辽宁西丰一带侵入岩形成环境和成因探讨

王忠江，翟富荣，王岐，谢少强，郭洪方，仲米山，陈

（辽宁省地质勘查院，辽宁 大连 116100）

辽宁西丰一带侵入岩形成环境和成因探讨

王忠江，翟富荣，王岐，谢少强，郭洪方，仲米山，陈

（辽宁省地质勘查院，辽宁 大连 116100）

西丰一带侵入岩即以前所说的西丰大岩体，是布列亚-张广才岭巨型花岗岩带组成部分.该巨型花岗岩带记录了造山带从古亚洲洋板块开始俯冲、洋盆闭合到增生造山演化过程的基本信息.现在已经将规模宏大的西丰大岩体进行了详细解体，重新归并成4个侵入期次，划分为11个侵入序次，统称辽宁省西丰一带侵入岩.在详细解体、重新归并和划分的基础上，进一步探讨了各序次侵入岩形成的温压条件、构造环境、物质来源与成因.早二叠世第一序次、第二序次侵入岩以及中侏罗世第一序次侵入岩为I型花岗岩，晚白垩世第三序次（闪长玢岩）也为I型，主要物质来源是地壳中岩浆岩重熔的成分.其余各序次侵入岩均为S型花岗岩，主要物质来源是地壳中沉积岩重熔的成分.西丰一带，早二叠世第一个序次侵入岩为火山弧型深成岩，早二叠世第二个序次侵入岩为火山弧型与同碰撞型的过渡类型.早二叠世第三序次至中侏罗世第各序次侵入岩和晚白垩世各序次侵入岩为同碰撞型和碰撞后型花岗岩.这些特征与古亚洲洋晚期的消减、闭合和增生造山演化序列基本吻合.

温压条件；形成环境；物质来源；成因；辽宁西丰

西丰一带侵入岩相当于过去所谓的西丰大岩体，分布于辽宁省东北部，在辽宁省内出露面积逾2500 km2［1］，它是布列亚-张广才岭巨型花岗岩带的组成部分.近年来，对西丰一带侵入岩进行了1∶25万和1∶5万区调与矿调工作，取得了比较丰富的资料，现在已经进行了详细解体［2］，重新归并成4个侵入期次，划分为11个侵入序次（见表1），现统称为西丰一带侵入岩.在详细解体、重新归并和划分的基础上，进一步探讨了岩体形成温压条件、构造环境、物质来源与成因.这些研究和分析，有助于对该地区地壳构造演化认识的深化，对进一步找矿有重要意义.

表1 西丰一带侵入岩期次、序次划分表Table 1The sequence and times of the intrusive rocks in Xifeng area

1 地质概况

辽宁西丰一带侵入岩构造位置：一级构造单元为柴达木-华北板块，二级构造单元为华北陆块，三级构造单元为华北北缘古生代拗陷带.

随着古亚洲洋的消减、闭合和褶皱造山，火山弧型深成岩、碰撞型花岗岩和碰撞后型花岗岩相继形成［3］，在东北亚地区出现全球醒目的巨型花岗岩带，即布列亚-张广才岭带［4］.西丰地区侵入岩就是这一巨型花岗岩带的组成部分.任收麦和黄宝春［5］认为：“在东部，西伯利亚板块与华北板块的碰撞时间为晚二叠世—早三叠世，完全闭合为中侏罗世末.”

通过西丰一带侵入岩岩石地球化学特征的研究表明，早二叠世第一个序次侵入岩为火山弧型深成岩，早二叠世第二个序次侵入岩为火山弧型与同碰撞型的过渡类型.早二叠世第三个序次至中侏罗世第各序次侵入岩和晚白垩世各序次侵入岩为同碰撞型和碰撞后型花岗岩.这些特征与古亚洲洋晚期的消减、闭合和增生造山演化序列基本吻合［6］.

2 西丰一带侵入岩的形成环境和成因探讨

侵入岩各序次的主元素、微量元素和稀土元素含量见表2.

2.1 成岩压力及深度

西丰一带侵入岩的各序次岩石，除了晚白垩世第三、第四侵入序次为浅成岩，属二期结构之外，余者均为粒状结构或似斑状粒状结构，并且似斑状结构之岩石斑晶亦为钾长石、斜长石和石英，属一期结构［7］.因此，在这些岩石中主要造岩矿物可以视为基本同时结晶的［8］.将岩石化学成分计算出的标准矿物投到QAb-Or-H2O体系相图（图1）中（早二叠世第一序次和第二序次因为不含石英或含量太少不宜投此图），依据点所投的位置［9］，大致估算它们的形成深度.早二叠世第三序次形成压力为0.42 GPa左右，即形成深度为15.3 km左右.早三叠世侵入岩形成压力为0.23 GPa，相当于8.4 km.中侏罗世：第二序次形成压力为0.45 GPa，相当于16.4 km；第三序次形成压力为0.43 GPa，相当于15.6 km.晚白垩世：第一序次形成压力为0.42 GPa，相当于15.3 km；第二序次形成压力0.42～0.47 GPa，相当于15.3 km；第三序次和第四序次均为浅成的斑（玢）岩类.总地来看，侵入岩形成深度多为15～17.1 km，唯早三叠世侵入岩形成深度为8.4 km左右，体现了古亚洲洋闭合褶皱造山过程的复杂性.

2.2 岩体形成温度

图1 Q-Ab-Or-H2O系统相图（据Tuttle等，1958）Fig.1The Q-Ab-Or-H2O diagram（After Tuttle et al.,1958）

将西丰大岩体解体之后的各序次岩石化学成分计算出的CIPW标准矿物含量投到Q-Or-Ab-H2O体系与An-Ab-Or-H2O1体系（PH2O＝0.5 GPa）的两个相图上（图2），可以估算出早二叠世：第一序次形成温度为698～900℃；第二序次形成温度为672～788℃；第三序次形成温度为655～665℃.早三叠世二长花岗岩形成温度为650～668℃.中侏罗世：第一序次花岗闪长岩形成温度为650～720℃；第二序次二长花岗岩形成温度为655～665℃；第三序次二长花岗岩岩形成温度为660～665℃.晚白垩世：第一序次二长花岗岩形成温度为660～665℃；第二序次二长花岗岩形成温度为660℃.

1—早二叠世第一序次（P1δ）；2—早二叠世第二序次（P1δο）；3—早二叠世第三序次（P1ηγ）；4—早三叠世（T1ηγ）；5—中侏罗世第一序次（J2γδ）；6—中侏罗世第二序次（J2ηγa）；7—中侏罗世第三序次（J2ηγb）；8—晚白垩世第一序次（K2ηγa）；9—晚白垩世第二序次（K2ηγb）；PH2O=0.5 GPa

2.3 构造环境分析

图3 F-A-M图解（据Bowden等，1982）Fig.3The F-A-M diagram（After Bowden et al.,1982）

西丰一带侵入岩各序次岩石化学成分在FAM图解（图3）中的投影表明，早二叠世第一序次和第二序次几乎皆投到I型（活动陆缘）区及其边缘上，其余各序次（侏罗世第一序次和晚白垩世浅成岩除外）几乎均投到S型（同碰撞）区及其边缘上.值得讨论的是侏罗世第一序次花岗闪长岩也投到了I型（活动陆缘）区，但比较靠近I型（碰撞隆起）区.将西丰一带侵入岩各序次微量元素相关成分投点在Rb－Hf－Ta图解（图4）上.早二叠世第一序次和第二序次皆投到火山弧花岗岩区，而其余各序次均投到同碰撞花岗岩区.西丰一带侵入岩各序次岩石相关元素在Rb-（Yb+Nb）图解（图5）及Rb-（Yb-Ta）图解（图6）上，早二叠世第一序次和第二序次皆投到火山弧花岗岩区，而其余各序次均投到同碰撞花岗岩区［10］.

综上所述，西丰一带侵入岩各序次花岗岩形成于古亚洲闭合造山阶段.较早序次（早二叠世第一序次和第二序次）为活动陆缘-火山弧型花岗岩，说明于早二叠世古亚洲洋闭合造山过程已开始启动；较晚序次（从早二叠世第三序次到晚白垩世第四序次）均为同碰撞型花岗岩和碰撞后型花岗岩，说明较晚序次侵入岩形成时，古亚洲洋已基本闭合.

2.4 岩石成因讨论

西丰大岩体解体之后的各序次花岗岩岩石化学成分投到（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）图解（图7）中的表现特征如下.

1）早二叠世侵入岩：第一序次和第二序次侵入岩在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）图解（图7）上均投到I型花岗岩区，它们的A/NKC值分别为0.8和1.0（及0.9）.该2个序次侵入岩中黑云母电子探针分析结果显示均为镁质黑云母，这些特征与在FAM图解（图5）上的投点完全一致，很好地证明了早二叠世第一序次和第二序次侵入岩为I型花岗岩.第三序次侵入岩在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）图解（图7）上投在S型花岗岩区，其A/NKC值为1.15（及1.25），与在FAM图解（图5）上的投点完全一致，更进一步印证了早二叠世第三序次侵入岩为S型花岗岩.

表2 西丰一带侵入岩各序次主元素、微量元素及稀土元素含量Table 2Contents of major elements,trace elements and rare earth elements in the intrusive rocks in Xifeng area

续表2Table 2（Continued）

图4 不同构造环境花岗岩的Rb-Hf-Ta判别图解Fig.4The Rb-Hf-Ta discrimination diagram of granites from different tectonic environments

图5 Rb-（Yb+Nb）图解Fig.5The Rb-（Yb+Nb）diagram

图6 Rb-（Yb+Ta）图解Fig.6The Rb-（Yb+Ta）diagram

2）早三叠世侵入岩：中细粒二长花岗岩在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）图解（图7）上投在S型花岗岩区，其A/NKC值为1.45（及1.33），与在FAM图解（图5）上的投点完全一致，说明早三叠世中细粒二长花岗岩是S型花岗岩.

3）中侏罗世侵入岩：第一序次中细粒花岗闪长岩在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）图解（图7）上投在I型花岗岩区，其A/NKC值为1.00（及1.07），小于1.1.第一序次中细粒花岗闪长岩在FAM图解（图3）上的投点在I型（碰撞隆起）花岗岩区附近，这些信息表明，第一序次中细粒花岗闪长岩为I型花岗.第二序次和第三序次岩石在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）图解（图7）上均投在S型花岗岩区，其A/NKC都大于1.1，分别为1.16和1.15.第二序次和中侏罗世第三序次在FAM图解（图5）上的点落在S型（同碰撞）区，说明第二序次和第三序次侵入岩为S型花岗岩.

图7 （Al-Na-K）-Ca-（Fe2++Mg）图解（据Rhine等，1978）Fig.7The（Al-Na-K）-Ca-（Fe2++Mg）diagram（After Rhine et al.,1978）

4）晚白垩世侵入岩：第一序次和第二序次岩石在（Al－Na－K）－Ca－（Fe2++Mg）图解（图7）上均投在S型花岗岩区，其A/NKC皆为1.15.在FAM图解（图3）上的投点落在S型（同碰撞）区，说明第一序次和第二序次为S型花岗岩.第三序次闪长玢岩投到I型花岗岩区，其A/NKC为0.8.第四序次流纹斑岩投在S型花岗岩区，其A/NKC为2.16.

3 结语

通过以上分析，可以看出西丰一带各序次侵入岩具有如下成因演化特征.

1）早二叠世第一个序次和第二序次侵入岩、中侏罗世第一序次侵入岩和晚白垩世第三序次（闪长玢岩）为I型花岗岩，主要物质来源是地壳中岩浆岩重熔的成分.其余各序次侵入岩为S型花岗岩，主要物质来源是地壳中沉积岩重熔的成分.

2）西丰地区侵入岩是布列亚－张广才岭巨型花岗岩带的组成部分.早期，即早二叠世第一序次和第二序次侵入岩均系火山弧型深成岩，嗣后各序次侵入岩则演化为同碰撞型花岗岩和碰撞后型花岗岩.这一特征或可以说明：早二叠世，古亚洲洋闭合已经开始，直到晚白垩世，西伯利亚板块与柴达木-华北板块之间挤压造山作用的后续影响在西丰地区仍然存在.

致谢:在对西丰一带侵入岩研讨过程中得到张国仁教授级高级工程师及杨中柱教授级高级工程师悉心指导，在此表示衷心感谢!

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DISCUSSION ON THE FORMING ENVIRONMENT AND ORIGIN OF THE INTRUSIVE ROCKS IN XIFENG AREA,LIAONING PROVINCE

WANG Zhong-jiang,ZHAI Fu-rong,WANG Qi,XIE Shao-qiang,GUO Hong-fang,ZHONG Mi-shan,CHEN Yao
（Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100,Liaoning Province,China）

The intrusive rocks in Xifeng area,Liaoning Province,formerly called Xifeng intrusive body,are component parts of the Bureya-Zhangguangcailing giant granite belt,which recorded the essential information of evolution process of the orogenic belt from the Paleo-Asian oceanic plate subduction,through ocean basin closure to accretion orogeny.Presently, the Xifeng intrusive body has been disintegrated and reassigned into four intrusion stages,including 11 intrusion orders,and referred to as the intrusive rocks in Xifeng area.On the basis of the new division,forming temperature-pressure condition, tectonic environment,material sources and origin of the rocks are further discussed.The intrusive rocks of the first-and second-order of Early Permian and the first-order of Middle Jurassic Epoch belong to I-type granite.The intrusive rocks (diorite porphyry)of the third-order of Late Cretaceous are also I-type.Their material source is mainly from the remelting of magmatic rocks in the crust.The intrusive rocks of the other orders are S-type granite,with main material source from the remelting of sedimentary rocks in the crust.The intrusive rocks of the first-order of Early Permian are plutonic rocks of the volcanic arc;while those of the second-order are the transition type between volcanic arc and syn-collisional.The intrusive rocks after that are syn-collision or post-collision type granites.These characteristics are basically consistent with the evolutionsequenceofsubduction,closureandaccretionorogenyofthePaleo-Asianoceanplate.

temperature-pressurecondition;tectonicenvironment;materialsource;origin;Xifengarea;LiaoningProvince

1671-1947（2014）03-0235-07

P588.12

A

2014－05－09.编辑：李兰英．

辽宁省国土资源厅资源补偿项目“辽宁省铁岭市西丰县幅、叶赫站幅、平岗镇幅、安民镇幅1∶5万区域地质矿产调查”（编号［2009］31）资助.作者简介：王忠江（1966—），男，地质高级工程师，长期从事区域地质找矿工作，通信地址辽宁省大连市金州区五一路10号，E-mail//zjwang888@163.com