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新疆塔城北石窑村岩体岩石学、地球化学及年代学特征

2021-02-11

云南地质 2021年4期
关键词:岛弧长玢岩图解

周 涯

(四川省地质矿产勘查开发局四0四地质队,四川 西昌 615000)

新疆塔城北石窑村一带以往1∶20万区域地质调查划为下二叠统哈尔加乌组(P1h2),在最新1∶5万区域地质调查中重新厘定,根据岩石组合等特征以及测年、区域对比将其划为中-上奥陶统庙尔沟组(O2-3m),地层中新发现出露较多闪长玢岩岩体。本文选取石窑村闪长玢岩岩体为研究对象,对其岩石学、地球化学特征及地质年代进行详细研究,探讨其侵位年代、成因及大地构造意义。

1 地质概况

石窑村闪长玢岩岩体位于新疆塔城市以北约20km,出露面积约0.4616km2,呈不规则状产出,主要由一套中性浅成岩类闪长玢岩构成。围岩为中奥陶统科克沙依组三段(O2k3)、中-上奥陶统庙尔沟组(O2-3m),周边大面积上更新统新疆群(QP3x)覆盖(图1)。中奥陶统科克沙依组以紫红色蚀变安山质凝灰岩、浅变质块状安山岩为主,夹玄武岩、蚀变霏细岩、流纹岩、长石岩屑砂岩;中-上奥陶统庙尔沟组以变砾岩、变长石岩屑砂岩为主,夹板岩、变粉砂岩,另有少量蚀变放射虫中酸性火山凝灰岩、浅灰色霏细岩、流纹岩;上更新统新疆群主要为半固结砂、砾石、角砾、亚砂土等。区内北西部有多条断层分布,未对岩体造成明显影响。

图1 石窑村闪长玢岩岩体地质简图及采样位置

2 岩石学特征

据野外观察及薄片鉴定结果,石窑村岩体岩性组合为闪长玢岩、辉长闪长玢岩。

闪长玢岩:紫红色,由斑晶和基质组成,多斑状结构、基质具玻晶交织结构,杏仁状构造。斑晶斜长石含量约40%。基质含量约60%,斜长石之间分布玻璃质中,斜长石含量约35%;玻璃质为脱玻蚀变重结晶呈隐晶状长英质、显微鳞片状绿泥石、隐晶帘石集合体,含量约15%;磁铁矿含量约10%;杏仁石约占基质总体40%。(图2)

辉长闪长玢岩:灰绿色,由斑晶和基质组成,斑状结构、基质具间粒间隐结构,块状构造。斑晶含量约20%,成分为斜长石。基质含量约80%,具玻晶交织结构,斜长石之间分布玻璃质和暗色矿物,成分为斜长石,含量约52%;玻璃质含量约10%;普通辉石含量约15%;磁铁矿含量约3%;杏仁石含量较少。(图2)

图2 岩石正交偏光镜下照片(左闪长玢岩;右辉长闪长玢岩)

3 地球化学特征

本文采集相关地球化学分析样品2件,采样位置见图1。样品主、微量、稀土元素分析在通标标准技术服务(天津)有限公司(SGS)进行。主要元素采用传统仪器分析方法进行定量分析,同时采用电感耦合等离子体发射光谱法,微量及稀土元素采用等离子质谱法测定。

3.1 岩石化学成分特征

石窑村岩体化学成分、微量、稀土元素分析结果(表1、2)。SiO2=53.04%~54.51%,平均53.78%;Al2O3=16.17%~18.68%,平均17.43%;Na2O=3.97%~4.84%,平均4.41%;K2O=3.09%~3.98%,平均3.54%;CaO=3.87%~4.45%,平均4.16%;MgO=2.87%~3.26%,平均3.07%;TiO2=1.39%~1.49%,平均1.44%;属中性岩类。与中国中性岩平均化学成分相比,岩石富钠、钾,贫硅、铝、钙、镁。

表1 石窑村闪长玢岩岩石化学成分结果

TAS分类命名图解D1912-H1、D1912-H2均投影在二长闪长岩区域(图3),属碱性系列;组合指数σ=5.14~6.63,平均5.89;碱度指数AR=2.09~2.25,平均2.17;K2O/Na2O=0.61~1,平均0.81;结合AR-SiO2图解判别为碱性系列岩石(图4)。分异指数DI=56.33~62.04,平均59.19;固结指数SI=13.13~14.17,平均13.95;镁铁指数MF=86.46~86.74,平均86.6;长英指数FL=64.5~67.26,平均65.66;岩体属岩浆成因,为大陆壳经重熔的产物。饱和指数A/CNK=1.31~1.58,平均1.45;K/(K+Na)=0.39~0.5,平均0.45;从Na2O-K2O图解判别D1912-H1为“I”型、D1912-H2为“A”型(图5),但根据稀土铕元素异常与岛弧构造环境判别,应归属于“I”型过铝型岩石。

图3 TAS分类命名图解

图4 AR-SiO2图解

图5 Na2O-K2O图解

表2 石窑村闪长玢岩岩体微量、稀土元素分析结果

3.2 岩石微量元素特征

稀有元素(非活动性元素)P富集;Nb亏损,Zr、Ta富集;Hf亏损,Y富集;过渡性元素(相容元素)Ti略亏损;大离子亲石元素Sr、K、Rb富集;亲岩浆元素Th、Ce富集;稀土元素Yb、Sm富集。孙氏图解略右倾“M”型(图6),Ce、Sm呈正异常,Nb、Hf、Ti呈负异常,显一定的结晶分异特征。K/Rb=287.3~333.57、Rb/Sr=0.13~0.16、Rb/Ni=2.28~3.83、Ni/Co=1.24~1.4,显同熔型花岗岩特征。

图6 志留纪侵入岩孙氏图解图

3.3 岩石稀土元素特征

稀土总量较高,ΣREE=229.544×10-6~271.452×10-6,平均250.498×10-6;稀土分配曲线呈略右倾近直线型(图7);ΣCe/ΣY=2.70~2.80,平均2.75;(La/Yb)N=6.29~6.94,平均6.62;(Ce/Yb)N=4.95~5.45,平均5.2;(La/Sm)N=2.7~2.78,平均2.74;(Gd/Yb)N=1.46~1.58,平均1.52;轻稀土富集型,轻稀土分馏明显,重稀土分馏不明显;铕显弱负异常,铕轻微亏损,δEu=0.93~0.94,平均0.935。

图7 志留纪侵入岩稀土分配曲线

4 侵入岩时代归属

本次同位素测年由核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成,所用样品采自本次新发现志留纪闪长玢岩,从中获取锆石颗粒24颗,样品中锆石具玻璃光泽,呈短-长柱状,晶型自形程度较好,部分内核保留了清晰的韵律环带(图8a)。锆石粒径长70μm~150μm,宽40μm~50μm,长宽比1~1.5。锆石总体晶型普遍可见清晰的震荡生长环带,韵律带清晰,具有岩浆锆石特征。去除异常年龄的3号点,用剩余23个测试数据作图,锆石数据分析点在谐和曲线(图8b)上为一个集中区,434.4±1.7Ma可以代表该闪长玢岩年龄,属于早志留世,归入加里东晚期。

图8 闪长玢岩锆石阴极发光图像和U-Pb年龄谐和图

5 讨论与结论

本次石窑村中性侵入岩岩体于喀木斯特沟南部呈不规则状岩脉产出,均具块状构造,显示被动侵位特点。从上述分析结果可知岩石TAS分类命名为二长闪长岩,以中性岩为主体。中性岩石富含角闪石,过铝型,显示含角闪石钙碱性花岗岩类(Barbarin 1999)特征,又由Rb-Yb+Ta图解(图9)和Rb-Yb+Nb图解(图10)可知,石窑村岩体投点于火山岛弧花岗岩(VAG)中,具岛弧花岗岩特征,为造山带晚期产物,岩浆源为早期大洋岛弧火山物质。

图9 Rb-Yb+Ta图解

图10 Rb-Yb+Nb图解

据此可以判断,石窑村岩体为加里东旋回晚期:岩性主要由闪长玢岩组成。构造环境成因判别主要为造山带、岛弧地区火山岩,形成原因类似于火山岛弧花岗岩,所处构造背景为主动大陆边缘盆地,该时期板块活动较缓,火山活动微弱,为“塔尔巴哈台岛弧”形成之初,对该地区岩浆岩时代和岩浆作用的进一步厘定与分析具有重要意义。

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