承德千層背地區(qū)金屬礦體成長(zhǎng)特征及地質(zhì)研究

劉宏磊，孫江浩，徐 超

（河北地質(zhì)大學(xué)，河北 石家莊 050031）

華北克拉通是世界上歷史最悠久的陸塊，被劃分為阿拉善地塊、集寧地塊及阜平地塊等單元，其中位于華北陸塊北緣的集寧地塊內(nèi)，不同時(shí)期及不同構(gòu)造背景的巖漿巖廣泛發(fā)育，形成了眾多金屬礦床，是中國(guó)東北部巖漿巖帶的重要組成部分及礦床研究基地[1，2]。

對(duì)于金屬礦床礦體的研究需對(duì)礦床巖體地質(zhì)特征進(jìn)行分析，近年來，對(duì)于集寧地塊的構(gòu)造演化研究取得了豐富的成果，但是對(duì)于地塊內(nèi)中生代巖漿巖形成演化及構(gòu)造背景的認(rèn)識(shí)仍存在一定的分歧[3]。眾多學(xué)者認(rèn)為地塊內(nèi)中生代巖漿巖的形成受古太平洋板塊與歐亞板塊的碰撞作用控制，源區(qū)為幔源，是富集巖石圈地幔經(jīng)過分離結(jié)晶而直接形成[1]但是部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)上述結(jié)論缺乏直接證據(jù)，認(rèn)為中生代大規(guī)模的巖漿活動(dòng)與強(qiáng)烈的巖石圈減薄時(shí)間有關(guān)，且?guī)r漿源區(qū)具有多樣性，是多種混合物質(zhì)經(jīng)過分離結(jié)晶等作用演化而來的[3-8]。所以，對(duì)地塊內(nèi)中生代巖漿巖的形成演化及地質(zhì)背景的研究，有利于進(jìn)一步理解華北克拉通北緣的構(gòu)造格局和演化歷史。

千層背地區(qū)位于集寧地塊中北部，該區(qū)域內(nèi)金屬礦體研究成果較為豐富，主要為對(duì)礦體中石英正長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖及二長(zhǎng)花崗巖的巖體學(xué)特征、年代學(xué)及地球化學(xué)特征研究[9]。但是對(duì)于礦體內(nèi)正長(zhǎng)斑巖體的研究相對(duì)缺乏。筆者擬對(duì)千層背地區(qū)礦體中正長(zhǎng)斑巖體進(jìn)行詳細(xì)的巖石學(xué)分析，年代學(xué)及地球化學(xué)研究，探討該地區(qū)礦體中正長(zhǎng)斑巖的成因背景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于承德縣域?yàn)雌娇h交界位置，礦山地質(zhì)構(gòu)造位置為集寧地塊中北部（如圖1）。研究區(qū)南側(cè)有尚義～平泉深斷裂通過，處于構(gòu)造軟弱帶，區(qū)域構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜多樣，為太平洋板塊與華北板塊交接區(qū)域。區(qū)域出露礦層主要為新太古界、元古界、中生界及第四系。出露巖漿巖主要為晚古生代及中生代燕山期的花崗巖。

圖1 千層背地區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)圖

2 礦體巖石學(xué)特征

本次研究的千層背礦區(qū)礦體中正長(zhǎng)斑巖主要分布于河?xùn)|村民小組附近，侵入于二長(zhǎng)花崗巖、石英正長(zhǎng)巖及正長(zhǎng)花崗巖中。

礦體巖體顏色為肉紅色、淺肉紅色，具斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具顯微文象結(jié)構(gòu)。呈塊狀構(gòu)造。成分為斑晶，基質(zhì)。斑晶主要礦物成分為：鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母，其中鉀長(zhǎng)石以條紋長(zhǎng)石為主；斜長(zhǎng)石具環(huán)帶結(jié)構(gòu)，部分具絹云母化；黑云母呈片狀，具綠泥石化?；|(zhì)主要為：鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母及少量其他礦物；長(zhǎng)石和石英彼此鑲嵌呈顯微文象結(jié)構(gòu)。黑云母、磁鐵礦、磷灰石、榍石及鋯石等暗色礦物鑲嵌于上述礦物中，其中黑云母呈片狀，多具綠泥石化；磷灰石呈它形柱粒狀；部分可見蝕變礦物方解石交代上述礦物，多呈脈狀分布。

3 礦體年代學(xué)及地球化學(xué)特征

3.1 同位素年代學(xué)

3.1.1 鋯石U-Pb年齡

樣品鋯石顆粒顏色為無色或淡黃色，透明度較高，在陰極發(fā)光顯微鏡中可見晶型完整，大多數(shù)呈長(zhǎng)方柱狀，鋯石顆粒粒徑約100μm～150μm之間，長(zhǎng)寬比為1∶1或2∶1，具有明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。以上特征顯示樣品鋯石為典型巖漿鋯石[12]。樣品鋯石206Pb/238U年齡為130.43Ma～138.32Ma之間；數(shù)據(jù)加權(quán)平均年齡為134.30Ma±0.86Ma（MAWD=1.4），代表正長(zhǎng)斑巖體的結(jié)晶年齡和侵入時(shí)代。

3.1.2 鋯石Hf同位素

對(duì)正長(zhǎng)斑巖樣品中20顆已測(cè)U-Pb年齡鋯石進(jìn)行了原位Lu-Hf同位素分析研究，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：（0）值 介 于-11.7547～18.637之 間。（t）介于-8.95471～15.7947之間。

一階段模式年齡為1154.626 Ma～1444.227 Ma范圍內(nèi)，二階段模式年齡為1749.925Ma～2182.814 Ma范圍內(nèi)。

3.2 地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素

巖體主量元素測(cè)試分析結(jié)果顯示：正長(zhǎng)斑巖樣品SiO2含量為76.05%～76.73%；全堿含量為8.79%～9.01%，巖石富硅富堿；樣品Al2O3含量為12.13%～12.47%；A/CNK介于0.98～1.01之間；屬于有色金屬準(zhǔn)鋁質(zhì)～弱過鋁質(zhì)的高鉀鈣堿性系列區(qū)域。

3.2.2 微量元素

金屬礦微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蜘蛛網(wǎng)圖如圖2。

金屬礦微量元素分析顯示：正長(zhǎng)斑巖樣品富集Rb、K等大離子親石元素及放射性元素Th，顯著虧損Ba、Sr、P、Ti等元素。正長(zhǎng)斑巖體微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蜘蛛網(wǎng)圖為明顯右傾型，存在明顯的波峰與波谷。

3.2.3 稀土元素

球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分配圖如圖3。

正長(zhǎng)斑巖體樣品輕稀土相對(duì)富集，重稀土相對(duì)虧損，且輕稀土相對(duì)重稀土內(nèi)部分異程度高。千層背石英正長(zhǎng)巖體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖為右傾型，同樣說明了輕稀土較富集的特點(diǎn)。具明顯的負(fù)銪異常，說明巖漿在演化過程中出現(xiàn)了斜長(zhǎng)礦體的分離結(jié)晶作用。

圖2 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蜘蛛網(wǎng)圖

圖3 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分配圖

4 討論

千層背地區(qū)金屬礦體中正長(zhǎng)斑巖體主要由石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母及磁鐵礦、磷灰石、鋯石、榍石等礦物組成，且?guī)r體富含Si2O，全堿含量較高，屬于鉀玄巖系列的過鋁質(zhì)巖體；巖體FeOt/MgO值、(K2O+Na2O)/CaO值較高，金屬微量元素和稀土元素具相對(duì)虧損大離子親石元素Ba、Sr，富集HREE、高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Th、U、Eu、Hf、Zr；且REE呈“V”型分布，體現(xiàn)明顯的負(fù)銪異常特點(diǎn)。且P2O5含量隨SiO2含量的增加而減少，剛玉分子小于1%。以上特征均顯示礦體正長(zhǎng)斑巖體具有I型花崗巖的特征[10]，說明礦體正長(zhǎng)斑巖為I型花崗巖。

通過鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果顯示，千層背地區(qū)礦體正長(zhǎng)斑巖體的侵入年齡為134.30Ma±0.86Ma，與千層背地區(qū)礦體中粒正長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖、石英正長(zhǎng)巖、中粒二長(zhǎng)花崗巖及粗粒二長(zhǎng)花崗巖的形成時(shí)代相近[9]，暗示著這些巖體具有相似的成因背景，千層背地區(qū)金屬礦體的形成時(shí)代為早白堊世。正長(zhǎng)斑巖體Hf同位素分析結(jié)果顯示，千層背礦體正長(zhǎng)斑巖體樣品鋯石的176Lu/177Hf比值平均小于0.002，表明鋯石在形成后幾乎沒有放射性成因Hf的積累[11]，可以反映鋯石形成時(shí)的176Lu/177Hf比值。且樣品的?Lu/Hf值明顯小于前人研究的鎂鐵質(zhì)地殼和硅鋁質(zhì)地殼的值[12]。所以樣品源區(qū)物質(zhì)抽離虧損地幔的時(shí)間可以用二階段模式年齡表示[13]。

趙振華總結(jié)的物質(zhì)來源于上地幔或下部地殼的花崗巖體，稀土元素具有輕稀土富集的特征即、銪虧損不明顯等特征[15]，而千層背正長(zhǎng)斑巖與之有著相似的特征，進(jìn)一步說明正長(zhǎng)斑巖體的形成有其他物質(zhì)的參與。同時(shí)，正長(zhǎng)斑巖體具有Ce的正異常，這暗示著源區(qū)有著殘留洋殼物質(zhì)。所以我們認(rèn)為正長(zhǎng)斑巖體是古老下地殼發(fā)生部分熔融，同時(shí)可能有殘留洋殼物質(zhì)的參與。說明礦體的物源具有多樣性。

圖4 Y+Nb-Rb圖解

圖5 R1-R2構(gòu)造判別圖解

在Y+Nb-Rb圖解（圖4）及R1-R2構(gòu)造判別圖解中（如圖5），樣品點(diǎn)分別落入后碰撞花崗巖區(qū)域及造山期后花崗巖區(qū)域，暗示千層背正長(zhǎng)斑巖形成于伸展的構(gòu)造背景。結(jié)合大地構(gòu)造背景，千層背地區(qū)金屬礦體可能形成于華北板塊與太平洋板塊碰撞后伸展環(huán)境。

5 結(jié)論

千層背地區(qū)金屬礦體中正長(zhǎng)斑巖富硅富鉀富堿負(fù)鋁，貧鐵、鎂、鈣、磷，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)～弱鋁質(zhì)的高鉀鈣堿性系列巖體。富集HREE、高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Th、U、Eu、Hf、Zr等，虧損大離子親石元素Ba、Sr等，為I型花崗巖；

千層背地區(qū)金屬礦體中正長(zhǎng)斑巖206Pb/238U年齡為130.43Ma～138.32Ma之間，加權(quán)平均年齡為134.30Ma±0.86Ma（MAWD=1.4），代表正長(zhǎng)斑巖體的結(jié)晶年齡和侵入時(shí)代為早白堊世，推斷金屬礦體也為同時(shí)期產(chǎn)物；