西秦嶺池地山巖體地球化學(xué)特征及構(gòu)造演化意義

徐錫東, 張 淵, 馬國杰, 于翔龍

(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院,甘肅 蘭州 730000)

研究區(qū)大地構(gòu)造位于秦嶺造山縫合帶上，在晚太古—中元古代洋陸間雜的構(gòu)造基礎(chǔ)上，于晚元古代—中三疊世由華北和華南板塊在印支末期發(fā)生全面陸—陸碰撞造山作用而形成[1]，經(jīng)歷了多階段的造山作用，在造山帶內(nèi)部形成了多種成因的金屬礦床[2]。本文通過池地山巖體鋯石U-Pb測年、巖石地球化學(xué)分析，重新厘定了該巖體大地構(gòu)造環(huán)境，可為后期該地區(qū)內(nèi)生金屬礦床的成因研究提供依據(jù)。

1 地質(zhì)特征

巖體分布于宕昌縣池地山一帶，侵位于三疊紀(jì)大河壩組。巖體與圍巖呈明顯的侵入接觸關(guān)系，圍巖蝕變以大理巖化、絹云母化及綠泥石化為主，金屬礦化可見褐鐵礦化、黃鐵礦化等，與圍巖接觸部位發(fā)生強烈的角巖化。

2 巖石地球化學(xué)特征

2.1 巖石系列劃分

巖體氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。樣品中除YMC-1外，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)53.96%～54.90%，K2O與Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為1.822%～6.87%，除YMC-1號樣外，其余樣品Na2O含量小于K2O含量。里特曼指數(shù)為1.06～4.07，堿度率A.R為1.14～1.7，分異指數(shù)DI為14.49～52.26，固結(jié)指數(shù)SI為18.64～41.12，屬鈣堿性巖石[1]。通過全堿-硅分類判別圖解投影，其巖性分別落于亞堿性輝長巖和二長閃長巖內(nèi)，通過綜合分析，認(rèn)為二長閃長巖較為合適[2]。Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.42%～18.59%，大于CaO、K2O與Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和，巖體屬“S”形花崗巖[2]。

表1 巖體氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)

2.2 微量元素化學(xué)特征

巖體微量元素含量見表2。與同期花崗巖相比，巖體中大離子親石元素K、Rb、Ba、Th等明顯富集，高場強元素Nd、Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等明顯虧損；La、Ce略有富集，模式曲線與西秦嶺地區(qū)同期同類花崗質(zhì)類巖石曲線形態(tài)與分布模式類似[1]。巖體的K/Rb為346.14～1221.92，Rb/Sr為0.01～0.05，該巖體可能為同熔型花崗巖。

表2 巖體微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10-6)

巖漿侵入過程中，大離子親石元素呈類質(zhì)同象替代鉀長石和云母中K，從而相對富集，高場強元素則保留于熔體相中，相對虧損。大離子親石元素的富集與高場強元素的虧損，揭示了該巖體在就位過程中發(fā)生過結(jié)晶分離作用，并伴有強烈的流體交代作用[2]；曲線模式與巖石組合說明巖體形成于板塊邊緣造山作用過程，可能為伸展—收縮體制下的產(chǎn)物[3]。

2.3 稀土元素化學(xué)特征

稀土總量較高，∑REE為203.98～262.02，LREE/ΣY為3.41～6.39，表明輕稀土富集；(La/Yb)N為8.50～20.14，曲線為右傾斜，富集輕稀土；(La/Sm)N為2.05～4.92。由表2可知，輕稀土元素的分餾程度比較高，δEu為0.83～0.88，經(jīng)過與球粒隕石相比較，研究巖體有明顯的負(fù)Eu異常，δEu均大于0.7，表明該巖體可能是由基性巖漿經(jīng)過分異結(jié)晶而形成，推測該巖體的成因可能與板塊碰撞有關(guān)。從其物質(zhì)組成上來看可能是下地殼部分熔融形成。LREE富集，HREE平坦，具有與島弧型花崗巖類相似配分特征[1]，這些都表明該巖體在巖漿侵位過程中可能有基性物質(zhì)融熔加入，從而使得巖漿發(fā)生混合作用。

3 同位素年齡測定

巖體中取20組樣品，測試了鋯石U-Pb同位素年齡。樣品分析在南京大學(xué)實驗室完成，測試方法為激光剝蝕等離子體質(zhì)譜分析(LA-ICP-MS)。測得的部分U-Pb同位素年齡數(shù)據(jù)如下：1922.2 Ma±18.3 Ma、600.6 Ma±7.3 Ma、600.0 Ma±7.3 Ma、212.8 Ma±2.7 Ma、211.4 Ma±7.2 Ma、149.6 Ma±1.9 Ma、211.9 Ma±2.8 Ma、313.4 Ma±4.8 Ma、385.7 Ma±5.4 Ma、220.4 Ma±3.6 Ma，年齡差距較大大且集中度不高，可能是由于巖漿的混入其他物質(zhì)而造成的。但從同位素年齡算術(shù)平均值圖解及年齡協(xié)和圖(圖1)可以看出，大部分年齡分布在200～400 Ma區(qū)間內(nèi)，協(xié)和年齡應(yīng)該為339 Ma±93 Ma，說明該巖體侵位時代為三疊紀(jì)晚期，侵入時代為印支期[2]。

圖1 同位素年齡算術(shù)平均值圖解及年齡協(xié)和圖

4 巖石成因及含礦性

4.1 演化特征

巖體為“S”形花崗巖特征，巖體稀土總量較高，表現(xiàn)為強負(fù)Eu異常，曲線模型與島弧型花崗巖類似，具幔源型花崗巖特征。與圍巖侵入界線明顯且較平整，反映出巖體快速侵位特點。在Rb-(Yb-Nb)、Rb-(Yb-Ta)圖解中(圖2)，樣品全部落在火山弧花崗巖區(qū)內(nèi)，說明板塊碰撞、造山過程中，下地殼部分熔融，上涌形成巖株狀巖體[3]。

圖2 巖體Rb-(Yb-Nb)和Rb-(Yb-Ta)圖解

4.2 侵位深度及剝蝕程度

巖體具有中—細(xì)花崗結(jié)構(gòu)，規(guī)模較小，其圍巖為三疊紀(jì)大河壩組的薄層砂巖，該巖體與圍巖呈明顯侵入接觸。圍巖蝕變以綠泥石化、絹云母化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、角巖化為主，其中角巖化最為強烈，角巖化帶寬3～6 m。圍巖蝕變帶風(fēng)化強烈，反應(yīng)該巖體就位深度較淺，為淺—中剝蝕程度，可能形成于地殼上帶。

5 討論

研究區(qū)位于秦嶺造山縫合帶，構(gòu)造變形復(fù)雜多樣[1]。在三疊紀(jì)末，研究區(qū)所在區(qū)域由于發(fā)生了伸展—收縮體制下的板塊邊緣造山作用，下地殼或太古宙沉積巖的部分熔融，巖漿上涌侵位的過程中與陸殼熔融的巖漿混合，形成了本次重點研究的巖體，經(jīng)分析該巖體屬“S”形花崗巖類，具中高溫元素有利富集成礦特征。