遼東岫巖地區(qū)晚侏羅世侵入巖的年代學(xué)、地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

王玉平，吳文彬，劉永俊，李海洋，王曉亮，李 超

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110032)

0 引 言

研究區(qū)位于遼東半島岫巖地區(qū)，北距青城子礦化集中區(qū)僅15 km。區(qū)內(nèi)從中元古代至古生代以穩(wěn)定克拉通內(nèi)的沉積建造為主，這一時(shí)期巖漿活動(dòng)微弱，反映其一直處于穩(wěn)定的構(gòu)造背景之中；進(jìn)入中生代后，發(fā)生強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，形成了大面積的花崗巖及相伴生的火山巖，為深入研究中國(guó)東部構(gòu)造演化提供了優(yōu)越的條件，同時(shí)大量的中生代花崗巖與遼東地區(qū)大規(guī)模內(nèi)生成礦作用關(guān)系密切[1-4]，因此對(duì)研究區(qū)內(nèi)中生代侵入巖有著重要意義。目前諸多學(xué)者[5-9]對(duì)遼東中生代巖漿巖的研究?jī)?nèi)容以三疊紀(jì)和早白堊世為主，對(duì)侏羅紀(jì)巖體的研究相對(duì)較少或存在模糊認(rèn)識(shí)，如：研究區(qū)內(nèi)的侏羅紀(jì)巖體，部分學(xué)者早期將其歸入早前寒武紀(jì)，或作為遼吉花崗巖的一部分[2，10]；遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了1:25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，將研究區(qū)內(nèi)的銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖、劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖置于古元古代，屬于虎山超單元[10]；Wu 等2005年將其形成時(shí)代歸屬于白堊紀(jì)[1]。大量的遼東地區(qū)侏羅紀(jì)侵入巖以前被劃分成前寒武紀(jì)或震旦紀(jì)混合巖，且具體規(guī)模還存在一定認(rèn)識(shí)上的不確切性[2]，這為遼東地區(qū)甚至中國(guó)東部地區(qū)在侏羅紀(jì)時(shí)期的構(gòu)造演化和成礦過程的認(rèn)識(shí)帶來巨大阻礙。

筆者通過對(duì)區(qū)內(nèi)巖體進(jìn)行巖石學(xué)、地球化學(xué)等研究發(fā)現(xiàn)，晚侏羅世巖體具備埃達(dá)克巖體的特性，而進(jìn)行埃達(dá)克巖石的研究有助于理解弧下巖漿過程和殼幔物質(zhì)交換，進(jìn)而了解太古宙TTG(奧長(zhǎng)花崗巖-英云閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖系列)巖石的成因及動(dòng)力學(xué)背景并指導(dǎo)找礦[11]。目前已證實(shí)埃達(dá)克巖與金銅成礦作用有關(guān)[12]。在中國(guó)東北部地區(qū)的古亞洲洋、濱西太平洋及濱南蒙古—鄂霍茨克洋構(gòu)造帶均有三疊紀(jì)埃達(dá)克巖體產(chǎn)出，而遼東地區(qū)侏羅紀(jì)埃達(dá)克巖研究較少[13-16]。本文首次報(bào)道了遼東岫巖銼草溝—?jiǎng)⒓冶ぷ拥貐^(qū)晚侏羅世埃達(dá)克侵入巖體，并進(jìn)一步確定侵入巖體的形成年代，討論其巖漿來源和形成的構(gòu)造環(huán)境，為遼東半島的構(gòu)造演化提供巖石學(xué)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

遼東岫巖地區(qū)位于華北板塊北緣東段、遼吉古元古代造山帶的南端。遼吉古元古代造山帶呈向北凸出的弧形分布，北緣以遼陽—通化斷裂為界與龍崗地塊相接，南側(cè)以鴨綠江斷裂為界與朝鮮的狼林地塊相鄰(圖1)[5]。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖(a)[5]和區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)

研究區(qū)內(nèi)主要出露地層包括古元古界遼河巖群、二疊系、上侏羅統(tǒng)小東溝組、下白堊統(tǒng)小嶺組等。其中古元古界遼河巖群大面積出露于研究區(qū)的東側(cè)，西側(cè)和北側(cè)有小面積出露，巖性以淺粒巖、變粒巖及片巖-片麻巖為主；二疊紀(jì)地層分布在研究區(qū)東側(cè)，下部主要巖性為黑色碳質(zhì)泥質(zhì)板巖、千枚巖等，可見有大量的紅柱石，上部則由復(fù)成分礫巖及砂巖組成；中生代地層主要分布在研究區(qū)西南角，朝陽鎮(zhèn)以西有小面積分布，其中小嶺組以中性火山巖為主，其不整合于小東溝組之上，后者巖性主要為頁巖，局部夾有粉砂巖。

研究區(qū)內(nèi)巖漿巖體極為發(fā)育，是區(qū)內(nèi)的重要地質(zhì)組成部分。區(qū)內(nèi)巖體主要分為古元古代侵入巖和中生代侵入巖。其中古元古代侵入巖小面積出露，多以巖株和巖脈形式存在，巖性以條痕狀二長(zhǎng)花崗巖和偉晶巖為主，其與遼河巖群為同構(gòu)造花崗巖，或稍晚形成[17-18]。

研究區(qū)位于我國(guó)東部中生代巖漿作用較為發(fā)育的地區(qū)，可以將這一時(shí)期花崗質(zhì)巖漿作用劃分為三疊紀(jì)(233～212 Ma)、侏羅紀(jì)(180～156 Ma)和早白堊世(131～117 Ma)3期[1,3,13]。三疊紀(jì)侵入巖主要出露在研究區(qū)的北部，侵入古元古界遼河巖群，被后期多期巖漿侵入，巖性以二長(zhǎng)花崗巖和閃長(zhǎng)巖為主，筆者測(cè)得兩個(gè)巖體的鋯石U-Pb年齡分別為(220.9±1.2) Ma、(220.33±0.96) Ma(未發(fā)表)，與Wu等所獲得的年齡一致[1]。侏羅紀(jì)巖體是本文重點(diǎn)研究對(duì)象，主要分布在研究區(qū)的中南部地區(qū)，西北側(cè)也有小面積分布，侵入到古元古代、三疊紀(jì)巖體及遼河巖群，后期被白堊紀(jì)巖體侵入，出露有銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖、劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖，本文測(cè)得二者年齡分別為(156.9±1.1) Ma、(162.7±2.5) Ma。白堊紀(jì)侵入巖分布在研究區(qū)的北部，為區(qū)內(nèi)最新一期的巖漿活動(dòng)所產(chǎn)生的巖體，主要巖性為二長(zhǎng)花崗巖和黑云母閃長(zhǎng)巖等，劉杰勛等在區(qū)內(nèi)測(cè)得鋯石U-Pb年齡為137～139 Ma[6]。

研究區(qū)主要發(fā)育兩條大型斷裂，其中較為著名的大營(yíng)子拆離斷層，從研究區(qū)西南側(cè)北西向貫穿，下盤為古元古界遼河巖群和中生代侵入巖體，上盤為白堊紀(jì)火山-沉積盆地，其斷裂活動(dòng)開始于(135.0±1.2) Ma，結(jié)束于(127±1) Ma[7，19]；另一條為老平頂—煙囪砬子基底剝離斷層，上盤為二疊系，下盤為古元古界遼河巖群，斷面兩側(cè)巖石均發(fā)生強(qiáng)烈韌性變形，上盤二疊紀(jì)巖層內(nèi)巖石發(fā)生綠片巖相變形變質(zhì)，形成一套固態(tài)流變構(gòu)造組合，主要構(gòu)造形跡包括順層掩臥褶皺、順層面理、生長(zhǎng)線理和石香腸構(gòu)造等。區(qū)內(nèi)也存在北東向、北西向和近東西向小型斷裂，以北東向斷裂為主，這一系列斷層的形成與中生代時(shí)期遼東地區(qū)巖石圈的減薄及大規(guī)模的伸展活動(dòng)密切相關(guān)[6]。

2 巖相學(xué)特征

銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖主要出露在研究區(qū)的南部，在北部和中部有零星出露，面積約38.7 km2，呈北西向展布。巖體西部與下白堊統(tǒng)小嶺組呈構(gòu)造接觸，東北部侵入古元古代遼吉花崗巖、遼河巖群及二疊系，北部與二云母二長(zhǎng)花崗巖呈過渡接觸關(guān)系。黑云母二長(zhǎng)花崗巖呈半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分中石英呈它形晶，粒狀，粒徑為0.5～1.0 mm，含量25%；斜長(zhǎng)石呈半自形晶，板狀，粒徑為1～2 mm，含量40%；條紋長(zhǎng)石呈半自形晶，板狀，粒徑1～3 mm，含量30%；黑云母呈片狀，粒徑為0.5 mm，含量5%(圖2(a)和(b))。

圖2 研究區(qū)侵入巖的宏觀和顯微特征

劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖大面積出露于研究區(qū)中部，在北部有小面積出露，面積約56.6 km2，整體呈北西向展布。巖體西部與下白堊統(tǒng)小嶺組、遼河巖群呈構(gòu)造接觸，靠近構(gòu)造帶附近，二云母二長(zhǎng)花崗巖具片麻理化，有明顯的變形組構(gòu)，普遍含有白云母，Ar-Ar年代學(xué)研究表明上述變形作用發(fā)生在白堊紀(jì)[20-21]；北部侵入三疊紀(jì)巖體，后期又被白堊紀(jì)巖體侵入，東側(cè)侵入遼河巖群。二云母二長(zhǎng)花崗巖呈半自形粒狀結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。礦物成分中石英呈它形晶，粒狀，粒徑為0.5～2.0 mm，含量20%；斜長(zhǎng)石呈半自形晶，板狀，部分為透鏡狀，具黝簾石化，粒徑為0.5～2.0 mm，含量40%；微斜長(zhǎng)石呈半自形晶，板狀，粒徑為0.5～1.0 mm，含量20%；條紋長(zhǎng)石呈半自形晶，板狀，粒徑為0.2～2.0 mm，含量15%；黑云母呈片狀，粒徑0.5 mm，含量3%；白云母呈片狀，粒徑0.2～1.5 mm，含量2%(圖2(c)和(d))。

3 樣品采集與分析方法

在研究區(qū)銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖體、劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖體的不同部位共采集13件新鮮的巖石樣品進(jìn)行巖石地球化學(xué)分析，選取其中2件樣品進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年研究。野外采集測(cè)年樣品質(zhì)量約15 kg，在河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室用常規(guī)方法粉碎，達(dá)到80～100目，通過淘選以及電磁選方法進(jìn)行分離。在雙目鏡下挑選晶形、透明度較好，裂隙和包裹體較少、表面潔凈的鋯石顆粒用于年齡測(cè)定。鋯石制靶和陰極發(fā)光(CL)圖像的采集工作在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。鋯石U-Pb同位素分析在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心進(jìn)行，鋯石微量元素含量和U-Pb同位素定年利用LA-Q-ICP-MS同時(shí)分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為Newwave UP213，ICP-MS為Bruker M90。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進(jìn)入ICP之前通過“Y”型接頭混合。每個(gè)時(shí)間分辨分析數(shù)據(jù)包括15～20 s的空白信號(hào)及45 s的樣品信號(hào)。對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計(jì)算)采用軟件ICPMSDataCal完成[22-23]。詳細(xì)的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法同文獻(xiàn)[23]。

鋯石微量元素含量利用SRM610作為外標(biāo)、Si作內(nèi)標(biāo)的方法進(jìn)行定量計(jì)算[24]。這些USGS玻璃中元素含量的推薦值據(jù)GeoReM數(shù)據(jù)庫(kù)。U-Pb 同位素定年中采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1作外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，每分析5～10個(gè)樣品點(diǎn)，分析2次GJ-1。對(duì)于與分析時(shí)間有關(guān)的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用GJ-1的變化采用線性內(nèi)插的方式進(jìn)行校正[22]，鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算均采用Isoplot完成。

主量元素、微量元素和稀土元素的測(cè)定由遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院暨自然資源部沈陽礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成。其中主量元素采用X射線熒光光譜儀(XRF)測(cè)定，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2%～5%；微量元素及稀土元素均采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測(cè)定，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年代學(xué)

對(duì)銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖(P26Zr1)選取21顆鋯石，劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖(D309Zr1)選取22顆鋯石，分別進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年分析，分析結(jié)果見表1。

表1 銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖(P26Zr1)及劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖(P309Zr1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)

銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖(樣品P26Zr1)：鋯石表面光滑，自形程度較好，呈長(zhǎng)柱狀，長(zhǎng)軸90～200 μm。鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像(圖3(a))顯示，大部分鋯石具有明顯的振蕩環(huán)帶。Th=16×10-6～265×10-6，U=103×10-6～2 417×10-6，Th/U=0.03～0.46(其中比值小于0.1的為捕獲的古元古代鋯石)，反映其為巖漿成因。21個(gè)測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U表面年齡值有1顆為(556±15) Ma，6顆介于(893±11)～(2 042±29) Ma之間，說明巖體捕獲了元古代及古生代的鋯石；其余鋯石年齡介于(156±2)～(168±2) Ma之間，加權(quán)平均年齡為(162.7±2.5) Ma(MSWD=4.9)(圖4(a))。

劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖(樣品D309Zr1)：鋯石表面光滑，自形程度較好，呈長(zhǎng)柱狀，長(zhǎng)軸100 μm左右。鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像(圖3(b))顯示，大部分鋯石具有明顯的振蕩環(huán)帶。Th=32×10-6～684×10-6，U=86×10-6～2 443×10-6，Th/U=0.04～0.98(其中比值小于0.1的為捕獲的古元古代鋯石)，反映其為巖漿成因。22個(gè)測(cè)點(diǎn)206Pb/238U表面年齡值有4顆介于(1 518±17)～(2 025±17) Ma之間，說明巖體捕獲了元古代的鋯石；4顆鋯石年齡介于(164±2)～(169±3) Ma之間，反映早期的巖漿事件；1顆鋯石年齡為(137±2) Ma，為后期巖脈侵入；其余鋯石年齡介于(151±1)～(169±3) Ma之間，加權(quán)平均年齡為(156.9±1.1) Ma(MSWD=1.5)(圖4(b))。

圖3 銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖(a)和劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖(b)的典型鋯石CL圖像

圖4 銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖(a)和劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖(b)LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖

LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果表明銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖、劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖的侵位年齡為晚侏羅世。二者另一個(gè)顯著的特征，即普遍含有較老的鋯石殘留[1-2,25]。

4.2 地球化學(xué)特征

銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖、劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖主量元素、稀土元素和微量元素分析結(jié)果表見表2。

4.2.1 主量元素

銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖的4個(gè)樣品均具有較高的SiO2(72.81%～74.32%)、Al2O3(13.47%～14.74%)和K2O(4.18%～5.65%)含量以及較低的FeOT(1.33%～0.55%)、MgO(0.071%～0.660%)和CaO(0.42%～1.19%)含量。其K2O/Na2O為1.10～1.55，里特曼指數(shù)為2.12，在SiO2-K2O巖石系列判別圖解中，為高鉀鈣堿性系列(圖5(a))。含鋁指數(shù)A/NK和A/CNK分別為1.13～1.33、1.06～1.16，為過鋁質(zhì)系列巖石(圖5(b))。

劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖的4個(gè)樣品同樣具有較高的SiO2(75.2%～76.6%)、Al2O3(12.5%～13.6%)、K2O(3.92%～4.68%)含量及較低的FeOT(1.53%～1.20%)、MgO(0.15%～0.31%)含量。K2O/Na2O為1.11～1.36，在SiO2-K2O巖石系列判別圖解中，為高鉀鈣堿性系列(圖5(a))。含鋁指數(shù)A/NK和A/CNK分別為1.23～1.31和1.00～1.11，為過鋁質(zhì)系列巖石(圖5(b))。

圖5 研究區(qū)侵入巖SiO2-K2O(a)和含鋁指數(shù)圖解(b)

4.2.2 稀土元素和微量元素

銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖和劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖的稀土元素總量(∑REE)分別為63.700×10-6～111.387×10-6和87.85×10-6～160.53×10-6(表2和圖6(a))，輕、重稀土元素比值(LREE/ HREE)分別為6.86～19.41和9.81～16.33，δEu分別為0.63～1.27和0.87～1.47，(La/Yb)N值分別為7.10～41.13和11.64～37.31?？梢钥闯?，兩種巖體的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線所具有的特點(diǎn)呈輕稀土元素富集的右傾型，輕稀土元素具有一定的分餾效應(yīng)，重稀土元素呈較為平滑的曲線，說明基本無分餾效應(yīng)。δEu分別為0.63～1.27和0.87～1.47，平均值為1.02和1.18，均大于1，總體表現(xiàn)出輕微正Eu異常[12]。

表2 遼東岫巖地區(qū)侵入巖主量元素(%)、稀土元素(10-6)和微量元素(10-6)分析結(jié)果

在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖6(b))中，銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖和劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖特征相似，呈現(xiàn)P和Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素較為明顯的虧損和Rb、K、Hf等不相容元素的富集。Rb/Nb比值(12.91～22.06和11.07～16.37)遠(yuǎn)高于大陸殼的Rb/Nb，指示巖體受陸殼物質(zhì)影響較大，導(dǎo)致Rb的含量增加；Nb/Ta的比值基本低于原始地幔的Nb/Ta值(17.5±2.0)，說明巖體源區(qū)受地殼組分的影響比較大[13,28-29]。

圖6 研究區(qū)侵入巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖((a),球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻(xiàn)[26])和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖((b),原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻(xiàn)[27])

5 討 論

5.1 巖石成因及巖漿源區(qū)

測(cè)年數(shù)據(jù)顯示銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖(162.7±2.5 Ma)和劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖(156.9±1.1 Ma)形成時(shí)代十分接近，均形成于晚侏羅世，且二者具有相近的地球化學(xué)屬性，反映它們具有相似的巖漿起源和分離結(jié)晶過程。

銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖和劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖主要造巖礦物為堿性長(zhǎng)石和石英，具有較高的SiO2、Al2O3和K2O，低MnO、CaO及MgO和FeOT等特征，K2O+Na2O變化范圍為7.44%～9.30%，Na2O=3.43%～3.88%(>3.2%)；CaO/Na2O=0.11～0.38，A/CNK=1.01～1.15，除3個(gè)樣品外，其余樣品的鋁飽和指數(shù)均小于1.1，具有I型花崗巖的特點(diǎn)；在(Zr+Nb+Ce+Y)-FeOT/MgO巖石類型判別圖解(圖7(a))中，樣品全部落入M、I、S型花崗巖區(qū)域，與A型花崗巖相區(qū)分；在ACF圖解(圖7(b))中絕大多數(shù)樣品落入I型花崗巖內(nèi)，SiO2-Ce圖解(圖7(c))中所有樣品均落入I型花崗巖區(qū)域。同時(shí)從礦物學(xué)和地球化學(xué)方面也顯示出區(qū)內(nèi)侏羅紀(jì)巖體具未分異I性花崗巖的地球化學(xué)屬性：(1)巖石未出現(xiàn)天河石、鋰電氣石、含鋰白云母等高分異花崗巖重要造巖礦物；(2)一般高分異I型花崗巖FeOT含量小于1%，區(qū)內(nèi)侏羅紀(jì)巖體樣品中FeOT平均含量為1.26%；(3)全巖的Zr/Hf和Nb/Ta比值可視為花崗巖漿結(jié)晶分異程度的標(biāo)志，本次數(shù)據(jù)表明Zr/Hf平均值為28.77(>26)，Nb/Ta平均值為16.75(>5)[8,30]。盡管部分?jǐn)?shù)據(jù)顯示與分異的S型花崗巖較為相似的特征[31]，但CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中沒出現(xiàn)剛玉分子，含有少量磷灰石和鋯石副礦物而未見富鋁礦物，且P2O5含量很低，Rb和Th之間呈正消長(zhǎng)演化趨勢(shì)，Rb/Sr平均值為0.59(<0.9)[9,32-33]，故排除區(qū)內(nèi)侏羅紀(jì)巖體屬于S型花崗巖的可能。綜上，銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖和劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖均屬于I型花崗巖。

圖7 研究區(qū)侵入巖(Zr+Nb+Ce+Y)-FeOT/MgO圖解(a)、ACF圖解(b)和SiO2-Ce圖解(c)(底圖分別據(jù)文獻(xiàn)[37]、[38]和[39])

銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖和劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖整體上具有高Sr/Y比值(平均值60.28)、高Sr(平均值329.63×10-6，>300×10-6)、低Y(3.03×10-6～12.10×10-6，<20×10-6)、低HREE(如Yb=0.40×10-6～1.32×10-6，<2×10-6)及低MgO(平均值0.29%，<3%)的特征，并具有較強(qiáng)分異的稀土元素組成模式((La/Yb)N=7.10～41.13)，表現(xiàn)為埃達(dá)克質(zhì)巖的特征[12]。在YbN-(La/Yb)N判別圖解中，所有樣品均落入埃達(dá)克巖區(qū)域(圖8(a))；在Y-Sr/Y判別圖解中，絕大多數(shù)樣品落入埃達(dá)克巖(圖8(b))。因此，區(qū)內(nèi)侏羅紀(jì)侵入巖屬于“埃達(dá)克質(zhì)”的中生代高鍶花崗巖類巖石[34]。

圖8 研究區(qū)侵入巖的YbN-(La/Yb)N判別圖解(a)、Y-Sr/Y圖解(b)和SiO2-MgO判別圖(c)(底圖據(jù)文獻(xiàn)[40])

目前關(guān)于埃達(dá)克巖的形成機(jī)制，學(xué)術(shù)界還沒有共識(shí)，存在許多不同的認(rèn)識(shí)，如俯沖板片熔融、拆沉的下地殼熔融、結(jié)晶分異作用影響、增厚下地殼部分熔融、正常島弧背景角閃石的熔融及異常富水的原始巖漿的高壓分離結(jié)晶作用等[12]。張旗等認(rèn)為埃達(dá)克巖形成于高壓背景，要么產(chǎn)于板塊俯沖帶的深部，要么產(chǎn)于加厚地殼的底部[12]；俯沖板片熔融和拆沉的下地殼熔融形成的埃達(dá)克巖石具有較高的MgO含量[34-35]，區(qū)內(nèi)巖體樣品MgO含量為0.071%～0.660%，不符合俯沖板片部分熔融和拆沉的下地殼熔融成因模式特征；Mg#值被認(rèn)為是判斷埃達(dá)克巖源區(qū)的一個(gè)重要參數(shù)，由下地殼部分熔融形成的巖漿，其Mg#值一般不會(huì)超過0.4[36]，區(qū)內(nèi)巖體Mg#均值為0.29；在埃達(dá)克質(zhì)巖石成因判別SiO2-MgO圖解上，區(qū)內(nèi)巖體樣品也基本上落在增厚下地殼熔融形成的埃達(dá)克巖范圍內(nèi)。綜合以上判斷，區(qū)內(nèi)侏羅紀(jì)巖體可能為增厚下地殼部分熔融而形成的C型埃達(dá)克質(zhì)巖(圖8(c))[41-44]。

綜上所述，可以把銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖和劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖劃分為具有埃達(dá)克質(zhì)巖石親和性的過鋁質(zhì)I型花崗巖。

5.2 構(gòu)造環(huán)境

中生代構(gòu)造-巖漿活動(dòng)是整個(gè)中國(guó)東部地區(qū)地殼演化過程中一次重要的地質(zhì)事件，位于華北板塊北緣的遼東半島是我國(guó)中生代花崗質(zhì)巖石較為發(fā)育的地區(qū)[2]，其在三疊紀(jì)和早白堊世的構(gòu)造背景已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)識(shí)：早三疊世處于古亞洲洋持續(xù)俯沖階段，中三疊世早期(約245 Ma)古亞洲洋最終閉合，揚(yáng)子板塊、華北板塊陸-陸碰撞持續(xù)到晚三疊世早期，晚三疊世晚期構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榕鲎苍焐胶蟮纳煺弓h(huán)境[45-46]；早白堊世花崗巖的構(gòu)造環(huán)境為伸展拉張構(gòu)造背景[6，9]，華北板塊東部廣泛發(fā)育的變質(zhì)核雜巖、斷陷盆地、走滑斷裂為最有利的證明[47]。而在華北板塊北緣廣泛分布的侏羅紀(jì)花崗巖[48]，其形成的構(gòu)造背景卻存在諸多爭(zhēng)議，主要觀點(diǎn)有：(1)古太平洋板塊俯沖作用的結(jié)果[49]；(2)華北板塊地殼拆沉作用影響[50]；(3)與陸內(nèi)伸展作用有關(guān)[51-52]。

Zhang等通過對(duì)魯西銅石正長(zhǎng)巖的研究，認(rèn)為華北板塊北緣在晚三疊世造山后的伸展構(gòu)造一直延續(xù)到早侏羅世(188～185 Ma)[46]；翟明國(guó)等認(rèn)為華北板塊東部在230～210 Ma和180～160 Ma存在兩期擠壓構(gòu)造事件，由擠壓構(gòu)造向伸展構(gòu)造的轉(zhuǎn)折始于150～140 Ma[53]；張旗等指出127～125 Ma可能是地殼加厚到減薄的轉(zhuǎn)折期[54]；姜耀輝等在遼東地區(qū)發(fā)現(xiàn)鉀質(zhì)煌斑巖脈群，認(rèn)為中國(guó)東部巖石圈減薄開始于150 Ma[55]。由此可見，在180～150 Ma華北板塊東部處于非伸展構(gòu)造的擠壓環(huán)境內(nèi)，發(fā)育典型的I型花崗巖，不存在代表與伸展作用有關(guān)的A型或堿性巖體。地殼拆沉總體上構(gòu)造背景也為伸展環(huán)境[49]，同時(shí)下地殼拆沉無法解釋侏羅紀(jì)花崗巖的宏觀分布規(guī)律[48]。研究區(qū)內(nèi)侏羅紀(jì)巖體形成于(162.7±2.5)～(156.9 ±1.1) Ma，因此其構(gòu)造背景并非伸展構(gòu)造或地殼拆沉構(gòu)造環(huán)境。

我國(guó)華北東部和東北部的侏羅紀(jì)花崗巖宏觀分布特征表明，它們可能是太平洋Izanaqi板塊俯沖作用的結(jié)果[6,56-57]，這一模型被沿東亞地區(qū)廣泛分布的侏羅紀(jì)增生雜巖所證實(shí)[58]。近些年研究表明在古亞洲洋存在的晚二疊世—早三疊世，華北板塊與西伯利亞板塊處于持續(xù)碰撞階段，并持續(xù)至晚侏羅世[4，47]，致使中國(guó)東北地區(qū)西部形成近東西向分布的山間陸相沉積盆地。在太平洋板塊與西伯利亞板塊的共同作用下，造成晚侏羅世區(qū)內(nèi)地殼加厚，這與侏羅紀(jì)華北東部廣泛分布的推覆、擠壓構(gòu)造和陸殼隆升、造山特征相符，同時(shí)也與區(qū)內(nèi)侏羅紀(jì)埃達(dá)克巖體的形成機(jī)制相吻合[59-60]。

綜上所述，位于遼東半島岫巖地區(qū)的銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖、劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖，形成于晚侏羅世濱西太平洋帶的島弧環(huán)境，在不晚于156～162 Ma時(shí)太平洋Izanaqi板塊向西對(duì)亞歐大陸俯沖，同時(shí)華北板塊和西伯利亞板塊南北碰撞擠壓，引起巖石圈、地殼的擠壓和增厚，從而引發(fā)I型、埃達(dá)克質(zhì)花崗巖的侵位。

6 結(jié) 論

通過對(duì)遼東岫巖地區(qū)銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖及劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖的巖石學(xué)、年代學(xué)和地球化學(xué)研究，獲得以下認(rèn)識(shí)：

(1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果表明，銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖形成于(162.7±2.5) Ma，劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖形成于(156.9±1.1)Ma，2個(gè)巖體均為晚侏羅世侵入巖。

(2)銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖和劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖具有相似的地球化學(xué)特征，二者為具有埃達(dá)克質(zhì)巖石親和性的過鋁質(zhì)I型花崗巖。

(3)銼草溝黑云母二長(zhǎng)花崗巖和劉家堡子二云母二長(zhǎng)花崗巖的構(gòu)造環(huán)境判別分析結(jié)果指示，遼東岫巖地區(qū)侏羅紀(jì)的侵位與太平洋Izanaqi板塊向華北板塊俯沖、西伯利亞板塊與華北板塊碰撞擠壓所引起的地殼加厚事件相關(guān)。

致謝：吉林大學(xué)劉正宏教授在野外工作中進(jìn)行了悉心指導(dǎo)，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王倩博士、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心耿建珍主任在LA-ICP-MS鋯石U-Pb的分析中給予支持，同時(shí)評(píng)審專家對(duì)本文提出了寶貴的修改意見，在此一并致謝。