贵州省施秉大坪钾镁煌斑岩地球化学特征及源区指示

杨毓红，黄 艺，刘 燊，张锡贵，杨朝贵，叶 春，龚兴祥，2，文德修，熊 碧

(1.贵州省土地矿产资源储备局；2.自然资源部基岩区矿产资源勘查工程技术创新中心；3.西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室；4.贵州省地质矿产勘查开发局101地质大队；5.贵州有色和核工业地质局地质勘查院)

自贵州镇远马坪发现中国第一个原生金刚石钾镁煌斑岩体(最初被定义为金伯利岩)以来，前人对贵州黔东南钾镁煌斑岩开展了大量的研究，在岩石学特征及年代学特征方面取得了较多成果和认识(卢登蓉 等，1987，任怀翔1993，江万1995，方维萱 等，2002，张锡贵2015)，但是在岩石地球化学及源区特征方面研究较少，本文通过对近年来新发现的施秉翁哨大坪钾镁煌斑岩脉的主微量元素地球化学特征研究，试图对其源区特征进行探讨。

1 地质概况

按中国区域地质志(贵州志)2017版，本研究区位于二级分区扬子陆块，三级分区江南复合造山带，四级分区黔南坳陷区和榕江加里东褶皱区，五级分区为铜仁开阔复式褶皱变形区和榕江开阔复式褶皱变形区交界区域。区内断裂构造主要为东西向镇远-纳雍深大断裂和北东向松桃-三都深大断裂及其派生的次级断层、节理和裂隙，这两大断裂控制了晚古生代偏碱性超基性岩(煌斑岩)的产出，控制了晚白垩世山间磨拉石盆地产出、新近系山间盆地的产出。是区内乃至整个贵州省境内金刚石母岩钾镁煌斑岩的主要控制性构造。区内岩浆岩发育程度一般，可见以钾镁煌斑岩类的岩墙组合，分布在区域性北东向松桃-三都北西侧，主要集中在东西向贵阳-镇远断裂带与其交汇处的南西侧和西侧。区域出露地层主要包括青白口系、震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、白垩系、新近系及第四系(图1)。青白口系、震旦系和志留系以海相碎屑沉积为主，寒武系和奥陶系以海相碳酸盐沉积占优势，白垩系为山间盆地沉积，第四系为内陆山地多成因堆积。在寒武系下统清虚洞组发育钾镁煌斑岩及类似岩浆岩，晚奥陶世-志留纪，黔中隆起造成本区大范围剥蚀现象。新元古-早古生代，研究区长期处于岩石圈伸展背景之中(贵州省镇远马坪-麻江隆昌金刚石原生矿整装勘查报告2014)。

图1 研究区地质简图

2 采样及分析方法

本研究所采样地点为施秉县翁哨大坪地区，共采集钾镁煌斑岩样品10件，全部采自岩脉中的不同区域(图2左)，由于岩墙风化程度严重，所采样品均选择相对新鲜的部分。在岩石粉碎过程，每件样品均保留未与围岩接触部分，并剔除了穿插在样品中的方解石脉等可影响样品特征的杂质，尽可能排除围岩的可能干扰。样品的主微量元素含量测试在澳实分析检测(广州)有限公司实验室完成。主元素采用ME-XRF26d X荧光光谱完成，分析精度优于3.5%；微量元素采用ME-MS81熔融法电感耦合等离子体质谱完成，精度优于10%。另外，研究过程还选择有代表性的新鲜样品采用徕卡DM2500P型显微镜开展了系统的薄片鉴定。

3 岩体地质特征

图2 贵州施秉大坪钾镁煌斑岩脉野外照片及显微照片

4 地球化学特征

4.1 主元素组成

图3 贵州省施秉大坪钾镁煌斑岩脉Al2O3 -TiO2图解

表1 施秉大坪钾镁煌斑岩脉主元素分析结果(wt.%)

4.2 微量元素

5 讨论

5.1 分离结晶作用

通过对部分熔融和分离结晶作用过程稀土元素地球化学行为研究，Treuil和Joron(1975)选择不相容元素La和中等分配系数元素(La/Sm-La相关图解)进行了岩石形成过程部分熔融和分离结晶作用的有效探讨，从而对后续研究过程基性火成岩成因判别提供了有效的判别标准：在部分熔融过成岩程，La/Sm比值将随La的含量增加而增大；相比之下，同源岩浆分离结晶作用过程La/Sm的比值随La的丰度增加无明显变化，保持在相对稳定的比值范围(欧阳征健2006)。研究区钾镁煌斑岩在La/ Sm-La相关图解上投影均不存在明显的正相关性(图7)，却显示相对稳定的比值特征，表明原始岩浆在形成过程经历了明显的分离结晶作用影响。研究区钾镁煌斑岩在稀土配分图解上均不具有明显的负Eu的异常，暗示岩浆演化过程斜长石分离结晶作用较弱，暗示岩浆分异作用发生在较深源区附近(K.J.Fraser等1986)。另外，大坪煌斑岩的Cr平均含量为886 ppm，低于原始岩浆Cr含量(Cr>1 000 ppm)以及低于原始岩浆的Mg#值，均显示研究区钾镁煌斑岩经历了分离结晶的过程，所有样品普遍不具有Eu的负异常特征，表明岩浆演化过程斜长石的分离结晶作用不明显。

表2 施秉大坪钾镁煌斑岩脉微量元素及稀土元素分析结果

图4 贵州省施秉大坪钾镁煌斑岩原始地幔标准化微量元素配分图解

图5 贵州省施秉大坪钾镁煌斑岩球粒陨石标准化稀土元素图解

5.2 地壳混染

图6 贵州省施秉大坪钾镁煌斑岩Zr-Nb及Zr-Hf图解

图7 施秉大坪钾镁煌斑岩脉La/Sm-La图解

图8 施秉大坪钾镁煌斑岩脉Nb/Ta- La/Yb图解

5.3 源区特征

图9 施秉大坪钾镁煌斑岩脉Nb/U-Nb图解(A)和Th/Yb-Ta/Yb图解(B)

6 结论

(1)施秉大坪钾镁煌斑岩主元素成分在钾镁煌斑岩化学障范围内，属典型的钾镁煌斑岩。在Al2O3-TiO2图解中，研究区样品均投入橄榄钾镁煌斑岩区域。施秉大坪钾镁煌斑岩强烈富集高场强元素(Nb、Ta)、Th和U，明显亏损大离子亲石元素(Rb、K和Sr)和Ti，且不存在明显的Eu亏损。

(2)形成施秉大坪钾镁煌斑岩脉的原始岩浆在形成过程经历了明显的分离结晶作用，岩浆源区受到过前俯冲-交代过程(源区混合作用)的改造，而受到地壳混染作用较小。

(3)施秉大坪钾镁煌斑岩脉来源于以石榴石二辉橄榄岩为主的富集地幔源区，起源深度至少大于100km，可能达到金刚石稳定区域，其地球化学特征与马坪1、2号岩体相近，也暗示本研究区钾镁煌斑岩的含矿可能性。

致谢：本研究资料收集和野外采样过程得到贵州省地质矿产勘查开发局101地质队的支持和帮助，在此表示衷心感谢！