嵩山路家沟花岗岩地球化学特征

高勇，郭荣鑫，徐培



嵩山路家沟花岗岩地球化学特征

高勇1，2，郭荣鑫1，徐培3

（1. 河南理工大学资源环境学院，河南 焦作 454003；2. 河南省煤田地质局资源环境调查中心，郑州 450000； 3. 河南省煤田地质局三队，郑州 450000）

嵩山是前寒武纪地质研究的典型地区，路家沟片麻状奥长花岗岩体分布于嵩山君召乡北路家沟一带。该岩体富Na2O、贫铁、镁质氧化物，Al2O3含量平均为13.78%，显示贫铝特征；重稀土强烈亏损，轻重稀土强烈分异，Eu出现轻微负异常，高Sr含量和高Sr/Y比值，Cr、Yb、Y含量较低，与新生代高硅埃达克岩地球化学特征相似；岩石Nb、Y、Rb、Th、La和Yb之间的关系特征和岛弧火山岩相似。地球化学特征表明路家沟岩体形成于岛弧或俯冲环境，因此推测是由新生的玄武质洋壳俯冲部分熔融而成。

路家沟花岗岩；嵩山新太古代；地球化学特征；嵩山

嵩山地区是我国前寒武纪地质研究的经典地区，张伯声、张尔道、张国伟等在嵩山地区开展了大量的地质研究工作，使嵩山地区成为全国全寒武纪地质研究程度最高的地区之一[1-8]。

路家沟岩体（ξγPt1）是近年在嵩山地区新解体的古元古代花岗岩体，位于登封市君召乡北路家沟—清泉沟一带。主体岩性为细粒正长花岗岩，呈不规则状分布，出露面积约8km2，与围岩界线清楚，边部常见围岩捕掳体，并有岩脉插入围岩，接触带具同化混染及破碎现象。岩体南、东侧侵入于新太古代路家沟奥长花岗质片麻岩和登封岩群郭家窑岩组，内部有较多的路家沟奥长花岗片麻岩及少量的角闪片岩捕虏体，北部被五佛山群马鞍山组砾岩不整合覆盖。西侧被古元古代罗汉洞组（Pt1）不整合覆盖。岩体内部有伟晶岩脉穿插。

1 岩石学特征

该花岗岩灰白色，风化面带土黄色，具细粒花岗结构，块状构造，主要矿物有斜长石（20%左右）、钾长石（45%～50%）、石英（25%～30%），另外见有少许黑云母（5%）、白云母等。因受至一定程度的碎粒化作用，主要矿物晶粒间紧密接触，晶粒间充填有碎粒，呈杂乱排列。岩石蚀变较交代较强烈（图1）。

图1 细粒正长花岗岩（PM411-15-b1）

长石：他形板状、粒状，少部分0.05～0.30mm间，大部分0.50～1.80mm间。晶粒间局部紧密接触，在岩石中多呈杂乱排列，略具碎粒化。成分以钾长石为主，斜长石次之。斜长石可见不明显钠长聚片双晶。经测定，An约为32，为中长石，具较强烈粘土矿物化、绢云母化等蚀变特征，常被钾长石、石英交代。钾长石主要为微斜长石，见格子状双晶，波状消光。内部见斜长石交代残余，常被石英交代。切面由于具轻微蚀变而显干净。长石晶粒接触处，由交代作用析出的石英呈蠕虫状分布于斜长石一侧，构成交代蠕英结构。

石英：呈它形粒状，粒径大多0.05～0.85mm，常呈数粒至十几粒不均匀聚集分布于长石间隙中，在岩石中多呈杂乱排列。常交代长石，交代方式主要为穿孔交代或呈蠕虫状交代。极个别颗粒微隙发育，无色透明，波状消光。

云母：呈鳞片状，主要为黑云母，一般大小 0.02～0.30mm间，呈几粒或数粒不均匀分布于粒状矿物间隙中，杂乱排列。褐黄色，多色性明显，部分被绿泥石、白云母、绿帘石等代替，仅保留其假象。

榍石：粒状，极细小，分布于黑云母间隙中或边部，局部见到。

褐帘石：粒状、短柱状，分布于黑云母边部，与绿帘石共伴生，局部见到。

金属矿物：自形粒状，裂纹发育，局部偶见。

2 主量元素地球化学特征

根据路家沟岩体的四组样品主量元素数据（表1）分析，路家沟岩体的SiO2含量为70.36%～75.76%，平均为73.28%，Al2O3为12.69%～15.52%，平均为13.78%，Fe2O3含量为0.52%～1.29%，平均为1.00%，FeO含量为0.07%～0.77%，平均为0.39%，K2O含量为5.26%～6.89%，平均为5.98%，Na2O含量为2.96%～3.66%，平均为3.27%，K2O+Na2O为8.68%～9.86%，平均为9.26%，路家沟岩体的里特曼指数σ为2.30～3.45，平均值为2.86<3.3，显示路家沟正长花岗岩属钙碱性花岗岩系列。

表1 路家沟岩体主量元素分析结果（wt%）

表2 路家沟岩体稀土及微量元素分析结果（×10-6）

在岩浆/火成岩系统全碱—硅(TAS)分类图解（图2）中[9]，三件样品落在了亚碱性岩区，一件样品落入碱性区域。通过这组样品的平均值与华北陆台南缘的花岗岩岩体的主量元素数值相对比，发现SiO2、MgO含量偏高K2O/Na2O比值偏低，CaO、MnO、Na2O含量偏低。而考虑到华北陆台南缘的花岗岩类总体化学成分与中国花岩、世界花岗岩相比偏基性，因此相比之下，路家沟岩体富硅、低钾、低铝的特征较明显[10-12]。

3 稀土元素地球化学特征

路家沟正长花岗岩样品稀土元素分析结果如表2。

岩体中稀土元素总量（ΣREE）的含量为27.02～177.53μg/g，平均值为124.77μg/g；轻稀土（ΣLREE）较富集，含量为24.46～169.31μg/g，平均值为117.29μg/g；重稀土（ΣHREE）亏损，含量为2.57～12.61μg/g，平均值为7.49μg/g；LREE/HREE比值为9.54～21.79，平均值为15.62；LaN/YbN为10.51～52.26，平均值为31.76；δEu 为0.63～4.07，平均值为1.52；δCe 的值为0.78～1.14，平均值为0.98。对路家沟正长花岗岩岩体的稀土元素进行球粒陨石标准化处理，做出路家沟岩体稀土元素球粒陨石标准化图（图3），从图中可看出路家沟岩体的稀土元素球粒陨石分配曲线呈右倾模式[13]；显示轻稀土富集，重稀土亏损，LREE/HREE比值为9.54～21.79，平均值为15.62，（La/Yb）N的值为10.51～52. 26，平均值为31.76，表示轻重稀土元素分馏明显。图中三件样品Eu负异常，为Eu负异常，一件Eu正异常，Ce不显异常。

图3 路家沟正长花岗岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图（PM标准值据Sun et al.，1989）

图4 路家沟花岗岩微量元素原始地幔标准化蛛网图

（PM标准值据Sun，1989）

图2 路家沟岩体全碱—硅(TAS)分类图(据Maniar, 1989)

Ir－Irvine 分界线，上方为碱性，下方为亚碱性1. 橄榄辉长岩；2a. 碱性辉长岩；2b. 亚碱性辉长岩；3. 辉长闪长岩；4. 闪长岩；5. 花岗闪长岩；6. 花岗岩；7. 硅英岩；8. 二长辉长岩；9. 二长闪长岩；10. 二长岩；11. 石英二长岩；12. 正长岩；13. 副长石辉长岩；14. 副长石二长闪长岩；15. 副长石二长正长岩；16. 副长正长岩；17. 副长深成岩；18. 霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩

4 微量元素地球化学特征

路家沟岩体微量元素分析结果（表2）。从表中可以看出路家沟岩体大离子亲石元素Ba、Sr、Rb的含量分别为583.80×10-6～1 963.00×10-6、218.47×10-6～458.60×10-6、219.00×10-6～355.70×10-6，其平均值为1027.88×10-6、283.22×10-6、234.95×10-6；而高场强元素Nb、Hf、Ta、Th、Zr的含量分别为3.20×10-6～10.77×10-6、1.15×10-6～5.59×10-6、0.39×10-6～2.01×10-6、2.45×10-6～40.03×10-6、34.94×10-6～158.90×10-6，其平均值为5.31×10-6、3.98×10-0.83×10-6、24.33×10-6、121.21×10-6。说明石秤花岗岩大离子亲石元素Ba、Sr、Rb明显富集；高场强元素Nb、Hf、Ta明显亏损，Th、Zr略微富集。Sr/Y比值为13.00～151.75，平均62.27；Rb/Sr比值为0.51～1.10，平均0.91.

利用Sun and Mcdonough（1989）的原始地幔数据进行标准化处理[13]，由微量元素原始地幔标准化蛛网图（图4）可知，Rb、Th、K为明显正异常；Ta、Nb、为强烈的负异常；K、La、Ce、Nd、Sm表现为正异常；Ba、U、Sr表现为负异常；Ta、Nb、Zr、Hf、Y、Yb、Lu异常不明显。

5 构造环境讨论

在Nb-Y图解中(图5a)，路家沟花岗岩落入同碰撞和岛弧区域(VAG+synCOLG)，但在Rb-(Y+Nb)(图5b)图解中由于较高的Rb含量而落入同碰撞花岗岩区域[14]。由于高分异花岗岩的微量元素变化并非受构造环境的影响，而是受源区组分和熔融条件的控制。路家沟花岗岩来源于太古宙中浅部地壳的TTG质岩石的重熔，其微量元素特征主要继承了源岩TTG的特征。一般，TTG 的重熔可能是在伸展的构造环境下，软流圈地幔或者幔源熔体上升提供热源，部分熔融形成路家沟花岗岩。

图5 路家沟岩体Nb-Y、Rb-(Y+Nb)判别图解（据Pearce et al，1984）

WPG-板内花岗岩; ORG-洋中脊花岗岩；VAG-火山岛弧花岗岩；Syn-COLG-火山岛弧花岗岩+同期碰撞花岗岩

司荣军等测得路家沟花岗岩形成于2 463Ma，时代归宿为古元古代。路家沟岩体地球化学特征如Sr/Y和(La/Yb)N等与TTG/Adakite相似，说明其来源于嵩山TTG的部分熔融。TTG的重熔可能是在伸展的构造环境下，软流圈地幔或者幔源熔体上升提供热源，部分熔融形成路家沟花岗岩[15-22]。

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Geochemistry of the Lujiagou Trondhjemite Pluton in Songshan

GAO Yong1,2GUO Rong-xin1XU Pei3

(1-Institute of Resource and Environment, Henan Polytechnic University, Jiaozuo, Henan 454003; 2-Resources and environment investigation center, Henan Bureau of Geology and Mineral Resources, Zhengzhou 450000; 3-No.3 Geological Team, Henan Bureau of Coal Geology, Zhengzhou 450000)

The Lujiagou gneissic trondhjemite pluton is exposed in Junzhao, Songshan, Henan with grayish white color, fine-grained texture, gneissic texture and banded texture. The rock contains 2.96- 3.66% Na2O, 70.36-75.76% SiO2, 12.69-15.52% Al2O3(average of 13.78%＜15%) and is poor in Fe, Mg oxides. It is similar to Si-rich Cenozoic adakite with ΣREE of 27.02-177.53 ppm, depletion in HREE and enrichment in LREE, weak negative Eu anomaly, high Sr , high Sr/Y ratio, low Cr, Yb, Y. The Nb, Y, Rb, Th contents and La/Yb ratio are similar to those of island arc volcanic rock. These indicate that the Lujiagou trondhjemite pluton was emplaced in subducting oceanic crust setting.

Songshan; Neo-Archean; Lujiagou; geochemistry

2017-05-05

河南1∶5万大口集（I49E009019）、府店（I49E009020）、江左（I9E010019）、大金店（I49E010020）幅区调（编号：基[2010]矿评01-12-02，项目编号1212011120767）

高勇（1984-），男，江苏盐城人，地质资源与地质工程专业，研究方向：固体矿产勘查、评价与综合利用

P584

A

1006-0995（2018）01-0008-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.01.002