輝長巖地球化學(xué)特征淺析

王博 徐登峰

摘要：本文結(jié)合地質(zhì)特征，選擇輝長巖，對(duì)其巖石化學(xué)特征、微量元素特征、稀土元素特征、侵入時(shí)代、構(gòu)造環(huán)境等進(jìn)行系統(tǒng)研究與分析，揭示其形成過程，為相關(guān)研究工作提供一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：輝長巖；地質(zhì)特征；巖石化學(xué)；微量元素

文中結(jié)合實(shí)踐，在分析輝長巖地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，對(duì)輝長巖體進(jìn)行了地球化學(xué)方面的詳細(xì)研究，探討巖石形成過程中以及微量元素特征以及稀土元素和構(gòu)造環(huán)境等，旨在為研究輝長巖的形成地質(zhì)背景提供有益的資料。

1.地質(zhì)特征

宏觀上，該侵入體處于中低山丘陵區(qū)，海拔950m～ 1100m，基巖出露較好?？臻g上以巖床、小巖株、巖枝狀產(chǎn)出，發(fā)育大小侵入體13個(gè)，受北西向斷裂控制，其延伸方向?yàn)楸蔽?南東向帶狀延伸，與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致。地貌上以灰黑色調(diào)為主。主要侵入于中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組、中泥盆統(tǒng)北塔山組、上泥盆統(tǒng)卡希翁組地層中。其中在較大的中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組侵入體與圍巖附近發(fā)育一定程度的角巖化，在其內(nèi)部發(fā)育一定的銅鎳礦化。

2.巖石學(xué)特征

輝長巖，中細(xì)粒輝綠輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石中粒度2.00mm～2.50mm的中粒礦物約含10%～20%，粒度0.20mm～ 2.00mm的細(xì)粒礦物約含70%～80%，少量微粒礦物。斜長石：約含60%～65%，粒度0.16×0.08mm～2.00×1.44mm，多呈半自形板狀，見聚片雙晶，表面見較為強(qiáng)烈的絹云母化蝕變，顆粒散亂分布。輝石：約含10%～15%，粒度0.06～2.88×2.24mm，多呈半自形柱狀、粒狀，與斜長石混雜分布。綠泥石：約含10%～15%，粒度<1.20mm，多呈不規(guī)則填隙狀，少數(shù)呈半自形柱狀等，分布于斜長石顆粒之間。磁鐵礦：約含5%～10%，粒度0.02mm～0.24mm，多呈半自形、他形粒狀等。蝕變產(chǎn)物：綠泥石約含10%～15%，絹云母約含10%～15%。

3.副礦物特征

中泥盆世輝長巖副礦物組合為磁鐵礦、鈦鐵礦、輝石、角閃石型，以磁鐵礦物為主，鈦鐵礦、褐鐵礦、輝石相對(duì)富集，少量的褐鐵礦、磷灰石。鋯石呈淺粉色，顏色單一。晶體呈自形-半自形柱狀，透明，金剛光澤，晶內(nèi)黑色固相包體發(fā)育，表面凹坑發(fā)育，少數(shù)裂紋，少數(shù)鐵染，少見劃痕，表面少附膠結(jié)物，大?。?.03～0.08；延長系數(shù)：1.2～2.0。

4.巖石化學(xué)特征

早泥盆世侵入巖序列巖石化學(xué)成份見表1。

輝長巖侵入體：該侵入體中SiO2含量45.35～48.44×10-2，MgO平均含量3.65×10-2，Al2O3平均含量16.89×10-2，斜長石牌號(hào)平均為68，堿度率（AR）平均在1.38，屬基性巖類。固結(jié)指數(shù)（SI）平均為16.28。長英指數(shù)（FL）在31.79，鎂鐵指數(shù)（MF）在80.37；拉森指數(shù)（LI）在-9.61，氧化率（OX）在0.7，鎂鐵比值（m/f）在0.18。具分離結(jié)晶程度較低的特征。里特曼指數(shù)（δ）為3.93，小于4，屬鈣堿性系列巖類。

據(jù)深成巖R1-R2分類命名圖解投影，樣品落在橄欖輝長巖和二長輝長巖巖區(qū)，此結(jié)果與巖礦鑒定結(jié)果基本一致，據(jù)巖石野外巖相特征結(jié)合巖礦鑒定成果，將該侵入體命名為輝長巖較為恰當(dāng)。經(jīng)硅堿圖投點(diǎn)判別，為堿性系列。據(jù)Ol′-Ne′-Q′圖解（圖1）投點(diǎn)判別，落入亞堿性區(qū)，同上述結(jié)果一致，根據(jù)里特曼指數(shù)綜合分析認(rèn)為鈣堿性系列巖類。又據(jù)Ab′-An-Or圖解（圖2）投點(diǎn)判別，樣品落入“普通”巖石區(qū)，進(jìn)一步確定巖石類型為“普通”巖石類型。

巖石鋁飽和度A/NKC值在0.78～0.83之間，小于1.1，具地幔熔融型I型花崗巖特征，CaO+Na2O+K2O>Al2O3，屬準(zhǔn)鋁質(zhì)類型。分異指數(shù)（DI）平均為39.40之間，說明該侵入體具巖漿分異程度相對(duì)較低的特點(diǎn)。

5.微量元素特征

Rb、Ba、Zr、Th、K等元素明顯遞增，Sr、Ta等元素明顯遞減，各侵入體微量元素含量變化較大，其平均含量與維氏值相比，大離子親石元素Ba在各侵入體中含量低于維氏值，Sr在石英閃長巖侵入體中含量高于維氏值，在其它侵入體中均低于維氏值，從微量元素平均值特征表反映出早石炭世侵入巖序列從輝長巖→閃長巖→英云閃長巖→花崗閃長巖→二長花崗巖演化順序，顯示巖漿演化的特征。從早期輝長巖侵入體→二長花崗巖侵入體，大離子親石元素Ba和放射性元素Th有逐漸增高趨勢(shì)，而活動(dòng)性元素與非活動(dòng)性元素總體有升高趨勢(shì)，過度元素總體有降低的趨勢(shì)。

各侵入體微量元素比值反映出各侵入體元素相關(guān)性較好，曲線形態(tài)相似或一致的特點(diǎn)，顯示出同源巖漿演化的特征。

RbN/YbN比值在各侵入體中均大于1，屬于強(qiáng)不相容元素富集型分配型式。Th在各侵入體中平均值大于1，Rb/Sr比值平均在0.05～2.0，略高于地殼平均值，與地殼平均值相當(dāng)，具殼源花崗巖的特征。

6.稀土元素特征

輝長巖：該侵入體稀土總量∑REE為47.29×10-6，總量低，小于維氏值（207×10-6）4.37倍，輕重稀土比值4.47，是維氏值（2.93×10-6）的1.53倍。LaN/YbN比值5.28，CeN/YbN3.27，曲線為右傾型，具輕稀土富集，重稀土虧損型特征。δEu值為1.7，顯示為弱的負(fù)銪異常，表明銪具虧損特征，且Sm/Nd為0.25，小于0.33。據(jù)赫爾曼輕、重稀土分餾劃分方案，該侵入體輕、重稀土分餾較為明顯，輕稀土相對(duì)較為富集，曲線向右傾型，重稀土相對(duì)較為平緩，具殼源花崗巖類的特征。

7.侵入時(shí)代的確定

本侵入巖序列中取輝長巖、輝長玢巖、閃長巖、流紋英安斑巖鈾-鉛（U-Pb）測(cè)年樣各1套。采用單顆粒鋯石激光燒蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（LA-MC-ICPMS）進(jìn)行測(cè)年工作，由北京燕都中實(shí)測(cè)試技術(shù)有限公司（具認(rèn)證資質(zhì)）測(cè)試。檢測(cè)依據(jù)CHJZ 0014-2009，檢測(cè)環(huán)境溫度22℃，濕度29%。

7.1輝長巖

對(duì)該樣品中28粒鋯石的28個(gè)分析點(diǎn)進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb同位素定年分析，除01、08、12、17、18、27、30分析點(diǎn)為不協(xié)和年齡予與剔除外，其余均為協(xié)和年齡，且206Pb/238U表觀年齡變化范圍較小。它們的206Pb/238U表觀年齡介于389Ma～393Ma之間，全部落在諧和線上，獲得206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為391.2±2.2Ma（MSWD=24），這一年齡代表了該侵入巖巖漿的結(jié)晶年齡，即該侵入巖的形成時(shí)代為早泥盆世。

7.2侵入巖的成巖方式

該序列在平面上呈帶狀展布，呈巖株、巖瘤產(chǎn)出。該巖體侵入于早泥盆托讓格庫都克組、中泥盆世北塔山組中及上泥盆卡希翁組地層中，與圍巖產(chǎn)狀不協(xié)調(diào)，與圍巖接觸面極不規(guī)則，多呈波狀彎曲，局部呈港灣狀。巖體內(nèi)部變形變質(zhì)較弱。圍巖未因中泥盆世侵入巖序列的侵入而發(fā)生產(chǎn)狀上和其內(nèi)部的變形作用，巖體常呈脈狀或枝叉狀穿入圍巖內(nèi)，角巖化是主要的圍巖蝕變，角巖及條帶狀角巖帶普遍存在外接觸帶上，在外接觸帶內(nèi)側(cè)大部分地段發(fā)育褐鐵礦化帶，巖體內(nèi)角巖化砂巖捕虜體較多，代表了明顯熱侵位接觸，反映被動(dòng)就位特點(diǎn)。

經(jīng)利用Q-A-Or圖解（圖3）進(jìn)行投影，結(jié)果大多數(shù)投影點(diǎn)落入交代花崗巖區(qū)。

據(jù)此可判別，早泥盆世侵入巖序列侵入巖成巖方式為深部重融改造，經(jīng)深變質(zhì)作用的熔融產(chǎn)物。

8.構(gòu)造環(huán)境分析

早泥盆世侵入巖各侵入體在里特曼-戈蒂里圖解（圖4）中投影，投影點(diǎn)大多落入閉合大陸邊緣造山帶區(qū)（B區(qū)）。

在after Batchelor & Bowdden（1985）的花崗巖與板塊構(gòu)造關(guān)系圖中，輝長巖、輝長玢巖與閃長巖、石英閃長巖侵入體分別落入2區(qū)（板塊碰撞前環(huán)境）和3區(qū)（碰撞后抬升），花崗閃長斑巖與流紋英安斑巖侵入體位于4（造山晚期）、6（同碰撞環(huán)境）與7區(qū)（造山期后的）附近。從各侵入體的微量元素特征分析，RbN/YbN均遠(yuǎn)大于1，說明該序列早期侵入體受匯聚作用的影響，巖漿沿?cái)嗔褞锨志臀?，為碰撞前?gòu)造環(huán)境，晚期侵入體則為同碰撞、碰撞后抬升環(huán)境。據(jù)此說明，該序列處于大陸邊緣造山帶環(huán)境，具有裂解、匯聚花崗巖特征。

綜上所述，并結(jié)合調(diào)查區(qū)大地構(gòu)造演化特征分析可知：中泥盆世中-晚期，伴隨哈薩克斯坦板塊北緣發(fā)生裂解、并不斷向北側(cè)-西伯利亞板塊俯沖，最終碰撞造山成陸這一過程，調(diào)查區(qū)中泥盆世侵入巖序列中的基性侵入巖代表了其裂解期產(chǎn)物，中細(xì)粒閃長巖-石英閃長巖代表了其匯聚期產(chǎn)物，花崗閃長巖-英云閃長巖代表了碰撞期產(chǎn)物，流紋英安斑巖則代表了碰撞-造山期-造山期后產(chǎn)物。

參考文獻(xiàn)：

[1]張強(qiáng).北山地區(qū)輝長巖類的地球化學(xué)特征及其深部信息研究[J].西北地質(zhì)， 2018， （09）.

[2]劉建東.塔源地區(qū)變輝長巖巖石化學(xué)地球化學(xué)特征及成因[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)， 2017， （12）.

[3]劉建東.北秦嶺寨根地區(qū)富鈮輝長巖地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義[J].地質(zhì)科技， 2018， （08）.