谷浩

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，鄭州450003）

河南泌陽縣陳莊-馬谷田一帶桃園巖體形成構(gòu)造環(huán)境：巖石地球化學(xué)及鋯石年代學(xué)證據(jù)

谷浩

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，鄭州450003）

分布在泌陽縣陳莊-馬谷田一帶的桃園巖體巖性主要為英云閃長巖、奧長花崗巖、花崗閃長巖，屬于TTG巖石組合。巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)研究表明，桃園巖體為低鉀鈣堿性系列，輕稀土元素富集，明顯負(fù)銪異常，總體虧損高場強(qiáng)元素和重稀土元素，巖漿來源于地殼物質(zhì)的部分熔融。桃園巖體鋯石（LA-ICP-MS）206Pb/238U加權(quán)平均年齡在423.2±2.9 Ma～445.3±1.7 Ma之間，即桃園巖體形成于早志留世。早古生代北秦嶺微陸塊向北俯沖過程中，在島弧巖漿巖帶靠近海溝一側(cè)俯沖板片部分熔融形成了桃園巖體，屬于不成熟島弧環(huán)境下的產(chǎn)物。

桃園巖體；TTG；地球化學(xué)特征；鋯石U-Pb定年；河南泌陽縣

中央造山帶是中國大陸內(nèi)橫貫東西的重要的板塊構(gòu)造縫合帶，經(jīng)歷了大致600 Ma的地質(zhì)發(fā)展歷史，具有多島弧、多地塊、多俯沖和多碰撞的特征[1]，發(fā)育加里東期和印支期兩期高壓超高壓變質(zhì)作用[2-3]。中央造山帶東部的桐柏-大別-蘇魯造山帶是一個(gè)典型的復(fù)合造山帶，記錄了華南與華北板塊長期多階段的拼合過程，而在桐柏造山帶記錄有更加完整的早古生代演化過程，并伴生有顯著的地殼生長[4]；加里東期華北板塊南緣與北秦嶺地塊處于匯聚階段，在桐柏-泌陽地區(qū)發(fā)育典型的北秦嶺弧盆系[5-6]，該環(huán)境下形成了大量的中酸性巖漿巖體，如桃園巖體，年齡為451 Ma[7]，巖體與二郎坪基性火山巖具有相同的巖漿來源，該物質(zhì)來自俯沖板片上陸殼沉積物的再循環(huán)，與二郎坪弧后盆地[8]向北的俯沖消減有密切聯(lián)系[9]。河南桐柏-泌陽地區(qū)官莊四幅的區(qū)調(diào)工作中發(fā)現(xiàn)了早志留世時(shí)期的桃園巖體，屬于TTG類巖石組合，其為二郎坪-信陽島弧環(huán)境下靠近海洋一側(cè)的巖漿巖體，對恢復(fù)該時(shí)期的構(gòu)造環(huán)境有重要意義。

1 地質(zhì)特征

泌陽縣桃園巖體為一套中酸性侵入巖，主要出露在泌陽縣陳莊-馬谷田一帶（圖1），面積約100km2，由大小12個(gè)侵入體組成，呈巖基、巖珠、巖瘤狀，與奧陶系二郎坪群細(xì)碧-角斑巖侵入接觸。桃園巖體巖性主要為英云閃長巖、奧長花崗巖、花崗閃長巖，可見花崗閃長巖侵入奧長花崗巖中，呈港灣狀巖基出露，為超動(dòng)接觸。

2 巖體特征

2.1 巖石學(xué)特征

英云閃長巖在區(qū)內(nèi)出露較少，淺灰色-灰白色，半自形細(xì)粒-中粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分為：更長石（An：25～35）50%～60%，石英15%～20%，黑云母5%左右，角閃石5%～10%。礦物粒徑0.5～3 mm。副礦物為磁鐵礦、磷灰石、榍石。

奧長花崗巖呈巖基、巖珠狀廣泛分布。巖石淺褐色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分：更長石（An：25～35）含量55%，呈半自形-它形板狀，粒徑0.25～2.8 mm，聚片雙晶發(fā)育，被白云母和綠簾石交代；石英（35%～40%）呈它形粒狀，粒徑0.2～2.0 mm，具波狀消光；白云母（4%～6%）呈鱗片狀，無色，粒徑0.1×0.2～0.5×0.8 mm2，鮮艷干涉色，近平行消光；黑云母（2%～3%）呈鱗片狀，褐色，多色性吸收性顯著，粒徑0.1×0.2～0.4×0.8 mm2。副礦物為鋯石、磷灰石、金屬礦物。

花崗閃長巖，細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分：斜長石（45～50%）呈半自形-它形板狀，粒徑0.1～0.6 mm，聚片雙晶發(fā)育；石英（30%～35%）呈它形粒狀，粒徑0.1～0.6 mm，具波狀消光；鉀長石（10%～15%）呈它形粒狀，粒徑0.1～0.6 mm；黑云母（5%～8%）呈鱗片狀，紅褐色，多色性吸收性顯著，粒徑0.05×0.1～0.3×0.4 mm2；角閃石（3%～5%）呈柱狀，綠色，多色性顯著，粒徑0.05×0.1～0.3×0.4 mm2，中正突起，角閃石式解理發(fā)育。副礦物有鋯石、磷灰石等。

2.2 巖石地球化學(xué)特征

本次共采集了14件巖石全分析樣品（分析結(jié)果見表1），制樣和測試均在國土資源部河南省巖石礦物測試中心。主量元素主要采用全譜直讀等離子體發(fā)射光譜（IRIS-Intrepid）分析，分析相對誤差＜1%；微量元素和稀土元素多采用等離子質(zhì)譜（XSERIES2）分析，Sr、Zr、Ba采用射線熒光光譜（ZSX100eX）分析，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%。

巖體內(nèi)自英云閃長巖、奧長花崗巖和花崗閃長巖其SiO2含量62.94%～70.24%、68.24%～77.26%和74.92～77.5%，分別為中性、酸性和酸性。在QAP巖性分類圖解（圖2）和An-Ab-Or圖解（圖3）中，英云閃長巖樣品顯示為英云閃長巖，奧長花崗巖顯示為花崗閃長巖和奧長花崗巖，花崗閃長巖樣品顯示為花崗閃長巖和奧長花崗巖。三者里特曼指數(shù)σ=0.58～1.48，為亞堿性；三者K/N=0.1～0.43，低鉀；在AFM圖解（圖4）中，樣品均落入鈣堿性玄武巖與拉斑玄武巖交界處靠近鈣堿性玄武巖區(qū)。綜合考慮，桃園巖體屬于低鉀鈣堿性系列。

圖2 桃園巖體Q-A-P巖性分類圖解Fig.2 QAP lithologyclassification for Taoyuan intrusion2-堿性長石花崗巖；3a-正?；◢弾r或普通花崗巖；3b-二長花崗巖；4-花崗閃長巖；5-英云閃長巖.

圖3 桃園巖體An-Ab-Or圖解Fig.3 An-Ab-Or diagramofthe Taoyuan intrusion

圖4 桃園巖體A-F-M圖解Fig.4 A-F-Mdiagramofthe Taoyuan intrusion

英云閃長巖、奧長花崗巖和花崗閃長巖的稀土元素總量分別為（148.91～211.46）×10-6、（153.61～260.73）×10-6和（216.63～289.28）×10-6；三者輕重稀土比值（LR/HR）=2.52～6.26、(La/Yb)N=2.07～3.49、(La/Sm)N=1.79～3.59、（Gd/Yb）N=0.68～1.56（多數(shù)小于1），顯示為輕稀土富集，且輕稀土分餾程度較弱，重稀土弱分餾；其δEu值為0.22～0.98，整體顯示明顯負(fù)銪異常；稀土元素分配模式曲線（圖5）右傾，形態(tài)相似，具有島弧花崗巖稀土元素分布特征。

英云閃長巖、奧長花崗巖和花崗閃長巖痕量元素標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)如圖6，呈峰巒迭起的樣式，結(jié)合痕量元素含量表1，巖體中大離子親石元素中Ba、Rb、K較為富集，Sr、Pb虧損；高場強(qiáng)元素中Ce、Hf、Sm偏富集，而Zr、Nb、Ta、Ti則明顯虧損。

3 巖體年代學(xué)特征

3.1 樣品采集與測試

本次在桃園巖體中采集了5件新鮮的鋯石U-Pb測年樣品 (奧長花崗巖3個(gè)，花崗閃長巖2個(gè))，進(jìn)行了鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代學(xué)研究。鋯石的單礦物分選按常規(guī)方法在河北省廊坊區(qū)調(diào)研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。鋯石分選后，在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室將分選的鋯石顆粒進(jìn)行鋯石挑選、制片、照相及U-Pb同位素分析。在測年之前進(jìn)行了反射光、透射光和陰極發(fā)光照相（CL），選取自形好、裂隙少、光滑平整及環(huán)帶清晰的鋯石，并選擇合適的測年晶域進(jìn)行測年。詳細(xì)分析方法及儀器參數(shù)見李懷坤等（2009）[12]。采用中國地質(zhì)大學(xué)劉勇勝博士研發(fā)的ICPMSDataCa程序[13]進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同位素比值誤差為1σ。

3.2 測試結(jié)果

桃園巖體U-Pb同位素測年5個(gè)樣品中鋯石陰極發(fā)光均顯示晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰，粒徑100～200μm，延長比多在2︰1～3︰1之間，自形程度較好，振蕩生長環(huán)帶發(fā)育，為巖漿鋯石特點(diǎn)[14]，如：奧長花崗巖D9055-TW1鋯石陰極發(fā)光（圖7）和花崗閃長巖D9014-TW1鋯石陰極發(fā)光（圖8）。

5個(gè)鋯石U-Pb測年分析樣品每個(gè)樣品測試22～25個(gè)點(diǎn)，鋯石U-Pb測年分析結(jié)果見表2。

奧長花崗巖：鋯石Pb含量主要集中在（6～30）×10-6，個(gè)別值大于30×10-6，甚至高達(dá)363×10-6；U的含量主要集中在（70～260）×10-6，個(gè)別分析至大于260×10-6，甚至高達(dá)3480×10-6；Pb和U之間具有正相關(guān)關(guān)系；Th/U值：0.40～0.80，平均值0.709，其比值大于中生代花崗巖類的0.5，可能為巖石遭受后期蝕變等原因使U丟失所致；Th與U之間呈正相關(guān)關(guān)系，具有巖漿巖成因特征[15]；206Pb/238U年齡變化在438～448 Ma之間，極個(gè)別略小于或略大于該區(qū)間值，顯示較好的集群特征，在鋯石U-Pb協(xié)和圖上中心點(diǎn)多位于協(xié)和線上，206Pb/238U加權(quán)平均年齡值 D9036-TW1：445.3±1.7 Ma（MSWD=0.18），D9055-TW1：440.0±1.8 Ma（MSWD =0.14），D9053-TW1：440.5±2.2 Ma（MSWD=0.65）（圖9），因此，奧長花崗巖形成年齡應(yīng)在440.0±1.8 Ma～445.3±1.7 Ma之間，為早志留世。

花崗閃長巖：鋯石Pb含量主要集中在（6～15）×10-6，U的含量主要集中在（95～220）×10-6，Pb和U之間具有正相關(guān)關(guān)系；Th/U值：0.341～0.586，平均值0.456，其比值小于中生代花崗巖類的0.5，可能為巖石遭受后期蝕變等原因使Th部分丟失所致，Th與U之間呈正相關(guān)關(guān)系，具有巖漿巖成因特征[15]；206Pb/238U年齡變化在403～438 Ma之間，顯示較好的集群特征，在鋯石U-Pb協(xié)和圖上中心點(diǎn)多位于協(xié)和線上，206Pb/238U加權(quán)平均年齡值D9014-TW1：431.0±6.0 Ma（MSWD=0.025）、D9058-TW1：423.2± 2.9 Ma（MSWD=2.0）（圖10），因此，花崗閃長巖形成年齡應(yīng)在423.2±2.9 Ma～431.0±6.0 Ma之間，為早志留世。從奧長花崗巖和花崗閃長巖的年齡集中區(qū)間可以看出，前者形成時(shí)間明顯早于后者，兩者存在一定的演化關(guān)系。

表1 桃園巖體巖石全分析樣品分析結(jié)果表Table 1 Analysis results of major and trace elements in Taoyuan rock mass

圖5 桃園巖體稀土元素球粒隕石配分曲線Fig.5 Chondrite-normalized rare earth element pattern of Taoyuan rock mass

圖6 桃園巖體微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖Fig.6 Primitive mantle-normalized trace elements pattern of Taoyuan rock mass

圖7 D9055-WT1鋯石陰極發(fā)光照片特征Fig.7 Cathodoluminescence photos ofzircons in sample D9055-WT1

圖8 D9014-WT1鋯石陰極發(fā)光照片特征Fig.8 Cathodoluminescence photos ofzircons in sample D9014-WT1

圖9 奧長花崗巖的鋯石U-Pb協(xié)和圖Fig.9 Zircon U-Pb concordia diagramoftrondhjemite in Taoyuan intrusion

4 討論

4.1 巖石成因

TTG巖類（英云閃長巖-奧長花崗巖-花崗閃長巖）是花崗質(zhì)巖石中的一個(gè)非常重要的一個(gè)巖類或巖石組合，廣泛分布與太古宙-古元古代的花崗-綠巖帶[16]或顯生宙的島弧-活動(dòng)大陸邊緣巖漿弧[17-22]。因此，TTG巖類不僅是不成熟的新生陸殼的重要組成部分（太古宙-古元古代），也是成熟陸殼花崗巖（狹義）的源區(qū)巖石（古生代、中生代、新生代）[22-23]；其產(chǎn)出環(huán)境可以是太古宙灰色片麻巖區(qū)或綠巖帶周圍、元古代-新生代大陸邊緣、蛇綠巖帶及島弧潛火山巖[24-25]。桃園巖體巖性主要為英云閃長巖、奧長花崗巖和花崗閃長巖，在TTG花崗巖判別的有效圖解[26]-QAP圖解和An-Ab-Or圖解中主要落入4、5區(qū)域及英云閃長巖和奧長花崗巖區(qū)。因此，桃園巖體為TTG類巖石組合。

n s i o t r u i n a n u a o y表T果i n結(jié)s析分b z i r c o n P -o f U l t s石鋯r e s u體i c巖p園桃i s o t o 2 s i s表a l y a n b P -U 2 l e a b T

表續(xù)

表續(xù)

表續(xù)

表續(xù)

圖10 花崗閃長巖的鋯石U-Pb協(xié)和圖Fig.10 Zircon U-Pb concordia diagramofgranodiorite in Taoyuan intrusion

桃園巖體屬于低鉀鈣堿性巖石，其微量元素總體上以富集LILE、輕稀土Ce和中稀土Sm，虧損高場強(qiáng)元素和重稀土為特征，且稀土元素分配模式曲線具有島弧花崗巖稀土元素分布特征。在化學(xué)成分哈克圖解（圖11）中，除K2O與SiO2關(guān)系不明顯外，TiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3、MnO、MgO、CaO與SiO2均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，Na2O與SiO2呈正相關(guān)關(guān)系；英云閃長巖的全堿ALK、堿度率AR、分異指數(shù)DI均小于花崗閃長巖和奧長花崗巖，因此桃園巖體內(nèi)英云閃長巖、奧長花崗巖、花崗閃長巖3者顯示一定的巖漿演化特征。

桃園巖體MgO含量小于3%，Mg#小于0.5，顯示中酸性巖漿巖來源為殼源[27]；在平衡部分熔融作用和分離結(jié)晶作用圖解（圖12）中，均顯示為平衡部分熔融作用，說明在巖漿形成于地殼物質(zhì)的部分熔融[28]，即為俯沖板片的部分熔融產(chǎn)物[25]；同時(shí)也與大別山造山帶陸殼物質(zhì)的再循環(huán)相印證。

4.2 構(gòu)造環(huán)境分析

北秦嶺弧盆系早古生代時(shí)期發(fā)育俯沖-碰撞-伸展性中酸性侵入巖，巖體年齡441.9 Ma、439.4 Ma、438 Ma、413.5 Ma均有，從早到晚自基性島弧拉斑、鈣堿性火山巖-閃長巖-正長斑巖類至最晚的二長花崗巖類，顯示明顯的俯沖-碰撞-伸展巖漿演化序列[29]。

桃園巖體在Hf-Ta*3-Rb/10和Hf-Ta*3-Rb/30構(gòu)造環(huán)境圖解（圖13）中，樣品主要落入火山弧花崗巖區(qū)，其形成于俯沖時(shí)期島弧環(huán)境。

在英云閃長巖-奧長花崗巖系列在K-Na-Ca及Q-Ab-Or圖解（圖14）上的演化趨勢，均顯示為向奧長花崗巖類演化趨勢，說明桃園巖體發(fā)育靠近海溝一側(cè)。

圖11 巖漿巖的哈克圖解Fig11 Huck diagramofTaoyuan intrusion

圖12 平衡部分熔融作用和分離結(jié)晶作用圖解Fig.12 Schematic diagramofequilibriumpartial meltingand separation crystallization

圖13 桃園巖體Hf-Ta*3-Rb/10和Hf-Ta*3-Rb/30構(gòu)造環(huán)境圖解Fig.13 Tectonic Environment discrimination diagramofHf-Ta*3-Rb/10 and Hf-Ta*3-Rb/30 in Taoyuan Rock Mass

圖14 桃園巖體內(nèi)英云閃長巖-奧長花崗巖系列在K-Na-Ca及Q-Ab-Or圖解上的演化趨勢Fig.14 The K-Na-Ca and Q-Ab-Or diagrams for evolution trend ofthe tonalite trondhjemite series in the Taoyuan intrusion

以上分析結(jié)果均顯示，在早古生代早期北秦嶺微陸塊已經(jīng)向北俯沖，在龜山結(jié)合帶北側(cè)發(fā)育二郎坪早古生代島弧及寬坪弧后盆地[30]，而桃園巖體形成島弧巖漿巖帶靠近海溝一側(cè)，屬于不成熟的島弧的環(huán)境。

5 結(jié)論

（1）桃園巖體巖性組合屬于TTG巖類，為低鉀鈣堿性系列；微量元素總體上以富集LILE、輕稀土Ce和中稀土Sm，虧損高場強(qiáng)元素和重稀土元素為特征，巖漿來源于地殼物質(zhì)的部分熔融。

（2）桃園巖體內(nèi)奧長花崗巖鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡值為440.0±1.8 Ma～445.3±1.7 Ma，花崗閃長巖鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡值為423.2± 2.9 Ma～431.0±6.0 Ma，均為早志留世，同時(shí)TTG巖石存在時(shí)間上的演化關(guān)系。

（3）桃園巖體為早古生代北秦嶺微陸塊向北俯沖過程中，在島弧巖漿巖帶靠近海溝一側(cè)俯沖板片部分熔融形成的巖漿巖體，屬于不成熟的島弧的環(huán)境。

本文在修改過程中，得到了河南省地礦局地礦三院楊澤強(qiáng)、李法嶺和何孝良等三位教授級高工的寶貴建議，在此表示衷心的感謝！

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GUHao

（No.3 Institute of Geological and Mineral Resources Survey of Henan Geological Bureau,Zhengzhou 450003,Henan,China)

Taoyuan intrusion is mainly composed of the diorite,orogranite and granite,and also belongs to the tonalite-trondhjemite-granodiorite(TTG)suite,whichlocatedinChenzhuang-Magutianarea,BixianCounty,Henan Province.Through the research of the petrography,the lithogeochemistry and the zircon U-Pb geochronology, Taoyuanintrusionhavethefollowingcharacteristics:it’sbelongstolowpotassiumcalciumalkalinityseries,enrich in LREE,depleted in HREE and HFSE,specially apparent negative anomaly of Eu,which shows that the magma of Taoyuan intrusion come from the partial melting of crustal material.The weighted average zircon206Pb/238U ages of Taoyuanrocksarebetween423.2±2.9Maand445.3±1.7Ma,whichrepresentstheformationageoftherock,andbelongstotheearlySilurian.AttheperiodofearlyPaleozoic,NorthQinlingMicro-Platesubductedtothenorth,andthe subduction ocean plate melted into forming the Taoyuan intrusion at the side of the island-arc rocks closing to the trench,whichshowthat itistheproductofanimmatureislandarc.

Taoyuan intrusion;TTG;geochemical characteristics;zircon U-Pb dating;Biyang County,Henan Province

P581；P597+.3

A

1007-3701（2017）02-111-16

10.3969/j.issn.1007-3701.2017.02.002

2017-5-22；

2017-6-25.

中國地質(zhì)調(diào)查局國土資源大調(diào)查項(xiàng)目“河南1∶5萬官莊（I49E019022）、泌陽縣（I49E020022）、平氏（I49E021021）、馬道幅（I49E021022）區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”（1212011220499）.

谷浩（1982—），男，工程師，大學(xué)本科，資源勘查專業(yè)，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，E-mail：879861310@qq.com.

Gu H.Genesis of Taoyuan intrusion in Chenzhuang-Magutian area,Biyang County,Henan Province: evidence from geochemistry and zircon U-Pb geochronology.Geology and Mineral Resources of South China,2017,33(2):111-126.