廣西米場花崗巖及其暗色微粒包體的地球化學(xué)特征和成因分析

付 強(qiáng), 葛文勝, 溫長順, 蔡克勤, 李世富, 張志偉, 李小飛

1)中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083;2)廣西第六地質(zhì)隊(duì), 廣西貴港 537100

廣西米場花崗巖及其暗色微粒包體的地球化學(xué)特征和成因分析

付 強(qiáng)1), 葛文勝1), 溫長順1), 蔡克勤1), 李世富2), 張志偉1), 李小飛1)

1)中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083;2)廣西第六地質(zhì)隊(duì), 廣西貴港 537100

本文對博白-岑溪斷裂帶西南段的米場黑云母花崗巖體及其包體進(jìn)行了巖石學(xué)和地球化學(xué)研究。結(jié)果表明, 米場黑云母花崗巖體暗色包體廣泛分布, 暗色包體中發(fā)育有堿性長石斑晶、暗色鑲邊的眼球狀石英、針狀磷灰石和包裹有內(nèi)環(huán)帶的斜長石等。寄主巖及暗色包體兩者都為準(zhǔn)鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性系列巖石, 其主要氧化物含量在 Harker圖解中多呈直線變異趨勢, 反映了兩者具有密切的親緣關(guān)系; 兩者都富含大離子親石元素和高場強(qiáng)元素, 花崗巖的Nb/Ta比值11.51～13.34高于下地殼8.3, 反映了巖體侵位前受過幔源物質(zhì)的混染; 其稀土元素的配分模式基本一致, 也反映了巖漿的同源特征; 用鋯石飽和溫度計和角閃石鋁壓力計估算了包體和寄主花崗巖結(jié)晶的溫度和壓力, 結(jié)果表明兩者的結(jié)晶溫度和壓力相近, 分別在 618～697 ℃和(3.64～4.61)×108Pa范圍內(nèi)。對包體及其寄主花崗巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)特征和產(chǎn)出構(gòu)造環(huán)境的綜合分析表明, 該巖體中的暗色微粒包體是在伸展的大地構(gòu)造背景下, 底侵的幔源巖漿與其誘發(fā)的殼源酸性巖漿混合作用的產(chǎn)物。

暗色包體; 巖漿混合作用; 地球化學(xué); 云開臺隆; 廣西

花崗質(zhì)巖石中發(fā)育的暗色微粒包體蘊(yùn)含著豐富的殼-幔相互作用信息。對它及寄主巖石進(jìn)行系統(tǒng)的地質(zhì)和地球化學(xué)研究, 可以揭示深部巖漿作用過程,有助于了解花崗巖起源、演化及形成機(jī)制等地質(zhì)問題(Castro et al., 1991; Didier et al., 1991; Wilcox,1999; Blake et al., 2000), 因而成為花崗質(zhì)巖石中十分重要的研究對象。

近年來, 廣西米場巖體因在其內(nèi)部和接觸帶發(fā)現(xiàn)了與巖漿期后中高溫?zé)嵋鹤饔糜嘘P(guān)的接觸交代型鎢鉬礦而受到關(guān)注, 而該礦區(qū)以往地質(zhì)工作程度很低。很明顯巖體與鎢鉬礦化在分布時空演化和物質(zhì)來源上關(guān)系密切, 因此要明確回答區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)背景, 必須從巖體研究入手。早年廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)(1986)就多次發(fā)現(xiàn)在博白-岑溪斷裂帶西南端的中生代晚期花崗質(zhì)巖體中發(fā)育有暗色微粒包體和由暗色礦物組成的條帶或團(tuán)塊, 但一直未對其進(jìn)行深入的研究, 使得對巖漿源區(qū)的性質(zhì)及其深部作用過程缺乏系統(tǒng)的地球化學(xué)制約。本文擬主要討論米場巖體中暗色微粒包體與寄主花崗巖的巖石學(xué)、元素地球化學(xué)特征, 并對源區(qū)特征及其形成的構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行探討。

1 地質(zhì)背景

米場巖體出露于廣西陸川縣米場一帶。大地構(gòu)造處于云開地臺與欽州地槽的交切部位: 博白-岑溪斷裂帶上。出露地層主要有寒武系的片巖、混合質(zhì)片巖、片麻巖; 奧陶系的千枚巖、片巖; 志留系的片巖夾矽卡巖; 泥盆系碎屑巖; 白堊系的礫巖及酸性火山巖; 第三系的礫巖等。區(qū)域性博白-岑溪深大斷裂縱貫全區(qū), 多期次活動明顯, 是本區(qū)主要的控巖、控礦構(gòu)造, 斷裂構(gòu)造疊加于原先的韌性剪切帶、韌-脆性剪切帶之上, 使區(qū)域內(nèi)強(qiáng)烈擠壓破碎, 形成構(gòu)造透鏡體、片理化、構(gòu)造角礫巖、糜棱巖等。區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁, 有加里東期花崗巖和燕山期酸性巖體、中酸性巖株、巖脈、酸性火山巖。其中和成礦有關(guān)的主要是燕山晚期第二次侵入的花崗巖類, 包括黑云母花崗巖、花崗閃長斑巖等。

米場巖體與地層呈侵入接觸, 接觸面一般為波狀彎曲或港灣狀, 多傾向圍巖。巖石主要為黑云母花崗巖, 其次為花崗閃長巖(圖 1), 米場巖體中發(fā)育大量的閃長質(zhì)包體。巖體內(nèi)見有花崗斑巖、霏細(xì)斑巖脈等沿北北東向或北北西向節(jié)理產(chǎn)出。圍巖蝕變強(qiáng)烈, 生成寬達(dá)300 m的角巖、矽卡巖, 伴有鎢、鉬礦化, 多已成為具工業(yè)價值的礦體, 如陸川縣六蘇、莫村、大坡鎢鉬礦。廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)(1986)曾采用黑云母 K-Ar法測得黑云母花崗巖的形成年齡120 Ma, 相當(dāng)于早白堊世中晚期。

2 巖石學(xué)特征

寄主黑云母花崗巖具斑狀結(jié)構(gòu), 斑晶主要為半自形鉀長石, 以及少量的粒狀石英; 基質(zhì)主要由石英、斜長石、鉀長石、角閃石和黑云母組成?；|(zhì)中的斜長石牌號為 18～39, 為更一中長石, 有的具環(huán)帶、重復(fù)環(huán)帶構(gòu)造及聚片、肖鈉、卡鈉復(fù)合雙晶,黑云母為自形-半自形板片狀、鱗片狀, 普通角閃石為自形-半自形柱狀, 鉀長石為微斜微紋長石, 具格子狀雙晶; 蠕英結(jié)構(gòu)普遍(圖2c)。平均礦物含量: 鉀長石30%左右, 石英27%左右, 黑云母7%左右, 斜長石 31%, 角閃石＜1%。副礦物主要有磁鐵礦、磷灰石、榍石, 次為黃鐵礦、黝簾石和鋯石, 含量至少3%～5%。

圖1 米場巖體地質(zhì)簡圖Fig. 1 Geological sketch map of Michang granitic pluton

圖2 米場黑云母花崗巖與其閃長質(zhì)包體的野外及鏡下照片F(xiàn)ig. 2 Photos of Michang granite and its dioritic enclaves taken in the field and under microscope

包體分布不均勻, 常成群出現(xiàn)。包體形態(tài)多樣,有橢圓形、舌狀、水滴狀、火焰狀等塑變形態(tài), 甚至可見透鏡狀(圖 2a), 其大小不等, 長軸一般5～15 cm, 小到1 cm, 大可達(dá)40 cm。還有條帶狀的包體, 說明花崗巖漿的流動較強(qiáng)(周珣若, 1994), 但整個巖體未見剛性的菱角狀包體。暗色微粒包體以閃長質(zhì)為主, 其礦物種類與寄主巖石完全一樣, 只是含量上的差別。與寄主巖相比, 巖石包體具有粒度細(xì)、色率大, 鐵鎂礦物含量較高的特點(diǎn)。包體具有中-細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu), 斑狀結(jié)構(gòu), 斑晶礦物主要是鉀長石和石英, 零散分布在基質(zhì)中, 粒度小于或接近于寄主花崗巖中的同種礦物, 但明顯大于基質(zhì)的同種礦物, 包體中基質(zhì)礦物的粒度也明顯比花崗巖的小。副礦物有磁鐵礦、磷灰石和榍石。主要組成礦物和含量為角閃石20%, 黑云母10%, 斜長石35%,鉀長石主要為微斜長石, 含量約為15%, 石英15%。

3 樣品及分析方法

樣品采自米場巖體, 選擇新鮮有代表性的樣品粉碎至200目做主量、微量和稀土元素分析。元素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所分析測試中心完成, 主量元素分析儀器為 XRF-1500型X射線熒光光譜儀; 微量稀土元素用等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)、等離子體光學(xué)發(fā)射光譜(ICPOES)、X-射線熒光光譜(XRF)等完成。電子探針的測試工作是由中國地質(zhì)大學(xué)(北京)電子探針室采用EPMA-1600電子探針完成的, 加速電壓為 15 KV,電流 0.01 μA。

4 地球化學(xué)特征

4.1 主量元素

暗色微粒包體的 SiO2的含量變化于 55.71%～62.78%之間(表1), 平均58.39%, 為中性巖類, 寄主巖石的 SiO2含量較穩(wěn)定, 為 65.30%～68.28%, 包體比寄主巖體偏基性。包體的 A/KNC=0.74～0.86, 品均 0.78, 寄主巖石的 A/KNC=0.80～0.89, 平均 0.86,為準(zhǔn)鋁質(zhì), 在 CIPW 的標(biāo)準(zhǔn)礦物計算中, 未出現(xiàn)剛玉。包體K2O/Na2O＜1, 而寄主巖石 K2O/Na2O＞1, 反映寄主巖石比包體更富鉀。在 K2O-SiO2圖(圖 3)上兩者均主要落在高鉀鈣堿性系列區(qū)(Morrison, 1980),表明它們具有成因上的相關(guān)性; 在以SiO2含量為橫坐標(biāo)的Harker圖解中(圖4), 除K2O含量隨SiO2呈線性增加, 所有樣品TiO2, Al2O3, FeOt, MgO, CaO,MnO2和 P2O5均與之呈良好的負(fù)相關(guān)關(guān)系, 表現(xiàn)出長石、單斜輝石、磷灰石及鈦鐵礦等礦物的分離結(jié)晶作用(李獻(xiàn)華等, 2000)。在包體中鐵鎂含量明顯高于寄主花崗巖, 但在寄主巖中, Mg#(Mg#=Mg/(Mg+Fe2+(全鐵))高于 0.42, 表明它們可能受過幔源物質(zhì)的混染(Rapp, 1997)。

4.2 稀土元素

暗色微粒包體和寄主巖石的稀土總量∑REE分別變化在(120.87～179.25)×10?6和(135.13～195.88)×10?6之間, 后者略高于前者,δEu值分別介于0.80～0.93和 0.87～0.93之間, 具有微弱的銪負(fù)異常,自暗色微粒包體至寄主花崗巖, 巖石的銪負(fù)異常不但沒有增大的趨勢, 反而有的樣品還變小(表 1), 說明二者并非是同源巖漿分異結(jié)晶的產(chǎn)物, 因?yàn)橥磶r漿在分異演化過程中, 隨著斜長石和鉀長石等礦物分離結(jié)晶, 殘余巖漿的負(fù)銪異常將漸趨明顯。包體的(La/Yb)N值為 6.79～9.33, 寄主巖石的(La/Yb)N值為12.76～ 21.98, 均為輕稀土富集型, 但寄主巖的分異程度明顯高于鐵鎂質(zhì)包體, 在稀土元素分配曲線圖上(圖 5), 寄主巖石總體呈右傾形式, 但重稀土分配模式較為平坦, 具有殼?；煸吹奶攸c(diǎn), 暗色微粒包體與寄主巖石配分型式比較接近, 顯示它們之間存在密切的親緣關(guān)系。

4.3 微量元素

圖3 米場巖體的K2O-SiO2關(guān)系圖(據(jù)Middlemost, 1985)Fig. 3 K2O-SiO2 plot for the Michang pluton(after Middlemost, 1985)

圖4 米場閃長質(zhì)包體及其寄主巖體的Harker圖解Fig. 4 Harker diagram of Michang granite and microgranular dioritic enclaves

暗色包體、寄主花崗巖均強(qiáng)烈富集大離子半徑親石元素(LILE)和高場強(qiáng)元素(HFSE), 與寄主巖相比, 包體的V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn等過渡元素的含量明顯偏高(表1), 這與其基性程度較高匹配。而成礦元素 W、Mo在寄主巖中的含量整體大于其在包體中的含量, 反映了成礦物質(zhì)的富集與分異程度較高的黑云母花崗巖有關(guān)。米場包體及寄主花崗巖的Nb/La平均值分別為1.55和0.63, 前者大于原始地幔均值(1.06, Jochum et al., 1989), 后者處于原始地幔與地殼(0.45, Green, 1995)之間,反映了總體幔源物質(zhì)份量較豐富, 且沿包體至寄主巖這一方向幔源物質(zhì)比例有依次降低的變化規(guī)律。

在微量元素蛛網(wǎng)圖上(圖6), 包體和寄主巖石顯示以殼源為主的地球化學(xué)性質(zhì), 如都具有 Rb、K、Pb等元素強(qiáng)烈富集的特點(diǎn), 樣品顯示有 Ba的負(fù)異常, Sr異常不明顯; 此外, P、Ti等元素強(qiáng)烈虧損, 說明存在磷灰石和金紅石的大量分異。暗色微粒包體和寄主巖分配曲線相似, 明顯具有地球化學(xué)親源關(guān)系, 反映了兩者經(jīng)歷了相似的巖漿演化過程。并且,在微量元素相關(guān)圖和同分母比值圖(圖 7)上呈直線,說明包體巖漿與花崗質(zhì)巖漿兩者之間有過較強(qiáng)的物質(zhì)交換, 是巖漿混合作用的重要特征(Langmuir,1978)。

5 巖石及包體成因

5.1 巖漿混合的巖相學(xué)證據(jù)

花崗巖中的巖石包體可分為 3種基本類型(Didier et al., 1991): 捕擄體、殘留體和鐵鎂質(zhì)微粒包體(MME)。其中, 鐵鎂質(zhì)微粒包體的形成往往與區(qū)域巖漿底侵作用密切相關(guān)。Lo et al.(1994)報道了約 100 Ma是南嶺地區(qū)一次重要的巖石圈拉張和幔源基性巖脈活動時代, 而已見報道的騎田嶺、姑婆山巖體內(nèi)部發(fā)育有豐富的巖漿混合包體(付建明等,2006; 楊策等, 2006), 說明在中生代云開臺隆以至南嶺地區(qū)存在地幔物質(zhì)底侵事件。本文所研究的米場黑云母花崗巖中的暗色巖石包體屬于單一成因類型的鐵鎂質(zhì)微粒包體。包體具有如下特征:

圖5 暗色包體與寄主巖的稀土元素配分圖Fig. 5 Chondrite-normalized REE patterns of dioritic enclaves and their host rocks

圖6 暗色包體與寄主巖的微量元素蛛網(wǎng)圖Fig. 6 Primitive mantle-normalized spidergrams of trace elements for dioritic enclaves and their host rocks

表1 暗色微粒包體及其寄主巖石主量元素(×10?2)、稀土元素和微量元素(×10?6)含量Table 1 Major (×10-2), REE and other trace element (×10-6) content of dark microgranular enclaves and their host rocks

圖7 暗色包體及其寄主巖微量元素協(xié)變圖Fig. 7 Covariant diagram for trace elements of dark microgranular enclaves and their host rocks

(1)寄主巖石中發(fā)育暗色包體, 包體顏色較寄主黑云母花崗巖深, 粒度較寄主巖細(xì), 兩者多呈截然關(guān)系, 少數(shù)呈過渡關(guān)系, 由于混合程度不均一, 包體組分有差異。包體多呈塑性變形, 未見固態(tài)條件下熱變質(zhì), 說明這些包體不是圍巖捕擄體; 另外,花崗質(zhì)巖石中的包體常具火成巖結(jié)構(gòu), 缺乏典型的富鋁礦物, 不發(fā)育變晶結(jié)構(gòu)和片理構(gòu)造等, 故也不可能是基底變質(zhì)巖難熔殘留體。包體應(yīng)為經(jīng)巖漿混合作用后演化而成的混合體。

(2)包體內(nèi)部具暗色鑲邊的眼球狀石英, 有時可見石英斑晶直接橫跨包體與寄主巖的界線(圖 2b),它們是寄主花崗巖中的斑晶, 在巖漿混合時被較基性的 MME巖漿捕獲并產(chǎn)生反應(yīng), 熔融作用的吸熱效應(yīng)在緊靠石英邊緣的一圈熔體中形成了局部過冷的條件, 導(dǎo)致細(xì)粒暗色礦物集合體圍繞石英捕擄晶晶出。

(3)暗色包體含堿性長石斑晶, 斑晶不僅發(fā)育于寄主巖石中(圖 2a), 而且還發(fā)育于暗色包體中及其邊界之中。鉀長石巨晶同眼球狀石英一樣, 也是早先結(jié)晶的寄主花崗巖巖漿的斑晶, 在鐵鎂質(zhì)巖漿與花崗質(zhì)巖漿混合時被帶到鐵鎂質(zhì)巖漿中的。

(4)暗色包體內(nèi)可見斜長石具有自形振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)及其外緣的它形增生, 廣泛發(fā)育盒狀結(jié)構(gòu)、篩狀結(jié)構(gòu)(圖 2d), 可見斜長石內(nèi)核包裹有大量早期快速結(jié)晶的暗色微粒礦物。并且發(fā)現(xiàn)有些斜長石斑晶發(fā)育有黑色細(xì)窄內(nèi)環(huán)帶(圖 2g), 內(nèi)環(huán)帶是指由大量細(xì)小熔體及黑云母、角閃石等礦物組成的黑色小環(huán)帶,被很多學(xué)者認(rèn)為是在巖漿混合過程中形成的, 是指示巖漿混合作用的重要證據(jù)(Wiebe, 1968; Tsuchiyama, 1985; Kawamoto, 1992; Baxter et al., 2002)。在有些斜長石斑晶中有時能見到 5條內(nèi)環(huán)帶, 說明斜長石的結(jié)晶環(huán)境曾出現(xiàn)多次反復(fù)的變動 (覃鋒等,2006), 可能為幔源巖漿脈沖式涌入酸性巖漿房并發(fā)生巖漿混合作用的結(jié)果。

(5)在石英和鉀長石斑晶內(nèi)也常常見到許多細(xì)粒的角閃石、黑云母等暗色礦物被包裹, 形成嵌晶結(jié)構(gòu)(圖2e, 2f)。反映了較熱的鐵鎂質(zhì)巖漿與較冷的酸性巖漿混合后經(jīng)歷了早期的快速冷卻淬火和后期的緩慢結(jié)晶兩個階段。

(6)暗色包體中發(fā)育針狀磷灰石(圖 2h)。其長度為 0.2～0.1 mm, 寬度約 0.01 mm, 長寬比為 10:1～20:1, 而在相應(yīng)的寄主巖中, 磷灰石往往呈短柱狀。實(shí)驗(yàn)資料說明長柱狀-針狀磷灰石為巖漿快速冷卻結(jié)晶的產(chǎn)物(Wyllie et al., 1962), 通常被認(rèn)為是巖漿混合過程中基性巖漿注入到溫度較低的酸性巖漿房中導(dǎo)致基性巖漿溫度迅速下降的結(jié)果(Hibbard,1991)。

上述特征表明, 該巖體形成過程中曾發(fā)生過明顯的巖漿混合作用。

5.2 巖漿源區(qū)性質(zhì)及成因

巖漿混合的巖相學(xué)特征說明, 暗色包體、寄主花崗巖可認(rèn)為是基性巖漿和酸性巖漿不同比例混合的產(chǎn)物, 它們繼承了部分相應(yīng)端元的巖漿源區(qū)信息。寄主巖及包體的很多地質(zhì)地球化學(xué)參數(shù)提供了大量可以用來判別本區(qū)巖石成因的地球動力學(xué)信息。從主量元素易看出, 包體成分比較分散, 寄主巖的成分比較集中, 且包體相對富 Ca、Al、Fe、Mg; 在微量元素特征上富含 LILE和 HFSE, 尤其是富 Zr和Nb, 且Y/Ta、Nb/La比值較大, 表明了其來源以地幔物質(zhì)為主。包體的 Nb/Ta比值變化于 13.30～17.63, 其值處于下地殼(8.3, Rudnick et al., 2003)和原始地幔(17.5±2.0, Jochum et al., 1989)值之間, 大多樣品更靠近基性端元, 所以暗色包體并非純的地幔熔體, 可能為地幔熔體結(jié)晶分異或殼幔物質(zhì)的混合。寄主巖的Nb/Ta值為11.51～13.34, 其值高于下地殼而低于原始地幔, 指示花崗巖為熔融下地殼與幔源巖漿混合后的產(chǎn)物。

MME包體及其寄主巖通過雙擴(kuò)散作用發(fā)生不同程度的物質(zhì)交換, 地球化學(xué)特征上具有密切的親緣關(guān)系。由Harker圖解可以看出, 米場巖體中的氧化物均與 SiO2具有良好的線性關(guān)系, 顯示出寄主巖與巖石包體兩種不同成分巖漿的混合作用(肖慶輝等, 2002); 另外, 在反映巖石分異演化的元素比值(如 Rb/Sr、Rb/Ba等)上, 它們并不顯示自暗色微粒包體至寄主花崗巖, 上述元素比值依次升高的變異趨勢(表 1), 這也說明二者并非是分異演化關(guān)系; 另有研究顯示若Mg/(Mg+Fe)比值相似, 說明包體與寄主巖密切相關(guān), 其成分特點(diǎn)是巖漿混合作用的結(jié)果(Didier et al., 1991)。本區(qū)暗色微粒包體與寄主巖石的 Fe和 Mg含量相差較大(表 1), 但它們的 Mg/(Mg+Fe)比值接近, 這表明米場巖體中的暗色微粒包體是由巖漿混合作用形成的混合體, 在 FeO*-MgO圖中巖石樣品沿混合趨勢線分布(圖 8), 反映出該巖體的巖漿混合成因特點(diǎn)(Zorpi et al., 1985)。

5.3 成巖溫壓條件

圖 8 MgO-FeO*圖解(據(jù) Zorpi et al, 1991)Fig. 8 Diagram of FeO* versus Mgo(after Zorpi et al., 1991)

根據(jù) Watson et al.(1983)方法(tZr(℃)=｛12900/[lnDZr(鋯石/熔體)+0.85M+2.95]｝-273)計算包體與寄主巖花崗巖的鋯石飽和溫度(表1), 結(jié)果顯示油麻坡花崗閃長的鋯石飽和溫度為655～678 ℃, 閃長質(zhì)包體的鋯石飽和溫度為 618～697 ℃, 二者十分接近,表明相混合的兩種巖漿已基本達(dá)到熱平衡。筆者利用角閃石電子探針分析結(jié)果, 并根據(jù)溫度結(jié)果選用Schmidt(1992)的角閃石全鋁壓力計(P(±0.6×108Pa)=-3.01+4.76AIT)對米場花崗巖及暗色包體進(jìn)行估算(表2), 結(jié)果表明花崗閃長斑巖和暗色包體中角閃石的形成壓力范圍為(3.64～4.24)×108Pa, 平均壓力為3.87×108Pa, 鎂鐵質(zhì)微粒包體結(jié)晶時的壓力范圍為(3.95～4.61)×108Pa, 平均壓力 4.05×108Pa。上述溫壓結(jié)果表明該鐵鎂質(zhì)包體的形成深度略大于寄主花崗巖的形成深度, 巖漿混合發(fā)生在4.05×108Pa左右,在熱傳遞過程中, 基性巖漿淬冷結(jié)晶, 酸性巖漿溫度升高, 導(dǎo)致巖漿密度不穩(wěn)定促使巖漿流動(Fernandez et al., 1991), 巖漿上升降溫固結(jié)并將基性包體帶到相對淺部。

5.4 構(gòu)造環(huán)境

在Pearce et al.(1984)構(gòu)造環(huán)境判別圖Rb-Yb+Ta和 Rb-Y+Nb中(圖 9), 米場巖體界于 VAG與 WPG之間, 類似于大陸弧間、弧后拉張盆地以及碰撞后的伸展環(huán)境。其形成的背景與該時期整個云開地區(qū)處于伸展構(gòu)造演化階段相一致, 蔡明海等(2002)研究也表明, 白堊紀(jì)區(qū)內(nèi)斷陷盆地發(fā)育, 區(qū)域拉張作用進(jìn)一步加強(qiáng), 白堊系陸相沉積地層普遍沿基底發(fā)生滑覆作用, 如粵西羅定盆地下白堊統(tǒng)沿基底接觸面由南向北滑覆。并伴有大規(guī)模的中酸性巖漿巖的侵入和噴發(fā), 在桂東南和粵西發(fā)現(xiàn)一批鉀玄質(zhì)侵入巖(李獻(xiàn)華等, 2000; 郭新生等, 2001), 在博白-岑溪深大斷裂西南段, 靠近米場巖體的桂東南陸川縣、博白縣一帶分布有大量的中生代富鉀質(zhì)巖石, 這些花崗巖的同位素年齡集中在 100～150 Ma(廣西地質(zhì)調(diào)查院, 2002)。與本文所報道的米場花崗巖體年齡(120 Ma)(廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì), 1986)形成時代大體一致。鉀玄質(zhì)侵入巖帶的大量產(chǎn)出反映了燕山晚期該區(qū)域處于板內(nèi)伸展構(gòu)造環(huán)境。

表2 暗色包體和寄主花崗巖中角閃石電子探針分析結(jié)果(ωB/%)Table 2 Chemical compositions of hornblendes in dark enclaves and host granite(ωB/%)

圖9 Rb-Yb+Ta和Rb-Y+Nb圖(引自Pearce et al., 1984, 1996;)Fig. 9 Rb-Yb+Ta diagram and Rb-Y+Nb diagram (after Pearce et al., 1984, 1996)

博白-岑溪斷裂帶處在云開隆起與欽防拗陷的交替部位, 深部地球物理研究表明(廣西地質(zhì)調(diào)查院,2002), 博白-岑溪斷裂帶是廣西地殼最薄的地區(qū),莫霍面呈波狀起伏, 幔突與幔凹相間排列, 米場巖體處于該斷裂帶的北西段幔隆部位, 顯然, 該結(jié)合帶是中生代地質(zhì)構(gòu)造相對薄弱而伸展構(gòu)造最強(qiáng)烈地方, 有利于地幔上隆、幔源巖漿底侵, 并誘發(fā)地殼物質(zhì)的部分熔融, 進(jìn)而發(fā)生殼幔巖漿混合作用。毛景文等(2005)認(rèn)為伸展和松弛構(gòu)造是成礦的最有利環(huán)境, 米場巖體就是在這種有利的環(huán)境當(dāng)中形成了一定規(guī)模的接觸交代型鎢鉬礦。

6 結(jié)論與討論

(1)花崗巖中富含大量的暗色鐵鎂質(zhì)包體, 包體內(nèi)部的各類不平衡結(jié)構(gòu)(如石英眼斑、含有黑色內(nèi)環(huán)帶的斜長石、針狀磷灰石等)以及巖石地球化學(xué)特征表明陸川米場黑云母花崗巖體具有巖漿混合作用的信息; 從化學(xué)組分特點(diǎn)上可以看出前者更加趨近基性端元的特征, 可能為幔源熔體結(jié)晶分異或殼幔物質(zhì)的混合產(chǎn)物, 而寄主花崗巖則更多地反映了下地殼源區(qū)的信息。

(2)寄主花崗巖的形成溫度和壓力分別為655～678 ℃ , 3.87×108Pa; 暗色包體的形成溫度和壓力分別為 618～697 ℃ , 4.05×108Pa。兩者的的形成溫壓條件比較接近, 反映了兩者是在比較接近的環(huán)境中形成。

(3)本區(qū)在燕山晚期伸展-引張構(gòu)造背景下, 巖石圈減薄破裂, 幔源巖漿底侵, 其提供的熱量促使地殼物質(zhì)的部分熔融, 引起殼幔巖漿混合作用的發(fā)生。當(dāng)兩種具有不同溫度、不同成分、不同粘度的巖漿混合在一起時, 在達(dá)到化學(xué)平衡前基性巖漿已經(jīng)快速冷卻固結(jié)形成暗色包體, 粘度相對較低的花崗巖漿發(fā)生對流作用使包體拉伸并分散到整個寄主巖體中, 或者由于分離作用使包體局部集中形成包體群, 隨后暗色包體隨著巖漿侵位上升被帶到相對淺部。

致謝: 研究工作得到了廣西地質(zhì)調(diào)查院及廣西第六地質(zhì)大隊(duì)員工的極力配合和支持, 在此衷心感謝！

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Geochemistry and Genesis of Michang Granites and Their Dark Microgranular Enclaves in Guangxi

FU Qiang1), GE Wen-sheng1), WEN Chang-shun1), CAI Ke-qin1), LI Shi-fu2),

ZHANG Zhi-wei1), LI Xiao-fei1)
1)China University of Geosciences, Beijing100083;2)No. 6 Geological Party of Guangxi, Guigang, Guangxi537100

The biotite granite on the southwestern margin of Bobai-Cenxi faulted zone contains abundant mafic magmatic enclaves. The pluton exhibits excellent evidence for magma mixing and mingling, such as the K-feldspar megacrysts in the mafic magmatic enclaves (MME), augen quartz with dark edging, long prisms of apatite, and plagioclase with inner zone. The authors systematically studied petrological and geochemical characteristics of the pluton and the enclaves, and have concluded that the Michang pluton and the enclaves belong to meta-aluminous, high-K calc-alkaline rocks. The selected major oxides of MME and biotite granite show a linear correlation in Harker diagrams, and trace elements studies show that they are rich in both large ion lithophile elements and high field strength elements. The Nb/Ta ratio varies from 11.51 to 13.34, suggesting that the grantie probably experienced strong magma mixing. The similar REE pattern for MME and biotite granite gives an image of magma mixing; the crystallization temperature and pressure of enclaves and host granite are very close to each other, in the range of 595～697℃ and 3.64～4.61kbar respectively. According to a comprehensive analysis of their tectonic settings as well as petrographical characteristics and geochemical data, it is suggested that the dark microgranular enclaves in Michang pluton were generated by mixing of underplating basic magma and its induced crustal felsic magma in an extension environment.

dark microgranular enclave; magmatic mixing; geochemistry; Yunkai uplift; Guangxi

P588.121; P595; P581

A

10.3975/cagsb.2011.03.04

本文由廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局“廣西陸川縣米場鎢鉬礦床控礦因素、富集規(guī)律與成因機(jī)制研究”(編號: 地勘【2006】)和中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(編號: 200811008)聯(lián)合資助。

2011-02-20; 改回日期: 2011-04-06。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

付強(qiáng), 男, 1985年生。碩士研究生。主要從事礦床學(xué)及礦床地球化學(xué)方向的研究。通訊地址: 100083, 北京市海淀區(qū)學(xué)院路29號。E-mail: 1234feimawangzi@163.com。