安徽省东至南部地区花岗闪长斑岩岩石地球化学特征及成因研究

摘要：本文对安徽省东至县南部地区出露的部分花岗闪长斑岩进行岩石学以及岩石地球化学研究。结果表明，该花岗闪长斑岩高硅、富碱，属于钙碱性系列过铝质岩石。岩石稀土总量低，轻稀土富集，重稀土亏损，弱的负Eu异常。岩石富含大离子亲石元素（Ba，Sr），而亏损高场强元素（Y，Yb）。岩石显示出火山弧花岗岩的特征，其成因主要与下地壳有关，也有部分幔源物质的混入。

关键词：安徽东至南部；花岗闪长斑岩；地球化学；I型花岗岩

1.前言

近年来，安徽省东至地区在多金属矿找矿方面成果显著。在东至县北部地区，发现一些较大规模的金、铅锌矿床，如查册桥金矿、黄柏金矿、兆吉口铅锌矿等（聂张星，2016），表明区内具有较大的成矿潜力。前人发现的成矿带地区，研究程度相对高，多集中分布在东至县北部地区。对于东至县南部地区，矿产调查工作较为薄弱，研究资料匮乏，对该地区的找矿工作的进展较为制约。笔者在东至县南部地区进行矿产调查工作，对本区内的成矿地质背景进行深入调查研究，并对区内的侵入岩进行深入探讨，旨在完善东至地区的找矿工作全面发展。

2.区域地质背景

研究区位于扬子陆块下扬子被动陆缘与江南隆起交接部位，北属下扬子被动陆缘东至-泾县断褶带，南属江南隆起皖南褶冲带和江南古岛弧带障公山隆起（图1）。

研究区隶属华南地层大区扬子地层区。以江南断裂为界，北西属于下扬子地层分区，南东属江南地层分区。主要出露有青白口纪、南华纪、震旦纪、寒武纪、奥陶纪、志留纪地层及白垩纪地层（图1）。区内岩浆岩出露较少，主要以一些小的岩脉、岩枝为主，面积较小。岩石类型主要分为两类：①中、基性岩：辉绿（玢）岩、闪长岩、闪长玢岩、石英闪长（斑）岩、二长斑岩脉；②酸性岩：花岗岩、花岗斑岩、花岗闪长斑岩、流纹斑岩。研究区地质构造复杂（图1），自元古代以来，经历了多期构造活动，表现明显的有晋宁运动、加里东运动、印支运动和燕山运动，并伴随有沉积、岩浆、变质、成矿等地质作用发生。区内的褶皱分为四期：近东西向、北东向、北西向以及叠加褶皱；区内的断裂构造按其走向可划分为北北东向、近南北向、北西向、北东向、北东东（近东西）向五组，其中以北北东向和北东向最为发育。

3.花岗闪长斑岩岩石学特征

本次工作主要研究对象为区内花岗闪长斑岩，主要分布在东至断裂以西。岩石呈灰绿色，斑状结构，块状构造。斑晶斜长石呈半自形板状，多被绢（白）云母交代呈残余；石英呈他形粒状；黑云母呈半自形片状，被白云母交代呈残余、假象，并析出大量不透明矿物；基质石英呈他形粒状，斜长石呈半自形—他形板状，钾长石呈他形粒状分布于斜长石和石英间；黑云母呈半自形片状，多完全绢（白）云母化。斑晶含量（58%±），主要由斜长石（28%±）、石英（20%±）、黑云母（10%±）组成，大小在2mm～3mm；基质（42%±），为石英（21%±）、鉀长石（8%±）、斜长石（12%±）、黑云母（<1%）及磷灰石（<1%）等，呈均粒状分布，直径在0.06mm～ 0.1mm。。次生矿物：绢云母（20%±）、白云母（6%±）及不透明矿物（8%±）。伴高岭土化、绿泥石化、绢云母化、褐铁矿化等。

4.采样与实验方法

本次工作取4件花岗闪长斑岩样品，具体采样位置见图1。样品较为新鲜，轻微绢云母化、黄铁矿化，呈浅灰色，斑状结构，块状构造。

本次工作的全岩主量和微量元素分析在安徽省地质实验研究所完成。全岩主量元素的分析采用X-射线荧光光谱分析法（XRF法），分析精度优于5%。微量元素采用ICPMS（电感耦合等离子体质谱）分析方法。大部分元素的分析精度优于2%。

5.分析结果

本次测试的实验结果见表1。

5.1主量元素

花岗闪长斑岩中ω（SiO2）介于69.01%-74.49%，均值为71.61%；ω（K2O）介于2.71%-2.84 %，均值为2.79%；ω（Na2O）介于3.75%- 4.3%，均值为4.00%；ω（K2O + Na2O）介于6.55%-7.01 %，均值为6.79%；K2O/ Na2O=0.63-0.75。

在花岗岩类TAS分类图解中，样品数据均落入花岗闪长岩与花岗岩交界处，主要位于花岗闪长岩区域，基本与岩相学特征一致（图2a），在SiO2-K2O图解上，基本落在钙碱性系列区域内（图2b）。样品中，ω（Al2O3）介于14.78%-16.61%，均值为15.56%，碱度率AR偏低，在2.27-2.57之间（均值为2.40），在AR-SiO2图解（图2c）上显示出其具有钙碱性特征。过饱和度A/CNK值（Al2O3/（CaO+ K2O+Na2O））在1.05-1.72之间，属于过铝质岩石（图2d）

（a）（据Middlemost，1994）、花岗岩K2O-SiO2图解（b）AR-SiO2图解

（c）A/NCK-A/NK（Rickwood，1989）图解

（d）（据Ewart，1982）

（a）中1.橄榄辉长岩；2a.碱性辉长岩；2b.亚碱性辉长岩；3.辉长闪长岩；4.闪长岩；5.花岗闪长岩；6.花岗岩；7.硅英岩；8.二长辉长岩；9.二长闪长岩；10.二长岩；11.石英二长岩；12.正长岩；13.副长石辉长岩；14.副长石二长闪长岩；15.副长石二长正长岩；16.副长正长岩；17.副长深成岩；18.霓方钠岩/磷霞岩/白榴岩；Ir-Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性。

5.2微量稀土元素

东至南部地区花岗闪长斑岩样品中，稀土元素配分曲线呈右倾型（图3a），∑REE范围在112.04×10-6～158.65×10-6之间，轻重稀土比值（LREE/HREE）为在10.46～17.75之间，（La/Yb）N值在20.02～28.04之间，表征轻重稀土元素分馏较为明显（图3a），轻稀土元素分馏程度中等，HREE相对于LREE亏损。δEu在0.69～0.85，平均为0.76，具有弱的负Eu异常，说明斜长石的分离结晶作用不明显；该稀土配分模式与下地壳岩石的配分模式相类似，可能为地壳重熔型产物。

Rb、Ba、Th含量较高，其中，Rb含量变化范围在82.00×10-6～149.40×10-6之间，Ba含量变化范围在285.20×10-6～ 2274.00×10-6之间，Th含量变化范围在10.00×10-6～17.70×10-6之间。在微量元素原始地幔标准化蛛网图（图3b）中可见，大离子亲石元素（LILE）Ba（285×10-6～2274×10-6）、U（2.55×10- 6～34.2×哦10- 6）富集，高场强元素（HFSE）Y（6.64×10- 6～18.15×10- 6）、Yb（0.76×10- 6～1.33×10- 6）亏损。Nb（5.20×10-6～6.08×10-6）、Sr（134.30×10-6～397.90×10-6）、Ti高场强元素明显亏损。Sr的部分亏损显示其源区残留相中，可能出现有斜长石和角闪石。Ti、亏损归可能因钛铁矿和磷灰石分离结晶。曲线整体右倾较为明显。

6.讨论

6.1岩浆起源和岩石成因

皖南地区花岗岩大面积出露，主要为两期：第一期年龄在130Ma～170Ma，岩性以花岗闪长岩为主。第二期年龄在109Ma～132.2Ma，岩性以花岗岩为主。在本区进行广泛的岩石年代学测试后，以136Ma为界，认为皖南地区花岗岩类成岩年龄基本集中在120Ma～150Ma之间。前人对于本区内的花岗闪长岩脉U-Pb同位素测年所得年龄为150.7Ma±1Ma，属于晚侏罗世，与皖南地区总体花岗闪长岩年龄特征相符。

在K2O-Na2O图解（图4a）上，样品均落入I型花岗岩的区域内，且研究区Na2O的含量基本大于3.4%，SiO2、K2O、Ce、Y、Nb等元素含量低，铝饱和度大于1，富集轻稀土且Eu无明显异常，均显示其具有I型花岗岩的特征。

在δEu-（La/Yb）N图解（图4b）上，显示区内的花岗闪长斑岩主要落入壳幔混合区与壳源边界处，说明其成岩物质可能主要来源于下地壳，但也有部分幔源物质参与。岩石中微量元素特征也可以辅助判断岩浆来源，与下地壳相比，花岗闪长斑岩样品中，明显亏损HREE和Y元素，（La/Yb）N值相对偏高，说明源区可能有地幔物质的加入。花岗闪长斑岩样品中相当富集Rb、Ba、Th等大离子亲石元素，Ta、P、Ti等高场强元素相对弱亏损，指示可能存在的幔源岩浆引起壳源物质的熔融或对地壳物质的同化混染作用。

综上分析，笔者认为区内的花岗闪长斑岩属于壳源型花岗岩，夹杂一定的地幔岩浆与下地壳岩浆混合后，进过复杂的演化作用在浅部冷凝而形成的。

6.2构造意义

通常认为，花岗岩与大地构造环境之间存在密切联系，花岗岩产出的构造环境或其出露的构造位置在讨论其成因方面具有重要的意义，利用地球化学标志可以判别花岗岩形成时大地构造环境。

研究区及其邻区地处华北地块、扬子地块与华夏地块之间，大地构造环境复杂，先后受到多次构造事件的影响，这一系列地质事件，影响着长江中下游地区及皖南地区中生代的岩浆活动。目前关于区内成岩环境有三种观点：第一种认为与古太平洋板块向西的俯冲作用相关；第二种认为岩浆活动受太平洋板块俯冲和陆内拉张作用的双重影响；第三种认为是陆内拉张作用的产物，与太平洋板块的俯冲无关。

在Y-Nb图解（图5a）与Yb+Nb-Rb图解（图5b）上，研究区内的花岗闪长斑岩样品均落入火山弧花岗岩与同碰撞花岗岩交汇处，显示出其具有火山弧花岗岩特点。

综合东至南部地区大地构造位置以及前人的年代学研究与地球化学研究，笔者认为，研究区内的花岗闪长斑岩形成时期可能处于板块挤压作用向板内拉张作用的过渡阶段。即在约150Ma左右，太平洋板块由挤压向拉张过渡时期，加厚的下地壳发生拆沉，导致软流圈上涌，与下地壳混合形成岩浆并沿裂隙上涌，形成了区内的花岗闪长斑岩。

7.結论

（1）岩石学，岩石地球化学特征表明，东至南部地区花岗闪长斑岩，高硅富碱（ω（SiO2）平均为71.61%，ω（Na2O+ K2O）平均为6.79%，K2O/ Na2O为0.63-0.73），属于钙碱性系列过铝质岩石，属于I型花岗岩。稀土元素、微量元素地球化学特征表明，该地区花岗闪长斑岩源区主要起源于下地壳，并有部分幔源物质混入参与岩浆作用过程。

（2）通过构造环境判别图解，表明东至南部地区花岗闪长斑岩具有火山弧花岗岩特点，形成于挤压向拉张的过渡环境。

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