遼東半島早白堊世地殼運(yùn)動(dòng)性質(zhì)
——來自蘭河峪巖體的證據(jù)

魏明輝，石紹山，尤洪喜

1．吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130026；

2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽110034

遼東半島早白堊世地殼運(yùn)動(dòng)性質(zhì)
——來自蘭河峪巖體的證據(jù)

魏明輝1，2，石紹山2，尤洪喜2

1．吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130026；

2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽110034

通過對(duì)遼東半島蘭河峪巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡和地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，將蘭河峪巖體高鉀鈣堿性系列巖石形成時(shí)代歸入早白堊世.本溪縣蘭河峪巖體形成的壓力環(huán)境為0.8～1.0 GPa，推測(cè)本區(qū)的花崗巖巖漿形成時(shí)源區(qū)物質(zhì)來源于30～40 km的地殼深處，地殼較薄.在花崗巖Rb-（Y+Nb）圖和Y-Rb圖解中，所有的樣品都落入板內(nèi)花崗巖區(qū)內(nèi)，判斷當(dāng)時(shí)遼東陸塊處在后造山期，巖石圈減薄環(huán)境中，反映當(dāng)時(shí)處于伸展構(gòu)造環(huán)境中.蘭河峪花崗巖為遼東陸塊在早白堊世處于伸展環(huán)境中提供了又一有利的證據(jù).

地球化學(xué)；鋯石SHRIMP U-Pb年齡；早白堊世；遼東半島；本溪縣；蘭河峪

中生代花崗巖在華北東部廣泛發(fā)育.近年來對(duì)于中國(guó)東部中生代酸性巖漿巖的構(gòu)造環(huán)境問題有不同的觀點(diǎn)：1）中國(guó)東部中生代中酸性巖漿巖與太平洋板塊向西俯沖有關(guān)，產(chǎn)于島弧環(huán)境［1-4］；2）華北克拉通下地殼拆沉作用的產(chǎn)物［5］；3）陸內(nèi)伸展作用的影響［6-7］.

1 地理位置及地質(zhì)概況

研究區(qū)位于遼寧省東部山區(qū)，行政區(qū)劃隸屬遼寧省本溪市本溪縣.

區(qū)內(nèi)出露地層有：新元古界青白口系變質(zhì)石英砂巖和沉積巖；古生界寒武系—奧陶系灰?guī)r；石炭系含煤系沉積巖；中生界侏羅系沉積巖；白堊系小嶺組火山巖和第四系（圖1）.

2 實(shí)驗(yàn)方法

單顆粒鋯石分選工作由國(guó)土資源部東北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成.將樣破碎、經(jīng)磁選和電選后，在雙目鏡下逐粒挑選.鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像和鋯石SHRIMP U-Pb定年由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所北京離子探針中心完成.在測(cè)年之前，將單顆粒鋯石粘在環(huán)氧樹脂澆注的樣品靶上，經(jīng)拋光打磨后，進(jìn)行反射光、透射光以及陰極發(fā)光圖像采集.陰極發(fā)光（CL）圖像采用GATAN公司Chroma陰極發(fā)光探頭的HTACHIS-3000N掃描電鏡上完成.鋯石SHRIMP U-Pb定年采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM和M257用來進(jìn)行206Pb/238U年齡和U、Th含量校正.根據(jù)實(shí)測(cè)204Pb校正普通Pb.測(cè)試點(diǎn)采取5組掃描，單點(diǎn)誤差為1σ，樣品加權(quán)平均年齡誤差為2σ，置信度 95%.數(shù)據(jù)處理使用 SQUID1.02和ISOPLOT2.49程序［8］，詳細(xì)的分析原理及流程參見文獻(xiàn)［9］.

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch map of the study area1—第四系（Quaternary）；2—早白堊世火山巖（Early Cretaceous volcanic rock）；3—侏羅系沉積巖（Jurassic sedimentary rock）；4—石炭－二疊系沉積巖（Carboniferous-Permian sedimentary rock）；5—寒武－奧陶系灰?guī)r（Cambrian-Ordovician limestone）；6—青白口系石英巖（Qingbaikouan quartzite）；7—早白堊世堿性雜巖（Early Cretaceous alkalic complex）；8—早白堊世中粒堿長(zhǎng)花崗巖（Early Cretaceous medium-grained alkali-feldspar granite）；9—早白堊世細(xì)粒堿長(zhǎng)花崗巖（Early Cretaceous fine-grained alkali-feldspar granite）；10—早白堊世正長(zhǎng)花崗巖（Early Cretaceous syenogranite）；11—中侏羅世閃長(zhǎng)巖（Middle Jurassic diorite）；12—元古宙片麻狀花崗巖（Proterozoic gneissic granite）；13—早白堊世花崗斑巖（Early Cretaceous granite porphyry）；14—實(shí)測(cè)斷層（surveyed fault）；15—推測(cè)斷層（inferred fault）；16—采樣位置（sampling location）

全巖樣品元素組成分析在國(guó)土資源部東北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心室驗(yàn)室完成.主量元素用X熒光光譜法（XRF）測(cè)定，誤差小于0.5%.微量元素Zr、Sr、Ba、Zn、Rb和Nb用X熒光光譜法完成，誤差分別為Ba= 5%，其他元素小于3%.稀土元素及V、Ni、Co、U、Th、Ta和Hf用等離子體光質(zhì)譜儀分析完成，誤差小于5%.

3 蘭河峪巖體形成時(shí)代

本文進(jìn)行U-Pb同位素測(cè)試的鋯石樣品N-TW14（采樣坐標(biāo)東經(jīng)124°25′33″，北緯41°09′56″）采自蘭河峪鄉(xiāng)黃嶺子附近.風(fēng)化面為紅灰色，新鮮面為肉紅色，細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.主要礦物：石英，無色，他形粒狀，粒度0.5～1.5 mm，含量35%～40%；鉀長(zhǎng)石，肉紅色，自形—半自形板柱狀，粒度0.5～2.0 mm，含量50%～60%；斜長(zhǎng)石，白色，自形半自形粒狀，粒度0.3～1.5 mm，含量1%～3%.暗色礦物為角閃石，含量1%～3%，已蝕變，析出的磁鐵礦沿長(zhǎng)軸方向分布，呈柱狀晶形假像.

對(duì)測(cè)年樣品N-TW14進(jìn)行分析，結(jié)果見表1和圖2.樣品中鋯石顆粒大都在100～150 μm左右，呈長(zhǎng)柱狀，長(zhǎng)寬比為1∶2～1∶3，發(fā)育明顯的振蕩環(huán)帶，是典型的巖漿鋯石.對(duì)10顆鋯石的10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分析.U含量67×10-6～194×10-6、Th含量為61×10-6～433×10-6、Th/ U比值為0.57～1.19（表1）.數(shù)據(jù)基本落在諧和線上（圖2）.其中8個(gè)數(shù)據(jù)207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為124±2 Ma（MSWD=1.01），代表巖體的形成年齡.

圖2 蘭河峪巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡諧和圖Fig.2 Zircon SHRIMP U-Pb age concordia diagram of the Lanheyu intrusive rock

4 巖石地球化學(xué)特征

蘭河峪巖體主量元素、微量元素和稀土元素特征見表2.本文投點(diǎn)圖采用Geokit完成［10］.

4.1 主量元素特征

蘭河峪巖體主量元素中SiO2含量為68.73%～77.23%（平均73.53%），Na2O為3.15%～4.86%（平均4.26%），K2O為4.11%～4.86%（平均4.57%），里特曼指數(shù)σ＝1.60～3.39（平均2.61），Na2O-2

圖3 蘭河峪巖體K2O-SiO2圖解（實(shí)線據(jù)PeccerilloR,Taylor SR,1976；虛線據(jù)Middlemost E AK,1985）Fig.3 The K2O-SiO2diagram for Lanheyu intrusive rock（Solid lines after PeccerilloR,Taylor SR,1976;dotted lines after Middlemost E AK,1985）

4.2 微量元素特征

蘭河峪巖體微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)（圖4）整體呈右傾型，傾角較小，富集大離子親石元素（LILE）Rb、Th、K，貧高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）Ta、P、Ti.Nb/Ta比值為16.67～151.85.

圖4 蘭河峪巖體微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（標(biāo)準(zhǔn)化值來自Wood,1979）Fig.4 Primitive mantle-normalized trace element spiderdiagram of the Lanheyu intrusive rock（Normalized value after Wood,1979）

表1 蘭河峪巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡表Table 1 Zricon U-Pb age of the Lanheyu intrusive rock

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖解上（圖5），巖體總體為右傾，呈“海鷗式”分布.稀土總量較低，ΣREE= 127.31×10-6～286.95×10-6（平均204.17×10-6）；LREE＝110.02×10-6～257.17×10-6（平均185.03）；巖石的輕重稀土比LREE/HREE=6.13～12.30（平均9.97），巖石的（La/Yb）N=5.11～12.96（平均8.90），輕重稀土分異程度較強(qiáng)烈；具有輕虧損Eu負(fù)異常，δEu=0.07～0.54（平均0.29），巖漿的分異程度強(qiáng).

圖5 蘭河峪巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖（標(biāo)準(zhǔn)化來自Taylor and McLennan,1985）Fig.5 Chondrite-nomalized REE patterns of the Lanheyu intrusive rock（After Taylor and McLennan,1985）

5 討論

前人將本溪縣蘭河峪巖體細(xì)粒堿長(zhǎng)花崗巖時(shí)代歸屬晚侏羅世??遼寧省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)二分隊(duì).地質(zhì)圖說明書K-51-XXIX（寬甸幅）.1976..筆者工作獲得SHRIMP鋯石U-Pb年齡為124±2 Ma，其形成時(shí)代為早白堊世.

花崗巖為高鉀鈣堿性系列或鉀玄巖系列，且Na2O/K2O的比值接近1，可以用來判斷地殼厚度［11］.本溪縣地區(qū)蘭河峪巖體為高鉀鈣堿性系列，Na2O/K2O平均值等于0.95，其形成的壓力環(huán)境在0.8～1.0 GPa，推測(cè)本區(qū)的花崗巖巖漿形成時(shí)源區(qū)物質(zhì)存在于30～40 km的地殼深處［12］，地殼較薄.

圖6 蘭河峪巖體Rb-（Y+Nb）圖（據(jù)Pearce等,1984）Fig.6 Rb（-Y+Nb）diagram for Lanheyu intrusive rock（After Pearce et al.,1984）WPG—板內(nèi)花崗巖（within plate granite）；Syn-COLG—同碰撞花崗巖（syn-collisional granite）；VAG—火山弧花崗巖（volcanic arc granite）；ORG—洋脊花崗巖（oceanic ridge granite）

表2 蘭河峪巖體主量、微量元素和稀土元素分析結(jié)果表Table 2 Major,trace and rare earth elements of Lanheyu intrusive rock

在Rb-（Y+Nb）圖解（圖6）和Y-Rb圖解（圖7）上，所有樣品均落入WPG板內(nèi)花崗巖區(qū)域內(nèi)，結(jié)合推測(cè)本區(qū)地殼厚度為30～40 km，可以判斷遼東陸塊當(dāng)時(shí)在早白堊世處在造山后期，為巖石圈減薄環(huán)境中，反映當(dāng)時(shí)處于伸展構(gòu)造環(huán)境.

圖7 蘭河峪巖體Y-Rb圖（據(jù)Pearce等,1984）Fig.7 Y-Rb diagram for Lanheyu intrusive rock（After Pearce et al.,1984）WPG—板內(nèi)花崗巖（within plate granite）；VAG+Syn-COLG—火山弧花崗巖+同碰撞花崗巖（volcanic arc granite and syn-collisional granite）；ORG—洋脊花崗巖（oceanic ridge granite）

侏羅紀(jì)以來，遼東地塊受到強(qiáng)烈的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的改造，白堊紀(jì)達(dá)到鼎盛階段.這一階段的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)性，是華北克拉通巖石圈減薄和克拉通破壞的結(jié)果，尤其是在晚中生代，伸展作用異常強(qiáng)烈，遼南變質(zhì)核雜巖構(gòu)造的發(fā)育為其提供了有利的證據(jù)［13］.近年來對(duì)A型花崗巖的研究也為我國(guó)東部早白堊世處于伸展構(gòu)造提供了有利的證據(jù).遼東半島有千山花崗巖［14］和四平街巖體.通遼地區(qū)以崗山巖體為代表的A型花崗巖有近十個(gè)巖體，以及在燕遼帶中的A型花崗巖，大都在120～130 Ma形成的［15］.蘭河峪花崗巖巖體為遼東陸塊在早白堊世處于伸展環(huán)境中提供了又一有利的證據(jù).

6 結(jié)論

（1）本溪縣蘭河峪巖體形成于年齡為124±2 Ma，將其時(shí)代歸入早白堊世，形成壓力在0.8～1.0 GPa之間.

（2）蘭河峪巖體形成于厚度30～40 km地殼深處，屬于減薄的地殼.形成環(huán)境處于后造山期陸內(nèi)伸展環(huán)境中，為遼東地區(qū)早白堊世處于伸展環(huán)境中提供了又一有利的證據(jù).

［1］Zhou X M,Li W X.Origin of Late Mesozoic igneous rocks in Southeastern China：Implications for lithosphere subduction and underplating of mafic magmas［J］.Tectonophy,2000,326：269—287.

［2］吳福元，楊進(jìn)輝，張艷斌，等.遼西東南部中生代花崗巖時(shí)代［J］.巖石學(xué)報(bào),2006,22（2）：315—325.

［3］陳斌，田偉，翟明國(guó)，等.太行山和華北其它地區(qū)中生代巖漿作用的鋯石U-Pb年代學(xué)和地球化學(xué)特征及其巖漿成因和地球動(dòng)力學(xué)意義［J］.巖石學(xué)報(bào),2005,21（1）：13—24.

［4］楊進(jìn)輝，吳福元，柳小明，等.遼東半島小黑山巖體成因及其地質(zhì)意義：鋯石U-Pb年齡和鉿同位素證據(jù)［J］.礦物巖石地球化學(xué)通報(bào), 2007,26（1）：29—43.

［5］Gao S,Rudnick R L,Yuan H L,et al.Recycling lower continental crust in the North China Craton［J］.Nature,2004,432：892—897.

［6］Li X H,Chung S L,Zhou H,et al.Jurassic intraplate magmatism in southern Hunan-eastern Guangxi：40Ar/39Ar dating,geochemistry,Sr-Nd isotopes and implications for the tectonic evolution of SE China［C］// Malpas J,Fletcher C J N,Ali J R,et al.eds.Aspects of the tectonic evolution of China.Geol Soc London Spec Publ,2004,226：193—251.

［7］郭春麗，吳福元，楊進(jìn)輝，等.中國(guó)東部早白堊世巖漿作用的伸展構(gòu)造性質(zhì)——以遼東半島南部飲馬灣山巖體為例［J］.巖石學(xué)報(bào),2004（50）：1193—1204.

［8］Ludwig K R,User′s manual for Isoplot/Ex version 3.00：A geochronological toolkit for Microsoft Excel［M］.Berkeley Geochronological Center, Special Publication,2003,4：1—70.

［9］Williams I S.U-Th-Pb geochronology by ion microprobe［C］//McKibben M A,Shanks III W C,Ridley W I,eds.Applications of Microanalytical Techniques to Understanding Mineralizing Processes.Reviews in Society of Economic Geology,1998：1—35.

［10］路遠(yuǎn)發(fā).GeoKit：一個(gè)用VBA構(gòu)建的地球化學(xué)工具軟件包［J］.地球化學(xué),2004,33（5）：460—464.

［11］張旗，金惟俊，李承東，等.三論花崗巖按照Sr-Yb的分類：應(yīng)用［J］.巖石學(xué)報(bào),2010,26（12）：3431—3455.

［12］張旗，金惟俊，李承東，等.花崗巖與地殼厚度關(guān)系探討［J］.大地構(gòu)造與成礦學(xué),2011,35（2）：259—269.

［13］劉俊來，紀(jì)沫，申亮，等.遼東半島早白堊世伸展構(gòu)造組合、形成時(shí)代及區(qū)域構(gòu)造內(nèi)涵［J］.中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué),2011,41（5）：618—637.

［14］張杰，張國(guó)仁.千山花崗巖地球化學(xué)特征及其成因探討［J］.遼寧地質(zhì),1989,2：121—133.

［15］張旗，王焰，李承東，等.花崗巖按照壓力的分類［J］.地質(zhì)通報(bào), 2006,25（11）：1274—1278.

THE CRUSTAL MOVEMENT CHARACTERISTICS OF LIAODONG PENINSULA IN EARLY CRETACEOUS EPOCH：Evidence from the Lanheyu intrusive rock

WEI Ming-hui1,2,SHI Shao-shan2,YOU Hong-xi2

1.College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130026,China;
2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China

With study on the zircon SHRIMP U-Pb age and geochemical characteristics of the Lanheyu intrusive rock in Liaodong peninsula,the high-K calc-alkali series rock is proved to be formed in Early Cretaceous Epoch.According to the formation pressure of 0.8-1.0 GPa of the Lanheyu rock body in Benxi region,it is speculated that the source materials of granite magma came from 30-40 km deep below the thin crust.In the Rb-（Y+Nb）and Y-Rb diagrams of granite,all the samples fall into the WPG（within plate granite）area,concluding the Liaodong block was in the post-orogenic stage with lithosphere thinning,which reflected an extensional tectonic environment.The Lanheyu granite provides a favorable evidence for the extensional environment during the Early Cretaceous Epoch of Liaodong continental block.

geochemistry;zircon SHRIMP U-Pb age;Early Cretaceous Epoch;Liaodong Peninsula;Benxi County; Lanheyu

1671-1947（2015）05-0418-06

P542

A

2014－06－09；

2014-07-04.編輯：李蘭英．

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“遼寧1∶5萬本溪縣（K51E017017）、草河掌（K51E018017）、田師傅（K51E017018）、南孤山子（K51E018018）幅區(qū)調(diào)”（編號(hào)1212011120731）.

魏明輝（1981—），男，工程師，現(xiàn)從事礦產(chǎn)地質(zhì)普查工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)黃河北大街280號(hào)，E-mail//wakes123@163.com

石紹山（1977—），男，工程師，現(xiàn)從事于礦產(chǎn)地質(zhì)普查及地球化學(xué)專業(yè)工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)黃河北大街280號(hào)，E-mail// shishaoshan321@163.com