陜西漢陰縣觀音河花崗巖脈成因分析

張健，楊興科,楊宏宇，韓珂

(長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安　710054)

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陜西漢陰縣觀音河花崗巖脈成因分析

張健，楊興科,楊宏宇，韓珂

(長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安710054)

通過對陜西漢陰縣觀音河花崗巖脈的地球化學(xué)分析，初步探討觀音河花崗巖脈的地球化學(xué)特征和成因。巖脈產(chǎn)出于勉略縫合帶以北，位于白水江—白河褶皺束。研究表明，觀音河花崗巖脈巖性為花崗閃長巖，具有高硅、富鋁、貧鐵鎂、低堿的特征，屬過鋁質(zhì)鈣堿性巖。富集Rb、Ba、Th等大離子親石元素及Sr等不相容元素，虧損K、Ta、Nb等元素，未見Eu異常，稀土元素配分模式呈陡的右傾型。顯微鏡下可見方解石既形成獨(dú)立礦物顆粒，又為斜長石蝕變礦物，指示熱液作用。成巖類型為I型。構(gòu)造環(huán)境為靠近同碰撞花崗巖(syn-COLG)的火山弧花崗巖(VAG)，本區(qū)花崗巖脈是勉略構(gòu)造帶晚二疊—中晚三疊世俯沖削減-碰撞造山過程中形成，是巖漿的后期熱液產(chǎn)物。

花崗巖脈；地球化學(xué)特征，成因分析；觀音河

1　區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于漢陰縣境內(nèi)，毗鄰安康市和石泉縣。大地構(gòu)造位置位于秦嶺商丹縫合帶與勉略縫合帶之間，屬南秦嶺構(gòu)造帶(圖1)，位于南秦嶺南部勉略構(gòu)造帶逆沖推覆系中(張國偉，2001)，觀音河花崗巖脈出露地區(qū)位于白水江-白河褶皺束。區(qū)域地層屬于秦嶺區(qū)的徽縣—旬陽分區(qū)，總體上是由中元古界武當(dāng)巖群、耀嶺河群火山巖系構(gòu)成基底，寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系的深-淺海相的硅質(zhì)巖、細(xì)碎屑巖構(gòu)成上覆地層。志留系梅子埡組為一套深水滯留環(huán)境下沉積的含碳泥質(zhì)碎屑巖建造，其中發(fā)現(xiàn)的金礦床(點(diǎn))構(gòu)成一條呈北西向展布的金成礦帶(盧紀(jì)英，2001)。月河斷裂、牛山復(fù)背斜及其北翼的一系列倒轉(zhuǎn)背向斜及韌性剪切帶構(gòu)成了該區(qū)構(gòu)造的基本格架。構(gòu)造線呈近東西向。不同程度的變形變質(zhì)作用在地層中普遍發(fā)育。

2　地球化學(xué)特征

2.1樣品采集與測試方法

用于分析的樣品全部采于新鮮露頭，未蝕變(圖1)。化學(xué)分析在長安大學(xué)成礦作用及其動力學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成，主量元素采用X射線熒光光譜分析，微量元素、稀土元素采用ICP-MS法分析。符合DZ-0130-94標(biāo)準(zhǔn)。

1.石炭系；2.中泥盆統(tǒng)上部；3.中泥盆統(tǒng)下部；4.志留系；5.洞河群；6.中元古界耀嶺河群；7.閃長巖；8.花崗巖；9.花崗巖脈；10.斷裂；11.金礦床(點(diǎn))；12.秦嶺勉略縫合帶圖1　陜西石泉—漢陰北部區(qū)域地質(zhì)圖(改編自盧紀(jì)英，2001)Fig.1　Regional geological map of northern Shiquan-Hanyin area, Shaanxi Province (Adapted from LU Jiying，2001)

2.2巖體地質(zhì)及巖相學(xué)特征

觀音河花崗巖脈長約25m，寬1.5～2m，走向295°，傾角60°，圍巖為絹云石英片巖(圖2)。野外觀察發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象，露頭上可見巖脈核部呈新鮮淺灰色，截面呈似橢圓狀(圖2)，外圍巖石呈暗灰色，兩者接觸截面明顯，成因猜測多樣，但經(jīng)主微量、稀土元素分析數(shù)據(jù)對比，兩者特征相同，由此判斷外層巖石呈暗色是由氧化作用造成。巖性為花崗閃長巖，呈淺灰色，具細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。鏡下石英含量約40%，他形粒狀結(jié)構(gòu)，呈渾圓狀、不規(guī)則狀、港灣狀。具暗化邊，成巖過程中可能有流體的參與。斜長石含量約51%，呈半自形-他形，顆粒邊部可見呈港灣狀、不規(guī)則狀，見微弱的鈉黝簾石化。堿性長石含量約1%。黑云母含量約3%，呈板狀、針狀，半自形-他形，邊界多不規(guī)則，可見數(shù)量眾多細(xì)碎(細(xì)粒)黑云母顆粒，沿解理可見暗色不透明礦物析出。白云母含量約3%，呈片狀、針狀。見極少量方解石，含量約1%，呈兩種方式產(chǎn)出，一為半自形粒狀；二為不規(guī)則狀產(chǎn)于斜長石中，為斜長石蝕變產(chǎn)物。暗色礦物含量約1%(圖3)。

圖2　觀音河花崗巖脈野外露頭Fig.2　Field outcrops of Guanyinhe granite vein

2.3主量元素

花崗閃長巖常量元素分析由長安大學(xué)成礦作用及其動力學(xué)實(shí)驗(yàn)室采用X射線熒光光譜分析，分析結(jié)果見表1。由表1可見，花崗閃長巖SiO2含量為64.59%～65.89%；Al2O3含量高，為16.75%～17.03%；富Na2O,貧K2O，Na2O/K2O為2.24～2.34。A/NK值為1.66～1.70，堿度率(AR指數(shù))為2.03～2.04，在SiO2-AR圖中全部落入鈣堿性巖區(qū)(圖4)(肖慶輝等,2002)，巖石里特曼指數(shù)(σ)為2.00～2.10，為鈣堿性系列。A/NK-A/CNK圖(圖5)中全部落入過鋁質(zhì)區(qū)，顯示觀音河花崗巖屬于過鋁質(zhì)鈣堿性花崗巖類。分異指數(shù)(DI)為74.91～76.19，平均75.55，表明原始巖漿結(jié)晶分異強(qiáng)烈。固結(jié)指數(shù)(SI)較高，為10.2～10.43，表明巖漿分異程度較高；長英指數(shù)FL較高，為66.93～69.37，鎂鐵指數(shù)MF很高，為98.40～98.71，隨著巖漿分離結(jié)晶作用的進(jìn)行，鎂鐵組分最早從巖漿中分離，殘余熔體越來越富集長英質(zhì)成分。如果巖漿分離結(jié)晶作用程度越高，鎂鐵指數(shù)越大，長英指數(shù)越大，這表明觀音河花崗巖脈具有高度分異的特點(diǎn)。

圖3　觀音河花崗閃長巖顯微鏡下照片(4×，正交偏光)Fig.3　Photo under the microscope of Guanyinhe granodiorite (4×，crossed polars)

表1　觀音河花崗巖脈巖石化學(xué)數(shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù)表(%)

注：分析單位：長安大學(xué)成礦作用及其動力學(xué)實(shí)驗(yàn)室；分析方法：X射線熒光光譜分析。

堿值=(Na2O+K2O)/Al2O3(%)；堿度率AR=[Al2O3+CaO+(Na2O+K2O)]/[Al2O3+CaO-(Na2O+K2O)](%)；鋁飽和指數(shù)A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)(分子比)；A/NK=Al2O3/(Na2O+K2O)(分子比)；分異指數(shù)DI=Q+Or+Ab+Ne+Lc+Kp(CIPW計(jì)算數(shù)據(jù))；固結(jié)指數(shù)SI=100×MgO/(MgO+Fe2O3+FeO+Na2O+K2O)(%)；長英指數(shù)FL=100(Na2O+K2O)/(Na2O+K2O+CaO)(%)；鎂鐵指數(shù)MF=100×(Fe2O3+FeO)/(MgO+Fe2O3+FeO)(%)；里特曼指數(shù)σ=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43)。

圖4　觀音河花崗巖脈SiO2-AR圖解Fig.4　A SiO2-AR diagram of the Guanyinhe granite vein

圖5　觀音河花崗巖脈A/NK-A/CNK圖解Fig.5　The A/NK-A/CNK diagram of the Guanyinhe granite vein

2.4稀土微量元素

花崗巖稀土微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)列于表2。觀音河巖體以高Sr，低Ta、Nb和低Rb/Sr值為特征，低場強(qiáng)元素Rb、Ba含量較低(Rb稍大于維氏值)，其中Sr的豐度為970.1×10-6～958.2×10-6，Rb/Sr值為0.11～0.12。表明巖體形成過程中可能有流體的加入。強(qiáng)不相容元素Nb、Ta含量均低于維氏值。根據(jù)張旗(2005)按照Sr、Yb含量而劃分的5類花崗巖類型，觀音河巖脈屬于高Sr低Yb型(Sr>400×10-6，Yb<2×10-6)，可能為埃達(dá)克質(zhì)巖(具有SiO2>56%，Al2O3>15%，Sr>400×10-6,LREE富集，HREE虧損，Yb<2×10-6，Y<18×10-6，無明顯負(fù)Eu異常的特點(diǎn))。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖上(圖6)(PEARCE A. J.,1984)，Th、Ta、Nb、Nd等元素呈現(xiàn)明顯低谷，不相容元素Sr正異常最明顯，為原始地幔含量的50倍左右。整體呈右傾型。

表2　觀音河花崗巖脈稀土微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10-6)及相關(guān)參數(shù)表

圖6　微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值來自SUN S S, 1989)Fig.6　Primitive mantle normalized trace element spidergrams

觀音河花崗巖的稀土元素含量較低(79.1×10-6～86.25×10-6)，δEu為0.96～0.98，沒有發(fā)生明顯的斜長石結(jié)晶分異作用，δCe為0.96～0.97。稀土配分模式呈明顯的右傾型(圖7)(亨德森 P, 1989)，明顯富集輕稀土元素。LREE/HREE=3.78～4.08, (La/Yb)N=25.05～29.59，輕、重稀土元素的分餾明顯，(La/Sm)N=4.09～4.24，(Gd/Yb)N=4.35～4.77。10000Ga/Al為1.21～1.26，最接近I型花崗巖平均值(I型花崗巖平均值2.1，WHALEN J B，1987)通常認(rèn)為，高的La/Sm值(>4.5)暗示了地殼物質(zhì)的混染(LASSITER et al,1997)，樣品的La/Sm值暗示地殼物質(zhì)的加入。

圖7　稀土元素配分模式圖(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值來自SUN S S, 1989)Fig.7　Chondrite-normalized REE pattern

3　巖石成因及構(gòu)造意義

花崗巖成因系列Na2O-K2O圖解(圖8)中，樣品投在I型花崗巖區(qū)，且?guī)r石類型為花崗閃長巖，礦物組合為石英、斜長石、堿性長石、黑云母，不相容元素Rb、Ba、Th、U、LREE具高正異常，La/Sm值高，表明其為殼幔混合的產(chǎn)物。巖石化學(xué)特征顯示為過鋁質(zhì)，表明原始巖漿中有大量地殼中富鋁質(zhì)沉積物加入。顯微鏡下鑒定可見碳酸鹽化，且方解石既形成獨(dú)立礦物顆粒，又為斜長石蝕變礦物，且?guī)r石中未見捕擄體，表明為巖漿后期熱液的產(chǎn)物。

圖8　觀音河花崗巖脈成因系列Na2O-K2O圖解(據(jù)Collins W J et al，1982)Fig.8　The Na2O-K2O diagram of the Guanyinhe granite vein

構(gòu)造環(huán)境Rb-Y+Nb判別圖上樣品投在靠近同碰撞花崗巖(syn-COLG)的火山弧花崗巖(VAG)區(qū)域(圖9)。這表明本區(qū)花崗巖脈形成于板塊俯沖-碰撞造山時期。據(jù)前人研究，勉略構(gòu)造帶的形成演化是多期復(fù)合構(gòu)造活動的產(chǎn)物，在先期秦嶺大別板塊俯沖碰撞縫合的基礎(chǔ)上疊加了中新生代陸內(nèi)構(gòu)造，其演化階段為：中晚泥盆—中二疊世勉略洋盆打開、初期發(fā)育，晚二疊—中晚三疊世俯沖削減-碰撞造山，晚三疊世及其之后轉(zhuǎn)為陸內(nèi)板塊構(gòu)造演化(張國偉，2004)。同碰撞花崗巖的成因可能為主造山期間板塊碰撞導(dǎo)致地殼增厚、剪切運(yùn)動，來自低溫梯度、剪切作用、流體的熱量誘發(fā)地殼物質(zhì)熔融(袁士松等，2013)。結(jié)合上述分析，本區(qū)花崗巖脈可能是洋殼俯沖部分熔融產(chǎn)生的巖漿在碰撞造山時期混染陸殼富鋁沉積物，后期熱液或原巖漿結(jié)晶后碰撞造山使其部分熔融產(chǎn)生熱液沿構(gòu)造軟弱帶侵位形成巖脈。

Syn-COLG.同碰撞花崗巖類；WPG.板內(nèi)花崗巖；VAG.火山弧花崗巖；ORG.洋脊花崗巖圖9　觀音河花崗巖脈成因系列Y+Nb-Rb圖解(據(jù)PEARCE J A et al，1984)Fig.9　The Y+Nb-Rb diagram of the Guanyinhe granite vein

4　結(jié)論

研究表明,陜西漢陰觀音河花崗巖脈具有高硅、低鋁、貧鈣鎂、富堿的特征。富集Rb、Ba、Th等大離子親石元素，及Sr等不相容元素，虧損K、Ta、Nb等元素，未見Eu異常，稀土元素配分模式呈陡的右傾型。成巖類型判別圖顯示為I型，為巖漿后期熱液的產(chǎn)物。

結(jié)合微量元素蛛網(wǎng)圖、稀土配分模式圖、構(gòu)造環(huán)境判別圖以及其他地質(zhì)資料指出,觀音河花崗閃長巖脈形成于勉略洋俯沖關(guān)閉-碰撞造山時期，支持晚二疊世—中晚三疊世勉略洋盆打開-俯沖-關(guān)閉的觀點(diǎn)。

張國偉，張本仁，袁學(xué)誠，等.秦嶺造山帶與大陸動力學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2001.

ZHANG Guowei，ZHANG Benren，YUAN Xuecheng，et al. Qinling orogenic belt and continental dynamics [M]. Beijing: Science Press，2001.

張國偉，董云鵬，賴紹聰，等. 秦嶺—大別造山帶南緣勉略構(gòu)造帶與勉略縫合帶[J]. 中國科學(xué)(D輯：地球科學(xué))，2003,33(12)：1121-1135.

ZHANG Guowei，DONG Yunpeng，LAI Shaocong，et al.Mianlue tectonic belt and Mianlue suture in the southern Qinling-Dabie orogenic belt[J]. Science in China(Series D: Earth Science)，2003,33(12)：1121-1135.

張國偉，程順有，郭安林，等. 秦嶺—大別中央造山系南緣勉略古縫合帶的再認(rèn)識——兼論中國大陸主體的拼合[J]. 地質(zhì)通報(bào)，2004，23(9-10)：846-853.

ZHANG Guowei，CHENG Shunyou，GUO Anlin，et al. Mianlue paleo-suture on the southern margin of Centure Orogenic System in Qinling-Dabie—with a discaussion of the assembly of the main part of the continent of China[J]. Geological Bulletin of China，2004，23(9-10)：846-853.

盧紀(jì)英，李作華，張復(fù)新，等.秦嶺板塊金礦床[M].西安：陜西科技出版社，2001.

LU Jiying，LI Zuohua，ZHANG Fuxin，et al. Gold deposits in Qinling plate [M]. Xi’an: Shaanxi Science and Technology Press，2001.

肖慶輝，鄧晉福，馬大銓，等.花崗巖研究思維與方法[M].北京：地質(zhì)出版社，2002.

XIAO Qinghui，DENG Jinfu，MA Daquan，et al. The Way of Investigation on Granitoids [M]. Beijing: Geology Publishing House，2002.

張旗，李承東，王焰，等.中國東部中生代高Sr低Yb和低Sr高Yb型花崗巖:對比及其地質(zhì)意義[J]. 巖石學(xué)報(bào)，2005，21(6)：1527-1537.

ZHANG Qi，LI Chengdong，WANG Yan，et al. Mesozoic high-Sr and low-Yb granitoids and low-Sr and high-Yb granitoids in eastern China: comparison and geological implication [J]. Acta Petrologica Sinica，2005，21(6)：1527-1537.

李福讓，侯俊富，楊弘，等.陜西石泉縣羊坪灣金礦床地質(zhì)一地球化學(xué)特征及金的富集規(guī)律[J]. 中國地質(zhì)，2009，36(1)：174-183.

LI Furang，HOU Junfu，YANG Hong，et al. Geological and Geochemical characteristics and gold enrichment regularity of the Yangpingwan gold deposit in shiquan，Shaanxi province [J]. Geology in China，2009，36(1)：174-183.

亨德森P主編.稀土元素地球化學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1989.

HENDERSONP. Rare Earth Element Geochemistry[M]. Beijing: Geology Publishing House，1989.

陳衍景.秦嶺印支構(gòu)造背景、巖漿活動及成礦作用[J]. 中國地質(zhì)，2010，37(4)：854-865.

CHEN Yanjing. Indosinian tectonic setting，magmatism and metallogenesis in Qinling Orogen，central China[J]. Geology in China，2010，37(4)：854-865.

夏林圻，夏祖春，李向民，等. 南秦嶺東段耀嶺河群、隕西群、武當(dāng)山群火山巖和基性巖墻群巖石成因[J].西北地質(zhì)，2008，41(3)：1-29.

XIA Linqi，XIA Zuchun，LI Xiangmin，et al. Petrogenesis of the Yaolinghe Group，Yunxi Group,Wudangshan Group Volcanic Rocks and Basic Dyke Swarms from Eastern Part of the South Qinling Mountains[J]. Northwestern Geology，2008，41(3)：1-29.

楊志華，郭俊鋒，蘇生瑞，等. 秦嶺造山帶基礎(chǔ)地質(zhì)研究新進(jìn)展[J].中國地質(zhì)，2002，29(3)：246- 256.

YANG Zhihua，GUO Junfeng，SU Shengrui，et al. New advances in the geological study of the Qinling orogen [J]. Geology in China，2002，29(3)：246- 256 (in Chinese with English abstract).

任小華，高航校，李福讓，等.羊坪灣金礦地質(zhì)特征及成礦模式[J].西北地質(zhì)，2015，48(1)：127-136.

REN Xiaohua，GAO Hangxiao，LI Furang，et al. Geological features and metallogenic model of yangpingwan gold deposit[J]. Northwestern Geology，2015，48(1)：127-136.

袁士松，閻鳳增，齊金忠，等.碧口地塊北緣花崗巖脈地球化學(xué)特征、成因機(jī)制及與金成礦關(guān)系探討[J].礦物巖石，2013,33(4)：29-41.

YUAN Shidong，YAN Fengzeng，QI Jinzhong，et al. Geochemical characters，petrogenesis of granitic dikes and their relationship with gold mineralization in northern margin of Bikou Terrane[J]. Mineral Petrol，2013,33(4)：29-41.

PEARCE A. J.Trace element discrimination diagram for the tectonic interpretation of granitic rocks[J]. Journal of Petrology，1984， 25(4)：956-983.

WHALEN J B，CURRIE K L，CHAPPELL B W. A-type granites: geochemical characteristics，dirimination and petrogenesis[J]. Contrib Mineral Petrol，1987，95:407-419.

SUNS S and MCDONOUGH W F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and process in Sauder A D and Norry M J (eds). Magmatism in the Ocean Basins Geological Society[J]. Special Publication，1989，42：313-345.

Analysis on the Cause of the Guanyinhe Granodiorite Vein in Hanyin County, Shaanxi Province

ZHANG Jian, YANG Xingke, YANG Hongyu, HAN Ke

(School of Earth Sciences and Resources, Chang’an University, Xi’an 710054, Shaanxi, China)

In this paper, the geochemical characteristics and genesis of Guanyinhe granite vein in Hanyin County, Shaanxi Province have been discussed. The granite veinis located in the north of Mianlue suture,serving as one part of Baishuijiang-Baihe fold beam. Studies have shown that the lithology of this granite vein is granodiorite. It has high Si and Al contents, with low Fe and Mg contents, belongs to peraluminous calc-alkaline rock, which isrich in Rb, Ba, Th and other large ion lithophile elements, as well as Sr and other incompatible elements, with a low content of K, Ta and Nb elements, without Eu anomaly.REE pattern shows steep deviation. Photos under microscope show that calcite mineral has 2 forms, the ones are independent particles, the others are mineral scaused by plagioclase’s erosion, indicating hydrothermal activity.Diagenetic type of this granite vein is I-type. Its tectonic environment is the ones of volcanic arc granite (VAG), which is close to the ones of syn-collision granite (syn-COLG), indicating that the granite vein was formed during the plate subduction and collision orogenic process in Late Permian and Mid-Late Triassic, and serving as the products of late magma hydrothermal.

granitoidveins; geochemical characteristics; genetic analysis; Guanyinhe

2015-11-16；

2016-04-07

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)“礦田構(gòu)造與成礦預(yù)測”(310827153408)；中國地質(zhì)調(diào)查局整裝勘查區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查與潛力評價(jià)工程項(xiàng)目“陜西石泉—旬陽金礦整裝勘查區(qū)關(guān)鍵基礎(chǔ)地質(zhì)研究”(12120114014201)

張健(1992-)，男，河北邢臺人，長安大學(xué)資源學(xué)院在讀研究生，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)。E-mail:1440785731@qq.com

P588.12

A

1009-6248(2016)03-0084-07