西秦岭池地山岩体地球化学特征及构造演化意义

徐锡东, 张 渊, 马国杰, 于翔龙

(甘肃省地质调查院,甘肃 兰州 730000)

研究区大地构造位于秦岭造山缝合带上，在晚太古—中元古代洋陆间杂的构造基础上，于晚元古代—中三叠世由华北和华南板块在印支末期发生全面陆—陆碰撞造山作用而形成[1]，经历了多阶段的造山作用，在造山带内部形成了多种成因的金属矿床[2]。本文通过池地山岩体锆石U-Pb测年、岩石地球化学分析，重新厘定了该岩体大地构造环境，可为后期该地区内生金属矿床的成因研究提供依据。

1 地质特征

岩体分布于宕昌县池地山一带，侵位于三叠纪大河坝组。岩体与围岩呈明显的侵入接触关系，围岩蚀变以大理岩化、绢云母化及绿泥石化为主，金属矿化可见褐铁矿化、黄铁矿化等，与围岩接触部位发生强烈的角岩化。

2 岩石地球化学特征

2.1 岩石系列划分

岩体氧化物质量分数见表1。样品中除YMC-1外，SiO2质量分数53.96%～54.90%，K2O与Na2O质量分数之和为1.822%～6.87%，除YMC-1号样外，其余样品Na2O含量小于K2O含量。里特曼指数为1.06～4.07，碱度率A.R为1.14～1.7，分异指数DI为14.49～52.26，固结指数SI为18.64～41.12，属钙碱性岩石[1]。通过全碱-硅分类判别图解投影，其岩性分别落于亚碱性辉长岩和二长闪长岩内，通过综合分析，认为二长闪长岩较为合适[2]。Al2O3质量分数为14.42%～18.59%，大于CaO、K2O与Na2O质量分数之和，岩体属“S”形花岗岩[2]。

表1 岩体氧化物质量分数(%)

2.2 微量元素化学特征

岩体微量元素含量见表2。与同期花岗岩相比，岩体中大离子亲石元素K、Rb、Ba、Th等明显富集，高场强元素Nd、Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等明显亏损；La、Ce略有富集，模式曲线与西秦岭地区同期同类花岗质类岩石曲线形态与分布模式类似[1]。岩体的K/Rb为346.14～1221.92，Rb/Sr为0.01～0.05，该岩体可能为同熔型花岗岩。

表2 岩体微量元素质量分数(10-6)

岩浆侵入过程中，大离子亲石元素呈类质同象替代钾长石和云母中K，从而相对富集，高场强元素则保留于熔体相中，相对亏损。大离子亲石元素的富集与高场强元素的亏损，揭示了该岩体在就位过程中发生过结晶分离作用，并伴有强烈的流体交代作用[2]；曲线模式与岩石组合说明岩体形成于板块边缘造山作用过程，可能为伸展—收缩体制下的产物[3]。

2.3 稀土元素化学特征

稀土总量较高，∑REE为203.98～262.02，LREE/ΣY为3.41～6.39，表明轻稀土富集；(La/Yb)N为8.50～20.14，曲线为右倾斜，富集轻稀土；(La/Sm)N为2.05～4.92。由表2可知，轻稀土元素的分馏程度比较高，δEu为0.83～0.88，经过与球粒陨石相比较，研究岩体有明显的负Eu异常，δEu均大于0.7，表明该岩体可能是由基性岩浆经过分异结晶而形成，推测该岩体的成因可能与板块碰撞有关。从其物质组成上来看可能是下地壳部分熔融形成。LREE富集，HREE平坦，具有与岛弧型花岗岩类相似配分特征[1]，这些都表明该岩体在岩浆侵位过程中可能有基性物质融熔加入，从而使得岩浆发生混合作用。

3 同位素年龄测定

岩体中取20组样品，测试了锆石U-Pb同位素年龄。样品分析在南京大学实验室完成，测试方法为激光剥蚀等离子体质谱分析(LA-ICP-MS)。测得的部分U-Pb同位素年龄数据如下：1922.2 Ma±18.3 Ma、600.6 Ma±7.3 Ma、600.0 Ma±7.3 Ma、212.8 Ma±2.7 Ma、211.4 Ma±7.2 Ma、149.6 Ma±1.9 Ma、211.9 Ma±2.8 Ma、313.4 Ma±4.8 Ma、385.7 Ma±5.4 Ma、220.4 Ma±3.6 Ma，年龄差距较大大且集中度不高，可能是由于岩浆的混入其他物质而造成的。但从同位素年龄算术平均值图解及年龄协和图(图1)可以看出，大部分年龄分布在200～400 Ma区间内，协和年龄应该为339 Ma±93 Ma，说明该岩体侵位时代为三叠纪晚期，侵入时代为印支期[2]。

图1 同位素年龄算术平均值图解及年龄协和图

4 岩石成因及含矿性

4.1 演化特征

岩体为“S”形花岗岩特征，岩体稀土总量较高，表现为强负Eu异常，曲线模型与岛弧型花岗岩类似，具幔源型花岗岩特征。与围岩侵入界线明显且较平整，反映出岩体快速侵位特点。在Rb-(Yb-Nb)、Rb-(Yb-Ta)图解中(图2)，样品全部落在火山弧花岗岩区内，说明板块碰撞、造山过程中，下地壳部分熔融，上涌形成岩株状岩体[3]。

图2 岩体Rb-(Yb-Nb)和Rb-(Yb-Ta)图解

4.2 侵位深度及剥蚀程度

岩体具有中—细花岗结构，规模较小，其围岩为三叠纪大河坝组的薄层砂岩，该岩体与围岩呈明显侵入接触。围岩蚀变以绿泥石化、绢云母化、褐铁矿化、黄铁矿化、角岩化为主，其中角岩化最为强烈，角岩化带宽3～6 m。围岩蚀变带风化强烈，反应该岩体就位深度较浅，为浅—中剥蚀程度，可能形成于地壳上带。

5 讨论

研究区位于秦岭造山缝合带，构造变形复杂多样[1]。在三叠纪末，研究区所在区域由于发生了伸展—收缩体制下的板块边缘造山作用，下地壳或太古宙沉积岩的部分熔融，岩浆上涌侵位的过程中与陆壳熔融的岩浆混合，形成了本次重点研究的岩体，经分析该岩体属“S”形花岗岩类，具中高温元素有利富集成矿特征。