遼寧鳳城大堡—五龍背巖體特征與侵入機(jī)制

趙明遠(yuǎn)

遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧 大連 116100

0 引言

遼東—遼北地區(qū)廣泛分布有白堊紀(jì)侵入巖，同時(shí)相伴隨有大小不一的火山斷陷盆地，代表了晚燕山板塊造山作用的縮影。而遼東鳳城大堡-五龍背巖體則是遼東—遼北地區(qū)最有代表性的擠壓背景下侵入的巖體，亦為遼東地區(qū)晚燕山運(yùn)動(dòng)重要表現(xiàn)特征之一。在以往的研究中,根據(jù)Rb-Sr同位素測(cè)年結(jié)果為211Ma，將該巖體置于晚三疊世，（丹東市1：25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2003；遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989）[1]。依據(jù)SHRIMP 126.2 Ma年齡，將其大堡—五龍背巖體的時(shí)代重新厘定為白堊紀(jì)（遼寧省區(qū)域地質(zhì)志2018，待出版）。筆者通過(guò)該巖體巖石地球化學(xué)特征的研究結(jié)果認(rèn)為，其成因類(lèi)型主要為殼源，屬于處于擠壓構(gòu)造背景下氣球膨脹式主動(dòng)侵位的巖基。

1 地質(zhì)特征

圖 1 鳳城地區(qū)地質(zhì)略圖Fig. 1 Geological sketch of Fengcheng area

遼東白堊紀(jì)侵入巖呈東西向展布于風(fēng)城大堡-五龍背(圖1)一帶。空間上呈小型巖基狀產(chǎn)出，侵入古元古代遼河群和中侏羅世大堡組，并被U-P年齡117Ma早白堊世石英閃長(zhǎng)巖和石英二長(zhǎng)巖所侵。Rb-Sr同位素測(cè)年為211Ma，SHRIMP年齡為126.2 Ma，時(shí)代為早白堊世。巖體具多期侵位特點(diǎn)，早期為花崗閃長(zhǎng)巖以塊狀構(gòu)造為主，中期為塊狀中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖，晚期中細(xì)粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖發(fā)育定向斑晶，侵位葉理發(fā)育。各期次侵位的巖石接觸關(guān)系為涌動(dòng)。

2 巖石學(xué)特征

大堡—五龍背巖體巖石為花崗閃長(zhǎng)巖、中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖，中細(xì)粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖,以中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖為主。

花崗閃長(zhǎng)巖：巖石為灰白色，不等?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要造巖礦物為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、角閃石、黑云母。

斜長(zhǎng)石：半自形板狀，成分為中—更長(zhǎng)石，聚片雙晶及環(huán)帶構(gòu)造發(fā)育，絹云母化及鈉黝簾石化較強(qiáng)，有的晶體有裂開(kāi)雙晶紋被錯(cuò)斷現(xiàn)象，含量52%；鉀長(zhǎng)石：它形—半自形板狀，常交代斜長(zhǎng)石成凈邊結(jié)構(gòu)，成分為條紋長(zhǎng)石，具較強(qiáng)的高嶺土化，含量21%；石英，它形粒狀，波狀消光明顯，含量18%；黑云母，黃褐—棕褐色，葉片狀，綠泥石化蝕變較強(qiáng)，局部出現(xiàn)彎曲，含量7%。角閃石呈半自形柱狀或它形粒狀，草綠色，含量2%。

中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖：巖石呈淺肉紅色，不等?；◢徑Y(jié)構(gòu)、中細(xì)粒似班狀花崗結(jié)構(gòu)，塊狀—弱片麻狀構(gòu)造。主要造巖礦物為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母、角閃石。

鉀長(zhǎng)石：為條紋長(zhǎng)石，顆粒大小不等，半自形板狀或不規(guī)則狀，常包含斜長(zhǎng)石嵌晶，卡氏雙晶發(fā)育，含量21%～24%。由電子探針?lè)治鼋Y(jié)果（表1）計(jì)算出鉀長(zhǎng)石三端員組分為Or=97、Ab=3、An=0，其晶體化學(xué)式見(jiàn)表1；斜長(zhǎng)石：成分為更長(zhǎng)石，An=17，自形—半自形板狀，聚片雙晶發(fā)育，可見(jiàn)環(huán)帶構(gòu)造，絹云母化較強(qiáng)，有時(shí)被鉀長(zhǎng)石交代構(gòu)成凈邊或殘骸結(jié)構(gòu)，含量35%～48%。由電子探針?lè)治鼋Y(jié)果（表1）計(jì)算出斜長(zhǎng)石三端員組分為：Or=2、Ab=86、An=12，其晶體化學(xué)式見(jiàn)表1；石英，它形粒狀，不規(guī)則狀充填于長(zhǎng)石及暗色礦物粒間，含量22%～24%；黑云母片狀，有時(shí)綠泥石化，僅保留葉片狀結(jié)構(gòu)，含量4%～8%，其化學(xué)成分及晶體化學(xué)式見(jiàn)表1；角閃石：為普通角閃石，少量～2%，幾乎完全綠泥石化，僅保留角閃石假象。

中細(xì)粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖： 巖石呈淺肉紅色，中細(xì)粒似班狀花崗結(jié)構(gòu)，塊狀—弱片麻狀構(gòu)造。主要造巖礦物為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母、角閃石。其中斑晶含量為10%～15%，成分為斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石。

鉀長(zhǎng)石：為條紋長(zhǎng)石，顆粒大小不等，半自形板狀或不規(guī)則狀，常包含斜長(zhǎng)石嵌晶，卡氏雙晶發(fā)育，含量28%.由電子探針?lè)治鼋Y(jié)果（表1）計(jì)算出鉀長(zhǎng)石三端員組分為Or=81、Ab=19、An=0，其晶體化學(xué)式見(jiàn)表1;斜長(zhǎng)石：成分為更長(zhǎng)石，An=17，自形—半自形板狀，聚片雙晶發(fā)育，可見(jiàn)環(huán)帶構(gòu)造，絹云母化較強(qiáng)，有時(shí)被鉀長(zhǎng)石交代構(gòu)成凈邊或殘骸結(jié)構(gòu)，含量37%。由電子探針?lè)治鼋Y(jié)果（表1）計(jì)算斜長(zhǎng)石三端員組分為Or =2、Ab=91、An=7；有序度=0.8，其晶體化學(xué)式見(jiàn)表1；石英，它形粒狀，不規(guī)則狀充填于長(zhǎng)石及暗色礦物粒間，含量25%；黑云母片狀，有時(shí)綠泥石化，僅保留葉片狀結(jié)構(gòu)，含量5%，其化學(xué)成分及晶體化學(xué)式見(jiàn)表1；角閃石：含量5%，幾乎完全綠泥石化，僅保留角閃石假象。

大堡巖體富礦物特點(diǎn)為富含磁鐵礦（表2），副礦物組合類(lèi)型為磷灰石-鋯石-榍石和磷灰石—鋯石型。其鋯石特點(diǎn)多為淺黃色，個(gè)別為淺紫色，多數(shù)透明—半透明，少數(shù)透明，金剛光澤、弱金剛光澤，具淺色礦物和暗色礦物包體，少數(shù)具裂紋、斑點(diǎn)或鐵染。長(zhǎng)短軸經(jīng)1.3：1—6：1，晶體多由{111}{311}和{110}{100}組成的聚形，少量由{111}和{110}{100}及{111}和{100}組成的聚形。

3 地球化學(xué)特征

花崗閃長(zhǎng)巖巖石化學(xué)成分含量與黎彤中國(guó)花崗閃長(zhǎng)巖[2]平均值相比，具高硅，富堿、低鋁、貧鈣的特點(diǎn)（表3）。

中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖巖石化學(xué)成分含量與中國(guó)花崗巖平均值對(duì)比，顯示高硅，富鉀，低鋁，貧鈣、鈉的特點(diǎn)（表3）。中細(xì)粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖巖石化學(xué)成分含量與中國(guó)花崗巖平均值對(duì)比，顯示高鋁，富鉀、低硅，貧鈣的特點(diǎn)（表3）。

由早期侵位的花崗閃長(zhǎng)巖到晚期侵位的中細(xì)粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖δ值分別為2.46、2.13、2.94，AI/NCK值分別為1.17、1.11、1.04，反映出大堡巖體巖石均屬鈣堿性系列，鋁飽和的巖石類(lèi)型。K2O/Na2O值分別為0.86、2.13、1.44，反映該巖體巖漿演化由鈉質(zhì)向鉀質(zhì)，并具鈣堿性演化特點(diǎn)。DI值分別為80、89.41、84.21，說(shuō)明該巖體巖漿分異程度中等。稀土參數(shù)（表4）及稀土曲線(xiàn)（圖2）均顯示輕稀土中等分餾，重稀土弱分餾，屬輕稀土富集、重稀土虧損型。銪呈正異常至銪負(fù)異常，反映了斜長(zhǎng)石在熔體中分離結(jié)晶作用增強(qiáng)。也反映了在成巖過(guò)程中巖漿經(jīng)歷了分離結(jié)晶作用。Sm/Nd值為0.16～0.2，具殼源特征。 (Rb/Yb)N值為28.29，

圖 2 鳳城大堡巖體稀土曲線(xiàn)圖Fig. 2 Rare Earth curves graph of Fengcheng Dapu rock mass

屬?gòu)?qiáng)不相容元素富集型；稀土總量變化大（表5），早期花崗閃長(zhǎng)巖為189.69×10-6，中期中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖為102.79×10-6，晚期中細(xì)粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖為195.75×10-6，具殼源特征。微量元素（表6）數(shù)接近于陸殼值，以富含 Ba、Rb，貧Sr、Cr、Ni、Co、Nb、Pb、Zn為特征。相對(duì)富集K、La、Nd、Zr、Sm、Y，虧損 U、Nb、Sr、P、Ti，顯示殼源特征。

4 成因類(lèi)型與侵位機(jī)制

4.1 成因類(lèi)型與構(gòu)造背景

大堡巖體運(yùn)用馬昌前氧化物斜率[3-5]和莫宣學(xué)氧化物體積參數(shù)[6,7]（表7）計(jì)出花崗閃長(zhǎng)巖熔體粘 度 2.2×109（Pa.S）、 密 度 2.35×103Kg/m3、通道寬度4.85 m 、上升速度3.24×10-6m/s 、冷凝時(shí)間9.7×102（a）；中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖熔體粘度 1.6×109Pa.S 、 密 度 2.3×103Kg/m3、 通 道寬度8.69 m、上升速度1.43×10-6m/s、冷凝時(shí)間3.6×104（a）；中細(xì)粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖熔體粘度1.4×108Pa.S、密度 2.32×103Kg/m3、通道寬度6.53（m）、上升速度 9.23×10-6（m/s）；冷凝時(shí)間4.8×104（a）。

表 2 大堡巖體副礦物含量及副礦物組合類(lèi)型Table 2 Content and assemblages type of accessory minerals in Depu rock mass

表 3 鳳城白堊紀(jì)巖體巖石化學(xué)成分含量Table 3 The chemical composition of the Cretaceous rock mass in Fengcheng

表 4 鳳城巖體稀土元素和微量元素參數(shù)Table 4 Parameters of REE and trace elements in Fengcheng rock mass

表 5 鳳城大堡巖體稀土元素含量Table 5 The content of rare earth elements in Fengcheng Dapu rock mass

大堡巖體黑云母FeT-FeT/（FeT+MgO）圖解（圖3），投入殼源區(qū)和殼幔源區(qū)，Sr87/ Sr86初始值為0.705 13，并在成因圖解中投入大陸殼區(qū)（圖4）。A/NCK值為1.04～1.17(均值為1.107)，標(biāo)準(zhǔn)礦物出現(xiàn)剛玉，副礦物出現(xiàn)榍石。

A-C-F圖解（圖5）投入Ⅰ與S區(qū)等特征均說(shuō)明成因類(lèi)型應(yīng)屬Ⅰ與S過(guò)渡型。源區(qū)性質(zhì)為殼源。R1-R2多陽(yáng)離子圖解（圖6）中，大堡超單元各投影點(diǎn)反映為大堡巖體為造山晚期和同碰撞期侵位的巖體。

4.2 侵位機(jī)制

大堡超單元由多個(gè)環(huán)狀分布的雜巖體組成，每個(gè)雜巖體中心部位為晚期單元，向外為早期單元，侵入體邊界與圍巖基本協(xié)調(diào)一致，晚期侵入體斑晶定向（圖7），發(fā)育侵位葉理。由變形石英應(yīng)變測(cè)量，計(jì)算K值0.42，包體應(yīng)變軸X、Y、Z三軸）測(cè)量結(jié)果計(jì)算富林指數(shù)為 0.14、0.22，均反映了壓扁機(jī)制。這些特征說(shuō)明該超單元形成于造山主期晚期階段擠壓環(huán)境下氣球膨脹式主動(dòng)就位（圖8）。

5 結(jié)論

鳳城白堊紀(jì)侵入巖為中國(guó)東部晚燕山期板內(nèi)造山重要表現(xiàn)形式之一。巖石地球化學(xué)特征說(shuō)明，巖漿在侵位過(guò)程中，經(jīng)歷了由中酸性致酸性演化，由鈉質(zhì)向鉀質(zhì)，并具鈣堿性演化特點(diǎn)。稀土元素和微量元素參數(shù)、AI/NCK值、Sr87/ Sr 86初始值（0.70513）等參數(shù)特點(diǎn)，均說(shuō)明該巖體源區(qū)性質(zhì)為殼源，成因類(lèi)型具I型與S型過(guò)渡特點(diǎn)。

表 6 鳳城大堡巖體微量元素含量Table 6 The content of trace elements in Fengcheng Dapu rock mass

圖 3 黑云母FeT-FeT/（FeT +MgO）圖解Fig.3 Biotite FeT-FeT/（FeT +MgO） diagram

圖 5 鳳城大堡巖體A-C-F圖解Fig.5 A-C-F diagram of Fengcheng Dapu rock mass

圖 4 大堡巖體Sr87/ Sr 86初始值圖解Fig.4 The Sr87/ Sr86 initial value graph of Dapu rock mass

圖 6 鳳城大堡巖體R1-R2圖解Fig.6 R1-R2 diagram of Fengcheng Dapu rock mass

表 7 氧化物斜率常數(shù)及體積參數(shù)Table 7 Slope constant and volume parameter of oxide

圖 7 大堡巖體中細(xì)粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖侵位葉理Fig.7 Emplacement lobes of medium fi ne grained porphyritic monzonitic granite in Dapu rock mass

圖 8 大堡巖體侵位機(jī)制模式圖Fig. 8 Pattern of emplacement mechanism of Dapu rock mass

該巖體其大陸動(dòng)力學(xué)背景為太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，受其影響，中國(guó)東部大陸處于地幔軟流圈上涌，拉張減薄與擠壓雙重作用，此時(shí)，遼寧境內(nèi)郯廬斷裂處于主活動(dòng)期，在左旋剪切派生的擠壓應(yīng)力場(chǎng)作用下， 遼寧鳳城大堡殼熔巖漿為主的酸性巖漿沉北東向基底斷裂呈氣球膨脹式多期次主動(dòng)就位，冷凝后，形成花崗閃長(zhǎng)巖—二長(zhǎng)花崗巖造山型侵入巖組合。