淮北地區(qū)王場(chǎng)巖體的年代學(xué)、地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

婁長(zhǎng)增，王樂(lè)樂(lè)，于炎炎

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局325地質(zhì)隊(duì)，安徽淮北 235000）

0 引言

研究區(qū)位于華北陸塊南緣的徐淮地塊淮北斷褶帶內(nèi)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造以北北東-北東向斷裂和褶皺為主。該區(qū)巖體主要為燕山期中酸性侵入巖，受斷裂帶和褶皺帶控制，沿構(gòu)造帶分布有班井、前歐盤、王場(chǎng)、刁山集、豐山、三鋪巖體等多個(gè)巖體（圖1）。自上世紀(jì)80年代以來(lái)，前人在王場(chǎng)地區(qū)發(fā)現(xiàn)了單一鐵礦型鐵礦床王場(chǎng)鐵礦?？辈楣ぷ鞅砻鳎鯃?chǎng)鐵礦礦床的成因與王場(chǎng)巖體密切相關(guān)[1～2]，但截至目前對(duì)該巖體的研究工作缺乏，尤其在巖石的成因機(jī)制、成巖成礦時(shí)代等方面缺乏研究，因此本文對(duì)王場(chǎng)巖體從巖相學(xué)、年代學(xué)、地球化學(xué)等幾方面進(jìn)行研究，揭示王場(chǎng)鐵礦成礦巖體特征及地質(zhì)意義。

1 巖體地質(zhì)特征及巖相學(xué)特征

1.1 巖體地質(zhì)特征

王場(chǎng)巖體為一埋深在425m以下的隱伏巖體。屬淺成相侵入巖，未經(jīng)剝蝕。位于青龍山斷層中段、大山頭背斜核部。隱伏在下奧陶統(tǒng)之下，鉆孔揭露厚300m尚未穿透，產(chǎn)狀不清，推測(cè)其面積約0.8km2，圍巖為上寒武統(tǒng)-下奧陶統(tǒng)。主要圍巖蝕變有透輝石化、蛇紋石化、綠泥石化、大理巖化。閃長(zhǎng)巖體常有鈉化，其次有透閃石化和石膏化。

王場(chǎng)巖體主要巖性為石英閃長(zhǎng)玢巖，具斑狀結(jié)構(gòu)，偶爾為呈粒狀結(jié)構(gòu)閃長(zhǎng)巖。閃長(zhǎng)玢巖手標(biāo)本（ZK124）呈淺綠色，斑晶中主要礦物有長(zhǎng)石、角閃石、石英和黑云母等。石英粒徑約0.1mm，含量15%；長(zhǎng)石粒徑約1mm，含量約25%；角閃石為黑色長(zhǎng)條狀礦物，粒徑約2mm，含量約10%；黑云母粒徑0.5mm，含量15%?；|(zhì)由長(zhǎng)英質(zhì)礦物組成。

1.2 巖相學(xué)特征

王場(chǎng)閃長(zhǎng)玢巖具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。其鏡下特征（圖2）為：石英呈他形顆粒狀，最高干涉色為I級(jí)灰白，顆粒大小多在0.05～0.1mm之間，含量約15%；斜長(zhǎng)石（Pl）為半自形—自形板條狀，最高干涉色為I級(jí)灰白，具條紋雙晶，顆粒大小多在1～2mm之間，含量約25%，蝕變嚴(yán)重，多為高嶺土化；黑云母（Bi）為片狀礦物，具黃褐色—深褐色多色性，顆粒大小多在0.5～1mm之間，含量約10%，已發(fā)生綠泥石化；角閃石（Hb）為短柱狀礦物，菱形解理，具黃綠色—綠色多色性，顆粒大小多在0.05～0.1mm之間，含量約15%。

圖2 王場(chǎng)巖體鏡下特征（左單偏光，右正交偏光）Figure 2.Microscopic characteristics of the samples from the Wangchang pluton（Left:single polarization;Right:orthogonal polarization）

2 樣品分析方法

本次工作以王場(chǎng)巖體為研究對(duì)象，野外采集新鮮、無(wú)蝕變的閃長(zhǎng)玢巖樣品進(jìn)行元素、年代學(xué)研究。鋯石作為重要的副礦物，具有穩(wěn)定的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，低Pb富U、Th，高的封閉溫度等特點(diǎn)，并普遍分布于各類型巖石中[3～5]。因此，本次工作采取鋯石UPb法對(duì)巖體進(jìn)行定年測(cè)試，以期獲得較為精確的閃長(zhǎng)玢巖形成時(shí)代。年代學(xué)巖體樣品在廊坊拓軒巖礦檢測(cè)公司實(shí)驗(yàn)室完成鋯石的挑選、制靶、CL圖像拍攝工作，鋯石的U-Pb同位素分析在合肥工業(yè)大學(xué)LA-ICPMS實(shí)驗(yàn)室采用ICP-MS儀器（型號(hào)Agilent 7500a）完成，外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為國(guó)標(biāo)鋯石91500。主微量及稀土元素巖體樣品送廣州澳實(shí)分析檢測(cè)公司進(jìn)行分析，SiO2、Al2O3等主量元素采用XRF法，使用儀器為熒光光譜儀（型號(hào)ME-XRF06X）完成，微量稀土元素分別采用四酸消解和熔融法，使用儀器為質(zhì)譜儀。

3 分析結(jié)果

3.1 年代學(xué)特征

閃長(zhǎng)玢巖樣品（樣品號(hào)WC18-4）所選鋯石的CL圖像如圖3所示，共完成13顆鋯石的15個(gè)有效測(cè)試點(diǎn)，具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。圖3的鋯石CL圖像顯示，閃長(zhǎng)玢巖鋯石無(wú)色透明，呈半截錐狀—長(zhǎng)柱狀晶型，長(zhǎng)寬比在2:1到5:1之間。大多數(shù)鋯石表現(xiàn)出典型巖漿鋯石的特征[3～4]，內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)，發(fā)育核幔結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)振蕩環(huán)帶，且環(huán)帶較窄，說(shuō)明該期巖漿結(jié)晶溫度較低，微量元素?cái)U(kuò)散較慢[6]。個(gè)別鋯石核部較亮，為繼承鋯石，邊部為該期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物。表1數(shù)據(jù)顯示，鋯石Th/U比在0.47～1.33之間，為典型巖漿成因的鋯石。圖3的鋯石諧和圖顯示，樣品鋯石15個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U年齡比較集中，和諧度較好，介于(129±3.7)～(139±4.4)Ma之間，206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為(132.1±1.9)Ma（n=15，MSWD=0.59），此年齡值代表了王場(chǎng)巖體閃長(zhǎng)玢巖的結(jié)晶形成時(shí)間。因此，王場(chǎng)巖體形成時(shí)間為(132.1±1.9)Ma，屬早白堊世。

表1 鋯石U-Pb分析結(jié)果Table 1.U-Pb analysis results of zircons

圖3 鋯石CL圖像及207U/235Pb諧和圖Figure 3.CL images and 207U/235Pb concordia plots of zircons

3.2 主量元素特征

王場(chǎng)巖體閃長(zhǎng)玢巖主量、微量、稀土元素測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。閃長(zhǎng)玢巖樣品SiO2含量介于65.00%～65.49%之間，平均值65.18%，為中性巖；CaO含量介于3.14%～3.41%之間，平均值3.24%；Na2O含量介于7.77%～8.28%之間，平均值7.94%；K2O含量介于0.49%～1.01%之間，平均值0.83%；全堿（Alk=K2O+Na2O)含量介于8.76%～8.78%之間，平均值8.77%，含量較高；K2O/Na2O值在0.06～0.13之間，平均值0.11，小于0.5；MgO#值介于70～73之間，平均值71，原生巖漿Mg#范圍為68～75[7～8]，表明巖體巖漿可能來(lái)源于基性巖漿。利用SiO2-K2O圖對(duì)樣品進(jìn)行區(qū)分，發(fā)現(xiàn)3個(gè)樣品均落入低鉀-鈣堿性系列（圖4）。樣品的A/CNK值介于0.73～0.75之間，平均值0.74，A/NK值介于1.04～1.06之間，平均值1.06，A/NK-A/CNK圖解顯示了準(zhǔn)鋁質(zhì)I型花崗巖的特點(diǎn)（圖4）。

表2 王場(chǎng)巖體主量元素（%）、微量元素和稀土元素（×10-6）分析結(jié)果Table 2.Major(%),trace(×10-6)and rare earth elements(×10-6)of the Wangchang pluton

圖4 王場(chǎng)巖體K2O-SiO2圖解及A/NK-A/CNK圖解Figure 4.K2O-SiO2 diagram and A/NK-A/CNK diagram of the Wangchang pluton

3 微量、稀土元素特征

王場(chǎng)巖體閃長(zhǎng)玢巖微量元素標(biāo)準(zhǔn)化比值蛛網(wǎng)圖見(jiàn)圖5?？傮w表現(xiàn)為大離子親石元素Ba、U富集，Ta、Nb、Sr、P、Ti虧損。其中Ta、Nb虧損，呈明顯Ta-Nb槽，顯示了島弧性質(zhì)巖石的特點(diǎn)。Sr虧損，含量較低，主要受源區(qū)斜長(zhǎng)石的分異結(jié)晶影響。Ti虧損，可能與源區(qū)殘留金紅石有關(guān)。王場(chǎng)巖體閃長(zhǎng)玢巖稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線見(jiàn)圖5。稀土總量在59.55×10-6～70.62×10-6之間，平均值66.76×10-6，含量較低。輕重稀土元素比值（LREE/HREE）為7.54～9.85，輕重稀土分餾明顯，（La/Yb)N為7.63～10.33，其稀土配分曲線表現(xiàn)為輕稀土富集重稀土平坦的右傾型，傾斜斜率中等，類似下地殼稀土分布型式。δEu在0.83～0.89之間變化，平均值0.86，顯示較弱的Eu負(fù)異常，說(shuō)明斜長(zhǎng)石經(jīng)歷了較弱的分異結(jié)晶。δCe在0.93～0.95之間變化，平均值0.94，無(wú)明顯Ce異常。Sr含量在139×10-6～148×10-6之間，Yb含量在0.79×10-6～1.14×10-6之間，具有低Sr低Yb的特點(diǎn)，暗示巖體形成壓力中等，形成位置可能位于下地殼底部[9～10]。

圖5 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖及稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖Figure 5.Primitive mantle-normalized trace spider diagram of trace elements and chondrite-normalized REE pattern of rare earth elements

4 分析與討論

4.1 巖體形成時(shí)代

王場(chǎng)巖體閃長(zhǎng)玢巖的鋯石發(fā)育核幔結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)振蕩環(huán)帶，且Th/U比在0.47～1.33之間，顯示典型巖漿成因鋯石的特征。王場(chǎng)巖體206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為(132.1±1.9)Ma，表明閃長(zhǎng)玢巖的結(jié)晶形成時(shí)間為早白堊世。早白堊世徐淮地區(qū)發(fā)育了一次強(qiáng)烈的巖漿運(yùn)動(dòng)，沿北東向帶狀展布一系列巖體，如北部的利國(guó)巖體（(131.1±3.4）Ma）和班井巖體（(131±1）Ma）、南部的刁山集巖體（129.4Ma）和夾溝巖體（(132.2±4.1）Ma）等[11～14]，這一階段巖體與區(qū)域上矽卡巖型鐵多金屬礦床密切相關(guān)，年代學(xué)證據(jù)表明王場(chǎng)巖體在此次巖漿事件中形成。

4.2 巖石成因

王場(chǎng)巖體閃長(zhǎng)玢巖的K2O/Na2O值在0.06～0.13之間，比值低，A/CNK值介于0.73～0.75之間，小于1.1，顯示了準(zhǔn)鋁質(zhì)I型花崗巖的特點(diǎn)。在SiO2-Zr和SiO2-Y的圖解（圖6），樣品均落在I型花崗巖區(qū)域內(nèi)。

王場(chǎng)巖體閃長(zhǎng)玢巖的稀土配分曲線與下地殼相似，具有稀土總量低、輕稀土富集重稀土平坦、Eu異常不明顯的特點(diǎn)。巖體低Sr（139×10-6～148×10-6）低Yb（0.79×10-6～1.14×10-6），也暗示巖體形成壓力中等，形成位置可能位于下地殼底部。同時(shí)，巖體的Nb/Ta（11.8～15.3）與大陸殼Nb/Ta（8.3～16.7）一致，也表明源區(qū)為地殼。不同源區(qū)巖石部分熔融形成的巖石具有不同的地球化學(xué)特征[15～16]，在源區(qū)判別圖（圖7）中，王場(chǎng)巖體閃長(zhǎng)玢巖樣品主要落在變玄武巖部分熔融，表明巖體源區(qū)較深，是基性巖經(jīng)過(guò)部分熔融產(chǎn)生的。Y（6.8×10-6～11.2×10-6）含量低，說(shuō)明源區(qū)殘留石榴石和角閃石，同樣證明了源區(qū)很深。因此，王場(chǎng)巖體可能形成于壓力中等的下地殼底部，巖漿源區(qū)為基性巖漿。

圖7 王場(chǎng)巖體源區(qū)判別圖解Figure 7.Source area discrimination for the Wangchang pluton

4.3 構(gòu)造環(huán)境

早中生代（220Ma）揚(yáng)子板塊沿北西向俯沖至華北板塊之下，發(fā)生了陸殼加厚，而后陸殼拆沉、熔融上升在徐淮地區(qū)形成早白堊世巖體[17～19]。徐淮地區(qū)大多數(shù)巖體表現(xiàn)為高Sr低Y的埃達(dá)克巖特征，也證實(shí)了這次陸殼加厚、拆沉的過(guò)程[19～21]。但王場(chǎng)巖體與此類埃達(dá)克巖有所不同，表現(xiàn)為低Sr（平均值147×10-6）低Y（平均值9.6×10-6），低Al2O3（平均值14.74），高M(jìn)g#（平均值71）。王場(chǎng)巖體Ta-Nb呈槽，Zr-Hf相對(duì)平坦，Ti虧損，顯示了島弧性質(zhì)巖石的特點(diǎn)。從Rb-（Y+Nb）圖解（圖8）和Rb/30-Hf-3Ta圖解（圖8）中可以看出，王場(chǎng)巖體閃長(zhǎng)玢巖大多數(shù)樣品落在火山弧花崗巖區(qū)域內(nèi)，表明王場(chǎng)巖體火山弧花崗巖性質(zhì)，是板塊俯沖的結(jié)果。因此，徐淮地區(qū)的巖體可以分為兩類：一類為高Sr低Y具有埃達(dá)克巖特征的巖體，這類巖體形成主要受陸殼加厚拆沉影響；另一類為低Sr低Y具有島弧性質(zhì)的巖體，這類巖體形成主要受揚(yáng)子板塊俯沖影響。王場(chǎng)巖體的Mg#值較高，平均值71，大于下地殼Mg#值（40），說(shuō)明巖體在形成過(guò)程中受到了地幔橄欖巖的交代作用影響。無(wú)論高Sr低Y的巖體還是低Sr低Y的巖體，都來(lái)自下地殼，在熔融過(guò)程中與地幔橄欖巖發(fā)生了交代作用，導(dǎo)致了徐淮地區(qū)巖體高鎂的特征。

圖8 王場(chǎng)巖體Rb-（Y+Nb）和Rb/30-Hf-3Ta判別圖解Figure 8.Rb-(Y+Nb)diagram and Rb/30-Hf-3Ta diagram of the Wangchang pluton

5 結(jié)論

（1）王場(chǎng)巖體巖性為閃長(zhǎng)玢巖，形成時(shí)間(132.1±1.9)Ma，即早白堊世侵入，處在徐淮地區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈?guī)r漿活動(dòng)的時(shí)段。

（2）王場(chǎng)巖體為低鉀-鈣堿性系列的準(zhǔn)鋁質(zhì)I型花崗巖，具有低Sr低Y、高M(jìn)g的特征，微量元素和稀土元素特征顯示王場(chǎng)巖體形成于壓力中等的下地殼底部，巖漿源區(qū)為基性巖漿。

（3）徐淮地區(qū)的巖體可以分為兩類：一類為高Sr低Y具有埃達(dá)克巖特征的巖體；另一類為低Sr低Y具有島弧性質(zhì)的巖體。王場(chǎng)巖體屬低Sr低Y類，具有島弧特征，形成與揚(yáng)子板塊俯沖有關(guān)，同時(shí)受到地幔橄欖巖的交代作用影響。