海西花岗岩的分布及成因特征

Question

如题所述

Answer 1

一、海西花岗岩的分布及形成时代

研究区以北约100km的内蒙古索伦山一带，在古生代晚期存在一条向南俯冲的板块俯冲消减带，呈EW向展布。本区北部处在该俯冲消减带的上覆板块上。随着该俯冲带的形成和强烈活动，区内产生了大规模的花岗岩浆活动，形成了分布广泛的海西花岗岩、花岗闪长岩和石英闪长岩带，总体呈EW向带状展布，大致可分为北带、中带和南带（图2—11）。

图2—11　燕辽西段海西花岗岩分布图（据河北省北京市天津市区域地质志，1989，略加修改）

1—南带花岗岩；2—北带花岗岩；3—中带花岗岩；4—断裂；5—省界

北带在构造位置上属于内蒙古—大兴安岭地槽褶皱带南缘，康保—围场EW向深断裂带北侧。在宝昌盆地的东侧、西侧、北侧和多伦盆地东南部均有海西花岗岩的大面积出露，这些岩体主要侵入于古元古界上亚群、下二叠统三面井组和新太古界乌拉山群中，其上多被上侏罗统火山岩不整合覆盖，多呈岩基或岩株产出。其岩性主要为石英闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩。规模大的岩体具有相变特征，其内部相为中粗粒、中粒花岗岩和斑状花岗岩，边缘相为细粒花岗斑岩或细粒花岗岩。

中带海西花岗岩主要分布于康保—围场EW向深断裂带和崇礼—赤城EW向深断裂带夹持的中朝地台北缘的广大地区。岩体数量多，由西向东形成一条宏伟的EW向花岗岩带。这些岩体主要侵入于新太古界红旗营子群中，其上被上侏罗统张家口组火山岩不整合覆盖。沿岩体的接触带的外带发育钾质混合岩化作用，内带多见红旗营子群变质岩的捕虏体。岩性主要为花岗岩和花岗闪长岩。

南带海西花岗岩主要分布于崇礼—赤城—丰宁EW向深断裂带以南的燕辽沉降带的北缘。多侵入于新太古界古咀子组，与围岩之间的侵入关系清楚。其上被侏罗—白垩系不同层位所覆盖。其它特征与中带相似。岩体出露面积小而分布零星。

我们对宝昌盆地西侧基底的崩崩山花岗岩体采集了同位素年龄样，岩石中锆石铀－铅同位素年龄测定结果为252Ma，全岩铷－锶同位素等时线年龄为231Ma（图2—2）。根据区测资料，康保岩体的钾－氩法年龄为241Ma，崇礼海流图花岗岩体的钾－氩法年龄为281Ma。上述资料表明，区内海西花岗岩主要形成于海西构造运动的晚期。

二、海西花岗岩的成因类型

由于海西花岗岩在区内分布广泛，是本区，特别是本区北部火山盆地基底岩石建造的重要组成部分，所以，探讨其岩石成因类型，对本区火山盆地铀矿区域成矿远景评价和战略选区，具有重要意义。下面重点从四个方面进行探讨：

1.岩石的矿物成分和结构特征

区内海西花岗岩岩石矿物成分平均含量为：钾长石含量为45%、斜长石25%、石英28%，且含少量的黑云母，一般不含角闪石。岩石中的副矿物种类多，其中，同时存在浅色结晶好的和棕色浑圆熔蚀状两种锆石，磁铁矿、榍石和磷灰石含量低，这些特征与S型花岗岩相似。据区测资料，岩石化学成分的CIPW法标准矿物含量计算结果（表2—8）表明，标准矿物的组合和含量与S型花岗岩相似。另外，海西花岗岩体有一定的相变特征，其内部相为中粗粒似斑状结构，边缘相为细粒似斑状结构；自内部相向边缘相钾长石含量逐渐增多，斜长石含量逐渐减少；岩石的酸度逐渐增大。这些特征均表明海西花岗岩不同于I型花岗岩，而与S型花岗岩相同。

表2—8　燕辽西段海西花岗岩CIPW法标准矿物平均含量表（%）

（据河北区域地质志）

表2—9　燕辽西段海西花岗岩岩石化学成分表（%）

①黎彤统计平均成分。

2.岩石化学成分特征

根据区测资料统计，区内海西花岗岩的岩石化学成分较稳定，单个样品的化学成分与区内海西花岗岩的平均化学成分相似（表2—9）。但它们与我国花岗岩的平均化学成分（黎彤，1962）相比，SiO₂、Na₂O和K₂O偏高，而Ca、FeO（Fe₂O₃）、MgO偏低，大致与我国二云母花岗岩的平均化学成分相当，属钙碱性、铝过饱和岩石系列。从岩石的Al₂O₃/Na₂O+K₂O+CaO、K₂O/Na₂O、Fe^3＋/Fe^3＋+Fe^2＋等比值（表2—10）可以看出，本区海西花岗岩明显区别于I型花岗岩和A型花岗岩，而与我国华南S型花岗岩和澳大利亚科修斯S型花岗岩相似，表明它们属壳源重熔岩浆成因的S型花岗岩。

表2—10　燕辽西段海西花岗岩岩石化学计算参数与澳大利亚、华南S型花岗岩特征值对比

3.岩石的锶同位素初始比和稀土元素配分特征

根据我们对宝昌盆地西侧崩崩山海西花岗岩采集的岩石样品的锶同位素质谱法测定及稀土元素X射线荧光光谱分析法测定的结果，岩石的锶同位素初始比值为0.70917，具有典型壳源重熔成因S型花岗岩的特征。岩石的稀土元素总量虽然偏低（表2—6、7），但仍然高于上地幔岩石稀土元素总量平均值，并具有富轻稀土、LREE/HREE和La/Yb比值大、Sm/Nd比值小于0.3（为0.1）等特征，也反映了岩石壳源重熔成因特征。Eu的正异常主要与岩石中富斜长石有关。

4.岩石的铀、钍演化特征

根据大量的地面伽玛能谱测量数据和区测资料，海西期石英闪长岩铀含量为（2—3）×10^-6，钍含量为（14—17）×10^-6，铀含量偏低；而海西期花岗岩铀含量普遍偏高，一般（4—5）×10^-6，钍含量为（10—20）×10^-6。又据东北地勘局247大队对康保、韩家店等地五个海西花岗岩体的地面伽玛能谱测量数据统计，平均铀含量为8.2×10^-6，钍含量为17.4×10^-6，也表明海西花岗岩铀含量较高。另外，在区内还发现大量与海西花岗岩有联系的W、Be、Nb、Ta等矿化。这些特征与华南S型花岗岩富U、W、Be、Nb、Ta的特征相似。这是本区第二次铀的预富集作用。