宜章縣長(zhǎng)城嶺燕山期兩類(lèi)巖漿巖的 巖石學(xué)及構(gòu)造背景

張術(shù)根，劉賢紅, ，朱書(shū)林

(1. 中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院 有色金屬成礦預(yù)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083； 2. 湖南省地球物理地球化學(xué)勘查院，長(zhǎng)沙 410116)

南嶺地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，其中生代大地構(gòu)造背景一直是地學(xué)界研究的熱點(diǎn)，研究人員提出了多種模式或觀點(diǎn)，歸納起來(lái)有3 種：一是與其內(nèi)部印支期洋(海)盆的俯沖碰撞或與古太平洋板塊西向俯沖有 關(guān)[1-3]，如特提斯多島洋(海)碰撞造山、弧后造山[4-6]、阿爾卑斯型碰撞造山[7]、巖石圈俯沖后撤與巖漿底侵作用模型[8]等；二是陸內(nèi)變形、盆嶺伸展構(gòu)造與巖石圈伸展減薄作用的產(chǎn)物，與俯沖碰撞作用無(wú)關(guān)[9-16]；三是地幔柱作用產(chǎn)物[17-19]。

湖南省宜章縣長(zhǎng)城嶺地區(qū)雖未出露較大規(guī)模的巖漿巖體，但發(fā)育多組燕山期硅鋁質(zhì)巖墻群及少量鎂鐵質(zhì)巖瘤、巖墻。該區(qū)以往地質(zhì)研究程度較低，僅在討論南嶺地區(qū)構(gòu)造-巖漿熱事件時(shí)偶有提及[20]，尤其是針對(duì)本區(qū)鎂鐵質(zhì)巖的研究低[21]，僅有少量年齡數(shù)據(jù)發(fā)表[22-23]。但本區(qū)兩類(lèi)巖漿巖侵位時(shí)代相近，空間分布相鄰或交切，都是燕山早期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物。作為南嶺中段的重要組成部分，本區(qū)在研究南嶺中段甚至是整個(gè)南嶺地區(qū)巖漿巖形成的構(gòu)造環(huán)境方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)(見(jiàn)圖1)。因此，本文作者著重從這兩類(lèi)巖漿巖的巖相學(xué)和巖石地球化學(xué)特征來(lái)研究其巖石學(xué)特征與成因，探討其成巖構(gòu)造環(huán)境及地球動(dòng)力學(xué)背景。

1 地質(zhì)背景

區(qū)域地質(zhì)資料表明[25-27]，南嶺中段位于晚元古代早期(距今約900 Ma)聚合的古揚(yáng)子殼體與古華夏殼體的結(jié)合部位，這兩個(gè)古殼體聚合后，在南華期和加里東期，構(gòu)造環(huán)境較為活躍，主要發(fā)育復(fù)理石、類(lèi)復(fù)理石建造，早古生代還少量發(fā)育不純碳酸鹽建造，及至志留紀(jì)晚期加里東運(yùn)動(dòng)，上述沉積建造遭受廣泛的區(qū)域變質(zhì)并強(qiáng)烈褶皺變形，發(fā)育花崗巖巖基。海西期構(gòu)造環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，沉積碳酸鹽巖建造、細(xì)碎屑巖建造，構(gòu)造、巖漿活動(dòng)微弱。三疊紀(jì)中期開(kāi)始又處在活動(dòng)環(huán)境，沉積陸相碎屑巖(含煤)建造，印支期形成大規(guī)模寬展型褶皺與NE 向逆沖斷裂，但巖漿活動(dòng)強(qiáng)度較低，僅出現(xiàn)少量過(guò)鋁質(zhì)巖漿活動(dòng)。燕山早期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到頂峰，形成寬展型褶皺及NE、NNE 向逆沖斷裂，殼源重熔型硅鋁質(zhì)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，鎂鐵質(zhì)巖漿小規(guī)?；顒?dòng)；燕山晚期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度減弱，形成斷陷山間盆地及河湖相紅色含膏鹽碎屑巖建造，見(jiàn)鎂鐵質(zhì)巖漿及少量硅鋁質(zhì)巖漿活動(dòng)。晚白堊世晚期以來(lái)，沉積陸相紅色碎屑巖層，區(qū)域地殼活動(dòng)性顯著降低，發(fā)育寬展性褶皺與斷陷盆地。

長(zhǎng)城嶺地區(qū)位于南嶺中段北緣，處在北東向炎 陵—郴州—藍(lán)山斷裂帶和北西向仁化—郴州—邵陽(yáng)斷裂帶交匯部位的南西邊緣，區(qū)內(nèi)出露地層簡(jiǎn)單，除零星分布第四系褐紅色亞粘土、粘土外，主要為晚古生代穩(wěn)定淺海環(huán)境形成的中泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)碳酸鹽巖夾細(xì)碎屑巖建造，其次為中生界下侏羅統(tǒng)(J1)陸相含煤碎屑巖建造。區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形強(qiáng)烈，處在五蓋山倒轉(zhuǎn)背斜與資興向斜之間的南端，北東向斷裂構(gòu)造(F101~F104)是炎陵—郴州—藍(lán)山區(qū)域斷裂帶的重要組成部分。區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育程度較低，僅在F101~F104斷裂夾持地帶分布多組硅鋁質(zhì)巖墻及少量鎂鐵質(zhì)巖石。沿該斷裂帶的花崗斑巖發(fā)育部位零散出現(xiàn)鉛鋅多金屬礦化(見(jiàn) 圖1)。

圖1 長(zhǎng)城嶺地區(qū)地質(zhì)略圖[24]：1—第四系；2—下侏羅統(tǒng)；3—石炭系下統(tǒng)孟公坳組上段；4—石炭系下統(tǒng)孟公坳組下段； 5—泥盆系上統(tǒng)錫礦山組上段；6—泥盆系上統(tǒng)錫礦山組中段；7—泥盆系上統(tǒng)錫礦山組下段；8—泥盆系上統(tǒng)佘田橋組；9—泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組；10—玄武巖；11—花崗斑巖；12—硅化體；13—斷層 Fig. 1 Geological sketch map of Changchengling area[24]: 1—Quaternary; 2—Lower Jurassic; 3—Menggong’ao Fm, upper member; 4—Menggong’ao Fm, lower member; 5—Xikuangshan Fm, upper member, 6—Xikuangshan Fm, middle member, 7—Xikuangshan Fm, lower member, 8—Shetianqiao Fm; 9—Qiziqiao Fm; 10—Basalt; 11—Granite porphyry; 12—Silicide body; 13—Fault

2 巖相學(xué)特征

本區(qū)發(fā)育有硅鋁質(zhì)巖(花崗斑巖、石英斑巖)及鎂鐵質(zhì)巖(玄武巖、輝長(zhǎng)巖、輝綠玢巖)，據(jù)前期研究[22-23]，兩類(lèi)巖漿巖都是燕山期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究(地表、坑道、采場(chǎng))表明，燕山期巖漿巖侵入的最新地層為下侏羅統(tǒng)，呈硅鋁質(zhì)巖墻和鎂鐵質(zhì)巖瘤、巖墻產(chǎn)出，可分為北東、北西(西)向及近南北向3 組，主要夾持在F101與F104之間呈北東向帶狀展布。硅鋁質(zhì)巖中花崗斑巖墻主要分布在本區(qū)北段、中段，石英斑巖墻主要分布在南段，與區(qū)內(nèi)鉛鋅銻礦化關(guān)系密切。鎂鐵質(zhì)巖中玄武巖僅在北段鐵坑、長(zhǎng)城嶺各發(fā)育1 處小巖瘤，長(zhǎng)軸近南北向，夾于斷層F102與F103之間，與區(qū)內(nèi)被鉛鋅銻礦脈穿插切割的棕色菱鐵礦化關(guān)系密切；輝綠玢巖巖墻主要分布在中段和南段，在礦山坑道、采場(chǎng)較為常見(jiàn)，規(guī)模較大者大致沿F102斷裂帶的次級(jí)斷裂斷續(xù)出露地表，總長(zhǎng)度大于1 km，厚度0.5~1.5 m，被北西向斷裂切成數(shù)段或被花崗斑巖穿切，在花崗斑巖侵入或鉛鋅銻礦化地段遭受強(qiáng)烈熱液蝕變，局部可見(jiàn)鉛鋅銻礦化；輝長(zhǎng)巖見(jiàn)于礦山部分坑道和采場(chǎng)，規(guī)模更小，走向延伸不足100 m，厚度不足0.5 m，呈NNE 向平直規(guī)則脈狀，局部可見(jiàn)其明顯切割花崗斑巖及鉛鋅銻礦體。由此可見(jiàn)，本區(qū)巖漿巖依玄武巖、輝綠玢巖、花崗斑巖(石英斑巖)、輝長(zhǎng)巖 次序先后產(chǎn)出。

硅鋁質(zhì)巖呈灰白色，部分蝕變顯淺黃綠色，中-細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要為石英和長(zhǎng)石，少量黑云母、白云母，偶見(jiàn)角閃石，隨巖漿結(jié)晶程度不同，斑晶含量與各礦物所占比例略有差異；基質(zhì)為長(zhǎng)英質(zhì)，見(jiàn)隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、顯微球粒嵌晶結(jié)構(gòu)、顯微細(xì)粒結(jié)構(gòu)等；副礦物為鋯石、磷灰石、電氣石、榍石、金紅石、石榴子石、褐簾石、黃鐵礦及磁鐵礦等?；◢彴邘r局部隱爆[28]，可見(jiàn)隱晶質(zhì)基質(zhì)貫穿或巖石包含同成分角礫，石英斑晶常碎裂、熔蝕或次生加大，黑云母褪色蝕變強(qiáng)烈、綠泥石化微弱，長(zhǎng)石粘土化及碳酸鹽化強(qiáng)烈。巖體及旁側(cè)圍巖常見(jiàn)螢石化、硅化及蛇紋石化，螢石多沿裂隙脈狀分布，局部見(jiàn)強(qiáng)螢石化花崗斑巖(見(jiàn)圖2)。

鎂鐵質(zhì)巖呈黑色、棕褐色、暗綠色、墨綠色等，斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。玄武巖斑晶為斜長(zhǎng)石、輝石，偶見(jiàn)橄欖石；基質(zhì)為間粒間隱結(jié)構(gòu)，組成礦物與斑晶相似；副礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦和磷灰石。偶見(jiàn)綠泥石化、蛇紋石化、絹云母化、葡萄石化等微弱蝕變，斜長(zhǎng)石發(fā)育卡鈉雙晶和聚片雙晶。少許杏仁體，充填石英、沸石或方解石。輝長(zhǎng)巖斑晶為斜長(zhǎng)石、輝石，偶見(jiàn)角閃石、碎裂狀橄欖石；基質(zhì)為輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，組成礦物與斑晶相似；副礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦。斜長(zhǎng)石發(fā)育卡鈉雙晶、肖鈉長(zhǎng)石律雙晶，可見(jiàn)聚斑結(jié)構(gòu)和輝石的角閃石反應(yīng)邊。輝綠玢巖斑晶主要為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石，少量輝石和角閃石；基質(zhì)為輝綠結(jié)構(gòu)，組成礦物與斑晶相似；副礦物為鈦鐵礦、磁鐵礦、磷灰石。斜長(zhǎng)石無(wú)雙晶，多鈉黝簾石化；輝石常見(jiàn)綠泥石化、碳酸鹽化及暗化邊，偶見(jiàn)蛇紋石化。部分巖石熱液蝕變強(qiáng)，綠泥石化、碳酸鹽化強(qiáng)烈。杏仁體發(fā)育，多充填玉髓、石英、蛋白石、方解石、火山玻璃等(見(jiàn) 圖3)。

圖2 長(zhǎng)城嶺地區(qū)硅鋁質(zhì)巖照片：(a) 花崗斑巖漿爆現(xiàn)象；(b) 花崗斑巖脈侵入灰?guī)r中；(c) 隱晶質(zhì)基質(zhì)貫入另一隱晶質(zhì)基質(zhì)中(+)；(d) 斑狀結(jié)構(gòu)(+) Fig. 2 Photos of Changchengling granitic rocks: (a) Explosive magmatic of explosion phenomenon; (b) Granite porphyry invade limestone; (c) Aphanitic matrix insert into another one(+); (d) Porphyritic texture (+)

圖3 長(zhǎng)城嶺地區(qū)鎂鐵質(zhì)巖照片：(a) 井下強(qiáng)蝕變的輝綠玢巖墻沿裂隙侵入泥盆系地層中；(b) 玄武巖斜長(zhǎng)石(Pl)斑晶孔隙中充填它形輝石(Px)(+)；(c) 玄武巖基質(zhì)間隱結(jié)構(gòu)(-)；(d) 輝長(zhǎng)巖中斜長(zhǎng)石與輝石聚斑結(jié)構(gòu)(+)；(e) 輝綠玢巖氣孔中充填蛋白石(Opl)與玉髓(Cln)(+)；(f) 輝綠玢巖中輝石斑晶蛇紋石(Srp)化、方解石化(Cal)(+) Fig. 3 Photos of Changchengling mafic rocks: (a) Diabase porphyry dyke (already highly altered) intruding into Devonian strata; (b) Plagioclase phenocryst in basalt wedged with allotriomorphic pyroxe(+); (c) Intersertal texture(-); (d) Gregaritic texture(+); (e) Pores in diabase porphyry filled with opal and chalcedony(+); (f) Serpentinized and calcitized pyroxene phenocryst in diabase porphyry(+)

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

據(jù)主量元素分析結(jié)果可知(見(jiàn)表1)，硅鋁質(zhì)巖w(SiO2)(70.88%~79.23%)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)和分異指數(shù)DI(80.93%~89.42%)較高，基性組分中w(MnO)、w(MgO)、w(FeO)、w(TiO2)、w(Fe2O3)、w(CaO)、w(P2O5)較低，w(TiO2)、w(MnO)尤其低，巖漿演化分異充分，酸性強(qiáng)。全堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低(1.54%~5.65%)，w(K2O)/w(Na2O)值高且變化范圍較大(4.34~23.83)；w(P2O5)較高(0.03%~0.30%)；里特曼指數(shù)σ43偏低(0.07~1.03)，屬鈣堿性；鋁飽和指數(shù)A/CNK 為2.04~9.88，屬?gòu)?qiáng)過(guò)鋁質(zhì)。結(jié)合QAP 圖解(見(jiàn)圖4)、A/NK-A/CNK 圖解(見(jiàn)圖5)可知，本區(qū)硅鋁質(zhì)巖屬?gòu)?qiáng) 過(guò)鋁質(zhì)鈣堿-高鉀鈣堿系列花崗斑巖、石英斑巖。

表1 硅鋁質(zhì)巖-鎂鐵質(zhì)巖的主量元素分析結(jié)果 Table 1 Major element compositions of granitic-mafic rocks

圖4 花崗巖類(lèi)巖石Q-A-P 分類(lèi)三角圖解[29] Fig. 4 Granitoid rocks Q-A-P classification triangle[29]: 1a—Silexit; 1—Quartz rich granite; 2—Alkali feldspar granite; 3a—Granite; 3b—Monzonitic granite; 4—Granodiorite; 5—Tonalitic granite

圖5 A/NK-A/CNK 圖解[30] Fig. 5 A/NK-A/CNK diagram[30]

鎂鐵質(zhì)巖w(SiO2)較高(48.65%~54.48%)，全堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)低(2.25%~3.82%)，w(Na2O)＞w(K2O)，僅輝綠玢巖w(K2O)＞w(Na2O)；σ43均小于3.3，為鈣堿性，尤以輝長(zhǎng)巖鈣堿性最強(qiáng)；w(TiO2)(1.67%~2.63%)、w(Al2O3)(14.36%~17.45%)較高，且輝長(zhǎng)巖中w(TiO2)、w(Al2O3)值最低。分異指數(shù)DI 為33.18%~40.90%，固結(jié)指數(shù)SI 為22.31%~34.61%，輝長(zhǎng)巖DI 最小而SI 最大。Mg#值為0.42~0.54，依玄武巖、輝綠玢巖、輝長(zhǎng)巖次序增大。據(jù)TAS 圖解(見(jiàn)圖6)、w(K2O)-w(SiO2)圖解(見(jiàn)圖7)及巖相學(xué)特征可知，本區(qū)鎂鐵質(zhì)巖屬過(guò)鋁質(zhì)亞堿性系列玄武巖、輝綠玢巖、輝長(zhǎng)巖，相較而言，玄武巖屬鈣堿性系列；輝綠玢巖屬鉀玄巖系列；輝長(zhǎng)巖屬低鉀系列。

圖6 TAS 圖解[31] Fig. 6 TAS diagram[31]

圖7 w(K2O)-w(SiO2)圖解[32-33] Fig. 7 w(K2O)-w(SiO2) diagram[32-33]

3.2 稀土元素

據(jù)稀土元素分析結(jié)果所知(見(jiàn)表2)，硅鋁質(zhì)巖的稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，與其高分異演化導(dǎo)致富REE 礦物晶出有關(guān)；w(LR)/w(HR)=1.73~6.03，w(La)N/w(Sm)N= 1.13~3.81，w(La)N/w(Yb)N=1.11~3.70，輕稀土相對(duì)略富集且存在一定分餾作用。w(Y)/w(Ho)值除個(gè)別為26.72 外，多集中于31.61~39.42 之間；δCe=0.60~0.91，具較弱的負(fù)鈰異常；δEu=0.05~0.17，δEu強(qiáng)烈虧損；Dy相對(duì)略虧損；TE1,3值大部分位于0.65~0.94 之間，少部分位于1.13~1.54 之間；稀土配分模式具明顯的四分組效應(yīng)(見(jiàn)圖8(a))，多為w 型曲線且相對(duì)分散，反映區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖漿存在富揮發(fā)份(F，Cl)流體與熔體的強(qiáng)烈相互作用。

鎂鐵質(zhì)巖稀土元素含量偏高，其中輝長(zhǎng)巖富集程度相對(duì)較低。從輝長(zhǎng)巖到輝綠玢巖再到玄武巖，w(LR)/w(HR)值(2.54~5.31)、w(La)N/w(Sm)N值(1.45~ 2.61)、w(La)N/w(Yb)N值(2.24~6.03)及w(Gd)N/w(Yb)N值(1.56~1.91)均依次增大，分餾程度依次增高，輕稀土相對(duì)略富集且輕、重稀土之間及內(nèi)部都存在輕微分餾。δCe=0.86~0.94，具較弱負(fù)鈰異常。玄武巖δEu= 0.99~1.00，輝長(zhǎng)巖δEu=0.97，基本無(wú)虧損，輝綠玢巖δEu=0.91。玄武巖、輝綠玢巖曲線右傾(輝綠玢巖曲線更陡)，輝長(zhǎng)巖曲線相對(duì)平坦(見(jiàn)圖8(b))。

3.3 微量元素

據(jù)微量元素分析結(jié)果所知(見(jiàn)表3)，硅鋁質(zhì)巖微量元素含量總體相似，正如稀土元素出現(xiàn)四分組效應(yīng)和現(xiàn)場(chǎng)觀察其部分地段遭受強(qiáng)烈熱液蝕變所指示的那樣，在微量元素蛛網(wǎng)圖上(見(jiàn)圖9(a))，其曲線分布相對(duì)集中，明顯富集高場(chǎng)強(qiáng)元素Th、U、Ta、Nd、Hf 等及大離子親石元素Rb，相對(duì)虧損大離子親石元素K、Sr、Eu 等及高場(chǎng)強(qiáng)元素Ti，不相容元素Rb、Th 含量較高，具強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖特征；強(qiáng)烈虧損Ba、K 及Ti 元素；w(Zr)/w(Hf)值為8.36~21.81(低于33~40)，w(K)/w(Rb)值為 12.31~43.62；高 w(Rb)/w(Ba)值和w(Rb)/w(Sr)值同樣顯示巖漿演化過(guò)程中熔體與富含揮發(fā)分流體相互作用明顯。

鎂鐵質(zhì)巖微量元素含量整體偏高，明顯富集高場(chǎng)強(qiáng)元素Th、Nd、Hf、Ti 等及大離子親石元素K、Eu，相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素U、Nb、P、Zr 等。玄武巖異常值Nb*=0.56、P*=0.73、Zr*=1.06，輝綠玢巖異常值Nb*=0.30、P*=0.68、Zr*=1.30，輝長(zhǎng)巖異常值Nb*=0.68、P*=0.41、Zr*=1.23。從玄武巖到輝綠玢巖再到輝長(zhǎng)巖，w(La)/w(Nb)值(1.18~1.60)、w(Zr)/w(Hf)值(24.87~26.37) 依 次 減 小， 而 w(Th)/w(Nb) 值(0.13~0.27)、w(Zr)/w(Nb)值(10.47~13.12)依次增大。玄武巖和輝綠玢巖曲線相近(見(jiàn)圖9(b))，均為右傾，但后者更富K 元素；輝長(zhǎng)巖曲線分布相對(duì)偏下，LILE、HFSE 富集程度低，尤其低Nb、P 元素。

表2 硅鋁質(zhì)巖-鎂鐵質(zhì)巖的稀土元素分析結(jié)果 Table 2 REE element compositions of granitic-mafic rocks

圖8 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布模式圖[34] Fig. 8 Chondrite-normalized REE patterns[34]: (a) Granitic rocks; (b) Mafic rocks

表3 硅鋁質(zhì)巖-鎂鐵質(zhì)巖的微量元素分析結(jié)果(wB/10-6) Table 3 Trace element compositions of granitic-mafic rocks (wB/10-6)

圖9 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖[34] Fig. 9 Primitive mantle-normalized trace element spider grams[34]: (a) Granitic rocks; (b) Mafic rocks

3.4 巖石成因類(lèi)型

本區(qū)硅鋁質(zhì)巖富硅、鋁、鉀，為過(guò)鋁質(zhì)，鈣堿性，部分巖脈含石榴子石等副礦物，∑REE 含量低，稀土配分模式具四分組效應(yīng)，富集HFSE(Th、U、Ta、Nd、Hf 等)，虧損LILE(K、Sr、Eu 等)，w(K2O)/w(Na2O)值為 4.34~23.83，具鮮明殼源花崗巖特點(diǎn)，在w(Na2O)-w(K2O)圖中(見(jiàn)圖 10)為 S 型花崗巖。w(Al2O3)/ w(TiO2)值均大于100，w(CaO)/w(Na2O)值除個(gè)別外，均小于0.3，其源區(qū)為泥質(zhì)巖。據(jù)前人報(bào)道的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 測(cè)年結(jié)果(153±14) Ma[23]，原位Hf 同位素分析結(jié)果w(176Yb)/w(177Hf)=0.1680~0.1017，

w(176Lu)/w(177Hf)=0.0004~0.0024 ， w(176Hf)/w(177Hf)= 0.282279~0.282745；εHf(t)=-12.34～+15.6；tDM=1.23~ 2.90 Ga，再結(jié)合其巖體產(chǎn)出特征、巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)信息，可知本區(qū)硅鋁質(zhì)巖年齡為燕山早期第三階段，是中元古代陸殼重熔型(S 型)花崗斑巖、石英斑巖。

本區(qū)鎂鐵質(zhì)巖富硅，貧堿，為鈣堿性，過(guò)鋁質(zhì)，Mg#值為0.42~0.54，∑REE 偏高，富集HFSE(Th、Nd、Hf、Ti 等)與LILE(K、Eu)，異常值Nb*＜1，P*＜1，Zr*＞1，屬殼?；烊拘托鋷r、輝綠玢巖、輝長(zhǎng)巖。相較而言，玄武巖、輝綠玢巖、輝長(zhǎng)巖的Mg#值依侵位先后順序增大，表明侵位最早的玄武巖原始巖漿演化程度相對(duì)最高，而侵位最晚的輝長(zhǎng)巖最低；REE、HFSE 及LILE 富集程度依此次序減小，玄武巖、輝綠玢巖稀土配分曲線右傾(輝綠玢巖更陡)，輝長(zhǎng)巖曲線平坦；且 w(La)N/w(Nb)N值、w(La)N/w(Yb)N值、w(Zr)/w(Hf)值也依此次序減??；而w(Th)/w(Nb)值、w(Zr)/w(Nb)值則依此次序增大。這些都說(shuō)明巖漿演化過(guò)程中混染了陸殼物質(zhì)，輝長(zhǎng)巖、玄武巖、輝綠玢巖混染殼源程度依次增高。據(jù)w(Y)-w(Zr)圖解(見(jiàn)圖11)及前人測(cè)定的同位素?cái)?shù)據(jù)：玄武巖中黑云母40Ar-39Ar坪年齡為(178.03±3.57) Ma，全巖Nd-Sr 等時(shí)線年齡為(181.53± 3.6) Ma，w(87Sr)/w(86Sr)=0.704221~0.708673，εSr(t)=-1.00～+62.23 ， w(143Nd)/w(144Nd)=0.512733~ 0.512955，εNd(t)=+0.31~+6.78，且 fSm/Nd值(-0.166～ -0.381)與εNd(t)呈正值變化不“匹配”，源區(qū)地幔具有富集作用[22]；輝綠玢巖SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡為(153.7±4.2) Ma，w(176Hf)/w(177Hf)=0.280829~0.282486，εHf(t)=-12.34～ +8.38；tDM=1.23~2.90 Ga[23]，再結(jié)合該區(qū)各類(lèi)巖漿巖的產(chǎn)出就位特征、相互穿切關(guān)系及其與菱鐵礦化、銻鉛鋅礦化先后關(guān)系，可知本區(qū)玄武巖年齡為燕山早期第一階段，輝綠玢巖年齡為燕山早期第二階段晚期，輝長(zhǎng)巖明顯晚于花崗斑巖，可能形成于燕山晚期。由此可見(jiàn)：隨著鎂鐵質(zhì)巖依次產(chǎn)出，先噴出幔源區(qū)深度較大、殼源物質(zhì)混染程度較低的玄武巖，然后侵入幔源區(qū)深度較淺、殼源物質(zhì)混染程度相對(duì)較高的輝綠玢巖，最后侵入幔源區(qū)為更深部的、殼源物質(zhì)混入程度最低的輝長(zhǎng)巖。

圖10 花崗斑巖w(Na2O)-w(K2O)圖解[35] Fig.10 w(Na2O)-w(K2O) diagram of granitic rocks[35]

圖11 鎂鐵質(zhì)巖w(Y)-w(Zr)圖[36] Fig. 11 w(Y)-w(Zr) diagram of mafic rocks[36]

4 構(gòu)造環(huán)境探討

盡管近年來(lái)地學(xué)界對(duì)南嶺中生代大規(guī)模巖漿作用的成因存在不同的認(rèn)識(shí)[37-40]，但大多數(shù)學(xué)者都使用巖漿巖的巖石地學(xué)化學(xué)特征來(lái)反演其成巖過(guò)程與構(gòu)造背景，推測(cè)巖漿巖成因。

本區(qū)兩類(lèi)巖漿巖都是燕山期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，盡管花崗質(zhì)巖漿熔體與流體相互作用，但Rb、Yb、Ta、Nb、Y、Hf、Zr、Th 等元素隨流體-熔體相互作用而差異變化并不強(qiáng)烈，且處在相同地殼運(yùn)動(dòng)期的玄武巖、輝長(zhǎng)巖均無(wú)明顯的流體-熔體相互作用，也沒(méi)有明顯蝕變，它們的構(gòu)造判別圖解應(yīng)該是可靠的，故產(chǎn)于玄武巖之后，輝長(zhǎng)巖之前的花崗質(zhì)巖及輝綠玢巖的構(gòu)造判別圖解也具有參考價(jià)值。

綜上可知，基于板塊理論建立的構(gòu)造環(huán)境判別圖解，區(qū)內(nèi)硅鋁質(zhì)巖在微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解(見(jiàn)圖12)中均投點(diǎn)于板內(nèi)花崗巖；在主元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解(見(jiàn)圖 13)中投點(diǎn)于大陸碰撞花崗巖類(lèi)，其w(Al2O3)/[w(CaO)+w(Na2O)+w(K2O)]值均大于1.15。區(qū)內(nèi)鎂鐵質(zhì)巖在 w(Ti)/100-w(Zr)-3w(Y)圖解(見(jiàn)圖14(a))中，投影點(diǎn)處在或接近板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境范圍；在w(TFeO)-w(MgO)-w(Al2O3)圖解(見(jiàn)圖14(b))中，除輝長(zhǎng)巖外，均投入造山帶；而在w(Ta)/w(Hf)-w(Th)/w(Hf)構(gòu)造判別圖解(見(jiàn)圖14(c))中，玄武巖投入島弧玄武巖區(qū)和地幔熱柱玄武巖區(qū)，輝綠玢巖投入地幔熱柱玄武巖區(qū)，輝長(zhǎng)巖投入陸內(nèi)裂谷玄武巖區(qū)。

圖12 花崗斑巖微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖[41] Fig.12 Trace element discrimination diagrams of granitic rocks[41]: (a) w(Rb)-w(Yb+Ta); (b) w(Nb)-w(Y). (VAG—Volcanic arc granite; WPG—Within plate granite; Syn-COLG－Syncollision granite; ORG－Ocean ridge granite)

圖13 花崗斑巖構(gòu)造環(huán)境判別圖[42] Fig. 13 Discrimination diagrams of granitic rocks[42]: (a) w(Al2O3)-w(SiO2); (b)w(TFeO)/w(TFeO+MgO)-w(SiO2). (IAG—Island are granitoid; CAG—Continental arc granite; CCG—Continental collision granitoid; POG—Post-orogenic granite; RRG—Rift-related granitoids; CEUG—Continental epeirogenic uplift related granitoids)

圖14 鎂鐵質(zhì)巖w(Ti)/100-w(Zr)-3w(Y)[43]、w(TFeO)-w(MgO)-w(Al2O3)[44]、w(Ta)/w(Hf)-w(Th)/w(Hf)[45]構(gòu)造判別圖 Fig. 14 Discrimination diagrams of mafic rocks: (a) w(Ti)/100-w(Zr)-3w(Y)[43]; (b) w(TFeO)-w(MgO)-w(Al2O3)[44]; (c) w(Ta)/w(Hf)-w(Th)/w(Hf)[45]. (a) A, B—Calc-alkaline basalt, B—Ocean floor basalt, C—Low-K tholeiite, D—Within plate basalt; (b) Ⅰ—Mid-ocean ridges or ocean floor, Ⅱ—Oceanic island, Ⅲ—Continent, Ⅳ—Dilated central island, Ⅴ—Orogenic belt; (c)Ⅰ—N-MORB Margin of divergent oceanic plate, Ⅱ—Margin of convergent (Ⅱ1—Island are of continental margin, Ⅱ2—Volcanic are if continental margin), Ⅲ—Oceanic island and seamount basalt of oceanic intra plate, T-MORB, E-MORB, Ⅳ—Continental intraplate (Ⅳ1—Continrntal rift, Ⅳ2—Alkaline basalt zone, Ⅳ3—Tensional zone), Ⅴ—Mantle plume

從上述圖解可知，顯然即使被認(rèn)為構(gòu)造環(huán)境指示性較為可靠的鎂鐵質(zhì)巖，尤其是區(qū)內(nèi)玄武巖和輝長(zhǎng)巖， 其不同圖解所指示的構(gòu)造環(huán)境也是相互沖突的，但無(wú)論硅鋁質(zhì)或鎂鐵質(zhì)巖石，板內(nèi)環(huán)境是其共同的構(gòu)造環(huán)境指向，雖然該指向與南嶺地區(qū)中生代地殼演化事實(shí)即處在陸內(nèi)演化構(gòu)造環(huán)境相吻合，但所謂陸內(nèi)造山帶環(huán)境或大陸碰撞環(huán)境是板塊理論所無(wú)法解釋的，也是其所無(wú)法回避的矛盾。其實(shí)，基于殼體構(gòu)造理論[39,46]，上述兩類(lèi)巖漿巖都是中生代陸內(nèi)(地臺(tái))活化產(chǎn)物，本區(qū)在經(jīng)過(guò)地殼活動(dòng)相對(duì)寧?kù)o的海西期后，印支期地幔蠕動(dòng)和熱能聚集強(qiáng)度開(kāi)始增強(qiáng)，巖石圈開(kāi)始隨之膨脹，但殼幔相互作用依然較弱，構(gòu)造、巖漿活動(dòng)強(qiáng)度依然較低；至燕山早期150 Ma 左右的晚階段，地幔蠕動(dòng)和熱能聚集強(qiáng)度達(dá)到頂峰，巖石圈高度膨脹，殼幔相互作用最為活躍，構(gòu)造-巖漿活動(dòng)最為強(qiáng)烈，及至燕山晚期，因前期強(qiáng)烈的構(gòu)造、巖漿活動(dòng)，地幔蠕動(dòng)和熱能聚集強(qiáng)度顯著降低，巖石圈轉(zhuǎn)向全面拉張，殼幔相互作用強(qiáng)度顯著降低，巖漿活動(dòng)強(qiáng)度顯著降低。與上述構(gòu)造環(huán)境和動(dòng)力學(xué)背景相匹配，區(qū)內(nèi)燕山早期第一階段出現(xiàn)源區(qū)深度較大、殼源物質(zhì)混染程度較低的小規(guī)模玄武質(zhì)巖漿活動(dòng)，燕山早期第二階段晚期發(fā)育源區(qū)深度較淺、殼源物質(zhì)更多的輝綠玢巖，隨后到燕山早期第三階段，與南嶺地區(qū)大量發(fā)育陸殼重熔型花崗巖相吻合，長(zhǎng)城嶺地區(qū)大量出露花崗斑巖、石英斑巖；燕山晚期僅出現(xiàn)極少量源區(qū)深度更大、殼源物質(zhì)混入程度最低的輝長(zhǎng)巖。由上述源巖性質(zhì)及源區(qū)深度可知，本區(qū)巖漿巖的物質(zhì)成分、巖石地球化學(xué)特征、元素的富集或虧損等都與陸內(nèi)活化階段地幔蠕動(dòng)、熱能聚散的變化規(guī)律相匹配，佐證了本區(qū)在燕山期處于陸內(nèi)活化階段。因此，隨著陸內(nèi)活化過(guò)程的發(fā)展，軟化熔融界面位置發(fā)生有極強(qiáng)規(guī)律性的變化：燕山早期第一階段深度較大，至早期第三階段深度顯著較淺，燕山晚期比燕山早期第一階段深度更大。根據(jù)研究區(qū)巖漿巖的上述研究成果，結(jié)合已有的南嶺地區(qū)巖漿巖成因、成巖構(gòu)造環(huán)境及地球動(dòng)力學(xué)研究資料，本文作者認(rèn)為南嶺地區(qū)中生代巖石圈減薄是不爭(zhēng)的事實(shí)，但其減薄機(jī)制不是所謂“巖石圈拆沉作用”，而是陸內(nèi)活化高峰期深部熱異常劇烈，巖石圈高度膨脹，深部軟化熔融界面上移，巖石圈底部被大規(guī)模熔融加入軟流圈，導(dǎo)致巖石圈減薄。這種機(jī)制也是所謂“中生代華南地幔柱”和南嶺地區(qū)中生代富集地幔形成的真正原因。

5 結(jié)論

1) 長(zhǎng)城嶺地區(qū)巖漿活動(dòng)盡管都發(fā)育于燕山期，但根據(jù)相互切割關(guān)系、與區(qū)內(nèi)菱鐵礦化和鉛鋅銻礦化的時(shí)空關(guān)系，各類(lèi)脈巖的侵位先后次序是玄武巖、輝綠玢巖、花崗(石英)斑巖、輝長(zhǎng)巖。

2) 硅鋁質(zhì)巖富硅、鋁、鉀，為強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性，低∑REE，稀土配分模式具四分組效應(yīng)，富集HFSE(Th、U、Ta、Nd、Hf 等)，虧損LILE(K、Sr、Eu 等)，屬S 型花崗斑巖、石英斑巖。

3) 鎂鐵質(zhì)巖包括玄武巖、輝綠玢巖、輝長(zhǎng)巖，為過(guò)鋁質(zhì)，鈣堿性，∑REE 偏高，相較而言，其Mg#值、w(La)/w(Nb)值和w(Zr)/w(Hf)值依次增大，REE、HFSE及LILE 富集程度依次減小，玄武巖、輝綠玢巖稀土配分曲線右傾(輝綠玢巖更陡)，輝長(zhǎng)巖曲線平坦，屬殼?；烊拘?，且輝長(zhǎng)巖、玄武巖、輝綠玢巖混染殼源程度依次增高。

4) 本區(qū)巖漿巖都是中生代陸內(nèi)活化產(chǎn)物，隨著燕山期地幔蠕動(dòng)、熱能聚散的規(guī)律性變化，巖漿源區(qū)類(lèi)型、深度及動(dòng)力學(xué)背景發(fā)生改變，燕山早期巖石圈膨脹，第一階段出現(xiàn)源區(qū)深度較大的殼?；烊拘托鋷r，第二階段晚期發(fā)育源區(qū)深度較淺、殼源物質(zhì)更多的殼?；烊拘洼x綠玢巖，隨后出現(xiàn)源區(qū)深度最淺的陸殼重熔型花崗斑巖、石英斑巖，及至燕山晚期，巖石圈轉(zhuǎn)向全面拉張，僅出現(xiàn)極少量源區(qū)深度最大、殼源物質(zhì)混入程度最低的輝長(zhǎng)巖。

5) 本區(qū)燕山期巖漿巖的源巖性質(zhì)及源區(qū)深度的變化規(guī)律佐證了南嶺地區(qū)燕山期處于陸內(nèi)活化環(huán)境，其巖漿源區(qū)性質(zhì)、類(lèi)型、深度及巖漿活動(dòng)產(chǎn)物均受制于地幔蠕動(dòng)與熱能聚集強(qiáng)度變化。因此，軟化熔融界面位置發(fā)生從燕山早期第一階段到第三階段深度逐漸變淺，再到燕山晚期深度又明顯增大的規(guī)律性變化。

6) 本區(qū)巖石圈減薄機(jī)制不是所謂“巖石圈拆沉作用”，而是陸內(nèi)活化高峰期深部熱異常劇烈，巖石圈高度膨脹，軟化熔融界面上移，巖石圈底部被大規(guī)模熔融至軟流圈，巖石圈減薄。這種機(jī)制也是所謂“中生代華南地幔柱”和南嶺地區(qū)中生代富集地幔形成的真正原因。

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