四系；2.上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組；3.中侏羅統(tǒng)萬寶組；4.上二疊統(tǒng)林西組；5.下二疊統(tǒng)大石寨組；6.上石炭統(tǒng)阿木山組；7.上石炭統(tǒng)本巴圖組；8.古元古代寶音圖群；9.燕山期花崗巖；10.燕山期花崗斑巖；11.海西期閃長巖；12.斷裂；13.復(fù)背斜；14.礦區(qū)范圍。圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖((a)據(jù)唐然坤等[18])和拜仁達壩-維拉斯托礦區(qū)地質(zhì)圖((b)據(jù)Xiao 等[19])Fig.1 Simplified geological map of the study area (a)[18] and geological map of the Bairendaba-Weilasituo Pb-Zn-Ag deposit(b) [19]

作者所在的科研項目組在2019年采集了輝石閃長巖進行鋯石U-Pb測年，共測試22顆鋯石，共50個測點[10]， 所測鋯石全部選擇巖漿成因鋯石[16-17]，Th含量為34.4×10-6～741.4×10-6，U含量為330.7×10-6～1 219.9×10-6，Th/U比值為0.03～0.48。測年結(jié)果顯示，巖漿鋯石206Pb/238U年齡的變化范圍為320～339 Ma，大部分在諧和圖中集中分布，加權(quán)平均年齡為(325±2.5) Ma(MSWD=2.2，n=16)，認為該年齡可代表石英閃長巖的形成時間。繼承鋯石的核部207Pb/206Pb年齡范圍為2 581～1 018 Ma，表明有古老地殼物質(zhì)的參與。所有測年結(jié)果基本一致，可確定為晚古生代海西期巖漿活動產(chǎn)物。

2 樣品采集與分析方法

2.1 樣品采集與巖石化學(xué)測試方法

拜仁達壩閃長巖沿北東向斷裂帶狀展布，呈巖基狀產(chǎn)出，侵入于古元古界錫林郭勒雜巖內(nèi)。巖石組合為中粗粒輝石閃長巖、細粒石英閃長巖和花崗閃長巖等(圖1)，出露面積約40 km2。維拉斯托閃長巖巖石組合與拜仁達壩礦區(qū)的類似。

樣品均采自西礦帶拜仁達壩礦區(qū)、銀都及維拉斯托礦床井下巷道及礦石堆礦體圍巖，采樣原則為選取遠離礦體且未蝕變的輝石閃長巖、閃長巖、石英閃長巖(從偏基性端元向偏酸性端元過渡或演化分異的閃長巖類)，對所有采集樣品進行巖石鑒定。全礦區(qū)篩選47件樣品進行測試后，剔除鉛鋅銀含量較高的礦石樣品，選擇拜仁達壩閃長巖類樣品18件，維拉斯托閃長巖樣品13件，進行全巖地球化學(xué)成分分析。

巖石主量、微量及稀土元素測試均由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院測試完成。主量元素測試采用X射線熒光光譜儀(Shimadzu WD-1800)進行分析，按要求制備定量樣品，煅燒后加入Li2B4O7-LiBO2助熔物充分混合，放置在自動熔煉儀中，使之在1 000 ℃以上熔融; 熔融物倒出后形成扁平玻璃片，再用X熒光光譜分析。微量及稀土元素測試采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)進行分析，精度優(yōu)于5%。

2.2 稀土參數(shù)圖解法

稀土元素分餾在自然界和實驗室均普遍存在，自然界中稀土元素分餾對反演地質(zhì)過程十分有利[20]。稀土元素在地球系統(tǒng)中并非獨立存在，而是與各種地質(zhì)過程相聯(lián)系并參與各種地球化學(xué)作用，因此，稀土參數(shù)圖解應(yīng)考慮自然界中稀土元素分餾作用。電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)操作簡單、不易污染樣品，但分餾效應(yīng)影響分析的結(jié)果[20]，所以稀土參數(shù)圖解也應(yīng)考慮實驗過程中稀土元素分餾。

鑒于此作出如下理論假定：(1)地質(zhì)時間尺度下化學(xué)風(fēng)化過程中總稀土元素的移動與重新分配情況，相對于母巖中元素濃度的變化忽略不計。(2)通過激光剝蝕誘導(dǎo)、剝蝕顆粒轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)和ICP 誘導(dǎo)消除儀器分析過程中稀土元素分餾，所得數(shù)據(jù)均用內(nèi)標法校正。(3)稀土元素性質(zhì)差異、輕重稀土元素水解能力不同，測試采用合適的實驗參數(shù)，有效地減小稀土元素分餾對化學(xué)分析結(jié)果的干擾。(4) 本文測試的固體巖礦樣品中總稀土元素不存在奇偶效應(yīng)，并以球粒隕石的含量作為內(nèi)標參照物消除15個稀土元素的奇偶效應(yīng)。據(jù)此，得到本文巖礦稀土參數(shù)圖解法的分析流程。

2.2.1 稀土元素數(shù)據(jù)的整理方法

(1)以稀土元素球粒隕石標準化曾田彰正-科里爾圖解為稀土元素數(shù)據(jù)、參數(shù)、異常指數(shù)的基礎(chǔ)。該圖解是樣品中每種稀土元素濃度除以球粒隕石中各稀土元素濃度，通過這種標樣作為參照物并獲得樣品中每種稀土元素的標準化豐度。

(2)稀土總量、輕重稀土比值。稀土元素在自然界的分異參數(shù)以稀土總量(ΣREE)為代表；稀土元素在地殼中的分配參數(shù)包括輕重稀土比值(LREE/HREE) 以及Ce/Y、La/Yb和La/Lu等。

(3) 異常指數(shù)主要包括δEu和δCe值。其計算公式為：δEu=2(Eu)N/(Sm+Gd)N；δCe=2(Ce)N/(La+Pr)N。負銪指數(shù)(δEu)用來指示銪異常的大小，N代表球粒隕石標準化計算。

(4)巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)稀土端元分組方法。地質(zhì)、地球化學(xué)圖解研究中，基本方法是將投圖數(shù)據(jù)分為2～3個數(shù)據(jù)端元并加以分析研究。根據(jù)巖漿巖分類標準，考慮到REE和SiO2含量在巖漿巖中按超基性→基性→中性→酸性→堿性順序遞增，做出所有測試樣品巖石的REE-SiO2關(guān)系圖，得到REE兩個以上的數(shù)據(jù)端元，例如稀土高值端元與稀土低值端元。據(jù)此，將主量元素、稀土元素、微量元素測試數(shù)據(jù)分為稀土高值組、稀土低值組。劃分兩個數(shù)據(jù)端元時，如果REE-SiO2關(guān)系圖中數(shù)據(jù)端元顯著，則據(jù)實劃分，如果部分數(shù)據(jù)重疊端元模糊，還要考慮其他因素，如稀土元素的地殼豐度(170×10-6)。所以，如果某類巖石的REE-SiO2關(guān)系圖上，REE缺乏明顯的兩個數(shù)據(jù)端元，則不對測試數(shù)據(jù)進行端元劃分。

2.2.2 LREE/HREE-REE圖解

2.2.2.1 LREE/HREE與REE的相關(guān)性

本文只研究稀土元素配分曲線為右傾型的LREE/HREE與REE的相關(guān)性。在地殼中，ΣREE 在巖漿巖中按超基性→基性→中性→酸性→堿性順序遞增；從地幔到地殼，ΣREE 增加了20 多倍，LREE/HREE增加了3 倍多。HREE的水解能力與遷移能力強度均大于LREE，依巖漿分異演化順序從早到晚遞增。地幔、超基性巖、基性巖中HREE占有優(yōu)勢；隨著分異，陸殼、酸性巖、堿性巖中LREE占優(yōu)勢[3]。稀土元素從La到Lu其不相容性逐漸減弱，這樣熔融程度越高，熔漿中的ΣREE越低，輕重稀土分餾也越弱。巖漿演化程度越高，從基性→酸性演化過程中，巖漿中ΣREE越高，輕重稀土分餾越強，即La/Yb值越大。所以，基性→酸性演化過程中LREE/HREE與REE具強相關(guān)性，可用于探討巖石的形成機理或成因類型。

2.2.2.2 LREE/HREE-REE的相關(guān)關(guān)系圖

利用Excel繪制帶趨勢線的散點圖。首先，得到LREE/HREE與REE之間的散點圖，然后在“設(shè)置趨勢線格式”面板，選擇“顯示公式”“顯示R平方值”及LREE/HREE-REE的趨勢線、回歸方程、相關(guān)系數(shù)R2。

2.2.3δEu-LREE/HREE圖解

2.2.3.1δEu與REE的相關(guān)性

δEu>1時為正異常，反之為負異常，δEu=1時為無異常。依據(jù)巖石Sm/Nd值可劃分輕、重稀土富集類型，此值小，則為輕稀土富集型。 Sm/Nd 值在巖漿巖中從超基性→基性→中性→酸性→堿性依次漸減[3]，因此，在Eu不變時，δEu在巖漿巖中從超基性→基性→中性→酸性→堿性依次漸增。 LREE/HREE值的規(guī)律同Sm/Nd值。地幔巖漿分異的稀土元素特點是LREE/HREE與REE呈正比，LREE/HREE值越大則負銪異常越明顯。如大洋玄武巖、基性-超基性巖漿巖顯示上述稀土元素特點。可見，基性→酸性演化過程中δEu與LREE/HREE相關(guān)性可用于探討巖石的形成機理或成因類型。

2.2.3.2δEu-LREE/HREE的相關(guān)關(guān)系圖

利用Excel繪制帶趨勢線的散點圖。首先，得到δEu與LREE/HREE之間的散點圖，然后在“設(shè)置趨勢線格式”面板， 選擇“顯示公式”“顯示R平方值”及δEu-LREE/HREE的趨勢線、回歸方程、相關(guān)系數(shù)R2。

2.3 稀土微量元素R型聚類分析法

R型聚類(R type cluster)分析方法是常用的地質(zhì)學(xué)分析方法。巖石學(xué)和礦床學(xué)研究中，當常量、微量元素變量較多且相關(guān)性較強時，使用R型聚類分析譜系把變量分為幾個大類，找出典型性變量作為代表，最終減少變量個數(shù)并達到降維目的。

3 結(jié) 果

根據(jù)上述巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)稀土端元分組方法，將測試的主量、微量和稀土元素結(jié)果列于表1、表2和 表3。拜仁達壩閃長巖獲得稀土總量高于100×10-6的稀土高值組和小于100×10-6的稀土低值組兩個端元(圖2(a))，稀土高值組SiO2平均組成為67.00%，稀土低值組SiO2平均組成為60.45%，并且稀土高值組K2O/Na2O與A/CNK指數(shù)明顯大于稀土低值組。 維拉斯托閃長巖稀土巖石化學(xué)組成與拜仁達壩閃長巖稀土低值組類似(圖2(b))，K2O/Na2O較大， A/CNK指數(shù)與拜仁達壩閃長巖稀土低值組類似。

圖2 拜仁達壩閃長巖(a)和維拉斯托閃長巖(b)的REE-SiO2關(guān)系圖Fig.2 REE-SiO2 diagram of Bairendaba (a)and Weilasituo(b) diorites

3.1 主量元素

拜仁達壩閃長巖SiO2、Al2O3、Na2O、K2O和CaO含量分別為48.92%～76.42%、12.33%～17.19%、0.06%～3.89%、0.66%～4.38%和0.39%～8.97%，K2O/Na2O比值為0.17～49.10， MgO含量為0.86%～9.60%(表1)。維拉斯托閃長巖SiO2和Al2O3含量分別為47.48%～62.74%和11.23%～16.34%，Na2O+K2O介于2.25%～8.51%。A/CNK值為0.51～1.68，MgO為1.33%～12.46%，F(xiàn)eO和CaO含量分別為0.24%～9.91%和1.72%～9.89%(表1)。

表1 拜仁達壩-維拉斯托礦區(qū)巖漿巖巖石化學(xué)成分(wB/%)

在拜仁達壩閃長巖TAS圖解(圖3)中多數(shù)投點落入花崗閃長巖及閃長巖區(qū)域，在CIPW標準礦物An-Ab-Or圖解上(圖略)，樣品投點落在花崗閃長巖和英云閃長巖區(qū)域。在SiO2-K2O圖解(圖4(a))中投點落于鈣堿性系列區(qū)域。樣品的A/CNK值為0.69～2.75，在A/NK-A/CNK圖解(圖4(b))中，投點落入偏鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)。

圖3 拜仁達壩巖體TAS圖解(底圖據(jù)Middlemost[21])Fig.3 TAS diagram of Bairendaba diorites(Base map after Middlemost[21])

圖4 拜仁達壩巖體SiO2-K2O ((a), 底圖據(jù)Rickwood[22])和A/NK-A/CNK((b), 底圖據(jù)Maniar等[23])圖解 Fig.4 SiO2-K2O((a), base map after Rickwood[22] ) and A/NK-A/CNK((b), base map after Maniar, et al.[23] ) diagrams ofBairendaba diorites

3.2 稀土元素

拜仁達壩閃長巖和維拉斯托閃長巖的稀土元素含量如表2所列。根據(jù)稀土總量，拜仁達壩閃長巖的稀土元素可分為高值組和低值組，其中，高值組ΣREE介于146.28×10-6～182.83×10-6，平均161.97×10-6；輕、重稀土元素分餾明顯，LREE/HREE為5.16～17.87，平均8.70；δEu為0.43～1.29，平均0.62，多數(shù)樣品顯示出弱的負Eu異常到無Eu異常的過渡特征。低值組ΣREE介于46.40×10-6～73.13×10-6，平均61.66×10-6；輕、重稀土元素分餾，LREE/HREE為3.90～7.29，平均5.18，低于高值組；δEu為0.60～1.55，平均1.05，Eu 正負異常均存在，表明其源區(qū)來源復(fù)雜；無明顯的Ce異常，δCe為0.84～0.96，平均為0.90。

(續(xù))表1 拜仁達壩-維拉斯托礦區(qū)巖漿巖巖石化學(xué)成分(wB/%)

表2 拜仁達壩-維拉斯托礦區(qū)巖漿巖稀土元素含量(wB/10-6)

維拉斯托閃長巖的ΣREE為40.59×10-6～145.29×10-6，平均75.83×10-6；輕、重稀土元素分餾，LREE/HREE為3.19～7.46，平均5.14，低于拜仁達壩閃長巖稀土低值組；Eu 正異常較弱，δEu為0.55～1.22，平均0.94，表明其源區(qū)較復(fù)雜。

3.3 微量元素

拜仁達壩閃長巖和維拉斯托閃長巖的微量元素含量如表3所列。拜仁達壩閃長巖稀土高值組的微量元素Rb、Ba、Th、Nb含量變化幅度不大，平均值分別為161.25×10-6、 397.19×10-6、15.83×10-6和11.84×10-6；Sr含量變化幅度大，為13×10-6～186×10-6，平均90.84×10-6。拜仁達壩閃長巖稀土低值組的微量元素Rb含量變化幅度大，為26×10-6～261×10-6，平均105.72×10-6；Sr含量變化幅度大，為33×10-6～277×10-6，平均186.16×10-6。Ba、Th、Nb含量變化幅度不大，平均值分別為354.98×10-6、3.69×10-6、7.87×10-6。

(續(xù))表2 拜仁達壩-維拉斯托礦區(qū)巖漿巖稀土元素含量(wB/10-6)

表3 拜仁達壩-維拉斯托礦區(qū)巖漿巖微量元素成分 (wB/10-6)

(續(xù))表3 拜仁達壩-維拉斯托礦區(qū)巖漿巖微量元素成分 (wB/10-6)

(續(xù))表3 拜仁達壩-維拉斯托礦區(qū)巖漿巖微量元素成分(wB/10-6)

維拉斯托閃長巖的微量元素Rb含量變化幅度大，為93×10-6～1 679×10-6，平均506.65×10-6；Sr含量變化幅度大，為56×10-6～363×10-6，平均181.65×10-6。Ba、Th、Nb含量變化幅度不大，平均值分別為517.35×10-6、3.69×10-6和7.33×10-6。

總體看，維拉斯托閃長巖與拜仁達壩閃長巖稀土低值組的微量元素特征類似，稀土高值組富集Nb、Ba、Sr等高場強元素，相對虧損Rb、Th、U等大離子親石元素，而低值組反之。

依據(jù)表1—表3，得到曾田彰正-科里爾圖解、LREE/HREE-REE圖解和δEu-LREE/HREE圖解的稀土參數(shù)和稀土微量元素R型聚類分析數(shù)據(jù)。堿金屬、堿土金屬、放射性元素、鐵族元素及計算得出的元素特征值，分別顯示殼源元素和幔源元素特征(表3)。

4 討 論

4.1 巖石成因與巖漿來源

拜仁達壩閃長巖形成年齡為(325±2.5) Ma和(326±4.1) Ma[10]，是一套以鈣堿性的活動大陸邊緣幔源為主、殼?；旌铣梢虻膸r漿巖系列。在Harker圖解(圖5)上，樣品的TiO2、Al2O3、CaO、TFe2O3、MgO和P2O5等含量隨著SiO2含量的增加，表現(xiàn)出明顯降低的演化趨勢，表明同源巖漿分異演化的特性，也說明在巖漿演化過程中發(fā)生了結(jié)晶分異作用。拜仁達壩閃長巖顯示高硅 (SiO2含量為61.34%～67.03%)，富鈉(Na2O/K2O平均值1.79)，MgO和Al2O3含量較高(分別為1.76%～3.22%和14.46%～16.31%)，樣品屬于鈣堿性，與下地殼脫水熔融形成的熔體具有相似的主量元素特征[24]；Sr含量相對較低，為13.0×10-6～277.0×10-6；Y和Yb含量相對較高，分別為6.53×10-6～33.59×10-6和0.86×10-6～4.15×10-6。

圖5 拜仁達壩巖體 Harker圖解Fig.5 Harker diagram of the Bairendaba dioritoids

拜仁達壩閃長巖兩個稀土巖組的稀土配分曲線具有明顯差異。高值組輕、重稀土比值平均為8.72，δEu值均小于1，平均0.62，配分曲線具向右傾斜、斜率較大、有較大的負銪異常、重稀土段明顯撒開的特征(圖6)；LREE/HREE-REE略呈負相關(guān)關(guān)系(圖7(a))，δEu-LREE/HREE呈正相關(guān)關(guān)系(圖7(b))，這種稀土特征值的相關(guān)性與我國南嶺殼源重熔花崗巖的稀土特征一致[14-15]，均具明顯的重稀土富集和顯著的負銪異常。

圖6 稀土高值組稀土配分曲線(球粒隕石標準數(shù)值據(jù)Belousova等[16])Fig.6 Distribution curves of REEs in high value group(chondrite-normalized value after Belousova et al. [16])

圖7 稀土高值組LREE/HREE-REE(a)和δEu-LREE/HREE(b)的相關(guān)關(guān)系圖Fig.7 LREE/HREE-REE (a) and δEu-LREE/HREE (b) in high value group

稀土低值組輕、重稀土比值平均5.18，δEu值在1上下，最大值1.55，最小值0.82，平均1.05，配分曲線向右傾斜，斜率較小，有較小的正銪異常和負銪異常(圖8)。與稀土高值組相反，低值組LREE/HREE-REE略呈正相關(guān)關(guān)系(圖9(a))，δEu-LREE/HREE呈負相關(guān)關(guān)系(圖9(b))，這種稀土特征值的相關(guān)性與幔源分異巖漿的稀土特征一樣[25-26]，沒有明顯的輕、重稀土分異，但是輕稀土分異富集時具有負銪異常。

圖8 稀土低值組稀土配分曲線(球粒隕石標準數(shù)值據(jù)Belousova等 [16])Fig.8 Distribution curves of REEs in low value group(chondrite-normalized value after Belousova et al. [16])

圖9 稀土低值組LREE/HREE-REE的正相關(guān)關(guān)系圖(a)和δEu-LREE/HREE負相關(guān)關(guān)系圖(b)Fig.9 LREE/HREE-REE (a) and δEu-LREE/HREE (b) curves in low value group

拜仁達壩閃長巖的兩組稀土地球化學(xué)特征差異反映出巖石經(jīng)歷了兩種不同的地質(zhì)演化過程，稀土低值組閃長巖以幔源巖漿分異成因為主，接近地幔巖稀土配分特征；稀土高值組具有殼源重熔物質(zhì)混入的特征，是殼幔混合作用形成的。

維拉斯托閃長巖與拜仁達壩閃長巖稀土低值組的稀土特征類似，輕、重稀土比值平均5.14，δEu值在1上下，最大值1.22，最小值0.55，平均0.94，配分曲線向右傾斜，斜率較小，有較小的正銪異常和負銪異常(圖10)。輕、重稀土比值與稀土總量(LREE/HREE-REE)略呈正相關(guān)關(guān)系(圖11(a))，δEu-LREE/HREE呈負相關(guān)關(guān)系(圖11(b))，這種稀土特征值的相關(guān)性與幔源分異巖漿稀土特征一樣，沒有明顯的輕、重稀土分異，但是輕稀土分異富集時具有負銪異常。維拉斯托閃長巖與拜仁達壩閃長巖稀土低值組一樣，是以幔源巖漿分異成因為主，具接近地幔巖的稀土配分特征。

圖10 維拉斯托閃長巖稀土配分曲線(球粒隕石標準數(shù)值據(jù)Belousova等 [16])Fig.10 Distribution curves of REEs in Weilasituo dioritoid rocks(chondrite-normalized value after Belousova et al. [16])

圖11 維拉斯托閃長巖LREE/HREE-REE相關(guān)關(guān)系(a)和δEu-LREE/HREE相關(guān)關(guān)系(b)Fig.11 LREE/HREE-REE (a) and δEu-LREE/HREE(b)curves of Weilasituo dioritoids

拜仁達壩兩類閃長巖的微量元素特征也具有較大差異，稀土高值組的微量元素Rb/Sr、Th/U值明顯高于稀土低值組，表現(xiàn)堿金屬顯著高于堿土金屬，顯示了殼源重熔來源的特征，高于全球上地殼Rb/Sr平均值(0.32)[27]，稀土高值組Zr/Hf值高于低值組，也顯著高于大陸地殼的平均值(36.7)[28]，而其他特征元素比值沒有顯著差異。

圖12 稀土微量元素R型聚類分析譜系圖Fig.12 R-type cluster analysis spectrum of REEs

維拉斯托閃長巖的堿金屬元素顯著高于堿土金屬元素，個別樣品Rb/Sr比值大于20，Nb/Ta值顯著高于原始地幔平均值(17.5)[27]，這是顯著的熱液改造特征，維拉斯托閃長巖邊部鋰云母偉晶巖侵入體形成了特大型鋰云母型鋰礦，偉晶巖巖漿熱液對維拉斯托閃長巖具有改造作用，富堿金屬熱液滲透增加了閃長巖的堿金屬含量。

拜仁達壩閃長巖稀土高值組具有明顯的負Eu異常，LREE/HREE比值與REE呈負相關(guān)，δEu值與LREE/HREE呈正相關(guān)，相對富集Rb、Th、U、K等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Sr、P、Ti等高場強元素，具有陸殼重熔巖漿的特征，與島弧巖漿巖的特征[25-26]一致。稀土低值組閃長巖與維拉斯托閃長巖則明顯不同，負Eu異常不明顯，LREE/HREE與REE呈正相關(guān)關(guān)系，δEu值與LREE/HREE呈負相關(guān)，相對虧損Rb、Th、U、K等大離子親石元素，富集Nb、Ta、Sr、P、Ti等高場強元素，具有幔源巖漿分異的特征，與大洋玄武巖及幔源巖漿巖的特征[25-26]類似。

綜上, 拜仁達壩-維拉斯托閃長巖為一套活動大陸邊緣幔源為主、殼?；旌铣梢虻拟}堿性巖漿巖系列。

4.2 稀土參數(shù)圖解法的有效性分析

4.2.1 參數(shù)敏感性分析

拜仁達壩閃長巖稀土高值組和低值組ΣREE數(shù)據(jù)端元區(qū)間為140×10-6～180×10-6與40×10-6～80×10-6，對應(yīng)基性→酸性巖漿演化的SiO2含量變化趨勢，符合測試樣品輝石閃長巖、閃長巖、石英閃長巖從偏基性端元向偏酸性端元過渡的實際，參數(shù)敏感性好(圖2(a))。維拉斯托閃長巖ΣREE數(shù)據(jù)端元區(qū)間為40×10-6～100×10-6，集中對應(yīng)中性巖漿SiO2含量的特點，參數(shù)敏感性好(圖2(b))。

拜仁達壩閃長巖2個樣品遠離趨勢線，稀土高值組LREE/HREE-REE相關(guān)性不明顯，略呈負相關(guān)關(guān)系，參數(shù)敏感性不理想(圖7(a))。除了個別樣品外，多數(shù)樣品沿著趨勢線分布，拜仁達壩閃長巖稀土低值組LREE/HREE-REE相關(guān)性不明顯，略呈正相關(guān)關(guān)系，參數(shù)有敏感性(圖9(a))。維拉斯托閃長巖LREE/HREE-REE相關(guān)性不明顯，除了1個樣品遠離趨勢線，略呈正相關(guān)關(guān)系，參數(shù)敏感性不理想(圖11(a))。

拜仁達壩閃長巖所有樣品指向趨勢線，稀土高值組δEu-LREE/HREE相關(guān)性很好，呈正相關(guān)性，參數(shù)敏感性良好(圖7(b))。拜仁達壩閃長巖稀土低值組δEu-LREE/HREE相關(guān)性不明顯，呈負相關(guān)關(guān)系，參數(shù)敏感性不理想(圖9(b))。維拉斯托閃長巖δEu-LREE/HREE呈負相關(guān)關(guān)系，參數(shù)有敏感性(圖11(b))。

為此，要加強農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，通過多種渠道改善交通運輸狀況，為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展提供暢通條件。支持重點農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場建設(shè)和升級改造，落實農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場用地等扶持政策。支持大型涉農(nóng)企業(yè)投資建設(shè)大型優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品物流配送中心，加大力度建設(shè)大宗農(nóng)產(chǎn)品倉儲設(shè)施，完善鮮活農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流體系。

拜仁達壩閃長巖稀土高值組輝石閃長巖中斜長石含量小于40%，Eu的異常與斜長石等礦物的存在有關(guān)，代表了早期基性巖漿向中性巖漿演化的趨勢，所以稀土高值組的Eu異常與巖漿源區(qū)有明顯的關(guān)系。稀土低值組閃長巖類巖性主要為輝石閃長巖、閃長巖、石英閃長巖，斜長石含量依次遞減，代表了偏基性巖漿向偏酸性巖漿分異演化的趨勢，稀土低值組的Eu異常與巖漿源區(qū)也有關(guān)系。維拉斯托閃長巖類以閃長巖為主，輝石閃長巖、石英閃長巖次之，與稀土低值組閃長巖類情況類似。ΣREE 在巖漿巖中按超基性→基性→中性→酸性→堿性順序遞增，LREE/HREE比值大小依巖漿分異演化順序從早到晚遞增。由此可見，參數(shù)敏感性在強與弱之間，所有參數(shù)是可用的。

4.2.2 稀土參數(shù)圖解法對比檢驗

拜仁達壩礦床海西期石英閃長巖中黃鐵礦單礦物的δ34S 值為-0.99‰～0.36‰，為幔源硫來源[29]。拜仁達壩礦床硫化物的δ34S值為-4.0‰～+1.6‰，維拉斯托礦床硫化物的δ34S值為-0.8‰～+2.0‰，推測硫為地幔來源[30]。拜仁達壩和維拉斯托礦石中的鉛均為混合鉛，鉛同位素組成也顯示鉛來源以地幔為主，并受到了地殼的同化混染[29]。作者所在的項目組根據(jù)Sr-Nd 同位素數(shù)據(jù)及捕獲鋯石核部的年齡，推測維拉斯托礦床海西期石英閃長巖和輝長巖主要來自下地殼火成巖的部分熔融, 并有一部分古老地殼物質(zhì)的參與，其構(gòu)造環(huán)境可能為活動大陸邊緣[10]。常勇和賴勇[11]認為在成礦作用之前區(qū)內(nèi)可能存在與深源有關(guān)的輝綠巖的侵入結(jié)晶作用，表明存在深部地殼或上地幔的玄武質(zhì)巖漿侵位，形成輝長巖、深源玄武質(zhì)巖漿向地殼淺部侵入結(jié)晶形成輝綠巖。王祥東等[31]根據(jù)流體包裹體、氫氧同位素研究，得出成礦早期成礦流體偏酸性，表明區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了深源巖漿熱液向成礦流體、地殼淺部大氣降水演化、偏中性巖漿向偏酸性巖漿分異的作用過程。由此，同樣證實拜仁達壩-維拉斯托閃長巖具有以幔源為主的殼幔混合成因的特征。

拜仁達壩閃長巖稀土高值組具有殼源重熔物質(zhì)混入的成因特征，如果對比檢驗，需要指出La/Y-REE圖解、La/Lu-REE圖解等。就目前見諸的文獻，尚未發(fā)現(xiàn)有專題示蹤中性巖漿來源的同類稀土參數(shù)圖解，這為本文稀土參數(shù)圖解法對比檢驗帶來了困難。然而，這種稀土參數(shù)圖解法可以不配套測試同位素年齡，不僅節(jié)約了科研成本，而且根據(jù)巖石地球化學(xué)測試數(shù)據(jù)也能解決同類科研問題。相對于地質(zhì)科研中海量的同位素地球化學(xué)數(shù)據(jù)導(dǎo)致的高昂科研成本，該圖解法更加簡單、快速、經(jīng)濟、高效，具有較強的普適性，并且也能完成示蹤物質(zhì)來源與巖漿源區(qū)的同類科研任務(wù)。因此，推薦這種稀土參數(shù)圖解法及其科研思維在常規(guī)的地質(zhì)科研中完善和推廣。

4.3 稀土參數(shù)圖解法的局限性與不確定性

(1) 巖石礦物中稀土元素分餾是客觀存在的，球粒隕石作為參照物不能完全消除稀土元素的奇偶效應(yīng)。地質(zhì)變遷中，化學(xué)風(fēng)化剖面中巖石的REE 會移動和重新分配，所有元素在某種程度上都是可溶的，所以一些元素的不遷移行為的基本假設(shè)無效[20]。

(2) 理論假定沒有充分考慮化學(xué)分析和儀器分析過程中稀土元素的分餾研究?；瘜W(xué)分析產(chǎn)生的REE 分餾、pH、反應(yīng)時間、反應(yīng)物等實驗條件，檢驗成巖過程的平衡分餾，巖漿結(jié)晶過程中微量、稀土元素行為及瑞利分餾，ICP-MS產(chǎn)生的分餾、內(nèi)標法校正實驗結(jié)果等都影響研究的嚴謹性。

(3)REE-SiO2的關(guān)系圖是稀土數(shù)據(jù)端元劃分的主要理論依據(jù)，但是，一般情況下，稀土元素不能代替Si的晶格，兩者之間的關(guān)系并不十分密切。

(4)多次分餾、廣泛交代作用、多階段分離結(jié)晶是Eu嚴重虧損的主要原因。REE受巖漿熔融作用影響較大，破壞其整體組成的穩(wěn)定性。陸殼、酸性巖、中性巖、基性巖、地幔的氧化還原條件不同，Eu3+在還原條件下容易被還原為 Eu2+而出現(xiàn)分異。稀土元素的碳酸鹽、硫酸鹽、氟化物的絡(luò)合物易溶于水而進行遷移，HREE 形成絡(luò)合物的能力及遷移能力均大于LREE。Eu的異常與斜長石等礦物的存在是否有關(guān)，與巖漿源區(qū)的關(guān)系需要進一步研究。

本文提出的稀土參數(shù)圖解法用于基性→酸性巖漿分異演化源區(qū)的示蹤。

5 結(jié) 論

(1)拜仁達壩賦礦的閃長巖具有高硅、富鈉及較高MgO和Al2O3含量的特征，屬鈣堿性系列，顯示地幔巖漿分異與下地殼熔融巖漿混合特點；拜仁達壩-維拉斯托閃長巖LREE/HREE-REE和δEu-LREE/HREE圖解指示，稀土高值組端元分別呈負相關(guān)和正相關(guān)，負Eu異常明顯，而稀土低值組端元分別呈正相關(guān)和負相關(guān)，負Eu異常不明顯。稀土高值組相對富集Rb、Th、U、K等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Sr、P、Ti等高場強元素，而稀土低值組端元反之。

(2)拜仁達壩-維拉斯托閃長巖為一套以活動大陸邊緣幔源為主、殼?；旌铣梢虻拟}堿性巖漿巖系列。

(3)本文提出的稀土參數(shù)圖解新方法是有效的，適合在常規(guī)的地質(zhì)科研中完善與推廣，具有較強的普適性，可用于基性→酸性巖漿演化源區(qū)的示蹤。

致謝：感謝匿名審稿人對論文提出寶貴的修改意見和建議；論文的野外和室內(nèi)研究工作得到遼寧化工研究院劉敬黨教授、張艷飛博士的支持；論文的資料收集和寫作得到劉劍博士、趙青博士的指導(dǎo)和幫助；在此一并致謝。