四站林場(chǎng)地區(qū)正長(zhǎng)花崗巖巖石 礦物及地球化學(xué)特征與成因探討

姜海洋 石國(guó)明

摘要：四站林場(chǎng)巖體出露于四站林場(chǎng)北及門魯河下游北岸等處，面積141.7km2，主要巖石類型為正長(zhǎng)花崗巖，本文從巖石礦物學(xué)特征、巖相學(xué)及巖石地球化學(xué)特征結(jié)合同位素年齡及實(shí)物資料等，對(duì)四站林場(chǎng)地區(qū)正長(zhǎng)花崗巖特征與時(shí)代成因進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：四站林場(chǎng)；正長(zhǎng)花崗巖；礦物及地球化學(xué)；時(shí)代；成因

1、巖石及礦物學(xué)特征

1.1一般特征

根據(jù)巖性結(jié)構(gòu)演化特征可將本期正長(zhǎng)花崗巖巖劃分為兩個(gè)序次，早期為中粗粒正長(zhǎng)花崗（ξγ1C2P1），晚期為粗中粒正長(zhǎng)花崗（ξγ2C2P1）。整體呈南北向帶狀展布，個(gè)體呈不規(guī)則面狀。門魯河下游北岸的西北部以粗中粒為主，東南部以中粗粒為主。四站林場(chǎng)北側(cè)的大面積正長(zhǎng)花崗巖內(nèi)見有甘河組火山巖不整合覆蓋其上，此處花崗巖內(nèi)見有多支沿花崗巖裂隙噴出的小巖株，其特征為接觸部位見烘烤邊。

1.2巖相學(xué)及人工重砂分析

正長(zhǎng)花崗巖：淺肉紅色，粗中?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物組合：斜長(zhǎng)石（15%）、鉀長(zhǎng)石（40%）、石英（45%），不含云母類礦物。人工重砂樣品分析結(jié)果，副礦物組合為鋯石、磷灰石、銳鈦礦、白鈦礦、磁鐵礦、榍石、白鈦石、螢石、黃鐵礦、鈦鐵礦及赤褐鐵礦。

鋯石晶型特征：見二種晶型，黃粉色，自形柱狀，晶內(nèi)氣液及固相包體發(fā)育，少數(shù)晶體表面光亮，透明-半透明，金剛光澤，部分晶體破碎，晶形不完整，部分表面剝離脫落，凹坑較發(fā)育，部分晶體透明度較差。

2、巖石地球化學(xué)特征：

2.1主量元素特征

在晚石炭-早二疊世正長(zhǎng)花崗巖（ξγC2P1）常量元素分析數(shù)據(jù)中。從數(shù)據(jù)中可以看出其主量元素具有以下特征：①富硅，ω（SiO2）=63.96～78.06%，平均72.05%，屬酸性巖類，與野外及鏡下定名相符；②鋁弱飽和至過飽和，ω（Al2O3）=11.35～17.75%，平均14.21%，含量適中，鋁飽和指數(shù)A/CNK=1.02～1.23，大于1，屬于過鋁質(zhì)花崗巖，A/CNK-A/NK圖解中，基本均落入過鋁質(zhì)區(qū)。③堿含量適中，堿度率AR值為3.44～6.21，全堿（Alk）ω（Na2O+K2O）含量適中，為7.65～10.83%，平均9.51；里特曼指數(shù)（σ）在1.80～4.58之間，但大部分小于3.3，為鈣堿性巖石；在（Na2O+K2O）-（SiO2）圖解中投影點(diǎn)基本落于亞堿性系列區(qū)，在AFM圖解中，投影點(diǎn)全部落于鈣堿性系列區(qū)。④相對(duì)富鉀貧鈉，ω（K2O）=3.66～5.98%，平均5.29%，ω（Na2O）=2.04～4.99%，平均4.22%，ω（Na2O）/ω（K2O）=0.34～1.69，除一個(gè)樣外，均小于1，相對(duì)富鉀貧鈉；⑤FeOT含量適中，MgO、CaO含量低，CaO=0.04～1.11%，平均0.23%，ω（MgO）=0.04～0.41%，平均0.16%，ω（FeOT）=0.72～5.35%，平均2.03%。

巖石固結(jié)指數(shù)（SI）在0.33～3.09之間，相對(duì)偏低；分異指數(shù)（DI）在83.26～97.06，相對(duì)偏高；長(zhǎng)英指數(shù)（FL）介于89.83～99.58之間，鎂鐵指數(shù)（MF）介于91.64～99.58之間；說明巖漿酸性程度較高，分異演化作用較強(qiáng)。

2.2稀土元素特征

晚石炭-早二疊世正長(zhǎng)花崗巖（ξγC2P1）稀土元素分析結(jié)果中可看出，稀土元素含量變化較大，稀土元素總量（∑REE）147.59～2336.13×10-6，高于陸殼平均值（154.7×10-6，黎彤）；反映輕重稀土元素分餾程度的LR/HR介于2.05～26.17之間，（La/Yb）N比值除兩個(gè)為0.5、47.82外，其余介于1.1～15.67之間，（Ce/Yb）N比值除一個(gè)為27.45，其余介于1.29～10.92之間，屬于輕稀土元素富集型。經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的稀土元素配分模式，顯示曲線總體呈左高右低的右傾形式，輕稀土陡右傾，重稀土元素分配曲線呈緩右傾狀，顯示輕、重稀土及重稀土分餾明顯，輕稀土分餾明顯，重稀土分餾不明顯。δEu除一個(gè)為1.21，其余為0.05～0.64，δEu呈負(fù)異常。曲線形態(tài)與地殼重融型花崗巖的稀土分配型式相類似。

2.3微量元素特征

在微量元素分析結(jié)果里，微量元素蛛網(wǎng)圖中正長(zhǎng)花崗巖（ξγC2P1）巖微量元素組成與原始地幔微量元素相比，除Sr外各元素均較富集，大離子親石元素（LILE）內(nèi)部富集Rb、Th、U、La、Ce，虧損Ba、Ta、Nb，高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）相對(duì)大離子親石元素（LILE）虧損。

正長(zhǎng)花崗巖中Nb/La比值大部分為0.09～2.72，（原始地幔和MORB的Nb/La>1，大陸地殼平均值0.7±）；Nb/Ta比值在5.31～28.84之間，多數(shù)與原始地幔的Nb/Ta比值（17.5±2.0）（Green，1995）和分異型花崗巖的Nb/Ta比值（2.3～9.9）（Dostal and Chatterjee，2000）相當(dāng)；Th/Ta比值在6.07～27.25之間，高于原始地幔的Th/Ta比值（2.3）。接近大陸地殼的Th/Ta比值（10）。上述這些特征反映了源區(qū)受地殼物質(zhì)混染。

3、形成時(shí)代及成因探討

3.1時(shí)代探討

本次工作在四站林場(chǎng)北部和八一一三四部隊(duì)農(nóng)場(chǎng)二連西南正長(zhǎng)花崗巖去取得兩組樣品（Pm036U-Pb55、U-Pb7402），獲得兩組諧和度較好的鋯石年齡，分別為299.6±3.1 Ma、292.9±0.7 Ma（LA-ICP-MS），從陰極發(fā)光電子圖像上可見鋯石多為自形-半自形，晶形完好度一般，晶棱與晶面相對(duì)清晰，可見自形生長(zhǎng)紋及生長(zhǎng)環(huán)帶。

從鋯石分析結(jié)果表中可見多數(shù)Th/U大于0.4，顯示為巖漿鋯石特征，本組年齡基本代表了正長(zhǎng)花崗巖結(jié)晶年齡，其時(shí)代厘定為晚石炭世-早二疊世。

3.2 成因探討

A型花崗巖由Loiselle和Wones于1979年提出，被定義為Alkaline（堿性）、Anhydrous（貧水）和Anorogenic（非造山）的花崗巖。與Chappess等（1974）定義的I型和S型花崗巖不同，A型花崗巖物質(zhì)來源具有多樣性。

晚石炭-早二疊世正長(zhǎng)花崗巖（ξγC2P1）高硅、富堿、貧鈣、低鎂，富集REE及高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）。在Zr、Y、Nb、（Na2O+K2O）/CaO、MgO+K2O、FeOT/MgO對(duì)10000Ga/Al判別圖解中，樣品基本均落入A型花崗巖區(qū)域。故推測(cè)晚石炭-早二疊世正長(zhǎng)花崗巖為A型花崗巖中的堿質(zhì)A型花崗巖（AAG）?？傮w上看，該期花崗巖屬鋁弱飽和至過飽和、鈣堿性系列巖石，成因類型為A型。

結(jié)論：

1、本期次正長(zhǎng)花崗巖源區(qū)受地殼物質(zhì)混染。

2、本期次正長(zhǎng)花崗巖時(shí)代厘定為晚石炭世-早二疊世。

3、本期次正長(zhǎng)花崗巖為A型花崗巖中的堿質(zhì)A型花崗巖，成因類型為A型。

參考文獻(xiàn)：

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[4]嫩北農(nóng)場(chǎng)四隊(duì)等四幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報(bào)告 2015