王傲雷， 劉興平

(1.長安大學 地球科學與資源學院，陜西 西安 710054； 2.湖北省地質局 第六地質大隊,湖北 孝感 432000)

大別山南部蘄春太陽腦巖體地質特征

王傲雷1， 劉興平2

(1.長安大學 地球科學與資源學院，陜西 西安 710054； 2.湖北省地質局 第六地質大隊,湖北 孝感 432000)

大別山南部蘄春太陽腦巖體在化學組成上以富硅、富鋁為特征，屬亞堿性的堿鈣性系列，類似于S型花崗巖。其產出的構造背景為火山弧，屬于地殼熔融—同碰撞S型花崗巖，可能形成于加里東末期，揚子板塊與華北板塊碰撞，邊緣海閉合階段。通過巖體和含金石英脈之間稀土、微量元素對比，討論巖體與穿插其中的含金石英脈的關系，認為形成含金石英脈部分礦物質源于黑云二長花崗巖，特別是韌性構造發(fā)育、蝕變強烈的地段，巖體中穿插的石英脈含金量較高。

太陽腦巖體；片麻狀黑云二長花崗巖；巖石地球化學；含金石英脈

蘄春一帶地處華北地塊與揚子地塊之間復合碰撞帶(桐柏—大別造山帶)的南緣。區(qū)域出露地層主要為前寒武系變質巖系，斷裂構造、韌性—脆性剪切構造發(fā)育，巖漿活動強烈。區(qū)域上巖體中發(fā)育大量石英脈，局部形成金礦床(石人寨金礦)。前人對前寒武系大量的花崗質片麻巖(大別山巖群)和燕山期花崗巖進行了研究，但是對大別山南部蘄春太陽腦一帶的片麻狀花崗巖的研究工作較少。本文對蘄春一帶太陽腦巖體進行了初步研究，論述其地質特征和形成的大地構造環(huán)境；通過稀土和微量元素的對比分析，討論巖體與含金石英脈形成的物質來源關系。

1 地質背景和巖相學特征

大別山南部蘄春太陽腦巖體1∶5萬劉河幅區(qū)調劃歸為太平寨超單元的太陽腦單元(O1βηγ)，為一套片麻狀黑云二長花崗巖，向西延至浠水一帶，大地構造位置處于郯廬斷裂與襄樊—廣濟斷裂所組成的三角地帶，出露面積約60 km2(圖1)。李石等對太陽腦單元的研究認為，其形成時間為515 Ma[1],屬早奧陶世。巖體大部分與大別山巖群呈構造接觸關系，局部不整合于前寒武系變質巖系之上。

太陽腦巖體巖石具有中細粒半自形粒狀結構(圖2-A,圖2-C )，組成巖石的主要礦物有鉀長石(30%～38%)、斜長石(20%～25%)及石英(33%～36%)、絹云母(0.5%～2%)和黑云母(0.5%～1%)等。斜長石為半自形板柱狀，粒徑主要在0.5～1.0 mm，晶體內有較多的絹云母和少量的綠簾石蝕變礦物，少數(shù)晶體可見細密的鈉長雙晶及在晶體邊緣出現(xiàn)不完整的鈉長石凈邊。石英為他形粒狀，粒徑主要在0.2～1.0 mm，個別晶體粒徑稍大。鉀長石亦主要為他形粒狀，粒徑在0.6～2.0 mm，但有的為細粒狀集合體，具顯微條紋構造。副礦物主要有鋯石、磁鐵礦等，實際礦物定名為片麻狀黑云二長花崗巖。

該巖體遭受了強烈的韌—脆性變形，巖石普遍發(fā)育片麻理(圖2-B)，走向290°～300°，傾向20°～30°，傾角19°～52°，其中多數(shù)在30°左右，具明顯的碎裂—糜棱結構，伴隨有片麻狀構造或流狀構造，巖石定名為片麻狀黑云二長花崗巖或二長花崗質初糜棱巖。其中二長花崗質初糜棱巖主要礦物有微斜條紋長石(36%)，更長石(28%)，石英(30%)，白云母(5%)，磷灰石(0.3%)，黑云母(0.3%)，磁鐵礦(0.4%)。碎基為長英質和少量的云母，占30%左右的，粒徑<0.01～0.1 mm，具定向分布，云母呈細鱗片狀集合體，晶體大小在0.02～0.1 mm，集合體具定向分布。碎斑為長石、石英，粒徑在0.2～2.0 mm，較大碎斑邊緣具碎?；?，內部具裂隙，見在一鉀長石碎斑內包有斜長石(具二長結構的特點)(圖2-D)，斜長石具裂隙，鈉長雙晶具變形。偶見鋯石，自形小柱狀，粒徑0.01 mm×0.03 mm，包于鉀長石內。巖體見硅化、鉀化、黃鐵礦化、綠泥石化和絹云母化等蝕變。

圖1 太陽腦地區(qū)巖體分布地質略圖Fig.1 Schematic geological map of distribution of rock mass in Taiyangnao area1.第四系;2.武當巖群;3.紅安巖群;4.大別山巖群;5.早白堊世黑云二長花崗巖;6.早奧陶世片麻狀黑云二長花崗巖;7.寒武紀閃長巖;8.寒武紀石英閃長巖；9.寒武紀輝長巖;10.寒武紀角閃巖;11.中元古代片麻狀黑云二長花崗巖;12.中元古代片麻狀斑狀黑云二長花崗巖;13.晚太古代—早元古代超基性巖;14.晚太古代—早元古代花崗閃長質片麻巖;15.晚太古代—早元古代二長花崗質片麻巖;16.石英脈;17.花崗巖脈;18.正長斑巖脈;19.基性巖脈;20.金礦床點;21.銀礦床點;22.滑石礦床點;23.斷層;24.推覆斷層;25.采樣位置及編號。

2 巖石地球化學特征

太陽腦巖體全巖樣品的主量和微量元素分析結果見表1。在TAS分類圖解[2]上(圖3-A)，所有樣品都落入花崗巖范圍內。整體而言，巖石的SiO2含量較高(75.19%～76.35%)，具有較低的MgO(0.16%～0.32%)、TiO2(0.11%～0.17%)、P2O5(0.022%～0.028%)含量。SiO2與TiO2、MgO、P2O5和FeO呈明顯負相關性。富堿(K2O+Na2O,7.38%～8.5%)，K2O和Na2O無明顯相關性，大多數(shù)樣品K2O含量略高于Na2O(K2O/Na2O=0.32～1.46)。在SiO2-(K2O+Na2O-CaO )圖解[3]中(圖3-B)，樣品點大部分落入亞堿性的堿鈣性系列范圍內。巖石的Al2O3含量較高(12.89%～13.37%)，A/CNK為1.107～1.134，平均1.122>1.1，為弱過鋁質(圖3-C,A/NK-A/CNK圖解[4])。A/CNK-ZNCY(Zr+Nb+Ce+Y)圖解[5](圖3-D)表明，所有的樣品有較高的A/CNK和較低的ZNCY值，均落在S型花崗巖區(qū)。

表1 太陽腦巖體主量元素數(shù)據(jù)表Table 1 Data sheet of major element of Taiyangnao rock mass 單位：%

測試單位：湖北省地礦局鄂東北實驗室。

圖2 黑云二長花崗巖野外(A,B)及鏡下(C,D,正交偏光d=4.0 mm )巖相圖Fig.2 Lithofacies map of biotite adamellite in field or under microscope

分析太陽腦巖體的稀土、微量數(shù)據(jù)元素(見表2)可知，稀土總量變化不大(∑REE=(163.82×10-6～223.94×10-6)，輕稀土較重稀土相對富集，∑LREE/∑HREE為3.96～7.78(平均為5.50)，(La/Yb)N=15.26～40.20，平均為25.73 ，輕重稀土分餾程度較強。(La/Sm)N=8.49～12.15，(Gd/Yb)N=2.23～4.10，說明輕稀土較重稀土分異明顯。在原始地幔標準化的稀土元素配分圖解上(圖4-A)，總體呈右傾型式，左陡右緩。Eu異常變化較小，δEu=0.08～0.22，表現(xiàn)明顯的Eu負異常，表明源區(qū)繼承了原巖特征，源巖物質大多為前寒武紀的中基性火山巖和太古代變質巖[6]，且源區(qū)殘留相中富含斜長石，并且?guī)r漿體系經歷了強烈的斜長石分異。δCe=2.74～3.41，顯示Ce正異常。

在原始地幔標準化的微量元素圖解上(圖4-B)，巖體一致表現(xiàn)出大離子親石元素相對富集和Ba、Nb、Ta、Sr等高場強元素虧損的特征。Nb虧損和Ti的貧化表明巖漿物質來源和地殼有著緊密聯(lián)系[7-8]。這些特征暗示巖漿源區(qū)巖石主要為陸殼組分或受殼源組分重熔混染。

3 成巖大地構造環(huán)境

從稀土元素配分圖(見圖4-A)可知，太陽腦巖體均具有明顯的Eu負異常，具有較高的稀土總量和較強的分餾，反映出它們可能屬于大陸邊緣的構造環(huán)境[9]。在Rb-(Y+Nb)構造環(huán)境判別圖解中，所有樣品都落入火山弧花崗巖區(qū)(VAG)，但地理位置上離古生代俯沖帶較遠，表明其形成于由大陸和大洋板塊相互作用產生的火山弧盆地環(huán)境[10]。依據(jù)R1-R2花崗巖形成環(huán)境圖解判別，太陽腦巖體都落入同碰撞花崗巖區(qū)(S型)(圖5)。

圖3 太陽腦巖體TAS圖解(A)、SiO2-(Na2O+K2O-CaO)圖解(B)、A/NK-A/CNK圖解(C)、A/CNK-ZNCY圖解(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 太陽腦巖體及礦化石英脈稀土、微量元素數(shù)據(jù)表Table 2 Data sheet of quartz vein of rare earth and trace elements of Taiyangnao rock mass and mineralized rock 單位:μg/g

測試單位：湖北省地礦局鄂東北實驗室；Primitilve Mamtle,據(jù)Sun,1989；*樣品為太陽腦巖體片麻狀黑云二長花崗巖。

圖4 太陽腦巖體稀土元素配分圖(A)、微量元素蛛網圖(B)及礦化石英脈稀土元素配分圖(C)、微量元素蛛網圖(D)(Primitive Mantle(原始地幔),據(jù)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 含金石英脈地球化學特征

加里東期花崗巖巖性為片麻狀黑云二長花崗巖，區(qū)內分布范圍廣，侵入于古老的片麻巖中。經歷了加里東—海西期和燕山期構造—熱事件影響，構造發(fā)育，以北北東、北北西和南西向為主，局部蝕變強烈，以硅化、鉀化為主。在脆性構造發(fā)育地段，石英脈沿裂隙充填(圖6)，其中北北東和北北西向石英脈脈體規(guī)模小，含金量較低；南西向石英脈規(guī)模較大，含金量較高，在太陽腦巖體西北端發(fā)育含金石英脈(石人寨金礦床)。研究認為，印支期區(qū)域上由北向南的大型韌脆性逆沖推覆事件有利于金的活化和預富集，含金石英脈的形成發(fā)生在大別山陸內造山作用之后的應力松弛階段。本文試圖通過分析和對比含金石英脈與其圍巖(太陽腦巖體)的稀土、微量元素的特征，確定太陽腦巖體與含金石英脈形成的關系。

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

圖6 石英脈穿插于花崗巖中Fig.6 Quartz vein in granite

石英脈單樣品一般從含礦的礦石中獲取，從表2可知，石英脈稀土總量在1.52～5.88之間，其中WH15、WH16(采于老張灣)含量較低，WH17、WH18(采于石人寨)含量較高，從樣品所對應的礦石特征看，稀土總量大致與礦石品位呈正相關性。δEu含量的高低與含鈣礦物的聚集和遷移有關，所采樣品中δEu幾乎都<1，顯示負異常。δCe表示表生條件下地質體的稀土元素分布特征，所采樣品中δCe都>1，反映了含金石英脈的形成基本不受表生作用影響。

從太陽腦巖體與含金石英脈的稀土(圖4-C)、微量元素配分圖(圖4-D)可知，后半段有相近的隆起特征，暗示含金石英脈的組分可能有部分來自其圍巖(片麻狀黑云二長花崗巖)。結合區(qū)域構造演化特征，晉寧運動之后，華南洋殼與古大別地體南緣碰撞，向北俯沖[12-13]，并發(fā)生地幔對流，形成大陸邊緣、邊緣海和島弧的古地理—古構造格局[14]；早古生代洋殼俯沖加劇，邊緣海擴張，形成過渡洋殼[15]；晚加里東時期，洋殼巖石圈俯沖消減完畢，揚子板塊與古島弧和大陸邊緣發(fā)生碰撞[16]，太陽腦巖體形成；印支期區(qū)域上發(fā)育由北向南逆沖作用，太陽腦巖體被推移[17]，形成一系列北北東向片麻理，并發(fā)生變質作用，使分散的含礦物質進行了初步富集。在壓性、壓扭性環(huán)境下，不利于含礦物質的遷移[18]。隨著造山運動進行，后期發(fā)生應力松弛，產生張性、張扭性裂隙，熱液流體萃取片麻狀黑云二長花崗巖中的有利成礦元素，為含金石英脈的形成提供了一定的物質來源。

5 結論

(1) 太陽腦巖體在化學組成上以富硅、富堿(K2O+Na2O,7.38%～8.5%)為特征，屬亞堿性的堿鈣性系列范圍，富鋁(A/CNK略>1.1)的地球化學特征，與S型花崗巖類似。

(2) Rb-(Nb+Y)圖解顯示巖體產出的構造背景為火山弧，R1-R2圖解反映巖體屬于地殼熔融—同碰撞S型花崗巖，結合區(qū)域構造演化，推斷其形成于晚加里東揚子板塊與古島弧和古大別地體邊緣碰撞形成碰撞造山帶的時代。

(3) 巖體經歷了后期的構造—熱事件，發(fā)生輕度變質，構造、蝕變發(fā)育。通過巖體和含金石英脈稀土、微量元素對比，結合區(qū)域大地構造演化，認為太陽腦巖體在韌脆性構造環(huán)境下，金元素進行預富集，為后期充填在裂隙中的含金石英脈提供了成礦物質來源。

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(責任編輯：陳姣霞)

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，在讀碩士，構造地質學專業(yè)，從事金屬礦產勘查和礦床地質研究工作。E-mail：wangaolei369@126.com

劉興平(1967-)，男，高級工程師，礦產勘查專業(yè)，從事地質礦產勘查工作。E-mail:573828119@qq.com

P588.12+1

A

1671-1211(2015)02-0140-06

數(shù)字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150407.1116.001.html 數(shù)字出版日期:2015-04-07 11:16