Question

新元古代岩浆岩地球化学特征

Answer 1

4.2.2.1 主要元素地球化学

我们研究了攀枝花仁和地区晋宁-澄江期大田石英闪长岩体和黑么（平地）花岗岩体地球化学。大田云英闪长岩体是“康定杂岩”或“康定灰色片麻岩”，TTG组合的一部分。黑么岩体为晋宁期花岗岩，在该区出露面积约为50km²，这两套岩浆岩都位于安宁河断裂带以西。采集的样品主要分布在攀枝花市仁和区的大田和永仁地区。所采集样品包括片麻岩-花岗片麻岩类、石英闪长岩类、基性岩脉、酸性岩脉和花岗岩类，以及变质岩类，包括细粒斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩、片岩。K₂O-Na₂O图解和TAS图解投影见如图4.1和图4.2所示。

从图中可以看出，该区出露的云英闪长岩、石英闪长岩、奥长花岗岩以及花岗片麻岩类属于亚碱性系列。黑么岩体和酸性岩脉岩石相对富碱，K₂O＋Na₂O＝5.49%～7.22%，钾质含量大于钠质，高硅，过铝质（铝饱和指数A/CNK＝0.97～2.52）等特点。

大田地区花岗岩、片麻岩类岩石在K₂O-SiO₂图解上（图4.3），除个别石英闪长岩投在低钾（拉斑）系列外，其他岩石为高钾钙碱性系列和钙碱性系列。从图中可以看出，K₂O随Si₂O的含量增高而呈现上升趋势。石英闪长岩和花滩奥长花岗岩对比片麻岩、黑么岩体和花岗质脉体的K₂O含量少，表明石英闪长岩-花岗岩岩石演化过程中存在一次钠质向钾质转变的过程。

采用SiO₂作为岩浆岩分异的指标，大田地区岩浆岩的常量元素和部分微量元素随SiO₂增加而变化，如图4.4所示。整体上可以看出，主量元素的含量与SiO₂之间存在线性关系。随SiO₂增加，TFe、MgO、CaO、Al₂O₃有明显降低，Na₂O和K₂O 随着SiO₂增加，钾质含量增加更明显，反映出岩浆结晶分异的演化趋势，石英闪长岩、花岗岩片麻岩和花岗岩为同一演化系列。

图4.1 大田地区岩浆岩类K₂O-Na₂O图解

图中：第1组为花岗片麻岩类；第2组为角闪片麻岩类；第3组为花岗质脉体和长英质脉体；第4组为黑么花岗岩体；第5组为大田石英闪长岩和花滩更长花岗岩

图4.2 大田地区岩浆岩类全碱-硅（TAS）分类图上投影

第1～5组岩石同图4.1；第6组为基性侵入岩，辉长岩、辉绿岩分类图中：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

图4.3 大田地区石英闪长岩、花岗岩、片麻岩类岩石K₂O-SiO₂图解

图例同图4.1

4.2.2.2 微量元素地球化学

微量元素Sr、Rb、Y、Yb随SiO₂增加，没有显示明显的结晶分异演化趋势，而显示物质来源上的不同（图4.4）。

闪长岩类和花岗闪长岩类以及一个花岗岩脉岩样品，有高的Sr含量，大于400×10^-6，而低Rb（＜150×10^-6）、Y（＜30×10^-6）、Yb（＜3×10^-6），具有埃达克质岩石的微量元素地球化学特征。

在微量元素原始地幔标准化蛛网图中（图4.5），片麻岩、石英闪长岩、长英质脉体和黑么岩体都富集Rb、K、La等大离子亲石元素，显示Ba、Ce、Eu、Y不同程度的负异常，这可能与斜长石等矿物的分离结晶作用有关。长英质脉体显示两种不同的微量元素蛛网图模式，一种曲线较平缓，一种曲线变化较大。曲线变化较大的长英质脉体与石英闪长岩都显示高Sr低Y的特点，与典型的埃达克质岩石地球化学特征相似。黑么岩体反映出低Sr、Ba，高Zr、Y的特点，具有明显的负Eu异常，与A型花岗岩地球化学特征相似。从相容元素和不相容元素的分异图解中可以看出，SiO₂含量＜60%，闪长岩中的相容元素随SiO₂含量的增高而降低，不相容元素则表现为略有增加。当SiO₂含量>60%，相容元素随SiO₂含量的增加呈减少趋势，不相容元素Sr、Ba、Rb，随SiO₂含量的增加而增加，而Zr则随SiO₂含量的增加而减少。表明闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩演化过程中的微量元素的变化呈分阶段演化趋势，具有多阶段演化的特点。

岩浆岩中Rb的含量一般是岩浆演化的指标。岩浆岩中Sr趋向于云母类矿物，Rb则在长石类矿物中，Sr、Rb变化主要是结晶分异过程中含Sr、Rb的矿物相结晶先后（不同结晶分异阶段）。大田地区花岗岩类岩石中Sr、Rb含量大致有演化趋势，其中有一部分岩石（二云母花岗岩、花岗岩、长英质脉体）Rb>150×10^-6，而另外一些花岗岩脉体则Rb＜150×10^-6。但又有一部分岩石，主要是黑么岩体，具有高的Rb含量（≥200×10^-6），当SiO₂在70%左右（DT21-2）时有高Y（>80×10^-6）、Yb（>8×10^-6）含量，而低Sr（＜100×10^-6）。可能反映了黑么岩体和大田岩体内花岗岩脉体有不同的物质来源。

图4.4 大田地区岩浆岩常量元素氧化物随SiO₂变化图解

图例同图4.1

对该区四类岩石分别进行稀土元素球粒陨石标准化（图4.5）。大田地区花岗岩类稀土配分模式（图4.6）中可以看出，在该区至少存在两类不同的花岗岩。一种是具有负Eu异常的稀土配分模式，一种是正Eu异常，且具负Eu异常的岩石中有一部分的稀土曲线特征与A型花岗岩的稀土特征类似。

图4.5 微量元素原始地幔标准化蛛网图

从图中可以看出，花岗片麻岩ΣREE的变化范围比较大（ΣREE＝（62.17～516.93）×10^-6，总体上表现为轻稀土富集重稀土亏损的右倾分布模式，具有中等负Eu异常（δEu＝0.41～0.64），LREE/HREE＝10.41～19.89，轻重稀土分异较为强烈，La_N/Yb_N＝14.18～34.96。只有DT08-2的轻重稀土比值较小，且出现Eu的正异常。

石英闪长岩的ΣREE变化范围较小，稀土配分模式总体上显示轻稀土富集重稀土亏损的右倾分布模式，有轻微的负Eu异常或无Eu异常。曲线特征与现代岛弧环境下的火山岩和侵入岩表现相似。

长英质脉体的稀土曲线特征极不规律，但总体上可以看出，稀土呈现轻稀土富集重稀土亏损，LREE/HREE＝3.64～25.98，ΣREE＝（17.26～143.01）×10^-6具有轻微的正Eu异常（δEu＝0.7～3.23），La_N/Yb_N＝4.35～46.38。

黑么岩体稀土总量较高ΣREE＝（62.17～516.93）×10^-6，具有强烈的负Eu异常，稀土曲线呈V字形，具有A型花岗岩稀土曲线特征。LREE/HREE＝5.97～10.85，变化范围不大，La_N/Yb_N＝5.59～13.82，轻重稀土分馏不强烈。

图4.6 大田地区四种岩浆岩稀土配分曲线

综合分析该区几类岩浆岩的稀土特征（图4.6）可以看出，大田505地区花岗片麻岩或花岗闪长岩（DT08-2含铀矿化点；DT05-2（矿化点外围）），黑么岩体花岗岩（DT20-1，DT21-2，DT22-1），这些花岗岩∑REE比其他的花岗岩高，δEu呈明显的负异常，呈比较典型的V形稀土配分曲线。它们落在A型花岗岩稀土配分曲线范围内。其他的花岗岩脉体（PR08，PR13-1，DT06-1，DT07）和眼球状片麻岩（DT08-4），样品稀土配分曲线具有轻稀土富集，重稀土平坦，δEu正异常特征。δEu正异常显示有大量的斜长石结晶，这些花岗岩是由于早期结晶相产物。

石英闪长岩和片麻岩的稀土曲线特征相似，片麻岩具有轻微的负Eu异常轻微正Eu异常。这暗示石英闪长岩和片麻岩具有成因上的联系。

4.2.2.3 铅同位素地球化学

大田杂岩乃至康滇地轴区分布的杂岩的铅同位素地球化学研究比较少。大田地区采集的18个岩浆岩样品的P b同位素比值分析结果见表4.1。我们试图从铅同位素示踪方面对该区的岩浆演化和构造环境进行探讨。

表4.1 大田地区岩浆岩类Pb同位素比值

大田岩浆岩样品Pb同位素比值投影（图4.7，图4.8）在两个区域：

闪长岩、石英闪长岩和基性岩脉、灰白色花岗岩（岩心）等八个样品在²⁰⁷P b/²⁰⁴P b和²⁰⁶P b/²⁰⁴P b 关系图（图4.7）上，投影在造山带增长曲线附近；在²⁰⁸P b/²⁰⁴P b 和206Pb/²⁰⁴Pb关系图（图4.8）上，投影在造山带范围的样品投影在岛弧构造环境。

华南同熔型花岗岩铅同位素组成：²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb＝18.00，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb＝15.504，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb＝38.150；华南改造型花岗岩²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb＝18.728，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb＝15.701，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb＝38.698。同华南花岗岩铅同位素比较，类似同熔型花岗岩。大田石英闪长岩系列岩石类似造山带花岗岩铅同位素组成，具有壳-幔混合源特点。

花岗岩脉体、花岗片麻岩和眼球状花岗片麻岩三个样品在²⁰⁷P b/²⁰⁴P b和²⁰⁶P b/²⁰⁴P b关系图（图4.7）上，投影在上地壳增长曲线附近。而在²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb 和²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb 关系图（图4.8）上，投影点有些分散。这部分岩石具有上地壳物质来源。

而另一些岩石，1个钾长石斑晶花岗片麻岩、1个闪长岩和黑么岩体3个花岗岩，以及1个河口群石墨片岩样品，因有很高的²⁰⁷P b/²⁰⁴P b和²⁰⁶P b/²⁰⁴P b比值，以及²⁰⁸P b/²⁰⁴P b和²⁰⁶P b/²⁰⁴P b比值，而投影在上地壳增长曲线以上，表明了有特高的放射性成因铅异常，不符合地球铅同位素增长规律。如果排除样品分析的误差，可能有放射性元素（U、Th）加入，因为只有在有铀矿物或含铀的黄铁矿等矿物中才会有特高的放射性成因铅异常。该区具有高的Th异常，与此结论一致。

图4.7 大田岩浆岩类²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb关系图

图4.8²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb关系图

（据R E Zartman，1981）

C—上地壳；B—造山带；A—地幔；D—下地壳；OR—岛弧；UC—上地壳；OIV—洋岛火山岩；LC—下地壳

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