中条山地区郭家沟基性-超基性岩体的岩石成因及地质意义

林 伟，薛生升，贠孟超

(山西省地球物理化学勘查院，山西运城 044000)

中条山地区郭家沟基性-超基性岩体的岩石成因及地质意义

林 伟，薛生升，贠孟超

(山西省地球物理化学勘查院，山西运城 044000)

文章通过对中条山地区郭家沟基性-超基性岩体的岩石学、矿物学和岩石地球化学方面的分析研究，讨论了该岩体的形成时代、岩石成因、及其地质意义。郭家沟岩体侵入时代为元古代，可能与绛县群形成时代较为相近(2200Ma左右)。郭家沟岩体具有岩相分带现象，边缘相为辉长岩，向内渐变过渡为含长辉石岩、变余辉石岩(角闪石岩)等，在岩体的中心发育着磁铁透闪石岩；岩石中MgO与其他主量元素线性相关，各类岩石地球化学特征较为相似，显示出岩石受分离结晶作用的影响，具有岩浆同源演化的趋势；岩石总体显示出低硅、 低镁、 高铁、 高钛、高钙的特征，相对富集LREE和LILE，而亏损HREE和Nb、Ta、Zr、Y等高场强元素，轻重稀土分馏明显，具有较弱的Eu异常， V含量较高，具有阿拉斯加型侵入岩体和与火山弧相关的岩浆特征。从岩石组合及地球化学特征结合区域构造演化，认为岩体形成于大陆边缘弧的构造环境，从侧面也说明绛县群的形成环境应该是大陆边缘俯冲后的伸展环境，而非陆内裂谷。

基性-超基性岩体 岩石成因 大陆边缘弧 郭家沟 中条山

Lin Wei，Xue Sheng-sheng，Yun Meng-chao. Petrogenesis and geological significance of the Guojiagou basic-ultrabasic intrusion in Zhongtiao Mountains [J]. Geology and Exploration, 2016, 52(6):1116-1128.

0 引言

中条山地区位于秦岭-大别造山带北缘，华北克拉通中部造山带南缘位置。其前寒武纪变质杂岩是华北克拉通中部造山带的一个重要组成部分(图1a)，主要由新太古代到古元古代的涑水杂岩及其上覆的绛县群、中条群、担山石群变质层状岩系和未变质的西阳河群沉积-火山岩系组成(图1b)。在涑水杂岩中出露一系列的基性-超基性岩体，分布于中条山中北段西麓(夏县大庙-绛县大盆岔，图1b)。这些岩体虽然被发现较早，但研究程度很低，还未见公开发表的文献资料，仅1:20万运城-三门峡幅区域地质调查中曾作过较详细的调查，并对其中几个岩体进行了普查找矿工作。本文通过野外实际工作，选择郭家沟附近岩体为研究对象，对中条山基性-超基性岩的成因和地质意义进行了探讨，同时也为中条山前寒武纪变质杂岩的研究提供一些有用的线索。

1 区域地质概况

区内出露地层主要是前寒武纪变质岩(图1b)，从老至新分别为太古界-古元古界的涑水群，古元古界绛县群、中条群和担山石群，中元古界西阳河群。其中涑水杂岩主要由不同时期的TTG质片麻岩(西姚石英闪长质片麻岩、寨子英云闪长质片麻岩等)、非TTG质花岗岩类(横岭关、解州、烟庄岩体等)、少量的变质表壳岩系组成(张瑞英，2015)。绛县群分为上(横岭关亚群)下(铜矿峪亚群)两个亚群，横岭关亚群底部为薄层的变质石英砂砾岩，上部由一套变质泥质-半泥质岩石组成；铜矿峪亚群从下至上由石英岩、绢英片岩、绢英片岩、变凝灰岩、变超钾质流纹岩、凝灰岩、变超钾质基性火山岩和钠质火山-沉积岩系组成(刘玄,2015;薛克勤,2006)。中条群与绛县群和涑水群呈不整合接触，其底部为变质石英砂(砾)岩，向上依次为砂质板岩、含藻白云石大理岩、黑色片岩、杂色含藻大理岩以及绢云母片岩(刘玄,2015;薛克勤,2006;中条山铜矿地质,1978)。担山石群与下伏的绛县群和中条群以及上覆西阳河群都呈角度不整合，主要由一套变质砂砾岩组成。西阳河群主要由安山质火山岩组成(刘玄，2015；薛克勤，2006)。汝阳群主要是由砂质泥质碎屑岩和碳酸盐岩组成的一套沉积岩 (孙大中和胡维兴，1993)。

中条山基性-超基性岩指分布于山西省南部中条山脉中北段西麓。全区共发现超基性岩体百余个，其中多数侵入于太古界涑水群杂岩。区内岩体主要分布于夏县大庙-涧底河以北，长约50km，宽2～8km的范围内。据它们在平面上的分布特点，大致可将其划分为大盆岔-郭家沟-店上-马峰沟岩带，七峪-马家庙-涧底河岩带，南川口-牛家峪岩带和范家窑岩带。原1：20万三门峡幅报告认为超基性岩带展布到东北部郭家沟附近即渐灭，本次通过野外查证、对比研究认为该超基性岩带继续延伸到绛县大盆岔附近，之后被第四系覆盖。这些“岩带”大致沿走向北北东10°～30°方向呈雁行状排列，其中以前两个岩带为最主要，包含岩体多，出露条件好；而后两个岩“带”仅共发现六个岩体，且多为黄土掩盖，这些被覆盖的岩体可通过综合地质、地球化学、地球物理等方法对其进行识别(段毅君，2014)，工作程度较低。岩体规模一般宽10余米至数十米，长数十米至百余米，部分较大者可宽100～300m，长数百米至1500m。产状以大致顺层长透镜状居多，亦有部分成等轴状，或局部斜交围岩呈侵入接触关系，往深部常楔形尖灭或分叉。大中条地区断裂以 NE 向和 NW 向为主(冯旭亮，2015)。岩体的侵入受北东-南西向构造以及围岩层理控制，岩体长轴绝大多数呈北东-北北东方向。

图1 中条山地区大地构造位置简图(a,据Zhai et al.，2011改绘)；中条山地区区域地质简图(b,据孙大中等，1991年改绘)Fig. 1 Regional tectonic sketch map of the Zhongtiao Mountain region(a,adapted after Zhai et al.，2011);geological sketch map of the Zhongtiao Mountain region (b,adapted after Sun et al.，1991) 1-第四系; 2-寒武-奥陶系; 3-西阳河群; 4-担山石群; 5-中条群;6-铜矿峪亚群; 7-横岭关亚群; 8-基性-超基性岩体; 9-烟庄岩体; 10-横岭关岩体; 11-冷口表壳岩; 12-TTG岩套; 13-地质界线; 14-断裂; 15-绛县群; 16-涑水杂岩1-Quaternary； 2-Cambrian-Ordovician； 3-Xiyanghe Group；4-Danshishan Group； 5-Zhongtiao Group； 6-Tongkuangyu Subgroup；7-Henglingguan Subgroup；8-basic-ultrabasic intrusion；9-Yanzhuang intrusion；10-Henglingguan intrusio；11-Lengkou supracrustal rock；12-TTG srite；13-geological boundary; 14-fault; 15-Jiangxian group; 16-Sushui complex

中条山基性超基性岩岩石类型较简单，并具有岩相分带特征，大部分中小岩体均属辉石岩类，次为角闪石岩类，中心部分可达橄榄辉石岩类。根据7个揭露的岩体特征总结为中心相一般为橄榄岩、斜辉橄榄岩，多发生蛇纹石化和透闪石化；中间相为透闪蛇纹岩、蛇纹透闪岩或透闪岩；边缘相一般为致密的角闪石岩、辉石岩，向外过渡为辉长岩；最外缘与围岩接触带过渡为斜长角闪岩。

2 郭家沟岩体野外产状与岩石学特征

郭家沟岩体位于中条山基性-超基性岩带的东北位置，与店上岩体相距3km左右，属于中条山超基性岩带的东北端。岩带呈北东-南西向展布，长度在10km，宽度在几十米到几百米，连续出露宽度最宽在500m，岩体整体呈脉状分布，部分呈椭球状、纺锤状分布，长轴方向与岩脉整体方向一致。走向10°～30°之间，倾向东南。岩体侵位受北东-南西向构造和围岩片麻理控制，多出现分支复合现象。根据野外产出特征，岩体侵位于涑水杂岩(图2a、图2c)，野外多观察到岩体顺片麻岩层理侵位，也发现有以小岩枝透镜状产出切穿片麻理形式侵位片麻岩中，或横切横岭关变二长花岗岩弱片麻理(图2b)，部分地段被晋宁期辉绿岩切穿。目前认为除晋宁期辉绿岩外，在该区基性-超基性岩侵位时代应当是最晚。岩石类型主要以变余辉石岩(角闪石岩)为主，次为(蚀变)辉长岩、透闪石岩(原岩有辉石岩，二辉岩，含橄榄二辉岩)、透闪石阳起石岩等。在地表开挖处可见到岩体具有岩相分带现象：边缘相为(蚀变)辉长岩，向内则渐变过渡为含长辉石岩、变余辉石(角闪石岩)等，在岩体的中心发育着磁铁透闪石岩(原岩为二辉岩、含橄榄石二辉岩)等(图2c)。

图2 郭家沟基性-超基性岩体野外及显微照片Fig. 2 Photos showing outcrop and micrographs of the Guojiagou basic-ultrabasic rocks a-基性-超基性岩体侵位于斜长片麻岩；b-基性-超基性岩体侵位于横岭关花岗岩；c-郭家沟岩体岩相分带示意图；d-滑石中包裹的粒状橄榄石；e-透闪岩中保留的原辉石假象；f-辉石岩矿物组成；g-辉长岩中的辉长结构；h-(蚀变)辉长岩中矿物组成；Ol-橄榄石；Tc-滑石；Mt-磁铁矿；Tr-透闪石；Hb-普通角闪石；Pl-斜长石；Q-石英a-basic-ultrabasic rocks emplaced in plagiogneiss； b-basic-ultrabasic rocks emplaced in the granite of Henglingguan；c-facies zonation schematic of Guojiagou rocks；d-granular olivine is wrapped in talc；e-pyroxene is reserved in tremolite；f-composition of pyroxenite；g-gabbro structure in gabbro；h-the composition of(alteration) gabbro；Ol-olivine；Tc-talc；Tr-tremolite；Mt-magnetite；Hb-hornblende；Pl-plagioclase；Q-quartz

磁铁透闪石岩呈浅灰白色、灰色，中粗粒状变晶结构，块状构造，岩石主要由透闪石(70%～75%)、滑石(10%～15%)、磁铁矿(15%±)组成，局部滑石中包裹有粒状橄榄石(图2d)。滑石由斜方辉石蚀变而来，部分透闪石集合体保留原单斜辉石假象(图2e)。

变辉石岩(角闪石岩)，呈灰黑色带绿色调，变余自形粒状结构、中粗粒变晶结构，块状构造，岩石主要由角闪石(85%～90%)、变余斜长石(3%～7%)、磁铁矿(3%～5%)组成，角闪石具有不同种类，有普通角闪石、透闪石、阳起石等，局部地方保留有原短柱状辉石假象，斜长石多发生绢云母化(图2f)。

(蚀变)辉长岩，呈深灰绿色，变余中粗粒状辉长结构(图2g)，块状构造，岩石主要由角闪石(40%～58%)、变余斜长石(40%～55%)、黑云母(5%±)、磁铁矿(1%±)组成，角闪石为普通角闪石，多个角闪石聚集在一起，显示出原辉石晶体假象，斜长石多已绢云母化，呈集合体产出，集合体呈半自形-自形长石晶形，部分地段辉长岩中可见到石英，颗粒较小，呈水滴状分布在角闪石中(图2h)，可能是辉石向角闪石蚀变过程中析出的。

3 元素地球化学特征

3.1 分析方法

主量和微量元素分析均在在长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室完成。主量元素分析在X射线荧光光谱仪完成 (XRF法)；微量元素采用Thermo-X7电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)进行测定。执行标准参照DZ/0223-2001。仪器工作参数：Power：1200w，Plasmagas：13L/min ，nebulizer gas:0.64L/min，Auxiliary gas：0.80L/min。

3.2 主量元素地球化学

郭家沟岩体中透闪石岩、变辉石岩(角闪石岩)主量元素总体显示出低硅、 低镁、 高铁、 高钛、高钙的特征(表1)。透闪石岩SiO2含量为37.23%～38.46%，平均37.85%；MgO含量为18.66%～21.09%，平均19.88%；TFe2O3含量为27.49%～29.15% ，平均28.32%；TiO2含量为0.72%～0.80%，平均0.76%；CaO含量为4.55%～7.30%，平均5.93%。变辉石岩SiO2含量为42.50%～45.95%，平均44.23%；MgO含量为 6.34%～11.05%，平均8.70%；TFe2O3含量为16.98%～19.51% ，平均18.25%；TiO2含量为0.73%～1.03%，平均0.88%；CaO含量为9.03%～11.33%，平均10.18%(表1)。而辉长岩中主量元素含量变化较大，SiO2含量为47.70%～52.76%；MgO含量为 4.52%～13.58%；TFe2O3含量为9.27%～17.58% ；TiO2含量为0.39%～2.45%，；CaO含量为7.22%～12.38%(表1)。

表1 郭家沟岩体主量和微量元素分析数据

续表1

Continued Table 1

样品编号G-10G-23G12G-15G22G-04G-06G-08G-17G-25岩石名称透闪石岩透闪石岩变辉石岩变辉石岩变辉石岩辉长岩辉长岩辉长岩辉长岩辉长岩Sm1．480．932．122．912．817．713．103．314．323．51Eu0．310．100．560．791．012．300．750．961．120．81Gd1．480．832．353．092．827．682．993．154．453．53Tb0．200．100．310．420．391．170．430．450．540．46Dy1．110．541．892．402．136．362．422．322．942．63Ho0．210．090．360．430．381．290．510．450．510．49Er0．590．271．061．240．993．311．311．131．421．37Tm0．080．040．160．170．130．450．190．150．200．20Yb0．430．210．870．960．752．761．230．861．091．16Lu0．070．040．140．170．110．430．200．140．180．20ΣREE23．5914．1443．9347．1435．44173．8475．8767．0198．2671．08LREE19．4212．0236．7938．2627．74150．3966．5958．3686．9361．04HREE4．172．127．148．887．7023．459．288．6511．3310．04LR/HR4．665．675．154．313．606．417．186．757．676．08(La/Yb)N4．516．484．564．253．367．326．7310．0010．136．72(La/Sm)N1．201．341．721．290．822．412．452．392．352．04(Gd/Yb)N2．783．202．192．603．042．251．972．963．302．46δEu0．640．350．770．801．090．910．750．910．780．70Cs0．300．060．070．200．101．230．110．050．190．11Ba120．4789．1387．85161．01159．50666．80136．7048．41145．80164．16Rb0．700．011．5210．024．1672．0015．395．6712．4823．83Th0．862．251．501．910．984．974．091．942．092．67U0．780．570．550．401．221．111．980．670．901．34Nb2．481．331．952．751．1313．755．321．003．214．45Ta0．160．120．100．250．080．930．460．070．190．38Sr17．5263．3610．96114．00146．39383．90141．3091．92203．30221．25Zr30．0216．2331．5831．3822．56186．0048．0035．9891．4234．46Hf0．900．591．031．290．925．121．871．122．521．26Y4．602．168．409．557．7827．3610．459．3611．2110．80V497．02183．83635．67680．801017．58332．80226．70143．70704．76288．04Li0．531．283．896．864．9330．463．823．938．797．82Be0．240．081．121．000．391．281．471．020．571．23Sc12．9712．7612．9642．2457．8328．4257．1058．8949．5738．99Cr671．08505．13703．58318．50320．02126．10361．40400．0048．341892．43Co157．5394．33100．4052．2853．4146．7148．8346．5354．9444．18Ni165．48246．97174．7972．34110．1261．0877．96119．6046．04101．90Cu14．0174．22147．0620．77731．9095．8948．541030．0022．6647．69Zn114．01190．08132．60109．78110．76133．00128．4046．86109．0054．71Ga8．317．8815．9817．4414．8624．4413．6910．3116．369．42Cd0．100．260．090．070．210．190．050．030．200．12In0．030．020．070．100．110．090．070．060．080．05Pb2．9611．322．062．8440．8213．403．073．346．076．41Bi0．100．040．260．170．490．070．180．190．120．28

注:主量元素单位为%；微量元素单位为10-6； LOI为烧失量。测试单位：长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室；测试时间：2014年6月。

3.3 稀土和微量元素地球化学

郭家沟透闪石岩类稀土总量ΣREE在14.14×10-6～23.59×10-6之间，LR/HR为4.66～5.67，(La/Yb)N在4.51～6.48之间，可见轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，在球粒陨石标准化图解中呈右倾，轻重稀土分馏相对明显(图3)；(La/Sm)N为1.20～1.34，(Gd/Yb)N为 2.78～3.20，说明轻稀土元素内部分异作用较弱，而重稀土元素内部具有一定的分异作用；两个样品δEu为 0.35、0.64，为铕的负异常。微量元素地球化学特征表现为Ba、Th、U、La、Ce等元素相对富集，而Rb、Nb、Ta显著亏损，Zr和Y则表现为弱的负异常(图3)。

图3 郭家沟岩体球粒陨石标准化稀土元素配分曲线图和原始地幔标准化微量元素蛛网图Fig.3 Chondrites standardized REE and normalized trace element distributions pattern for the Guojiagou rocksa-球粒陨石标准化稀土元素配分曲线图；b-原始地幔标准化微量元素蛛网图;第一组-透闪石岩；第二组-变辉石岩；第三组-辉长岩a-chondrites standardized REE；b-normalized trace element distribution pattern; first group-tremolite；second group-metamorphic pyroxenol-ite；third group-gabbro

辉石岩类稀土总量ΣREE在35.44×10-6～47.14×10-6之间，LR/HR为3.60～5.15，(La/Yb)N在3.36～4.56之间，可见轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，在球粒陨石标准化图解中呈右倾，轻重稀土分馏相对明显(图3)；(La/Sm)N为0.82～1.72，(Gd/Yb)N为 2.19～3.04，说明轻稀土元素内部分异作用较弱，而重稀土元素内部具有一定的分异作用；3个样品δEu为 0.77～1.09，未显示明显的铕负异常。微量元素地球化学特征表现为Ba、Th、U、La、Ce、Sr等元素相对富集，Nb、Ta显著亏损，Rb、Zr和Y则表现为较弱亏损(图3)。

辉长岩类稀土总量ΣREE在67.01×10-6～173.84×10-6之间，LR/HR为6.08～7.67，(La/Yb)N在6.72～10.13之间，可见轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，在球粒陨石标准化图解中呈右倾，轻重稀土分馏较明显(图3)；(La/Sm)N为1.60～2.45，(Gd/Yb)N为 1.97～3.30，说明轻、重稀土内部具有一定的分异作用；δEu为 0.70～0.91，为弱的铕的负异常。微量元素图解上表现为Cs、Ba、Rb、Th、U等元素相对富集，Nb、Ta显著亏损， Sr、Zr和Y则表现为弱亏损(图3)。

4 讨论

4.1 郭家沟岩体的时代

对中条山地区基性-超基性岩的侵入时代主要有以下两种看法：(1)晚太古代侵入体(穆书汉，1983)；(2)古元古代侵入体(吕梁期)(山西省地质局，1:20万运城、三门峡幅地质图说明书，1972)。

中条山地区基性-超基性岩体主要分布在夏县-绛县一带，位于涑水杂岩的东北部，总体呈北东东向雁行展布，侵位于TTG质片麻岩、非TTG质花岗岩类(横岭关、烟庄岩体等)、冷口变质火山岩系等太古代涑水杂岩中，可见该超基性杂岩体的形成时代应该是夏县-绛县一带涑水杂岩中最晚的。

近年来，针对中条山中部-东北部地区的涑水杂岩发表了大量高精度的年齡数据(图4、表2)，这些年龄数据显示烟庄岩体形成最晚，年龄数据为(2351±37)Ma，而该基性-超基性杂岩体形成时代又晚于烟庄岩体。郭家沟岩体顺片麻岩层理侵位，也发现有以小岩枝透镜状产出切穿片麻理形式侵位片麻岩中，或横切横岭关变二长花岗岩弱片麻理，横岭关变二长花岗岩年龄数据为(2435.9±12)Ma，可见郭家沟岩体形成时代也应该古元古代。

图4 涑水杂岩中各岩石单元的形成年龄分布图(据白谨等，1997；张瑞英，2015)Fig. 4 The distribution for the age of each rock unit in the Sushui complex (after Bai et al.，1997；Zhang，2015)1-第四系； 2-寒武系-奥陶系；3-西阳河群；4-担山石群；5-中条群；6-铜矿峪亚群； 7-横岭关亚群；8-基性-超基性岩体；9-烟庄岩体；10-横岭关岩体；11-冷口表壳岩；12-TTG岩套；13-地质界线；14-断裂；15-绛县群；16-涑水杂岩1-Quaternary； 2-Cambrian-Ordovician； 3-Xiyanghe Group；4-Danshishan Group；5-Zhongtiao Group；6-Tongkuangyu Subgroup； 7-Henglingguan Subgroup；8-basic-ultrabasic intrusion；9-Yanzhuang intrusion；10-Henglingguan intrusion；11-Lengkou supracrustal rock；12-TTG srite；13-geological boundary; 14-fault; 15-Jiangxian group; 16-Sushui complex

序号岩石类型测试方法同位素年龄资料来源1TTG片麻岩SHRIMPU-Pb法(2560±6)Ma田伟等，2005；郭丽爽等，20082TTG片麻岩LA-ICP-MS法(2561±15)Ma张瑞英等，20133TTG片麻岩LA-ICP-MS法(2553±21)Ma张瑞英等，20134TTG片麻岩LA-ICP-MS法(2543±21)Ma张瑞英等，20135冷口变质火山岩LA-ICP-MS法(2562±22)Ma张瑞英等，20136横岭关花岗岩2435．9MaYuetal，20067烟庄花岗岩LA-ICP-MS法(2351±37)Ma张瑞英等，2012

4.2 郭家沟岩体的成因

郭家沟岩体在横向上具有分带现象：边缘相为辉长岩，向内则过渡为含长辉石岩、辉石角闪石岩、辉石岩等，在岩体的中心发育着含磁铁矿透闪石岩(原岩为二辉岩、含橄榄石二辉岩)等；稀土元素球粒陨石配分曲线和微量元素原始地幔配分曲线较为相似，稀土总量并由透闪石岩至辉长岩稀土总量有规律的升高，说明岩体为同源岩浆演化的产物；在 FeOT- MgO- Na2O + K2O 图上，郭家沟岩体的大部分样品落在弧堆晶岩区(图5a) 。在 Al2O3-MgO- CaO 图上， 郭家沟岩体大部分样品也落在镁铁、超镁铁堆晶岩或二者的过渡范围内(图5b)。在MgO与其它主量元素哈克图解中可发现(图6)：与SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、CaO呈较好的负相关性，与P2O5、TiO2呈弱的负相关，与TFe2O3、MnO呈正相关。显示出各类岩石受分离结晶作用的影响，也体现出岩浆具有同源岩浆的演化趋势。

图5 郭家沟岩体FeOT - MgO- Na2O+K2O图(a，据Irvine and Baragar，1971)和 Al 2O3 - MgO- CaO 图( b，据Coleman，1977)Fig. 5 Diagrams of FeOT - MgO- Na2O + K2O (a，after Irvine and Baragar，1971) and Al2O3 - MgO- CaO ( b，after Coleman，1977)第一组-透闪石岩；第二组-变辉石岩；第三组-辉长岩first group-tremolite；second group-metamorphic pyroxenolite；third group-gabbro

郭家沟岩体主量元素特别是辉石岩以贫硅、贫镁、富铁、富钙、富钛等特征；稀土元素配分曲线总体呈右倾，轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，轻重稀土分馏相对明显，绝大多数样品铕异常不明显；在原始地幔标准化的微量元素蛛网图中(图3)，相对富集LREE和LILE，显著亏损Nb、Ta等HFSE，具有弱的Zr、Y负异常。另外，郭家沟岩体特别是辉石岩中V含量较高(表1)。

总之，郭家沟岩体的岩相及元素地球化学特征与阿拉斯加型杂岩体特征(张魁武等，1988；Himmelberg, Loney，1995；张旗，2014)相符，应该属于阿拉斯加型侵入体。

4.3 郭家沟岩体的大地构造背景及地质意义

中条山从构造位置上地处华北板块南缘，位于华北板块中部造山带的南缘(Zhao，1998，1999，2000，2005)。研究其前寒武纪的地质构造背景及演化对探索整个华北板块前寒武纪的构造演化具有重要的地质意义。

涑水杂岩主要由变质表壳岩、大量TTG质岩石及花岗岩体组成，其主体形成时间为2800～2350Ma。这个时期陆核也逐渐形成，大规模的TTG岩浆侵入，显示了重要的地壳生长事件和陆核边缘火山弧的环境信息(白谨，1997；郭丽爽，2008；张瑞英，2013)，横岭关岩体和烟庄岩体的侵入，岩石特征指示了岩石形成于活动大陆边缘和同碰撞构造环境(孙大中、胡维兴，1993；郭丽爽，2008；张瑞英，2013)。前已及述，中条山超基性杂岩体的形成时代应该是夏县-绛县一带涑水杂岩中最晚的，其形成的大地构造背景也应该为活动大陆边缘。

郭家沟岩体为钙碱性岩石组合，其轻稀土(LREE)表现为富集，稀土配分曲线右倾，并富集LILE，亏损HFSE(Nb、Ta等)，这些特征显示出岛弧的环境信息。再结合区域上的大地构造背景，从而说明郭家沟岩体是侵入在大陆边缘弧环境的岩浆分离结晶的产物。

图6 郭家沟岩体MgO-其它主量元素协变图Fig. 6 Plots of MgO vs. other oxides of the Guojiagou intrusion showing major- element variations with fractional crystallization第一组-透闪石岩；第二组-变辉石岩；第三组-辉长岩first group-tremolite；second group-metamorphic pyroxenolite；third group-gabbro

2550Ma～2350Ma，中条山地区存在大量的TTG岩体及花岗岩体侵入事件，显示了重要的地壳生长事件和陆核边缘火山弧的俯冲环境信息，2350Ma-2200Ma之间则存在明显的岩浆活动中断期(张晗2012，张瑞英，2015)，一些学者用大量的年龄数据表明绛县群应形成于古元古代，其下部横岭关亚群变质沉积岩最大沉积年龄为约2200Ma(李秋根等，2008；刘玄等，2015)，而上部铜矿峪亚群火山-凝灰岩极有可能形成于2160～2190Ma之间(孙海田和葛朝华，1990 ，孙大中等，1991；孙大中和胡维兴，1993；陈文明和李树屏，1998；赵凤清，2006；张晗2012)，侵位于铜矿峪岩群之中的次火山岩形成时代可能为2120～2160Ma之间(许庆林，2010；张晗，2012；李宁波等，2013)。可见2200Ma以后，中条山又开始了新一期的构造岩浆活动。

在晚太古代时期，中条山、五台和恒山地区具有相一致的动力学背景，它们表现明显的亲缘性(田伟等，2005)。2.1 ～2.3Ga，华北克拉通中部造山带吕梁-恒山-五台-阜平地区存在一期重要的与雁门关基性-超基性岩体近同时的岩浆侵入、火山喷发和沉积的构造-岩浆地质事件(Wangetal．，2010；Zhaoetal．，2004，2006；2007；万加亮和王志洪，2012)，且处于大陆边缘弧的构造环境(Wangetal．，2010)，这是该造山带自～2.5Ga 晚太古代强烈岛弧岩浆活动后又一期重要的地壳增生事件(万加亮和王志洪，2012)。将中条山地区郭家沟岩体与五台地区雁门关岩体特征(万加亮和王志洪，2012)进行对比，其岩石地球化学特征、岩石成因、构造环境都具有很大的相似性。纵观整个华北克拉通中部造山带，在晚太古代-古元古代时期，中条山、五台和恒山地区具有较为相似的的动力学背景，进而说明中条山基性-超基性岩体的侵入可能与绛县群形成时代较为相近。

实际上，人们对绛县群形成的大地构造环境一直以来存在争议。有些学者认为中条山地区在早元古代的大地构造环境为裂谷环境(《中条山铜矿地质》 编写组，1978； 胡维兴，1987；真允庆，1992；薛克勤，2006；刘玄，2015)，而另一些研究者根据研究绛县群中横岭关亚群的变质沉积岩和铜矿峪亚群的双峰式火山岩的岩石地球化学特征，认为绛县群在早元古代的大地构造环境为活动大陆边缘构造系统中的弧后盆地的伸展环境(李秋根等，2008；Lietal.，2009; Liuetal.，2012a; 张晗，2012)，也可能经历了由俯冲造山到造山后伸展的地质演化过程(杨崇辉等，2015)。若中条山基性-超基性岩的侵入与绛县群的形成为同一期构造岩浆活动事件，而基性-超基性岩体显示出活动大陆边缘的环境信息，进而从侧面也说明绛县群的形成环境应该是大陆边缘的俯冲后的伸展环境，而非陆内裂谷。

5 结论

(1)郭家沟岩体具有岩相分带现象，边缘相为辉长岩，向内渐变过渡为含长辉石岩、变余辉石岩(角闪石岩)等，在岩体的中心发育着磁铁透闪石岩；岩石中MgO与其他主量元素线性相关，各类岩石地球化学特征较为相似，显示出岩石受分离结晶作用的影响，具有岩浆同源演化的趋势；

(2)郭家沟岩石总体显示出低硅、 低镁、 高铁、 高钛、高钙的特征，相对富集LREE以及LILE，而亏损HREE和Nb、Ta、Zr、Y等高场强元素，轻重稀土分馏明显，具有较弱的Eu异常， V含量较高，具有阿拉斯加型侵入岩体和与火山弧相关的岩浆特征。

(3)郭家沟岩体侵入时代为元古代，可能与绛县群形成时代较为相近(2200Ma左右)，形成于大陆边缘弧的构造环境，从侧面也说明绛县群的形成环境应该是大陆边缘俯冲后的伸展环境，而非陆内裂谷。

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Petrogenesis and Geological Significance of the Guojiagou Basic-Ultrabasic Intrusion in Zhongtiao Mountains

LIN Wei，XUE Sheng-sheng，YUN Meng-chao

(ShanxiProvinceGeophysical,GeochemicalExplorationInstitute，Yuncheng,Shanxi044000)

According to the detailed study of petrology, mineralogy, geochemistry on the Guojiagou basic-ultrabasic intrusion in Zhongtiao Mountains, this work discussed the formation age, petrogenesis and geological significance of this intrusion. The age of this intrusion is the Proterozoic, which is similar with the Jiangxian group (about 2200Ma). The Guojiagou intrusion displays lithofacies zonation, with marginal facies of gabbro, gradual transition to inward with plagioclase-containing pyroxenite and palimpsest pyroxenolite (amphibolite), and central magnet tremolitite. The MgO content and other major elements in rocks have a linear correlation, and the geochemical characteristics of all kinds of rocks are similar, suggesting their influence by fractional crystallization, and a magmatic homologous evolution trend. These rocks generally show low silicon, low magnesium, high iron, high titanium, high calcium, LREE and LILE enrichment, loss of HREE, HFSE of Nb, Ta, Zr, Y, relatively obvious REE fractionation, weak Eu anomaly and high V content. They own characteristics of the Alaska intrusive rocks and volcano arc related magmatic features. Combined the rock assemblages and geochemical characteristics with the regional tectonic evolution, it is inferred that the pluton was formed in a continental marginal arc tectonic environment, and that the formation environment of the Jiangxian group should be a continental margin extensional environment after subduction, rather than an intracontinental rift.

basic-ultrabasic intrusion, petrogenesis, continental arc, Guojiagou, Zhongtiao Mountains

2016-07-29；[修改日期]2016-10-19；[责任编辑]郝情情。

林 伟(1982年- )，男，地质工程师，2009年毕业于长安大学矿物学、岩石学、矿床学专业，获硕士学位，现从事固体矿产资源勘查工作。E-mail：179438543@qq.com。

P595

A

0495-5331(2016)06-1116-13