青川县鹰咀山花岗岩体地球化学特征及构造环境

白富正

（四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队，四川 绵阳 621000）

碧口地块现今位于扬子地块的西北缘，分别以勉略缝合带、青川—阳平关断裂、虎牙断裂与西秦岭造山带、龙门山构造带以及松潘—甘孜造山带相接，呈长三角形块体，向东构造尖灭。碧口地块的地层由碧口群和上覆的震旦纪以及古生代沉积岩组成，在碧口地块内侵入有较多的印支期花岗岩类，对这些岩体进行研究有助于进一步研究碧口地块的深部地壳的属性。因此，在开展1∶25万广元幅区域地质调查时，选择了鹰咀山花岗岩体为研究对象，通过详细的岩石学及地球化学研究，结合前人的研究成果探讨该岩体的成因及构造环境。

1 地质背景及岩石特征

图1 鹰咀山一带地质简图

鹰咀山岩体位于四川省青川县北部姚渡镇鹰咀山一带，岩体呈浑圆形，分布面积约55km2（图1）。岩性为灰白色中细粒二长花岗岩。岩石呈灰白色，中细粒-细粒花岗结构，块状构造。主要矿物组成为石英，他形粒状，含量约30%;斜长石，自形柱状，含量34%±;钾长石，不规则板状，含量20%±;暗色矿物以黑云母为主， 半自形片状，具多色性，含量5%±。角闪石少见。副矿物以榍石和磷灰石为主，其次为锆石、榍石、磁铁矿等。

岩体呈馒头状侵于中新元古代碧口群变质沉积火山岩系中，接触面清晰，总的看呈波状、锯齿状侵入围岩中[1]，围岩主要岩性为石英片岩，在岩体边部有宽约100m的接触角岩带。

2 岩石地球化学特征

2.1 岩石化学特征

如表1所示，鹰咀山岩体常量元素具如下特征：岩石中的SiO2含量较高且变化范围较窄，显示硅过饱和，部分铝过饱和特征， 在QAP岩石分类图解上（图2），数据点均落入二长花岗岩区域，Al2O3含量较高（14.51%～16.41%），里特曼指数变化在2.12～2.98间(σ＜3.3)，A/NK变化在1.17～1.38，A/CNK变化在0.77～1.05之间，因此显示钙碱性和准铝质到弱过铝质的常量元素特征。大多数样品的Mg#指数偏高（47%～54%），全碱含量较高（7.59%～8.89%），K2O普遍小于Na2O，K2O/Na2O在0.71～0.81间，在SiO2-K2O图解中（图3）落入高钾钙碱性系列，在K2O-Na2O图中（图 4），样品全部落入I型花岗岩。分异指数（DI）为 78.42～86.87，分异指数具有较高的值和相同的分异趋势，表明原始岩浆的结晶分异较强烈和相同的分异趋势。该岩体的 TiO2、FeO、MnO、MgO、CaO、P2O5含量均随SiO2含量的增加呈现出明显的降低趋势，而Na2O、K2O含量与SiO2表现出弱的正相关关系，反映原始岩浆具有同来源和同时代的特征。

表1 鹰咀山花岗岩体岩石化学成分及特征参数表

图2 鹰咀山岩体QAP图（after streckeisen，1973，Maitre，1989）

图3 鹰咀山岩体K2O-SiO2图解（据Rickwood P C，1989）

图4 鹰咀山岩体K2O-Na2O图解（据Collins，1989）

2.2 稀土元素地球化学特征

图5 鹰咀山岩体稀土元素球粒陨石标准化曲线图(球粒陨石标准化数据据Boynton (1984)

表2 鹰咀山花岗岩微量元素及稀土元素丰度（×10-6）

图6 鹰咀山岩体微量元素蛛网图(原始地幔引自Wood，1979)

鹰咀山花岗岩稀土元素（表2）， ∑REE较高（206.44×10-6～412.63×10-6），平均值325.29×10-6。轻重稀土之间分异明显（∑LREE/∑HREE为15.21～22.33，La/Yb为36.59～53.48，平均为42.87），LREE相对富集，HREE相对亏损，LREE内部分异较为明显，(La/Sm)N为7.43～9.08，平均为8.37，重稀土明显亏损可能是残留体中含较大数量的极富重稀土的石榴子石和角闪石造成的，(La/Yb)N为24.68～36.06，平均值为28.91，表明它是在陆壳底部大压力下源区岩石脱水熔融形成的，Eu具有中等-弱的负异常，δ Eu为0.67～0.84，平均为0.78，Eu的负异常可能是斜长石、钾长石的分离引起，稀土元素配分图为大倾角的右倾曲线(图5)。

2.3 微量元素地球化学特征

岩石富集大离子亲石元素Rb、Sr、Ba、K等，低的Rb/ Sr（比值0.05～0.15）， 低的Rb/ Ba（比值0.04～0.08），亏损高场强元素Nb、Ta、P、Y，显示了偏高的Sr/Y比值（30.25～64.85）、偏低的Nb/Ta比值（8.32～15.28）。所有样品具有相似的微量元素原始地幔标准化的分布模式，显示明显的Nb、Ta以及Ti、P相对相邻元素的亏损（图6），这些与现代典型的与岩石圈俯冲相关的火山岩和侵入岩的特征相符[2]。

3 岩石成因及构造环境

3.1 岩石成因

上述地球化学分析说明，鹰咀山花岗岩为准铝质-弱过铝质花岗岩，A/CNK值均在1.05以下，具较高的Na2O含量、较高的Mg#值（多数＞47）、低的Rb/ Sr、Rb/ Ba、偏高的Sr/Y比值、副矿物组合中未出现富铝矿物而普遍出现榍石、较高的分异指数（DI：78.42～86.47）、轻重稀土分异程度较高、弱的负铕异常（δEu为0.67～0.84）。明显不同于强烈富铝的S型花岗岩和典型的幔源型花岗岩，在K2O-Na2O图中（图4），样品全部落入I型花岗岩，鹰咀山花岗岩在成岩过程中已经过较明显的结晶分异作用(图7、图8)，为此认为属于较明显分异的I型花岗岩。

3.2 构造环境

图7 鹰咀山岩体La-La/Sm图解(据 Allegre and Minster，1978)

图8 鹰咀山岩体Zr-Zr/Sm图解(据 Allegre and Minster，1978)

综上所述：鹰咀山花岗岩体在成因上应该是与大洋板块向扬子地块的俯冲密切相关的，其地球化学特征具有明显的与俯冲相关的火山弧岩浆作用的特点，即富集大离子亲石元素Rb、Sr、Ba、K等，亏损高场强元素 Nb、Ta、P、Y等，在 Rb-Yb+Nb图解、Rb-Yb+Ta图解中（图9、图10），样品全部落入火山弧花岗岩区。同时我们发现这些花岗岩类，具有相似的地球化学特征，相对富钠贫钾，K2O/Na2O<1，大多数<0.8，为准铝质一弱过铝质花岗岩，轻重稀土分异程度明显，中等一弱负 Eu异常，显示壳幔混合的特点[3]，只是由于熔体混合比例的差异和源区物质成分的不均一，使这些花岗岩类的地球化学特征表现出一定程度的差异。因此，它们应是相似的构造背景下的产物，都指示俯冲作用的存在[3]。

据同一地质背景的阳坝岩体成因研究：阳坝岩体中广泛发育暗色微粒包体，显示出岩浆混合的典型特征，暗色微粒包体可能是曾经受到俯冲流体交代的富集地幔部分熔融产生的熔体经历了高度结晶分异的产物，它的形成代表了一次幔源岩浆底侵事件，阳坝岩体是壳一幔岩浆混合作用的产物[4]。

综上所述，鹰咀山岩体与阳坝岩体相似的地质背景，其构造环境和形成机制相同，形成机制为：在俯冲碰撞的动力学背景下，发生幔源岩浆对下地壳的底侵作用。底侵岩浆带来的大量热量导致下地壳物质发生熔融，形成大规模的花岗质岩浆，同时在造山环境下，不断上升的幔源岩浆注入到花岗质岩浆房中，并与之发生不同程度的混合形成壳幔混源岩浆，再经历较高程度分离结晶作用，便形成鹰咀山岩体[5]。

图9 鹰咀山岩体Rb-Yb+Nb构造判别图解（afer Pearce，1984）

图10 鹰咀山岩体Rb-Yb+Ta构造判别图解（afer Pearce，1984）

4 结语

通过鹰咀山花岗岩体的地质和地球化学特征及其构造环境的详细研究，得出如下结论：

1）鹰咀山花岗岩具有硅过饱和、部分铝过饱和、A/CNK值均在0.77～1.05，富集大离子Rb、Sr、Ba、K元素，亏损高场强Nb、Ta、P、Y元素，属高钾钙碱性、准铝质-弱过铝质较高分异的I型花岗岩。

2）鹰咀山岩体可能是：由俯冲带之上的幔源岩浆提供热量与其地壳物质部分熔融形成的花岗质岩浆在地壳深部混合形成壳幔混源岩浆，再经历较高程度分离结晶作用形成的。

[1] 谢启兴，白富正，等.1：25万广元幅区域地质调查工作总结[R].2012.

[2] 张沛，等.川西北龙门山彭灌杂岩地球化学特征、岩石成因与构造意义[J].大地构造与成矿学，2008.

[3] 李佐臣，等.川西北平武地区南一里花岗岩体地球化学特征及构造环境[J].地质学报，2009.

[4] 秦江锋，等.扬子板块北缘碧口地区阳坝花岗闪长岩体成因研究及其地质意义[J].岩石学报，2005.

[5] 秦江锋，等.甘肃康县阳坝岩体岩石成因及壳幔相互作用[J].地球科学与环境学报，2006.