浙江天目山超单元的地球化学特征及其成因机制探讨

吴海权

（安徽省地质调查院， 安徽合肥 230001）

浙江天目山超单元的地球化学特征及其成因机制探讨

吴海权

（安徽省地质调查院， 安徽合肥 230001）

通过详细的野外地质填图和岩石地球化学研究，发现分布在皖浙两省交界处的天目山一带的石英二长闪长岩、石英二长斑岩、石英正长（斑）岩体不仅在空间上相伴，且岩石化学、地球化学特征相近，又都与燕山期黄尖旋回的火山岩密切共生，亲缘关系较密切，将其归并为天目山超单元。该超单元为高钾钙碱性—钾玄岩系列，地球化学特点表明岩浆由造山带的山根或者加厚的双倍陆壳的下部熔融产生，为同源岩浆成分与结构演化序列，其侵位机制不仅受区域构造控制，而且还受火山机构制约，以被动式就位为主，少数可能兼有主动就位机制。

天目山超单元；岩石地球化学特征；成因机制；钾玄岩

0 引言

图1 天目山超单元地质图Fig.1 Geological map of the Tianmushan superunit

分布在皖浙两省交界处的清凉峰—天目山一带的石英二长闪长岩、石英二长斑岩、石英正长（斑）岩体呈岩株、岩瘤、岩墙、岩枝状产出，由63个大小不一的侵入体组成，出露面积计约146.93 km2（图1）。经野外详细填图①安徽省地质调查院.1∶25万宣城市幅区域地质调查.2002.和地球化学研究，发现它们不仅在空间上相伴，且岩石化学、地球化学特征相近，又都与火山岩密切共生，亲缘关系较为密切，依据岩石谱系单位划分原则②高秉章，等.花岗岩类区1∶5万区域地质填图方法指南.1991.，应属同一超单元。根据岩浆演化规律及其所见到的侵入关系，从老到新，依次划分为四个单元：它们的侵入次序应为周家单元（K1δηοZH，似斑状石英二长闪长岩）→何村单元（K1ηοH，石英二长岩）→亭子山单元（K1ηοπT，石英二长斑岩→白水口单元（K1ξοB，石英正长岩），归并为天目山超单元［1］。根据野外观测分析，并结合前人同位素年龄研究资料［2～4］（表1），可知天目山超单元应属燕山期岩浆活动的产物，时代为早白垩世。

表1 天目山超单元岩石谱系单位简表Table 1 Lithodemic units of the Tianmushan superunit

1 岩石学特征

1.1 周家单元（K1δηοZH）

由周家、赤石、百丈岭、竹岭上、毛岭等8个侵入体组成，出露面积计约6.59 km2，为灰—浅灰色细粒似斑状石英二长闪长岩。似斑状结构，斑晶含量约5%～18%，斑晶主要由斜长石和钾长石构成，粒径2～5mm；基质为细粒结构，由斜长石、钾长石和少量石英、黑云母、角闪石及金属矿物、磷灰石、锆石、褐帘石等矿物组成，粒径0.1～1.5mm，矿物成分含量为：斜长石51%～65%、钾长石5%～25%、石英5%～10%、黑云母3%～12%、普通角闪石3%～10%。斜长石呈半自形板柱状，部分可见钠长石双晶；钾长石呈宽板状，部分可见卡氏双晶；石英呈他形粒状分布于长石颗粒间；黑云母呈棕褐色板片状；普通角闪石呈绿色长柱状，有被黑云母交代现象。

1.2 何村单元（K1ηοH）

由何村、指南村、碧坞、高坞、银龙坞6个侵入体组成，出露面积计约12.73 km2，为浅灰略带肉红色中细粒石英二长岩。粒状结构，粒径0.5～3mm，个别达5mm，矿物成分含量为斜长石37%～42%、钾长石32.5%～42.5%、石英7.5～≤20%、黑云母3%～7%、角闪石0～2%。斜长石为中—更长石，呈半自形板柱，钠长石双晶，环带构造常见；钾长石为条纹长石，部分为微斜长石，呈不规则宽板状，有交代包裹斜长石现象；石英呈他形粒状分布于长石颗粒间；角闪石呈半自形长柱状，大部分已被绿泥石或碳酸盐集合体所交代，残留部分尚新鲜，具多色性；黑云母呈板片状，大部分绿泥石化。

1.3 亭子山单元（K1ηοπT）

由亭子山、邵家、凤龙山、莲花峰等33个侵入体组成，出露面积计约101.6 km2，为浅灰略带肉红色石英二长斑岩。斑状结构，斑晶含量43%～59%，由钾长石、斜长石、普通角闪石、黑云母构成，有的可见单斜辉石（＜1%），粒径0.5～5mm，个别大达10mm，基质呈微粒结构，由钾长石、斜长石、石英、黑云母、普通角闪石及少量金属矿物、磷灰石、锆石等副矿物组成，粒径0.05～0.25mm。矿物成分含量为：斜长石30%～45%，钾长石28%～46%，石英7～≤20%，黑云母3%～8.5%，普通角闪石0～2%，单斜辉石0～＜1%。斜长石为更长石，多为宽板状和板柱状，钠长石双晶和环带构造常见，偶见包裹粒状单斜辉石；钾长石为微纹长石，呈宽板状和细小粒状集合体，少数可见环带构造，偶见卡氏双晶；石英呈他形粒状和细小集合体，普通角闪石呈绿色长柱状，具较强多色性，大部分已纤闪石化，后又被黑云母和绿泥石交代；单斜辉石呈短柱状，主要具伊丁石化，偶见残留体。

1.4 白水口单元（K1ξοB）

由白水口、里泗溪、龙潭坞、童家坞、太子尖等16个侵入体组成，出露面积计约26.01km2，为肉红色中细粒石英正长岩。粒状结构，粒径0.5～4mm。矿物成分含量为：斜长石（更长石）15%～27.5%、钾长石（以正长石为主）55%～67.5%、石英8.5%～10%、黑云母6%～12.5%（包括角闪石）。钾长石（以正长石为主）呈宽板状，部分可见卡氏双晶；斜长石呈半自形宽板状和板柱状，部分可见的钠长石双晶；石英呈六方双锥和细小粒状集合体；黑云母呈红棕色板片状，边缘往往被细小黑云母集合体和铁质质点围绕。角闪石呈长柱状，多被黑云母交代。

由周家单元→何村单元→亭子山单元→白水口单元，岩石由一期结构到二期结构出现有规律的变化，显示岩浆侵位由深部向浅部推进。它们的矿物成分平均含量变化为：斜长石80%→39.80%→38.40%→21.25%，逐渐减少；暗色矿物黑云母和角闪石2.95%→8.50%→5.10%→5.50%，总体递减；钾长石 90%→ 37.5% →40.70%→61.25%，逐渐增高；石英9.20%→11.60%→12%→9.25%，表现出结构变化者递增或持平，但总体有所减少。这些特征显示天目山超单元具有结构和成分双重演化特征，矿物成分含量变化表现出结晶分异作用的特征。

2 岩石化学特征

表2 天目山超单元岩石化学成分及有关参数Table 2 Petrochemical compositions and relevant parameters of the Tianmushan superunit

主量元素分析结果和主要岩石化学参数见表2。从中可看出：由周家单元→何村单元→亭子山单元→白水口单元，→63.89%→64.05%→64.49%，总体递增但不明显，（K2O+Na2O）5. 67%→8.64%→8.85%→10.17%，（K2O/O）0.72→1.35→1.31→1.43，总体递增，其余氧化物几乎都为总体递减趋势。随着硅、碱质的增高，它们的分异指数（DI）49.78→73.82→75.97→88.89和里特曼指数）2.41→3.61→3.74→4.03，总体逐渐增加，固结指数（SI）19.67→10.67→8.94→2.85，总体逐渐减小。含铝指数（ANKC）为0.93→0.96→0.99→1.02，总体略有增高，属于正常—过铝质类型。

表3 天目山超单元微量元素含量及有关数值（×10-6）Table 3 Trace element contents and relevant values （×10-6）of the Tianmushan superunit

天目山超单元总体表现为中性岩类→酸性岩类演化，属富碱、高钾的钙碱性—碱性系列岩石。

3 岩石地球化学特征

微量元素分析则显示（见表3），各单元以Ba、Sr含量最高，Zr、Rb含量较高为特征，其中Ba最高可达1990.55×10-6。各单元的大离子亲石元素一般均富集，以Ba的富集系数最大，最高达3.62，Cs变化趋势不明显，Rb从早期单元亏损到晚期单元富集，而Sr则从早期单元的富集到晚期单元的强烈亏损，导致Rb/Sr比递增。各单元微量元素含量曲线形态基本相似（图2），反映了同源岩浆的演化特征。

图2 天目山超单元稀土元素配分曲线图Fig.2 REE partitioning pattern of the Tianmushan superunit

稀土元素分析研究则表明（见表4），从周家单元→何村单元→亭子山单元→白水口单元，稀土元素总量7→243.41→217.59→319.23，呈增高趋势，LREE/HREE比值在8.17～15.22之间，明显富集轻稀土；δEu 1.14→1.28→0.99→0.34，从早期正铕异常到晚期强烈的负铕异常，稀土元素的标准化曲线均为向右倾斜的轻稀土富集型（图3）。

4 岩浆成因及其侵位机制

4.1 岩浆成因

表4 天目山超单元超单元稀土元素含量及有关数值（×10-6）Table 4 REE contents and relevant values （×10-6）of the Tianmushan superunit（× 10-6）

图3 天目山超单元稀土元素配分曲线图Fig.3 REE partitioning pattern of the Tianmushan superunit

图4 天目山超单元硅—碱图解Fig.4 Si-alkali diagram of the Tianmushan superunit

图5 天目山超单元AFM图解Fig.5 AFM diagram of the Tianmushan superunit

图6 天目山超单元AFM图解Fig.6AFM diagram of the Tianmushan superunit

天目山超单元及与之伴生的火山岩主要分布在浙江的天目山地区，以小型岩株为主［1］。SiO2在54.96%～71.38%之间，平均为64.21；在Alk-SiO2图解都位于碱性和亚碱性界线的两侧（图4），具有碱性和亚碱性过渡的特征；在SiO2-K2O图解上分布在钾玄岩系列范围（图5）且都表现出钾与硅的同步增长。天目山超单元轻稀土（LEE）富集，白水口单元具有负铕异常（δEu平均0.34），周家单元、何村单元、亭子山单元具有正铕异常（三个单元的δEu平均值1.06，为区内最大）。富集大离子亲石元素，以Ba的富集系数最大，平均可达到2.05，但Sr在白水口单元中亏损；高场强元素Zr、Hf富集，Th、Nb、Ta亏损，以Nb、Ta显著。在AFM图解上的富铁趋势不明显（图6），主要表现为富碱趋势；低Ti，平均为0.56%；氧化系数平均为0.70，（87Sr/86Sr）i分别为0.70613，0.70849（表5）；大离子亲石元素富集。

表5 天目山超单元Sr、Nd同位素资料Table 5 Tianmushan Super-unit Sr、Nd sidata

Morrison［5］总结了钾玄岩的判别标准：硅接近饱和；铁的富集程度较低，在AFM图解上趋势线平滑，TiO2含量不高（＜1.3%）；全碱含量较高，K2O+Na2O＞5%；高的K2O/Na2O比值（SiO2=50%时大于0.6，SiO2=55%时大于1.0）；K2OSiO2图上，SiO2＜57%时为陡的正斜率（钾和硅同步增加）；富集P、Bb、Sr、Ba、LREE（主要是大离子亲石元素）。大多数的钾玄岩系的（87Sr/86Sr）i在0.704～0.708范围内。王德滋［6］认为中国东部钾玄岩具有硅适度饱和、富碱富钾、富铝贫钛、高氧化系数的特点。天目山超单元具备这些特点，因此，该超单元为一钾玄岩系列组合。

天目山超单元岩石为高钾钙碱性—钾玄岩系列，地球化学特征是富集不相容元素，特别是强不相容元素Ba、Sr，但亏损Nb、Ta。同时稀土元素富集LREE，相对亏损HREE。这些特征表明亏损的软流圈地幔不能作为本期岩浆的源区，而是富集地幔。负Nb异常是与俯冲有关的岩浆的共同特征，并与岩石圈地幔的交待作用有关。而Ba的富集是岛弧火山岩的典型地球化学特征。如果不考虑地幔源区因地壳物质的再循环而富集，就应该考虑基性岩浆与地壳物质的相互作用，而本区特别高的Ba和K（见表3）说明地壳物质的贡献相当大，仅用地壳物质的混染也不能说明Sr的高度富集，可能反映为源区的特点。

本期岩石在区域上尚未发现镁铁质岩石分布［1］，具有中—低的锶初始比值和很低的εNd值，在εNd-ISr图解（图7）上图紧靠EMI型富集地幔，地幔源区和富集地幔有关。早期三个单元普遍不具有负铕异常，表明岩浆来源于造山带的山根或者加厚的双倍陆壳的下部。即加厚的双倍陆壳的下部发生了熔融，熔融的热源来自富集地幔和加厚陆壳的增温。

图7 天目山超单元（143Nd/144Nd）i-（87Sr/86Sr）i图解Fig.7 （143Nd/144Nd）i-（87Sr/86Sr）i diagram of the Tianmushan superunit

图8 天目山超单元Harker图解Fig.8 Harker diagram of the Tianmushan superunit

在Harkee图解上，天目山超单元SiO2与FeO、MgO、CaO、P2O5、TiO2等均呈良好地负相关关系（图8），表明在源区存在着单斜辉石、磷灰石、钛铁矿等镁铁矿物的显著分离结晶作用，暗示了研究区内可能存在幔源岩浆且有在高压下进行分离结晶的过程。Al2O3随SiO2增高呈下降趋势，同时，δEu从1.14到1.28到0.99到0.34，表明岩浆演化过程有斜长石的分离结晶，到晚期尤其强烈。

4.2 侵位机制探讨

天目山超单元与火山岩在时空上关系密切，从而构成了火山—侵入杂岩带（见图1）。一般是由喷发到侵入，从该超单元各单元都侵入于火山岩区内并含其捕虏体（白垩纪黄尖组火山岩K1h）得到佐证［1］。它们的侵位机制，不仅受区域构造控制，而且还受火山构造制约。例如，周家单元与何村单元侵入体，在火山岩区内不同方向的呈岩瘤、岩滴状产出，可能是岩浆沿着火山岩裂隙排挤出来的；而分布在火山岩区边缘的何村单元、白水口单元侵入体由呈北东向、近东西向枝叉状、岩墙状产出，它们明显受区域构造控制。又如分布在天池火山口和大源塘火山口周围的亭子山单元侵入体，它们呈不同方向，不规则的长条状环绕火山口产出，显然是受火山构造（环状裂隙和放射状裂隙）制约；而远离该火山口靠近塘源火山口的亭子山侵入体则呈岩株状产于火山岩区内，它可能既受火山构造控制又受区域构造控制；岩体侵入于火山岩并有其残留顶盖，具锯齿状边界及岩枝穿插围岩，显示被动就位特征，但可能兼有主动就位机制。

综上所述，天目山超单元以被动式就位为主，少数可能兼有主动就位机制。侵入体规模一般较小，反映其侵入作用较弱；岩体侵入火山岩并有其残留顶盖，表明岩体侵位深度及其剥蚀程度均较浅，岩石具似斑状和斑状结构得到佐证，它所表现出来的岩石由中性向中偏碱性演化，由一期结构向二期结构有规律变化。

5 结语

（1）天目山超单元属燕山期岩浆活动的产物，时代为早白垩世，从早到晚可划分为：周家单元、何村单元、亭子山单元、白水口单元等4个单元，且与燕山期黄尖旋回的火山岩密切共生。

（2）天目山超单元为同源岩浆成分与结构演化序列，从早到晚，岩性依次为细粒似斑状石英二长闪长岩→中细粒石英二长岩→石英二长斑岩→中细粒石英正长岩，具结构、成分演化特征。

（3）天目山超单元岩石为高钾钙碱性—钾玄岩系列，岩浆来源于造山带的山根或者加厚的双倍陆壳的下部熔融，其侵位机制不仅受区域构造控制，而且还受火山机构制约，以被动式就位为主，少数可能兼有主动就位机制。

本文是在1∶25万宣城市幅区域地质调查工作的基础上撰写的，参加野外工作的有戴圣潜、周存亭、储东如教授级高工及刘家云、管远才、陆小三高工等，在此一并致谢！

［1］ 安徽省地质调查院.1∶25万宣城市幅区域地质调查报告［R］.2005

［2］ 沈渭洲，凌洪飞，王德滋，等.浙江省中生代火成岩的Nd-Sr同位素研究［J］.地质科学.1999（2）∶223～232.

［3］ 章邦桐，王凱兴，凌洪飞，等.浙江莫干山花岗岩体锆石U-Pb、全岩Rb-Sr年代学、Sr-Nd-O同位素地球化学及成因研究［J］.矿物岩石地球化学通报. 2012，31（4）∶347～353.

［4］ 王德恩，张元朔 ，高冉，等.下扬子天目山盆地火山岩锆石LA-ICP-MS定年及地质意义［J］.资源调查与环境，2014，35（3）：178～184.

［5］Morrison GW. Characteristics and tectonic setting of the shoshonite rock association［J］. Lithos，1980，13：97～108.

［6］ 王德滋，周新民，等.中国东南部晚中生代花岗质火山—侵入杂岩成因与地壳演化［M］.北京：科学出版社，2002∶5～295.

［7］ 邓晋福，赵国春，赵海玲，等.中国东部燕山期火成岩构造组合与造山深部过程［J］.地质论评，2000，46（1）∶41～48 .

［8］ 谢家莹，陶奎元，尹家衡，等. 中国东南大陆中生代火山地质与火山—侵入杂岩［M］.北京∶ 地质出版社，1996.

［9］ 浙江省地矿局区域地质调查大队. 1∶5万于潜幅、昌化幅、顺溪幅东半幅、麻车埠幅西半部、白牛桥幅（部分）区域地质调查报告［R］. 1985.

［10］安徽省地质局区域地质调查队.1∶20万宣城、广德幅区域地质矿产调查报告［R］.1974.

［11］浙江省地矿局区域地质调查队.1∶20万临安幅区域地质矿产调查报告［R］.1964.

GEOCHEMICAL FEATURES AND GENETIC MECHANISM OF THE TIANMUSHAN SUPERUNIT， ZHEJIANG

WU Hai-quan
（Institute of Geological Survey of Anhui Province， Hefei， Anhui 230001， China）

∶ Detailed geological mapping in the field and petrogeochemical study indicate that a suite of rock masses of quartz monzodiorite， quartz monzonite porphyry and quartz syenite （porphyry） occurring along the Tianmushan ridge between Anhui and Zhejiang Provinces are not only associated with each other in space， but also similar in petrochemical and geochemical features， and all of them are found together with volcanic rocks of the Huangjian cycle of the Yanshanian Period. For this reason， these rocks are included in the Tianmushan superunit， which is a high-potash calc-alkaline shoshonite series， whose geochemical features suggest that the magma is a melting product of the root of orogenic belt or the lower part of the thickened folded continental crust， and the rocks are of comagmatic composition and structural evolution series， and their emplacement is controlled by both regional structure and volcanic edifice and most of them took their places passively and a few possibly both passively and actively.

∶ Tianmushan superunit； petrogeochemical features； genetic mechanism； shoshnite

P59

A

2016-03-21

国土资源部地质大调查资助项目（200113000010）

吴海权（1967-），男，安徽合肥人，正高级工程师，现从事基础地质及遥感地质调查研究工作。

1005-6157（2016）02-081-6