青川縣鷹咀山花崗巖體地球化學特征及構造環境

白富正

（四川省地質礦產勘查開發局川西北地質隊，四川 綿陽 621000）

碧口地塊現今位于揚子地塊的西北緣，分別以勉略縫合帶、青川—陽平關斷裂、虎牙斷裂與西秦嶺造山帶、龍門山構造帶以及松潘—甘孜造山帶相接，呈長三角形塊體，向東構造尖滅。碧口地塊的地層由碧口群和上覆的震旦紀以及古生代沉積巖組成，在碧口地塊內侵入有較多的印支期花崗巖類，對這些巖體進行研究有助于進一步研究碧口地塊的深部地殼的屬性。因此，在開展1∶25萬廣元幅區域地質調查時，選擇了鷹咀山花崗巖體為研究對象，通過詳細的巖石學及地球化學研究，結合前人的研究成果探討該巖體的成因及構造環境。

1 地質背景及巖石特征

圖1 鷹咀山一帶地質簡圖

鷹咀山巖體位于四川省青川縣北部姚渡鎮鷹咀山一帶，巖體呈渾圓形，分布面積約55km2（圖1）。巖性為灰白色中細粒二長花崗巖。巖石呈灰白色，中細粒-細粒花崗結構，塊狀構造。主要礦物組成為石英，他形粒狀，含量約30%;斜長石，自形柱狀，含量34%±;鉀長石，不規則板狀，含量20%±;暗色礦物以黑云母為主， 半自形片狀，具多色性，含量5%±。角閃石少見。副礦物以榍石和磷灰石為主，其次為鋯石、榍石、磁鐵礦等。

巖體呈饅頭狀侵于中新元古代碧口群變質沉積火山巖系中，接觸面清晰，總的看呈波狀、鋸齒狀侵入圍巖中[1]，圍巖主要巖性為石英片巖，在巖體邊部有寬約100m的接觸角巖帶。

2 巖石地球化學特征

2.1 巖石化學特征

如表1所示，鷹咀山巖體常量元素具如下特征：巖石中的SiO2含量較高且變化范圍較窄，顯示硅過飽和，部分鋁過飽和特征， 在QAP巖石分類圖解上（圖2），數據點均落入二長花崗巖區域，Al2O3含量較高（14.51%～16.41%），里特曼指數變化在2.12～2.98間(σ＜3.3)，A/NK變化在1.17～1.38，A/CNK變化在0.77～1.05之間，因此顯示鈣堿性和準鋁質到弱過鋁質的常量元素特征。大多數樣品的Mg#指數偏高（47%～54%），全堿含量較高（7.59%～8.89%），K2O普遍小于Na2O，K2O/Na2O在0.71～0.81間，在SiO2-K2O圖解中（圖3）落入高鉀鈣堿性系列，在K2O-Na2O圖中（圖 4），樣品全部落入I型花崗巖。分異指數（DI）為 78.42～86.87，分異指數具有較高的值和相同的分異趨勢，表明原始巖漿的結晶分異較強烈和相同的分異趨勢。該巖體的 TiO2、FeO、MnO、MgO、CaO、P2O5含量均隨SiO2含量的增加呈現出明顯的降低趨勢，而Na2O、K2O含量與SiO2表現出弱的正相關關系，反映原始巖漿具有同來源和同時代的特征。

表1 鷹咀山花崗巖體巖石化學成分及特征參數表

圖2 鷹咀山巖體QAP圖（after streckeisen，1973，Maitre，1989）

圖3 鷹咀山巖體K2O-SiO2圖解（據Rickwood P C，1989）

圖4 鷹咀山巖體K2O-Na2O圖解（據Collins，1989）

2.2 稀土元素地球化學特征

圖5 鷹咀山巖體稀土元素球粒隕石標準化曲線圖(球粒隕石標準化數據據Boynton (1984)

表2 鷹咀山花崗巖微量元素及稀土元素豐度（×10-6）

圖6 鷹咀山巖體微量元素蛛網圖(原始地幔引自Wood，1979)

鷹咀山花崗巖稀土元素（表2）， ∑REE較高（206.44×10-6～412.63×10-6），平均值325.29×10-6。輕重稀土之間分異明顯（∑LREE/∑HREE為15.21～22.33，La/Yb為36.59～53.48，平均為42.87），LREE相對富集，HREE相對虧損，LREE內部分異較為明顯，(La/Sm)N為7.43～9.08，平均為8.37，重稀土明顯虧損可能是殘留體中含較大數量的極富重稀土的石榴子石和角閃石造成的，(La/Yb)N為24.68～36.06，平均值為28.91，表明它是在陸殼底部大壓力下源區巖石脫水熔融形成的，Eu具有中等-弱的負異常，δ Eu為0.67～0.84，平均為0.78，Eu的負異常可能是斜長石、鉀長石的分離引起，稀土元素配分圖為大傾角的右傾曲線(圖5)。

2.3 微量元素地球化學特征

巖石富集大離子親石元素Rb、Sr、Ba、K等，低的Rb/ Sr（比值0.05～0.15）， 低的Rb/ Ba（比值0.04～0.08），虧損高場強元素Nb、Ta、P、Y，顯示了偏高的Sr/Y比值（30.25～64.85）、偏低的Nb/Ta比值（8.32～15.28）。所有樣品具有相似的微量元素原始地幔標準化的分布模式，顯示明顯的Nb、Ta以及Ti、P相對相鄰元素的虧損（圖6），這些與現代典型的與巖石圈俯沖相關的火山巖和侵入巖的特征相符[2]。

3 巖石成因及構造環境

3.1 巖石成因

上述地球化學分析說明，鷹咀山花崗巖為準鋁質-弱過鋁質花崗巖，A/CNK值均在1.05以下，具較高的Na2O含量、較高的Mg#值（多數＞47）、低的Rb/ Sr、Rb/ Ba、偏高的Sr/Y比值、副礦物組合中未出現富鋁礦物而普遍出現榍石、較高的分異指數（DI：78.42～86.47）、輕重稀土分異程度較高、弱的負銪異常（δEu為0.67～0.84）。明顯不同于強烈富鋁的S型花崗巖和典型的幔源型花崗巖，在K2O-Na2O圖中（圖4），樣品全部落入I型花崗巖，鷹咀山花崗巖在成巖過程中已經過較明顯的結晶分異作用(圖7、圖8)，為此認為屬于較明顯分異的I型花崗巖。

3.2 構造環境

圖7 鷹咀山巖體La-La/Sm圖解(據 Allegre and Minster，1978)

圖8 鷹咀山巖體Zr-Zr/Sm圖解(據 Allegre and Minster，1978)

綜上所述：鷹咀山花崗巖體在成因上應該是與大洋板塊向揚子地塊的俯沖密切相關的，其地球化學特征具有明顯的與俯沖相關的火山弧巖漿作用的特點，即富集大離子親石元素Rb、Sr、Ba、K等，虧損高場強元素 Nb、Ta、P、Y等，在 Rb-Yb+Nb圖解、Rb-Yb+Ta圖解中（圖9、圖10），樣品全部落入火山弧花崗巖區。同時我們發現這些花崗巖類，具有相似的地球化學特征，相對富鈉貧鉀，K2O/Na2O<1，大多數<0.8，為準鋁質一弱過鋁質花崗巖，輕重稀土分異程度明顯，中等一弱負 Eu異常，顯示殼幔混合的特點[3]，只是由于熔體混合比例的差異和源區物質成分的不均一，使這些花崗巖類的地球化學特征表現出一定程度的差異。因此，它們應是相似的構造背景下的產物，都指示俯沖作用的存在[3]。

據同一地質背景的陽壩巖體成因研究：陽壩巖體中廣泛發育暗色微粒包體，顯示出巖漿混合的典型特征，暗色微粒包體可能是曾經受到俯沖流體交代的富集地幔部分熔融產生的熔體經歷了高度結晶分異的產物，它的形成代表了一次幔源巖漿底侵事件，陽壩巖體是殼一幔巖漿混合作用的產物[4]。

綜上所述，鷹咀山巖體與陽壩巖體相似的地質背景，其構造環境和形成機制相同，形成機制為：在俯沖碰撞的動力學背景下，發生幔源巖漿對下地殼的底侵作用。底侵巖漿帶來的大量熱量導致下地殼物質發生熔融，形成大規模的花崗質巖漿，同時在造山環境下，不斷上升的幔源巖漿注入到花崗質巖漿房中，并與之發生不同程度的混合形成殼幔混源巖漿，再經歷較高程度分離結晶作用，便形成鷹咀山巖體[5]。

圖9 鷹咀山巖體Rb-Yb+Nb構造判別圖解（afer Pearce，1984）

圖10 鷹咀山巖體Rb-Yb+Ta構造判別圖解（afer Pearce，1984）

4 結語

通過鷹咀山花崗巖體的地質和地球化學特征及其構造環境的詳細研究，得出如下結論：

1）鷹咀山花崗巖具有硅過飽和、部分鋁過飽和、A/CNK值均在0.77～1.05，富集大離子Rb、Sr、Ba、K元素，虧損高場強Nb、Ta、P、Y元素，屬高鉀鈣堿性、準鋁質-弱過鋁質較高分異的I型花崗巖。

2）鷹咀山巖體可能是：由俯沖帶之上的幔源巖漿提供熱量與其地殼物質部分熔融形成的花崗質巖漿在地殼深部混合形成殼幔混源巖漿，再經歷較高程度分離結晶作用形成的。

[1] 謝啟興，白富正，等.1：25萬廣元幅區域地質調查工作總結[R].2012.

[2] 張沛，等.川西北龍門山彭灌雜巖地球化學特征、巖石成因與構造意義[J].大地構造與成礦學，2008.

[3] 李佐臣，等.川西北平武地區南一里花崗巖體地球化學特征及構造環境[J].地質學報，2009.

[4] 秦江鋒，等.揚子板塊北緣碧口地區陽壩花崗閃長巖體成因研究及其地質意義[J].巖石學報，2005.

[5] 秦江鋒，等.甘肅康縣陽壩巖體巖石成因及殼幔相互作用[J].地球科學與環境學報，2006.