內(nèi)蒙古東烏旗沙麥地區(qū)花崗巖巖體地球化學特征

1保烏旗北翼間沙麥巖體位于西伯利亞板塊的東南端，位于內(nèi)蒙古東吳旗的蒙古東部（圖1a）。沙麥巖體大地構(gòu)造位置屬天山—內(nèi)蒙地槽褶皺系,東烏旗華力西中期褶皺帶,二連—東烏旗復背斜的北翼(內(nèi)蒙古區(qū)域地質(zhì)志,1991;聶風軍等,2007),地處大興安嶺成礦省二連-東烏旗-嫩江晚古生代-中生代鐵、銅、鉬、鉛、鋅、金、銀成礦帶(徐志剛,2008)。2巖石結(jié)構(gòu)及礦物組成沙麥巖體呈北東向展布,呈巖株產(chǎn)出(圖1)。組成巖體的花崗巖以中細?；◢弾r為主。在沙麥巖體中節(jié)理構(gòu)造,其延展方向與區(qū)域構(gòu)造方向吻合。巖石呈球形風化明顯(圖2a),在沙麥巖體中常見有粗粒的花崗巖巖脈侵入到中細粒花崗巖中(圖2b)。巖石表面風化程度弱,從具有層節(jié)理和流面的巖石出露情況來看巖體的剝蝕程度較淺。中細?；◢弾r(圖2a):風化面灰白色,新鮮面淺肉紅色,細粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造;主要成分石英、斜長石、鉀長石、暗色礦物較少。鏡下鑒定(圖2c、d),花崗結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造礦物成分,主要礦物為石英、斜長石、鉀長石;暗色礦物較少,主要為黑云母。副礦物為磁鐵礦。石英:它形粒狀,無色,正低突起,無解理,大小為0.5mm~4mm,干涉色為I級黃白,含量25%~28%。斜長石:多呈自形-半自形粒狀、板狀,1-5mm,無色,見一組解理,正低突起,干涉色為I級灰白,發(fā)育有聚片雙晶、卡納復合雙晶,偶見環(huán)帶,含量約為12%~15%。鉀長石:多呈板狀、粒狀,無色,大小約為1mm~5mm,負低突起,干涉色為I級灰白,發(fā)育有卡氏雙晶,含量約為55%~60%。黑云母:片狀,具淺黃色-暗褐色多色性,一組極完全解理,平行消光,干涉色為II級藍綠,含量1%左右。磁鐵礦:不透明,粒狀,反射光下呈呈黃白色金屬光澤,含量1%。3測試結(jié)果3.1沙麥巖巖石組分從沙麥花崗巖主量元素氧化物含量及CIPW標準礦物分析結(jié)果表1中可以看出,化學分析結(jié)果表現(xiàn)為:1)SiO2含量為71.27%~77.36%,平均值為74.18%;2)堿含量:K2O+Na2O為8.6%~8.85%,平均值為8.82%;在侵入巖TAS圖中,本文花崗巖數(shù)據(jù)與胡朋等(2006)花崗巖數(shù)據(jù)全部落入花崗巖區(qū),表明沙麥地區(qū)主要為花崗巖;K2O含量為4.89%~6.29%,平均值為5.46%;Na2O含量為2.61%~3.68%,平均值為3.36%;Na2O/K2O為0.42-0.76,樣品K2O的含量均大于Na2O含量,屬鉀質(zhì)類型巖石,在圖3c,沙麥花崗巖數(shù)據(jù)落入鉀質(zhì)及高鉀質(zhì)類巖石區(qū);3)Al2O3含量偏高,為12.20%-14.65%,平均值為13.76%;A/CNK值為1.32-1.44,在A/NK-A/CNK圖(圖3b)上,沙麥花崗巖巖體鋁質(zhì)為過飽和;4)在SiO2-K2O判別圖上,溝特巖體樣品落入鈣堿性-高鉀鈣堿性系列中(圖3d);5)堿度率AR=3.37-5.47表明沙麥花崗巖巖體屬于鈣堿性系列,在SiO2-AR判別圖(圖3e)中,沙麥花崗巖為堿性到鈣堿性系列,主要為鈣堿性系列;6)在花崗巖的Q’-ANOR標準化礦物圖解上,投影于堿性花崗巖-正長花崗巖區(qū)域(圖3f)。3.2沙麥巖體活性染料元素組成沙麥花崗巖的微量元素及稀土元素分析結(jié)果如表1所示。在微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖上(圖4a),本文所獲得的沙麥花崗巖數(shù)據(jù)與胡朋等(2006)獲得的數(shù)據(jù)變化趨勢基本一致,表現(xiàn)為沙麥花崗巖體富集Rb、Th、U元素,虧損Ba、Sr、P、Ti元素,虧損Nb元素,而Ta弱虧損。沙麥花崗巖的REE總量為2552×10-6-169.45×10-6,平均82.78×10-6;LREE/HREE為4.02~23.51,平均13.05,LREE相對HREE更為富集,表現(xiàn)(La/Yb)N>1,其變化于2.43-51.31之間,平均24.29;δEu為0.16~1.14,平均0.62,為Eu負異常,球粒隕石標準化模式顯示明顯的負Eu異常特征圖(圖4b)。4討論4.1成巖與成巖年齡本次工作得出的沙麥花崗巖的地球化學指數(shù)(表1、2)表明,沙麥花崗巖的成因類型為S型花崗巖,在形成過程中經(jīng)歷了高分異演化作用。其主要證據(jù)有:1)鋁過飽和,為12.20%~14.65%,平均值為13.76%,A/CNK值主要變化于1.32~1.44之間;2)在SiO2-Pb圖解(圖5c)沙麥花崗巖巖體的Pb、Th也表現(xiàn)出S型花崗巖的演化趨勢;3、富鉀,K2O=4.89%-6.29%,Na2O/K2O為0.42~0.76,堿質(zhì)含量較高,K2O+Na2O=8.6%~8.85%;4)鐵、鎂、鈣、鈦含量低,貧磷,P2O5含量均在0.2%以下,且P2O5與SiO2之間有負相關(guān)演化關(guān)系(圖6);這點與典型的S型花崗巖隨分異作用的進行P2O5有遞增的演化趨勢(Chappell,1999);5)巖體REE總量為2552×10-6-169.45×10-6,富輕稀土,LREE/HREE為4.02-23.51,平均13.05,(La/Yb)N>1,其變化于2.43~51.31之間,平均值24.29;δEu為0.16~1.14,平均0.62,為Eu負異常,指示成巖過程中存在富輕稀土礦物(如磷灰石、褐簾石、獨居石等)和斜長石的分離結(jié)晶作用;且在巖石稀土元素球粒隕石標準化配分型式曲線中呈現(xiàn)出一種過渡的趨勢,由明顯的右傾型過渡為典型S型花崗巖常表現(xiàn)出的“海鷗型”稀土配分型式;6)微量元素組成上,沙麥巖體富Rb、Th、U,貧Ba、Sr、Ti,Rb/Sr=9.7~11.3值高。上述微量元素組成特征指示巖體經(jīng)歷了高度的分異演化,其Ba、Sr、Ti、P虧損暗示成巖過程中斜長石、磷灰石和鈦鐵礦等的分離結(jié)晶所致;7)李獻華等(2007)指出在S型花崗巖的Y含量低,并與Rb含量呈負相關(guān)關(guān)系,而溝特花崗巖表現(xiàn)出Y隨Rb的升高而降低的S型演化趨勢(圖5a),RbTh呈負相關(guān)性(圖5b),也表明該花崗巖為S型花崗巖;8)分異指數(shù)DI(DI=Q+Or+Ab+Ne+Lc+Kp=89.04-95.88)高,由于SiO2>72%時的鋁質(zhì)A型花崗巖與高分異S型花崗巖具有相似的礦物學和地球化學特點(ChappellandWhite,1992),從而使兩者極易混淆(Kingetal.,1997),一般來說,高分異花崗巖FeOT含量較低(多<1%),而堿性、無水、非造山成因是A型花崗巖區(qū)別于高分異花崗巖的重要參數(shù)(Loiselleetal.,1979),而沙麥花崗巖FeOT含量低于1%巖石含有云母顯示富水特征,顯示了高分異花崗巖的特點,而非A型花崗巖,在圖5d中,樣品位于高分異鈣堿性巖;9)沙麥花崗巖的Nb/Ta比值(5.95~25.89)高于高分異花崗巖的相應值(為2.3~9.9;Dostaletal.,2000)范圍之內(nèi),這一特征也表明沙麥巖體應屬經(jīng)過高分異的花崗巖。4.2地殼混染作用經(jīng)典的花崗巖成因模式為地殼物質(zhì)的部分熔融(Collinsetal.,1982;Whalenetal.,1987),而板內(nèi)及碰撞后花崗巖也可以由大陸巖石圈地幔的熔融或者地幔巖漿與地殼物質(zhì)混合而成(Jungetal.,1998;Goodenoughetal.,2000)。興蒙造山帶內(nèi)的顯生宙花崗巖主要來源于由起源于地幔的年輕地殼物質(zhì)(chenetal,2000;洪大衛(wèi)等,2000;Wuetal.,2000,2002)。吳福元等(1999)指出該帶上的花崗巖起源于地幔鎂鐵質(zhì)巖漿以底侵方式就位于年輕地殼底部的殼?；旌匣◢弾r。對于沙麥地區(qū)花崗巖,聶風軍(2007)根據(jù)εNd(t)值推斷殼-?；旌蠋r漿在其上升過程中同化混染了古老的泥質(zhì)巖。如圖6所示,TiO2、P2O5含量隨巖漿的演化分異而相對降低,可能與早期磷灰石、鈦鐵礦等副礦物的結(jié)晶分異有關(guān);隨SiO2含量的升高,CaO、MgO、FeO含量總體降低,可能與角閃石、黑云母分異有關(guān);而K2O含量平坦變化,K2O圖并不與SiO2呈規(guī)律性變化,沙麥地區(qū)花崗巖的K2O變化于4.89%-6.29%,表明地殼混染過程導致K2O富集的可能性不大。如微量元素蛛網(wǎng)圖(圖4)所示,P、Ti的虧損說明巖漿經(jīng)歷了含P、Ti礦物的分離結(jié)晶作用,Nb和Ta的虧損表明巖漿為地殼來源或曾受到地殼物質(zhì)的混染。由于Ba和Sr屬不相容元素,Rb屬強不相容元素,而ω(Rb)/ω(Ba)及ω(Rb)/ω(Sr)對巖漿較為作用敏感,因此強烈的結(jié)晶分異作用可使得ω(Rb)/ω(Ba)及ω(Rb)/ω(Sr)增高(邱瑞龍,1998)。sr主要在巖漿早期階段富集,而Rb則主要在巖漿晚期階段富集,因此ω(Rb)/ω(Sr)隨巖漿分異程度的增強而變大(涂光熾,1984)。因Rb主要賦存于云母類礦物,Sr主要賦存于斜長石,云母脫水熔融過程中斜長石的熔融量顯著減少,熔體中ω(Rb)/ω(Sr)增大,因此Rb的相對富集以及Ba、Sr相對虧損,可能與斜長石分離結(jié)晶作用有關(guān)。Nb-Ta-Ti負異常和低的Nb/La的存在表明其不可能直接由軟流圈部分熔融產(chǎn)生(Milleretal.,1999),其源區(qū)或受到了俯沖組分的影響,或者是源區(qū)部分熔融過程中存在殘留鈦酸鹽礦物(Foleyetal.,1992)。沙麥花崗巖的分異演化程度升高,而LREE/HREE比值則降低,表明在成巖過程中存在富輕稀土礦