辽宁岫岩新甸地区晚三叠世侵入岩岩石单位划分与岩浆动力学

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  [摘要]辽宁岫岩新甸地区晚三叠世侵入岩大地构造位置处于华北陆块之胶辽隆起带营口-宽甸隆起之上。笔者对辽宁岫岩新甸地区晚三叠世花岗岩类侵入岩的岩岩石学、岩石地球化学、同位素年代学及接触关系等方面的系统研究,对原划分的侵入岩部分岩石单位(辽宁1:5万岫岩等四幅区域地质调查)进行了有效归并,在此基础上对岩浆物质来源,成岩环境及岩浆就位的动力学机制等方面进行了分析和谈探讨。
  [关键词]辽宁岫岩 新甸地区 晚三叠世侵入岩
  [中图分类号] P54 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-4-59-2
  1侵入岩单位划分及分布
  本区大地构造位置处于华北陆块北部,郯庐断裂带东侧,胶辽隆起带营口—宽甸隆起之上。辽宁1:5万岫岩、汤池、隈子、小洋河子幅区域地质调查时对区内出露的古元古界辽河群里尔峪岩组和高家峪岩组,中元古界榆树砬子岩组做了全面论述,并对新太古代变质深成岩及古元古代-中生代白垩纪形成的侵入岩进行了总结。将本区晚三叠世侵入岩由早至晚划分为柏家岭岩体中细粒黑云母角闪石花岗闪长岩、兴开岭岩体中细粒似斑状黑云母角闪石二长花岗岩、林家沟岩体中细粒黑云母二长花岗岩、三块石岩体中细粒似斑状(角闪石)黑云母二长花岗岩四个岩石单位。岩体中有较多早期岩石捕掳体,当其与较大捕掳接触时,边部常发育就位叶理。三块石岩体分布于新甸镇、小孤山、塔岭满族自治镇等地及龙潭乡以东地区。侵入辽河群和早期岩体,并被晚期岩体侵入,侵入界线不规则,同位素年龄207Ma(K-Ar,榜式堡等四幅1:5万区调报告)。
  2岩石学特征
  柏家岭岩体岩石类型为中细粒黑云母花岗闪长岩,岩石呈灰褐-红褐色,主要矿物组成为斜长石、石英、钾长石;次要矿物见有黑云母和普通角闪石。黑云母成分主要为镁质黑云母。副矿物成分主要为磁铁矿、榍石、锆石,少量磷灰石、钛铁矿、黄铁矿、绿帘石、赤铁矿、褐铁矿等。林家沟岩体岩石类型为中细粒(角闪石)黑云母二长花岗岩,岩石多呈灰褐~红褐色,块状构造。主要矿物组成为石英、钾长石、斜长石。次要矿物有黑云母、角闪石,黑云母成分主要为铁质白云母、少量为铁质黑云母。副矿物成分主要为磁铁矿、磷灰石、锆石,少量榍石、钛铁矿、黄铁矿、赤铁矿等。
  3岩石地球化学特征
  3.1岩石化学特征
  3.1.1柏家岭岩体岩石化学成分含量多数接近辽宁花岗闪长岩平均值,其中MgO、K2O略高于平均值,TiO2、FeO、Al2O3、MnO、CaO、Na2O略低于平均值。δ值在2.06-2.17之间,平均为2.1,A/NCK值在0.95-1.1之间,平均为1.09,K2O+Na2O值在7.13-7.49之间,平均为7.3,K2O/Na2O值在1.03-1.24之间,平均为1.09,说明该岩石属钙碱性钾质系列过铝的岩石类型。DI值在76.61-77.21之间,平均为76.62,说明岩浆分异程度较高。
  3.1.2林家沟岩体岩石化学成分含量多数接近辽宁二长花岗岩平均值,其中SiO2 、Fe2O3、TiO2、MgO、略高于平均值,FeO、Al2O3、MnO、CaO、K2O、Na2O略低于平均值。δ值在1.54-2.16之间,平均为1.79,A/NCK值在1.08-1.35之间,平均为1.2,K2O+Na2O值在6.59-7.91之间,平均为7.26,K2O/Na2O值在1.07-1.43之间,为1.17,说明该岩石属钙碱性钾质系列。
  3.1.3三块石岩体岩石化学成分含量多数接近辽宁二长花岗岩平均值(表1),其中SiO2 、Fe2O3、TiO2、MgO、K2O略高于平均值,FeO、Al2O3、MnO、CaO、Na2O略低于平均值。δ值在1.84-2.5之间,平均为2.2,A/NCK值在1.03-1.22之间,平均为1.12,K2O+Na2O值在7.58-8.55之间,平均为8.17为,K2O/Na2O值在0.83-1.43之间,为1.09,说明该岩石属钙碱性钾质系列过铝的岩石类型。DI值在88.74-91.3之间,平均为89.8,说明岩浆分异程度较高。
  3.2微量元素特征
  3.2.1柏家岭岩体微量元素含量与黎彤陆壳丰度对比,Rb、Hf、Th含量高,其它微量元素含量低于黎彤陆壳丰度或与黎彤陆壳丰度接近;Rb/Sr接近陆壳值,Th/U接近洋壳值,Zr/Hf小于陆壳值,Nb/Ta值介于陆壳值与洋壳值之间;(Rb)N/(Yb)N值为83.11,说明物质来源与陆壳有关。
  3.2.2林家沟岭岩体微量元素含量与黎彤陆壳丰度对比:Rb、Ba、Ga、Nb、Hf、Th、U、Ge、Zr含量高,其它微量元素含量低于黎彤陆壳丰度或与黎彤陆壳丰度接近;Rb/Sr值大于陆壳值,Th/U大于洋壳值,Zr/Hf小于陆壳值,Nb/Ta值介于陆壳值与洋壳值之间;(Rb)N/(Yb)N值为74.4,说明物质来源与陆壳有关。
  3.2.3三块石岩体微量元素含量与黎彤陆壳丰度对比,Rb、Sr、Ba、Ga、Nb、Hf、Th、U、Ge、Zr含量高,其它微量元素含量低于黎彤陆壳丰度或与黎彤陆壳丰度接近;Rb/Sr略大于陆壳值,Th/U接近洋壳值,Zr/Hf小于陆壳值,Nb/Ta值介于陆壳值与洋壳值之间;(Rb)N/(Yb)N值为67.05,说明物质来源与陆壳有关。
  3.3稀土元素特征
  3.3.1柏家岭岩体中稀土元素总量平均值为177.46×10-6,略高于黎彤陆壳值(160.7×10-6),说明物质来源于陆壳。δEu平均值为0.90,铕略有亏损。轻重稀土比值平均为20.90,(La/Sm)N值平均为8.46,(Gd/Yb)N值平均为1.89,(La/Yb)N值平均为30.57,轻稀土分馏程度相对较高,重稀土分流程度较弱。
  3.3.2林家沟岩体稀土元素总量平均为330.97×10-6,远高于黎彤陆壳丰度(160.7×10-6),说明物质来源于陆壳。δEu值平均为0.39,铕负异常明显。轻重稀土比值平均为20.51,(La/Sm)N值平均为7.09,(Gd/Yb)N值平均为1.67,(La/Yb)N值平均为24.56,轻稀土分馏程度相对较高。重稀土分流程度较弱。   3.3.3三块石岩体中稀土元素总量平均值为307.94×10-6,远高于黎彤陆壳丰度(160.7×10-6),说明物质来源于陆壳。δEu在0.21-1.26平均为0.79,铕具弱负异常。轻重稀土比值平均为22.76,(La/Sm)N值平均为7.0,(Gd/Yb)N值平均为2.27,(La/Yb)N值平均为32.47,轻稀土分馏程度相对较高,重稀土分流程度较弱。
  4物质成因类型及温压条件分析
  4.1成因类型
  晚三叠世侵入岩岩石类型从早到晚为花岗闪长岩、二长花岗岩、似斑状二长花岗岩,暗色矿物多为黑云母和角闪石,副矿物组合类型早期为锆石-榍石型、中期为磷灰石-锆石型,晚期为磷灰石-锆石-榍石型;由早期至晚期岩体A/NCK值柏家岭岩体为1.09、林家沟岩体1.2、三块石岩体1.12,黑云母成分早期主要为镁质黑云母; 中期黑云母成分多铁质黑云母,少量为铁母为主,个别出现白云母;晚期黑云母成分为铁质黑云母,少量为镁质黑云母。柏家岭岩体各投影点多投入“I”型花岗岩区,少部分投在“I”型与“S”型花岗岩界线附近;林家沟岩体和三块石岩体投影点均投入“S”型花岗岩区。
  4.2成岩的温压条件
  4.2.1成岩温度
  柏家岭岩体岩浆结晶温度为650-685℃,林家沟岩体岩浆结晶温度为655℃,三块石岩体岩浆结晶温度为655-685℃。由此判断,晚三叠世侵入岩成岩温度为650-700℃。
  4.2.2压力及深度
  投影点所处的等压同结线位置分别为:柏家岭岩体成岩时压力为3.5×108Pa换算成深度为11.6km;林家沟岩体成岩时压力为2.5×108Pa换算成深度为8.25km;三块石岩体成岩时压力为5.5×108Pa,换算成深度为18.15km。说明各侵入岩体岩浆侵入深度在8.25-18.15 km,成岩压力在2.5×108Pa-5.5×108Pa之间。
  5岩浆动力学及侵位机制
  5.1岩浆动力学分析
  随岩浆演化晚三叠世侵入岩由早期岩体至晚期岩体岩浆粘度增大,密度变稍有减小,冷凝时间有增大的趋势,上升速度略有减缓,岩浆通道宽度变化不大。反映出复式岩体内部从早期到晚期随着岩浆的粘度加大,岩浆密度变小,岩浆上升速度减慢,岩浆上升通道宽度早期较窄,中期稍有拓宽,晚期显示出收缩的趋势。说明晚三叠世侵入岩岩浆总体是在压性条件下上升就位的。
  5.2岩浆就位机制
  本区深层构造位于辽东槽状幔坳区与辽南幔隆区交接部位的本溪-岫岩深断裂带上,从早期-晚期,岩浆侵入活动有依次增强的趋势,熔融深度逐渐上移,岩浆侵入规模不断扩大,由早期的上地壳与下地壳同时参与熔融作用,到晚期仅有上地壳物质重融,所产生的岩浆粘度逐渐增大,在岩浆上升通道宽度早期较窄,中期稍有拓宽,晚期显示出收缩的情况下,岩浆上升速度有所减慢。高粘度的岩浆只能以侧向挤压扩展的方式,由较基性→酸性的次序就位,先后形成柏家岭花岗闪长岩体、林家沟二长花岗岩体岩体和三块石似斑状二长花岗岩体。
  参考文献
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