河北省涿鹿县大河南岩体中A型花岗岩特征及构造意义

王德强，张正平，潘志民，薛鹏远，段炳鑫，徐翠

（河北省区域地质矿产调查研究所，河北 廊坊 065000）

河北省涿鹿县大河南岩体中A型花岗岩特征及构造意义

王德强，张正平，潘志民，薛鹏远，段炳鑫，徐翠

（河北省区域地质矿产调查研究所，河北 廊坊 065000）

分布在大兴安岭－太行山构造岩浆活动带上的大河南岩体，是多期岩浆活动的产物，划分为晚侏罗世、早白垩世早期和早白垩世晚期三期。早白垩世侵入岩由细粒正长花岗岩、中粒正长花岗岩、花岗斑岩组成。本文通过对早白垩世侵入岩地球化学特征进行系统研究，发现该期岩体主量元素具有富硅、富碱、富铁，低镁、贫钙特征；稀土元素配分曲线为右倾“海鸥型”，负铕异常明显；微量元素以Ba、Sr、P、Ti强烈亏损，K富集为特征。Y/Nb－Ce/Nb图解上，岩体具A1型花岗岩特征，形成于非造山环境的张性环境，是早白垩世华北东部岩石圈减薄、华北克拉通破坏的具体实例。

A型花岗岩；地球化学；构造环境；大河南；河北

大河南岩体位于大兴安岭-太行山构造岩浆岩带的太行山北段（河北省涿鹿县大河南一带），是中生代中酸性岩浆活动的典型代表。大河南岩体沿大河南-谢家堡北北东向深断裂（上黄旗-乌龙沟深断裂）分布，是多期岩浆活动的产物，从早至晚划分为晚侏罗世、早白垩世早期和早白垩世晚期三期。晚侏罗世岩浆侵入活动较弱，呈北东向集中分布于研究区中部，由早到晚划分为细粒辉长闪长岩→中粒石英二长闪长岩→中粒花岗闪长岩；早白垩世早期侵入岩较发育，但空间分布比较分散，由早到晚划分为细粒正长花岗岩→中粒正长花岗岩→花岗斑岩；早白垩世晚期侵入岩是区内相对最晚的一期岩浆活动，由早到晚划分为细粒含斑石英二长岩→中粒斑状石英二长岩→中粒含斑二长花岗岩→粗粒斑状二长花岗岩→花岗斑岩，构成一个较完整的岩浆演化序列（图1）①河北1/5万大庙（J50E001005）、谢家堡（J50E001006）、大河南（J50E002005）、紫石口(J50E002006)幅区域地质调查报告。

许多学者对太行山地区中生代中酸性岩浆岩岩石成因、成岩动力学背景进行过研究，并发表了大量研究成果[1-6]，尽管对大兴安岭-太行山构造岩浆岩带中生代岩浆活动存在不同认识，但是一致认为早白垩世太行山地区处于拉张构造环境，岩石圈强烈减薄[7]。上述成果多为区域性成果，对太行山地区华北板块处于张性构造环境的点上详细研究较少。河北省涿鹿县大河南一带开展1/5万地质调查在大河南岩体中发现的早白垩世A型花岗岩弥补了这方面的不足。本文通过对大河南白垩世A型花岗岩岩石学和岩石地球化学特征的分析，确定大河南A型花岗岩的成因，初步探讨太行山地区早白垩世构造环境。

1 岩体地质及岩相学特征

早白垩世早期岩体分布于大河南杂岩体边部或靠近边部，多呈小岩珠、岩滴或脉状产出，岩石抗风化能力强，多形成陡峻的地形，空间上呈北北东向展布。岩体侵入新太古代元坊岩组、中元古代高于庄组、中侏罗世髫髻山组及晚侏罗世侵入岩中，又被早白垩世晚期侵入岩侵入。岩石类型主要有细粒正长花岗岩、中粒正长花岗岩及花岗斑岩。岩石普遍偏碱性，钾长石含量较高，暗色矿物少，仅见少量黑云母，不含深源包体，从早期侵入体到晚期侵入体岩石具有由细粒→中粒→斑状的结构演化特征。中粒正长花岗岩锆石U-Pb等时线年龄值为139±3 Ma，形成于早白垩世①。

细粒正长花岗岩：岩石肉红色，细粒花岗结构，块状构造，岩石由斜长石、钾长石、石英和黑云母组成。斜长石半自形板状，粒度一般0.2～1 mm，具有高岭土化、绢云母化，矿物蚀变不均匀，聚片双晶可见，呈细密平直状，有的斜长石被包于钾长石粒内，斜长石牌号An=23，为更长石，含量15%～20%；钾长石为正长石，半自形-他形粒状，粒度一般0.2～1.5 mm，具有明显高岭土化，有的含钠质条纹，呈规则细脉纹状，为出溶条纹，含量约20%，局部见钾长石与石英互呈文象状交生，钾长石含量55%～60%；石英，他形粒状，粒度一般0.2～1 mm，主沿长石粒间呈填隙状分布，含量25%；黑云母，褐色叶片-微片状，星散状分布，具有绿泥石化，部分已呈假像，残留部分多色性显著：Ng′＝褐色，Np′=浅黄色，少量分布。副矿物为磷灰石、锆石和褐帘石。

中粒正长花岗岩：岩石肉红色，中粒花岗结构，块状构造，岩石由斜长石、钾长石、石英和黑云母组成。其中斜长石半自形板状，粒度一般2～3 mm，具有土化、绢云母化、黝帘石化，矿物蚀变不均匀，被钾长石交代，具有蠕虫交代结构，局部粒内可见聚片双晶，斜长石牌号An＝33，为中长石，含量20%～25%；钾长石为正长条纹长石，半自形-他形粒状，粒度一般2～5 mm，粒内钠质条纹为出溶产物，呈规则细小脉纹状分布，含量约10%～15%，交代斜长石，含量45%～50%；石英，他形粒状，粒度一般2～5 mm，填隙状分布于长石粒间，含量27%；黑云母，褐色叶片状，星散状分布，具有不均匀绿泥石化、绿帘石化，少数呈假像，多残留，多色性明显：Ng′＝暗褐色，Np′＝浅黄色，含量3%。副矿物为磷灰石、锆石和榍石。

花岗斑岩：岩石肉红色或浅肉红色，斑状结构，块状构造，斑晶由自形-半自形板状斜长石、正（条纹）长石及少量叶片状黑云母构成，星散分布，大小0.2～1 mm不等，其中正（条纹）长石有时呈聚斑状产出，轻高岭土化，含量10%，少量斜长石亦呈聚斑状产出，具有高岭土化，轻微绢云母化，偶见环带构造，含量5%。根据垂直（010）晶带最大消光角法测得斜长石Np′＝18，斜长石牌号An＝26，属于更长石。基质由微粒状长石（钾长石为主，含量65%）、石英（20%）构成，大小0.02～0.07 mm，部分石英与钾长石呈微文象连晶（花斑岩），少见板条状钾长石。副矿物为磷灰石和锆石。

2 岩石地球化学特征

本次对大河南A型花岗岩系统采集了8件地球化学样品，全部为新鲜岩石，分析测试由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所中心实验室完成。主量元素采用碱熔法将样品制备，使用X射线荧光光谱议（XRF-1500）完成分析测试，分析精度高于5%。微量元素和稀土元素的分析采用酸溶法将样品制备好后，使用等离子体质谱仪（ICP-MS）ElementⅡ测试完成，分析精度总体优于10%，测试方法详见高剑峰等[8]。

大河南A型花岗岩岩石化学分析结果及特征参数见表1和表2。

2.1 岩石主量元素

大河南A型花岗岩主量元素具有以下特征：

（1）非常富硅，SiO2为71.48%～77.84%。（2）钙、铝含量低，CaO=0.21%～1.41%，Al2O3=11.77%～14.84%，过铝指数（A/CNK）介于0.95～1.09之间，属偏铝类型。（3）铁含量较高，FeOT=0.62%～2.10%；镁含量较低，MgO=0.09%～0.55%，FeOT/MgO=2.56～7.81。铁高而镁低，FeOT/MgO为2.56～7.81，与A型花岗岩普遍具有富铁贫镁的特征相一致。（4）富碱、相对富钾，K2O+Na2O为8.27%～9.83%，K2O/Na2O为0.96～2.25，碱度率AR为2.52～4.79，在SiO2-AR图解中投影点全部落入碱性区域（图2）。在Na2O-K2O图解中（图3）投影点除一个点落在A型花岗岩区界线附近外，其余都落在A型花岗岩区内。

大河南A型花岗岩具有富硅（SiO2平均75.40%）、富碱（Na2O+K2O平均8.69%）和低镁（MgO平均0.29%）、贫钙（CaO平均0.62%）的特征，与河北省典型的中生代A型花岗岩-白查（昌平）[11]和窟窿山（丰宁）[12]的A型花岗岩相似。与吴锁平定义的A型花岗岩主量元素特征相符[13]。

2.2 岩石微量和稀土元素特征

稀土元素ΣREE＝(135.20～317.42)×10-6，轻重稀土比值 ΣLREE/ΣHREE=9.21～27.46，(Sm/Nd)N＝0.13～0.19，比值较低，(La/Yb)N＝7.59～40.01，多数＞25，总体显示分馏程度较高，轻稀土较富集，重稀土亏损的特征。(La/Sm)N＝4.42～11.49，(Gd/Yb)N＝0.88～2.90，总体反映轻稀土强分馏，重稀土基本无分馏或弱分馏的特征。δEu＝0.18～0.74，多数＜0.6，总体显示较强的负铕异常。球粒陨石标准化配分模式图（图4）总体呈标准的右倾“海鸥型”，轻稀土曲线较陡，重稀土曲线较为平缓，属分异型。

在微量元素蛛网图上（图5），大离子亲石元素Ba、Sr和高场强元素Nb、Ta、P、Ti亏损，而高场强元素Th、La、Ce、Nd、Zr、Hf、Sm富集。Ba、Sr负异常表明受长石结晶的影响，Nb、Ta的相对亏损指示岩浆可能来源于地壳重熔。Ti的亏损可能是钛铁矿的分离结晶造成的；钛铁矿的结晶也符合高温、低氧逸度的特征[16]。

3 成因探讨

3.1 物质来源

岩体Rb/Sr＝0.25～10.87，多数高于地壳平均值（0.25）[17]；Rb/Nb=6.5～12.1，K/Nb=526～1672，多与地壳相应比值（5.36～6.55和1498～1976）相近，明显高于地幔相应比值（0.24～0.89和249～349）[18]；Nb/ Ta值为11.27～17.07，平均为13.80，明显低于幔源岩石（17.5±2）[19-20]，而较接近陆壳岩石（～11）[20-21]。这些特征显示岩浆来源于地壳。

关于A型花岗岩的成因有四种：（1）幔源碱性基性岩浆高度结晶分异形成[22-23]；（2）长英质岩石在地壳浅部脱水部分熔融形成[24-26]，多属铝质A型花岗岩；（3）花岗质熔体抽离后的富含F和Cl的下地壳麻粒岩残留体(residual-source)在高压下的小程度部分熔融作用[10，27]；（4）幔源、壳源不同来源岩浆混合、分离结晶作用的产物[28-32]。

大河南A型花岗岩附近未见与其同时代基性岩类侵入，地质证据尚不足以支持A型花岗岩由幔源基性岩浆高度结晶分异形成；岩体中不发育铁镁质岩包体，其他岩浆混合的迹象未见，幔源、壳源不同来源岩浆混合、分离结晶作用形成的可能性较小；下地壳麻粒岩物质发生部分熔融后形成富铝贫碱、富镁贫钛的耐熔下地壳，该类下地壳物质部分熔融后不可能形成区内A型花岗质岩浆[24]。大河南A型花岗岩主量元素富硅、高钾、贫钙，稀土微量元素贫Sr，Eu等，岩浆壳源特征明显。因此大河南A型花岗岩更可能是在相对贫水、高温低压条件下部分熔融壳源长英质岩石形成的，高温软流圈地幔上涌为长英质地壳熔融提供了所需的热量。

3.2 构造环境

A型花岗岩分为大陆裂谷或板内环境的A1型和与陆-陆碰撞或岛弧岩浆作用有关的A2型[33]。在Y/ Nb-Ce/Nb图解（图6）中，大河南A型花岗岩样品主要落入A1型花岗岩区及附近。在R1-R2图解（图7）中，大河南A型花岗岩样品主要落在非造山花岗岩区和造山期后花岗岩区之间。近年，最新研究表明，具有A1型花岗岩地球化学特征的碱性花岗岩可以形成于后造山阶段[35]。大河南A型花岗岩形成于拉张环境，与中生代华北板块的演化一致[36]。

中生代以来，华北板块进入板内造山阶段。晚侏罗世，受伊泽奈崎板块向中国大陆俯冲作用影响，华北板块处于挤压应力场环境下，地壳挤压增厚，下地壳部分熔融形成了壳幔混源岩浆岩。早白垩世早期，太行山板内造山带进入一个短暂的休眠期。伊泽奈崎板块对华北板块的挤压作用明显减弱，由于板块俯冲挤压速度突然减慢而发生应力松弛，从而造成应力引张状态；同时印度板块开始向欧亚板块俯冲，形成NE-SW向的挤压应力和NW-SE向的引张作用，使本区处于右旋张扭应力场环境[36]。在张性区域构造应力场的诱导下，高温软流圈上涌，幔源岩浆熔融晚侏罗世形成的壳幔混源型花岗质地壳，沿大河南-谢家堡北北东向深断裂带形成大河南A型花岗岩。

A型花岗岩与华北东部岩石圈强烈减薄、克拉通破坏作用具有密切的成因联系，是华北东部岩石圈强烈减薄、克拉通破坏作用的浅部响应。

4 结论

大河南A型花岗岩具下列特征：

（1）大河南A型花岗岩具富硅、富碱、富铁，低镁、贫钙等特征；

（2）稀土元素配分曲线为右倾“海鸥型”，轻稀土曲线较陡，重稀土曲线较平缓；

（3）微量元素以大离子亲石元素Ba、Sr和高场强元素Nb、Ta、P、Ti强烈亏损，高场强元素Th、La、Ce、Nd、Zr、Hf、Sm富集为特征。

（4）大河南A型花岗岩的侵位，表明早白垩世华北板块东部已由挤压环境转入伸展环境，标志着太行山板内造山运动结束，华北东部岩石圈强烈减薄、克拉通破坏作用的开始。

致谢：感谢项目组全体同仁的辛勤工作，为本文编写提供了翔实和丰富的地质成果。感谢审稿人对本文提出的建议和修改意见。

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Characteristics and origin of the Dahenan A-type granite, in Zhuolu County,Hebei Province

WANG De-qiang1,ZHANG Zheng-ping1,PAN Zhi-min1,XUE Peng-yuan1, DUAN Bing-xin1,XU Cui1

(Hebei Institute of Regional Geological and Mineral Resource Survey,Langfang 065000,China)

Dahenan granites distributed in the Greater Hinggan Mountains-Taihang Mountain tectonic magma active zone,is the product of multiple magmatic activities,and it is divided into three periods including late Jurassic,late Jurassic-early Cretaceous and early Cretaceous.Early cretaceous intrusive rocks are composed of fine grained syenogranite,medium grained syenogranite and granite porphyry.Through the systematic study of the geochemistry characteristic of early Cretaceous intrusive rocks,the authors found Dahenan granites have the following characteristics which are rich in silicon,alkali and iron,low in magnesium and calcium,and REE distribution curve shows the right-dipping oblique V-shapped pattern with obvious negative Eu anomalies.The trace element characteristics are strong loss of Ba,Sr,P,Ti and enrichment of K.According to Y/Nb－Ce/Nb diagram,the Dahenan granites have the characteristics of A1 type granite,formed in the extensional environment of the non orogenic environment,which is a instance of early Cretaceous Eastern North China Lithospheric thinning and north China craton destruction.

A-type granites;geochemistry;tectonic settings;Dahenan;Hebei province

P588.121

A

1672－4135（2017）01－0022-07

2016-07-05

国家地质调查项目“河北1/5万大庙、谢家堡、大河南、紫石口幅区调（1212010610417）”

王德强（1968-），男，高级工程师，主要从事工程地质与矿产地质工作，Email:611991122@qq.com。