承德千層背地區金屬礦體成長特征及地質研究

劉宏磊，孫江浩，徐 超

（河北地質大學，河北 石家莊 050031）

華北克拉通是世界上歷史最悠久的陸塊，被劃分為阿拉善地塊、集寧地塊及阜平地塊等單元，其中位于華北陸塊北緣的集寧地塊內，不同時期及不同構造背景的巖漿巖廣泛發育，形成了眾多金屬礦床，是中國東北部巖漿巖帶的重要組成部分及礦床研究基地[1，2]。

對于金屬礦床礦體的研究需對礦床巖體地質特征進行分析，近年來，對于集寧地塊的構造演化研究取得了豐富的成果，但是對于地塊內中生代巖漿巖形成演化及構造背景的認識仍存在一定的分歧[3]。眾多學者認為地塊內中生代巖漿巖的形成受古太平洋板塊與歐亞板塊的碰撞作用控制，源區為幔源，是富集巖石圈地幔經過分離結晶而直接形成[1]但是部分學者發現上述結論缺乏直接證據，認為中生代大規模的巖漿活動與強烈的巖石圈減薄時間有關，且巖漿源區具有多樣性，是多種混合物質經過分離結晶等作用演化而來的[3-8]。所以，對地塊內中生代巖漿巖的形成演化及地質背景的研究，有利于進一步理解華北克拉通北緣的構造格局和演化歷史。

千層背地區位于集寧地塊中北部，該區域內金屬礦體研究成果較為豐富，主要為對礦體中石英正長巖、正長花崗巖及二長花崗巖的巖體學特征、年代學及地球化學特征研究[9]。但是對于礦體內正長斑巖體的研究相對缺乏。筆者擬對千層背地區礦體中正長斑巖體進行詳細的巖石學分析，年代學及地球化學研究，探討該地區礦體中正長斑巖的成因背景。

1 區域地質背景

研究區位于承德縣域灤平縣交界位置，礦山地質構造位置為集寧地塊中北部（如圖1）。研究區南側有尚義～平泉深斷裂通過，處于構造軟弱帶，區域構造形態復雜多樣，為太平洋板塊與華北板塊交接區域。區域出露礦層主要為新太古界、元古界、中生界及第四系。出露巖漿巖主要為晚古生代及中生代燕山期的花崗巖。

圖1 千層背地區構造簡圖

2 礦體巖石學特征

本次研究的千層背礦區礦體中正長斑巖主要分布于河東村民小組附近，侵入于二長花崗巖、石英正長巖及正長花崗巖中。

礦體巖體顏色為肉紅色、淺肉紅色，具斑狀結構，基質具顯微文象結構。呈塊狀構造。成分為斑晶，基質。斑晶主要礦物成分為：鉀長石、斜長石、黑云母，其中鉀長石以條紋長石為主；斜長石具環帶結構，部分具絹云母化；黑云母呈片狀，具綠泥石化。基質主要為：鉀長石、斜長石、石英、黑云母及少量其他礦物；長石和石英彼此鑲嵌呈顯微文象結構。黑云母、磁鐵礦、磷灰石、榍石及鋯石等暗色礦物鑲嵌于上述礦物中，其中黑云母呈片狀，多具綠泥石化；磷灰石呈它形柱粒狀；部分可見蝕變礦物方解石交代上述礦物，多呈脈狀分布。

3 礦體年代學及地球化學特征

3.1 同位素年代學

3.1.1 鋯石U-Pb年齡

樣品鋯石顆粒顏色為無色或淡黃色，透明度較高，在陰極發光顯微鏡中可見晶型完整，大多數呈長方柱狀，鋯石顆粒粒徑約100μm～150μm之間，長寬比為1∶1或2∶1，具有明顯的環帶結構。以上特征顯示樣品鋯石為典型巖漿鋯石[12]。樣品鋯石206Pb/238U年齡為130.43Ma～138.32Ma之間；數據加權平均年齡為134.30Ma±0.86Ma（MAWD=1.4），代表正長斑巖體的結晶年齡和侵入時代。

3.1.2 鋯石Hf同位素

對正長斑巖樣品中20顆已測U-Pb年齡鋯石進行了原位Lu-Hf同位素分析研究，數據結果顯示：（0）值 介 于-11.7547～18.637之 間。（t）介于-8.95471～15.7947之間。

一階段模式年齡為1154.626 Ma～1444.227 Ma范圍內，二階段模式年齡為1749.925Ma～2182.814 Ma范圍內。

3.2 地球化學特征

3.2.1 主量元素

巖體主量元素測試分析結果顯示：正長斑巖樣品SiO2含量為76.05%～76.73%；全堿含量為8.79%～9.01%，巖石富硅富堿；樣品Al2O3含量為12.13%～12.47%；A/CNK介于0.98～1.01之間；屬于有色金屬準鋁質～弱過鋁質的高鉀鈣堿性系列區域。

3.2.2 微量元素

金屬礦微量元素原始地幔標準化蜘蛛網圖如圖2。

金屬礦微量元素分析顯示：正長斑巖樣品富集Rb、K等大離子親石元素及放射性元素Th，顯著虧損Ba、Sr、P、Ti等元素。正長斑巖體微量元素原始地幔標準化蜘蛛網圖為明顯右傾型，存在明顯的波峰與波谷。

3.2.3 稀土元素

球粒隕石標準化稀土元素分配圖如圖3。

正長斑巖體樣品輕稀土相對富集，重稀土相對虧損，且輕稀土相對重稀土內部分異程度高。千層背石英正長巖體球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖為右傾型，同樣說明了輕稀土較富集的特點。具明顯的負銪異常，說明巖漿在演化過程中出現了斜長礦體的分離結晶作用。

圖2 微量元素原始地幔標準化蜘蛛網圖

圖3 球粒隕石標準化稀土元素分配圖

4 討論

千層背地區金屬礦體中正長斑巖體主要由石英、鉀長石、斜長石、黑云母及磁鐵礦、磷灰石、鋯石、榍石等礦物組成，且巖體富含Si2O，全堿含量較高，屬于鉀玄巖系列的過鋁質巖體；巖體FeOt/MgO值、(K2O+Na2O)/CaO值較高，金屬微量元素和稀土元素具相對虧損大離子親石元素Ba、Sr，富集HREE、高場強元素Nb、Th、U、Eu、Hf、Zr；且REE呈“V”型分布，體現明顯的負銪異常特點。且P2O5含量隨SiO2含量的增加而減少，剛玉分子小于1%。以上特征均顯示礦體正長斑巖體具有I型花崗巖的特征[10]，說明礦體正長斑巖為I型花崗巖。

通過鋯石U-Pb測年結果顯示，千層背地區礦體正長斑巖體的侵入年齡為134.30Ma±0.86Ma，與千層背地區礦體中粒正長花崗巖、細粒正長花崗巖、石英正長巖、中粒二長花崗巖及粗粒二長花崗巖的形成時代相近[9]，暗示著這些巖體具有相似的成因背景，千層背地區金屬礦體的形成時代為早白堊世。正長斑巖體Hf同位素分析結果顯示，千層背礦體正長斑巖體樣品鋯石的176Lu/177Hf比值平均小于0.002，表明鋯石在形成后幾乎沒有放射性成因Hf的積累[11]，可以反映鋯石形成時的176Lu/177Hf比值。且樣品的?Lu/Hf值明顯小于前人研究的鎂鐵質地殼和硅鋁質地殼的值[12]。所以樣品源區物質抽離虧損地幔的時間可以用二階段模式年齡表示[13]。

趙振華總結的物質來源于上地幔或下部地殼的花崗巖體，稀土元素具有輕稀土富集的特征即、銪虧損不明顯等特征[15]，而千層背正長斑巖與之有著相似的特征，進一步說明正長斑巖體的形成有其他物質的參與。同時，正長斑巖體具有Ce的正異常，這暗示著源區有著殘留洋殼物質。所以我們認為正長斑巖體是古老下地殼發生部分熔融，同時可能有殘留洋殼物質的參與。說明礦體的物源具有多樣性。

圖4 Y+Nb-Rb圖解

圖5 R1-R2構造判別圖解

在Y+Nb-Rb圖解（圖4）及R1-R2構造判別圖解中（如圖5），樣品點分別落入后碰撞花崗巖區域及造山期后花崗巖區域，暗示千層背正長斑巖形成于伸展的構造背景。結合大地構造背景，千層背地區金屬礦體可能形成于華北板塊與太平洋板塊碰撞后伸展環境。

5 結論

千層背地區金屬礦體中正長斑巖富硅富鉀富堿負鋁，貧鐵、鎂、鈣、磷，屬于準鋁質～弱鋁質的高鉀鈣堿性系列巖體。富集HREE、高場強元素Nb、Th、U、Eu、Hf、Zr等，虧損大離子親石元素Ba、Sr等，為I型花崗巖；

千層背地區金屬礦體中正長斑巖206Pb/238U年齡為130.43Ma～138.32Ma之間，加權平均年齡為134.30Ma±0.86Ma（MAWD=1.4），代表正長斑巖體的結晶年齡和侵入時代為早白堊世，推斷金屬礦體也為同時期產物；