王偉，產(chǎn)思維

（安徽省勘查技術(shù)院, 安徽合肥 230031）

0 引言

安徽淮北地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，具有邯邢式礦床相同的地質(zhì)背景，是安徽省重要的金屬成礦區(qū)之一。區(qū)內(nèi)鐵、銅、金等金屬礦床與燕山期中酸性巖漿巖關(guān)系密切，主要礦床類型為矽卡巖型前常式鐵銅（銅金）礦和徐樓式鐵礦。前人對該區(qū)的礦床特征及成礦規(guī)律研究較深入[1～2]，對與前常式鐵銅（銅金）礦關(guān)系密切的三鋪巖體也有一定程度的研究[3～4]，但對與徐樓巖體相關(guān)的研究較少，對徐樓式鐵礦成礦作用的研究缺少基礎(chǔ)資料和理論支撐。前人對徐淮地區(qū)的構(gòu)造屬性、中生代侵入雜巖及其中的深源包體做過較深入的研究，認(rèn)為該地區(qū)發(fā)育榴輝巖類捕擄體和埃達(dá)克質(zhì)巖石，對于研究中國東部巖石圈減薄具有重要的意義[5～8]。早白堊世形成的輝石閃長巖—二長閃長巖—花崗閃長巖組合，具有高M(jìn)g、富Na和高Sr/Y比值，顯示adakite特征，具有地殼物質(zhì)混染特點(diǎn)[9～11]。本文通過X-射線熒光光譜法（XRF）對徐樓巖體的主量元素、微量元素和稀土元素進(jìn)行了測定，并利用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析手段，對徐樓閃長巖體中鋯石進(jìn)行206Pb/238U年齡測試，分析探討了該巖體的巖漿演化、成因及構(gòu)造背景，為今后進(jìn)一步研究徐樓式鐵礦的成礦作用及總結(jié)該區(qū)的成礦規(guī)律提供必要的基礎(chǔ)資料和理論依據(jù)。

2 地質(zhì)概況

安徽淮北地區(qū)位于華北陸塊南緣，大地構(gòu)造位置屬于中朝準(zhǔn)地臺淮河臺坳淮北陷褶斷帶的中部。在地層區(qū)劃上屬華北地層大區(qū)—晉冀魯豫地層區(qū)—徐淮地層分區(qū)—淮北地層小區(qū)（杜森官、徐家聰?shù)龋?990）。區(qū)內(nèi)大部分為覆蓋區(qū)，地表為新生代松散沉積物覆蓋，地層除上奧陶統(tǒng)至下石炭統(tǒng)缺失外，從前震旦系至第四系均有分布。

區(qū)內(nèi)斷裂和褶皺較為發(fā)育，主要有北北東向、東西向和北西向3組。東西向構(gòu)造主要表現(xiàn)為規(guī)模較大的深大斷裂；北北東向構(gòu)造包括北北東向的褶皺及斷層，褶皺表現(xiàn)為背斜緊密，向斜寬廣，北北東向斷層大多平行于褶皺走向；北西向構(gòu)造以斷層為主，多垂直于褶皺軸。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)主要發(fā)生在晉寧期和燕山期，巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈、頻繁，受北北東向褶皺、斷裂控制形成四條北北東向的巖漿巖帶（圖1），巖漿巖均為中—淺成侵入體，以中性閃長巖類為主，其次是酸性花崗巖類及基性輝綠巖。晉寧期巖漿活動(dòng)發(fā)育于宿州欄桿等地，主要巖性為輝綠巖；燕山期巖漿巖主要形成于早侏羅世和早白堊世，以中酸性侵入巖為主，少量基性侵入巖類。中酸性巖漿巖與矽卡巖型鐵、銅、金等礦產(chǎn)的關(guān)系密切，主要巖體有三鋪、鄒樓、刁山集復(fù)式巖體和徐樓、王場等巖體。

圖1 淮北地區(qū)構(gòu)造巖漿巖帶、礦田（床）分布圖Figure 1. Distribution map of structural magmatic rock belt and ore field（deposit）in the Huaibei area

3 巖體地質(zhì)及巖相學(xué)特征

3.1 巖體地質(zhì)

由圖1可知，徐樓巖體位于淮北市南西15km，處于蕭縣背斜閃長巖—花崗斑巖和皇藏峪復(fù)式背斜西翼閃長巖帶（Ⅲ）南部，為隱伏于新生界之下的巖體，由閃長（玢）巖和含石英閃長玢巖組成，以閃長（玢）巖為主，深840m以下有角閃閃長巖相。巖體位于徐樓背斜與符離集斷層交匯區(qū)北側(cè)，規(guī)模較大，分布較廣，其南端深部可能與百善巖體相連，為一大型巖床，目前已知最大厚度為649.04m（翟ZK01孔），其上接觸帶外帶奧陶系碳酸鹽巖中有似層狀巖枝1～3 層，與成礦關(guān)系密切，具有多層成礦、重疊產(chǎn)出的特點(diǎn)，為矽卡巖型徐樓式鐵礦的主要成礦母巖。

3.2 巖相學(xué)特征

本次在翟ZK01 孔巖心樣中采集樣品3 件，巖性均為閃長（玢）巖，呈淺綠色，塊狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶石英、長石、角閃石、黑云母。石英粒徑約0.1mm，含量10%；長石粒徑約1mm，含量約20%；角閃石為黑色長條狀礦物，粒徑約2mm，含量約25%；黑云母粒徑0.5mm，含量10%。基質(zhì)由長英質(zhì)礦物組成。

徐樓巖體閃長（玢）巖鏡下特征：石英它形粒狀，透明礦物，斜消光，負(fù)低凸起，單偏光鏡下為無色，正交偏光為一級白干涉色，粒徑0.1～0.5mm 左右，含量約10%；斜長石為半自形—自形板條狀礦物，單偏光下無色，正交偏光下為一級白干涉色，斜消光，具條紋雙晶，粒徑1～2mm，含量約25%，具高嶺土化；黑云母為板柱狀礦物，單偏光鏡下具黃褐色—深褐色多色性，正交偏光為二級黃褐色干涉色，粒徑約0.5～1mm，含量約15%，具綠泥石化；角閃石為短柱狀礦物，具菱形解理，單偏光下為黃綠色—綠色多色性，正交偏光下為二級干涉色，粒徑約0.05～0.1mm，含量約30%，發(fā)生綠泥石化；雜基為隱晶質(zhì)長石、石英礦物集合體，分布在它形粒狀結(jié)構(gòu)的石英、長石顆粒之間，含量15%。

4 主微量及稀土元素特征

主量元素、稀土元素和微量元素測試分析在澳實(shí)分析檢測（廣州）有限公司完成，其中主量元素使用ME-XRF06X 熒光光譜儀進(jìn)行X-射線熒光光譜法（XRF）測定，氧化物總量分析誤差為1%～3%。其大致過程為：首先稱取0.7g 樣品，然后加入適量硼酸高溫熔融成玻璃片，最后在XRF上用外標(biāo)法測定氧化物含量。微量元素的測定采用四酸消解法電感耦合等離子體質(zhì)譜（ME-MS81）法，稀土元素的測定采用熔融法電感耦合等離子質(zhì)譜（ME-MS81）法，準(zhǔn)確度控制相對誤差（RE）小于10%，精密度控制相對偏差（RD）小于10%[12]。

4.1 主量元素

3件樣品的主量、微量元素的測試結(jié)果見表1。從表1 可以看出，SiO2含量在54.03%～57.14%之間，平均55.92%，屬中性火成巖類；Al2O3含量在15.78%～15.92%之間，平均15.86%，鋁指數(shù)A/CNK值為0.79～0.84，平均為0.82，A/NK值為1.5～1.6，平均為1.56，屬于偏鋁質(zhì)；CaO 含量在4.83%～5.50%之間，平均5.06%；Na2O 含量在4.65%～4.89%之間，平均4.77%；K2O 含量在2.06%～2.36%之間，平均2.17%；K2O+Na2O 含量在6.71%～7.25%之間；K2O/Na2O 在0.44～0.48之間，均值0.45；里特曼指數(shù)σ在3.47～4.08之間，均值3.76，屬堿性巖系列；全巖Mg#在49.2～52.7，平均50.4，具有高鎂閃長（玢）巖特征[11]。

在TAS圖解[13]（圖2）上，3件樣品投點(diǎn)落入二長閃長巖—二長巖范圍，處于堿性和亞堿性過渡線附近，顯示出偏堿性特征；在SiO2-K2O 圖[14]上（圖3）落在高鉀鈣堿性系列中；在花崗巖K2O-Na2O 圖上（圖4A），樣品均落在I 型花崗巖區(qū)域內(nèi)；在花崗巖類A/NK-A/CNK 圖上（圖4B），樣品均落在偏鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)。總體來講，徐樓閃長玢巖具有高鉀、偏堿、偏鋁質(zhì)的特征，為偏鋁質(zhì)高鉀鈣堿性I型花崗巖類。

表1 徐樓閃長玢巖主量（%）、微量（×10）和稀土（×10）元素含量分析結(jié)果Table 1. Analysis results of the contents of major（%）, trace（×10-6）and rare earth（×10-6）elements in the Xulou diorite porphyrite

4.2 微量元素

圖2 巖漿巖全堿-硅（TAS）分類圖[13]Figure 2. TAS classification of magmatic rocks[13]

圖3 巖漿巖SiO2-K2O系列圖解[14]Figure 3. Diagram of SiO2-K2O series of magmatic rock[14]

圖4 花崗巖K2O-Na2O[15]與A/NK-A/CNK[16]圖解Figure 4. Diagrams of K2O-Na2O[15] and A/NK-A/CNK[16]of granite

圖5 徐樓巖體微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（注：原始地幔數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自McDonough等，1992）Figure 5. Spider chart of original mantle standardization of trace elements in the Xulou rock mass（Note: The normalized data for the original mantle data are after McDonough et al., 1992）

徐樓巖體閃長玢巖微量元素測試結(jié)果在MORB標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素配分模式圖（見圖5）上，曲線總體右傾。閃長玢巖相對富集大離子親石元素Ba，相對虧損大離子親石元素P，以及高場強(qiáng)元素Ti 等，具有明顯的Nb谷。不相容性元素Ba顯示正異常，Nb則顯示清晰的負(fù)異常。樣品Sr 含量在441～513（×10-6）之間，平均469×10-6；Ba含量在520～673（×10-6）之間，平均590×10 ；Rb含量在55.7～61（×10 ）之間，平均58.2×10 ；Rb/Sr 在 0.11～0.14 之間，平均 0.124；Y 含量在 21.1～22.9（×10-6）之間，平均21.7×10-6；Yb含量在2.09～2.22（×10-6）之間，平均2.14×10-6；Th 含量在4.41～5.39（×10-6）之間，平均5.1×10-6。可以看出，樣品具有高Sr、Ba，中等Rb、Th，低Y、Yb等特點(diǎn)以及低Rb/Sr 比和相對高的Sr/Y 比（19.8～24.3），相對富集大離子親石元素（LILE）和虧損高場強(qiáng)元素（HFSE）。

4.3 稀土元素特征

由表1 可知，徐樓巖體閃長（玢）巖稀土含量（REE）為113.81～125.39（×10-6），輕稀土含量（LREE）為98.06～110.54（×10-6），重稀土含量（HREE）為14.85～15.75（×10-6），輕重稀土比值（LREE/HREE）為：6.23～7.44，其中（La/Yb）N為6.10～7.63，δEu為0.85～0.89，δCe為0.94～0.96。

徐樓巖體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解（圖6）顯示，曲線形態(tài)基本一致，總體呈右傾型。閃長玢巖相對富集稀土元素，表現(xiàn)出輕稀土相對重稀土明顯富集，重稀土相對平坦，具有較強(qiáng)的輕、重稀土元素分餾，銪異常不明顯，具有較弱δCe 負(fù)異常。閃長巖總體上具有富集強(qiáng)不相容元素Rb、Th、U，而虧損高場強(qiáng)元素Nb、Ta、Ti 的特點(diǎn)，顯示了楔形地幔源區(qū)部分熔融的島弧巖漿特征，應(yīng)形成于俯沖帶環(huán)境。未見Eu 的負(fù)異常，表明巖漿在侵位和成巖后期可能并未經(jīng)歷斜長石的結(jié)晶分異作用。

圖6 徐樓巖體閃長巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式Figure 6. Chondrite standardization distribution pattern of diorite from the Xulou rock mass

5 同位素測齡分析

本研究利用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析手段對徐樓巖體進(jìn)行精確年齡測定。LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院LA-ICP-MS 實(shí)驗(yàn)室完成，鋯石LA-ICP-MS U-Pb 分析測試前分別用酒精和稀硝酸（5%）輕擦樣品表面，以除去可能的污染。采用儀器為Agilent 7500a ICP-MS，采用He 作為剝蝕物質(zhì)載氣，用美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST SRM610 進(jìn)行儀器最佳化。鋯石年齡分析采用的光斑直徑為30μm，并采用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，并每隔5個(gè)樣品分析點(diǎn)測一次標(biāo)準(zhǔn)，每隔10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行儀器最佳化，確保標(biāo)準(zhǔn)和樣品的儀器條件完全一致。樣品的同位素?cái)?shù)據(jù)處理采用ICPMS Data Cal軟件進(jìn)行，普通鉛校正采用Andersen 的方法，年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用Isoplot進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)過程中誤差為1s[12]。

徐樓閃長玢巖鋯石樣品（取自XLZK01 樣品）為無色透明（見圖7），自形短柱狀或橢圓狀，長寬比變化不大。陰極發(fā)光圖像顯示，鋯石具有明顯的韻律環(huán)帶，表明其為巖漿鋯石。鋯石中Th/U 的比值可以指示鋯石的成因。徐樓閃長玢巖樣品鋯石中Th/U比值在0.62～1.61之間，屬典型的巖漿成因鋯石，且鋯石群形態(tài)單一，多數(shù)為巖漿活動(dòng)一次結(jié)晶形成的，能代表侵入巖的形成年齡。

圖7 徐樓閃長玢巖鋯石陰極發(fā)光照片F(xiàn)igure 7. Cathodoluminescence of zircons from the Xulou diorite porphyrite

徐樓閃長玢巖樣品（取自XLZK01 樣品）測試25顆鋯石，測年的測點(diǎn)位置主要選擇在鋯石邊部環(huán)帶，并盡量選擇在沒有包裹體的部位，測試中除去異常鋯石年齡（5 個(gè)，分別為測點(diǎn)XLZK01-4-5、XLZK01-4-8、XLZK01-4-9、XLZK01-4-11 和 XLZK01-4-25），有效的測試數(shù)據(jù)為20個(gè)，達(dá)不到參與等時(shí)線年齡計(jì)算要求的測點(diǎn)不列在表2 中。諧和圖見圖8，徐樓閃長玢巖的206Pb/238U表明年齡分布在（125±3.6～145±7.1）Ma，20個(gè)點(diǎn)的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡比較集中，且諧和度也較高，加權(quán)平均年齡為（127.9±2.0）Ma（n=20），MSWD=0.17。

徐樓閃長玢巖鋯石具有明顯的韻律環(huán)帶，Th/U比值在0.62～1.61 之間，屬典型的巖漿成因鋯石，LAICP-MS 的U-Pb 定年結(jié)果能代表侵入巖的形成年齡。巖體的 Pb/U 加權(quán)平均年齡為（127.9±2.0）Ma（n=20），其定年結(jié)果表明，巖體的侵位結(jié)晶年齡為早白堊世。這是華北克拉通東部中生代發(fā)育最為強(qiáng)烈的一次巖漿事件。

圖8 徐樓閃長玢巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡諧和圖Figure 8. LA-ICP-MS U-Pb age concordia plot of zircons from the Xulou diorite porphyrite

6 分析與討論

徐樓閃長玢巖屬于偏鋁質(zhì)高鉀鈣堿性I型花崗巖類，明顯富集大離子親石元素（K、Rb等）、輕稀土元素（LREE）和活潑的不相容元素（Th、U等），而相對虧損高場強(qiáng)元素（Nb、Ta、P、Ti等），顯示出俯沖帶幔源巖石的成分特點(diǎn)，也指示巖漿或源區(qū)具有與地殼物質(zhì)混染的印記。其中Nb、Ta、Hf等的虧損反映巖漿的殼源特征，在俯沖地殼的脫水過程中，大離子親石元素容易進(jìn)入流體，而Nb、Ta等高場強(qiáng)元素不進(jìn)入流體。這種流體交代的地幔楔就會導(dǎo)致Nb、Ta相對于Th、La虧損，明顯的Ti、Nb、Ta 負(fù)異常反映出消減帶巖漿巖的特征（圖5）。另外，一些微量元素比值也較好地反映了源區(qū)特點(diǎn)。樣品 Rb/Sr 值（0.11～0.14，平均 0.12）介于上地幔值（0.034）與地殼值（0.35）之間；Nb/Ta 值（13.25～17.33，平均14.78）介于地幔值（17.5）和大陸地殼值（11）之間，顯示殼?；旌系奶攸c(diǎn)。此外相對較高的全巖Mg#（49.2～52.7）也反映出殼?；旌系膸r石地球化學(xué)特征。

在樣品的Nb-Y判別圖解[18]（圖9）中，所有樣品均落在火山弧—同碰撞花崗巖區(qū)域。樣品富集大離子親石元素（LILE）和虧損高場強(qiáng)元素（HFSE），也具有島弧巖漿巖的特點(diǎn)[19]。中國東部處于板塊活動(dòng)邊緣，燕山期具有較強(qiáng)的巖漿活動(dòng)，暗示著地幔巖漿有可能在同碰撞背景下誘發(fā)地殼物質(zhì)熔融，從而顯示出殼幔混合的地球化學(xué)特征。前人研究發(fā)現(xiàn)，徐淮地區(qū)中生代閃長巖內(nèi)存在榴輝巖捕擄體，魯西地區(qū)閃長巖含有橄欖巖捕擄體，且捕擄體均發(fā)育硅質(zhì)交代作用，也似乎證實(shí)著殼幔巖漿混合的存在[6,8,11]。

表2 徐樓閃長玢巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析結(jié)果Table 2. LA-ICP-MS U-Pb analysis results of zircons from the Xulou diorite porphyrite

圖9 花崗巖Nb-Y判別圖解[18]（注：VAG—火山弧花崗巖；syn-COLG—同碰撞花崗巖；WPG—板內(nèi)花崗巖；ORG—洋脊花崗巖）Figure 9. Nb-Y discriminant diagram of granite[18]（Note: VAG—volcanic arc granite; syn-COLG—syn-collisional granite; WPG—withinplate granite; ORG—oceanic ridge granite）

前人研究表明，原始地幔Nb/Ta 值為15.5～19.5（Jochum，1989）[20]，Zr/Hf平均值為34.27～38.27（Stolz，1996）[21]。本區(qū)中酸性侵入巖Nb/Ta平均值為14.78，接近原始地幔，同時(shí)遠(yuǎn)高于正?；◢弾r和大陸地殼平均值（約11，Green，1995）[22]，Zr/Hf平均值35.43介于大陸地殼與原始地幔（11.00，Stolz，1996）[21]之間。地球化學(xué)證據(jù)顯示本區(qū)成巖巖漿具有一定的地幔親源性。

7 結(jié)論

本次研究在徐樓巖體ZK01孔巖心中采集了3件代表性的玢巖樣品，結(jié)合系列測試與分析，重點(diǎn)研究了玢巖體的元素地球化學(xué)特征、巖體的形成年代及其來源，得到了如下主要結(jié)論：

（1）巖石地球化學(xué)特征表明,徐樓閃長（玢）巖屬偏鋁質(zhì)高鉀鈣堿性I 型花崗巖類。巖石具弱負(fù)Eu 異常, 富集大離子親石元素K、Ba、Rb、LREE和活潑的不相容元素（Th、U等），相對虧損高場強(qiáng)元素（Nb、Ta、P、Ti等），以及樣品Rb/Sr值介于上地幔值與地殼值之間、Nb/Ta值介于地幔值和大陸地殼值之間等特征，顯示其巖漿具殼—?；旌系奶攸c(diǎn)。

（2）徐樓閃長（玢）巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡為（127.9±2.0）Ma，即為白堊紀(jì)，屬燕山晚期。

（3）徐樓閃長（玢）巖形成于板塊俯沖帶邊緣，在白堊紀(jì)同碰撞構(gòu)造背景下，俯沖帶幔源巖漿誘發(fā)地殼物質(zhì)熔融產(chǎn)生花崗質(zhì)巖漿并在下地殼完成混合，從而形成具有殼?；旌系牡厍蚧瘜W(xué)特征。