辽宁岫岩地区晚侏罗世侵入岩地质特征及岩浆演化

2013-03-26雷广新程培起王海鹏

吉林地质 2013年1期

关键词：砬子侏罗世黑云母

王烜,雷广新,程培起,王海鹏

1.中国地质大学，北京100083;2.辽宁省地质勘查院，辽宁大连 116100

岫岩地区大地构造位于华北板块北缘，郯庐断裂带东侧，营口—宽甸台拱之凤城凸起上[1]。进入燕山期，本区岩浆活动强烈，所形成的侵入岩属新金—宽甸侵入岩带[1]。

1 地质特征

晚侏罗世侵入岩分布于区内中部的塔岭—傅家堡子一带，出露面积约260 km2。侵入中元古界辽河群盖县岩组和早期岩体，被晚期岩体入侵（图1）。

根据岩性和接触关系，将晚侏罗世侵入岩划分二期，代表岩体早期为红石砬子岩体(ηγJ31)，晚为骆驼砬子岩体(ηγJ32)。

1.1 红石砬子岩体

出露于中部的塔岭—傅家堡子一带，面积约200 km2。侵入中元古界辽河群盖县岩组及早期岩体（图1）——早三叠世石英二长闪长岩(δηοT13，代表岩体称小岭底)（图2）、晚三叠世似斑状黑云母二长花岗岩(ηγT32，代表岩体称兴开岭)（图3）及似斑状黑云母二长花岗岩(ηγT33b，代表岩体称三块石)，并被晚侏罗世第二期形成的骆驼砬子岩体(ηγJ32)所侵（见图4）。平面上呈近东西向不规则状长椭圆形。内部早期岩石捕虏体和晚期各类脉岩发育，捕虏体多呈不规则状，大小不等。脉岩走向多呈北东向，少数为北西向。根据同位素年龄(151.53±4.79)Ma(Rb-Sr)，将其时代定为晚侏罗世。

1.2 骆驼砬子岩体

分布于区内中部的老平顶、骆驼砬子等地，出露面积约50 km2。侵入早期红石砬子岩体（图4）。同位素年龄为(147.95±6.8)Ma(Rb-Sr)，时代为晚侏罗世。

2 岩石学特征

红石砬子岩体：岩石类型为中细粒(角闪石)黑云母二长花岗岩，花岗结构，块状构造。矿物成分主要有斜长石、钾长石、石英、黑云母和少量角闪石（见表1）。

图1 岫岩地区晚侏罗世侵入岩分布略图Fig. 1 Distribution sketchmap of intrusive rocks of late Jurassic in the Xiuyan area

1.第四系;2.中元古界榆树砬子岩组厚层石英岩,局部夹绢云千枚岩、板岩；3.盖县岩组汤家沟岩段二云片岩；4.高家峪岩组一岩段透闪岩、变粒岩;5.里尔峪岩组、浅粒岩、变粒岩、二长片麻岩;6.新太古界大十间房片麻岩；7.变质砂岩；8.早白垩世细粒黑云母二长花岗岩；9.晚侏罗世细粒角闪石黑云母二长花岗岩；10.晚侏罗世中细粒（角闪石）黑云母二长花岗岩；11.晚三叠世中细粒似斑状(角闪石)黑云母二长花岗岩；12.晚三叠世中细粒黑云母二长花岗岩；13.晚三叠世中细粒似斑状黑云母二长花岗岩;14.晚三叠世中细粒黑云母花岗闪长岩；15.早三叠世细粒黑云母角闪石石英二长闪长岩；16.古元古代细粒条痕状黑云母二长花岗岩17.早白垩世花岗斑岩；18.花岗斑岩脉；19.闪长玢岩脉；20.实测地质界线；21.实测正断层；22.实测逆断层；23.实测平移逆断层；24.实测性质不明断层；25.同位素地质年龄数值(Ma)、同位素测定方法；26.县级政府所在地；27.乡镇级政府所在地；28.自然村；29.山峰及名称；30.河流

骆驼砬子岩体：岩石类型为细粒角闪石黑云母二长花岗岩，岩石呈灰白色，花岗结构，块状构造。矿物成分主要有斜长石、钾长石、石英、黑云母和少量角闪石(见表1)。

3 副矿物特征

副矿物质量分数及组合：红石砬子岩体副矿物种类较多，达十余种，主要有磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石、方铅矿等，其中以磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石为主。骆驼砬子岩体副矿物主要有磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石、鳞灰石。副矿物组合均为锆石-鳞灰石型。

锆石特征：晚侏罗世侵入岩锆石多为浅黄色、浅黄褐色，个别为浅紫色或无色，金刚光泽，透明-半透明，具暗色矿物包体，表面粗糙，具裂纹或凹坑，个别具铁染等。

图2 红石砬子岩体侵入小岭底岩体接触关系素描图(头道沟)Fig.2 Sketchmap of contact relation of Hongshilazi rockmass invade Xiaolingdi rockmass

图4 骆驼砬子岩体侵入红石砬子岩体接触关系素描图(龟子沟)Fig.4 Sketchmap of contact relation of Luotuolazi rockmass invade Hongshilazi rockmass

图3 红石砬子岩体侵入兴开岭岩体接触关系素描图(柳树沟处)Fig.3 Sketchmap of contact relation of Hongshilazi rockmass invade Xingkailing rockmass

4 岩石地球化学特征

4.1 岩石化学特征

晚侏罗世侵入岩岩石化学成分质量分数见表2，CIPW标准矿物成分及岩石化学参数见表3。

由表2、表3可知红石砬子岩体岩石化学成分质量分数与辽宁二长花岗岩平均值[4]对比，具高镁，低铝、钠的特点，δ值在1.66～2.56之间，平均为1.95，Al值在0.94～1.18之间，平均为1.05，K2O+Na2O值在6.77～8.72之间，平均为7.55，K2O/Na2O值在0.95～1.99之间，平均为1.24，岩石属钙碱性钾质系列过铝的岩石类型。DI值在72.83～96.06，平均为83.86，说明岩浆分异程度较高。

骆驼砬子岩体岩石化学成分质量分数与辽宁二长花岗岩平均值[4]对比，具高镁，低钾的特点，δ值在2.19～2.6之间，平均为2.36 ，Al值在1.02～1.16之间，平均为1.07，K2O+Na2O值在8.07～8.42之间，平均为8.27， K2O/Na2O值在1.18～1.2之间，平均为1.19，岩石属钙碱性钾质系列过铝的岩石类型。DI值在80.79～91.2之间，平均为86.58，岩浆分异程度较高。

表1 晚侏罗世侵入岩岩石矿物成分及质量分数Table 1 Mineral composition andmass fraction of late Jurassic intrusive rocks%

表2 晚侏罗世侵入岩化学成分质量分数Table 2 Chemical composition andmass fraction of late Jurassic intrusive rocks%

4.2 微量元素特征

岩石中主要微量元素质量分数见表4。

红石砬子岩体微量元素质量分数与黎彤陆壳丰度[2]对比，Rb、Ga、Nb、Hf、Th、U、Ce、Zr、Pb质量分数高，其它微量元素质量分数低或与黎彤陆壳丰度接近；与黎彤洋壳丰度[2]对比，Rb、Ga、Ga、Nb、Ta、Hf、Th、Li、U、Ce、Zr、Pb质量分数高，其它微量元素质量分数低或与黎彤洋壳丰度接近；与黎彤上地幔丰度对比，多数微量元素质量分数高，只有Co、Ni、Cr等微量元素质量分数低，微量元素异常值RbN/YbN值在58.1～125.47之间，平均为87.37，属强不相容元素富集型，Th※值在0.85～2.49之间，平均为1.86，属富集型，K※值在1.33～5.15之间，平均为2.18，属钾富集型，Nd※值在0.1～0.42之间，平均为0.25，属铌亏损型，Sr※值在0.03～0.92之间，平均为0.14，属锶亏损型，P※值在0.07～0.50之间，平均为0.16，说明磷亏损，Zr※值在1.18～3.81之间,平均为1.68,说明岩石为锆富集型,Ti※值在0.05～0.51之间,平均为0.14，为钛亏损型。在汤氏图解中(图5)相对富集Th、K、La、Ce、Nd、Zr、Hf、Sm、Y，亏损Nb、Sr、Ba、P、Ti。

骆驼砬子岩体微量元素质量分数与黎彤陆壳丰度对比，Rb、Ba、Ga、Hf、Th、U、Ce、Zr、Pb质量分数高，其它微量元素质量分数低或与黎彤陆壳丰度接近；与黎彤洋壳丰度对比，Rb、Ba、Ga、Ta、Hf、Th、Li、U、Ce、Zr、Pb质量分数高，其它微量元素质量分数低或与黎彤洋壳丰度接近；与黎彤上地幔丰度对比，多数微量元素质量分数高，只有Co、Ni、Cr等微量元素质量分数低，微量元素异常值RbN/YbN值在56.74～103.73之间，平均为81.72，属强不相容元素富集型，Th※值在0.53～1.52之间，平均为0.93，属富集型，K※值在2.99～5.36之间，平均为4.09，属钾富集型，Nd※值在0.16～0.24之间，平均为0.21，属铌亏损型，Sr※值在0.21～1.32之间，平均为0.75，属锶亏损型，P※值在0.08～0.55之间，平均为0.27，说明磷亏损，Zr※值在1.38～3.17之间，平均为2.12，说明岩石为锆富集型，Ti※值在0.07～0.50之间，平均为0.29，为钛亏损型。在汤氏图解中（图5），相对富集Th、K、La、Ce、Nd、Zr、Hf、Sm、Y，亏损Nb、Sr、Ba、P、Ti，与计算的微量元素值相对应。

表3 晚侏罗世侵入岩CIPW标准矿物成分及岩石化学参数Table 3 Mineral composition and rock chemistry parameters of CIPW standard of late Jurassic intrusive rocks

4.3 稀土元素特征

晚侏罗世侵入岩稀土元素质量分数及参数见表5。

红石砬子岩体中稀土元素总量在（125.72～476.33）×10-6，平均为303.4，轻重稀土比值在15.49～43.08，平均为22.5，δEu在0.03～0.99之间，平均为0.23，铕负异常明显。（La/Sm）N在4.03～8.07之间，平均为6.32，（Gd/Yb）N在1.14～3.64之间，平均为1.96，（La/Yb）N在14.19～75.49之间，平均为27.09。轻、重稀土分馏程度相对较高，稀土元素配分模式曲线（图6）表明铕负异常明显，并具明显两段式特征，轻稀土斜率大向右陡倾，分异明显，重稀土部分斜率小向右缓倾分异程度弱，曲线具明显的“海欧”模式，表明岩浆分异程度较高，与稀土参数得出的结论相吻合。La-La/Sm（图7）图解，反映出岩浆在成岩过程中，经历了分离结晶作用。

骆驼砬子岩体中稀土元素总量在（99.311～

199.82）×10-6之间，平均为144，轻重稀土比值在8.9～28.26，平均为14.92，δEu在0.36～1.37之间，平均为0.81，铕具弱负异常。（La/Sm）N在4.34～7.82之间，平均为6.09，（Gd/Yb）N在1.1～2.79之间，平均为1.47，（La/Yb）N在8.12～45.91之间，平均为16.6，轻、重稀土分馏程度相对较高，稀土元素配分模式曲线为向右缓倾的较平滑的曲线（图6）。La-La/Sm(图7）图解，反映出岩浆在成岩过程中，经历了部分熔融作用。

图5 晚侏罗世侵入岩微量元素汤氏图解Fig.5 Towne diagram of trace elements of late Jurassic intrusive rocks

图6 晚侏罗世侵入岩稀土元素配分曲线(after Coryell,1963)Fig.6 The REE distribution curve of late Jurassic intrusive rocks

图7 晚侏罗世侵入岩La/Sm-La图解Fig.7 La/Sm-La diagram of late Jurassic intrusive rocks

表5 晚侏罗世侵入岩稀土元素质量分数Table 5 REEmass fraction of late Jurassic intrusive rocks×10-6

5 晚侏罗世侵入岩岩浆演化

5.1 岩石学演化

晚侏罗世侵入岩岩石类型为：中细粒（角闪石）黑云母二长花岗岩→细粒角闪石黑云母二长花岗岩，均为酸性岩。副矿物组合类型均为锆石－磷灰石型。由早期岩体至晚期岩体黑云母成分由铁叶黑云母向铁质黑云母演化。斜长石排号逐渐减小。

5.2 岩石化学成分演化

在哈克型岩石化学成分变异图解（图8）中，晚侏罗世侵入岩各岩体随岩浆演化SiO2增加，FeO+Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、Na2O递减，K2O递增。 Na-K-Ca图解（图9）中，由早期岩体至晚期岩体由钙质向钾质演化。计算的岩石化学参数DI值、δ值、Al值、K2O+Na2O由早期至晚期逐渐增大，K2O/Na2O值减小。