安縣高川黑灣輝綠巖地球化學(xué)特征及成因研究

陳小濤，謝啟興，齊偉

（四川省地礦局川西北地質(zhì)隊，四川綿陽　621000）

安縣高川以北的黑灣輝綠巖分布于安縣水磨溝一帶，包括兩期，其一為與輝長巖同期產(chǎn)出，分布于彭灌雜巖中，其二為沿著北川-九頂山斷裂帶兩側(cè)產(chǎn)出，時代屬于印支-燕山期。該輝綠巖呈巖床狀分布于北川斷裂帶以北的安縣高川，輝綠巖以大致順層或斜切層的板狀侵位于寒武系邱家河組中，呈巖床狀產(chǎn)出，地貌顯示突出。巖墻群后期出現(xiàn)構(gòu)造變形而部分地段可見褶皺，巖石類型較為單一，見圖1。

圖1　安縣水磨溝輝綠巖剖面Fig.1 Shuimogou diabase section in an County

1　巖石礦物學(xué)特征

該區(qū)輝綠巖，呈灰綠色，具輝綠結(jié)構(gòu)，由自形斜長石所組成的三角形空間中，充填了輝石、金屬礦物以及少量的已綠泥石化的隱晶質(zhì)。主要礦物成分：基性斜長石（70%～79%），白至灰白色，部分呈微淺藍色，自形長柱狀，玻璃光澤，半透明，兩組解理，多數(shù)具有鈉黝簾石化；單斜輝石（15%～25%），它形柱粒狀，淡褐色，解理完全，玻璃光澤，輝石多裂紋、破碎狀，部分綠泥石化，金屬礦物磁鐵礦、鈦鐵礦等。據(jù)1:5萬中心等四幅區(qū)調(diào)（2012）資料，測區(qū)輝綠巖巖石化學(xué)成分列于表1。

利用其化學(xué)在輝石的成分投影圖CaSiO3-MgSiO3-FeSiO3圖解見圖2，區(qū)內(nèi)輝石均屬于普通輝石。

圖2　測區(qū)輝綠巖輝石成分投影圖Fig.2 The projection diagram of diabase pyroxene composition

2　巖石化學(xué)及地球化學(xué)特征

本區(qū)輝綠巖主要位于堿性巖系列德粗面玄武巖、玄武粗安巖區(qū)，個別位于玄武巖區(qū)，區(qū)內(nèi)輝綠巖巖石化學(xué)成分SiO2含量在44.88%～46.88%之間，TiO2含量2.72～3.53%，K2O為0.2%～2.18%，Na2O為3.74%～4.22%，MgO含量為4.26%～7.48%?？傮w具有高Al2O3、TiO2特征，隨著SiO2含量的升高，K2O、Na2O略有升高，F(xiàn)e2O3、FeO、Al2O3、MgO、CaO略有降低，其他變化不大。相應(yīng)地，特征值組合指數(shù)（σ）介于3.55～16.5，多數(shù)位于5～12之間，屬于堿性-強堿性巖系，堿度率（AR)介于1.36～1.95，變異屬于堿性-強堿性，表明區(qū)內(nèi)輝綠巖屬于堿性巖系。Na2O/K2O介于1.72～19.18，An-Ab/-Or屬于鈉質(zhì)系列，表明區(qū)內(nèi)輝綠巖屬于鈉質(zhì)系列。

區(qū)內(nèi)輝綠巖脈輕稀土總量與重稀土總量的比值范圍為4.83～5.92，表明巖石不同程度地富集輕稀土，輕重稀土分異較強，配分型式圖呈右傾型，且斜率中等；δEu一般范圍在0.69～0.82，Eu呈虧損型，個別1.04Eu略正異常，絕大多數(shù)樣品在Eu處出現(xiàn)明顯的低谷，具負銪異常，表明巖漿源于地幔受到陸殼強烈混染，配分曲線右傾并總體呈“V”型分布，與板內(nèi)玄武巖類似。

表1　輝綠巖輝石化學(xué)成分表Tab.1 Chemical composition table of pyroxene pyroxene

表2　輝綠巖巖石化學(xué)成分及特征值表Tab.2 Chemical compositions and characteristic values of diabase rocks

輝綠巖微量元素含量中顯示，Cr、Ti、Zr、Cu、Ag含量比地殼豐度值高，Pb、Ni含量低于地殼豐度值，而V、Nb、Sn、Co含量與地殼豐度值相當。在原始地幔標準化比值中，各樣品不相容元素分布趨勢基本一致，大離子親石元素Ba、U高場強元素Zr、Sm相對富集，K、La、Ce、Sr、P相對富集，虧損高場強元素Nb，以及Ti、Y、Yb，與板內(nèi)玄武巖類似，同時Nb的虧損預(yù)示了板內(nèi)伸展應(yīng)力體制。特征值Zr/Nb為9.1～39.24，部分低于原始地幔平均值（14.8），部分高于其平均值；La/Nb1.39～4.55，個別0.89多數(shù)大于1，表明巖漿遭受陸殼混染明顯。

3　構(gòu)造環(huán)境與形成時代

高川輝綠巖屬于高鋁堿性玄武巖系列，巖石偏堿性富鈉、TiO2(2.18～3.53），與幔源巖漿類似，但其鐵質(zhì)不高，高鎂特征Th/Ta包括兩個層次，部分1.44～2.19接近原始地幔，部分4.37～9.33原高于原始地幔值；La/Nb值除一件為0.89小于1外，其余為1.39-4.55均大于1，表明區(qū)內(nèi)巖漿源自地幔并收到陸殼強烈混染。

另一方面，絕大多數(shù)樣品FeO*-MgO-Al2O3顯示，輝綠巖屬于大陸板內(nèi)環(huán)境，輝綠巖樣品數(shù)據(jù)幾乎落入板內(nèi)玄武巖區(qū)；Zr/Y-Zr樣品也均落入板內(nèi)玄武巖區(qū)。不相容元素與原始地幔的比值中，各樣品不相容元素分布趨勢基本一致，大離子親石元素Ba、U高場強元素Zr、Sm相對富集，K、La、Ce、Sr、P相對富集，虧損高場強元素Nb，以及Ti、Y、Yb，與板內(nèi)玄武巖類似，同時Nb的虧損預(yù)示了板內(nèi)伸展應(yīng)力體制。

綜上所述，根據(jù)主元素、微量元素、稀土元素特征，區(qū)內(nèi)輝綠巖形成板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境，屬于大陸裂谷作用產(chǎn)物。高川輝綠巖床順層或穿層侵位于寒武系邱家河組中，1:5萬中心等四幅區(qū)調(diào)在該巖床獲得LAICP-MS鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)282.8±1.2Ma，在該巖床以東的北川陳家壩侵位于寒武系邱家河組的輝綠巖脈中，獲得SHRIMP鋯石U-Pb年齡為213.4±3.4Ma。

結(jié)合在區(qū)域上輝綠巖侵入的最新地層為泥盆紀養(yǎng)馬壩、平驛鋪組，輝綠巖形成后，卷入后期變形形成的褶皺，由此間接說明，它的侵位時間是上述地層沉積之后，在晚三疊世大規(guī)模褶皺變形之前，時代歸屬晚二疊世。

表3　測區(qū)輝綠巖稀土元素含量及特征值表（計量單位:μg/g）Tab.3　Rare-earth element content and characteristic value table of diabase(measurement unit:Mu g/g)

4　結(jié)論

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，區(qū)內(nèi)高川地區(qū)輝綠巖床，為區(qū)域上峨眉地裂運動大規(guī)模巖漿活動在測區(qū)的大規(guī)模反映。區(qū)域上，茂汶-北川逆沖斷裂帶的上下兩盤，均可斷續(xù)見及規(guī)模大小不等的輝綠巖脈呈巖墻或巖床狀成群成帶的侵位于上盤后龍門山裂谷區(qū)的下寒武統(tǒng)邱家河組和志留系茂縣群變質(zhì)巖系以及下盤前龍門山臺區(qū)的“彭灌雜巖”基底及上覆泥盆系和最高層位的中二疊統(tǒng)茅口組灰?guī)r層的次級斷裂或節(jié)理裂隙中。根據(jù)輝綠巖群的最高產(chǎn)出層位和形成于非造山性伸展構(gòu)造環(huán)境的幔源巖漿判別分析結(jié)果，以及陳家壩輝綠巖脈獲得的SHRIMP鋯石U-Pb年齡213.4±3.4Ma分析，結(jié)合區(qū)域伸展性深斷裂形成歷史的綜合構(gòu)造解析結(jié)果來看，輝綠巖脈與隱伏于后龍門山逆沖推覆構(gòu)造前緣帶之下的華力西期裂谷帶密切相關(guān)，為裂谷型幔源巖漿沿著斷裂帶上侵并與陸殼混染侵位形成，是火山噴發(fā)成因玄武巖的同期異相產(chǎn)物。

參考文獻：

［1］謝啟興.孫萍.梅剛.區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告1:250000綿陽市幅［R］.成都:四川省地質(zhì)調(diào)查院,2013.

［2］四川省地礦局.四川省區(qū)域地質(zhì)志［R］.成都:地質(zhì)出版社,1991.

［3］四川省地礦局.四川省巖石地層［R］.成都:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1997.

［4］四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局川西北地質(zhì)大隊.1：5萬花垓幅.魏城鎮(zhèn).綿陽市幅.開元場幅聯(lián)測地質(zhì)報告及分幅說明書［R］.綿陽:川西北地質(zhì)大隊，1990.

［5］四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局化探隊.1:5萬安縣幅.塔水鎮(zhèn)幅.綿竹縣幅.清平幅地質(zhì)圖說明書［R］.德陽:化探隊,1995-1996.

［6］四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局川西北地質(zhì)大隊.門山北段十九幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查聯(lián)測報告［R］.綿陽:地質(zhì)出版社,川西北地質(zhì)大隊,1996.

［7］四川省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測量隊.1：20萬綿陽幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告［R］.成都:第二區(qū)域地質(zhì)測量隊,1971.