秦嶺環(huán)斑花崗巖特征及成因

張政

摘要：秦嶺環(huán)斑花崗巖屬于I-A型花崗巖的過(guò)渡類型，與世界典型環(huán)斑花崗巖代表的構(gòu)造環(huán)境不同，它屬造山帶型環(huán)斑花崗巖。環(huán)斑花崗巖中暗色包體存在及其與寄主巖石的關(guān)系，為該巖石的混合成因提供了有力證據(jù)。巖漿混合作用的存在及地球化學(xué)特征表明，秦嶺地區(qū)可能曾發(fā)生過(guò)殼幔的相互作用，有一定量的幔源物質(zhì)加入到地殼中。基于此，本文探討了秦嶺環(huán)斑花崗巖特征及成因。

關(guān)鍵詞：秦嶺 環(huán)斑花崗巖 特征 成因

環(huán)斑花崗巖以其獨(dú)特的巖石結(jié)構(gòu)和特殊的產(chǎn)出背景而備受關(guān)注，長(zhǎng)期以來(lái)，元古代和非造山一直被認(rèn)為是環(huán)斑花崗巖的基本特征。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，前人對(duì)秦嶺環(huán)斑結(jié)構(gòu)花崗巖體進(jìn)行了大量的研究和報(bào)道。其中，存在的最大爭(zhēng)議就是秦嶺具環(huán)斑結(jié)構(gòu)的花崗巖是否命名為環(huán)斑花崗巖。同時(shí)，秦嶺環(huán)斑花崗巖的成因及所代表的地質(zhì)意義也存在爭(zhēng)議。在前人研究的基礎(chǔ)上，筆者從巖石學(xué)、礦物學(xué)、巖石地球化學(xué)對(duì)秦嶺地區(qū)環(huán)斑花崗巖進(jìn)行分析、總結(jié)，探討了其成因和所代表的地質(zhì)意義。

一、秦嶺地質(zhì)概況

秦嶺造山帶（如圖1所示）由3個(gè)塊體（華北板塊、秦嶺微板塊和揚(yáng)子板塊）、兩個(gè)縫合帶（商丹帶和勉略帶）構(gòu)成。華北板塊和秦嶺微板塊沿北秦嶺商丹帶在古生代碰撞，形成北秦嶺造山帶。秦嶺環(huán)斑花崗巖帶沿北秦嶺商丹主縫合帶展布，主要有沙河灣、老君山、秦嶺梁和朱廠溝等巖體，環(huán)斑花崗巖均巖體均呈近橢圓形產(chǎn)出。

二、典型環(huán)斑花崗巖特征

環(huán)斑花崗巖是以發(fā)育環(huán)斑結(jié)構(gòu)為特征的特殊花崗質(zhì)巖石，典型環(huán)斑花崗巖一般是指芬蘭中元古代（1.76～1.50 Ga）的Wiborg等巖體，屬于A型花崗。

典型環(huán)斑花崗巖常具有以下特征：第一，它具環(huán)斑結(jié)構(gòu)，即堿性長(zhǎng)石被單層或多層斜長(zhǎng)石（以更長(zhǎng)石為主）外殼包圍的一種特殊結(jié)構(gòu)，主要為卵球狀或球狀形態(tài)；第二，它常與鐵鎂質(zhì)的巖石在時(shí)間和空間上密切共生，構(gòu)成雙峰式（長(zhǎng)英質(zhì)-鐵鎂質(zhì)）巖漿組合；第三，世界典型的元古宙環(huán)斑花崗巖中均有兩期或多期石英、斜長(zhǎng)石、堿性長(zhǎng)石、黑云母及角閃石，暗色礦物一般富鐵貧鎂，黑云母多為羥鐵云母；第四，它屬準(zhǔn)鋁、高鉀、富堿的巖漿，鐵指數(shù)為0.93左右；第五，它常常出現(xiàn)于非造山的構(gòu)造環(huán)境，產(chǎn)于克拉通的邊緣，且在造山運(yùn)動(dòng)之后，如Wiborg巖體等。

三、秦嶺環(huán)斑花崗巖特征

在秦嶺環(huán)斑花崗巖的環(huán)斑結(jié)構(gòu)中，內(nèi)核堿性長(zhǎng)石的成分一般為Or：76～98，外殼斜長(zhǎng)石牌號(hào)An一般為20左右，為奧長(zhǎng)石，與大多數(shù)典型環(huán)斑花崗巖中環(huán)斑長(zhǎng)石的外殼成分一致。

1.巖石學(xué)特征

春嶺環(huán)斑花崗巖的巖性為中細(xì)粒石英二長(zhǎng)巖或中粗粒石英二長(zhǎng)巖，巖石呈淺灰色或淺肉紅色，似斑狀結(jié)構(gòu)、環(huán)斑結(jié)構(gòu)或塊狀結(jié)構(gòu)。巖石由斑晶和基質(zhì)兩個(gè)部分組成，其中基質(zhì)由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、角閃石組成。

環(huán)斑花崗巖中發(fā)育大量的基性微粒暗色包體，約占巖體體積的2%，包體以巖漿結(jié)構(gòu)為主，與寄主巖多呈截然關(guān)系，少見過(guò)渡關(guān)系，基性暗色包體主要為閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿包體，具低的SiO2 （50%～62%），高的K2O+Na2O（7%～9.4%），σ值（里特曼指數(shù)）為5～9之間，屬堿性，包體和寄主巖石的主要氧化物之間具有良好的線性關(guān)系，且稀土配分曲線和微量元素配分曲線相似。

2.礦物學(xué)特征

巖體中的角閃石、黑云母、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石和石英均有兩期，與世界典型環(huán)斑花崗巖相同。暗色礦物則富鎂貧鐵，黑云母多為鎂質(zhì)黑云母，這與世界典型環(huán)斑花崗巖中所含暗色礦物不一致。同時(shí)，角閃石和黑云母的w（FeT）/w（FeT+Mg）分別是0.33～0.36和0.32～0.36，較之典型環(huán)斑花崗巖角閃石和黑云母的w（FeT）/w（FeT+Mg）值低，分別為0.77～0.99和0.82～1.00。秦嶺地區(qū)環(huán)斑花崗巖的w（FeOT）、w（K2O）明顯比非造山的環(huán)斑花崗巖低。

3.地球化學(xué)特征

地球主量元素低Si、K、F，富Mg、低Fe/Mg和K/Na值，屬鈣堿性、準(zhǔn)鋁質(zhì)系列，表現(xiàn)出相對(duì)貧鉀富鈉，顯示了I型花崗巖的特征。微量元素具有F、Cr、Ba、Th元素富集明顯，Rb、Nb、Ni元素略富集，V、Sr、Zr元素虧損的特點(diǎn)，表現(xiàn)為殼幔混合型的元素富集特征。稀土元素表現(xiàn)出LREE與HREE中度分異，REE配分模式圖上表現(xiàn)為相對(duì)平滑的右傾曲線，輕稀土富集，通常亦表現(xiàn)出Eu的弱虧損。

四、成因分析

1.環(huán)斑成因

前人對(duì)秦嶺環(huán)斑花崗巖環(huán)斑的成因，歸納出三種不同的觀點(diǎn)：第一種，環(huán)斑是由巖漿混合作用引起的成分改變及巖漿演化而形成。然而，這種觀點(diǎn)不能很好地解釋暗色包體的存在；第二種，由流體熔體對(duì)鉀長(zhǎng)石斑晶的交代作用或殘余巖漿之間化學(xué)反應(yīng)形成；第三種，環(huán)斑是混合成因形成，環(huán)斑結(jié)構(gòu)與巖漿混合不僅具有密切的關(guān)系，還是巖漿混合成因標(biāo)志之一。

2.巖漿成因

關(guān)于秦嶺環(huán)斑花崗巖的巖漿成因，已有大量證據(jù)表明其為巖漿混合成因。雷泓晏認(rèn)為，環(huán)斑花崗巖是由于華南和華北兩大板塊的對(duì)接碰撞作用后，發(fā)生了廣泛的造山帶下部巖石圈的拆沉作用及基性巖漿的底侵作用，使地殼發(fā)生熔融而生成的。秦嶺環(huán)斑花崗巖中大量包體的存在以及包體與寄主巖石的界線關(guān)系，為巖漿混合成因提供證據(jù)，即秦嶺環(huán)斑結(jié)構(gòu)花崗巖中發(fā)育大量的暗色包體，約占巖體體積的2%左右。包體具巖漿巖結(jié)構(gòu)與寄主巖石多呈截然關(guān)系，有時(shí)還可見較細(xì)的暗色冷凝邊，包體的礦物組合明顯不平衡，出現(xiàn)石英+角閃石眼斑，暗色礦物中有石英包裹體，磷灰石呈針狀。由此可見，它不是同源包體，而是基性巖漿注入酸性巖漿房的產(chǎn)物。此外，王曉霞對(duì)秦嶺地區(qū)研究分析得出，巖體巖漿熔融的壓力約為0.7～1GPa，侵位時(shí)的壓力約為0.15～0.2GPa，表明巖體具深源淺侵位的特征。秦嶺環(huán)斑結(jié)構(gòu)花崗巖巖漿混合作用的存在還表明，秦嶺地區(qū)可能曾發(fā)生過(guò)殼幔的相互作用，有一定量的幔源物質(zhì)加入到地殼中。

五、地質(zhì)意義

第一，秦嶺環(huán)斑花崗巖屬準(zhǔn)鋁鈣堿性巖石類型，表現(xiàn)為相對(duì)貧鉀富鈉的特點(diǎn)，顯示I型花崗巖的特征，屬I-A型花崗巖的過(guò)渡類型。

第二，秦嶺環(huán)斑花崗巖中暗色包體存在及其與寄主巖石的關(guān)系為該巖石的混合成因提供了有力證據(jù)。

第三，巖漿混合作用的存在及地球化學(xué)特征表明，秦嶺地區(qū)可能曾發(fā)生殼幔的相互作用，有一定量的幔源物質(zhì)加入地殼中。

第四，秦嶺環(huán)斑花崗巖屬造山帶型環(huán)斑花崗巖，與世界典型環(huán)斑花崗巖代表的構(gòu)造環(huán)境不同。

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※本文系江西省研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目，編號(hào)：DHYC-2015008。

（作者系東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地質(zhì)學(xué)專業(yè)2014級(jí)研究生）