大别山南部蕲春太阳脑岩体地质特征

王傲雷， 刘兴平

(1.长安大学 地球科学与资源学院，陕西 西安 710054； 2.湖北省地质局 第六地质大队,湖北 孝感 432000)

大别山南部蕲春太阳脑岩体地质特征

王傲雷1， 刘兴平2

(1.长安大学 地球科学与资源学院，陕西 西安 710054； 2.湖北省地质局 第六地质大队,湖北 孝感 432000)

大别山南部蕲春太阳脑岩体在化学组成上以富硅、富铝为特征，属亚碱性的碱钙性系列，类似于S型花岗岩。其产出的构造背景为火山弧，属于地壳熔融—同碰撞S型花岗岩，可能形成于加里东末期，扬子板块与华北板块碰撞，边缘海闭合阶段。通过岩体和含金石英脉之间稀土、微量元素对比，讨论岩体与穿插其中的含金石英脉的关系，认为形成含金石英脉部分矿物质源于黑云二长花岗岩，特别是韧性构造发育、蚀变强烈的地段，岩体中穿插的石英脉含金量较高。

太阳脑岩体；片麻状黑云二长花岗岩；岩石地球化学；含金石英脉

蕲春一带地处华北地块与扬子地块之间复合碰撞带(桐柏—大别造山带)的南缘。区域出露地层主要为前寒武系变质岩系，断裂构造、韧性—脆性剪切构造发育，岩浆活动强烈。区域上岩体中发育大量石英脉，局部形成金矿床(石人寨金矿)。前人对前寒武系大量的花岗质片麻岩(大别山岩群)和燕山期花岗岩进行了研究，但是对大别山南部蕲春太阳脑一带的片麻状花岗岩的研究工作较少。本文对蕲春一带太阳脑岩体进行了初步研究，论述其地质特征和形成的大地构造环境；通过稀土和微量元素的对比分析，讨论岩体与含金石英脉形成的物质来源关系。

1 地质背景和岩相学特征

大别山南部蕲春太阳脑岩体1∶5万刘河幅区调划归为太平寨超单元的太阳脑单元(O1βηγ)，为一套片麻状黑云二长花岗岩，向西延至浠水一带，大地构造位置处于郯庐断裂与襄樊—广济断裂所组成的三角地带，出露面积约60 km2(图1)。李石等对太阳脑单元的研究认为，其形成时间为515 Ma[1],属早奥陶世。岩体大部分与大别山岩群呈构造接触关系，局部不整合于前寒武系变质岩系之上。

太阳脑岩体岩石具有中细粒半自形粒状结构(图2-A,图2-C )，组成岩石的主要矿物有钾长石(30%～38%)、斜长石(20%～25%)及石英(33%～36%)、绢云母(0.5%～2%)和黑云母(0.5%～1%)等。斜长石为半自形板柱状，粒径主要在0.5～1.0 mm，晶体内有较多的绢云母和少量的绿帘石蚀变矿物，少数晶体可见细密的钠长双晶及在晶体边缘出现不完整的钠长石净边。石英为他形粒状，粒径主要在0.2～1.0 mm，个别晶体粒径稍大。钾长石亦主要为他形粒状，粒径在0.6～2.0 mm，但有的为细粒状集合体，具显微条纹构造。副矿物主要有锆石、磁铁矿等，实际矿物定名为片麻状黑云二长花岗岩。

该岩体遭受了强烈的韧—脆性变形，岩石普遍发育片麻理(图2-B)，走向290°～300°，倾向20°～30°，倾角19°～52°，其中多数在30°左右，具明显的碎裂—糜棱结构，伴随有片麻状构造或流状构造，岩石定名为片麻状黑云二长花岗岩或二长花岗质初糜棱岩。其中二长花岗质初糜棱岩主要矿物有微斜条纹长石(36%)，更长石(28%)，石英(30%)，白云母(5%)，磷灰石(0.3%)，黑云母(0.3%)，磁铁矿(0.4%)。碎基为长英质和少量的云母，占30%左右的，粒径<0.01～0.1 mm，具定向分布，云母呈细鳞片状集合体，晶体大小在0.02～0.1 mm，集合体具定向分布。碎斑为长石、石英，粒径在0.2～2.0 mm，较大碎斑边缘具碎粒化，内部具裂隙，见在一钾长石碎斑内包有斜长石(具二长结构的特点)(图2-D)，斜长石具裂隙，钠长双晶具变形。偶见锆石，自形小柱状，粒径0.01 mm×0.03 mm，包于钾长石内。岩体见硅化、钾化、黄铁矿化、绿泥石化和绢云母化等蚀变。

图1 太阳脑地区岩体分布地质略图Fig.1 Schematic geological map of distribution of rock mass in Taiyangnao area1.第四系;2.武当岩群;3.红安岩群;4.大别山岩群;5.早白垩世黑云二长花岗岩;6.早奥陶世片麻状黑云二长花岗岩;7.寒武纪闪长岩;8.寒武纪石英闪长岩；9.寒武纪辉长岩;10.寒武纪角闪岩;11.中元古代片麻状黑云二长花岗岩;12.中元古代片麻状斑状黑云二长花岗岩;13.晚太古代—早元古代超基性岩;14.晚太古代—早元古代花岗闪长质片麻岩;15.晚太古代—早元古代二长花岗质片麻岩;16.石英脉;17.花岗岩脉;18.正长斑岩脉;19.基性岩脉;20.金矿床点;21.银矿床点;22.滑石矿床点;23.断层;24.推覆断层;25.采样位置及编号。

2 岩石地球化学特征

太阳脑岩体全岩样品的主量和微量元素分析结果见表1。在TAS分类图解[2]上(图3-A)，所有样品都落入花岗岩范围内。整体而言，岩石的SiO2含量较高(75.19%～76.35%)，具有较低的MgO(0.16%～0.32%)、TiO2(0.11%～0.17%)、P2O5(0.022%～0.028%)含量。SiO2与TiO2、MgO、P2O5和FeO呈明显负相关性。富碱(K2O+Na2O,7.38%～8.5%)，K2O和Na2O无明显相关性，大多数样品K2O含量略高于Na2O(K2O/Na2O=0.32～1.46)。在SiO2-(K2O+Na2O-CaO )图解[3]中(图3-B)，样品点大部分落入亚碱性的碱钙性系列范围内。岩石的Al2O3含量较高(12.89%～13.37%)，A/CNK为1.107～1.134，平均1.122>1.1，为弱过铝质(图3-C,A/NK-A/CNK图解[4])。A/CNK-ZNCY(Zr+Nb+Ce+Y)图解[5](图3-D)表明，所有的样品有较高的A/CNK和较低的ZNCY值，均落在S型花岗岩区。

表1 太阳脑岩体主量元素数据表Table 1 Data sheet of major element of Taiyangnao rock mass 单位：%

测试单位：湖北省地矿局鄂东北实验室。

图2 黑云二长花岗岩野外(A,B)及镜下(C,D,正交偏光d=4.0 mm )岩相图Fig.2 Lithofacies map of biotite adamellite in field or under microscope

分析太阳脑岩体的稀土、微量数据元素(见表2)可知，稀土总量变化不大(∑REE=(163.82×10-6～223.94×10-6)，轻稀土较重稀土相对富集，∑LREE/∑HREE为3.96～7.78(平均为5.50)，(La/Yb)N=15.26～40.20，平均为25.73 ，轻重稀土分馏程度较强。(La/Sm)N=8.49～12.15，(Gd/Yb)N=2.23～4.10，说明轻稀土较重稀土分异明显。在原始地幔标准化的稀土元素配分图解上(图4-A)，总体呈右倾型式，左陡右缓。Eu异常变化较小，δEu=0.08～0.22，表现明显的Eu负异常，表明源区继承了原岩特征，源岩物质大多为前寒武纪的中基性火山岩和太古代变质岩[6]，且源区残留相中富含斜长石，并且岩浆体系经历了强烈的斜长石分异。δCe=2.74～3.41，显示Ce正异常。

在原始地幔标准化的微量元素图解上(图4-B)，岩体一致表现出大离子亲石元素相对富集和Ba、Nb、Ta、Sr等高场强元素亏损的特征。Nb亏损和Ti的贫化表明岩浆物质来源和地壳有着紧密联系[7-8]。这些特征暗示岩浆源区岩石主要为陆壳组分或受壳源组分重熔混染。

3 成岩大地构造环境

从稀土元素配分图(见图4-A)可知，太阳脑岩体均具有明显的Eu负异常，具有较高的稀土总量和较强的分馏，反映出它们可能属于大陆边缘的构造环境[9]。在Rb-(Y+Nb)构造环境判别图解中，所有样品都落入火山弧花岗岩区(VAG)，但地理位置上离古生代俯冲带较远，表明其形成于由大陆和大洋板块相互作用产生的火山弧盆地环境[10]。依据R1-R2花岗岩形成环境图解判别，太阳脑岩体都落入同碰撞花岗岩区(S型)(图5)。

图3 太阳脑岩体TAS图解(A)、SiO2-(Na2O+K2O-CaO)图解(B)、A/NK-A/CNK图解(C)、A/CNK-ZNCY图解(D)Fig.3 TAS diagram,SiO2-(Na2O+K2O-CaO) diagram,A/NK-A/CNK diagram and A/CNK-ZNCY of Taiyangnao rock mass

表2 太阳脑岩体及矿化石英脉稀土、微量元素数据表Table 2 Data sheet of quartz vein of rare earth and trace elements of Taiyangnao rock mass and mineralized rock 单位:μg/g

测试单位：湖北省地矿局鄂东北实验室；Primitilve Mamtle,据Sun,1989；*样品为太阳脑岩体片麻状黑云二长花岗岩。

图4 太阳脑岩体稀土元素配分图(A)、微量元素蛛网图(B)及矿化石英脉稀土元素配分图(C)、微量元素蛛网图(D)(Primitive Mantle(原始地幔),据Sun,1989)Fig.4 Partition graph of rare earth element and spider diagram of trace element in Taiyangnao rock mass,partition graph of rare earth element and spider diagram of trace element of mineralized quartz

4 含金石英脉地球化学特征

加里东期花岗岩岩性为片麻状黑云二长花岗岩，区内分布范围广，侵入于古老的片麻岩中。经历了加里东—海西期和燕山期构造—热事件影响，构造发育，以北北东、北北西和南西向为主，局部蚀变强烈，以硅化、钾化为主。在脆性构造发育地段，石英脉沿裂隙充填(图6)，其中北北东和北北西向石英脉脉体规模小，含金量较低；南西向石英脉规模较大，含金量较高，在太阳脑岩体西北端发育含金石英脉(石人寨金矿床)。研究认为，印支期区域上由北向南的大型韧脆性逆冲推覆事件有利于金的活化和预富集，含金石英脉的形成发生在大别山陆内造山作用之后的应力松弛阶段。本文试图通过分析和对比含金石英脉与其围岩(太阳脑岩体)的稀土、微量元素的特征，确定太阳脑岩体与含金石英脉形成的关系。

图5 Rb-(Y+Nb)图解(据Pearce等，1984年)和R1-R2图解[11](R1=4Si-11(K+Na)-2(ΣFe+Ti),R2=6Ca+2Mg+Al)Fig.5 Rb-(Y+Nb) diagram and R1-R2 diagram

图6 石英脉穿插于花岗岩中Fig.6 Quartz vein in granite

石英脉单样品一般从含矿的矿石中获取，从表2可知，石英脉稀土总量在1.52～5.88之间，其中WH15、WH16(采于老张湾)含量较低，WH17、WH18(采于石人寨)含量较高，从样品所对应的矿石特征看，稀土总量大致与矿石品位呈正相关性。δEu含量的高低与含钙矿物的聚集和迁移有关，所采样品中δEu几乎都<1，显示负异常。δCe表示表生条件下地质体的稀土元素分布特征，所采样品中δCe都>1，反映了含金石英脉的形成基本不受表生作用影响。

从太阳脑岩体与含金石英脉的稀土(图4-C)、微量元素配分图(图4-D)可知，后半段有相近的隆起特征，暗示含金石英脉的组分可能有部分来自其围岩(片麻状黑云二长花岗岩)。结合区域构造演化特征，晋宁运动之后，华南洋壳与古大别地体南缘碰撞，向北俯冲[12-13]，并发生地幔对流，形成大陆边缘、边缘海和岛弧的古地理—古构造格局[14]；早古生代洋壳俯冲加剧，边缘海扩张，形成过渡洋壳[15]；晚加里东时期，洋壳岩石圈俯冲消减完毕，扬子板块与古岛弧和大陆边缘发生碰撞[16]，太阳脑岩体形成；印支期区域上发育由北向南逆冲作用，太阳脑岩体被推移[17]，形成一系列北北东向片麻理，并发生变质作用，使分散的含矿物质进行了初步富集。在压性、压扭性环境下，不利于含矿物质的迁移[18]。随着造山运动进行，后期发生应力松弛，产生张性、张扭性裂隙，热液流体萃取片麻状黑云二长花岗岩中的有利成矿元素，为含金石英脉的形成提供了一定的物质来源。

5 结论

(1) 太阳脑岩体在化学组成上以富硅、富碱(K2O+Na2O,7.38%～8.5%)为特征，属亚碱性的碱钙性系列范围，富铝(A/CNK略>1.1)的地球化学特征，与S型花岗岩类似。

(2) Rb-(Nb+Y)图解显示岩体产出的构造背景为火山弧，R1-R2图解反映岩体属于地壳熔融—同碰撞S型花岗岩，结合区域构造演化，推断其形成于晚加里东扬子板块与古岛弧和古大别地体边缘碰撞形成碰撞造山带的时代。

(3) 岩体经历了后期的构造—热事件，发生轻度变质，构造、蚀变发育。通过岩体和含金石英脉稀土、微量元素对比，结合区域大地构造演化，认为太阳脑岩体在韧脆性构造环境下，金元素进行预富集，为后期充填在裂隙中的含金石英脉提供了成矿物质来源。

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(责任编辑：陈姣霞)

WANG Aolei1, LIU Xingping2
(1.SchoolofEarthScienceandResources,Chang’anUniversity,Xi’an,Shaanxi710054; 2.SixthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Xiaogan,Hubei432000)

Geological Characteristics of Taiyangnao Rock Mass in Southern Dabie Mountain,Qichun County

Taiyangnao rock mass in southern Dabie mountain,Qichun county on the chemical composition is characterized by rich silicon,rich aluminum,belongs to sub-alkaline alkali-calcic series range.It is similar to the S type granite.Its output of tectonic background of volcanic arc,belongs to crustal melting-syn-collision with S type granite,probably formed in the late Caledonian,Yangtze plate and north China plates,marginal sea closing phase.Through comparative study of trace elements and rare earth in rock mass and gold-bearing quartz vein,the authors discusses the relationship between rock mass and gold-bearing quartz vein,thinks that part mineral of gold-bearing quartz vein originate from biotite adamellite.

Taiyangnao rock mass;gneissic biotite adamellite; rock geochemistry; gold-bearing quartz vein

2015-01-12;改回日期:2015-02-01

王傲雷(1990-)，男，在读硕士，构造地质学专业，从事金属矿产勘查和矿床地质研究工作。E-mail：wangaolei369@126.com

刘兴平(1967-)，男，高级工程师，矿产勘查专业，从事地质矿产勘查工作。E-mail:573828119@qq.com

P588.12+1

A

1671-1211(2015)02-0140-06

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150407.1116.001.html 数字出版日期:2015-04-07 11:16