秦岭环斑花岗岩特征及成因

2017-03-25张政

知识窗·教师版 2017年2期

张政

摘要：秦岭环斑花岗岩属于I-A型花岗岩的过渡类型，与世界典型环斑花岗岩代表的构造环境不同，它属造山带型环斑花岗岩。环斑花岗岩中暗色包体存在及其与寄主岩石的关系，为该岩石的混合成因提供了有力证据。岩浆混合作用的存在及地球化学特征表明，秦岭地区可能曾发生过壳幔的相互作用，有一定量的幔源物质加入到地壳中。基于此，本文探讨了秦岭环斑花岗岩特征及成因。

关键词：秦岭环斑花岗岩特征成因

环斑花岗岩以其独特的岩石结构和特殊的产出背景而备受关注，长期以来，元古代和非造山一直被认为是环斑花岗岩的基本特征。自20世纪90年代以来，前人对秦岭环斑结构花岗岩体进行了大量的研究和报道。其中，存在的最大争议就是秦岭具环斑结构的花岗岩是否命名为环斑花岗岩。同时，秦岭环斑花岗岩的成因及所代表的地质意义也存在争议。在前人研究的基础上，笔者从岩石学、矿物学、岩石地球化学对秦岭地区环斑花岗岩进行分析、总结，探讨了其成因和所代表的地质意义。

一、秦岭地质概况

秦岭造山带（如图1所示）由3个块体（华北板块、秦岭微板块和扬子板块）、两个缝合带（商丹带和勉略带）构成。华北板块和秦岭微板块沿北秦岭商丹带在古生代碰撞，形成北秦岭造山带。秦岭环斑花岗岩带沿北秦岭商丹主缝合带展布，主要有沙河湾、老君山、秦岭梁和朱厂沟等岩体，环斑花岗岩均岩体均呈近椭圆形产出。

二、典型环斑花岗岩特征

环斑花岗岩是以发育环斑结构为特征的特殊花岗质岩石，典型环斑花岗岩一般是指芬兰中元古代（1.76～1.50 Ga）的Wiborg等岩体，属于A型花岗。

典型环斑花岗岩常具有以下特征：第一，它具环斑结构，即碱性长石被单层或多层斜长石（以更长石为主）外壳包围的一种特殊结构，主要为卵球状或球状形态；第二，它常与铁镁质的岩石在时间和空间上密切共生，构成双峰式（长英质-铁镁质）岩浆组合；第三，世界典型的元古宙环斑花岗岩中均有两期或多期石英、斜长石、碱性长石、黑云母及角闪石，暗色矿物一般富铁贫镁，黑云母多为羟铁云母；第四，它属准铝、高钾、富碱的岩浆，铁指数为0.93左右；第五，它常常出现于非造山的构造环境，产于克拉通的边缘，且在造山运动之后，如Wiborg岩体等。

三、秦岭环斑花岗岩特征

在秦岭环斑花岗岩的环斑结构中，内核碱性长石的成分一般为Or：76～98，外壳斜长石牌号An一般为20左右，为奥长石，与大多数典型环斑花岗岩中环斑长石的外壳成分一致。

1.岩石学特征

春岭环斑花岗岩的岩性为中细粒石英二长岩或中粗粒石英二长岩，岩石呈浅灰色或浅肉红色，似斑状结构、环斑结构或块状结构。岩石由斑晶和基质两个部分组成，其中基质由斜长石、钾长石、石英、角闪石组成。

环斑花岗岩中发育大量的基性微粒暗色包体，约占岩体体积的2%，包体以岩浆结构为主，与寄主岩多呈截然关系，少见过渡关系，基性暗色包体主要为闪长质岩浆包体，具低的SiO2 （50%～62%），高的K2O+Na2O（7%～9.4%），σ值（里特曼指数）为5～9之间，属碱性，包体和寄主岩石的主要氧化物之间具有良好的线性关系，且稀土配分曲线和微量元素配分曲线相似。

2.矿物学特征

岩体中的角闪石、黑云母、斜长石、钾长石和石英均有两期，与世界典型环斑花岗岩相同。暗色矿物则富镁贫铁，黑云母多为镁质黑云母，这与世界典型环斑花岗岩中所含暗色矿物不一致。同时，角闪石和黑云母的w（FeT）/w（FeT+Mg）分别是0.33～0.36和0.32～0.36，较之典型环斑花岗岩角闪石和黑云母的w（FeT）/w（FeT+Mg）值低，分别为0.77～0.99和0.82～1.00。秦岭地区环斑花岗岩的w（FeOT）、w（K2O）明显比非造山的环斑花岗岩低。

3.地球化学特征

地球主量元素低Si、K、F，富Mg、低Fe/Mg和K/Na值，属钙碱性、准铝质系列，表现出相对贫钾富钠，显示了I型花岗岩的特征。微量元素具有F、Cr、Ba、Th元素富集明显，Rb、Nb、Ni元素略富集，V、Sr、Zr元素亏损的特点，表现为壳幔混合型的元素富集特征。稀土元素表现出LREE与HREE中度分异，REE配分模式图上表现为相对平滑的右倾曲线，轻稀土富集，通常亦表现出Eu的弱亏损。

四、成因分析

1.环斑成因

前人对秦岭环斑花岗岩环斑的成因，归纳出三种不同的观点：第一种，环斑是由岩浆混合作用引起的成分改变及岩浆演化而形成。然而，这种观点不能很好地解释暗色包体的存在；第二种，由流体熔体对钾长石斑晶的交代作用或残余岩浆之间化学反应形成；第三种，环斑是混合成因形成，环斑结构与岩浆混合不仅具有密切的关系，还是岩浆混合成因标志之一。

2.岩浆成因

关于秦岭环斑花岗岩的岩浆成因，已有大量证据表明其为岩浆混合成因。雷泓晏认為，环斑花岗岩是由于华南和华北两大板块的对接碰撞作用后，发生了广泛的造山带下部岩石圈的拆沉作用及基性岩浆的底侵作用，使地壳发生熔融而生成的。秦岭环斑花岗岩中大量包体的存在以及包体与寄主岩石的界线关系，为岩浆混合成因提供证据，即秦岭环斑结构花岗岩中发育大量的暗色包体，约占岩体体积的2%左右。包体具岩浆岩结构与寄主岩石多呈截然关系，有时还可见较细的暗色冷凝边，包体的矿物组合明显不平衡，出现石英+角闪石眼斑，暗色矿物中有石英包裹体，磷灰石呈针状。由此可见，它不是同源包体，而是基性岩浆注入酸性岩浆房的产物。此外，王晓霞对秦岭地区研究分析得出，岩体岩浆熔融的压力约为0.7～1GPa，侵位时的压力约为0.15～0.2GPa，表明岩体具深源浅侵位的特征。秦岭环斑结构花岗岩岩浆混合作用的存在还表明，秦岭地区可能曾发生过壳幔的相互作用，有一定量的幔源物质加入到地壳中。

五、地质意义

第一，秦岭环斑花岗岩属准铝钙碱性岩石类型，表现为相对贫钾富钠的特点，显示I型花岗岩的特征，属I-A型花岗岩的过渡类型。

第二，秦岭环斑花岗岩中暗色包体存在及其与寄主岩石的关系为该岩石的混合成因提供了有力证据。

第三，岩浆混合作用的存在及地球化学特征表明，秦岭地区可能曾发生壳幔的相互作用，有一定量的幔源物质加入地壳中。

第四，秦岭环斑花岗岩属造山带型环斑花岗岩，与世界典型环斑花岗岩代表的构造环境不同。

参考文献：

[1]王晓霞，卢欣祥.秦岭沙河湾环斑花岗岩中黑云母的研究及其意义[J].岩石矿物学杂志，1998，（4）.

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[3]王晓霞，王涛，Ilmari Happala等. 秦岭环斑结构花岗岩中暗色包体的岩浆混合成因及岩石学意义-元素和Nd、Sr同位素地球化学证据[J].岩石学报，2005，（3）.

[4]王晓霞，王涛，卢欣祥.北秦岭中生代沙河湾岩体环斑结构特征及有关问题的讨论[J].地球学报，2002，（1）.

[5]王晓霞，王涛等.北秦岭老君山、秦岭梁环斑结构花岗岩岩浆混合的岩相学证据及其意义[J].地质通报，2002，（21）.

[6]王晓霞，王涛，卢欣祥等.北秦岭老君山和秦岭梁环斑结构花岗岩及构造环境——种可能的造山带型环斑花岗岩[J].岩石学报，2003，（4）.