1.岩浆演化
岩石地球化学特征表明,北淮阳地区内不同期次花岗岩类具有同源演化的特征。早期的岩浆岩普遍具有较高的Sr含量,平均含量均大于400×10-6,同时表现出明显亏损Y和Yb等元素,具有高Sr低Y的特征。中晚期的岩浆岩Sr的含量明显降低,如棋盘石单元等,岩石的Sr含量普遍小于400×10-6,具有低Sr的特征。区内岩浆岩由早期的高Sr低Y型石英闪长岩-石英二长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩组合,向中期低Sr型花岗闪长岩-二长花岗岩-正长花岗岩-石英正长岩组合、晚期的正长岩-霞石正长岩、白榴石正长岩组合演化。
北淮阳地区中生代侵入体多数属于高钾钙碱性岩系列,少数为钾玄岩系列。从早期到晚期,区内的侵入岩明显向富SiO2、K2O及贫TFeO、P2O5、TiO2、MgO、CaO与Sr的方向演化,岩石由中性向酸性、由高钾钙碱性岩系列向钾玄岩系列过渡。在AFM图解中(图2),中生代花岗质侵入体也构成了由富Fe、Mg向富碱方向演化的钙碱性趋势。
北淮阳地区的中生代火山岩主要分布在金寨、晓天、霍山-舒城3个火山喷发沉积盆地内。从早期到晚期,岩石系列从钙碱性向弱碱性再到碱性演化,总体上具有从高钾钙碱性岩系向橄榄安粗岩(钾玄岩)系最后到碱性岩系演化的总趋势,可以统称为橄榄安粗岩系。
2.中生代岩浆岩源区特征
图2 北淮阳地区中生代侵入岩AFM图解
Tholeiitic.拉斑玄武岩系列;Calc-Alkaline.钙碱性系列
(1)侵入岩:北淮阳地区中生代花岗质岩浆均具有壳源岩浆的特征,不同时期的岩浆具有一定的差异。早期的高锶花岗岩主要源于增厚的下地壳,并具有相对较高的基性成分;中期的低锶花岗岩的源岩由下地壳向中上地壳转化,源岩中幔源或基性的物质明显减少,壳源物质的含量逐渐增加;晚期碱性岩浆岩的源岩相比于中期的低锶花岗岩,具有更多幔源物质的加入,并与同时期的碱性玄武岩具有相似的钕同位素组成,可能是由碱性玄武质岩浆的结晶分异和与围岩的同化混染作用(AFC)形成的。
(2)火山岩:北淮阳地区中生代火山岩具有富集Sr、Ba、Rb等元素的特征,从早期到晚期,岩石中的Sr、Ba、Rb含量逐渐增加。由于各期次火山岩的Sr、Ba、Rb丰度均明显高于所有地壳岩石,表明不可能是壳源物质深熔后的产物,只有某些大陆裂谷型玄武岩、金伯利岩(Condie,1982;Mc Cullocketal.,1983)才具有很高的Sr、Ba、Rb含量。因此这表明区内火山岩可能与高钾富碱的幔源岩浆有关。
3.花岗岩形成的温压条件
本文对北淮阳地区的多个岩体进行了矿物电子探针分析,并根据各岩体的岩石矿物组合进行了结晶温度和压力条件的估算。分析结果表明:具有不同岩性及结构的岩浆岩结晶时的温度差异较小,均主要集中在600~700℃之间。区内岩浆岩结晶时压力可以明显地分为两类,一类主要集中在0.5~0.7GPa之间,对应的侵位深度为15~20km,形成各类深成相侵入体,如鲍冲岩体的石英闪长岩、金寨岩体的钾长花岗岩以及同兴寺岩体的碱性岩浆岩等;另一类结晶压力多在0.1GPa左右,对应的侵位深度约5km或更浅,形成一系列浅成相侵入体,岩石多具有(似)斑状结构,如张冲岩体的石英闪长玢岩、徐家湾岩体的斑状黑云母二长花岗岩等。
4.中生代岩浆岩成因机制
(1)侵入岩:北淮阳地区中生代花岗质岩浆岩具有同源演化的特征,早期的高锶岩浆岩主要源自于加厚的玄武质下地壳的部分熔融;中期的低锶岩浆岩则主要是由富长英质的中部地壳部分熔融而成;晚期的碱性岩浆岩的形成主要是富集型地幔低程度部分熔融形成的碱性玄武质母岩浆与富长英质的地壳物质同化混染的结果。
(2)火山岩:北淮阳地区中生代早期的火山岩由高钾富碱的幔源岩浆分离结晶形成,晚期的火山岩受到了一定程度地壳物质的混染作用,具有更多壳源岩浆的特征。(www.xing528.com)
5.中生代岩浆岩构造背景
(1)地球化学研究表明,区内晚侏罗世—早白垩世的早期侵入体(如汤汇超单元,古碑、河棚岩体的早期侵入体)主要为石英闪长岩、石英二长闪长岩类,具有高Sr、低Y的特征,与埃达克岩相似,形成于加厚的下地壳部分熔融。在花岗岩的R1-R2构造判别图解中(图3),早期的高锶花岗岩主要落在了板块碰撞后隆起期花岗岩的区域内,指示了碰撞挤压的构造环境。
图3 北淮阳地区早白垩世花岗岩R1-R2构造判别图解
(据BatchelorandBowden,1985)
(2)中期的二长花岗岩类具有低锶的地球化学特征,在Sr/Y-Y图解中(图4)由早期岩体的埃达克岩区域向正常的岛弧岩石区域过渡,表明其形成于正常厚度地壳的部分熔融。这个趋势表明了北淮阳地区加厚的地壳开始伸展减薄,向正常地壳厚度过渡和转变。大陆板块由早期的挤压环境向伸展环境转换。
图4 北淮阳地区岩浆岩Sr/Y-Y图解
(3)晚期的碱长岩浆岩具有A型花岗岩的地球化学特征,和同期的碱性玄武质火山岩均是地壳伸展减薄构造体制的标志,指示了伸展的构造背景,表明区内已经进入岩石圈大规模伸展减薄的构造体制。碱长花岗岩的同位素特征表明成岩物质中具有幔源物质的加入,说明底侵上涌的幔源物质为中—下地壳重融提供了热源,并形成了晚期的钾长花岗岩。
6.中生代岩浆岩的动力学背景及深部过程
北淮阳地区中生代岩浆岩经历了由早期碰撞后隆起挤压、地壳明显增厚,向中期下地壳拆沉、软流圈上涌,再至晚期地壳伸展减薄的演化,构造背景由碰撞造山转变为板内的伸展环境,反映了北淮阳地区所在的中国东部在早白垩世经历了由特提斯构造域向滨太平洋构造域的转变。正是在中生代这一重要的构造转换时期,形成了区内中生代岩浆岩由早期高锶的埃达克质岩石向中期低锶岩浆岩及晚期碱性岩浆岩演化的特征。
7.区域岩浆作用与成矿关系
北淮阳构造带强烈的构造-岩浆-流体成矿作用是区域成矿系统中的重要组成部分。燕山期的岩浆活动包括2个成岩阶段,3个岩石系列,其中第Ⅰ成岩阶段的高钾钙碱性岩系列和第Ⅱ成岩阶段的钾玄岩系列与区内成矿关系最为密切,第Ⅱ成岩阶段的碱性岩系列矿化相对较弱。在这些岩石系列中,火山喷出岩-次火山岩-浅成侵入岩-中深成侵入岩都伴有金属矿化。第Ⅰ成岩阶段的高钾钙碱性系列岩浆岩形成的金属矿化主要有金、银、铅、锌、铜等,其成因包括火山-次火山热液型(包括爆发角砾岩型、斑岩型)、侵入岩浆热液型。第Ⅱ成岩阶段的钾玄岩系列形成的矿化以金、银、多金属为主,成因类型包括(次)火山热液型和侵入岩浆热液型。第Ⅱ成岩阶段的碱性岩系列形成的矿化有钼、铅、锌、稀土、稀有金属、铀等,成因类型包括正岩浆型、火山-次火山热液型等。
北淮阳地区岩浆岩与成矿具有密切的对应关系。由于岩浆岩的形成受造山作用的深部过程制约,产于不同构造单元的岩浆岩成岩成矿物源及岩浆岩本身的分异演化过程不同,因此在岩浆岩成矿的分布特征上也有所变化。在两条北西向构造断裂带的两侧(尤其是与北东向断裂交会处)第Ⅰ、Ⅱ成岩阶段的岩浆岩与成矿具有密切的联系,而中间地带则矿化相对较弱。
从岩浆成矿作用的成矿专属性来看,以中酸性为主的火山岩具有金和多金属、稀有金属等矿化的可能性;从目前所掌握的火山岩成矿的物质条件、构造条件以及已发现的矿化类型和规模来看,本区火山岩虽有一定的金、铅、锌等多金属成矿作用,但找矿的难度较大。今后应注意在晓天、金寨地区火山岩中特别是潜火山岩及其周围、燕山早期形成的北西向断裂构造带中寻找中低温火山热液充填型金、铅、锌矿床。
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