余江盆地玄武岩地球化学特征与成因分析

2020-09-09徐永勇陈婷婷

资源信息与工程 2020年4期

徐永勇，陈婷婷，姜平

（江西省核工业地质局二六五大队，江西鹰潭335001）

赣杭构造带东起浙江绍兴，西至江西永丰，总体呈北东向展布，长大于600 km，宽一般为50 ～70 km，沿线分布着数十个火山盆地和火山穹窿，研究该地区玄武岩系列的地球化学特征可以指引找矿方向。赣杭构造带及其南侧大规模火山活动时间为晚侏罗世～早白垩世，Rb-Sr 等时年龄为130 ～147 Ma，单颗粒锆石U-Pb 年龄为134 ～140 Ma，赣东北地区鹅湖岭组火山岩时代为晚侏罗-早白垩世早期。对广丰县城附近发育的早白垩世晚期玄武岩进行研究后认为，该区存在拉斑玄武岩和钾玄岩两种类型，是陆内裂谷作用的产物［1］。赣东北玉山、余江一带碱性玄武岩K-Ar 年龄为98～102 Ma，其中靠近广丰的玉山玄武岩的Ar／ K 年龄为98 ～102 Ma［2］；在进行浙东南中生代晚期火山岩Nd 同位素组成研究时，测得龙游上圩头玄武岩全岩K-Ar 法年龄为105 Ma［3，6］。表明赣杭构造带红层下部的夹层玄武岩时代为早白垩世晚期，与古生物化石所代表的年代相吻合。

在前人研究的基础上，本文选取对余江盆地玄武岩系列补充采集样品，研究赣杭带余江盆地玄武岩系列的地球化学特征并探讨分析其成因及构造环境，进一步认识玄武岩系列的构造成因。

1 区域地质概况

赣杭构造带处于一级大地构造单元扬子准地台和华南地块的结合部位，横跨江南元古宙岛弧和华南加里东造山带两个二级构造单元，北侧称下扬子地块，南侧称华南地块［4，8］。该构造带主要受赣杭断裂带控制，由永丰—诸暨坳陷带、赣杭构造火山活动带和赣杭红盆断陷带组成。赣杭断裂带是由绍兴—江山深断裂发展演化而来，它主要由绍兴—江山、广丰—东乡和抚州—永丰三条深大断裂构成，是晚侏罗世-早白垩世火山活动的主要场所口。根据火山构造、区域构造演化及成矿作用等发育特点，划分为永丰—抚州、东乡—广丰、江山—绍兴3 个火山活动断，分别对应西、中、东段［5，7］。

华夏地块和扬子地块以绍兴—江山大断裂为分界线，余江基性侵入岩体产出于华夏地块北缘，赣东北地区余江县东l km，呈岩瘤产于晚白垩世红层。

2 岩石学特征

本文通过对余江地区样品的化学分析得到以下数据，见表1。

表1 样品的岩石化学分析结果（%）及主要岩石化学参数

从玄武岩系列的主量元素分析结果及主要特征参数可知：

（1）具钙碱性系列特征。贫碱，全碱含量即ALK（表1）为3.16% ～4.13%，平均3.70%。 K2O／Na2O 值为0.42～0.94。

（2）具高钾钙碱性系列特征。高铝，样品的Al2O3含量在14.28% ～15.31%之间，平均14.91%。在SiO2-K2O 岩系划分图上样品投影点均落在高钾钙碱性系列范围内。

3 地球化学特征

3.1 主量元素

主量元素含量见上表1，从表1 中可以看出，余江盆地玄武岩系样品的SiO2含量变化不大，在47.06% ～52.11%范围内，平均值为48.83%，属基性岩类。 TiO2含量低（ TiO2＝1.41% ～1.95%），Al2O3含量均较高（Al2O3＝14.28% ～15.31%）；MgO 含量较高，在6.39% ～8.03%；富CaO，在7.45% ～8.89%之间，CaO 较稳定（平均质量分数为8.33%）；贫碱，岩石中Na2O 大于K2O，Na2O 含量为1.73% ～2.9%，平均2.15%，而K2O 含量为1. 23% ～1. 99%，平均1.55%。 MnO 含量和P2O5含量很低，分别为0.17%～0.19%和0.36% ～0.55%。

通过主量元素哈克图解可知：余江盆地玄武岩系列的SiO2与K2O、Na2O 呈正相关关系；与MgO、FeO＋Fe2O3呈负相关关系；与MnO、CaO、Al2O3均不存在明显的线性关系。

3.2 微量元素

对余江盆地玄武岩系列火山岩样品的微量元素分析，得出微量元素具如下特征：

（1）大离子亲石元素（Rb、Ba、Ce）和轻稀土元素富集，ΣLREE 为（137～147）×10－6，平均141.67×10－6。

（2）不相容元素（Th、U）和高场强元素（Nb、Ta、Zr、Hf）亏损。

（3）玄武岩n（La）／ n（Nb）比值变化大，为1.75～3.69。

（4） La ／ Yb 值大，为10 ～14，平均值为11. 33；Sm／ Nd 值小，为0.19～0.20，平均值为0.195；Eu ／ Sm值小，在0.28～0.35 内，平均值为0.31。

4 成因讨论

4.1 构造环境判别

岩石化学成分是反映构造环境的一个重要标志。在Zr／ Y-Zr 相关图解上（图1）余江地区玄武岩样品投影全部落入板内玄武岩区，表明研究区玄武岩形成于板内拉张环境。

图1 余江盆地玄武岩微量元素构造背景判别图解

4.2 成因分析

本区玄武岩系列形成于俯冲造山带大背景下的陆内拉张伸展构造区中的地壳厚度增厚段。余江等地段的地壳增厚段正好是华夏古陆块与扬子古陆块碰撞对接古造山带部位，该造山带于晚侏罗—早白垩时期伴随大规模火山作用，形成了著名的赣—杭构造火山岩带，该火山岩带早中期的打鼓岭组、鹅湖岭组火山岩是一套中酸性火山熔岩、火山凝灰岩，被南大王德滋、周金城、邱检生、范洪海等确认为 “S” 型花岗质火山-侵入杂岩，故是地壳增厚岩浆区特征。

从基性岩富集大离子亲石元素、亏损高场强元素、n（La）／ n（Nb）变化大特征看，余江盆地玄武岩n（La）／ n（Nb）＝1.75～3.69，与浙闽沿海同时代的具大陆弧性质的玄武岩地球化学习性，即贫Nb、Ta、Zr、Hf、Ti，n（La）／ n（Nb）大于1.4 类似，而不同于富高场元素的板内环境的玄武岩n（La）／ n（Nb） ≈1（Wilson 1989），从而判断玄武岩源区来自洋壳消减→脱水作用→形成富集型地幔楔→富集型地幔楔湿熔融→玄武岩浆底侵；成岩构造环境为俯冲带背景下的弧后拉张伸展引起的地幔上隆，软流圈幔汁上涌，岩石圈地幔减薄构造环境。

本区玄武岩的n（La）／ n（Nb）＝1.75～3.69，不具大陆碱性玄武岩n（La）／ n（Nb）≈1 特征，所以本区地幔源区不具大陆碱性玄武岩特征。由于富集大离子亲石元素、亏损高场强元素、n（La）／ n（Nb）变化大等特征，推断地幔源区为湿性富集地幔，为洋壳在俯冲带内消减作用形成。