安徽南部溪口岩群流纹岩地球化学特征及成因

赵先超　孙明明　吴礼彬　王利民

摘要： 溪口岩群流纹岩出露于安徽南部休宁一带，位于扬子地块东南部、江南造山带东段。通过研究溪口岩群流纹岩岩相学、主量、微量及稀土元素特征，探讨流纹岩的成因及其形成的构造环境。主量元素地球化学特征表明：该流纹岩高硅，高钠低钾，高铝，低MgO、CaO、TiO2和MnO，属于钙碱性系列过铝质流纹岩。微量及稀土元素地球化学特征表明：该流纹岩富集大离子亲石元素K和Rb，Ba、Sr、Sm和Ce相对亏损，高场强元素U明显富集，Nb、P、Zr和Hf相对亏损，Ti明显亏损。稀土元素总量∑REE为（25.11～54.51）×10-6，轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损，轻、重稀土元素分异明显，球粒陨石标准化稀土元素配分曲线明显右倾，Eu负异常明显。安徽南部溪口岩群流纹岩是洋壳局部重融的产物，形成于与同碰撞有关的火山弧构造环境。

关键词： 溪口岩群;流纹岩;地球化学特征;岩石成因;构造环境;皖南

中图分类号：P588.14+1

文献标识码：A

文章编号：2096-1871（2019）02-091-08

溪口岩群是在安徽休宁县溪口镇创名的，是江南造山带东段基底的重要组成部分，分布于皖赣鄣公山一带，为一套以陆源细碎屑岩为主、含少量火山物质的浅变质强变形构造地层体。前人对溪口岩群做了大量研究，基本理清了各岩组的叠置顺序及岩石组合特征[1]。溪口岩群浅变质碎屑岩建造及赋存于其中的枕状玄武岩锆石U-Pb年代学研究表明，溪口岩群形成于新元古代青白口纪晚期[2-5]。关于溪口岩群物质来源及沉积环境的认识一直存在争议，马荣生[6]认为溪口岩群形成的构造环境为弧后边缘盆地，是具有双重物源（火山弧和稳定陆块）的碎屑沉积;张彦杰等[3]认为溪口岩群形成于大陆边缘拉张构造环境;廖圣兵等[7]认为溪口岩群构造环境应为陆缘弧后盆地褶皱带;徐生发等[8]认为溪口岩群主要来源于以长英质为主的火山弧和大陆上地壳，沉积环境为弧后盆地。溪口岩群流纹岩的发现，对于研究障公山隆起带构造演化具有重要意义。本次野外调查，在休宁溪口镇南部源头和板桥一带，发现流纹岩沿溪口岩群浅变质岩片理面出露，局部被断层破坏。通过详实的野外地质调查和剖面测量，对流纹岩的岩石学和地球化学特征进行研究，探讨流纹岩成因及形成的构造环境。

1 区域地质背景

研究区位于扬子地块东南部，江南造山带东段（图1）。新元古代浅变质岩系广泛出露，分为青白口纪和南华纪2个构造层。青白口纪构造层由新元古代浅变质火山-沉积岩、蛇绿混杂岩和S型花岗闪长岩组成，以伏川蛇绿混杂岩带为界，东区歙县岩群是一套浅变质细碧-角斑岩建造（西村岩组Pt3x）和强烈韧性剪切的浅变质富火山物质的碎屑岩（昌前岩组Pt3ch），西区溪口岩群（Pt3X）[9]是一套浅变质碎屑岩建造。南华纪构造层由北侧历口群（QbL）和南侧昱岭关岩群井潭组（Qbj）[10]火山-沉积岩及同期具有A型花岗岩特征的正长花岗斑岩组成。盖层以南华纪—早志留世地层为主，晚古生代地层分别覆盖在震旦纪—寒武纪褶皱层和前震旦纪浅变质岩系之上;石炭纪—早三叠世地层零星出露，不整合在新元古代浅变质岩系之上。岩浆岩主要有晋宁期休宁、歙县和许村花岗闪长岩体或花岗（斑）岩体，燕山期鹅湖、旌德、太平花岗闪长岩体和黄山、伏岭花岗（斑）岩体及小岩株。

研究区构造较发育，以祁门—歙县断裂带为界，北部为成层有序的弱变形地层，构造主要为向北倒转的紧密—开阔褶皱;南部为歙县岩群和溪口岩群，以强烈剪切和紧密同斜褶皱为主，形成近EW—NEE向韧性剪切的千枚理和轴面劈理。江湾—五城断裂带以东的白际岭构造带为强烈剪切的总体无序、局部有序地层，早期韧性剪切形成的千枚理呈NE向展布，受中生代逆冲推覆构造叠加改造后呈NEE向展布。南华系—下志留统盖层以宽缓褶皱为主;中生代逆冲推覆、滑脱及走滑作用强烈，早期构造形迹受NNE向、NE向和NEE向断层叠加改造，形成复杂的构造格局[9]。

溪口岩群流纹岩片理化较强，与围岩接触界线清楚（图2（a）、（b）），野外露头呈灰白-浅肉红色，具变余斑状结构，块状构造、流纹构造（图2（c））。斑晶含量约5%～10%，以斜长石、钾长石和石英为主。斜长石为灰白色，半自形-自形板状，偶见聚片双晶及环边结构，粒径1～3.5 mm;钾长石为肉红色，半自形-自形板状，粒径1～2 mm;石英为灰白色，他形粒状，粒径约0.5 mm，早期石英定向变形，部分石英具有动态重结晶，呈定向条带排列，表面有绢云母，且被后期重结晶石英条带错开，可见拖尾（图2（d）、（e）、（f））。基质为隐晶质，由斜长石、钾长石、石英和暗色矿物组成，含微量锆石、磷灰石和磁铁矿等副矿物。此外，见少量细小黑云母，但已发生绿泥石化。岩石普遍碎裂成块，具强片理化，见硅化、褐铁矿化和黄铁矿化。

3 地球化学特征

3.1 样品采集与分析测试

样品采于休宁县源头村及附近溪口巖群的基岩露头中。样品新鲜，避开接触带、蚀变带和断裂破碎带，每个分析样品均>2 kg。

在国土资源部合肥矿产资源监督检查中心实验室完成样品测试工作，主量元素采用碱熔玻璃片法（XRF）分析，测试误差<2%;微量元素采用等离子体质谱法（ICP-MS）测试，测定精度优于5%，详细测试方法见参考文献[11]。

3.2 主量元素地球化学特征

溪口岩群流纹岩主量元素分析结果及特征参数见表1。流纹岩SiO2含量为74.49%～76.08%，平均含量为75.20%;Al2O3含量为13.72%～15.18%，平均含量为14.29%;Na2O含量为2.95%～7.07%，平均含量为4.63%;K2O含量为0.35%～4.91%，平均含量为2.89%，具有富铝高钠低钾的特征。K、Na含量变化总体较稳定，说明后期岩石蚀变较弱;Na2O+K2O为5.83%～8.48%，平均值为7.53%，为富碱岩石;Na2O/K2O为0.60～20.20，大部分样品Na2O含量大于K2O含量，属钠质型;TiO2含量为0.06%～0.10%，平均含量为0.07%;Fe2O3含量为0.42%～1.13%，平均含量为0.70%;MgO含量为0.10%～0.26%，平均含量为0.19%;CaO含量为0.26%～0.57%，平均含量为0.48%，与流纹岩Mg、Fe、Ca组分较低的规律一致，说明岩浆可能经历了强烈的结晶分异作用。

该套火山岩TiO2含量低，暗示火山岩经历一定程度的分离结晶作用，钛铁氧化物分离结晶，造成岩石TiO2含量偏低[12]。流纹岩里特曼指数σ为1.03～2.27，平均值为1.78，属于钙碱性岩石;A/CNK为1.56～2.35，大部分为1.56～1.85，属过铝质岩石;分异指数DI为90.65～95.61，说明岩浆分离结晶作用强烈;固结指数SI为0.96～2.70，说明岩浆具有壳源岩浆的特点[12]。

在火山岩TAS分类图解（图3（a））中，样品均落在流纹岩区，且均位于Ir线以下，表明岩石为亚碱性系列岩石;在A/CNK-A/NK 图解（图3（b））中，样品均落在过铝质区。因此，该套火山岩应属于亚碱性系列过铝质流纹岩。

3.3 微量元素地球化学特征

溪口岩群流纹岩微量元素和稀土元素分析结果及特征参数见表2。

流纹岩大离子亲石元素Rb相对富集，Ba、Sr、Sm和Ce相对亏损。高场强元素中，除U明显富集外，Nb、P、Zr和Hf相对亏损，Ti亏损明显，P、Ti的亏损暗示存在磷灰石和钛铁矿的结晶分离作用[15]，具有类似岛弧火山岩的特征。原始地幔标准化微量元素蛛网图（图4（a））显示，曲线总体右倾，具有相同的岩漿源区。以上微量元素地球化学特征反映源区可能为岛弧火山岩。

3.4 稀土元素地球化学特征

由表2可知，溪口岩群流纹岩的稀土元素总量∑REE为（25.11～54.51）×10-6，其平均值为36.34×10-6。轻稀土元素略富集，重稀土元素略亏损，轻、重稀土元素分异明显，LREE/HREE为2.59～5.52，平均值为3.96;（La/Yb）N为2.61～7.37，平均值为4.88，反映源区岩浆分异程度较高[17]，与岛弧钙碱性火山岩（La/Yb）N值相似。δEu为0.2～0.62，平均值为0.43，具明显的Eu负异常，反映岩浆存在斜长石的分离结晶作用[18]，或源岩部分熔融过程中存在斜长石残留。在球粒陨石标准化稀土元素配分曲线图（图4（b））上，各样品曲线具有较好的一致性，曲线为右倾的V 型，表明该流纹岩具有相同的岩浆演化源区，同时具有明显的弧火山岩地球化学特征。

4 讨 论

4.1 岩石成因

火山弧岩浆主要由受洋壳及其沉积物在俯冲过程中形成的流体或熔体交代上覆地幔楔部分熔融形成的[19-20]。刘寿和等[21]认为，火山弧岩浆具有正常分离结晶作用形成的钙碱性岩系的岩浆演化趋势。与溪口岩群流纹岩对应的井潭组变质火山岩时代为新元古代，是在华南洋壳由东南向北西俯冲到扬子地块之下时，由于洋壳重融并受陆壳混染而形成的一套岛弧型钙碱性火山岩。

溪口岩群流纹岩富硅偏碱，贫Mg、Fe和Ca，分异指数为90.65～95.61，具有正常分离结晶作用下形成钙碱性岩石系列的演化趋势。流纹岩Ti/Y为31.2～51.65，均<100;Ti/Zr为3.69～8.40，Ti/Zr均<10，表明流纹岩为典型壳源岩浆系列[22]。流纹岩强烈亏损Eu，原生岩浆在上升过程中，经历了显著的结晶分异作用[23]。从地幔到上地壳，洋脊玄武岩的Rb/Nb平均值为0.36，下地壳的Rb/Nb平均值为0.88，上地壳的Rb/Nb平均值为4.5[24]。溪口岩群流纹岩Rb/Nb平均值为11.8，证明溪口岩群流纹岩源区为壳源。流纹岩Cr含量为（0.6～1.3）×10-6，平均值为1.1×10-6;Ni含量为（1.2～5.64）×10-6，平均值为3.0×10-6，岩浆源区可能没有或只有少量幔源物质混入[25]。（La/Yb）N为2.61～7.73，平均值为4.88，反映源区地壳成熟度较低。稀土元素配分曲线为右倾V 型，表明该流纹岩属于轻稀土相对富集型的钙碱性系列岩石。综上，溪口岩群流纹岩应为洋壳局部重融的产物。

4.2 构造环境

溪口岩群流纹岩低Y、Nb和Yb，说明其类似于火山弧和同碰撞花岗岩，而非板内花岗岩或洋脊花岗岩（图5（a）、（b））。同碰撞花岗岩A/CNK>1.15[14]，流纹岩A/CNK>1.15，推测为同碰撞花岗岩。在Rb-（Y+Nb）图（图5（c）））和Rb-（Yb+Ta）图（图5（d））中，多数流纹岩落在同碰撞花岗岩和火山弧花岗岩范围内。流纹岩Ta、Ti和P呈明显亏损，Al2O3含量较高，与岩浆源区受古俯冲带流体的交代有关，可能形成于岛弧构造环境。Zr、Nb、Y、Ta和Hf均属于抗蚀变元素，在蚀变和变质作用中具有良好的稳定性，可指示源区性质。溪口岩群流纹岩Ta/Yb值和Th/Yb值相对较低，而Th/Ta值和Ba/Nb值相对较高，显示其具有岛弧火山岩的地球化学特征。

薛怀民等[26]推测溪口岩群形成的构造环境应为火山弧—弧后盆地;中国地质调查局南京地质调查中心[2]和张彦杰等[3]认为，赣东北与溪口岩群对应的双桥山群主体为火山弧构造沉积环境下的建造组合，含多层岛弧钙碱性中基性和中酸性火山岩系。综上，溪口岩群流纹岩与火山弧更具亲缘性，形成于与同碰撞有关的火山弧构造环境。

5 结 论

（1）溪口岩群流纹岩高硅、高钠、低钾、高铝、贫Mg、Fe和Ca，具壳源岩浆特征，属于亚碱性系列过铝质流纹岩。

（2）溪口岩群流纹岩大离子亲石元素Rb相对富集，Ba、Sr、Sm和Ce相对亏损;高场强元素除U明显富集外，Nb、P、Zr和Hf相对亏损，Ti明显亏损;稀土元素总量较低，LREE富集、HREE亏损、轻重稀土元素分馏明显，具明显Eu负异常，具明显的弧火山岩地球化学特征。

（3）溪口岩群流纹岩是洋壳局部重融的产物，形成于与同碰撞有关的火山弧构造环境。

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Geochemical characteristics and petrogenesis of rhyolites ofthe Xikou Group in South Anhui Province

ZHAO Xian-chao，SUN Ming-ming，WU Li-bin，WANG Li-min

（Geological Survey of Anhui Province，Hefei 230001，China）

Abstract：Rhyolites of the Xikou Group are tectonically located at the southeastern part of the Yangtze Plate and the eastern Jiangnan Orogen， with outcrop mainly in the Xiuning area， South Anhui Province. This study investigated the petrogenesis and tectonic setting of Xikou Group rhyrolites through petrographic and geochemical analysis. Geochemical characteristics of major elements indicate that the rhyolites are characterized by high SiO2，high Na and low K，high Al2O3，low MgO，low CaO，low TiO2，and low MnO，suggesting a typical calc-alkaline series with peraluminous features. Geochemical characteristics of trace elements show that rhyrolites are enrichment of large-ionlithophile elements K and Rb， relative depletion of Ba， Sr， Sm and Ce; obvious enrichment of high field strength element U， relatively depletion of Nb， P， Zr and Hf， obviously depletion of Ti. The total REE content is （25.11～54.51）×10-6，with slightly enriched LREE， relatively depleted HREE and significant LREE-HREE differentiation. Chondrite-normalized REE distribution patterns show obviously right-dipping and distinct Eu negative anomaly. The above study suggests that the Xikou Group rhyolites in South Anhui were product of partial melting of the oceanic crust and formed in a volcanic arc tectonic environment related to syncollision.

Key words：Xikou Group;rhyolite;geochemical characteristics;petrogenesis;tectonic setting;South Anhui Province