江南造山带东段皖南铺岭地区,新元古代铺岭组变火山岩地球化学特征及大地构造意义

打开文本图片集

摘要：皖南铺岭地区铺岭新元古代铺岭组变火成岩的元素地球化学研究表明：该变火成岩SiO₂含量在49%～52%之间，属于基性岩类，里特曼指数介于3.1～4.7之间，属于钙碱性向碱性过渡，属钙碱性玄武岩类。Rb和K等大离子亲石元素具有明显的亏损，富集U、LREE等元素。皖南铺岭组变玄武岩稀土总量介于（61.07-85.41）×10^-6之间，轻重稀土分异不明显，总体为轻稀土元素略富集的右倾模式，其重稀土元素曲线较平坦。皖南上溪口铺岭组变玄武岩为弧后盆地扩张晚期产物，有一定的岛弧特征，同时也越来越多地表现出MORB的特征。

关键词：江南造山带东段 铺岭组 变玄武岩 岛弧玄武岩

1 引言

皖南造山带位于扬子板块南缘的江南造山带东段，是一期主要发生在元古代的造山运动形成的造山带。皖南造山带的地层包括以往文献资料中所说的中元古代上溪群（包括樟前、板桥、木坑和牛屋组）、新元古代历口群（包括邓家、铺岭＼景潭组）和部分震旦纪地层（安徽省地质矿产局，1987）。江南造山带是指出露于扬子板块与华夏板块之间，主要由一套浅变质、强变形的（中）——新元古代巨厚沉积——火山岩系及时代相当的侵入体所构成的地质构造单元，它呈弧形跨越了桂北、黔东、湘西、湘北、赣北、皖南和浙北的广大区域，制约着我国南方显生宙以来地质构造的演化（薛怀民等，2010）。

对于江南造山带东段的结构，众多学者先后对其进行了划分，概括起来有沟弧盆体系（郭令智等，1980；水涛等，1986；徐备，1990）、地体构造（郭令等，1984；徐备等，1992；马长信等，1992；刘继顺，1992；舒良树等，1995；徐等，1998）、碰撞混杂岩带（许靖华等，1987；李继亮等，1989；李继亮，1992；马荣生和王爱国，1994：曾勇和杨明桂，1999）等多种观点。本文通过江南造山带东段皖南的基性岩进行了详细的野外调查，并对该岩体进行了系统的主量、微量和稀土元素分析，示踪了岩浆来源，探讨了岩浆作用的构造环境及演化特征。

2 地质概况

本次的研究区大地构造上位于扬子板块东南部、江南造山带东段。研究区出露的前寒武纪基底岩系为中元古代溪口群（图2）。溪口群分布在皖南地区历口群之下的一套浅变质岩系，自下而上分为樟前（岩）组、板桥（岩）组、木坑（岩）组、牛屋组。岩性主要是一套浅变质的板岩和千枚岩，局部夹薄层灰岩条带或灰岩透镜体。岩石的粒度以砂——粉砂级和粘土级占优势，碎屑成分复杂，其中樟前组、板桥组和木坑组富含火山碎屑成分。（薛怀民等，2010）。

2.1地层

皖南造山带卷入底层包括中元古代上溪群（包括樟前、板桥、木坑和牛屋组）、新元古代历口群（包括邓家、铺岭＼景潭组）和部分震旦纪地层（安徽省地质矿产局，1987）。本文主要以铺岭组火山岩为对象。铺岭组地层在研究区内出露面积不大，褶皱形态以单斜为主，较为简单，它与牛屋组之间有一层厚度不大（50～200米）分布不稳定含砾石砂岩硬砂质砂岩（邓家组）（徐树桐，1979）。

3 采样与分析方法：

本文的研究样品采自E117°31′24″，N29°58′04″，出露岩石为灰绿色变玄武岩，与溪口群呈断层接触。共集样品7个，采集的样品大多新鲜无风化，呈灰色出露，少部分样品表面有轻微风化。样品地球化学数据分析均在国土资源部中南矿产资源监督测试中心（武汉）完成，测试方法及步骤如下：

主量元素分析：全分析主量元素采用熔片-X荧光光谱法，方法是取烘干样品于Pt-Au坩埚中，用Li2B407跟3LiB02（2：1）混合熔剂于1100～1200℃熔融制得玻璃片，由计算机全程自动控制分析过程，通过测定特征谱线的强度来进行分析物质中元素含量的定量。所用仪器为荷兰帕拉科生产的AXIOS型X-荧光光谱仪，端窗铑靶X光管；4KW，SuperQ分析软件，分析精度1%。

微量及稀土元素分析：微量及稀土元素分析采用ICP-MS法，方法是酸溶样品制成溶液上机进行测定，所用仪器为美国热电公司生产的X Ⅱ Series型等离子体质谱仪，工作参数如下：功率：1350W；冷却气流量：13mL/min，辅助气流量：0.8mL/min；雾化器流量：0.8L/min；样品提升量：1.0mL；采样锥孔径：1.0mm；截取锥孔径：0.7mm；分辨率：0.7aum；测量方式：跳峰；分析方式：脉冲计数；采样深度：135mm；扫描次数：15；停留时间：10ms；每个质量通道数：3；校正方式：外标法；内标元素：Rh，分析精度优于5%。

4 地球化学特征

研究区内铺岭组火成岩样品的主微量元素分析结果见下表

4.1主量元素地球化学特征

研究区所采铺岭组火成岩的样品见表1，根据图3所示的火山岩TAS图解可知，所测样品落在玄武岩——粗面玄武岩——玄武质粗面安山岩区域内，SiO₂含量在49%～52%之间，属于基性岩类，里特曼指数介于3.1-4.7之间，属于钙碱性向碱性过渡，MgO的含量介于6.25%～8.87%之间，CaO含量介于2.2%～6.5%之间，Al₂O₃含量介于15.5%～17.54%之间。在TAS图解（图3）以及SiO₂-FeO*/MgO图解中，研究区内铺岭组玄武岩属钙碱性玄武岩类。

4.2微量元素地球化学特征

样品的原始地幔标准化蛛网图解如图5所示，Rb和K等大离子亲石元素具有明显的亏损，具有显著的Nb、Ti谷，富集U，LREE等元素。铺岭地区铺岭组变玄武岩亏损高场强元素，具有一定的岛弧玄武岩特征。铺岭组玄武岩Na/La=0.78～1.38，Hf/Ta=5.1～16，La/Ta=17.5～67.92，Ti/Y=195.77～257.87，Tb/Yb=0.238～0.251，Th/Nb=0.25～0.88，Hf/Th=1.55～1.73，具有一定的岛弧特征。

4.3稀土元素地球化学特征

皖南铺岭组变玄武岩稀土总量介于（61.07～85.41）×10^-6之间，平均为70.47×10^-6，（La/Yb）N=3.01～3.89，轻重稀土分异不明显，皖南铺岭组的稀土配分模式接近岛弧的稀土配分模式，总体为轻稀土元素略富集的微右倾模式（图6），总体较为平坦。其REE配分模式介于岛弧和MORB之间。其重稀土元素曲线较平坦，Eu无明显负异常（Eu/Eu*=0.88～1.11），微弱正Eu异常可能由于斜长石的堆积所致。

5 讨论

5.1岩石成因

研究区内铺岭组高MgO玄武岩的MgO含量较前人研究结果略低。皖南铺岭组变玄武岩的稀土元素配分模式看出，总体上轻稀土略富集。铺岭地区铺岭组变玄武岩的稀土配分模式介于岛弧与MORB之间，为总体平坦，轻稀土略富集。下图为铺岭组变玄武岩Ti-Zr图解（图7a），铺岭组变玄武岩表现出明显的幔源特征，投影落在MORB区域内。在铺岭组玄武岩的Zr/Y-Zr图解中（图7b），铺岭组玄武岩的投影投点同样落在MORB区域内。但是，在玄武岩的Hf/3-Th-Nb/16判别图解（图8e）中，投影落在岛弧玄武岩的区域内。同样，钙碱性的玄武岩性质也表现出了岛弧的特征。即研究区内的铺岭组变玄武岩既表现出岛弧玄武岩的地球化学特征又表现出一定的MORB地球化学特征。

5.2构造环境及构造意义

皖南铺岭组岩浆岩的成因和形成的构造背景与江南造山带及扬子板块有着密切关系。一种观点认为扬子板块内元古代岩浆岩的形成于与Rodinia超大陆聚合有关的四堡期造山运动，而新元古代中期（860Ma-740Ma）的岩浆岩为板内非造山成因（Li Z X etal，1999）；另一种观点认为扬子板块内新元古代火成岩（特别是大于等于800Ma），岩浆岩是与造山运动有关的大陆边缘岩浆弧。（Li X H et al，1996）。对于铺岭组的形成时代，虽然没有比较确切的同位素年龄但是基本认为与井潭组是同期异相的产物（刘寿和夏邦栋，1990）（安徽省地质矿产局，1997）其井潭组火山岩年龄的研究近年来有了新的进展，徐备等（1992）利用Sm-Nd等时线年龄获得了井潭组火山岩的年龄829±35Ma还有通过对皖南江南造山带新元古代井潭组火山岩样品的锆石微区U-Pb定年确定井潭组火山岩存在二期形成时代分别为820±16Ma和776±10Ma并且认为在皖南地区约820Ma的岩浆活动广泛存在包括火山岩和侵入岩。

在Ti/100-Zr-Sr图解中（图8b），皖南铺岭组玄武岩主要落在MORB区域内，表现出来洋脊玄武岩的特征.在2Nb-Zr/4-Y图解中（图8a），皖南铺岭组玄武岩主要落在N-MORB区域内，同样表现出洋脊玄武岩的特点。而在Hf/3-Th-Nb/16判别图解（图8c）中，皖南铺岭组玄武岩表现出了岛弧玄武岩的特点。出现这种情况的原因可能是弧后盆地扩张早期形成的岩浆在化学组成上有许多岛弧的特征（类似于样品本区玄武岩以及一些据岛弧特征的火山岩），随着弧后盆地扩张发展演化至晚期，洋-弧俯冲带离盆地扩张中心越来越远，而岩浆的岛弧特征则越来越不明显，但越来越多地表现出MORB的特征（赵建新等，1995）。皖南上溪口铺岭组玄武岩为弧后盆地扩张晚期产物，其岛弧特征不明显，越来越多地表现出MORB的特征。

Li et al（2003b）证实华南新元古代时期有两个主要的双峰式岩浆活动阶段：（1）830～795Ma前裂谷阶段，由裂谷发育前开始到裂谷早期阶段；（2）780～745Ma同裂谷阶段，为裂谷发育的晚期阶段。作者将这两期岩浆活动与超大陆裂解之前的板块（岩石圈）拉张和裂谷构造作用相联系，认为早期岩浆活动是弧-陆碰撞造山带拉张垮塌的熔融产物。

通过以上分析讨论，可以将皖南上溪口铺岭组玄武岩形成与演化的过程概括如下

经过早期（830-795Ma）的俯冲，进入弧后盆地扩张晚期（780-745Ma）所形成的弧后盆地随着弧后盆地的扩张发展，俯冲带与盆地扩张中心的远离，岩浆的岛弧特征越来越不明显，越来越多地表现出了MORB的特征。

6 结论

皖南上溪口铺岭组变玄武岩具既具有洋脊玄武岩的地球化学特征又具有岛弧玄武岩的地球化学特征，MgO含量高，岩浆形成深度较大，同时有地壳物质的混染。铺岭组玄武岩形成于江南造山带晚期的弧后盆地，是弧后盆地扩张的晚期产物。

推荐访问:皖南 火山岩 地球化学 江南 构造