張八嶺群火山巖地球化學(xué)特征及其構(gòu)造學(xué)意義

高長林，方成名

(中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214151)

張八嶺群火山巖地球化學(xué)特征及其構(gòu)造學(xué)意義

高長林，方成名

(中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214151)

安徽滁州張八嶺地區(qū)的張八嶺群分為2組。一是下部北將軍組，以千枚巖和片巖為主;二是上部西冷巖組，主要為一套變質(zhì)火山巖系。張八嶺巖群的細碧－石英角斑巖系主要發(fā)育于西冷巖組中，具多旋回特點。細碧－石英角斑巖系以石英角斑巖為主，細碧巖次之，角斑巖類稀少。該巖系的火山巖富堿、富鈉，具雙峰值特征，其主量元素、微量元素和稀土元素地球化學(xué)特征表明，它形成于非造山張性環(huán)境，為裂陷槽，是與晚元古代羅迪尼亞(Rodinia)超大陸裂解有關(guān)的巖漿作用的產(chǎn)物。

張八嶺群;火山巖;地球化學(xué);裂陷槽;羅迪尼亞超大陸;安徽滁州

0 引言

張八嶺群主要分布于安徽省滁州市張八嶺地區(qū)(圖1)。前人對張八嶺群進行過一定的地質(zhì)地球化學(xué)研究(表1)，但對其形成的大地構(gòu)造環(huán)境研究較少。通過巖石學(xué)和巖石化學(xué)研究認(rèn)為，張八嶺群細碧－石英角斑巖系是以石英角斑巖為主的一套海底噴發(fā)的富鈉的火山巖系，物質(zhì)來源以殼源為主，形成的構(gòu)造環(huán)境為島弧或活動大陸緣地帶(郭坤一等，1995)。張八嶺群形成構(gòu)造環(huán)境的確定對闡明下?lián)P子北緣構(gòu)造形成演化和礦產(chǎn)普查勘探具有重要的理論和實踐意義，因此有必要進一步研究確定。

張八嶺群分為2個組，一是下部北將軍組，以千枚巖和片巖為主;二是上部西冷巖組，為一套變質(zhì)火山巖系(侯明金等，1999;吳躍東等，2004)。張八嶺巖群的細碧－石英角斑巖系發(fā)育于西冷巖組中，具多旋回特點，總體上可劃分為4個大旋回，而整個西冷組又構(gòu)成1個巨旋回(張德寶等，1995)。西冷巖組為一套富鈉的基—酸性火山巖系，原巖以石英角斑巖為主，其次是角斑巖和細碧巖，同時發(fā)育著一系列有關(guān)的火山碎屑巖，由于遭受區(qū)域變質(zhì)作用，已變成相當(dāng)于綠片巖相的片巖。區(qū)內(nèi)分布的石英角斑巖類巖石類型主要為石英角斑巖、石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r等。石英角斑巖色淺，風(fēng)化后一般呈灰白、淺灰綠色，片理發(fā)育，經(jīng)變質(zhì)后形成絹云母鈉長石英片巖、綠泥云母鈉長片巖等。巖石具斑狀結(jié)構(gòu)、變余斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀或片狀構(gòu)造?；|(zhì)為顯微花崗結(jié)構(gòu)或霏細結(jié)構(gòu)。斑晶主要為鈉 －更長石，約占10% ～25%，其次為少量石英。細碧巖類分布零星，僅見于西冷、尹家壩、關(guān)塘劉等地，細碧巖巖石呈灰綠—暗綠色，塊狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)。主要礦物為鈉長石(50% ～70%)，其次為綠泥石、綠簾石、黑云母、含鈉陽起石、磷灰石、方解石等。

前人將西冷巖組的時代劃歸青白口紀(jì)(汪迎平等，1995)，因為西冷巖組微古植物群面貌與我國青白口系的微古植物面貌比較相似，與前蘇聯(lián)上里菲(850Ma～1 050Ma)和澳大利亞中部苦泉組微古植物面貌相似，西冷巖組內(nèi)獲得的微古植物化石：粗面球形藻屬Trachyaphaeridium sp．，光面球形藻屬Leimninusrula sp．，古黏球藻屬 Gloeocapsamorpha sp．，多球藻屬Polyedrosphaeridiurn sp．，大褶壁藻屬Macrophycha sp．。采自西冷巖組第一巖性段和第四巖性段2個石英角斑巖樣，經(jīng)單顆粒鋯石質(zhì)譜計雙帶源逐層蒸發(fā)法獲得Pb-Pb同位素年齡值分別為927±24Ma和975±31Ma(張德寶等，1995)。

圖1 張八嶺群形成時的構(gòu)造環(huán)境

表1 張八嶺群與其鄰區(qū)相關(guān)地層對比表

1 主量元素地球化學(xué)特征

張八嶺群細碧－石英角斑巖系的主量元素地球化學(xué)資料表明，張八嶺群火山巖構(gòu)成一個典型的雙峰值火山巖系，主要由酸性和基性火山巖組成且缺少中酸性火山巖(圖2)。賴特(1969)提出用SiO2－堿度率(A．R)圖解研究火山巖巖石的堿性程度(陳駿等，2005)，張八嶺群火山巖的化學(xué)參數(shù)值在賴特圖解的投點(圖3)表明，應(yīng)屬堿質(zhì)類巖石。

圖2 張八嶺群火山巖SiO2含量頻率分布圖

圖3 張八嶺群火山巖SiO2－堿度率圖解

里特曼把組合指數(shù)和戈蒂里指數(shù)結(jié)合起來，用以研究火山巖成分與其構(gòu)造環(huán)境之間的關(guān)系。勒夫勒(1979)對上述方法加以修正，筆者運用了勒夫勒的修正方法(高長林等，1991;黃澤光等，2007;王焰等，2000)。上述學(xué)者研究認(rèn)為，A區(qū)代表非造山帶(穩(wěn)定構(gòu)造區(qū))火山巖;B區(qū)為造山帶和島弧區(qū)火山巖;C區(qū)為A、B區(qū)火山巖派生的偏堿性堿性巖，其中的鈉質(zhì)型一般與A區(qū)有聯(lián)系，鉀質(zhì)型一般與B區(qū)有聯(lián)系。張八嶺群火山巖都富堿、富鈉(最高者達7.44%)，表明它們都可能為非造山帶火山巖(圖4)。

2 微量元素地球化學(xué)特征

張八嶺群石英角斑巖系的微量元素含量值(表2)進行了MORB標(biāo)準(zhǔn)化計算(圖5)。由圖5可見，石英角斑巖與板內(nèi)堿性玄武巖的MORB標(biāo)準(zhǔn)化模式相似度較大，而與板內(nèi)拉斑玄武巖和火山弧拉斑玄武巖的差異較大，暗示其可能產(chǎn)于板內(nèi)。

表2 張八嶺群火山巖微量元素特征數(shù)據(jù)表

圖5 張八嶺群石英角斑巖微量元素MORB標(biāo)準(zhǔn)化模式圖

3 稀土元素地球化學(xué)特征

張八嶺變質(zhì)地體石英角斑巖系的稀土元素含量值(表3)進行了球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化計算(圖6)。由表3、圖6資料明顯可知其∑REE值高(93.19×10－6～298×10－6)，∑Ce/∑Y 比值高(4.55 ～6.73)，富輕稀土，負Eu和負Ce異常不明顯。

4 結(jié)語

前人資料表明(王焰等，2000;葛榮峰等，2009;徐平等，2010)，雙峰值火山巖可形成于多類大地構(gòu)造環(huán)境，如大陸裂谷、大陸拉張減薄區(qū)、弧后拉張區(qū)和成熟島弧及洋內(nèi)島弧，各種環(huán)境的玄武巖具有不同的地球化學(xué)特征。例如，大陸裂谷玄武巖主要是富堿質(zhì)的，富LREE。大陸拉張減薄區(qū)的玄武巖主要為拉斑質(zhì)，LREE分布可以從富集、略富集至虧損，可與E-MORB、N-MORB相似。弧后盆地玄武巖相比N-MORB，富集堿金屬，成熟島弧的基性巖主要是鈣堿性，洋內(nèi)島弧玄武巖為拉斑質(zhì)，洋島玄武巖為拉斑質(zhì)或堿質(zhì)。雙峰值火山巖的酸性巖可分為兩類：一類與玄武巖來自同一源區(qū)，這時酸性巖所占的比例很少，是玄武巖漿演化的產(chǎn)物，二者具類似的地球化學(xué)特征;另一類酸性巖與玄武巖來自不同的源區(qū)，這時，酸性巖的比例較大，酸性巖與玄武巖通常具有不同的地球化學(xué)特征，酸性巖是地殼深熔作用的產(chǎn)物。張八嶺群火山巖系中酸性巖的比例較大，這些酸性巖可能是地殼深熔作用的產(chǎn)物。

表3 張八嶺地區(qū)石英角斑巖稀土元素數(shù)據(jù)表

已有資料表明(何治亮等，2009;黃澤光等，2010)，在新元古代早期揚子陸塊處于拉張的大地構(gòu)造背景，沿揚子古陸塊周緣的晉寧期造山帶形成一系列裂谷。從同位素年齡可知，裂陷作用可能始于距今900Ma。結(jié)合Rodinia超大陸演化過程，可認(rèn)為發(fā)生在揚子陸塊新元古代早期(距今900Ma～800Ma)的裂陷作用及其沉積物可能代表著羅迪尼亞超大陸裂解初期的產(chǎn)物。揚子北緣的裂解事件，如：南秦嶺武當(dāng)?shù)貐^(qū)、隨(州)—棗(陽)地區(qū)中發(fā)育基性巖墻群。武當(dāng)?shù)貐^(qū)基性巖墻群Sm-Nd全巖等時年齡為782±164Ma、角閃石40Ar－39Ar年齡為694.4±21Ma;隨(州)—棗(陽)地區(qū)基性巖墻群的輝石40Ar－39Ar年齡為750±4Ma～743±12Ma。武當(dāng)?shù)貐^(qū)基底巖系之上以不整合關(guān)系沉積了南華紀(jì)耀嶺河群火山－沉積巖系，其中的火山巖以基性巖為主，巖石地球化學(xué)顯示為裂谷火山巖。

圖6 張八嶺群石英角斑巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布模式

筆者所研究的張八嶺群中火山巖為富堿、富鈉的雙峰值火山巖，張八嶺群中石英角斑巖與板內(nèi)堿性玄武巖的MORB標(biāo)準(zhǔn)化模式相似度較大。前人獲得的西冷巖組鋯石Pb-Pb同位素年齡值分別為927±24Ma和975±31Ma(張德寶等，1995)，獲得的東部鄰區(qū)海州群上部云臺組的鋯石年齡值主要集中于800Ma～740Ma之間(王秀麗等，2006)，獲得研究區(qū)西南部宿松河塌地區(qū)石英角斑巖Rb-Sr等時線年齡為898±73Ma(桑寶梁，1987)。由上述資料可見，張八嶺群形成于非造山張性環(huán)境，產(chǎn)于裂陷槽，是與晚元古代Rodinia超大陸裂解有關(guān)的巖漿作用的產(chǎn)物。

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Geochemical characteristics of volcanic rocks and its tectonic implications in Zhangbaling group

GAO Chang-lin，F(xiàn)ANG Cheng-ming

(Wuxi Research Institute of Petroleum Geology，Research Institute of Petroleum Exploration and Development，SINOPEC，Wuxi 214151，Jiangsu)

Zhangbaling group was divided into two formations，one was the underlied Beijiangjun formation，which was mainly made of phyllite and schist，the other was overlaid Xilengyan formation，made of metamorphic volcanic rocks．The spilite-quartz keratophyre sequence in Zhangbaling group was developed in Xilengyan formation and was possessed of multicyclic characteristics．The spilite-quartz keratophyre sequence was mainly consisted of quartz keratophyre，secondly spilite and rarely keratophyre．The volcanic rocks of this sequence were characteristic of rich alkaline and sodium and double peak value．The geochemical properties of the major，minor and trace elements of the sequence showed that the sequence formed in an environment of anorogenic extension，was an aulacogen and was a result of magmatism related to the splitting of Rodinia supercontinent in Late Proterozoic era．

Zhangbaling group;Volcanic rock;Geochemistry;Aulacogen;Rodinia supercontinent;Chuzhou;Anhui

P588．3

A

1674－3636(2011)03－0236－05

10．3969/j．issn．1674-3636．2011．03．236

2011－05－13;編輯：陸李萍

全國油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查與評價項目：東秦嶺—大別山造山帶兩側(cè)油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)(XQ－2007－02－01)

高長林(1945—)，男，研究員級高級工程師，博士，從事盆地分析和構(gòu)造地球化學(xué)研究，E-mail：gaocl@mail．wuxisuo．com