辽宁花坤头营子旋卷构造中侵入岩特征与构造演化的关系

潘明臣，徐桂岩，刘文海，梁有为，王福君，鲁红峰，胡海彦，李红梅，邵学峰，刘爽

辽宁省地质勘查院，辽宁大连 116100

辽宁花坤头营子旋卷构造中侵入岩特征与构造演化的关系

潘明臣，徐桂岩，刘文海，梁有为，王福君，鲁红峰，胡海彦，李红梅，邵学峰，刘爽

辽宁省地质勘查院，辽宁大连 116100

花坤头营子侵入岩是花坤头营子旋卷构造的重要组成部分，共分出4个侵入体，分别为早石炭世辉绿岩、早三叠世闪长岩、中侏罗世二长花岗岩、早白垩世花岗斑岩，最晚还有一期流纹斑岩脉侵入.岩浆来源除早石炭世辉绿岩来自上地幔，余下几个序次来源于下地壳，并熔融了部分陆壳物质.以被动就位机制为特征.

侵入岩；旋卷构造；陆内造山；花坤头营子；华北板块；辽宁省

1 花坤头营子旋卷构造简介

花坤头营子旋卷构造是陆内碰撞造山结果，是历史塑造的一大地质构造奇观，有记录的主要构造期次从华力西早期、印支期，至燕山早、中、晚期5个旋回期次.大地构造位置（见图1）属于中朝准地台燕山台褶带辽西台陷之朝阳穹褶断束中［1-2］.

花坤头营子旋卷构造由内环、外环及推覆体3部分组成（见图2）.内环为一个完整的莲花状构造体系，4个序次侵入体主要集中于此；外环处于北东向的复背斜核部，侵入体只有早石炭世辉绿岩沿雾迷山组三段灰岩中分布.内环与外环由塌陷断层、旋转挤压断层及花岗岩体分隔.

1.1 内环基本特征

内环近圆形，是一个下降的旋涡，由早三叠世、中侏罗世、早白垩世3期侵入岩和旋转的雾迷山组、洪水庄组、寒武—奥陶系地层组成.中心（偏东部）由侵入岩体占据，由里向外环环相套，呈莲花状，由雾迷山组向外依次为洪水庄组→馒头组→张夏组→崮山组→炒米店组→冶里组→亮甲山组，岩石地层单位呈单斜排列，倾角由缓到陡，由20°→80°，最后见一弧形向斜．

图1 花坤头营子大地构造位置图Fig.1 Tectonic location of Huakuntouyingzi

1.2 外环基本特征

外环处于北东向的复背斜核部，该核部为蓟县系雾迷山组，分为一、二、三、四段，地层倾角在5～20°之间，走向北东.

复背斜可分一个背斜和两个向斜，背斜核部为雾迷山组一段.两个向斜核部，一个为雾迷山组四段，另一个为寒武—奥陶系地层.

雾迷山组一段岩性主要为纹层状燧石条带白云岩；雾迷山组二段主要为含燧石条带（结核）白云岩、叠层石白云岩；雾迷山组三段主要为灰岩；雾迷山组四段主要为白云岩.

1.3 推覆体基本特征

苟家杖子推覆体位于旋卷构造的西部，推覆于内环与外环接触的挤压断层上，局部地段表现为飞来峰构造.推覆面倾向280°左右，倾角约40°.推覆体由雾迷山组四段、馒头组、张夏组组成，总体为一个复向斜构造．

2 侵入岩地球化学特征

2.1 主元素地球化学

里特曼组合指数（δ值）（见表1）1.62～3.54，为碱性、钙碱性.赖特（Wright，1969）AR-SiO2图解（图3）中，投影点落在钙碱性和碱性界线附近.硅-碱关系图解（图4）均投在亚碱性区内.碱度指数（ALK），侵入体由早到晚呈递增趋势.

与中国同类岩石值相比，早三叠世闪长岩、中侏罗世二长花岗岩、早白垩世花岗斑岩具高SiO2、K2O和 Na2O特点，Na2O多数大于K2O；早石炭世辉绿岩则具有相当的特征.

图2 花坤头营子地区地质略图Fig.2 Geological sketch map of Huakuntouyingzhi area

2.2 微量元素地球化学

侵入岩微量元素含量及参数值特征见表2.利用Wood（1979）的原始地幔对样品15种元素进行标准化，在原始岩浆运移过程中，主要元素、微量元素均发生规律性变化，微量元素的组合、比值和丰度反映原始岩浆的性质：其中Nb［2NbN/（KN+LaN）］异常值中早石炭世辉绿岩大于1，反映成因信息是偏基性的岩石，非地壳物质，不具同化混染的玄武质岩石；余下几个时代侵入体均小于1，反映成因信息是花岗质岩石，地壳物质，具同化混染的玄武质岩石.Rb/YbN异常值均大于1，反映成因信息是富集地幔源，熔融程度低，分离结晶程度强的残余熔体.

表1 侵入岩岩石化学成分及特征值表Table 1 Petrochem ical compositions and eigenvalue of intrusive rocks

表2 侵入岩微量元素含量及参数值特征表Table 2 Trace element content and parameters of intrusive rocks

图3 AR-SiO2图解（据赖特，1969）Fig.3 The AR-SiO2diagram（After J.B.Wright,1969）

图4 硅-碱关系图解（据欧文等，1971）Fig.4 Silicon-alkali diagram（After T.N.Irvine et al.,1971）

图5 侵入岩微量元素比值蛛网图（据Wood,1979）Fig.5 Trace element distribution patterns of intrusive rocks（After Wood,1979）

从侵入岩微量元素标准化比值蛛网图（图5）可以看出，早石炭世辉绿岩微量元量曲线相对平坦，与新西兰火山弧英安岩和流纹岩的微量元素比值蛛网图相似，以Th、La、Sm等元素的富集和Nb、Ba等元素的亏损为特征，反映的该岩浆为来自地幔楔形区形成的基性岩浆，Nb亏损代表基性岩浆.余下几个时代侵入体微量元素曲线与Poli等（1984）正常弧花岗岩质岩石曲线相似，以Zr、K等元素的富集和Nb、P、Ti等元素的亏损为特征，该3个序次花岗岩是属于大陆内新增生的地壳物质．

2.3 稀土元素地球化学

图6 侵入岩稀土元素球粒陨石标准化模式图（据Coryell,1963）Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns of intrusive rocks （After Coryell,1963）

从侵入岩稀土元素含量及参数值（表3）和稀土元素球粒陨石标准化图解（图6）可以看出：各岩类稀土总量ΣREE在49.9×10-6～201.71×10-6之间变化，侵入体由早到晚，稀土总量呈递减的变化规律；轻重稀土比值（L/H）均大于1，表明侵入岩分异程度均较高.各岩石均略显负铕异常，且均大于0.7，王中刚（1986）将δEu＞0.7归为由基性岩浆分异形成的花岗岩类，是下地壳部分熔融形成的.（La/Yb）N比值较大，变化范围为8.35～17.86，显示侵入岩的分镏程度较高.稀土配分曲线向右倾斜，轻稀土明显，重稀土略平坦；轻稀土（La/Sm）N比值较大，反映为轻稀土属富集型；重稀土（Gd/Yb）N比值相对较小.

综上所述，侵入岩属轻稀土属富集型，且分镏程度较高，略显负铕异常.

3 侵入岩的成岩及构造环境分析

3.1 成岩压力及温度

从Seck（1971）侵入岩Or-Ab-An图解（图7）可以看出，侵入岩浆形成时温度在800～1000℃之间.形成时压力（见图8）：早石炭世辉绿岩、早三叠世闪长岩大于1 MPa，中侏罗世二长花岗岩、早白垩世花岗斑岩递减至0.2 MPa.

表3 侵入岩稀土元素含量及参数值特征表Table 3 REE content and parameters of intrusive rocks

图7 侵入岩Qr-Ab-An图解（据Seck,1971）Fig.7 The Qr-Ab-An diagram of intrusive rocks（After Seck,1971）

图8 侵入岩标准矿物Q-Ab-Or图解Fig.8 Standard mineral Q-Ab-Or diagram of intrusive rocks

3.2 构造环境分析

在Harris等（1986）花岗岩Rb-Hf-Ta图解（图9）中，侵入岩投影点均落入板内花岗岩区.

在Batchelor和Bowden（1985）的R1-R2图解（图10）中，早石炭世辉绿岩落入板块碰撞前的花岗岩区，余下3个侵入体落入造山晚期的花岗岩区.

4 侵入岩与构造演化关系

图9 花岗岩Rb-Hf-Ta图解（据Harris等,1986）Fig.9 The Rb-Hf-Ta diagram of granite（After Harris et al.,1986）

图10 侵入岩R1-R2图解Fig.10 The R1-R2diagram of intrusive rocks

有记录的主要构造期次从华力西早期、印支期，至燕山早、中、晚期共有5个旋回期次.其中侵入岩在其中起着重要作用，有早石炭世、早三叠世、中侏罗世、早白垩世4次岩浆活动.

4.1 华力西早期

花坤头营子所在的中朝准地台自太古宙结晶基底形成后，中元古代长城纪起，转入了相对稳定的盖层发展阶段，有记录的为长城纪、蓟县纪、寒武纪、奥陶纪地层.华力西早期由于古亚洲洋向南俯冲在华北克拉通之下，华北地台抬升，花坤头营子所在的岩石圈局部发生拆离作用［3-6］（图11a）；下部软流圈的基性岩浆沿薄弱环节或裂隙上侵（图11b、c）；当上侵岩浆达到雾迷山组三段灰岩时，沿该灰岩层贯入（图11d），形成被动就位的早石炭世辉绿岩.根据钐-钕等时线法同位素年龄测试（345.3±6.46）Ma（2001年，辽宁省地质矿产调查院大连分院采集，沈阳地质矿产研究所测试中心测试），侵位时代为华力西早期.该辉绿岩严格沿雾迷山组三段灰岩层位展布.

图11 华力西、印支期构造演化及侵入岩体就位特征Fig.11 Tectonic evolution and emplacement characteristics of intrusive body in Variscan and Indosinian stages

图12 燕山期构造演化及花岗岩就位特征Fig.12 Tectonic evolution and emplacement characteristics of granite in Yanshanian stage

4.2 印支期

至印支期时，太平洋板块向欧亚板块下俯冲（图11e），地下大量岩浆沿以前的薄弱地段继续上侵被动就位于花坤头营子旋卷构造中心，形成早三叠世闪长岩体（图11f）.

4.3 燕山期

至燕山早期，华北板块陆内造山剧烈，地下大量岩浆上侵喷发，在地表堆积了侏罗纪髫髻山组旋回火山岩（图12a）.

侏罗纪火山岩浆喷发后，地下岩浆房空虚，引起地壳塌陷，形成了花坤头营子环状下陷体，同时中侏罗世二长花岗岩被动就位（图12b）.中侏罗世二长花岗岩全岩钾-氩法同位素年龄为（166±3.0）Ma（2001，辽宁省地质矿产调查院大连分院采集，沈阳地质矿产研究所测试中心测试）.

燕山中期继续挤压（图12c），环状正断层上端渐变为挤压断层，其中北侧AB段外环被动向西移动，内环主动由西向东做旋转运动，断裂面由内倾变为外倾挤压面.

燕山晚期义县旋回火山喷发（图12d），早白垩世花岗斑岩被动就位.

燕山晚期西部苟家杖子推覆体直接推覆于花坤头营子旋卷构造环状断裂之上（图12e）.

5 结论

花坤头营子侵入岩是花坤头营子旋卷构造的重要组成部分，占据该构造的中心部位，以被动就位为主要特征，共分出4个侵入体，先后为早石炭世辉绿岩、早三叠世闪长岩、中侏罗世二长花岗岩、早白垩世花岗斑岩，最晚还有一期流纹斑岩脉侵入.岩浆来源最早与上地幔有着亲缘关系，余下3期岩浆与下地壳有着亲缘关系，并熔融了部分陆壳物质.衍生的矿产有铅锌、锰矿.

［1］辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志［M］.北京：地质出版社, 1989:1—856.

［2］辽宁省地质矿产勘查开发局.辽宁省岩石地层［M］.武汉：中国地质大学出版社,1997:1—247.

［3］李昌年.火成岩微量元素岩石学［M］.武汉：中国地质大学出版社, 1992.

［4］高秉璋，等.花岗岩类区1∶5万区域地质填图方法指南［M］.武汉：中国地质大学出版社,1991.

［5］王登红.地幔柱及其成矿作用［M］.北京：地震出版社,1998.

［6］吴珍汉.旋转地球动力学［M］.北京：地质出版社,1998:165—175.

补正本刊第24卷第3期刊登文章《吉林省金英金矿的成因类型、找矿标志及预测模型》第一作者李斌的单位应为：1.吉林大学地球科学学院，吉林长春130031；2.吉林省地质调查院，吉林长春130061.

CHARACTERISTICS OF INTRUSIVE ROCKS IN HUAKUNTOUYINGZI VORTEX STRUCTURE IN LIAONING PROVINCE AND ITS RELATION WITH TECTONIC EVOLUTION

PAN Ming-chen,XU Gui-yan,LIU Wen-hai,LIANG You-wei,WANG Fu-jun,LU Hong-feng,HU Hai-yan, LI Hong-mei,SHAO Xue-feng,LIU Shuang

Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100,Liaoning province,China

The Huakuntouyingzi intrusive rock,as an important part of the Huakuntouyingzi vortex structure,can be divided into four intrusive bodies,namely,the Early Carboniferous diabase,Early Triassic diorite,Middle Jurassic monzogranite and Early Cretaceous granite porphyry,and the latest invasion of rhyolitic porphyry dyke.The magma of Early Carboniferous diabase originated from the upper mantle;while those of the other rock bodies were derived from the lower crust,with fusion of partial continental crust material.The relation between the intrusive rocks and tectonic evolution is characterized by passive emplacement mechanism.

intrusive rock;vortex structure;intra-continent orogeny;Huakuntouyingzi;North China Plate;Liaoning Province

1671-1947（2015）04-0325-07

P588.12

A

2014－09－20；

2015-03-28.编辑：张哲．

辽宁省地勘局“1∶5万梅勒营子、羊山、胜利、瓦房子镇幅区调”项目（0100121029）.

潘明臣（1971—），男，地质高级工程师，从事区域地质矿产调查工作，通信地址辽宁省大连市金州区五一路10号，E-mail//PMC100008@163.com