安徽大別山地區潛山片麻巖套的地球化學特征及構造環境探討

吳海權,吳維平,李 琴,楊 娟

安徽省地質調查院,安徽合肥,230001

安徽潛山—湖北英山地區位于大別山造山帶東段,大地構造位置屬于大別山造山帶,中深變質巖出露廣泛,主要由原“大別山群”組成[1-5]。20世紀80至90年代末,皖、鄂兩省區調隊、地質隊、地科所、北京大學地質系和中國地質大學等單位相繼在大別山區開展1∶5萬區域地質調查[6-11],運用新理論和新方法,將原“大別山群”解體為變質變形侵入體、基性—超基性巖和變質表殼巖組合三個部分。1999年,安徽省1∶5萬大別山片區總結[12]將變質表殼巖組合改稱為大別山巖群,劃分為8個巖性組合。此次片區修測,在綜合前人資料的基礎上,依據1∶25萬區域地質調查技術要求(暫行)等有關指南,將區內分布的變質表殼巖組合劃分為英山溝巖組、水竹河巖組、橋嶺巖組和程家河巖組,并稱為大別山巖群。原“大別山群”中解體出來的古老侵入體,經歷多期變質和變形作用的改造,巖石類型主要為花崗閃長質片麻巖、奧長花崗質片麻巖和二長花崗質片麻巖,它們與圍巖呈侵入接觸關系,與超高壓變質帶伴生。

1 巖石學特征

根據其產狀、結構構造、礦物組合、變形作用和所含包體等特征,參照巖石譜系單位劃分原則[13],將其劃分為河圖鋪片麻巖、撞鐘河片麻巖和水吼嶺片麻巖,歸并為潛山片麻巖套(表1、圖1)。

圖1 潛山片麻巖套地質圖

表1 潛山片麻巖套巖石譜系單位簡表

1.1 河圖鋪片麻巖(Pt3Ht)

主要分布在測區湖北省英山、安徽省岳西河圖鋪、羊河、太湖耿家嶺以及潛山沙河埠等地,多呈不規則狀延伸。巖性主要為花崗閃長質片麻巖,原巖為花崗閃長巖。

巖石呈灰、青灰色,中細粒變晶結構,變余花崗結構;弱變形巖石呈塊狀、片麻狀構造;強變形巖石呈條紋條帶狀構造。主要礦物為斜長石(55%～62%)、鉀長石(10%)、石英(15%～25%)、黑云母和角閃石(5%～10%);副礦物為鋯石、磷灰石等。調查區內羊河一帶河圖鋪片麻巖以含大量粗大鉀長石斑晶為特征,大多數是混合巖化作用的結果。

1.2 撞鐘河片麻巖(Pt3Zz)

主要分布在安徽省岳西縣撞鐘、潛山市余井、野人寨、牌樓、太湖縣馬廟曹家新屋和花涼亭水庫大壩等地,呈巖脈或巖株狀產出于高—超高壓變質帶中,與超高壓變質表殼巖呈侵入接觸關系,在接觸帶附近常會有榴輝巖的捕虜體,兩者經過相同的構造變形。巖性主要為奧長花崗質片麻巖,原巖為奧長花崗巖。

巖石通常為灰白色,中粒花崗變晶結構,弱變形域中可見變余花崗結構,塊狀構造、片麻狀構造。主要礦物為鈉長石(30%～45%)、鉀長石(10%～15%)和石英(25%～30%);次要礦物有石榴石、霓石、霓輝石、角閃石、多硅白云母、白云母和黑云母;副礦物有榍石、鋯石、磷灰石、磁鐵礦和鈦鐵礦。鈉長石呈板狀,常含霓石或霓輝石包體。鉀長石包括正長石和微斜長石。石榴石稀疏地散布在巖石中,有兩種產狀,一種呈自形—半自形,發育成分環帶,中心部分以鈣鋁或鐵鋁榴石為主,成分與高—超高壓帶中石榴石類似[14],邊緣錳鋁榴石端元增多;另一種產生在鈉長石的邊緣或解理中,其中有較多的錳鋁榴石端元。霓石和霓輝石呈短柱狀,常產于鈉長石中或長石的粒間,其中硬玉組分為10～17.37 mol%[15]。

1.3 水吼嶺片麻巖(Pt3Sh)

主要分布在安徽省潛山市水吼嶺、楊家河、桐城市陶沖、太湖縣牛凸嶺、黃崗、寺前、馬廟、彌陀寺和山龍,是區內分布最廣的巖石。巖性主要為二長花崗質片麻巖,原巖為二長花崗巖。

巖石呈灰白色、淺肉紅色,鱗片花崗變晶結構、變余花崗結構,巖石變形較弱,片麻狀構造或“眼球狀”構造,條紋、條帶狀構造。主要礦物為斜長石(30%～40%)、鉀長石(25%～30%)、石英(20%～30%);次要礦物黑云母、白云母、綠簾石和石榴石等;副礦物有鋯石、榍石、磁鐵礦等。水吼嶺片麻巖與變質表殼巖呈侵入接觸關系,一般在其內接觸帶附近,常見到后者的捕虜體,兩者又共同卷入后期的變形。水吼嶺片麻巖包裹有大量的深源包體,在強變形帶內,巖石經受強烈地韌性剪切,發育糜棱面理及拉伸線理,巖體中的包體被強烈壓扁拉長而與花崗片麻巖以平行化接觸,隨著遠離剪切帶中心,花崗片麻巖的變形越來越弱,有時保留變余花崗結構。

2 巖石地球化學特征

2.1 常量元素

調查區內潛山片麻巖套變質侵入巖常量元素成分及特征數值見表2。由表2可看出:潛山片麻巖套變質侵入巖SiO2含量為65.95%～77.88%,隨著SiO2含量的增加,TiO2、Al2O3、MgO、CaO和FeO含量相應下降,表明其具有親緣關系。在以MgO為橫坐標的哈克圖上(見圖2),CaO、FeO與MgO構成了較有規律的相關曲線。

圖2 MgO-CaO、MgO-FeO哈克圖解

河圖鋪片麻巖含量:SiO265.95%～75.36%,除1個樣品遭受燕山期混合巖化外,其余均為Na2O>K2O。在An-Ab-Or圖解(見圖3)中,大部分落入花崗閃長巖區;在K2O-Na2O圖解(見圖4)中,大部分樣品落入Ⅰ型花崗巖區。

圖3 An-Ab-Or圖解

圖4 潛山片麻巖套Na2O-K2O圖解

水吼嶺片麻巖:以富硅、富堿為特征,含量關系為SiO265.44%～77.88%,K2O+Na2O>8%,一般K2O>Na2O。在SiO2-TiO2圖解中,全部落入火成巖區;在An-Ab-Or分類圖解中絕大部分落入花崗巖區(見圖3),少數落入奧長花崗巖區;在Q-Ab-Or圖解中基本落入阿米佐克眼球狀片麻巖區(見圖5),其趨勢線表現為鈣堿性巖系的演化;在K2O-Na2O圖解中,部分樣品落入Ⅰ型花崗巖區,大部分樣品落入A型花崗巖區(見圖4)。

撞鐘河片麻巖:以富硅、富堿為特征,含量關系為SiO2>71.86%,一般Na2O+K2O>8%且Na2O>K2O。在SiO2-TiO2圖解中全部落入火成巖區;在An-Ab-Or分類圖解中(見圖3),大部分樣品落入奧長花崗巖區;在Q-Ab-Or圖解中,大部分樣品落入花崗閃長巖套與阿米佐克眼球狀片麻巖區(見圖5);在K2O-Na2O圖解中,大部分樣品落入Ⅰ型花崗巖區,部分樣品落入A型花崗巖區(見圖4)。位于A型花崗巖區的巖石普遍含霓石、霓輝石。

圖5 Q-Ab-Or圖解

2.2 微量元素

調查區內潛山片麻巖套變質侵入巖微量元素含量見表3。和MORB相比,巖石普遍富集大離子親石元素(LIL),但部分樣品Sr和高場強元素(HFS)虧損,微量元素蛛網圖具雙峰式曲線(見圖6)。

圖6 潛山片麻巖套微量元素圖譜

表3 潛山片麻巖套微量元素含量(×10-6) 單位:g

2.3 稀土元素

調查區內潛山片麻巖套變質侵入巖稀土元素含量見表4。

資料來源:2-3,據1∶5萬店前河等幅[8];4-6、8-13,據1∶5萬雙塘埂等幅[7];1、7、14-18,據1∶5萬水吼嶺等幅[9];19-25,據1∶5萬青草塥幅[11];26,為1∶25萬太湖縣幅[16];27-29,據徐樹桐等[15],1998。

河圖鋪片麻巖的∑REE 89.26～294.06 μｇ,δEu 0.61～1.04;水吼嶺片麻巖的∑REE 67.49～665.28 μｇ,δEu 0.25～0.82;撞鐘河片麻巖的∑REE 228.36～466.96 μｇ,δEu 0.06～0.49。

稀土元素圖譜具輕稀土富集的右傾斜海鷗型曲線(圖7),與B.Mason(1975)的西格陵蘭的阿米佐克花崗片麻巖中的A組,康迪(1981)的后太古代變質雜巖中的低Al2O3型英云閃長巖—奧長花崗巖相似。

3 同位素組成及同位素年代學討論

調查區內積累的同位素年齡資料見表5[16]。早期獲得的黑云母的K-Ar法年齡與超高壓變質巖的黑云母40Ar -39Ar及Rb-Sr年齡110～135 Ma[17]一致,也與大別山核部燕山期花崗巖的年齡相一致[18]。

近年獲得的單顆粒鋯石U-Pb年齡為600～800 Ma之間(表5),本次野外調查在太湖徐良獲得的單顆粒鋯石U-Pb年齡693±62 Ma(上交點年齡)和246±127 Ma(下交點年齡),結果見圖8。上述鋯石U-Pb年齡顯示潛山片麻巖套的花崗質巖石形成于新元古代,并經歷了印支期的超高壓、高壓變質作用,可能還受到加里東期構造熱事件的影響。

圖8 潛山片麻巖套變質侵入巖鋯石U-Pb諧和圖

4 構造環境

常量元素、微量元素、稀土元素等特征清楚地表明潛山片麻巖套經巖漿分異而形成,以I型花崗巖為主,部分為A型花崗巖,同位素年齡顯示其形成于新元古代,富集的LREE及Eu負異常,表明其巖漿來源于上地幔衍生物和下地殼巖石的部分熔融以及分離結晶的產物。據Pearce[21]等(1984)微量元素大地構造環境判別圖(圖9),潛山片麻巖套均位于板內非造山構造環境以及火山弧區。據Coleman和Peterman(1975)K2O-SiO2圖解和Rb-Sr圖解,潛山片麻巖套均形成于大陸環境。在K2O-Na2O圖解中,潛山片麻巖套部分樣品落入A型花崗巖區,說明其為非造山構造環境。從稀土元素配分來看,潛山片麻巖套均有明顯的Eu負異常,具有較高的稀土總量和較強的分餾,這些均反映它們形成于陸內構造環境。

圖9 潛山片麻巖套構造位置微量元素判別圖解

5 結 論

潛山片麻巖套的花崗質巖石形成于新元古代,并經歷了印支期的超高壓、高壓變質作用,可能還受到加里東期構造熱事件的影響。按形成時期順序可劃分為:河圖鋪片麻巖、撞鐘河片麻巖和水吼嶺片麻巖,巖性依次為花崗閃長質片麻巖、奧長花崗質片麻巖和二長花崗質片麻巖。

潛山片麻巖套形成于陸內構造環境,以I型花崗巖為主,部分為A型花崗巖,其巖漿來源于上地幔衍生物和下地殼巖石的部分熔融以及分離結晶的產物。