湘南西山花岗岩质碎斑熔岩中的超镁铁质岩包体的研究

■湘南西山花岗岩质碎斑熔岩中的超镁铁质岩包体的研究

项目来源:宜昌地质矿产研究所科技发展基金

起止时间:2003年

项目负责:付建明

主要完成人:付建明

图1　湘南西山岩浆岩分布略图（据湖南地质调查院资料改编）

1.白垩系；2.火山岩；3.碎斑熔岩；4.花岗岩；5.古生代地层；6.深大断裂；7.小岩体；8.研究区

成果概况:湘南西山地区位于扬子陆块与华夏陆块接合带上，郴州—临武深大断裂从西山杂岩体东部通过（图1）。该区地质构造复杂，古生代地层特别发育，出露的最老地层为震旦系。岩浆岩岩性复杂，从中浅成花岗岩、花岗斑岩、碎斑熔岩到喷溢火山岩都可见到。它们之间具有演化关系，是同期异相的产物，为一规模较大的中浅成—喷发的过渡类型杂岩体。其东西长约37km，南北宽约25km，面积达705km²，呈岩盆状产出（图1）。取得的主要成果与认识如下。

（1）在国内外首次报道在花岗质岩石中发现铁橄榄石和铁辉石（图2）及它们构成的超镁铁质岩微包体（图3）。

橄榄石仅见于西山杂岩体中的花岗质碎斑熔岩中。四圆衍射仪测得橄榄石的结构参数为:a₀＝4.815 0、b₀＝6.088 0、c₀＝10.458 0；α＝90、β＝90、γ＝90，属于正交晶系。主要有两种产出方式:①呈单晶分布在岩石中，碎屑状，裂纹发育，常常具有熔蚀结构，大小在0.3～1.0mm。②呈柱状、粒状或浑圆状包裹于辉石中，并与黑云母、磷灰石、磁铁矿等构成超镁铁质微包体。

图2　铁辉石单晶

图3　超镁铁质岩微包体（包橄结构）

Pl.长石；Ol.铁橄榄石；Opx.铁辉石；Q.石英；Bi.黑云母

同橄榄石一样，辉石仅见于西山杂岩体中的花岗质碎斑熔岩中，但没有铁橄榄石分布广。无色，平行或近于平行消光（CΛNg＜5°）。四圆衍射仪测得辉石的结构参数为:a₀＝5.233 4、b₀＝9.023 3、c₀＝18.456 0；α＝90、β＝90、γ＝90，为正交晶系，属于斜方辉石亚类。有两种产出方式:一是呈单晶分布在岩石中，常常呈尖棱角状、板状，裂纹多，具有溶蚀结构，大小以0.5～2.0mm为主，最大达7mm；二是呈半自形板柱状、它形柱状或粒状，包裹有细小的粒状或浑圆状的铁橄榄石，形成包橄结构（图3），并与黑云母、磷灰石、磁铁矿一起构成超镁铁质微包体。

（2）湘南西山火山—侵入杂岩中3个代表性岩石单元（花岗岩、碎斑熔岩和流纹岩）的产状、岩石化学、微量元素和同位素地球化学特征显示，它们同空间、同物质来源。全岩RbSr定年结果表明:花岗岩、碎斑熔岩和流纹岩的形成时代分别为156Ma±6Ma、159Ma±2Ma和154Ma±11Ma，其中碎斑熔岩的锆石SHRIMP定年结果为156Ma±2Ma。它们在误差范围内基本相同，为中侏罗世晚期同一构造岩浆事件中陆壳活化的产物。

（3）电子探针分析表明超镁铁岩包体（图3）主要由铁橄榄石（Fa＝90～92）、铁辉石（Fs＝74～76）和少量磷灰石和磁铁矿组成。

（4）研究表明，以往被认为是典型的S型花岗质岩石的湘南西山火山—侵入杂岩应为铝质A型花岗质岩石。该杂岩富硅碱贫钙镁、K₂O/Na₂O＞1、准铝—过铝质（0.94～1.26）；FeO＊/MgO（FeO＊＝FeO＋0.9Fe₂O₃）比值大（平均12.05），高于M型、S型和I型花岗岩。在微量元素和稀土元素组成上，岩石富LREE、Ga、Y、Nb、Zr等大离子高场强元素及亏损Ni、Cr、Eu、Ti、V、P、Sr等，与国内外A型花岗岩相似。与一般A型花岗岩来源于I型花岗岩或大量抽提了S型花岗岩物质后的地壳源区不同，西山火山—侵入杂岩的I_sr（0.716 12～0.718 23）较高，ε_Nd（7.0～8.0）较低，钕模式年龄（1 517～1 600 Ma）略小于区域上变质基底和中国东南部中生代花岗岩类的钕模式年龄，显示其直接来源于地壳物质的部分熔融，但可能有少量新生地幔物质的加入。西山铝质A型花岗质火山—侵入杂岩是中侏罗世晚期挤压造山作用趋于结束，造山带崩塌，岩石圈强烈伸展减薄、热流值上升的构造背景下形成的造山后花岗质岩石。

（付建明　编）