西秦嶺池地山巖體地球化學特征及構造演化意義

徐錫東, 張 淵, 馬國杰, 于翔龍

(甘肅省地質調查院,甘肅 蘭州 730000)

研究區大地構造位于秦嶺造山縫合帶上，在晚太古—中元古代洋陸間雜的構造基礎上，于晚元古代—中三疊世由華北和華南板塊在印支末期發生全面陸—陸碰撞造山作用而形成[1]，經歷了多階段的造山作用，在造山帶內部形成了多種成因的金屬礦床[2]。本文通過池地山巖體鋯石U-Pb測年、巖石地球化學分析，重新厘定了該巖體大地構造環境，可為后期該地區內生金屬礦床的成因研究提供依據。

1 地質特征

巖體分布于宕昌縣池地山一帶，侵位于三疊紀大河壩組。巖體與圍巖呈明顯的侵入接觸關系，圍巖蝕變以大理巖化、絹云母化及綠泥石化為主，金屬礦化可見褐鐵礦化、黃鐵礦化等，與圍巖接觸部位發生強烈的角巖化。

2 巖石地球化學特征

2.1 巖石系列劃分

巖體氧化物質量分數見表1。樣品中除YMC-1外，SiO2質量分數53.96%～54.90%，K2O與Na2O質量分數之和為1.822%～6.87%，除YMC-1號樣外，其余樣品Na2O含量小于K2O含量。里特曼指數為1.06～4.07，堿度率A.R為1.14～1.7，分異指數DI為14.49～52.26，固結指數SI為18.64～41.12，屬鈣堿性巖石[1]。通過全堿-硅分類判別圖解投影，其巖性分別落于亞堿性輝長巖和二長閃長巖內，通過綜合分析，認為二長閃長巖較為合適[2]。Al2O3質量分數為14.42%～18.59%，大于CaO、K2O與Na2O質量分數之和，巖體屬“S”形花崗巖[2]。

表1 巖體氧化物質量分數(%)

2.2 微量元素化學特征

巖體微量元素含量見表2。與同期花崗巖相比，巖體中大離子親石元素K、Rb、Ba、Th等明顯富集，高場強元素Nd、Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等明顯虧損；La、Ce略有富集，模式曲線與西秦嶺地區同期同類花崗質類巖石曲線形態與分布模式類似[1]。巖體的K/Rb為346.14～1221.92，Rb/Sr為0.01～0.05，該巖體可能為同熔型花崗巖。

表2 巖體微量元素質量分數(10-6)

巖漿侵入過程中，大離子親石元素呈類質同象替代鉀長石和云母中K，從而相對富集，高場強元素則保留于熔體相中，相對虧損。大離子親石元素的富集與高場強元素的虧損，揭示了該巖體在就位過程中發生過結晶分離作用，并伴有強烈的流體交代作用[2]；曲線模式與巖石組合說明巖體形成于板塊邊緣造山作用過程，可能為伸展—收縮體制下的產物[3]。

2.3 稀土元素化學特征

稀土總量較高，∑REE為203.98～262.02，LREE/ΣY為3.41～6.39，表明輕稀土富集；(La/Yb)N為8.50～20.14，曲線為右傾斜，富集輕稀土；(La/Sm)N為2.05～4.92。由表2可知，輕稀土元素的分餾程度比較高，δEu為0.83～0.88，經過與球粒隕石相比較，研究巖體有明顯的負Eu異常，δEu均大于0.7，表明該巖體可能是由基性巖漿經過分異結晶而形成，推測該巖體的成因可能與板塊碰撞有關。從其物質組成上來看可能是下地殼部分熔融形成。LREE富集，HREE平坦，具有與島弧型花崗巖類相似配分特征[1]，這些都表明該巖體在巖漿侵位過程中可能有基性物質融熔加入，從而使得巖漿發生混合作用。

3 同位素年齡測定

巖體中取20組樣品，測試了鋯石U-Pb同位素年齡。樣品分析在南京大學實驗室完成，測試方法為激光剝蝕等離子體質譜分析(LA-ICP-MS)。測得的部分U-Pb同位素年齡數據如下：1922.2 Ma±18.3 Ma、600.6 Ma±7.3 Ma、600.0 Ma±7.3 Ma、212.8 Ma±2.7 Ma、211.4 Ma±7.2 Ma、149.6 Ma±1.9 Ma、211.9 Ma±2.8 Ma、313.4 Ma±4.8 Ma、385.7 Ma±5.4 Ma、220.4 Ma±3.6 Ma，年齡差距較大大且集中度不高，可能是由于巖漿的混入其他物質而造成的。但從同位素年齡算術平均值圖解及年齡協和圖(圖1)可以看出，大部分年齡分布在200～400 Ma區間內，協和年齡應該為339 Ma±93 Ma，說明該巖體侵位時代為三疊紀晚期，侵入時代為印支期[2]。

圖1 同位素年齡算術平均值圖解及年齡協和圖

4 巖石成因及含礦性

4.1 演化特征

巖體為“S”形花崗巖特征，巖體稀土總量較高，表現為強負Eu異常，曲線模型與島弧型花崗巖類似，具幔源型花崗巖特征。與圍巖侵入界線明顯且較平整，反映出巖體快速侵位特點。在Rb-(Yb-Nb)、Rb-(Yb-Ta)圖解中(圖2)，樣品全部落在火山弧花崗巖區內，說明板塊碰撞、造山過程中，下地殼部分熔融，上涌形成巖株狀巖體[3]。

圖2 巖體Rb-(Yb-Nb)和Rb-(Yb-Ta)圖解

4.2 侵位深度及剝蝕程度

巖體具有中—細花崗結構，規模較小，其圍巖為三疊紀大河壩組的薄層砂巖，該巖體與圍巖呈明顯侵入接觸。圍巖蝕變以綠泥石化、絹云母化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、角巖化為主，其中角巖化最為強烈，角巖化帶寬3～6 m。圍巖蝕變帶風化強烈，反應該巖體就位深度較淺，為淺—中剝蝕程度，可能形成于地殼上帶。

5 討論

研究區位于秦嶺造山縫合帶，構造變形復雜多樣[1]。在三疊紀末，研究區所在區域由于發生了伸展—收縮體制下的板塊邊緣造山作用，下地殼或太古宙沉積巖的部分熔融，巖漿上涌侵位的過程中與陸殼熔融的巖漿混合，形成了本次重點研究的巖體，經分析該巖體屬“S”形花崗巖類，具中高溫元素有利富集成礦特征。