辽宁本溪地区关门山岩体地球化学特征及构造环境

石绍山，尤洪喜，成龙，魏明辉，宋运红，姚远，王宇利

（沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110034）

辽宁本溪地区关门山岩体地球化学特征及构造环境

石绍山，尤洪喜，成龙，魏明辉，宋运红，姚远，王宇利

（沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110034）

对辽宁本溪地区关门山岩体正长花岗岩主量元素特征的研究表明，其属于高钾钙碱性系列.球粒陨石标准化稀土元素分配模式显示LREE相对富集，HREE相对亏损，具有中等亏损的负Eu异常，模式图总体呈“海鸥式”分布.微量元素蛛网图显示富集大离子亲石元素（LILE）Rb、Th、K，贫高场强元素（HFSE）Ta、P、Ti.正长花岗岩微量元素组成表明本区的花岗岩岩浆形成压力小于1.0 GPa，源区物质存在于30～40 km的地壳深处，属于减薄型地壳.正长花岗岩的形成时代为早白垩世，当时辽东陆块处于陆内伸展环境.

地球化学；构造环境；早白垩世；正长花岗岩；辽宁省

1 地理位置及地质概况

研究区位于辽宁省东部山区，行政区划隶属辽宁省本溪市本溪县的主要辖区.

其大地构造位于华北地台北缘东段，华北陆块构造增生带太子河拗陷之辽阳-本溪凹陷（图1）.在地层分区上属华北地层区太子河小区［1］.

区内出露地层有新元古界青白口系钓鱼台组、南芬组、桥头组的变质石英砂岩和沉积岩，古生界寒武系碱厂组、馒头组、张夏组、崮山组、炒米店组的灰岩，奥陶系冶里组、亮甲山组、马家沟组的灰岩，石炭系本溪组、太原组，二叠系山西组、石盒子组含煤系沉积岩，中生界侏罗系北庙组、长梁子组、转山子组、大堡组、小东沟组沉积岩，白垩系小岭组火山岩和第四系.

关门山岩体以正长花岗岩为主，位于关门山水库周围，呈环带状分布（图2）.

图1 研究区大地构造位置图Fig.1Tectonic map of the study area

2 岩石学特征

关门山岩体正长花岗岩多为肉红色，多斑状结构.基质为细粒花岗结构.其中斜长石为自形板状，聚片双晶，核部绢云母化强烈，边部土化，粒径为0.4～1.0 mm，占5%～10%.条纹长石为宽板状，条纹斑点状，粒径为0.68～1.24 mm，占20%～30%.石英为他形粒状，粒径为0.12～1.1 mm，占15%～20%.

斑晶主要特点：条纹长石具条纹结构，细脉状、细纹状条纹，布丁状斜长石嵌晶，粒径为3.2～5.2 mm，占30%～40%.斜长石为自形板状、环带状，外围环带土化更明显，具聚片双晶，绢云母化、土化，粒径为3.6～4.2 mm，占3%～5%.石英为他形粒状，边缘碎裂熔蚀，粒径为1.6～2.9 mm，占10%～15%.角闪石为自形菱形、半自形柱状，具多色性，Ng—绿，Np—黄绿，褐铁质成分沿解理缝交代析出榍石.粒径为0.12～1.02 mm.占3%～5%.

3 岩石地球化学特征

关门山岩体正长花岗岩主量元素、微量元素和稀土元素特征见表1.本文投点图采用Geokit完成［2］.

3.1 主要元素地球化学特征

关门山岩体正长花岗岩主量元素中SiO2含量为68.42%～71.87%（平均69.99%），Na2O 4.36%～5.62%（平均4.77%），K2O 3.80%～4.72%（平均4.32%），里特曼指数σ＝2.68～3.43（平均3.08%），Na2O-2

3.2 微量元素地球化学特征

关门山岩正长花岗岩体微量元素原始地幔标准化蛛网（图4）整体呈右倾型，富集大离子亲石元素（LILE）Rb、Th、K，贫高场强元素（HFSE）Ta、P、Ti.Nb/ Ta比值在12.8～29.0之间，高于上地壳Nb/Ta（12）［3］. Sr含量为126×10-6～319×10-6（平均含量178×10-6）.

在球粒陨石标准化稀土元素配分图解上（图5）关门山岩体岩正长花岗岩总体呈“海鸥式”分布，稀土总量较高（ΣREE=211.59～382.44，平均2821.78）；富集轻稀土（LREE＝196.45～356.85，平均259.12）；岩石的轻重稀土比（LREE/HREE）=10.00～13.95（平均11.49），岩石的（La/Yb）N=8.44～17.23（平均12.21），轻重稀土分异程度强烈；具有中等亏损的负Eu异常，δEu=0.41～0.67（平均0.51），岩浆的分异程度强.

4 岩石成因及构造背景

4.1 岩石成因

本溪地区关门山岩体正长花岗岩具有高硅（SiO2平均含量为69.99%）、贫铝（Al2O3平均含量为14.39%）、低Sr（平均181×10-6）、高Yb（平均3.28×10-6）、贫Ta、P、Ti高场强元素（HFSE），标准稀土元素分配图呈“海鸥式”分布，具强负Eu异常（δEu平均0.51）.这些地球化学特征与张旗等［4］和苏玉平等［5］定义的A型花岗岩地球化学特征基本相一致，但与典型的A型花岗岩相比，Al2O3含量高，δEu高［4］.在花岗岩Sr-Yb分类图上［6］（图6），所有花岗岩点位均落入浙闽型花岗岩上，岩体属于低Sr高Yb（Sr<400×10-6，Yb>2×10-6）型.

斜长石是主要的Sr富集矿物且Eu异常主要受控于长石，斜长石在岩浆源区残留或分离结晶会使熔体Sr含量降低、Eu负异常增强，本区花岗岩低的Sr含量和中等的Eu负异常特征暗示斜长石在岩浆源区主要作为残留相存在.花岗岩根据Sr-Yb含量按照压力分类属于在低压下形成［7］，在低压下斜长石稳定存在，无石榴子石，残留相为角闪岩相（斜长石+角闪石+辉石）的岩石.综上所述，可以推断源区的主要残留物为斜长石.依据熔体与残留相平衡理论，浙闽型花岗岩浆平衡的残留相主要是斜长石，其形成时压力应小于1.0 GPa［8］.

表1 正长花岗岩主量、微量元素和稀土元素分析结果表Table 1 Major elements，trace elements and rare earth elements of Guanmenshan syenogranite

图2 研究区地质简图Fig.2 Geological sketch map of the study area

4.2 构造背景

本溪县关门山岩体正长花岗岩其时代归属1∶20万区域地质测量报告宽甸幅❶辽宁省地质局区域地质测量队二分队.地质图说明书K- 51-ⅩⅪⅩ（宽甸幅）. 1976.将其划归入晚侏罗世.此次工作获得SHRIMP锆石U-Pb年龄为（128±2）Ma（项目组未发表数据）将其归入早白垩世.

华北东部广泛发育中生代花岗岩，对于中国东部中生代酸性岩浆岩的环境问题有各种观念，最为流行的说法是中国东部中生代中酸性岩浆岩产于岛弧环境，与太平洋板块的向西俯冲有关［9-12］；是华北克拉通下地壳拆沉作用的产物［13］；和陆内伸展作用的影响［14-15］.

侏罗纪以来，辽东地块受到强烈的构造-岩浆活动性的改造，尤其是在白垩纪达到鼎盛阶段.这一阶段的构造-岩浆活动性，是华北克拉通岩石圈减薄和克拉通破坏的结果，尤其是在晚中生代，伸展作用异常强烈，辽南变质核杂岩构造的发育为其提供了有利的证据［16］.近年来对A型花岗岩的研究也为我国东部早白垩世处于伸展构造提供了有利的证据，辽东半岛有千山和四平街岩体，通辽地区以岗山岩体为代表的A型花岗岩有近十个岩体，以及在燕辽带中的A型花岗岩，大都在120～130 Ma形成的［15］.

图4 关门山岩体正长花岗岩微量元素原始地幔标准化蛛网图（标准化值来自Wood,1979）Fig.4 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram for Guanmenshan syenogranite（After Wood,1979）

图5 关门山岩体正长花岗岩体稀土元素球粒陨石标准化模式图（标准化来自Taylor and McLennan,1985）Fig.5 Chondrite-nomalized REE patterns for Guanmenshan syenogranite（After Taylor and McLennan,1985）

图6 关门山岩体正长花岗岩Sr-Yb图（据张旗,2006）Fig.6 The Sr-Yb diagram for Guanmenshan syenogranite（After ZHANGQi,2006）

花岗岩用来判断地壳的厚度主要考察Na2O/K2O的比值，如果该比值接近1，为高钾钙碱性系列或钾玄岩系列，可以用来判断地壳厚度［17］.本溪县地区正长花岗岩Na2O/K2O平均值等于1.11，为高钾钙碱性系列，根据正长花岗岩形成的压力在0.8～1.0 GPa，推测本区的花岗岩岩浆形成时源区物质存在于30～40 km的地壳深处［8］，地壳较薄.在Rb-（Y+Nb图）（图7）解上落入板块内环境中，反映辽东陆块当时处在造山后期，陆内伸展环境中.

5 结论

图7 关门山岩体正长花岗岩Rb-(Y+Nb)图（据Pearce等,1984）Fig.7 The Rb-（Y+Nb）diagram for Guanmenshan syenogranite（After Pearce et al.,1984）

（1）本溪县正长花岗岩具有富Si、贫Al、高Sr、低Yb，中等负Eu的地球化学特征，为高钾钙碱性系列岩石.

（2）本溪县正长花岗岩形成于早垩世，属于浙闽型花岗岩，其形成源区主要残留相为斜长石，形成压力在0.8～1.0 GPa之间.

（3）根据花岗岩的性质，推测本溪县地区早白垩世地壳厚30～40 km，处于后造山期陆内伸展环境中，与太平洋板块的向西俯冲无关.

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GEOCHEMISTRY AND TECTONIC ENVIRONMENT OF THE GUANMENSHNA INTRUSIVE ROCKS IN BENXI AREA,LIAONING PROVINCE

SHI Shao-shan,YOU Hong-xi,CHENG Long,WEI Ming-hui,SONG Yun-hong,YAO Yuan,WANG Yu-li
（Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China）

The major elements and trace elements of the Guanmenshan syenogranite in Benxi area,Liaoning Province are studied.The characteristics of the major elements show that the syenogranite belongs to high-K calcium-alkaline series.The seagull-shaped chondrite-normalized REE distribution patterns suggest enrichment of LREEs and depletion of HREEs,with medium negative Eu anomalies.Trace element spider diagram shows that the rocks are enriched in large ion lithophile elements（LILEs,such as Rb,Th and K）,whereas depleted in high field strength elements（HFSEs,such as Ta,P and Ti）. Thecompositionoftraceelementsinsyenograniteindicatesthattheformationpressureofgranitemagmaislessthan1.0GPa, and the source materials exist in the depth of 30-40 km of the earth crust,belonging to thinned crust.The syeogranite was formedintheEarlyCretaceouswhentheLiaodongblockwasinintracontinentalextensionenvironment.

geochemistry;tectonic environment;Early Cretaceous;syenogranite;Liaoning Province

1671-1947（2014）05-0440-06

P595

A

2013－12－26；

2014-02-28.编辑：周丽、张哲．

中国地质调查局项目“辽宁1∶5万本溪县（K51E017017）、草河掌（K51E018017）、田师傅（K51E017018）、南孤山子（K51E018018）幅区调”（编号1212011120731）、“黑龙江瓦拉干车站-塔丰农场地区矿产远景调查”（编号12120113055000）联合资助.

石绍山（1977—），男，工程师，现从事矿产地质普查及地球化学专业工作，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区黄河北大街280号，E-mail// shishaoshan321@163.com