甘肅省肅北縣紅柳疙瘩一帶酸性巖稀土元素特征及構(gòu)造環(huán)境分析

熊文勃

（1.蘭州大學(xué)地球科學(xué)與礦產(chǎn)資源學(xué)院，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020）

1 概述

研究區(qū)位于甘肅省肅北縣紅柳疙瘩一帶，發(fā)育晚古生代花崗巖，花崗巖附近已經(jīng)發(fā)現(xiàn)中型鈦鐵礦一處，中型金礦一處，銅礦點(diǎn)一處，對(duì)該地區(qū)花崗巖的研究有助于研究該地區(qū)的成礦規(guī)律，本文通過(guò)對(duì)花崗巖稀土元素地球化學(xué)的研究，討論了花崗巖的成因及該地區(qū)晚古生代的構(gòu)造環(huán)境。

圖1 紅柳疙瘩一帶地質(zhì)圖

2 地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于塔里木陸塊區(qū)，敦煌陸塊，柳園裂谷區(qū)。

區(qū)內(nèi)出露地層如下（圖1）：第四系為砂礫石、淤積亞粘土；白堊系新民堡群為桔紅色、桔黃色含礫泥巖、泥巖及灰褐色巨礫巖；侏羅系赤金堡群為一套土紅色夾灰綠色泥質(zhì)碎屑巖層；石炭系紅柳園組為灰白色絹云石英片巖、綠泥石英片巖；早元古代敦煌巖群為斜長(zhǎng)片麻巖、眼球狀混合巖。區(qū)內(nèi)出露輝長(zhǎng)巖，輝長(zhǎng)巖中富含鈦鐵礦，經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)已成為一處中型鈦鐵礦。

區(qū)內(nèi)發(fā)育大面積花崗巖，花崗巖與其周邊的早元古帶和石炭紀(jì)地層呈侵入接觸關(guān)系，接觸帶上目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)中型金礦一處，銅礦點(diǎn)一處。與侏羅紀(jì)地層呈不整合關(guān)系顯示其形成年代應(yīng)為二疊紀(jì)-三疊紀(jì)。

3 稀土元素特征

巖石稀土元素特征如（表1），巖石中∑REE=86.97～143.87、LREE=60.68～102.83，HREE=26.29～41.04，L/H=2.21～2.77。

δEu=0.19～0.25、δCe=2.29～2.46，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的蛛網(wǎng)圖上（圖2），曲線明顯右傾，說(shuō)明巖石輕重稀土分餾比較明顯，曲線顯示Eu和Ce負(fù)異常，其中Eu的負(fù)異常與早期巖漿中斜長(zhǎng)石的晶出有關(guān)，而Ce負(fù)異常則說(shuō)明巖漿在運(yùn)移過(guò)程中可能存在某種氧化環(huán)境使Ce呈Ce4+沉淀引起負(fù)異常，也可能有外來(lái)水或沉積物進(jìn)入與巖漿發(fā)生作用，導(dǎo)致負(fù)異常的出現(xiàn)。

巖石Zr/Hf=20.51～24.43，低于球粒隕石值（38）,一般認(rèn)為只有Zr/Hf＜25時(shí)，容易顯示清楚的REE“四分組效應(yīng)”。巖石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的蛛網(wǎng)曲線也顯示了“W”型四分組效應(yīng)[1]，說(shuō)明了巖石中有海洋物質(zhì)成分，暗示了原生巖漿中有洋殼物質(zhì)加入。Zr/Hf比值的較小是由于富F（Cl）流體進(jìn)入原生花崗巖漿。

巖石Nb/Ta=13.67～15.18，小于球粒隕石值（17），其比值的減小是因?yàn)門a比Nb含量增加更多，由于通常Ta與Rb、Li、F等元素含量呈正相關(guān)關(guān)系，所以Nb/Ta的減小說(shuō)明原生巖漿中含有流體成分[2]。

巖石Y/Ho=24.33～25.89，小于球粒隕石值（28），通常與碳酸鹽（碳酸氫鹽）化合物相關(guān)花崗巖中，Y/Ho比值則＜28，因此，說(shuō)明巖漿在運(yùn)移過(guò)程中有碳酸鹽物質(zhì)與原生巖漿發(fā)生過(guò)混染作用[3]。

圖2 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的蛛網(wǎng)圖

表1 巖石稀土元素化學(xué)成分及其特征數(shù)值表

4 成因及討論

通過(guò)對(duì)巖石稀土元素的分析，可知花崗巖的原生巖漿在運(yùn)移過(guò)程中存在同化混染作用，被帶入原生巖漿的物質(zhì)，很有可能來(lái)源于大洋地殼。

通過(guò)花崗巖的Rb--Yb+Ta圖解（圖3），可知巖石形成于島弧構(gòu)造環(huán)境，接近碰撞期，說(shuō)明花崗巖的原生巖漿來(lái)源于島弧巖漿作用的中后期，巖漿形成于地殼深部的高壓狀態(tài)下，巖漿中很難出現(xiàn)強(qiáng)氧化環(huán)境，Ce4+的高價(jià)態(tài)很難出現(xiàn)。所以通常認(rèn)為島弧巖漿巖中Ce負(fù)異常是地殼物質(zhì)(海洋沉積物、以及變質(zhì)流體)參與地幔重熔融的結(jié)果[4]。

這也與稀土元素中較低的Zr/Hf、Nb/Ta、Y/Ho和巖石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的蛛網(wǎng)曲線也顯示了“W”型四分組效應(yīng)相互佐證。

綜上所述，認(rèn)為花崗巖形成于島弧環(huán)境，其巖漿中含有洋殼物質(zhì)和流體，是俯沖至深部的殘留洋殼和深部地幔混熔的產(chǎn)物。

圖3 花崗巖的Rb--Yb+Ta圖解

5 結(jié)論

（1）研究區(qū)花崗巖輕重稀土分餾較好，有明顯Eu和Ce負(fù)異常,稀土元素呈“W”型四分組模式，巖石具有較低的Zr/Hf、Nb/Ta、Y/Ho比值，暗示了原生巖漿含有洋殼物質(zhì)或流體成分。

（2）研究區(qū)花崗巖形成于板塊消減作用帶的大地構(gòu)造環(huán)境。是島弧巖漿作用后期的產(chǎn)物，其形成時(shí)期接近同碰撞環(huán)境。原生巖漿來(lái)源于俯沖至深部地幔的殘留大洋地殼物質(zhì)、流體與周邊地幔重熔作用。

（3）紅柳疙瘩一帶在二疊紀(jì)-三疊紀(jì)處于板塊消減作用帶的大地構(gòu)造環(huán)境。

[1]Masuda,A.et al.Lanthanide tetrad effects in nature:two m u t u a l y o p p o s i t e t y p e s,W a n d M,G e o c h e m i c a l Journal,1987,Vol.21,pp.119-124.

[2]汪小妹,曾志剛.馬里亞納南部前弧橄欖巖鈰(Ce)負(fù)異常成因[J].礦物學(xué)報(bào),2007,21(2):359-360.

[3]陳炳輝,;韋慧曉,黃志國(guó),周永章.表生地質(zhì)體的Ce異常及其影響因素綜述[J].稀土,2007,28(4):79-82.

[4]P.亨德森.稀土元素地球化學(xué)[M].地質(zhì)出版社,1984.