张八岭隆起中段池河地区瓦屋刘岩体地球化学特征与构造环境分析

2020-07-31钱辉王翔汪雅菲邓佳良

安徽地质 2020年2期

钱辉，王翔，2，汪雅菲，邓佳良

（1.安徽省地质调查院，安徽合肥 230001； 2.中国地质大学(武汉)，湖北武汉 430074）

0 引言

郯庐断裂带张八岭隆起段地处皖中东部，位于大别-苏鲁造山带之间，是华北板块与扬子板块之间的边界断裂，地学界对其深部结构研究较多[1～3]。本文对张八岭隆起中段具有代表性的池河地区瓦屋刘岩体进行研究，通过岩体地球化学特征分析，讨论其岩浆源区属性特征，为探讨该地区构造-岩浆作用演化提供重要的信息。

1 概况

张八岭隆起中段池河地区，在池河断裂和藕塘—古城断裂之间分布一中酸性侵入岩带。岩带总体与郯庐断裂带平行，呈北北东向展布，长约35km左右。自北至南依次称作管店岩体、瓦屋刘岩体、瓦屋薛岩体（图1）。其中以瓦屋刘岩体规模最大，出露面积约37km2。分布在定远县池河镇—瓦屋刘—藕塘镇一线，往北东方向与明光市管店岩体相连，侵入围岩为张八岭岩群西冷岩组变质火山岩。侵入体呈岩株状、岩瘤状产出。瓦屋刘岩体岩性主要为花岗闪长岩与二长花岗岩构成，组成一个岩性变化较连续的岩石序列。

图1 池河地区中酸性侵入体分布位置简图Figure 1.Distribution of intermediate and acid intrusions in the Chihe area

关于瓦屋刘岩体的形成时代，前人已做过较多研究，二长花岗岩年龄主要集中在120～126Ma[1，4]，花岗闪长岩年龄集中在128～131Ma[5]。此外，其岩体西侧被晚白垩世砂岩不整合覆盖。因此，瓦屋刘岩体应形成于早白垩世。

2 岩石学特征

岩体出露于定远县藕塘、瓦屋刘、池河一带，呈北北东向展布，均呈岩株状产出并与其北东管店岩体呈涌动侵入关系。岩体中见有大小不等的椭圆状石英闪长岩捕虏体，大小在20～5cm间，并可见到花岗闪长岩捕虏体。此外，岩体中还见有大小不一的微粒包体。

二长花岗岩为灰红—浅肉红色，中粗粒结构，局部具似斑状结构，块状构造。主要由斜长石25%～40%、钾长石25%～40%、石英20%～30%、黑云母3%～5%、角闪石5%～10%等组成。副矿物有磁铁矿、赤铁矿、磷灰石、榍石、锆石等。斜长石（An=25～30）主要为更长石，多呈自形-半自形板柱状，钠长石双晶发育，粒径2～10mm；钾长石呈不规则板柱状，粒径3～6mm；石英呈他形粒状，粒径2～3mm；角闪石呈柱状，粒径2～2.5mm。

花岗闪长岩呈灰—浅灰色，中粒半自形结构，局部具似斑状结构，块状构造。主要由斜长石45%～65%、钾长石6%～20%、石英15%～25%、黑云母和角闪石5%～20%组成，粒径2～5mm。斜长石（An=22～30）主要为更长石，呈半自形—他形；钾长石多呈不规则板状；石英呈他形粒状；角闪石呈粒柱状；黑云母呈长条形—他形。副矿物有磁铁矿、赤褐铁矿、褐帘石、绿帘石、锆石、榍石、磷灰石等。此外，在岩体南东南侧有少量钾长花岗岩零星出露，面积较小，呈小岩株状产出。

由于受后期构造影响，岩石碎裂现象较普遍。瓦屋刘岩体与管店岩体中矿物颗粒表现出从早到晚，岩石由细粒→中粒→中粗粒（局部具有似斑状）的总体结构变化特征。

3 岩石化学特征

3.1 主量元素特征

图2 瓦屋刘岩体TAS分类图Figure 2.TASclassification diagram of the Wawuliu rock mass

TAS图解(图2)显示，瓦屋刘岩体岩性主要为花岗闪长岩及二长花岗岩，从花岗闪长岩→二长花岗岩(表1)，SiO2含量分别平均为64.72%→66.82%、K2O+Na2O为6.71%→7.98%、K2O为3.57%→4.38%、K2O/Na2O为1.14→1.24，逐渐递增；FeO※为4.33%→3.19%、MgO为3.64%→2.21%、CaO为3.25%→2.67%、P2O5为0.27%→0.17%、TiO2为0.7%→0.47%，呈现逐渐减少的特征，属正常演化序列，具有规律性成分演化特征。SiO2含量变化范围小，全碱含量偏低，K2O含量较高，钾钠比多大于1，属钾质类型，高钾钙碱性岩系列(图3)。铝指数A/CNK多小于1，属准铝质钙碱性岩(图4)。固结指数SI从早到晚为20→15.47小于40，表明岩浆经过分异或同化混染而成。分异指数DI为76.01→79.07，表明岩浆分异演化不彻底。瓦屋刘岩体普遍含有微粒闪长质包体(MME)，副矿物含量普遍偏低，尤其是来源于幔源岩浆的磷灰石等含量明显减少，表明可能来源于下地壳的深熔作用。

3.2 稀土元素和微量元素特征

瓦屋刘岩体从花岗闪长岩到二长花岗岩，稀土总量递减(表2)，同时La→Lu各元素浓度均有所减小；Y含量递减，在稀土元素配分模式中显示出右倾趋势(图5a)，可能反映了源岩物质为深源组分(上地幔或下地壳)；δEu为0.656～0.953，δCe在0.80～0.93间，表明岩浆演化过程中斜长石和钾长石结晶分离不明显；LREE/HREE为14.93～16.69，表明轻重稀土分离，属轻稀土富集型；(La/Yb)N变化于19.03～22.52间，显示部分熔融过程中硅碱质组分明显富集的特征。

图3 SiO2-K2O图解Figure 3.SiO2-K2O diagram

图4 A/CNK-A/NK图解Figure 4.A/CNK-A/NK Diagram

表1 瓦屋刘岩体岩石化学成分（%）Table 1.Petrochemical composition of the Wawuliu rock mass（10-2）

表2 瓦屋刘岩体稀土元素含量（10-6）Table 2.REE content of the Wawuliu rock mass（10-6）

表3 瓦屋刘岩体微量元素含量（10-6）Table 3.Trace element content of the Wawuliu rock mass(10-6)

图5 瓦屋刘岩体稀土元素模式图（a）和微量元素蛛网图（b）Figure 5.REE pattern(a)and trace element spider chart(b)of the Wawuliu rock mass

瓦屋刘岩体微量元素含量见表3。从花岗闪长岩到二长花岗岩，K/Rb、K/Ti、Ba/Sr值依次递增，可能与岩浆后期钾质交代有关。钾质交代作用可对岩石酸性淋滤，使Sr含量明显的降低，致使上述比值逐渐增大。Rb/Sr比值递增、Th/U比值降低显示分离结晶作用特征，而Nb/Ta、Zr/Hf比值总体增大趋势，则又显示岩浆的部分熔融作用特征。

瓦屋刘岩体的大离子亲石元素总体具有低Rb高Sr、Ba特征（图5b），Rb/Sr一般偏低，K/Rb偏高，这一特点与高钾岩系十分相似，但Sr含量变化较大，且与K呈明显的负相关关系。（Rb/Yb）N明显偏高，一般在30以上，属强不相容元素富集型。岩体高K低Rb以及岩浆期后强烈的钾质交代作用等特征表明，源于下地壳的岩浆熔体中可能有一定数量来源于交代地幔源的流体参与。高场强元素Ta、Nb、P、Zr、Ti等均有一定程度的亏损，亲铁过渡族元素Cr、Ni、Co、Y、Ti、Fe、Mn等普遍偏高，在岩石化学上反映的镁铁组分基本平衡，因此岩浆分异过程中基本上不存在以镁铁质矿物为主的分离结晶作用，一定程度上反映了部分熔融程度较高或深源物质特征，岩浆源区可能与镁铁质含量较高的结晶基底有关。

4 岩浆源区与构造环境分析

瓦屋刘岩体的固结指数SI值27.97小于40，表明岩浆经过分异或同化混染而成，高场强元素亏损、亲铁过渡族元素富集等为岩体是深熔作用产物提供了佐证。低Rb，高K、Ba，Sr与K的含量呈负相关性等表明，源于下地壳的岩浆熔体可能有一定数量来源于交代地幔源的热液流体参与。

童劲松等[6]对瓦屋刘、管店岩体Sr-Nd同位素进行了研究，岩体的ISr为0.7061～0.7068，属CM型花岗岩源区，εSr为21.6～35.4，与同熔型花岗岩(εSr=3～41，平均为28)相当；εNd(t)为-15.5～-18.2，表明壳源岩浆在演化过程中发生过相当明显的幔源物质的混染。管店岩体石英闪长岩的207Pb/204Pb为15.292，小于15.600[7]，亦显示出壳幔混源型特征。

瓦屋刘岩体具有类似于埃达克岩的地球化学特征，如较高的Al2O3含量（＞13.5%），高Sr（＞400×10-6），低Y（＜18.00×10-6）和Yb（＜1.9×10-6），富集LREE而亏损HREE，Eu异常不明显等。在(La/Yb)N-(Yb)N图解(图6)中，投影点基本落在埃达克岩区，显示岩浆形成于挤压背景下加厚地壳的底部，这与前人研究结论基本一致。