攀西岩带前震旦纪正长岩岩石地球化学特征及成因

谢长江，骆志红，邓元兵

（四川省地矿局一○八地质队，四川 崇州 611230）



攀西岩带前震旦纪正长岩岩石地球化学特征及成因

谢长江，骆志红，邓元兵

（四川省地矿局一○八地质队，四川 崇州 611230）

摘要：在400km多长攀西岩带中，于盐边县鳡鱼乡附近发现了前震旦纪正长岩，生成年龄937.5Ma，属晋宁期产物，是该区最早的侵入岩浆活动记录。彼时正是四川褶皱基底形成期，也是古中国地台形成期，该时期的扬子（晋宁）运动在在该区表现为褶皱造山，造山岩浆侵入和区域低温动力变质作用同步发生的大变动时期。而该时生成于开放拉张背景下的鳡鱼正长岩体与大地构造环境格格不入，在漫长的晋宁期中，难道还真存在过拉张的构造背景时期吗？抑或是深大断裂带上局部拉张条件下生成？无论怎样自圆其说的解释，这一张性构造背景条件下生成的鳡鱼岩体，无疑都是前震旦纪大地构造背景下的真实地质记录，或许它所释放的地质信息就是解开前震旦纪拉张大地构造背景之谜的金钥匙。

关键词：攀西岩带；正长岩；地球化学；成因；鳡鱼乡

400km多长的攀西岩带[1]中，后印支的碱性岩、过碱性岩较多，并产有大型规模的稀土矿床。而该岩带在前震旦纪55个侵入体中，在调研史上还没有一个碱性正长岩的记载。1∶5万盐边幅区域地质调查中，逐渐认识到原来的鳡鱼似斑状石英闪长岩体的东部应为似斑状石英正长岩体，为晋宁期（937.5Ma）生成。从测年值看是测区最古老的侵入体。此时原始陆核规模较小，正处于古中国地台形成期，在陆壳极薄的情况下，居然首先生成了碱性的正长岩，真是一个奇迹。它的出现又和四川宝兴县中元古代盐井群的粗面岩，以及后来的碱性、过碱性岩、及稀土矿床的产生有无演化、成生上的联系呢？抑或真是Rodinia超级大陆裂解的证据等，这些都是值得研究和关心的地质问题。

1　岩体地质特征

该岩体出露于四川省老盐边县城东侧的鳡鱼乡附近而得名，岩体总面积11.53km2。其中正长岩面积约5.63 km2， 侵位于元古代盐边群底部的荒田组火山岩中，呈不整合侵入接触。岩体切割围岩层理呈锯齿状延伸，彰显后构造期侵入体特征。岩体内可见荒田组火山岩的捕虏体。岩体东侧局部被早震旦世列古六组的砂、砾岩不整合沉积覆盖，西侧被攀枝花断裂带中的大石头断裂所切割破坏，使其产出形态呈不完整的岩株状。岩体主要由细粒石英正长岩组成，主要矿物成分为正长石，次为斜长石，少量石英、黑云母。岩体内见大量的基性岩脉及少量中、酸性岩脉侵人穿插，脉幅数米至数十米不等。岩体内近东西向展布的裂隙中充填有石英脉，脉壁强烈绢云母化，同时伴有细脉浸染状铜矿化，其含铜品位可达2.60%，因此局部已形成多个矿点、矿化点。岩体所处大地构造位置在扬子地台西缘与松潘—甘孜造山带结合部的台缘地区—康滇基底断隆带中的共和短轴背斜（穹窿状）西侧，因其年龄古老而成为前震旦纪共和短轴背斜的组成部分，岩体隶属于四川省区域地质志所划分的攀西岩带。

图1　鳡鱼岩体锆石U-Pb年龄谐和图

2　岩体同位素年龄及生成时代

据宏观地质特征调查表明，岩体侵位于元古代盐边群荒田组火山岩中，伏于早震旦世列古六组砂、砾岩之下。岩体上、下年龄限定清楚。本次区调工作采用LA-ICP-MS分析方法对锆石进行U-Pb测年。选用锆石颗粒20颗。锆石的岩浆震荡环带发育，为岩浆结晶时期生成的锆石。分析取得共20个数据分析点（表1）均位于谐和线上或其附近，较为集中，且与谐和曲线交于一点（图1）。其谐和年龄为937.5 ±8.4Ma（MSWD=0.55），与宏观地质研究事实基本相吻合，年龄值数据较可靠。

但是它侵入的围岩-盐边群荒田组底部的玄武安山岩的年龄才823Ma，这还不算年轻的，杜利林等在荒田组蚀变玄武岩中获得782Ma[2]，而其上覆的小坪组却有888Ma[3]均为锆石U—Pb法），年龄数字颠倒，与地层叠覆律相左。再看同构造期关刀山岩体的U—Pb年龄856Ma，作为后构造期的鳡鱼正长岩体应该更新才对。如果将鳡鱼正长岩体作为Rodinia超级大陆裂解的依据，既要解释岩体的产出地质背景，还有时代的严格要求，因此对岩体的真实年龄探讨是值得的，因为它有深远的大地构造意义。尽管存在一些相互矛盾的问题，但是现在还不至于影响它作为划分晋宁期构造岩浆岩的依据。

表1　鳡鱼岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果表

3　岩相学特征

3.1岩石学特征

该岩体主要为前震旦纪中酸性侵入岩，岩性以蚀变正长岩、似斑状中-细粒石英正长岩、花岗闪长岩为主，此外还有二长花岗斑岩，辉长、辉绿岩等脉岩穿插，厚度一般数米至数十米不等的脉状。

3.1.1蚀变似斑状正长岩

岩石具似斑状结构，块状构造。由钾长石（75%），斜长石（20%），石英（5%）为主构成。斜长石呈半自形柱状，有时形成粗大的晶体，而成为似斑晶。无论是斜长石斑晶矿物还是斜长石基质矿物都有强烈的绢云母化，有的已完全被绢云母所交代。钾长石也呈半自形柱状晶体，其中呈长方形的条纹长石，正长石都有泥化现象。石英呈细晶状，充填于其它矿物颗粒之间，含量较少。该岩石从矿物含量判断，应为钾质正长岩。

3.1.2似斑状中细粒石英正长岩

岩石呈灰白色，灰绿色，具似斑状结构，块状构造。斑晶矿物以微斜长石为主，更长石斑晶为辅，斑晶矿物含量约30%；基质具花岗变晶结构。以更长石，角闪石，石英，微斜长石，黑云母等组成，含量约70%。更长石具半自形斑状晶体，显示清楚的聚片双晶，并有中强程度的绢云母化，钾长石呈半自形柱状或它形晶。充填于斜长石，石英等矿物颗粒之间，长石排列基本无序，不具有定向性。角闪石呈柱状，多数次生变化为绿泥石；石英含量＜20%，呈它形不规则颗粒，多具裂纹，受构造应力影响明显。黑云母呈磷片状，嵌于其它矿物颗粒之间，大多强烈蚀变为绿泥石，含量5%±。副矿物主要为锆石，磷灰石，它们常包裹在角闪石晶体之中，表明它们生成于角闪石结晶之前。该岩石的岩化分析，显示钠质正长岩特征。

3.1.3花岗闪长岩

半自形粒状结构，成分：斜长石＞55%、钾长石＜20%、石英＜20%、黑云母5%。斜长石：＞55%，半自形柱状，大多具有中—强绢云母化，无序排列。钾长石：＜20%，半自形柱状或他形，填于斜长石的间隙中或斜长石与石英的间隙中。石英：＜20%，呈他形粒状，填于长石的间隙中。黑云母：含量5%，呈鳞片状，填于斜长石与石英的间隙之中，黑云母强烈蚀变，皆变为绿泥石。据该层岩石化学分析成果判断，也应为正长岩。

表2　鳡鱼岩体硅酸盐分析数据一览表（×10-2）

3.2岩石化学特征

似斑状中-细粒石英正长岩的SiO2含量一般为65.87%±，岩石酸性度在中性岩的上线边缘（表2）。C.I.P.W标准矿物石英含量为13.2%～15.2%，也较好的反映了岩石的酸性度范围（表3）。AI2O3含量的平均值17.61%，比中国闪长岩平均值略高，与中国正长岩平均值接近。铝指数（A/CNK ）为1.13，不论分子数或原子数，均为Al>K+Na+Ca,属十分典型的铝过饱和，据铝饱和度的分类，属过铝的岩石类型。氧化二钠含量6.07%～7.12%，平均6.06%，比中国正长岩平均值高得多，最高可高出75%，与世界正长岩平均值相比，更是高得出奇，高出近2倍，在W.J.Collins.etal的花岗岩成因类型划分图解上已超过了纵坐标的范围，彰显出它非同寻常的高含量，高得来已经超出了一般岩石的含量范围；K2O含量平均值3.07%，介于中国闪长岩和正长岩平均值之间；碱总量平均值9.67%，比中国闪长岩平均值高出30%，与中国正长岩值相近。比世界正长岩平均值高出24%。总体观之，基本上与正长岩接近或相当。

总而言之，碱含量极高，且尤以Na2O为最；但CaO含量却出奇的低，平均值0.77%比中国正长岩平均值低了2倍，比世界正长岩平均值低了近5倍。相比较的最高含量和最低含量构成了该岩体岩石化学的显著特征。

岩石碱性程度的划分多据碱总量和SiO2的重量百分含量来确定的，如皮科克法和T.N.Irvine等。而赖特法（Wright）则更为全面，不但考虑了硅碱因素，还综合了铝，钙氧化物的含量来进行，因此采用莱特法。在碱度率(AR)-SiO2判别图解上显示，鳡鱼岩体的岩石碱性程度属碱性岩范畴（图3）。李特曼组合指数为3.88～4.14，在里特曼～戈蒂里图解和TAS分类图上也同样处于碱性岩区域（图4），充分显示出鳡鱼正长岩的碱性岩特征。用E.A.K.T.Middlemost(1972)和N..Irvine的Ab’-An-Or图解进一步判别，均为钠质碱性（图3）。

图2　鳡鱼岩体钾钠关系图

图3　鳡鱼岩体碱性度判别图

表3　鳡鱼岩体C.I.P.W标准矿物计算表

由上可见，该岩体的岩化特征属于SiO2弱饱和，过铝的钠质碱性岩，反应在C.I.P.W标准矿物的含量上则出现＜20%的石英含量和出现少量刚玉。同时具很低的钙长石含量和极高的钾长石含量（75%±）等特征，充分展示出碱性岩的本质。

岩石化学分类命名在LeMaitre.R.W等的TAS图上处于粗面英安岩区（图3）。对应的侵入岩为石英正长岩，利用C.I.P.W标准矿物投影于地科联推荐的Q-A-P分类图解中，处于碱长正长岩和石英正长岩区（图5），结合岩石结构、构造及矿物含量特征，综合考虑应为似斑状中--细粒石英正长岩。

图4　鳡鱼岩体TAS分类图

3.3稀土元素地球化学特征

鳡鱼似斑状中、细粒石英正长岩体中采集了稀土元素分析样2件，稀土总含量一般在261.14～275.36×10-6之间，平均值267.76×10-6，含量较高（表4）。比中性岩丰度值高出2倍多，甚至比花岗岩（赫尔曼·1970）和碱性岩（K·图尔基安·1961）丰度值[4]都还要高。据刘英俊、曹励明等人（1987）的研究表明，从基性、超基性岩、花岗岩到碱性岩，其稀土总量是不断增高的[5]。因为稀土有向酸性岩和碱性岩富集的趋势。以此判断，该岩体为碱性的石英正长岩较为恰当。δ Ce值1.06，接近于Ce无异常，表现在稀土配分模式图上，在Ce处呈直线延伸。δ Eu平均值0.73，具有δ Eu的负异常特征，在稀土配分曲线上，在Eu处呈下陷的“V”字形曲线延伸（图6）。

图5　鳡鱼岩体Q-A-P定量分类图解

表4　鳡鱼岩体稀土元素分析结果一览表（×10-9）

轻稀土总量比重稀土总量大得多，轻稀土强烈富集，重稀土强烈亏损。体现在LREE/HREE比值上，其数值比较大，为11.06，即轻稀土总量比重稀土总量大11倍多。反映在稀土配分图上，是一条左高右低，具明显的Eu负异常的“V”字形曲线，且斜率较大，稀土配分类型属于强烈富集型具有碱性岩的特征表现形式[4]。同时也表明岩石中稀土分异特征十分显著。

图6　鳡鱼岩体稀土元素配分莫式图

图7　鳡鱼岩体微量元素蛛网图

3.4鰔鱼岩体微量元素特征

鳡鱼似斑状中—细粒石英正长岩体中采集的微量元素分析数据表明，岩体中的相容元素Ni含量在2.82～3.06ppm之间，平均值2.94ppm（表5）。与闪长岩丰度值相比，明显偏低。而与正长岩丰度值十分接近。V元素含量平均值37.6PPm，与闪长岩丰度值相比略低了近3倍，而与正长岩丰度值接近。Co元素也具有大致相同的特征。这些相容元素的含量特征多表现出岩体的碱性岩性质。

表5　鳡鱼石英正长岩体微量元素分析结果表（×10-6）

大离子亲石元素Sr平均含量200ppm,与闪长岩丰度值相比，低了1倍，而与正长岩相比，则十分类同，Th含量平均值15ppm，与闪长岩丰度值相比，低了2倍多，而与正长岩相比，却十分接近，这一系列特征都表现出该岩体的碱性岩性质。而钡元素含量平均值843ppm，与正长岩丰度值相比，则含量较低。

在微量元素N-MORB标准化珠网图上，微量元素曲线显左高右低的富集型模式。大离子亲石元素Rb、Ba、La等呈峰值，其中尤以La最为突出，因为它们为不相容元素，一般在岩浆结晶晚期才晶出，是最后结晶富集的元素，所以含量很高。而Nb、Ta、Ti等惰性元素则含量很低，而呈低谷深陷（图7），其中锶元素含量也很低。

总而言之，鳡鱼岩体除了岩石化学成分，稀土含量特征与正长岩相似外，微量元素含量特征大多也与正长岩十分接近，进而从微量元素含量特征进一步佐证了鳡鱼岩体碱性“正长岩”的属性。

4　岩体成因探讨

鳡鱼似斑状中细粒石英正长岩与强蚀变中—基性火山岩及密集的辉长岩，辉绿岩、闪长岩、花岗岩脉相伴产出，火山岩面积大（151km2），而正长石面积小（5.63km2）。侵入于中—基性火山岩中。岩体常量元素富钠贫钾，K2O/Na2O比值小（0.47左右）。而在松潘—甘孜造山带中与花岗岩相伴生的正长岩类多富钾，钾钠比值大于“1”。这些特征表明鳡鱼岩体的成生与基性岩有着密切的关联。这与吴利仁（1965）研究我国的碱性岩成因有类同性；也与Ky3HeLIOB（1955）研究正长岩的成因相似[6]。

此外鳡鱼岩体中的大离子亲石元素在微量元素蛛网图上呈现峰值，表明它们是在岩浆分异结晶的晚期才生成。因为它们在岩浆结晶早期是不相容的，反应在常量元素上则呈现CaO，MgO等难相溶组分的极低值，而碱、硅、铝则含量较高，分异指数大。在稀土地球化学行为上则见稀土总量高（267.76ppm），Eu含量低等一系列特征，不但表明岩浆来源深，也表明岩浆分异特征十分显著。同时说明岩浆来自原始地幔，由于底辟上升，使上地幔部分熔融的玄武岩浆上升。因温度高，促使下地壳物质低度熔融，低度熔出者，首先是易融组分，因此多为碱性或较酸性的岩浆[7]。简言之，鳡鱼岩体这种较酸性的碱性岩浆，是来自地幔的玄武岩浆部分熔融、并经分异结晶而成。体现在岩石化学成分上，则见富钠贫钾、酸度低，碱总量高的一系列特征。因为当时地壳薄，受地壳物质影响也较小，也是重要因素。

将鳡鱼岩体的岩化资料与Petro，.Wo·Lo等根据不列颠，冰岛—阿拉斯加，南加利福尼亚的资料总结划分的张性花岗岩和压性花岗岩的岩化参数（表6）进行对比，可见绝大部分参数与张性花岗岩相似。判别为张性环境条件下生成的SiO2弱饱和的碱性似斑状中～细粒石英正长岩。这种张性环境的地质构造背景从区域剩余重力异常图（据王宝祿等，2004）中也获得证实，测区大部分地区均处于负的布格重力异常背景上的相对正异常区，示该区地幔上隆，地壳减薄，处于相对的伸展背景状态。地幔上隆区在区域上东起安宁河断裂，西止于楚雄—雅砻江隐伏断裂带，呈南北向长条状展布，宽70km左右，长度大于300km。这一地壳减薄、地幔上隆区加上隐伏断裂的存在，加速了正长岩的生成。鳡鱼正长岩体的出现，即是该伸展构造背景条件下的岩浆活动记录。这种晋宁造山期后、局部裂解环境的产物，可能是Rodinia超级大陆[9]裂解的证据。

表6　鳡鱼岩体形成环境岩化参数判别统计表

但明显的问题是，岩体生成于扬子（晋宁）期。此时是四川省褶皱基底形成期[1]，也是古中国地台形成期。该时的扬子（晋宁）运动表现为褶皱造山；区域低温动力变质作用和造山岩浆活动侵入同步进行的大变动时期，多数学者认为是前震旦纪攀西岛弧生成期[7]。一般的理论认为，岛弧环境产生中—酸性的钙碱性系列岩石组合，不会生成碱性岩和过碱性岩浆。而将晋宁期的鳡鱼碱性正长岩判别为拉张大地构造环境下生成，这又和大地构造背景格格不入，这就是问题的症结之所在。

综上认为鳡鱼岩体是玄武岩浆底辟上升造成部分熔融，分异而形成的碱性岩浆，其生成的构造背景为开放的拉张条件下形成。有可能是在深大断裂带上的局部拉张背景下生成，也可能是在漫长的晋宁～澄江期中确实存在过一段拉张大地构造背景时期，尽管现在的证据不多，在漫长的前震旦纪谁也不能保证没有发生过张性的大地构造背景时期。

参考文献：

[1]四川省地质矿产局.四川省区域地质志[M].北京：地质出版社，1991.

[2]杜利林，耿元生，等.扬子地台西缘盐边群玄武质岩石地球化学特征及SHRIMP锆石U—Pb年龄[J].地质学报，2005，79（6）：805～813

[3]杜利林，郭敬辉 耿元生，等.扬子西南缘盐边群时代及构造环境；来自碎屑沉积岩的约束[J].岩石学报，2013，29（02）：641～671.

[4]陈德潜，陈刚.实用稀土元素地球化学[M].冶金工业出版社，1990.

[5]刘英俊，曹励明，等.元素地球化学导论[M].北京：地质出版社，1987.

[6]邱家镶.应用岩浆岩岩石学[M].中国地质大学出版社，1991，

[7]潘桂棠，等.青藏高原及周边地质大地构造格局及演化特征 青藏高原区域地质调查理论与方法 中国地质调查局p13

[8]张云湘，骆耀南，杨崇喜，等.攀西裂谷[M].北京：地质出版社，1988.

[9]耿元生，杨崇辉，杜利林，等.扬子地台西缘变质基底演化[M].地质出版社(北京)，2008.

Petrogeochemistry and Genesis of the Pre-Sinian Syenite in the Panxi Magmatic Belt

XIE Chang-jiang LUO Zhi-hong DENG Yuan-bing
(No.108 Geological Team,BGEEMRSP,Chengdu 611230)

Abstract:A Pre-Sinian syenite rock mass with an age of 937.5Ma is discovered in the Panxi magmatic belt.However,this time during that the folded basement of this region was formed was characterized by compressional movement.In that way,what does it mean?

Key words:Panxi magmatic belt; syenite; geochemistry; genesis

作者简介：谢长江（1964-），男，四川中江人，高级工程师，主要从事区域地质矿产调查和矿产勘查

收稿日期：2015-04-30

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.005

中图分类号：P588.12

文献标识码：A

文章编号：1006-0995（2016）01-0025-06