辉长岩地球化学特征浅析

王博 徐登峰

摘要：本文结合地质特征，选择辉长岩，对其岩石化学特征、微量元素特征、稀土元素特征、侵入时代、构造环境等进行系统研究与分析，揭示其形成过程，为相关研究工作提供一定的参考作用。

关键词：辉长岩；地质特征；岩石化学；微量元素

文中结合实践，在分析辉长岩地质特征基础上，对辉长岩体进行了地球化学方面的详细研究，探讨岩石形成过程中以及微量元素特征以及稀土元素和构造环境等，旨在为研究辉长岩的形成地质背景提供有益的资料。

1.地质特征

宏观上，该侵入体处于中低山丘陵区，海拔950m～ 1100m，基岩出露较好。空间上以岩床、小岩株、岩枝状产出，发育大小侵入体13个，受北西向断裂控制，其延伸方向为北西-南东向带状延伸，与区域构造线方向基本一致。地貌上以灰黑色调为主。主要侵入于中泥盆统蕴都喀拉组、中泥盆统北塔山组、上泥盆统卡希翁组地层中。其中在较大的中泥盆统蕴都喀拉组侵入体与围岩附近发育一定程度的角岩化，在其内部发育一定的铜镍矿化。

2.岩石学特征

辉长岩，中细粒辉绿辉长结构，块状构造，岩石中粒度2.00mm～2.50mm的中粒矿物约含10%～20%，粒度0.20mm～ 2.00mm的细粒矿物约含70%～80%，少量微粒矿物。斜长石：约含60%～65%，粒度0.16×0.08mm～2.00×1.44mm，多呈半自形板状，见聚片双晶，表面见较为强烈的绢云母化蚀变，颗粒散乱分布。辉石：约含10%～15%，粒度0.06～2.88×2.24mm，多呈半自形柱状、粒状，与斜长石混杂分布。绿泥石：约含10%～15%，粒度<1.20mm，多呈不规则填隙状，少数呈半自形柱状等，分布于斜長石颗粒之间。磁铁矿：约含5%～10%，粒度0.02mm～0.24mm，多呈半自形、他形粒状等。蚀变产物：绿泥石约含10%～15%，绢云母约含10%～15%。

3.副矿物特征

中泥盆世辉长岩副矿物组合为磁铁矿、钛铁矿、辉石、角闪石型，以磁铁矿物为主，钛铁矿、褐铁矿、辉石相对富集，少量的褐铁矿、磷灰石。锆石呈浅粉色，颜色单一。晶体呈自形-半自形柱状，透明，金刚光泽，晶内黑色固相包体发育，表面凹坑发育，少数裂纹，少数铁染，少见划痕，表面少附胶结物，大小：0.03～0.08；延长系数：1.2～2.0。

4.岩石化学特征

早泥盆世侵入岩序列岩石化学成份见表1。

辉长岩侵入体：该侵入体中SiO2含量45.35～48.44×10-2，MgO平均含量3.65×10-2，Al2O3平均含量16.89×10-2，斜长石牌号平均为68，碱度率（AR）平均在1.38，属基性岩类。固结指数（SI）平均为16.28。长英指数（FL）在31.79，镁铁指数（MF）在80.37；拉森指数（LI）在-9.61，氧化率（OX）在0.7，镁铁比值（m/f）在0.18。具分离结晶程度较低的特征。里特曼指数（δ）为3.93，小于4，属钙碱性系列岩类。

据深成岩R1-R2分类命名图解投影，样品落在橄榄辉长岩和二长辉长岩岩区，此结果与岩矿鉴定结果基本一致，据岩石野外岩相特征结合岩矿鉴定成果，将该侵入体命名为辉长岩较为恰当。经硅碱图投点判别，为碱性系列。据Ol′-Ne′-Q′图解（图1）投点判别，落入亚碱性区，同上述结果一致，根据里特曼指数综合分析认为钙碱性系列岩类。又据Ab′-An-Or图解（图2）投点判别，样品落入“普通”岩石区，进一步确定岩石类型为“普通”岩石类型。

岩石铝饱和度A/NKC值在0.78～0.83之间，小于1.1，具地幔熔融型I型花岗岩特征，CaO+Na2O+K2O>Al2O3，属准铝质类型。分异指数（DI）平均为39.40之间，说明该侵入体具岩浆分异程度相对较低的特点。

5.微量元素特征

Rb、Ba、Zr、Th、K等元素明显递增，Sr、Ta等元素明显递减，各侵入体微量元素含量变化较大，其平均含量与维氏值相比，大离子亲石元素Ba在各侵入体中含量低于维氏值，Sr在石英闪长岩侵入体中含量高于维氏值，在其它侵入体中均低于维氏值，从微量元素平均值特征表反映出早石炭世侵入岩序列从辉长岩→闪长岩→英云闪长岩→花岗闪长岩→二长花岗岩演化顺序，显示岩浆演化的特征。从早期辉长岩侵入体→二长花岗岩侵入体，大离子亲石元素Ba和放射性元素Th有逐渐增高趋势，而活动性元素与非活动性元素总体有升高趋势，过度元素总体有降低的趋势。

各侵入体微量元素比值反映出各侵入体元素相关性较好，曲线形态相似或一致的特点，显示出同源岩浆演化的特征。

RbN/YbN比值在各侵入体中均大于1，属于强不相容元素富集型分配型式。Th在各侵入体中平均值大于1，Rb/Sr比值平均在0.05～2.0，略高于地壳平均值，与地壳平均值相当，具壳源花岗岩的特征。

6.稀土元素特征

辉长岩：该侵入体稀土总量∑REE为47.29×10-6，总量低，小于维氏值（207×10-6）4.37倍，轻重稀土比值4.47，是维氏值（2.93×10-6）的1.53倍。LaN/YbN比值5.28，CeN/YbN3.27，曲线为右倾型，具轻稀土富集，重稀土亏损型特征。δEu值为1.7，显示为弱的负铕异常，表明铕具亏损特征，且Sm/Nd为0.25，小于0.33。据赫尔曼轻、重稀土分馏划分方案，该侵入体轻、重稀土分馏较为明显，轻稀土相对较为富集，曲线向右倾型，重稀土相对较为平缓，具壳源花岗岩类的特征。

7.侵入时代的确定

本侵入岩序列中取辉长岩、辉长玢岩、闪长岩、流纹英安斑岩铀-铅（U-Pb）测年样各1套。采用单颗粒锆石激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪（LA-MC-ICPMS）进行测年工作，由北京燕都中实测试技术有限公司（具认证资质）测试。检测依据CHJZ 0014-2009，检测环境温度22℃，湿度29%。

7.1辉长岩

对该样品中28粒锆石的28个分析点进行LA-ICP-MS U-Pb同位素定年分析，除01、08、12、17、18、27、30分析点为不协和年龄予与剔除外，其余均为协和年龄，且206Pb/238U表观年龄变化范围较小。它们的206Pb/238U表观年龄介于389Ma～393Ma之间，全部落在谐和线上，获得206Pb/238U表面年龄加权平均值为391.2±2.2Ma（MSWD=24），这一年龄代表了该侵入岩巖浆的结晶年龄，即该侵入岩的形成时代为早泥盆世。

7.2侵入岩的成岩方式

该序列在平面上呈带状展布，呈岩株、岩瘤产出。该岩体侵入于早泥盆托让格库都克组、中泥盆世北塔山组中及上泥盆卡希翁组地层中，与围岩产状不协调，与围岩接触面极不规则，多呈波状弯曲，局部呈港湾状。岩体内部变形变质较弱。围岩未因中泥盆世侵入岩序列的侵入而发生产状上和其内部的变形作用，岩体常呈脉状或枝叉状穿入围岩内，角岩化是主要的围岩蚀变，角岩及条带状角岩带普遍存在外接触带上，在外接触带内侧大部分地段发育褐铁矿化带，岩体内角岩化砂岩捕虏体较多，代表了明显热侵位接触，反映被动就位特点。

经利用Q-A-Or图解（图3）进行投影，结果大多数投影点落入交代花岗岩区。

据此可判别，早泥盆世侵入岩序列侵入岩成岩方式为深部重融改造，经深变质作用的熔融产物。

8.构造环境分析

早泥盆世侵入岩各侵入体在里特曼-戈蒂里图解（图4）中投影，投影点大多落入闭合大陆边缘造山带区（B区）。

在after Batchelor & Bowdden（1985）的花岗岩与板块构造关系图中，辉长岩、辉长玢岩与闪长岩、石英闪长岩侵入体分别落入2区（板块碰撞前环境）和3区（碰撞后抬升），花岗闪长斑岩与流纹英安斑岩侵入体位于4（造山晚期）、6（同碰撞环境）与7区（造山期后的）附近。从各侵入体的微量元素特征分析，RbN/YbN均远大于1，说明该序列早期侵入体受汇聚作用的影响，岩浆沿断裂带上侵就位，为碰撞前构造环境，晚期侵入体则为同碰撞、碰撞后抬升环境。据此说明，该序列处于大陆边缘造山带环境，具有裂解、汇聚花岗岩特征。

综上所述，并结合调查区大地构造演化特征分析可知：中泥盆世中-晚期，伴随哈萨克斯坦板块北缘发生裂解、并不断向北侧-西伯利亚板块俯冲，最终碰撞造山成陆这一过程，调查区中泥盆世侵入岩序列中的基性侵入岩代表了其裂解期产物，中细粒闪长岩-石英闪长岩代表了其汇聚期产物，花岗闪长岩-英云闪长岩代表了碰撞期产物，流纹英安斑岩则代表了碰撞-造山期-造山期后产物。

参考文献：

[1]张强.北山地区辉长岩类的地球化学特征及其深部信息研究[J].西北地质， 2018， （09）.

[2]刘建东.塔源地区变辉长岩岩石化学地球化学特征及成因[J].地质学报， 2017， （12）.

[3]刘建东.北秦岭寨根地区富铌辉长岩地球化学特征及其构造意义[J].地质科技， 2018， （08）.