大兴安岭科洛河一带晚石炭-早二叠世基性-超基性岩地球化学特征及成因分析

大兴安岭科洛河一带晚石炭-早二叠世基性-超基性岩地球化学特征及成因分析

李盟

黑龙江省区域地质调查所黑龙江哈尔滨150080

摘要：区内晚石炭世基性-超基性岩浆位于多宝山岛弧带内，出露范围较小，零星分布，呈岩株、岩脉状产出，主要出露于金山村西一带，主要主要类型有辉长岩、橄长岩、辉石角闪岩等。基性、超基性岩一般为深部形成的岩浆岩，因此，对该区域的基性、超基性岩就行研究可以深入了解该区域地壳及岩浆岩演化过程。

关键词：基性-超基性岩地球化学特征成因分析

一、岩石及矿物学特征

橄长岩：具全自形柱状结构和包含结构，矿物大小一般在1-2mm。岩石是从基性到超基性岩的过渡类型，矿物组合为橄榄石、斜长石14%及微量角闪石、黑云母等。

斜长石：呈不规则状充填于橄榄石的空隙中，是基性斜长石。

角闪石、黑云母也为填隙矿物，生成较晚。

蛇纹石化碎裂角闪辉石岩：粗粒半自形粒状结构碎裂构造。岩石由辉石65%、角闪石35%组成。单斜辉石：半自形粒状、半自形板状，淡绿-无色，柱面一组解理完全，聚片双晶发育，C∧Ng＇=52°，横切面具辉石式解理，二轴晶，正光性。沿解理见铁质析出，构成席勒构造。部分扭折现象发育，部分粒化，沿粒化部化蛇纹石化发育。粒径0.6-9.5mm。角闪石：半自形粒状，不规则粒状，淡褐色，柱面一组解理，C∧Ng＇=20°横切面具角闪石式解理，部分扭折现象发育，部分粒化，粒径0.8-2mm。

暗色辉长岩：具中-中粗粒辉长结构、矿物大小为3-7mm，岩石是基性岩向超基性岩过渡类型。辉石60-75%，斜长石20-40%及少量角闪石。辉石是一种异剥石，半自形柱状，有时被角闪石、黑云母交代。斜长石半自形柱状或不规则柱状，受到强烈的钠黝帘石化作用，往往充填于辉石颗粒间。角闪石、黑云母常常围绕辉石边缘分布并交代了辉石，而黑云母常被绿泥石交代。岩石受到应力作用发生破碎，斜长石双晶发生弯曲，矿物发生粒化。

晚石炭—早二叠世橄长岩单矿物钾长石电子探针分析结果及晶体化学式系数结果显示：在长石An-Ab-Or分类名命图上，橄长岩中的斜长石则落入拉长石区，均处于低温稳定区内。岩体的单矿物角闪石电子探针分析结晶及晶体化学式系数显示为镁直闪石。

二、岩石化学特征

橄长石岩中SiO2含量：44.11%，属超基性深成岩类，岩石中Al2O3含量：20.60%，MgO：13.54%，m/f：4.1之间，按吴利仁（1963）m/f＞6.5划分，属铁质超基性岩类。铝饱和指数（ASI）A/CNK：0.96＜1，为贫铝质岩石。A/NK：6.65，Na2O＋K2O含量为1.98%，CaO含量为20.60%，且Na2O＞K2O为特征，岩石表现为贫硅、碱，富钙、镁的特征。里特曼指数（σ）为3.35，在硅碱图中落入亚碱性系列区。碱度率AR：1.14，碱度率图解中落入碱性区，分异指数（DI）值为16.62，标准矿物CIPW计算中未见刚玉，综上所述本期含长橄石岩为贫铝制钙碱性岩石。成因类型为M型。

结合橄长岩岩体的单矿物斜长石、角闪石电子探针分析结晶及晶体化学式分析，斜长石的SiO2：52.311%，Al2O3：29.36%，FeO：0.618%，Na2O/K2O＞1，显示出高钠、铝和低铁、硅的特征。角闪石，SiO2：43.27%，Al2O3：11.14%，FeO：7.719%，Na2O/K2O＞1，显示出高钠、铁和低铝、硅的特征.

三、岩石地球化学特征

（1）稀土元素地球化学特征

稀土元素含量显示该岩体的稀土元素总量（REE）：30.86×10-6，轻稀土元素总量LREE为22.26×10-6；重稀土元素总量HREE为3.86×10-6；轻重稀土比值（LREE/HREE）为5.77，δEu为1.99，Eu正异常特征明显。在稀土配分模式曲线图上，曲线呈平缓的右倾，显示轻稀土富集型，正铕异常的“∧”字形，推测源区残留相可能没有斜长石残留。

（2）微量元素地球化学特征

微量元素含量显示本期含长橄石岩微量元素分析结果显示，亲石元素Sr、Ba、Cr、Zr等元素含量高，亲石元素Hf、Nb、Ta、Cs、Th、U等元素含量低。微量元素含量变化较大，呈锯齿状。

四、时代依据

晚石炭—早二叠世超基性岩：1:20万沐河屯将其归入华力西晚期超基性—中性岩岩组（υ43-2a）。

1、接触关系

晚石炭—早二叠世超基性岩在马场东，见超基性岩侵入下石炭—早二叠世宝力高庙组，晚石炭—早二叠世二长花岗岩侵入下石炭—早二叠世超基性岩。（引自1:20万沐河屯报告）

2、同位素年龄特征

本次工作在研究区内橄长岩中获得了同位素U-Pb锆石LA-ICP-MS年龄为299.2±1.7Ma，将其时代置于晚石炭—早二叠世。

五、岩浆成因分析

本期岩石表现为贫硅、碱，富钙、镁、Na2O＞K2O和亲铁元素Cr、Ni等含量高，显示出深源（M型）的特征，铝饱和指数（ASI）A/CNK＜1，为贫铝质碱性岩石，在CIPW标准矿物出现透辉石，而未见刚玉。

微量元素对Th/Ta比值和Th含量可用来判断基性岩是否发生地壳混染。原始地幔、亏损地幔及富集地幔的Th、Ta丰度都很低，Th/Ta比值大致相等。地幔中Th的丰度很低，仅为0.05×10-6（Sun，1980），岛弧玄武岩的Th平均约0.27×10-6（Wilson，1989），陆壳，尤其是花岗岩中的Th含量最高，达16-21×10-6（Pitcheretal，1985）。本期基性岩石的微量元素Th/Ta比值1.65，小于原始地幔2.3，说明岩浆源区为幔源。

晚石炭—早二叠世基性、超基性岩成岩株状产出，岩体内未见岩浆流动的迹象，认为岩浆具被动就位的特征。

晚石炭—早二叠世的中细粒橄长岩具贫硅、富铝，富钙、镁的钙碱性岩石特征，铝饱和指数（ASI）A/CNK＜1，亲铁元素Cr、Ni等含量高，显示出深源的M型幔源特征。在TiO2-K2O-P2O5图解（中，样品投影于大陆拉斑玄武岩区。在微量元素Th-Hf/3-Nb/16成因判别三角图中，样品点落入异常型洋脊拉斑玄武岩和板内拉斑玄武岩及其分异产物（B）区。在Th/Hf-Ta/Hf图解中，落入大陆板内（Ⅳ1-陆内裂谷及陆缘裂谷拉斑玄岩区；Ⅳ3-陆内裂谷碱性玄岩区）以上表明其形成于板内环境。

六、结论

1、研究区内基性、超基性岩为贫硅、富铝，富钙、镁的钙碱性岩石，岩浆源区为幔源。

2、研究区内基性、超基性岩形成于晚石炭—早二叠世板内环境。

参考文献：

[1]黑龙江省区域地质调查所，1︰25万黑龙江省嫩江县幅区域地质测量报告，2013.4。

[2]邱家骧主编等，高等学校试用教材，岩浆岩岩石学，地质出版社。

[3]陆凤香、桑隆康等，高等学校试用教材，岩石学，地质出版社。

[4]HughR.Rollison主编，杨学明等译，岩石地球化学，中国科学技术大学出版社，2000。

[5]李昌年，1992，火成岩微量元素岩石学，中国地质大学出版社。