大别山地区木子店岩体的地球化学特征与成因

李小林, 胡俊良, 陈姣霞, 刘劲松, 刘阿睢, 邵 鑫

(1.湖北省地质矿业开发有限责任公司,湖北 武汉 430022; 2. 武汉地质矿产研究所,湖北 武汉 430205;3.中国地质调查局 花岗岩成岩成矿地质研究中心,湖北 武汉 430205; 4.湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034)

大别山地区木子店岩体的地球化学特征与成因

李小林1, 胡俊良2,3*, 陈姣霞4, 刘劲松2,3, 刘阿睢2, 邵 鑫2

(1.湖北省地质矿业开发有限责任公司,湖北 武汉 430022; 2. 武汉地质矿产研究所,湖北 武汉 430205;3.中国地质调查局 花岗岩成岩成矿地质研究中心,湖北 武汉 430205; 4.湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034)

木子店岩体大地构造位置处于北大别北部,主要岩性为黑云二长花岗岩。岩体具有高硅(SiO2=67.44%～74.19%)、富钾(K2O=3.51%～5.42%)的特征,Al2O3=13.28%～16.56%,铝饱和指数ACNK值为0.94～1.08,为一套准铝质—过铝质的高钾钙碱性岩石,岩石主体为I型花岗岩。木子店岩体Rb、Ba、Th、Pb等大离子亲石元素明显富集,Sr、Ba含量较高(分别为341～1 160 μg/g和557～2 000 μg/g),Y和Yb含量较低(分别为1.93～16.9 μg/g和0.2～2.72 μg/g),强烈亏损Nb、Ta和Ti,反映源区可能有石榴子石和金红石残留而无斜长石残留,岩浆来源深度大;岩体为富集轻稀土、亏损重稀土的右倾型稀土配分模式((La/Yb)N=13.2～187.9),Eu正负异常均存在(δEu=0.46～1.97),只有月形塘单元(K1Yηγβψ)表现为明显Eu负异常。结合Y和Yb含量较低,Sr/Y比值较高,木子店岩体的主体部分白衣冲单元(K1Bπηγβ)、乌石岩单元(K1Wηγβ)均表现为明显埃达克岩特征,而月形塘单元(K1Yηγβψ)具有岛弧火山岩特征。对岩体进行构造环境投图,得其为火山弧环境;结合大别造山带大量前人研究成果,认为木子店岩体属于富钾的钙碱性二长花岗岩类,形成于造山带造山作用结束后大陆板块从挤压向伸展转换的构造环境,标志着大别造山带垮塌的开始,即厚的地壳伸展减薄的开始。

木子店岩体;花岗岩;地球化学;成因机制;北大别

秦岭—大别造山带位于中国中部,是一个经历了多阶段构造演化的复杂的大陆碰撞造山带[1-2],其演化后期广泛发育花岗质岩浆作用,根据前人的研究成果,东秦岭—大别地区中生代岩浆岩的形成时代主要集中于145—110 Ma之间[3-7]。大别造山带中生代岩浆活动特别强烈,是世界上超高压变质地体中碰撞后花岗质岩浆活动最为强烈的地区[8],大规模的晚中生代花岗岩类出露面积约占区域面积的17%[9]。在145—130 Ma形成的花岗岩体,常具有高Sr、Ba、La/Yb,低Y、Yb的地球化学性质,被称为“埃达克质岩”;在130—110 Ma形成的普通花岗岩,具有明显亏损 Ba、Sr、Eu的地球化学特征[10-11];在130—123 Ma,基性侵入体也比较发育[12-14]。这两个阶段的花岗岩可能分别形成于碰撞和地壳加厚之后的伸展隆升阶段,代表了不同的深部地壳大陆动力学过程。不同阶段花岗岩类的岩石地球化学和同位素地球化学特征很可能记录了不同的热源和物源对花岗岩浆作用的贡献,进而能制约造山带的演化历程。

其中大别山地区因其超高压变质岩的发现,受到地质工作者的广泛关注,同时由于早白垩纪岩石圈的强烈伸展垮塌产生了巨量的以花岗岩类为主的岩浆活动,从目前已有研究资料来看,早白垩纪岩浆作用主要集中在120—135 Ma之间[4-7,15-17],早白垩纪中酸性侵入岩普遍认为是下地壳部分熔融产生[4,18-19],但对于源岩存在较大分歧,主要有镁铁质榴辉岩和大别片麻岩两种观点[20-22],另外,幔源物质也可能参与其形成[19],毕竟,大量的基性—超基性岩也发育在这一时期[23-25],暗示地幔来源的镁铁质—超镁铁质岩浆作用与花岗质岩浆作用之间的成因联系[26]。对于其形成构造背景主要存在三种观点:一种认为形成于三叠纪陆—陆碰撞造山后环境[10,19,27];一种认为与太平洋板块的西向俯冲有关,形成于晚中生代整个中国东部岩石圈减薄的构造背景下,与三叠纪陆—陆碰撞无关[28-30];第三种认为形成机制可能与早白垩世地幔超柱事件热扰动所引起的部分熔融有关[31]。可见,对于该时期花岗岩类侵入体的成因和构造背景还存在争议。

大别造山带是大别山早白垩纪中酸性岩浆活动最为强烈的地区,中酸性侵入岩广泛分布,较大的岩体包括主簿源、天柱山、白马尖、天堂寨、石鼓尖、商城等。而木子店岩体位于该地区南缘湖北境内,与商城岩体和达权店岩体比邻,被晓天—磨子潭断裂(局部称为药铺—青山断裂)隔开。商城岩体周缘由于距今发现了沙坪沟超大型钼矿等较多大型超大型矿床一直备受瞩目,研究程度也较高,而木子店岩体研究程度相对较低,本文采集了木子店岩体的样品进行岩石地球化学研究,并对其成因进行初步探讨,为其与比邻的岩体进行对比分析提供依据,以指导该地区找矿工作。

1 地质背景及岩相学特征

秦岭—大别造山带又称中央造山带,是一个大陆碰撞型造山带,由华北地台南部大陆边缘(北秦岭带)、扬子地台北部大陆边缘(南秦岭带)和位于其间的包含古洋壳残余的对接带组成。大别山位于其东部,地质构造复杂。区内经历了长期多次的构造运动,尤以燕山期最为强烈,并伴以大规模的岩浆侵入和火山喷发。大别造山带是三叠纪扬子板块和华北板块俯冲—碰撞形成的高压—超高压变质带,其构造体系根据主要构造形迹,尤其是主干压性、压扭性构造的特征、空间展布和排列组合方式,从北到南分为北淮阳构造带,北大别变质杂岩带,南大别高压、超高压变质带和宿松杂岩带四个部分[32-33],大别山早白垩世中酸性岩在四个构造单元中均有分布,在北大别出露最为广泛[31,34-35]。

图1 北大别木子店地区地质简图及大地构造位置❶胡俊良等,湖北木子店—安徽吴家店地区矿产地质调查,2015。Fig.1 Generalized geologic map and tectonic position of the Muzidian area in North Dabie orogen

木子店岩体位于大别造山带西部,以晓天—磨子潭断裂(局部称为药铺—青山断裂)为界与商城岩体和达权店岩体比邻,出露面积约为300 km2(图1)。岩性主要为黑云母二长花岗岩,同时也有斑状黑云母二长花岗岩、斑状黑云母角闪二长花岗岩、钾长花岗岩及少量花岗闪长岩。关于本项目岩石年龄也采样进行了测试,年龄为130 Ma(±,未发表数据),为晚白垩世侵入岩。

1∶5万填图过程中,根据岩性和粒度结合年代将木子店岩体划分为四个岩石单元:①白衣冲单元(K1Bπηγβ),斑状黑云二长花岗岩,部分岩石受后期热液作用发生钾化,甚至已变为钾化花岗岩;岩石呈肉红色,似斑状结构,块状构造。岩石矿物粒度不均匀,变化较大,含有3%～10%的钾长石斑晶,局部斑晶很少;基质为中—细粒结构,矿物成分为长石、石英及少量云母,其中黑云母含量一般在2%～5%,最高可达10%。②月形塘单元(K1Yηγβψ),斑状黑云角闪二长花岗岩,岩石呈灰色—浅灰色,似斑状结构,块状构造。斑晶为钾长石,含量非常高,呈自形长方板状,少数呈他形粒状,部分被压扁拉长,呈定向分布,粒径一般在0.6 cm×1 cm～1 cm×2 cm;基质为中—细结构,矿物成分为斜长石、钾长石、石英及少量角闪石和黑云母,粒径多在0.2～3.5 mm之间,暗色矿物多断续定向分布,岩石色率>15%。③乌石岩单元(K1Wηγβ),岩性为细中粒黑云二长花岗岩,岩石呈浅肉红色、灰白色,细中粒、中粒结构,块状构造。矿物成分主要为石英、长石和少量云母,矿物粒度比较均匀,一般在1～3.5 mm,少数>4 mm,黑云母含量一般在3%左右,最多不超过5%。④桃花尖单元(K2Tηγβ),岩性为黑云二长花岗岩,岩石呈灰白—浅肉红色,细粒结构,块状构造。矿物成分主要为斜长石、钾长石、石英和少量黑云母。斜长石呈半自形—自形板状,粒径0.25～2 mm,钾长石呈半自形—他形板状,粒径0.5～1.5 mm。副矿物主要为榍石、磷灰石,少量褐帘石、锆石等。

从野外观测来看,白衣冲单元(K1Bπηγβ)和乌石岩单元(K1Wηγβ)为木子店岩体的主体岩性,所出露的面积也是最大。而月形塘单元(K1Yηγβψ)主体在月形塘村附近存在,面积不大,桃花尖单元(K2Tηγβ)更是零星出露,主要以岩脉形式穿插在其他岩体或围岩中。从它们之间的接触关系来看,白衣冲单元(K1Bπηγβ)与月形塘单元(K1Yηγβψ)为涌动接触关系,无明显界限,为过渡关系,K1Yηγβψ岩石粒度较粗,钾长石斑晶粗大、密集,而K1Bπηγβ粒度较细,斑晶较少,推测K1Bπηγβ比K1Yηγβψ先侵位;乌石岩单元(K1Wηγβ)侵入月形塘单元(K1Yηγβψ),为脉动接触关系;桃花尖单元(K2Tηγβ)为最后,普遍呈岩脉状侵入周围各类岩石。

2 样品与分析方法

本次工作的样品均为1∶5万填图过程中采集的新鲜样品,样品采集点散布在整个区域,共计19个样品,包含乌石岩单元(K1Wηγβ)、白衣冲单元(K1Bπηγβ)、月形塘单元(K1Yηγβψ)及桃花尖单元(K2Tηγβ)。19个样品磨成200目以下粉末用于主、微量地球化学分析。

样品测试在中南监督检测中心完成,主量元素用X射线荧光光谱法(XRF)测试,分析仪器为荷兰帕纳科公司PANalytical Axios,分析精度优于2%。微量元素用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试,分析仪器为美国Perkin Elmer X-seriesⅡ,分析精度可达5%。在质谱分析中采用Rh和Re元素作为内标进行仪器内标校正,混合标准作为外部校正,实验室采用岩石(GSR系列)、土壤(GSS系列)、水系沉积物(GSD系列)等作为参考标准。

3 分析结果

3.1 主量元素地球化学特征

木子店岩体样品的主量元素分析结果列于表1。

木子店岩体具有较高的SiO2(67.44%～74.19%)、Na2O(3.34%～5.93%)、K2O(3.51%～5.42%)、CaO(0.53%～2.34%)含量,较低的TiO2(0.10%～0.45%)、MgO(0.15%～0.91%)、P2O5(0.03%～0.25%)。在TAS图(图2)中,由于SiO2含量高,样品点大多投点在第6区域，也就是花岗岩范围内,少量落入粗面英安岩区内,总体在碱性亚碱性分界线附近靠亚碱性一侧,为亚碱性岩石,说明Na2O+K2O总体并不是太高。而在K2O-SiO2关系图(图3)中,由于岩石钾含量高,样品点除一个在钙碱性系列中,其他样品点均落入高钾钙碱性系列中,一部分甚至在钾玄岩范围内,说明岩石整体属于高钾钙碱性岩石。岩石贫钛,TiO2(0.10%～0.45%)均在1.0%以下,说明岩石氧化指数高。

木子店岩体样品的Al2O3含量为13.28%～16.56%,铝饱和指数ACNK值(Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)摩尔比)为0.94～1.08,ANK-ACNK分类图(图4)中主要落入准铝质—弱过铝质范围。

在Harker图解上,木子店岩体SiO2与Al2O3、TiO2、MgO、CaO、Fe2O3、P2O5等均呈现良好的负相关关系(图5),表明存在着单斜辉石、磷灰石及钛铁矿等矿物的显著分离结晶作用。且负相关线性关系良好,说明这些岩性不同的花岗岩为同源岩浆分异演化的产物。

3.2 微量元素地球化学特征

大别山地区木子店岩体样品的微量元素分析结果列于表1。木子店岩体Rb、Ba、Th、Pb等大离子亲石元素明显富集,其含量相当于原始地幔的数十—数百倍,明显高于大陆地壳的平均值[39];而Nb、Ta呈现亏损。亏损HFSE元素岩石的Rb/Sr和Rb/Ba值分别为0.045～3.058和0.013～0.211,均远离地幔的相应值(约0.029和0.088),表明岩浆经历了较高的分异演化[24]。岩石的Rb/Sr比值变化范围大(0.067～1.913),均高于地幔的相应值(约0.025),表明岩浆经历了较高程度的分异演化。木子店岩体相对于原始地幔标准化的配分型式与大陆地壳十分相似,均表现出显著的Nb、Ti负异常和Pb正异常(图6)。

表1 木子店岩体样品的主量元素(%)、微量及稀土元素(μg/g)分析结果

图2 木子店岩体岩石分类图(据文献[38])Fig.2 Petrological classification and silica-alkali diagramof the Muzidian granite

图3 木子店岩体K2O-SiO2图解(样号同图2)Fig.3 K2O vs. SiO2 diagram of the Muzidian granite

图4 木子店岩体ANK-ACNK图解(样号同图2)Fig.4 ANK-ACNK diagram of the Muzidian granite

图5 木子店岩体Harker图解(样号同图2)Fig.5 The Harker diagram of the Muzdian granite

Nb的负异常通常被认为是俯冲带火山岩或典型陆壳岩石的标志[40]。Arndt et al.,[41]通过对玄武岩的研究认为,岩石的Nb负异常很可能与岩石圈地幔的交代作用有关。木子店岩体的La/Nb比值变化范围较大,在1.13～16.67之间;Ba/Nb比值变化范围也较大,介于29.47～396.14。其La/Nb、Ba/Nb 比值较之洋脊玄武岩、洋岛玄武岩及原始地幔均显著偏高,在La/Nb-Ba/Nb关系图上,绝大多数样品点均投影在岛弧火山岩区,只有桃花尖单元(K2Tηγβ)样品与大陆地壳的分布区较接近(图7),这一特征也指示陆源物质参与了该岩性单元的成岩过程。

木子店岩体的稀土总量介于49.7～481.7,除3个样品较低<100,大多集中在200余,平均值为216.5。岩体的球粒陨石标准化稀土元素分布模式均反映轻稀土富集、重稀土亏损的特征(图8)。岩体LREE/HREE=4.9～31.2,(La/Yb)N=13.2～187.9,平均67。表明岩浆源区中有较多的富重稀土矿物(如石榴石)残留,这种特征也说明岩浆的来源较深。岩体的铕异常δEu=0.15～0.65,其中只有月形塘单元(K1Yηγβψ)在0.5附近,表现为明显负异常;乌石岩单元(K1Wηγβ)最高为1.97,表现为明显正异常;其他在1.0左右,正负异常不明显,说明成岩过程中月形塘单元(K1Yηγβψ)斜长石的分离结晶作用强,其他不明显。木子店岩体的各个地质单元球粒陨石标准化的配分型式相似,均表现出轻稀土富集的右倾斜型(图8),说明岩体源区富集程度很高。

图6 木子店岩体微量元素原始地幔标准化蛛网图Fig.6 Primitive mantle-normalized spidergram of the Muzidian granite

图7 木子店岩体La/Nb-Ba/Nb图解(样号同图2)Fig.7 La/Nb-Ba/Nb diagram of the Muzidian granite

在Sr-Yb图(图9)上,木子店岩体样品点大部分投影于张旗等[42]归纳出的高Sr低Yb花岗岩区域,其中白衣冲单元(K1Bπηγβ)、乌石岩单元(K1Wηγβ)具有明显高Sr低Yb特征,其样品点大多在Sr/Yb = 800线附近;而月形塘单元(K1Yηγβψ)和桃花尖单元(K2Tηγβ)均在Sr/Yb = 200线附近,高Sr低Yb特征不明显,这些样品点投入低Sr低Yb及高Sr高Yb范围内,与这些样品整体微量含量异常有关。岩体(特别是主体岩性白衣冲单元(K1Bπηγβ)、乌石岩单元(K1Wηγβ))具有明显埃达克岩特征,且岩体具有随着Sr含量升高、Yb含量随之升高的趋势,表明源区随时间深度有逐渐变深的趋势。

4 讨论

4.1 成因类型

木子店岩体的岩性主要为斑状黑云二长花岗岩、不同粒度的二长花岗岩,属于高硅富碱特征的高钾钙碱性、准铝质—弱过铝质花岗岩(ACNK=0.94～1.08)。除K2O外,其他主元素与SiO2含量均呈负相关关系(图5)。有花岗岩主元素含量和Zr含量计算的锆石饱和温度大部分集中于709～823℃之间,平均为774℃,由于岩体富含继承锆石(未发布成果),源区中锆石是饱和的,其Zr含量一部分是在继承锆石中,而不全在熔体中,因此计算得的tZr代表了岩浆温度的上限[43]。

铝饱和指数ACNK普遍<1.1,表明木子店岩体主体为I型花岗岩特征;另外Harker图解(图5)中,实验研究表明,P2O5在弱过铝质和强过铝质岩浆中随SiO2增加变化趋势不同,图中数据点P2O5与SiO2含量成明显负相关关系,按照野外观测及项目成果,四个岩石单元由老到新随SiO2含量增高,P2O5的演化趋势总体上呈负相关关系,沿I型演化趋势分布。由此说明木子店岩体主体为I型花岗岩,I型花岗岩代表的是活动大陆边缘。

图8 木子店岩体稀土元素球粒陨石标准化配分模式Fig.8 Chondirite-normalized REE distribution patterns for the Muzidian granite

图9 花岗岩Sr-Yb分类图(据文献[42],样号同图2)Fig.9 Classification of granitoids on the basis of Sr and Yb contents

4.2 岩石成因

根据微量元素和稀土元素分析,木子店岩体大体上具有埃达克岩[44-45]的地球化学特征,如SiO2>56%、MgO<3%、Na2O>3.3%、高Sr(>400 μg/g)、低Y和Yb(Y=1.28～8.32,<15 μg/g;Yb=0.2～1.54,<1.9 μg/g)、富集LREE、亏损HREE等,与大别山广泛出露的早白垩世低镁埃达克岩地球化学特征相似[46]。低的HREE、Y和Yb含量,表明源区有石榴子石残留[47]。Sr在石榴子石、角闪石和单斜辉石中分配系数很小(分别为0.015、0.058和0.2),而在斜长石中很大,因此岩石的Sr正异常和高Sr/Y比值表明岩浆源区的斜长石在岩浆形成过程中由于高压条件发生分解作用进入熔体。样品进行原始地幔标准化后的蛛网图上可以看出木子店岩体明显亏损Nb、Ta和Ti,这可能与金红石的分离结晶或源区残留有关[48-49]。实验研究表明,当玄武岩熔融形成含金红石的榴辉岩时,熔体强烈亏损Nb和Ta[50-51],因此残留相中金红石的产出会导致熔融的花岗岩贫Nb、Ta、Ti等元素。

在Sr/Y-Y和(La/Yb)N-YbN图解(图10)中,木子店岩体的样品点大部分投影埃达克岩范围内,其中白衣冲单元(K1Bπηγβ)有两个点在典型岛弧岩浆岩(Typical ARC Rocks)区域以外,其他点都在埃达克岩区域内;乌石岩单元(K1Wηγβ)均在埃达克岩区域内;月形塘单元(K1Yηγβψ)三个样品具有典型岛弧岩浆岩性质;桃花尖单元(K2Tηγβ)却在两个范围之外;结合Sr/Y-Y图,图上同样是大部分样品落入埃达克岩范围内,白衣冲单元(K1Bπηγβ)的大部分样品、乌石岩单元(K1Wηγβ)、桃花尖单元(K2Tηγβ)均具有埃达克岩性质,只有月形塘单元(K1Yηγβψ)具有明显岛弧岩浆岩性质。

综上所述,木子店岩体的主体部分白衣冲单元(K1Bπηγβ)的大部分样品、乌石岩单元(K1Wηγβ)具有明显埃达克岩性质,可归入埃达克岩进行讨论,而月形塘单元(K1Yηγβψ)具有岛弧岩浆岩性质。

结合熔融曲线和木子店岩体的地球化学特征,推测残留相主要以石榴子石、角闪石、金红石为主。石榴子石稳定出现的压力至少>0.8～1.0 GPa,通常>1.5 GPa(以金红石的出现为标志)[52],因此木子店岩体岩浆部分熔融压力>1.5 GPa,相应的深度至少>50 km。

图10 木子店岩体的Sr/Y-Y和(La/Yb)N-YbN图解(据文献[53],样号同图2)Fig.10 Plots of Sr/Y-Y and (La/Yb)N-YbN for the Muzidian granite

近年来的研究表明,玄武质岩浆底侵提供热源促使加厚的下地壳(>50 km)基性岩石的部分熔融,以及拆沉作用引起的下地壳玄武质岩石的部分熔融[54-55],可能是中国东部增厚下地壳减薄的两个重要机制。根据Barbarin[56]的花岗岩类分类方案,木子店岩体属于富钾的钙碱性斑状二长花岗岩类(K-rich and K-feldspar porphyritic calc-alkaline granitoids;KKG),这类花岗岩能够很好地指示地球动力学背景,KKG形成于造山带造山作用结束后大陆板块从挤压向伸展转换的构造环境,木子店岩体中白衣冲单元(K1Bπηγβ)、乌石岩单元(K1Wηγβ)具有明显埃达克岩性质,而月形塘单元(K1Yηγβψ)具有岛弧岩浆岩性质,正好符合这一构造环境特征。这标志着大别造山带垮塌的开始,即厚的地壳伸展减薄的开始。

4.3 成岩构造环境

木子店岩体的源区构造环境可以通过其地球化学特征进行分析,利用Nb-Y、Rb-Y+Nb图解(图11)对样品进行投图,其中Nb-Y图中样品点落入了火山弧花岗岩和同碰撞花岗岩的共同区域,而在Rb-Y+Nb图中,样品点全部落在火山弧花岗岩区域,也就是说木子店岩体的构造环境为火山弧环境。这说明岩体是在大别山造山带俯冲碰撞后期,俯冲板片拆沉进入岩石圈或是更深,随着温度升高和空间释放,深部熔融岩浆是在碰撞带外围形成的火山弧环境中形成的,此时已到造山后期,构造转换由挤压环境到近伸展环境,大规模岩浆才可能形成火山弧。

图11 木子店岩体Nb-Y、Rb-Y+Nb构造环境判别图解(样号同图2)Fig.11 Discrimination diagrams (Nb vs. Y、Rb vs. Y+Nb) of tectonic setting for the Muzidian granite

结合年代学研究,大量的实验数据表明,大别造山带广泛出露的高压—超高压榴辉岩相变质作用主要出现在240—220 Ma[57-58]。这些年龄被看作为扬子克拉通陆壳向北俯冲于华北克拉通之下以及超高压变质作用之后岩石剥露和冷凝的时间[59]。在板块聚合的过程中,大陆板块的深俯冲/碰撞普遍导致大陆造山带下加厚地壳的形成[60],从挤压向伸展的转换则更晚。Liu et al.,[61]通过对大别山地区中生代的盆地分析认为,伸展作用可能始于晚侏罗世—早白垩世左右;马昌前等[62]通过岩浆作用的研究进一步指出碰撞后强烈增厚的地壳开始趋于伸展减薄,伸展作用可能始于早白垩世。

大别山地区有若干同木子店岩体地球化学特征相似,也具有高Sr/Y比值和亏损重稀土元素特征的埃达克质岩侵位,其锆石U-Pb年龄介于140—130 Ma之间[3,6,25,40,62],这些花岗岩体被认为是增厚的玄武质下地壳部分熔融的产物,但此时的构造环境已经不是挤压模式。木子店岩体侵位年龄为131—136 Ma(未发表数据),属于富钾的钙碱性二长花岗岩类,形成于造山带造山作用结束后大陆板块从挤压向伸展转换的构造环境,标志着大别造山带垮塌的开始,即厚的地壳伸展减薄的开始。岩石圈减薄可以使地壳岩石因减压而熔融[63]。然而,没有深部地幔物质或热源的供给,单纯增厚地壳的减压熔融只能形成小规模的岩体,缺少足够的热量不可能形成大规模的岩浆活动,应有外来热源的加入使岩浆源区大规模熔融。通常认为幔源岩浆活动(特别是基性岩浆的底侵和侵入)提供的热是导致地壳物质重熔形成花岗岩的重要因素,地幔与地壳之间的热传递被认为是地壳熔融的主要方式,而最有效的方式是通过幔源岩浆底侵作用将地幔热传递到下地壳引发熔融形成中酸性岩浆[64],同时伴随基性岩浆作用,前人在大别地区进行的大量零星分布的早白垩世辉石岩—辉长岩侵入体、基性岩墙/脉和基性火山岩的研究证明了这一点。

5 结论

(1) 木子店岩体大地构造位置处于北大别北部,主要岩性为黑云二长花岗岩,SiO2含量高,碱含量较高,其中K2O>Na2O,Al2O3含量较高,为一套准铝质—过铝质的高钾钙碱性岩石,岩石主体为I型花岗岩。

(2) 木子店岩体Rb、Ba、Th、Pb等大离子亲石元素明显富集,Sr、Ba含量较高,Y和Yb含量较低,强烈亏损Nb、Ta和Ti,反映源区可能有石榴子石和金红石残留而无斜长石残留,岩浆来源深度大;岩体为富集轻稀土、亏损重稀土的右倾型稀土配分模式,Eu正负异常均存在,只有月形塘单元(K1Yηγβψ)表现为明显Eu负异常。结合Y和Yb含量较低,Sr/Y比值较高,木子店岩体的主体部分白衣冲单元(K1Bπηγβ)、乌石岩单元(K1Wηγβ)均表现为明显埃达克岩特征,而月形塘单元(K1Yηγβψ)具有岛弧火山岩特征。

(3) 对岩体进行构造环境投图,得其为火山弧环境;结合大别造山带大量前人研究成果,认为木子店岩体属于富钾的钙碱性二长花岗岩类,形成于造山带造山作用结束后大陆板块从挤压向伸展转换的构造环境,标志着大别造山带垮塌的开始,即厚的地壳伸展减薄的开始。

致谢:审稿人对稿件进行了认真地审阅并提出了宝贵的修改意见,对本文的改进起到了很大的作用,在此表示诚挚的谢意。

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(责任编辑：于继红)

Geochemistry and Petrogenesis of the Muzidian Granites in theDabie Mountains

LI Xiaolin1, HU Junliang2,3, CHEN Jiaoxia4, LIU Jinsong2,3, LIU Asui2, SHAO Xin2

(1.HubeiGeological&MiningExplorationCompany,Ltd.,Wuhan,Hubei430022; 2.WuhanInstituteofGeologyandMineralsRecourses,Wuhan,Hubei4302053;3.ResearchCenterforPetrogenesisandMineralizationofGranitoidRocks,ChinaGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430205; 4.HubeiGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430034)

The Muzidian granite are located in the north of the Dabie Mountains,and it mainly consists of biotite monzogranite. The granitic rocks are quasi-aluminous to weak peraluminous,high-K calc-alkaline granite,they mainly are I-type granite. The rocks enriched in silica(SiO2=67.44%～74.19%),potassium(K2O=3.51%～5.42%),aluminum(Al2O3=13.28%～16.56%,ACNK=0.94～1.08). The Muzidian granite is enriched in Sr(341～1 160 μg/g),Ba(557～2 000 μg/g) and depleted in Y(1.93～16.9 μg/g) and Yb(0.2～2.72 μg/g),Nb,Ta and Ti,indicative of a deep origin with garnet and rutile residual. The rocks are enriched in LREE and depleted in HREE((La/Yb)N=13.2～187.9),and Eu anomalies(δEu=0.46～1.97) are both positive and negetive,only K1Yηγβψhas obviously negative anomalies. With the depleting in Y and Yb and the high Sr/Y value,which means the main rocks(K1Bπηγβand K1Wηγβ) of the Muzidian granite are adakites,but the K1Yηγβψhas the typical arc rocks charateristics. The discrimination diagrams(Nb vs. Y、Rb vs. Y+Nb) for the Muzidian granite indicates the tectonic setting was volcanic arc. With many earlier researches of Dabie rocks,the authors consider the Muzidian granite belongs to K-rich rock calc-alkaline adamellite,formed by partial melting of crustal materials heated by mantle-derived magma under extensional circumstances after the collision organism of the Dabie orogenic belt. It indicates that the lithosphere thining and the transformation of tectonic regime to an extension setting.

the Muzidian granite; granite; geochemistry; petrogenesis; Northe Dabie Montains

2015-12-18;改回日期:2016-03-17

中国地调局地质矿产调查评价专项项目(编号:12120113068000)。

李小林(1966-),男,高级工程师,地质勘查专业,从事地质勘查工作。E-mail:361835123@qq.com

*通讯作者:胡俊良(1982-),男,高级工程师,矿物学、岩石学、矿床学专业,从事矿床地球化学方面研究工作。E-mail:hjl1982da@163.com

P588.12+1

A

1671-1211(2016)04-0556-11

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.04.003

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160707.1404.018.html 数字出版日期:2016-07-07 14:04