高勇，郭榮鑫，徐培

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嵩山路家溝花崗巖地球化學(xué)特征

高勇1，2，郭榮鑫1，徐培3

（1. 河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454003；2. 河南省煤田地質(zhì)局資源環(huán)境調(diào)查中心，鄭州 450000； 3. 河南省煤田地質(zhì)局三隊(duì)，鄭州 450000）

嵩山是前寒武紀(jì)地質(zhì)研究的典型地區(qū)，路家溝片麻狀?yuàn)W長花崗巖體分布于嵩山君召鄉(xiāng)北路家溝一帶。該巖體富Na2O、貧鐵、鎂質(zhì)氧化物，Al2O3含量平均為13.78%，顯示貧鋁特征；重稀土強(qiáng)烈虧損，輕重稀土強(qiáng)烈分異，Eu出現(xiàn)輕微負(fù)異常，高Sr含量和高Sr/Y比值，Cr、Yb、Y含量較低，與新生代高硅埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征相似；巖石Nb、Y、Rb、Th、La和Yb之間的關(guān)系特征和島弧火山巖相似。地球化學(xué)特征表明路家溝巖體形成于島弧或俯沖環(huán)境，因此推測是由新生的玄武質(zhì)洋殼俯沖部分熔融而成。

路家溝花崗巖；嵩山新太古代；地球化學(xué)特征；嵩山

嵩山地區(qū)是我國前寒武紀(jì)地質(zhì)研究的經(jīng)典地區(qū)，張伯聲、張爾道、張國偉等在嵩山地區(qū)開展了大量的地質(zhì)研究工作，使嵩山地區(qū)成為全國全寒武紀(jì)地質(zhì)研究程度最高的地區(qū)之一[1-8]。

路家溝巖體（ξγPt1）是近年在嵩山地區(qū)新解體的古元古代花崗巖體，位于登封市君召鄉(xiāng)北路家溝—清泉溝一帶。主體巖性為細(xì)粒正長花崗巖，呈不規(guī)則狀分布，出露面積約8km2，與圍巖界線清楚，邊部常見圍巖捕擄體，并有巖脈插入圍巖，接觸帶具同化混染及破碎現(xiàn)象。巖體南、東側(cè)侵入于新太古代路家溝奧長花崗質(zhì)片麻巖和登封巖群郭家窯巖組，內(nèi)部有較多的路家溝奧長花崗片麻巖及少量的角閃片巖捕虜體，北部被五佛山群馬鞍山組礫巖不整合覆蓋。西側(cè)被古元古代羅漢洞組（Pt1）不整合覆蓋。巖體內(nèi)部有偉晶巖脈穿插。

1 巖石學(xué)特征

該花崗巖灰白色，風(fēng)化面帶土黃色，具細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物有斜長石（20%左右）、鉀長石（45%～50%）、石英（25%～30%），另外見有少許黑云母（5%）、白云母等。因受至一定程度的碎?；饔茫饕V物晶粒間緊密接觸，晶粒間充填有碎粒，呈雜亂排列。巖石蝕變較交代較強(qiáng)烈（圖1）。

圖1 細(xì)粒正長花崗巖（PM411-15-b1）

長石：他形板狀、粒狀，少部分0.05～0.30mm間，大部分0.50～1.80mm間。晶粒間局部緊密接觸，在巖石中多呈雜亂排列，略具碎粒化。成分以鉀長石為主，斜長石次之。斜長石可見不明顯鈉長聚片雙晶。經(jīng)測定，An約為32，為中長石，具較強(qiáng)烈粘土礦物化、絹云母化等蝕變特征，常被鉀長石、石英交代。鉀長石主要為微斜長石，見格子狀雙晶，波狀消光。內(nèi)部見斜長石交代殘余，常被石英交代。切面由于具輕微蝕變而顯干凈。長石晶粒接觸處，由交代作用析出的石英呈蠕蟲狀分布于斜長石一側(cè)，構(gòu)成交代蠕英結(jié)構(gòu)。

石英：呈它形粒狀，粒徑大多0.05～0.85mm，常呈數(shù)粒至十幾粒不均勻聚集分布于長石間隙中，在巖石中多呈雜亂排列。常交代長石，交代方式主要為穿孔交代或呈蠕蟲狀交代。極個(gè)別顆粒微隙發(fā)育，無色透明，波狀消光。

云母：呈鱗片狀，主要為黑云母，一般大小 0.02～0.30mm間，呈幾?；驍?shù)粒不均勻分布于粒狀礦物間隙中，雜亂排列。褐黃色，多色性明顯，部分被綠泥石、白云母、綠簾石等代替，僅保留其假象。

榍石：粒狀，極細(xì)小，分布于黑云母間隙中或邊部，局部見到。

褐簾石：粒狀、短柱狀，分布于黑云母邊部，與綠簾石共伴生，局部見到。

金屬礦物：自形粒狀，裂紋發(fā)育，局部偶見。

2 主量元素地球化學(xué)特征

根據(jù)路家溝巖體的四組樣品主量元素?cái)?shù)據(jù)（表1）分析，路家溝巖體的SiO2含量為70.36%～75.76%，平均為73.28%，Al2O3為12.69%～15.52%，平均為13.78%，F(xiàn)e2O3含量為0.52%～1.29%，平均為1.00%，F(xiàn)eO含量為0.07%～0.77%，平均為0.39%，K2O含量為5.26%～6.89%，平均為5.98%，Na2O含量為2.96%～3.66%，平均為3.27%，K2O+Na2O為8.68%～9.86%，平均為9.26%，路家溝巖體的里特曼指數(shù)σ為2.30～3.45，平均值為2.86<3.3，顯示路家溝正長花崗巖屬鈣堿性花崗巖系列。

表1 路家溝巖體主量元素分析結(jié)果（wt%）

表2 路家溝巖體稀土及微量元素分析結(jié)果（×10-6）

在巖漿/火成巖系統(tǒng)全堿—硅(TAS)分類圖解（圖2）中[9]，三件樣品落在了亞堿性巖區(qū)，一件樣品落入堿性區(qū)域。通過這組樣品的平均值與華北陸臺(tái)南緣的花崗巖巖體的主量元素?cái)?shù)值相對(duì)比，發(fā)現(xiàn)SiO2、MgO含量偏高K2O/Na2O比值偏低，CaO、MnO、Na2O含量偏低。而考慮到華北陸臺(tái)南緣的花崗巖類總體化學(xué)成分與中國花巖、世界花崗巖相比偏基性，因此相比之下，路家溝巖體富硅、低鉀、低鋁的特征較明顯[10-12]。

3 稀土元素地球化學(xué)特征

路家溝正長花崗巖樣品稀土元素分析結(jié)果如表2。

巖體中稀土元素總量（ΣREE）的含量為27.02～177.53μg/g，平均值為124.77μg/g；輕稀土（ΣLREE）較富集，含量為24.46～169.31μg/g，平均值為117.29μg/g；重稀土（ΣHREE）虧損，含量為2.57～12.61μg/g，平均值為7.49μg/g；LREE/HREE比值為9.54～21.79，平均值為15.62；LaN/YbN為10.51～52.26，平均值為31.76；δEu 為0.63～4.07，平均值為1.52；δCe 的值為0.78～1.14，平均值為0.98。對(duì)路家溝正長花崗巖巖體的稀土元素進(jìn)行球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化處理，做出路家溝巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖（圖3），從圖中可看出路家溝巖體的稀土元素球粒隕石分配曲線呈右傾模式[13]；顯示輕稀土富集，重稀土虧損，LREE/HREE比值為9.54～21.79，平均值為15.62，（La/Yb）N的值為10.51～52. 26，平均值為31.76，表示輕重稀土元素分餾明顯。圖中三件樣品Eu負(fù)異常，為Eu負(fù)異常，一件Eu正異常，Ce不顯異常。

圖3 路家溝正長花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖（PM標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Sun et al.，1989）

圖4 路家溝花崗巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

（PM標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Sun，1989）

圖2 路家溝巖體全堿—硅(TAS)分類圖(據(jù)Maniar, 1989)

Ir－Irvine 分界線，上方為堿性，下方為亞堿性1. 橄欖輝長巖；2a. 堿性輝長巖；2b. 亞堿性輝長巖；3. 輝長閃長巖；4. 閃長巖；5. 花崗閃長巖；6. 花崗巖；7. 硅英巖；8. 二長輝長巖；9. 二長閃長巖；10. 二長巖；11. 石英二長巖；12. 正長巖；13. 副長石輝長巖；14. 副長石二長閃長巖；15. 副長石二長正長巖；16. 副長正長巖；17. 副長深成巖；18. 霓方鈉巖/磷霞巖/粗白榴巖

4 微量元素地球化學(xué)特征

路家溝巖體微量元素分析結(jié)果（表2）。從表中可以看出路家溝巖體大離子親石元素Ba、Sr、Rb的含量分別為583.80×10-6～1 963.00×10-6、218.47×10-6～458.60×10-6、219.00×10-6～355.70×10-6，其平均值為1027.88×10-6、283.22×10-6、234.95×10-6；而高場強(qiáng)元素Nb、Hf、Ta、Th、Zr的含量分別為3.20×10-6～10.77×10-6、1.15×10-6～5.59×10-6、0.39×10-6～2.01×10-6、2.45×10-6～40.03×10-6、34.94×10-6～158.90×10-6，其平均值為5.31×10-6、3.98×10-0.83×10-6、24.33×10-6、121.21×10-6。說明石秤花崗巖大離子親石元素Ba、Sr、Rb明顯富集；高場強(qiáng)元素Nb、Hf、Ta明顯虧損，Th、Zr略微富集。Sr/Y比值為13.00～151.75，平均62.27；Rb/Sr比值為0.51～1.10，平均0.91.

利用Sun and Mcdonough（1989）的原始地幔數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[13]，由微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖4）可知，Rb、Th、K為明顯正異常；Ta、Nb、為強(qiáng)烈的負(fù)異常；K、La、Ce、Nd、Sm表現(xiàn)為正異常；Ba、U、Sr表現(xiàn)為負(fù)異常；Ta、Nb、Zr、Hf、Y、Yb、Lu異常不明顯。

5 構(gòu)造環(huán)境討論

在Nb-Y圖解中(圖5a)，路家溝花崗巖落入同碰撞和島弧區(qū)域(VAG+synCOLG)，但在Rb-(Y+Nb)(圖5b)圖解中由于較高的Rb含量而落入同碰撞花崗巖區(qū)域[14]。由于高分異花崗巖的微量元素變化并非受構(gòu)造環(huán)境的影響，而是受源區(qū)組分和熔融條件的控制。路家溝花崗巖來源于太古宙中淺部地殼的TTG質(zhì)巖石的重熔，其微量元素特征主要繼承了源巖TTG的特征。一般，TTG 的重熔可能是在伸展的構(gòu)造環(huán)境下，軟流圈地?；蛘哚Ｔ慈垠w上升提供熱源，部分熔融形成路家溝花崗巖。

圖5 路家溝巖體Nb-Y、Rb-(Y+Nb)判別圖解（據(jù)Pearce et al，1984）

WPG-板內(nèi)花崗巖; ORG-洋中脊花崗巖；VAG-火山島弧花崗巖；Syn-COLG-火山島弧花崗巖+同期碰撞花崗巖

司榮軍等測得路家溝花崗巖形成于2 463Ma，時(shí)代歸宿為古元古代。路家溝巖體地球化學(xué)特征如Sr/Y和(La/Yb)N等與TTG/Adakite相似，說明其來源于嵩山TTG的部分熔融。TTG的重熔可能是在伸展的構(gòu)造環(huán)境下，軟流圈地?；蛘哚Ｔ慈垠w上升提供熱源，部分熔融形成路家溝花崗巖[15-22]。

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Geochemistry of the Lujiagou Trondhjemite Pluton in Songshan

GAO Yong1,2GUO Rong-xin1XU Pei3

(1-Institute of Resource and Environment, Henan Polytechnic University, Jiaozuo, Henan 454003; 2-Resources and environment investigation center, Henan Bureau of Geology and Mineral Resources, Zhengzhou 450000; 3-No.3 Geological Team, Henan Bureau of Coal Geology, Zhengzhou 450000)

The Lujiagou gneissic trondhjemite pluton is exposed in Junzhao, Songshan, Henan with grayish white color, fine-grained texture, gneissic texture and banded texture. The rock contains 2.96- 3.66% Na2O, 70.36-75.76% SiO2, 12.69-15.52% Al2O3(average of 13.78%＜15%) and is poor in Fe, Mg oxides. It is similar to Si-rich Cenozoic adakite with ΣREE of 27.02-177.53 ppm, depletion in HREE and enrichment in LREE, weak negative Eu anomaly, high Sr , high Sr/Y ratio, low Cr, Yb, Y. The Nb, Y, Rb, Th contents and La/Yb ratio are similar to those of island arc volcanic rock. These indicate that the Lujiagou trondhjemite pluton was emplaced in subducting oceanic crust setting.

Songshan; Neo-Archean; Lujiagou; geochemistry

2017-05-05

河南1∶5萬大口集（I49E009019）、府店（I49E009020）、江左（I9E010019）、大金店（I49E010020）幅區(qū)調(diào)（編號(hào)：基[2010]礦評(píng)01-12-02，項(xiàng)目編號(hào)1212011120767）

高勇（1984-），男，江蘇鹽城人，地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)，研究方向：固體礦產(chǎn)勘查、評(píng)價(jià)與綜合利用

P584

A

1006-0995（2018）01-0008-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.01.002