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《地質(zhì)與資源雜志》2015年第一期

1地球化學(xué)特征

1.1主量元素特征表1分析表明大樺背花崗巖主量元素具有以下特征：（1）富硅，大樺背花崗巖體的SiO2含量為71.68%～75.72%，平均73.40%.結(jié)晶分異程度高，DI值為86.82～94.24，平均89.99，低于福建北東沿海強(qiáng)分異I型花崗巖的DI值（DI>95）［1］，但與華南福岡（DI=82～94）、西藏岡底斯東部察隅（DI=82～92）強(qiáng)分異I花崗巖相近［2-3］，同時(shí)與AckleyI型花崗巖相似.（2）弱過鋁質(zhì)（圖2）［4］，A/CNK=1.03～1.09，平均1.05，這可能與其原巖特征有關(guān).（3）高堿，ALK=8.22%～8.84%，并且相對(duì)富鉀，K2O/Na2O=1.01～1.38，平均1.16；巖石堿度率指數(shù)（AR）=3.22～4.44，平均3.72，里特曼指數(shù)（σ43）=2.20～2.54，平均2.36<3.3，屬高鉀鈣堿性系列（圖3）［5］，具有巖漿弧巖漿巖特征.正長(zhǎng)花崗巖鉀含量高于二長(zhǎng)花崗巖，斑狀粗粒正長(zhǎng)花崗斑巖的鉀含量與其余類型相近.（4）鐵、鎂、鈣、鈦、磷、錳的含量均低，也說明了其經(jīng)歷了很強(qiáng)的分異演化過程.TFeO/MgO=5.71～13.57，平均8.56，全部落在高分異I型花崗巖范圍內(nèi)（TFeO/MgO=4～16）［6］.二長(zhǎng)花崗巖較正長(zhǎng)花崗巖富鐵、鎂、鈣，正長(zhǎng)花崗巖富Ti、P等，正長(zhǎng)花崗巖分異程度較高.

1.2微量元素特征就微量元素組成（表1、圖4）［7］而言，所有樣品不同程度富集Rb、Th、La、Pb、Nd、Hf、Dy，虧損Ta、Nb、Ce、P、Sm、Ti.高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）Ti、P明顯虧損，Nb、Ta含量較低，表現(xiàn)出類似于與俯沖帶有關(guān)的活動(dòng)大陸邊緣或島弧巖漿巖的特征［8-9］，Rb、Th富集和Nb虧損暗示有上地殼物質(zhì)的參與［10］，指示了不同巖石類型的同源演化特征.粗粒正長(zhǎng)花崗巖Ba強(qiáng)烈虧損，中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖富集，其余類型略有虧損，說明粗粒正長(zhǎng)花崗巖結(jié)晶分異程度最高，中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖最差，其余介于兩者之間.粗粒正長(zhǎng)花崗巖和中粗粒正長(zhǎng)花崗巖富集銪，二長(zhǎng)花崗巖略虧損銪，正長(zhǎng)花崗斑居中，也指示正長(zhǎng)花崗巖演化程度高于二長(zhǎng)花崗巖，且粒度粗的高于細(xì)的.

1.3稀土元素特征稀土元素（表1和圖5）配分曲線整體表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型，輕稀土右傾明顯，重稀土曲線較為平緩.稀土總量整體較低，介于107.10×10-6～就δEu而言，斑狀中粗粒二長(zhǎng)花崗巖、粗粒正長(zhǎng)花崗巖、中粗粒正長(zhǎng)花崗巖顯示負(fù)銪異常，結(jié)晶分異作用發(fā)育，其中粗粒正長(zhǎng)花崗巖演化程度最高，斑狀中粗粒二長(zhǎng)花崗巖較高，中粗粒正長(zhǎng)花崗巖中等；中粗粒二長(zhǎng)花崗巖、粗粒正長(zhǎng)花崗斑巖和中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖顯示正銪異常，說明其分異作用不明顯，可能與原巖特征有關(guān)、結(jié)晶溫壓等條件變化有關(guān).中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖顯示較為異常的稀土配分特征，可能與同化混染有關(guān).

2巖石成因

2.1年代學(xué)特征華北克拉通北緣發(fā)育安第斯型巖漿弧環(huán)境的時(shí)間為324～300Ma，而后碰撞花崗巖類的年齡為254～237Ma.古亞洲洋沿興蒙造山帶，自西向東關(guān)閉，最終在索倫-延吉縫合線全部閉合，古亞洲洋閉合時(shí)間和華北-蒙古弧碰撞時(shí)間限定在290～250Ma.前人發(fā)表的大樺背花崗巖的鋯石U-Pb年齡介于330～365.7Ma，指示大樺背為海西期早石炭世產(chǎn)物.另外，大樺背北部約5km處發(fā)育早石炭世石英閃長(zhǎng)巖（戴朝成，未發(fā)表），可見當(dāng)時(shí)研究區(qū)尚處于古亞洲洋板塊向華北板塊俯沖的環(huán)境，古亞洲洋尚未關(guān)閉.

2.2成因類型按照花崗巖物源分類（I、A、S、M和H型花崗巖）方案，關(guān)于大樺背花崗巖的成因，前人存在兩種不同的觀點(diǎn)：S型同碰撞和I型同碰撞-后碰撞過渡成因.本研究所選大樺背花崗巖樣品中，A/CNK<1.1，小于典型S型花崗巖的A/CNK值［19］，有別于S型花崗巖.大樺背花崗巖體同樣具有不同于A型花崗巖的特征：Zr+Nb+Ce+Y值（222.71×10-6～325.04×10-6，平均268.79×10-6，小于350×10-6）和10000Ga/Al值（2.03~2.56，平均2.32，小于2.6），均低于A型花崗巖的下限值.10000Ga/Al系列圖解和Zr+Nb+Ce+Y圖解中，大樺背基本上都落在I型花崗巖范圍內(nèi)，與加拿大AckleyI型花崗巖體相似.TFeO/MgO-10000Ga/Al圖解（圖6）中，落在分異花崗巖范圍內(nèi)，表現(xiàn)出與華南佛岡典型I型、加拿大AckleyI型花崗巖體相似的特點(diǎn)。花崗巖體的鋯石的Zr飽和溫度為762.12～817.28°C，平均786.80°C，與華南佛岡、西藏岡底斯東部察隅高分異I型花崗巖Zr飽和溫度范圍相近，都低于A型花崗巖的成巖溫度，這樣也就排除了大樺背巖體是分異A型花崗巖的可能.另外，大樺背花崗巖中存在角閃石，也是其為I型花崗巖的重要礦物學(xué)證據(jù).

2.3源區(qū)特征從微量元素特征，可以看出本區(qū)花崗巖具有巖漿弧的特征，Rb、Th和Nb特征暗示其具有殼源特征，Ba、Sr虧損，也指示結(jié)晶分異作用的存在.為進(jìn)一步揭示其源區(qū)特征，在前人數(shù)據(jù)（表2）基礎(chǔ)上，進(jìn)行Pb同位素物源分析.207Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解（圖9）顯示，本區(qū)花崗巖原巖分布較為分散，有下地殼、成熟島弧和部分上地殼，但大多數(shù)分布于下地殼.208Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解（圖10）中，主要落在成熟島弧、下地殼和大洋島玄武巖中.△γ-△β圖解（圖11）中，樣品投入到上地殼與地幔混合的俯沖鉛和造山帶鉛的范圍內(nèi)，其中沉積作用應(yīng)該是俯沖板片的海洋沉積物.由于其中落入造山帶鉛的樣品的模式年齡均早于大樺背的形成年齡，該區(qū)當(dāng)時(shí)并未發(fā)生碰撞造山.該區(qū)SiO2含量平均73.40%，說明幔源組分參與量很少.綜上所述，筆者認(rèn)為大樺背的原巖主要為中下地殼、成熟島弧和大洋島弧玄武巖，有部分上地殼組分、海洋沉積物和少量的幔源加入.

3構(gòu)造環(huán)境

在區(qū)域地質(zhì)、巖石地球化學(xué)綜合研究的基礎(chǔ)上，對(duì)樣品進(jìn)行構(gòu)造環(huán)境分析，即分別對(duì)樣品進(jìn)行R2-R1圖解、Rb-Y+Nb圖解和lg［CaO/（Na2O+K2O）］-SiO2圖解［30］（圖12）分析，3種圖解從不同側(cè)面反映了相似的構(gòu)造環(huán)境.具體說，R2-R1圖解中大樺背巖體樣品落入同碰撞-后碰撞過渡環(huán)境中.Rb-Y+Nb圖解（圖13）中，樣品在后碰撞范圍內(nèi).lg［CaO/（Na2O+K2O）］-SiO2圖解（圖14）中，大樺背巖體落入到由擠壓環(huán)境向伸展環(huán)境轉(zhuǎn)化的過渡環(huán)境.加之，大樺背花崗巖屬于高鉀鈣堿系列，高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）中Ti、P明顯缺失，Nb、Ta含量較低，均指示其島弧和活動(dòng)大陸邊緣有關(guān)的構(gòu)造背景.由以上知，大樺背花崗巖體可能形成于弧后擠壓向伸展環(huán)境過渡的活動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造背景.具體而言，圖12～14中，粗粒正長(zhǎng)花崗巖形成于伸展環(huán)境或接近伸展環(huán)境，中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖、斑狀中粗粒二長(zhǎng)花崗巖更靠近同碰撞或擠壓環(huán)境，其他巖石類型處于兩者之間的過渡環(huán)境.

4結(jié)論

大樺背花崗巖為分異型I型花崗巖，正長(zhǎng)花崗巖演化分異程度高于二長(zhǎng)花崗巖，相同巖性粒度粗的巖石演化程度高于粒度細(xì)的，花崗斑巖演化程度不高，巖體的細(xì)分有助于花崗巖成因內(nèi)幕細(xì)節(jié)的揭示.大樺背花崗巖屬于高鉀鈣堿性巖漿系列.它形成于海西期早石炭世古亞洲洋板塊向華北板塊俯沖晚期的同碰撞-后碰撞過渡階段.該階段俯沖板片插入地幔脫水熔融，致使地幔因體積增加而上涌.另外，俯沖擠壓使陸殼水平縮短，垂向加厚，中下地殼、成熟島弧和大洋島弧大面積部分熔融，伴有少量地幔與未知含量的海洋沉積物及早期造山作用產(chǎn)物等物質(zhì)的不同程度混合作用，于構(gòu)造有利部位形成大樺背花崗巖.大樺背花崗巖的形成，也進(jìn)一步印證了華北板塊北緣陸緣弧增生的事實(shí).

作者：張輝 戴朝成 閆秋實(shí) 王新亮 時(shí)國 陳文文 胡志成 單位：東華理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院 成都理工大學(xué) 核工程與核技術(shù)學(xué)院 內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 長(zhǎng)江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院