安县高川黑湾辉绿岩地球化学特征及成因研究

陈小涛，谢启兴，齐伟

（四川省地矿局川西北地质队，四川绵阳　621000）

安县高川以北的黑湾辉绿岩分布于安县水磨沟一带，包括两期，其一为与辉长岩同期产出，分布于彭灌杂岩中，其二为沿着北川-九顶山断裂带两侧产出，时代属于印支-燕山期。该辉绿岩呈岩床状分布于北川断裂带以北的安县高川，辉绿岩以大致顺层或斜切层的板状侵位于寒武系邱家河组中，呈岩床状产出，地貌显示突出。岩墙群后期出现构造变形而部分地段可见褶皱，岩石类型较为单一，见图1。

图1　安县水磨沟辉绿岩剖面Fig.1 Shuimogou diabase section in an County

1　岩石矿物学特征

该区辉绿岩，呈灰绿色，具辉绿结构，由自形斜长石所组成的三角形空间中，充填了辉石、金属矿物以及少量的已绿泥石化的隐晶质。主要矿物成分：基性斜长石（70%～79%），白至灰白色，部分呈微浅蓝色，自形长柱状，玻璃光泽，半透明，两组解理，多数具有钠黝帘石化；单斜辉石（15%～25%），它形柱粒状，淡褐色，解理完全，玻璃光泽，辉石多裂纹、破碎状，部分绿泥石化，金属矿物磁铁矿、钛铁矿等。据1:5万中心等四幅区调（2012）资料，测区辉绿岩岩石化学成分列于表1。

利用其化学在辉石的成分投影图CaSiO3-MgSiO3-FeSiO3图解见图2，区内辉石均属于普通辉石。

图2　测区辉绿岩辉石成分投影图Fig.2 The projection diagram of diabase pyroxene composition

2　岩石化学及地球化学特征

本区辉绿岩主要位于碱性岩系列德粗面玄武岩、玄武粗安岩区，个别位于玄武岩区，区内辉绿岩岩石化学成分SiO2含量在44.88%～46.88%之间，TiO2含量2.72～3.53%，K2O为0.2%～2.18%，Na2O为3.74%～4.22%，MgO含量为4.26%～7.48%。总体具有高Al2O3、TiO2特征，随着SiO2含量的升高，K2O、Na2O略有升高，Fe2O3、FeO、Al2O3、MgO、CaO略有降低，其他变化不大。相应地，特征值组合指数（σ）介于3.55～16.5，多数位于5～12之间，属于碱性-强碱性岩系，碱度率（AR)介于1.36～1.95，变异属于碱性-强碱性，表明区内辉绿岩属于碱性岩系。Na2O/K2O介于1.72～19.18，An-Ab/-Or属于钠质系列，表明区内辉绿岩属于钠质系列。

区内辉绿岩脉轻稀土总量与重稀土总量的比值范围为4.83～5.92，表明岩石不同程度地富集轻稀土，轻重稀土分异较强，配分型式图呈右倾型，且斜率中等；δEu一般范围在0.69～0.82，Eu呈亏损型，个别1.04Eu略正异常，绝大多数样品在Eu处出现明显的低谷，具负铕异常，表明岩浆源于地幔受到陆壳强烈混染，配分曲线右倾并总体呈“V”型分布，与板内玄武岩类似。

表1　辉绿岩辉石化学成分表Tab.1 Chemical composition table of pyroxene pyroxene

表2　辉绿岩岩石化学成分及特征值表Tab.2 Chemical compositions and characteristic values of diabase rocks

辉绿岩微量元素含量中显示，Cr、Ti、Zr、Cu、Ag含量比地壳丰度值高，Pb、Ni含量低于地壳丰度值，而V、Nb、Sn、Co含量与地壳丰度值相当。在原始地幔标准化比值中，各样品不相容元素分布趋势基本一致，大离子亲石元素Ba、U高场强元素Zr、Sm相对富集，K、La、Ce、Sr、P相对富集，亏损高场强元素Nb，以及Ti、Y、Yb，与板内玄武岩类似，同时Nb的亏损预示了板内伸展应力体制。特征值Zr/Nb为9.1～39.24，部分低于原始地幔平均值（14.8），部分高于其平均值；La/Nb1.39～4.55，个别0.89多数大于1，表明岩浆遭受陆壳混染明显。

3　构造环境与形成时代

高川辉绿岩属于高铝碱性玄武岩系列，岩石偏碱性富钠、TiO2(2.18～3.53），与幔源岩浆类似，但其铁质不高，高镁特征Th/Ta包括两个层次，部分1.44～2.19接近原始地幔，部分4.37～9.33原高于原始地幔值；La/Nb值除一件为0.89小于1外，其余为1.39-4.55均大于1，表明区内岩浆源自地幔并收到陆壳强烈混染。

另一方面，绝大多数样品FeO*-MgO-Al2O3显示，辉绿岩属于大陆板内环境，辉绿岩样品数据几乎落入板内玄武岩区；Zr/Y-Zr样品也均落入板内玄武岩区。不相容元素与原始地幔的比值中，各样品不相容元素分布趋势基本一致，大离子亲石元素Ba、U高场强元素Zr、Sm相对富集，K、La、Ce、Sr、P相对富集，亏损高场强元素Nb，以及Ti、Y、Yb，与板内玄武岩类似，同时Nb的亏损预示了板内伸展应力体制。

综上所述，根据主元素、微量元素、稀土元素特征，区内辉绿岩形成板内构造环境，属于大陆裂谷作用产物。高川辉绿岩床顺层或穿层侵位于寒武系邱家河组中，1:5万中心等四幅区调在该岩床获得LAICP-MS锆石U-Pb年龄数据282.8±1.2Ma，在该岩床以东的北川陈家坝侵位于寒武系邱家河组的辉绿岩脉中，获得SHRIMP锆石U-Pb年龄为213.4±3.4Ma。

结合在区域上辉绿岩侵入的最新地层为泥盆纪养马坝、平驿铺组，辉绿岩形成后，卷入后期变形形成的褶皱，由此间接说明，它的侵位时间是上述地层沉积之后，在晚三叠世大规模褶皱变形之前，时代归属晚二叠世。

表3　测区辉绿岩稀土元素含量及特征值表（计量单位:μg/g）Tab.3　Rare-earth element content and characteristic value table of diabase(measurement unit:Mu g/g)

4　结论

结合区域地质背景，区内高川地区辉绿岩床，为区域上峨眉地裂运动大规模岩浆活动在测区的大规模反映。区域上，茂汶-北川逆冲断裂带的上下两盘，均可断续见及规模大小不等的辉绿岩脉呈岩墙或岩床状成群成带的侵位于上盘后龙门山裂谷区的下寒武统邱家河组和志留系茂县群变质岩系以及下盘前龙门山台区的“彭灌杂岩”基底及上覆泥盆系和最高层位的中二叠统茅口组灰岩层的次级断裂或节理裂隙中。根据辉绿岩群的最高产出层位和形成于非造山性伸展构造环境的幔源岩浆判别分析结果，以及陈家坝辉绿岩脉获得的SHRIMP锆石U-Pb年龄213.4±3.4Ma分析，结合区域伸展性深断裂形成历史的综合构造解析结果来看，辉绿岩脉与隐伏于后龙门山逆冲推覆构造前缘带之下的华力西期裂谷带密切相关，为裂谷型幔源岩浆沿着断裂带上侵并与陆壳混染侵位形成，是火山喷发成因玄武岩的同期异相产物。

参考文献：

［1］谢启兴.孙萍.梅刚.区域地质调查报告1:250000绵阳市幅［R］.成都:四川省地质调查院,2013.

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