辽东连山关地区重熔混合岩岩石地球化学特征

吴迪，庄廷新，刘晓东，王策

（核工业240研究所，辽宁沈阳 110032）

辽东连山关地区重熔混合岩岩石地球化学特征

吴迪，庄廷新，刘晓东，王策

（核工业240研究所，辽宁沈阳 110032）

连山关地区重熔混合岩位于太古宙钾长花岗岩和浪子山组一段石英岩之间，受韧性剪切带控制，局部地段缺失，为动态部分熔融作用形成。其主量元素以富Si、略富Al、富Na、富K和低Mg、低Ca为特点；微量元素表现出富集Be、Mo、Pb、Y、Ba、La、Cu和亏损Co、Ni、Zn、Cr、Ti、V，且与铀关系密切的共生元素有Pb、Mo、V、Be等特点；稀土元素具有明显的轻稀土富集和重稀土相对亏损等特征，具有较显著的Eu负异常。重熔混合岩的成因为韧性剪切作用中围岩的易熔组分不完全、不均匀重熔作用后冷凝再固化形成，重熔混合岩与铀矿化关系密切。

连山关；重熔混合岩；岩石地球化学；SHRIMP测年

研究区位于辽东古裂谷北缘连山关短轴穹状复式背斜的南翼西段，该复式背斜轴向NW，核部为新太古代连山关钾质混合花岗杂岩体，翼部为古元古界辽河群沉积变质岩系所覆。研究区出露地层主要为太古宇鞍山群与古元古界辽河群［1］。经过近几年的钻探施工发现研究区铀矿化多位于岩体与地层的接触带附近，受韧性剪切带控制，赋矿围岩主要为重熔混合岩，该类岩石前人称为白色花岗岩或混合质石英岩等。对于此类岩石的岩石学特征及地球化学特征的研究甚少，因而将对此展开论述，以便为找矿工作提供依据。

1 重熔混合岩的成因

重熔混合岩是在韧性剪切背景下发生的动态部分熔融作用形成的。大型的韧性剪切作用使连山关岩体与地层的接触带发生形变，形成韧性剪切带。大型的韧性剪切作用伴随着接触带岩石的部分重熔，使下伏的花岗质岩石与上覆浪子山组石英岩发生动态局部重熔，从而形成了连山关地区特有的重熔混合岩。其直接证据见于在杨家街北500 m接触带附近发现的浅色难熔体在重熔体中形成的重熔片麻理（图1、2）。经镜下观察分析，重熔片麻理核部难熔残斑为隐晶质（见有后期细粒长英质重结晶颗粒），核部普遍绢云母化，单偏光下呈黄色，粒径0.5～3 mm之间，幔壳部分见钠长石颗粒放射状生长，间或充填石英颗粒（图3、4）。重熔片麻理的发现，为韧性剪切作用及动态部分重熔作用的存在提供了重要的岩石学证据。

2 岩石学特征

重熔混合岩分布在钾长花岗岩与辽河群浪子山组一段石英岩之间，局部发育，部分地段缺失，出露宽度不均匀，在异常增厚部位可“吞蚀”其上、下的强直片麻岩带及构造片岩带甚至石英岩带。该类岩石的石英体积分数一般在50%以上，其他成分与钾长花岗岩类似，无片麻理，岩性与下伏花岗质岩石和上覆石英岩渐变过渡接触［2］。

重熔混合岩的主要特点是石英含量高，绿泥石含量变化大，常呈暗色团块状分布。石英及绿泥石的含量往往呈负相关，当岩石中含大量团块状绿泥石（或变余黑云母）集合体时，石英含量相对较低。根据野外钻探岩心编录情况，重熔混合岩可分为4种（表1）。

岩石风化色为土黄色，新鲜面为灰白色、浅肉红色。其结构构造为粒状变晶结构、碎裂变晶结构和块状构造。矿物成分不均匀，含量变化大，主要矿物成分为石英（40%～70%）、斜长石（15%～30%、更长石为主）、钾长石（15%～25%）、黑云母（1%～5%）、绿泥石（3%～10%），次要矿物为白云母、绢云母、碳酸盐和黝帘石。副矿物有锆石、金红石、磷灰石、电气石、独居石、钛铁矿和硫化物等。其中石英主要为他形粒状，波状消光，锯齿边发育，粒度一般为0.3～1 mm，部分样品含蠕虫状石英。斜长石为半自形粒状，聚片双晶发育，部分样品可见斜长石具环带构造，被微斜长石、水云母交代，粒度一般为1～3 mm。钾长石格子双晶发育，交代石英和更中长石，粒度一般为2～5 mm，部分样品钾长石化，粒径能达到2 cm。绿泥石呈团块状或浸染状分布在岩石中，镜下呈墨绿色、暗黑色。黑云母呈鳞片状，定向排列，镜下呈淡棕色、黄褐色，可见磷灰石、磁铁矿等包体，部分已蚀变成绿泥石。

3 岩石地球化学特征

表2为辽东连山关地区含矿重熔混合岩代表性样品的岩石化学成分和岩石化学参数，其中SiO2质量分数58.92%～78.05%，Al2O3质量分数12.03%～21.55%，Na2O质量分数0.20%～8.68%，平均值为4.22%，K2O质量分数1.88%～5.87%，平均值为3.31%，Fe2O3质量分数0.68%～2.03%，x（Al2O3）/［x（Na2O）＋x（K2O）＋x（CaO）］＝1.06～2.59，主量元素特征表明，重熔混合岩具有高硅（平均值为71.65%），过铝质（x（Al2O3）/［x（Na2O）＋x（K2O）＋x（CaO）］＝1.06～2.59），钠高于钾（w（Na2O）/ w（K2O）＝1.27）等特征。钾长花岗岩中SiO2质量分数为73.59%，Al2O3质量分数为13.20%，Na2O质量分数为3.13%，K2O质量分数为4.84%，Fe2O3质量分数为0.78%，x（Al2O3）/［x（Na2O）＋x（K2O）＋x（CaO）］＝1.25，可以看出钾长花岗岩与重熔混合岩在化学成分上相差不大，区别在于岩石重熔后岩石结构、矿物形态等发生改变，其中K2O含量少于Na2O，原因是重熔过程中钾质被带出［3］。

表3、图5为重熔混合岩代表性样品的微量元素质量分数表及微量元素原始地幔标准化蛛网图，由图中可见重熔混合岩总体具有富Be、Mo、Pb、Y、Ba、La、Cu和亏损Co、Ni、Zn、Cr、Ti、V等特点。且与铀关系密切的共生元素有Pb、Mo、V和Be，含量均高于近矿围岩；而Sr、Ba、Cr、Co、Ti和Ni等元素含量低于近矿围岩，表明上述元素在铀矿化过程中部分被带出。

表4、图6为重熔混合岩代表性样品的稀土元素质量分数表及球粒陨石标准化配分图，可以看出，曲线呈右倾型，为典型的中酸性岩浆岩的特征。岩石稀土元素总量ΣREE中LREE质量分数为130.9×10-6～168.8×10-6，平均值为143.6×10-6，HREE相对较低，表明轻稀土相对富集，w（L）/w（H）为6.6～7.8，w（La）/w（Yb）为9.6～19.1，具有明显的Eu负异常。

表5中可以看出Au、Ag、Mo等多金属

4 锆石SHRIMP测年

据李三忠等研究（1998），辽东地区辽河群地层的沉积-构造变形-变质作用形成于胶辽吉古裂谷生成-演化-消亡的构造背景下，其中辽河群变质岩层中记录了三幕构造变形，其中第2变形幕（D2）的构造线走向为NE-NEE，相应地其主压应力方向应为NW-NNW［4］。结合野外工作研究，连山关岩体南缘韧性剪切带明显系第2幕变形（D2）作用结果，因此可认为该韧性变形带形成于造山期收缩挤压阶段的近SN向挤压应力作用下。值得注意的是，该时期（1.7～1.9 Ga）与连山关铀矿床的成矿年龄（±1.8 Ga）基本一致。

毫无疑问，重熔混合岩沿韧性剪切带呈带状展布等产状特征表明，其形成于1.7～1.9 Ga左右的第二变形幕下的大型韧性剪切活动。为证实该判断进行了韧性剪切带内锆石的形态学研究及SHRIMP定年测试。所取3个样品为灰白色重熔混合岩、肉红色钾长花岗岩（表6）。

065 -1、093 -2 为采自刘家后沟和五道沟的肉红色钾长花岗岩，其中的锆石比较新鲜，形态较为完整（图7），铀铅体系受后期扰动较少，分别测得的（2 511±15）Ma及（2 540±25）Ma的谐和年龄基本代表了连山关岩体主体成岩年龄（图8、9）。此外上述两个样品均可见包裹在2 5XX Ma左右的新鲜锆石中的老碎屑锆石（图10），年龄在2 917～3 045 Ma左右；说明连山关岩体物源与古太古代地体的相关性。

090 -1 为采自256矿点接触带附近的灰白色重熔混合岩，其中的锆石颗粒较小，表面粗糙，杂质较多（图11），其铀铅体系受到较强的后期改造发生了铅丢失，但其一致曲线上交点年龄为（2 533±42）Ma（图12），与肉红色钾质花岗岩的年龄测定结果基本一致。

重熔混合岩中的锆石年龄与连山关岩体中锆石年龄基本一致，其形态特征也说明重熔混合岩中未见有1 9XX Ma左右的新生锆石，测试结果未达到测定重熔混合岩形成年龄的目的，但说明该期（韧性剪切作用发生期）未产生典型的岩浆作用，亦即韧性剪切作用未导致岩浆侵入作用。与岩石的岩石学、稀土地球化学特征相互印证，表明区内未发生大规模的18～19亿年的岩浆作用或区域性混合岩化作用。重熔混合岩的形成仅是韧性剪切带内花岗岩、石英岩等岩石易熔组分的不完全重熔作用形成，未固化前可能以塑性-半塑性缓慢位移，部分地段与其他未熔岩石表现为类似“侵入”接触关系，但多数情况下与其他岩石呈渐变过渡关系。这也解释了为什么原来许多人认为存在17～19亿年的岩浆活动，但从未在地质填图中明确圈出该岩体的原因。

5 重熔混合岩与铀矿化的关系

伴随着大型韧性剪切作用，接触带水热异常活动，导致岩石围岩蚀变强烈，根据岩心地质编录，发现围岩蚀变种类较多，有水云母化、黄铁矿化、绿泥石化、赤铁矿化、褐铁矿化、钠黝帘石化、碳酸盐化和硅化等，其中水云母化主要由斜长石蚀变而成，绿泥石化主要由黑云母蚀变而成。分析认为水云母化应早于铀成矿期，为铀成矿提供了较好的环境，绿泥石化和赤铁矿化为成矿期蚀变，与铀矿化关系密切（图13、14）。

本区铀矿化多位于接触带附近重熔混合岩层内。原因是在重熔混合岩成岩过程中富碱水热通过碱交代使岩体中的活动铀随着水热的运移在局部地段发生了预富集。同时，水热在迁移过程中的水化作用使岩石进一步破碎，为碱性水热的运移提供了通道。富铀水热被重熔混合岩裂隙中的绿泥石集合体及泥铁质胶结物吸附后，形成了研究区的铀矿化。这也就解释了富矿体多定位于韧性剪切带内碎裂重熔混合岩中的张性裂隙内的原因。重熔混合岩不仅是韧性剪切作用的产物，也是水热铀矿床的蚀变带，更是铀矿体定位空间。对重熔混合岩的研究能指导本地区找矿工作。

6 结论

（1）简要介绍了重熔混合岩的形成过程，首次发现动态部分重熔作用早期发育的“重熔片麻理”，并简要分析了其形成机制及岩石学特征。

（2）重熔混合岩的岩石学主要特点是石英含量高，绿泥石含量变化大，常呈暗色团块状分布。石英及绿泥石的含量往往呈负相关。

（3）重熔混合岩的地球化学特征表明其主量元素以富Si、略富Al、富Na、富K和低Mg、低Ca的特点；微量元素表现出富集Be、Mo、Pb、Y、Ba、La、Cu和亏损Co、Ni、Zn、Cr、Ti、V等特点。与铀关系密切的共生元素有Pb、Mo、V、Be；稀土元素具有明显的轻稀土富集和重稀土相对亏损等特征，具有较显著的Eu负异常。

（4）锆石的形态学研究及SHRIMP定年测试结果间接表明，其形成于1.7～1.9 Ga左右的第2变形幕下的大型韧性剪切活动，围岩的易熔组分不完全、不均匀重熔作用后冷凝再固化形成。

（5）铀矿化与韧性剪切作用的关系密切，碎裂重熔混合岩为铀矿体定位提供了空间。

［1］曲晖，李成禄，赵忠海，等.大兴安岭东北部多宝山地区花岗岩锆石U-Pb年龄及岩石地球化学特征［J］.中国地质，2011，38（2）:292-301.

［2］李三忠，郝德峰，赵国春，等.丹东花岗岩的地球化学特征及其成因［J］.岩石学报，2004，20（6）:1 417-1 423.

［3］庄廷新.连山关岩体南缘韧性剪切带发育特征及其与铀矿化的关系［R］.沈阳：核工业240研究所，2009.

［4］张家富.铀矿床成矿作用研究［D］.北京：核工业北京地质研究院，1990:1-20.

注：本文分析测试数据来自核工业东北分析测试中心，锆石SHRIMP测试在中国地质科学院北京离子探针中心完成。

Petrological and geochemical characteristics of remelting chorismite in Lianshanguan area of east Liaoning

WU Di，ZHUANG Ting-xin，LIU Xiao-dong，WANG Ce

（Research Institute No.240，CNNC，Shenyang，Liaoning 110032，China）

Remelting chorismite in Lianshanguan area lies between the Archean Eon moyite and quartzite of Pt1l1，and mainly controlled by ductile shear zone.It was formed by dynamic partial melting，however，depletion phenomenon exists in its local area.The major element characteristics show that it contains high SiO2，Na2O and K2O，slightly high Al2O3and low MgO and CaO，meanwhile，the trace elements are rich in Be，Mo，Pb，Y，Ba，La，Cu and depleted in Co，Ni，Zn，Cr，Ti，V.Studies demonstrate that Pb，Mo，V，Be as the paragenetic element also closely related to uranium resources.The samples of rare-earth elements with remarkable Eu negative anomaly are rich in LREE and depleted in HREE.Remelting chorismite is the product of condensation and solidification on fusible component of surrounding rock after incomplete and inhomogeneous anatexis ductile shearing in process.Remelting chorismite has close relationship to uranium mineralization.

Lianshanguan；remelting chorismite；petrogeochemistry；SHRIMP dating

P614.19;P59

A

1672-0636（2013）04-0210-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2013.04.005

2013-05-28

吴迪（1987—），男，黑龙江绥化人，工程师，从事铀矿地质勘查工作。E-mail:wudi.1114@163.com