河南鲁山鸡冢岩体岩浆混合特征及意义刘振宏1,2,张　良1,杨长秀1,2,武太安1,2,崔霄峰1,2,任建德1,2,杨长青1,2(1.河南省地质调查院,河南郑州450007;2.河南地矿局区域地质调查队,河南平顶山467021)摘　要:鸡冢岩体为经历两次岩浆脉动上侵而成的复式深成岩体,化学成分表现为贫SiO 2,低MgO ,富CaO 、Na 2O ,岩石类型为偏铝质高钾钙碱性岩系,属岩浆混合花岗岩。

研究表明,花岗岩及其中暗色微粒包体在地球化学特征上具有相似的稀土、微量元素含量和配分模式。

成分变异图解显示,SiO 2与Al 2O 3、K 2O 、CaO 、MgO 、FeO 3、TiO 2及稀土、微量元素La -Ce 、Nd -Sm 、La -Ba 、Th/Yb -Ta/Yb 之间具有较好的线性关系。

氧同位素地球化学特征表明花岗岩形成过程中有大量幔源组分加入,说明鸡冢岩体为岩浆混合作用产物,其形成与华北陆块南缘陆内俯冲造山作用有关。

关键词:鸡冢岩体;花岗岩;暗色微粒包体;岩浆混合;陆内俯冲中图分类号:P588.1 文献标识码:A文章编号:1007-6956(2004)02-0075-07收稿日期:2004-02-34基金项目:中国地质调查局国土资源大调查项目《河南1∶25万平顶山市幅区域地质调查》(200113000013)作者简介:刘振宏(1963-),男,高级工程师,从事区域地质调查工作。

①河南省地质调查院.1∶25万内乡县幅区域地质调查.2003.②河南地矿局区域地质调查队.1∶5万神林幅、丹霞寺幅区域地质调查.1993. 花岗岩成因是花岗岩研究的核心问题,不同学者具有不同类型划分方案。

其中,按物源所划分的S 、I 型花岗岩分类[1]应用最广、影响最大;随着花岗岩研究的逐渐深入,单一模式所确定的以地球化学特征为基础的S 、I 型花岗岩引起争论。

花岗岩的生成不仅仅是地壳物质再循环作用的结果,而且还往往有幔源组分的参与,最常见的就是基性和酸性岩浆混合[2～5],这种混合可以形成复杂的花岗岩类型。

Castro [2]以幔源、壳源岩浆的混合提出了S 、M 和H 型分类,H 型即混合花岗岩(相当于壳幔型花岗岩),并进一步细分为Hs 、Hss 、Hm 型,并认为I 型花岗岩并不是一个独立的岩浆,而是M 型(幔源)与S 型(壳源)两个端元岩浆的混合产物。

Bar 2barin [3]提出壳源(过铝质花岗岩)、幔源(如碱性花岗岩)及壳幔混合(钙碱性花岗岩)三种成因分类,并分析了相对应的地球动力学环境。

岩浆混合作为花岗岩成因机制之一,近年来,引起国内地质学家的广泛关注,提出了一系列不同认识和看法[4～7]。

鸡冢岩体位于华北陆块南缘中部、栾川断裂北部,区域上属燕山期合峪—二郎庙—交口—祖师顶岩浆混合花岗岩带的一部分①。

岩体呈北西—南东向椭园形岩株产出,面积约54km 2,侵入于古元古代石板河片麻岩和中元古代片麻状正长花岗岩体,被早白垩世交口岩体侵入(图1),黑云母K Ar 年龄140Ma ②,该岩体长期以来一直被认为是典型的陆内重型(S 型花岗岩)[8～9]或陆内浅源深成型花岗岩[10],本文中在对鸡冢岩体及暗色微粒包体岩石学、地球化学研究基础上,认为该岩体不同于典型S 型花岗岩或I 型花岗岩,而应属岩浆混合花岗岩。

该岩体成因的再认识,对探讨华北陆块南缘地壳内上部物质组成、壳幔相互作用及陆内造山构造演化有着重要地质意义。

1　岩石学特征鸡冢岩体为一经过两次岩浆脉动上侵的复式深成岩体,主体岩性为二长花岗岩类。

早期为大斑状中粒黑云母二长花岗岩单元,位于岩体边部,平面上呈北西—南东向马蹄形展布。

岩石具似斑状结构、中粒花岗结构、交代结构,块状—弱定向构造。

似斑晶为钾长石,含量11%～17%,粒径2.5～6cm ,晶体内常见石英、斜长石、黑云母细小包体;基质主要矿物为钾长石(20%～25%)、斜长石(30%～43%)、第27卷第2期2004年6月地质调查与研究GEOLOGICAL SURVEY AND RESEARCHVol.27N o.2J un.2004图1　鸡冢岩体地质简图Fig.1　Scetch map of Jizhou granitePt 2xn.熊耳群;K 1Sηγ.四棵树岩体;K 1J K ηγ.交口岩体;J 3J 1ηγ.鸡冢岩体大斑中粒黑云母二长花岗岩单元;J 3J 2ηγ.鸡冢岩体小斑细粒黑云母二长花岗岩单元;Pt 2ξγ.中元古代正长花岗岩;Sgn.石板河片麻岩;1.中基性火山岩;2.片麻岩;3.片麻状花岗岩;4.二长花岗岩;5.暗色微粒包体;6.脉动接触关系;7.地质界线;8.断层石英(18%～25%)、黑云母(3%～5%)、角闪石(2%～3%),粒径2～4mm 。

副矿物为磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石等。

晚期为小斑状细粒黑云母二长花岗岩,位于岩体内部,呈岩株状产出,与早期大斑状中粒黑云母二长花岗岩单元脉动接触。

岩石具似斑状结构,细粒花岗岩结构、交代残留结构。

似斑晶为钾长石,含量11%,粒径7～10mm ,晶体内常见斜长石、黑云母细小包体;基质主要矿物为钾长石(30%～40%)、斜长石(30%～35%)、石英(20%)、黑云母(5%)、角闪石(2%)。

粒径0.8～2mm 。

副矿物为磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石、褐帘石等。

二者矿物特征相同,钾长石为条纹长石和微斜长石,具条纹双晶和卡氏双晶,局部见环带构造。

斜长石为半自形—自形板状,具聚片双晶和环带构造,为更长石,与钾长石接触部位常见交代残留结构。

黑云母为细小鳞片状,成分上属镁质黑云母。

单元之间表现为结构上的由粗→细,钾长石斑晶由大→小、由多→少的规律性变化,显示出同一岩浆事件岩浆演化特征。

鸡冢岩体中暗色微粒包体十分发育,在以往研究中多认为是捕虏体或析离体,对其成因等未引起重视。

经研究认为,暗色微粒包体作为岩浆混合的证据,其形成与壳—幔岩浆相互作用及大陆动力学存在着密切联系。

与花岗岩相比,暗色微粒包体具有颗粒细,黑云母、角闪石含高,耐风化突出等特点。

调查结果表明,鸡冢岩体早期单元暗色微粒包体含量较高,晚期单元含量相对较低;空间上南部多于北部,地势低含量多,地势高的相对较少,具分层岩浆混合特点。

形态上早期单元复杂多样,见浑园状、椭球状、透镜状、纺锤状、饼状、长条状、蝌蚪状、撕裂状、火焰状及不规则状形态。

局部富集成群、成带分布,比例高达50%以上,长轴与岩体边界或区域构造线平行。

小者2×10cm ,大者10～50cm 。

晚期单元暗色微粒包体多呈不规则状、撕裂状岩株分布,直径达几米到几十米不等。

暗色微粒包体与花岗岩之间早期单元以弥漫型为主,局部见截然型接触,显示出缓慢均匀岩浆混合特征。

晚期单元以截然型接触为主,局部为弥漫型接触。

显示出快速不均匀岩浆混合特征。

截然型局部见淬冷边,弥漫型接触部位暗色矿物增多,形成宽约几厘米至几十厘米岩浆67地质调查与研究 第27卷　混合过渡带,并见有钾长石混合斑晶或捕虏晶,其形态、结构与花岗岩似斑晶一致。

暗色微粒包体岩性以细粒黑云母闪长岩为主,少量细粒闪长岩,具岩浆成因细粒半自形粒状结构、块状构造。

由斜长石(60%～80%)、黑云母(10%～20%)、角闪石(5%～10%)、辉石(1%～2%)组成。

粒径0.1～1mm。

副矿物为磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石等。

磷灰石为细小针状分布在其它矿物之间,接触部位见石英颗粒的次生加大边,说明形成暗色微粒包体的基性岩浆与花岗质岩浆之间有较大温差,结晶过程中有快速的放热作用及成分之间的交换,显示出岩浆混合特征。

2　岩石地球化学特征2.1　化学成分特征岩石贫SiO2、低MgO,富CaO、Na2O(表1), Na2O+K2O为7.85%～8.30%,K2O/Na2O 为0.91～0.96,δ为2.34～2.73,A/NCK为0.96～1.03,3/FeO3+MgO为0.67～0.85。

具I型或H型花岗岩[11](壳幔混合型)特征。

与花岗岩相比,暗色微粒包体贫SiO2、低Na2O,高Al2O3、富FeO3、MgO、CaO、Na2O, Na2O+K2O为6.30%～9.10%,K2O/Na2O 为0.8～1.12,δ为4.28～5.73,A/NCK为0. 82～0.94,FeO3/FeO3+MgO为0.63～0.70。

在SiO2K2O图解上(图2)花岗岩为高钾钙碱性岩系,暗色微粒包体为钾玄岩系。

在SiO2氧化物成分变异图解(图3)上随着SiO2含量增加Al2O3、CaO、MgO、FeO3、TiO2为直线减少趋势,K2O呈直线增加趋势,表明花岗岩与暗色微粒包体之间存在着成因联系,二者为同一期岩浆活动产物,与Langmuir[12]总结的岩浆混合成分之间直线分异特征相同。

图2　图解(据LeBas et al.,1986)Fig.2　Diagram of SiO2K2O(after LeBas et al.,1986)▲-花岗岩;●-暗色微粒包体2.2　稀土及微量元素特征稀土及微量分析结果及有关参数见表1。

花图3　SiO2氧化物成分变异图Fig.3　Diagram showing the variation of SiO2oxide composition 77　第2期 刘振宏等:河南鲁山鸡冢岩体岩浆混合特征及意义岗岩ΣREE为189.57×10-6～278.99×10-6, (La/Yb)N为21.88～32.72,δEu为0.76～0.94,具较高轻重稀土分馏程度和弱Eu负异常。

暗色微粒包体ΣREE为281.42×10-6～520.43×10-6,(La/Yb)N为15.78～26.72,δEu为0.81～1.07,与花岗岩相比,暗色微粒包体ΣREE富集,经历了较长时间的岩浆分异。

配分模式均属轻稀土富集型,为向右微倾的圆滑曲线(图4)。

花岗岩弱Eu负异常与基性岩浆加入后的斜长石富集有关,重稀土亏损可能与源区残留石榴石有关,显示出I型或H型花岗岩特征。

表1　花岗岩及暗色微粒包体化学成分、稀土元素和微量元素分析结果T able1　Chemical composition,REE and trace elements of the granite and the d arkˉcoloured microˉgrain enclaves单元大斑中粒黑云母二长花岗岩单元小斑细粒黑云母二长花岗岩单元花岗岩暗色微粒包体花岗岩暗色微粒包体样品号2095/北14144/北12084/补14144/补10050/14186/10049/1 SiO269.3669.5257.4057.4666.4467.3051.76TiO20.350.250.951.130.550.381.43Al2O314.7315.3418.3516.4615.3015.1516.35Fe2O31.510.752.763.111.891.622.89FeO2.301.883.563.812.462.106.44MnO0.070.070.160.300.230.040.28MgO0.900.462.643.082.051.775.35CaO2.122.474.673.682.162.116.10Na2O4.004.354.354.304.104.033.50K2O3.853.953.504.803.903.912.80P2O50.230.180.600.720.340.231.10Loss0.580.551.041.140.730.961.78Total100.0699.7799.9899.99100.1599.6099.78La46.4147.87129.2462.4263.9856.8698.62Ce85.1583.35231.78119.30121.47104.37186.37Pr8.497.7922.8212.1112.0310.118.83Nd30.9528.974.8447.1743.2937.1872.63Sm4.823.9710.927.876.986.2812.27Eu1.161.072.762.351.611.362.92Gd3.272.856.535.14.784.309.22Tb0.400.351.030.70.730.571.35Dy2.221.845.463.253.313.107.01Ho0.410.330.930.610.670.591.42Er1.030.832.81.551.71.523.93Tm0.150.140.390.270.30.250.61Yb1.050.852.811.531.561.513.63Lu0.170.130.380.250.230.230.52Y11.869.2827.7516.7816.3515.2433.65Co6.65.712.925.19.726.8Ni3.64.55.850.36.914.5Cr46.487.910.7136.94121.9V38.127.1101.6202.257.2198Rb127.9143.1110.1117.011182Sr911.9764.12048129111131492Ba1571120332552094.524793186Nb26.330.741.817.824.734.4Ta2.52.83.83.61.82.00Hf4.84.99.49.56.96.3Sc3.32.765.84.876Zr172.4165.2360.8190.6192221G a25.523.619.318.914.615.6Th14.115.817.17.99.718.2 资料来源:1∶5万神林、丹霞寺幅区域地质调查,1991;化学成分由河南区调队化验室测试,单位w t%;稀土、微量元素由湖北省地质实验研究所测试;单位×10-687地质调查与研究 第27卷　图4　稀土元素配分模式Fig.4　Chondrite -mormalized REE patterns 图5　微量元素配分模式Fig.5　Spider patterns of the trace elements 花岗岩中过渡族元素(TME )Ni 、V 含量较低;大离子亲石元素(L IL E )Rb 低、Sr 、Ba 明显富集;高场强元素(HFSE )Nb 、G a 高、Sc 低。