吳海權(quán)

（安徽省地質(zhì)調(diào)查院， 安徽合肥 230001）

浙江天目山超單元的地球化學(xué)特征及其成因機(jī)制探討

吳海權(quán)

（安徽省地質(zhì)調(diào)查院， 安徽合肥 230001）

通過詳細(xì)的野外地質(zhì)填圖和巖石地球化學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)分布在皖浙兩省交界處的天目山一帶的石英二長閃長巖、石英二長斑巖、石英正長（斑）巖體不僅在空間上相伴，且?guī)r石化學(xué)、地球化學(xué)特征相近，又都與燕山期黃尖旋回的火山巖密切共生，親緣關(guān)系較密切，將其歸并為天目山超單元。該超單元為高鉀鈣堿性—鉀玄巖系列，地球化學(xué)特點表明巖漿由造山帶的山根或者加厚的雙倍陸殼的下部熔融產(chǎn)生，為同源巖漿成分與結(jié)構(gòu)演化序列，其侵位機(jī)制不僅受區(qū)域構(gòu)造控制，而且還受火山機(jī)構(gòu)制約，以被動式就位為主，少數(shù)可能兼有主動就位機(jī)制。

天目山超單元；巖石地球化學(xué)特征；成因機(jī)制；鉀玄巖

0 引言

圖1 天目山超單元地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of the Tianmushan superunit

分布在皖浙兩省交界處的清涼峰—天目山一帶的石英二長閃長巖、石英二長斑巖、石英正長（斑）巖體呈巖株、巖瘤、巖墻、巖枝狀產(chǎn)出，由63個大小不一的侵入體組成，出露面積計約146.93 km2（圖1）。經(jīng)野外詳細(xì)填圖①安徽省地質(zhì)調(diào)查院.1∶25萬宣城市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查.2002.和地球化學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)它們不僅在空間上相伴，且?guī)r石化學(xué)、地球化學(xué)特征相近，又都與火山巖密切共生，親緣關(guān)系較為密切，依據(jù)巖石譜系單位劃分原則②高秉章，等.花崗巖類區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)填圖方法指南.1991.，應(yīng)屬同一超單元。根據(jù)巖漿演化規(guī)律及其所見到的侵入關(guān)系，從老到新，依次劃分為四個單元：它們的侵入次序應(yīng)為周家單元（K1δηοZH，似斑狀石英二長閃長巖）→何村單元（K1ηοH，石英二長巖）→亭子山單元（K1ηοπT，石英二長斑巖→白水口單元（K1ξοB，石英正長巖），歸并為天目山超單元［1］。根據(jù)野外觀測分析，并結(jié)合前人同位素年齡研究資料［2～4］（表1），可知天目山超單元應(yīng)屬燕山期巖漿活動的產(chǎn)物，時代為早白堊世。

表1 天目山超單元巖石譜系單位簡表Table 1 Lithodemic units of the Tianmushan superunit

1 巖石學(xué)特征

1.1 周家單元（K1δηοZH）

由周家、赤石、百丈嶺、竹嶺上、毛嶺等8個侵入體組成，出露面積計約6.59 km2，為灰—淺灰色細(xì)粒似斑狀石英二長閃長巖。似斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶含量約5%～18%，斑晶主要由斜長石和鉀長石構(gòu)成，粒徑2～5mm；基質(zhì)為細(xì)粒結(jié)構(gòu)，由斜長石、鉀長石和少量石英、黑云母、角閃石及金屬礦物、磷灰石、鋯石、褐簾石等礦物組成，粒徑0.1～1.5mm，礦物成分含量為：斜長石51%～65%、鉀長石5%～25%、石英5%～10%、黑云母3%～12%、普通角閃石3%～10%。斜長石呈半自形板柱狀，部分可見鈉長石雙晶；鉀長石呈寬板狀，部分可見卡氏雙晶；石英呈他形粒狀分布于長石顆粒間；黑云母呈棕褐色板片狀；普通角閃石呈綠色長柱狀，有被黑云母交代現(xiàn)象。

1.2 何村單元（K1ηοH）

由何村、指南村、碧塢、高塢、銀龍塢6個侵入體組成，出露面積計約12.73 km2，為淺灰略帶肉紅色中細(xì)粒石英二長巖。粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑0.5～3mm，個別達(dá)5mm，礦物成分含量為斜長石37%～42%、鉀長石32.5%～42.5%、石英7.5～≤20%、黑云母3%～7%、角閃石0～2%。斜長石為中—更長石，呈半自形板柱，鈉長石雙晶，環(huán)帶構(gòu)造常見；鉀長石為條紋長石，部分為微斜長石，呈不規(guī)則寬板狀，有交代包裹斜長石現(xiàn)象；石英呈他形粒狀分布于長石顆粒間；角閃石呈半自形長柱狀，大部分已被綠泥石或碳酸鹽集合體所交代，殘留部分尚新鮮，具多色性；黑云母呈板片狀，大部分綠泥石化。

1.3 亭子山單元（K1ηοπT）

由亭子山、邵家、鳳龍山、蓮花峰等33個侵入體組成，出露面積計約101.6 km2，為淺灰略帶肉紅色石英二長斑巖。斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶含量43%～59%，由鉀長石、斜長石、普通角閃石、黑云母構(gòu)成，有的可見單斜輝石（＜1%），粒徑0.5～5mm，個別大達(dá)10mm，基質(zhì)呈微粒結(jié)構(gòu)，由鉀長石、斜長石、石英、黑云母、普通角閃石及少量金屬礦物、磷灰石、鋯石等副礦物組成，粒徑0.05～0.25mm。礦物成分含量為：斜長石30%～45%，鉀長石28%～46%，石英7～≤20%，黑云母3%～8.5%，普通角閃石0～2%，單斜輝石0～＜1%。斜長石為更長石，多為寬板狀和板柱狀，鈉長石雙晶和環(huán)帶構(gòu)造常見，偶見包裹粒狀單斜輝石；鉀長石為微紋長石，呈寬板狀和細(xì)小粒狀集合體，少數(shù)可見環(huán)帶構(gòu)造，偶見卡氏雙晶；石英呈他形粒狀和細(xì)小集合體，普通角閃石呈綠色長柱狀，具較強(qiáng)多色性，大部分已纖閃石化，后又被黑云母和綠泥石交代；單斜輝石呈短柱狀，主要具伊丁石化，偶見殘留體。

1.4 白水口單元（K1ξοB）

由白水口、里泗溪、龍?zhí)秹]、童家塢、太子尖等16個侵入體組成，出露面積計約26.01km2，為肉紅色中細(xì)粒石英正長巖。粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑0.5～4mm。礦物成分含量為：斜長石（更長石）15%～27.5%、鉀長石（以正長石為主）55%～67.5%、石英8.5%～10%、黑云母6%～12.5%（包括角閃石）。鉀長石（以正長石為主）呈寬板狀，部分可見卡氏雙晶；斜長石呈半自形寬板狀和板柱狀，部分可見的鈉長石雙晶；石英呈六方雙錐和細(xì)小粒狀集合體；黑云母呈紅棕色板片狀，邊緣往往被細(xì)小黑云母集合體和鐵質(zhì)質(zhì)點圍繞。角閃石呈長柱狀，多被黑云母交代。

由周家單元→何村單元→亭子山單元→白水口單元，巖石由一期結(jié)構(gòu)到二期結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有規(guī)律的變化，顯示巖漿侵位由深部向淺部推進(jìn)。它們的礦物成分平均含量變化為：斜長石80%→39.80%→38.40%→21.25%，逐漸減少；暗色礦物黑云母和角閃石2.95%→8.50%→5.10%→5.50%，總體遞減；鉀長石 90%→ 37.5% →40.70%→61.25%，逐漸增高；石英9.20%→11.60%→12%→9.25%，表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)變化者遞增或持平，但總體有所減少。這些特征顯示天目山超單元具有結(jié)構(gòu)和成分雙重演化特征，礦物成分含量變化表現(xiàn)出結(jié)晶分異作用的特征。

2 巖石化學(xué)特征

表2 天目山超單元巖石化學(xué)成分及有關(guān)參數(shù)Table 2 Petrochemical compositions and relevant parameters of the Tianmushan superunit

主量元素分析結(jié)果和主要巖石化學(xué)參數(shù)見表2。從中可看出：由周家單元→何村單元→亭子山單元→白水口單元，→63.89%→64.05%→64.49%，總體遞增但不明顯，（K2O+Na2O）5. 67%→8.64%→8.85%→10.17%，（K2O/O）0.72→1.35→1.31→1.43，總體遞增，其余氧化物幾乎都為總體遞減趨勢。隨著硅、堿質(zhì)的增高，它們的分異指數(shù)（DI）49.78→73.82→75.97→88.89和里特曼指數(shù)）2.41→3.61→3.74→4.03，總體逐漸增加，固結(jié)指數(shù)（SI）19.67→10.67→8.94→2.85，總體逐漸減小。含鋁指數(shù)（ANKC）為0.93→0.96→0.99→1.02，總體略有增高，屬于正?！^鋁質(zhì)類型。

表3 天目山超單元微量元素含量及有關(guān)數(shù)值（×10-6）Table 3 Trace element contents and relevant values （×10-6）of the Tianmushan superunit

天目山超單元總體表現(xiàn)為中性巖類→酸性巖類演化，屬富堿、高鉀的鈣堿性—堿性系列巖石。

3 巖石地球化學(xué)特征

微量元素分析則顯示（見表3），各單元以Ba、Sr含量最高，Zr、Rb含量較高為特征，其中Ba最高可達(dá)1990.55×10-6。各單元的大離子親石元素一般均富集，以Ba的富集系數(shù)最大，最高達(dá)3.62，Cs變化趨勢不明顯，Rb從早期單元虧損到晚期單元富集，而Sr則從早期單元的富集到晚期單元的強(qiáng)烈虧損，導(dǎo)致Rb/Sr比遞增。各單元微量元素含量曲線形態(tài)基本相似（圖2），反映了同源巖漿的演化特征。

圖2 天目山超單元稀土元素配分曲線圖Fig.2 REE partitioning pattern of the Tianmushan superunit

稀土元素分析研究則表明（見表4），從周家單元→何村單元→亭子山單元→白水口單元，稀土元素總量7→243.41→217.59→319.23，呈增高趨勢，LREE/HREE比值在8.17～15.22之間，明顯富集輕稀土；δEu 1.14→1.28→0.99→0.34，從早期正銪異常到晚期強(qiáng)烈的負(fù)銪異常，稀土元素的標(biāo)準(zhǔn)化曲線均為向右傾斜的輕稀土富集型（圖3）。

4 巖漿成因及其侵位機(jī)制

4.1 巖漿成因

表4 天目山超單元超單元稀土元素含量及有關(guān)數(shù)值（×10-6）Table 4 REE contents and relevant values （×10-6）of the Tianmushan superunit（× 10-6）

圖3 天目山超單元稀土元素配分曲線圖Fig.3 REE partitioning pattern of the Tianmushan superunit

圖4 天目山超單元硅—堿圖解Fig.4 Si-alkali diagram of the Tianmushan superunit

圖5 天目山超單元AFM圖解Fig.5 AFM diagram of the Tianmushan superunit

圖6 天目山超單元AFM圖解Fig.6AFM diagram of the Tianmushan superunit

天目山超單元及與之伴生的火山巖主要分布在浙江的天目山地區(qū)，以小型巖株為主［1］。SiO2在54.96%～71.38%之間，平均為64.21；在Alk-SiO2圖解都位于堿性和亞堿性界線的兩側(cè)（圖4），具有堿性和亞堿性過渡的特征；在SiO2-K2O圖解上分布在鉀玄巖系列范圍（圖5）且都表現(xiàn)出鉀與硅的同步增長。天目山超單元輕稀土（LEE）富集，白水口單元具有負(fù)銪異常（δEu平均0.34），周家單元、何村單元、亭子山單元具有正銪異常（三個單元的δEu平均值1.06，為區(qū)內(nèi)最大）。富集大離子親石元素，以Ba的富集系數(shù)最大，平均可達(dá)到2.05，但Sr在白水口單元中虧損；高場強(qiáng)元素Zr、Hf富集，Th、Nb、Ta虧損，以Nb、Ta顯著。在AFM圖解上的富鐵趨勢不明顯（圖6），主要表現(xiàn)為富堿趨勢；低Ti，平均為0.56%；氧化系數(shù)平均為0.70，（87Sr/86Sr）i分別為0.70613，0.70849（表5）；大離子親石元素富集。

表5 天目山超單元Sr、Nd同位素資料Table 5 Tianmushan Super-unit Sr、Nd sidata

Morrison［5］總結(jié)了鉀玄巖的判別標(biāo)準(zhǔn)：硅接近飽和；鐵的富集程度較低，在AFM圖解上趨勢線平滑，TiO2含量不高（＜1.3%）；全堿含量較高，K2O+Na2O＞5%；高的K2O/Na2O比值（SiO2=50%時大于0.6，SiO2=55%時大于1.0）；K2OSiO2圖上，SiO2＜57%時為陡的正斜率（鉀和硅同步增加）；富集P、Bb、Sr、Ba、LREE（主要是大離子親石元素）。大多數(shù)的鉀玄巖系的（87Sr/86Sr）i在0.704～0.708范圍內(nèi)。王德滋［6］認(rèn)為中國東部鉀玄巖具有硅適度飽和、富堿富鉀、富鋁貧鈦、高氧化系數(shù)的特點。天目山超單元具備這些特點，因此，該超單元為一鉀玄巖系列組合。

天目山超單元巖石為高鉀鈣堿性—鉀玄巖系列，地球化學(xué)特征是富集不相容元素，特別是強(qiáng)不相容元素Ba、Sr，但虧損Nb、Ta。同時稀土元素富集LREE，相對虧損HREE。這些特征表明虧損的軟流圈地幔不能作為本期巖漿的源區(qū)，而是富集地幔。負(fù)Nb異常是與俯沖有關(guān)的巖漿的共同特征，并與巖石圈地幔的交待作用有關(guān)。而Ba的富集是島弧火山巖的典型地球化學(xué)特征。如果不考慮地幔源區(qū)因地殼物質(zhì)的再循環(huán)而富集，就應(yīng)該考慮基性巖漿與地殼物質(zhì)的相互作用，而本區(qū)特別高的Ba和K（見表3）說明地殼物質(zhì)的貢獻(xiàn)相當(dāng)大，僅用地殼物質(zhì)的混染也不能說明Sr的高度富集，可能反映為源區(qū)的特點。

本期巖石在區(qū)域上尚未發(fā)現(xiàn)鎂鐵質(zhì)巖石分布［1］，具有中—低的鍶初始比值和很低的εNd值，在εNd-ISr圖解（圖7）上圖緊靠EMI型富集地幔，地幔源區(qū)和富集地幔有關(guān)。早期三個單元普遍不具有負(fù)銪異常，表明巖漿來源于造山帶的山根或者加厚的雙倍陸殼的下部。即加厚的雙倍陸殼的下部發(fā)生了熔融，熔融的熱源來自富集地幔和加厚陸殼的增溫。

圖7 天目山超單元（143Nd/144Nd）i-（87Sr/86Sr）i圖解Fig.7 （143Nd/144Nd）i-（87Sr/86Sr）i diagram of the Tianmushan superunit

圖8 天目山超單元Harker圖解Fig.8 Harker diagram of the Tianmushan superunit

在Harkee圖解上，天目山超單元SiO2與FeO、MgO、CaO、P2O5、TiO2等均呈良好地負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖8），表明在源區(qū)存在著單斜輝石、磷灰石、鈦鐵礦等鎂鐵礦物的顯著分離結(jié)晶作用，暗示了研究區(qū)內(nèi)可能存在幔源巖漿且有在高壓下進(jìn)行分離結(jié)晶的過程。Al2O3隨SiO2增高呈下降趨勢，同時，δEu從1.14到1.28到0.99到0.34，表明巖漿演化過程有斜長石的分離結(jié)晶，到晚期尤其強(qiáng)烈。

4.2 侵位機(jī)制探討

天目山超單元與火山巖在時空上關(guān)系密切，從而構(gòu)成了火山—侵入雜巖帶（見圖1）。一般是由噴發(fā)到侵入，從該超單元各單元都侵入于火山巖區(qū)內(nèi)并含其捕虜體（白堊紀(jì)黃尖組火山巖K1h）得到佐證［1］。它們的侵位機(jī)制，不僅受區(qū)域構(gòu)造控制，而且還受火山構(gòu)造制約。例如，周家單元與何村單元侵入體，在火山巖區(qū)內(nèi)不同方向的呈巖瘤、巖滴狀產(chǎn)出，可能是巖漿沿著火山巖裂隙排擠出來的；而分布在火山巖區(qū)邊緣的何村單元、白水口單元侵入體由呈北東向、近東西向枝叉狀、巖墻狀產(chǎn)出，它們明顯受區(qū)域構(gòu)造控制。又如分布在天池火山口和大源塘火山口周圍的亭子山單元侵入體，它們呈不同方向，不規(guī)則的長條狀環(huán)繞火山口產(chǎn)出，顯然是受火山構(gòu)造（環(huán)狀裂隙和放射狀裂隙）制約；而遠(yuǎn)離該火山口靠近塘源火山口的亭子山侵入體則呈巖株狀產(chǎn)于火山巖區(qū)內(nèi)，它可能既受火山構(gòu)造控制又受區(qū)域構(gòu)造控制；巖體侵入于火山巖并有其殘留頂蓋，具鋸齒狀邊界及巖枝穿插圍巖，顯示被動就位特征，但可能兼有主動就位機(jī)制。

綜上所述，天目山超單元以被動式就位為主，少數(shù)可能兼有主動就位機(jī)制。侵入體規(guī)模一般較小，反映其侵入作用較弱；巖體侵入火山巖并有其殘留頂蓋，表明巖體侵位深度及其剝蝕程度均較淺，巖石具似斑狀和斑狀結(jié)構(gòu)得到佐證，它所表現(xiàn)出來的巖石由中性向中偏堿性演化，由一期結(jié)構(gòu)向二期結(jié)構(gòu)有規(guī)律變化。

5 結(jié)語

（1）天目山超單元屬燕山期巖漿活動的產(chǎn)物，時代為早白堊世，從早到晚可劃分為：周家單元、何村單元、亭子山單元、白水口單元等4個單元，且與燕山期黃尖旋回的火山巖密切共生。

（2）天目山超單元為同源巖漿成分與結(jié)構(gòu)演化序列，從早到晚，巖性依次為細(xì)粒似斑狀石英二長閃長巖→中細(xì)粒石英二長巖→石英二長斑巖→中細(xì)粒石英正長巖，具結(jié)構(gòu)、成分演化特征。

（3）天目山超單元巖石為高鉀鈣堿性—鉀玄巖系列，巖漿來源于造山帶的山根或者加厚的雙倍陸殼的下部熔融，其侵位機(jī)制不僅受區(qū)域構(gòu)造控制，而且還受火山機(jī)構(gòu)制約，以被動式就位為主，少數(shù)可能兼有主動就位機(jī)制。

本文是在1∶25萬宣城市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作的基礎(chǔ)上撰寫的，參加野外工作的有戴圣潛、周存亭、儲東如教授級高工及劉家云、管遠(yuǎn)才、陸小三高工等，在此一并致謝！

［1］ 安徽省地質(zhì)調(diào)查院.1∶25萬宣城市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告［R］.2005

［2］ 沈渭洲，凌洪飛，王德滋，等.浙江省中生代火成巖的Nd-Sr同位素研究［J］.地質(zhì)科學(xué).1999（2）∶223～232.

［3］ 章邦桐，王凱興，凌洪飛，等.浙江莫干山花崗巖體鋯石U-Pb、全巖Rb-Sr年代學(xué)、Sr-Nd-O同位素地球化學(xué)及成因研究［J］.礦物巖石地球化學(xué)通報. 2012，31（4）∶347～353.

［4］ 王德恩，張元朔 ，高冉，等.下?lián)P子天目山盆地火山巖鋯石LA-ICP-MS定年及地質(zhì)意義［J］.資源調(diào)查與環(huán)境，2014，35（3）：178～184.

［5］Morrison GW. Characteristics and tectonic setting of the shoshonite rock association［J］. Lithos，1980，13：97～108.

［6］ 王德滋，周新民，等.中國東南部晚中生代花崗質(zhì)火山—侵入雜巖成因與地殼演化［M］.北京：科學(xué)出版社，2002∶5～295.

［7］ 鄧晉福，趙國春，趙海玲，等.中國東部燕山期火成巖構(gòu)造組合與造山深部過程［J］.地質(zhì)論評，2000，46（1）∶41～48 .

［8］ 謝家瑩，陶奎元，尹家衡，等. 中國東南大陸中生代火山地質(zhì)與火山—侵入雜巖［M］.北京∶ 地質(zhì)出版社，1996.

［9］ 浙江省地礦局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊. 1∶5萬于潛幅、昌化幅、順溪幅東半幅、麻車埠幅西半部、白牛橋幅（部分）區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告［R］. 1985.

［10］安徽省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊.1∶20萬宣城、廣德幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報告［R］.1974.

［11］浙江省地礦局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊.1∶20萬臨安幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報告［R］.1964.

GEOCHEMICAL FEATURES AND GENETIC MECHANISM OF THE TIANMUSHAN SUPERUNIT， ZHEJIANG

WU Hai-quan
（Institute of Geological Survey of Anhui Province， Hefei， Anhui 230001， China）

∶ Detailed geological mapping in the field and petrogeochemical study indicate that a suite of rock masses of quartz monzodiorite， quartz monzonite porphyry and quartz syenite （porphyry） occurring along the Tianmushan ridge between Anhui and Zhejiang Provinces are not only associated with each other in space， but also similar in petrochemical and geochemical features， and all of them are found together with volcanic rocks of the Huangjian cycle of the Yanshanian Period. For this reason， these rocks are included in the Tianmushan superunit， which is a high-potash calc-alkaline shoshonite series， whose geochemical features suggest that the magma is a melting product of the root of orogenic belt or the lower part of the thickened folded continental crust， and the rocks are of comagmatic composition and structural evolution series， and their emplacement is controlled by both regional structure and volcanic edifice and most of them took their places passively and a few possibly both passively and actively.

∶ Tianmushan superunit； petrogeochemical features； genetic mechanism； shoshnite

P59

A

2016-03-21

國土資源部地質(zhì)大調(diào)查資助項目（200113000010）

吳海權(quán)（1967-），男，安徽合肥人，正高級工程師，現(xiàn)從事基礎(chǔ)地質(zhì)及遙感地質(zhì)調(diào)查研究工作。

1005-6157（2016）02-081-6