高麗 洪文濤 楊祝良

摘要： 通過對浙東小雄破火山晚白堊世火山巖（流紋巖）-淺成侵入巖（正長斑巖）進行系統(tǒng)的巖相學和地球化學分析，探討了火山-侵入雜巖的成因及巖漿演化過程。研究表明，小雄破火山晚白堊世流紋巖和正長斑巖經(jīng)歷了不同的結晶分異過程：流紋巖經(jīng)歷了堿性長石+磷灰石+鋯石的分異;正長斑巖經(jīng)歷了普通輝石+磷灰石+Ti-Fe氧化物的分異。流紋巖和正長斑巖的母巖漿均起源于地殼物質的重熔，但各自有相對獨立的演化過程，兩者非同一巖漿房內某一巖漿連續(xù)分異的產(chǎn)物。推測在小雄破火山之下不同深度存在由多個子巖漿房構成的復雜巖漿系統(tǒng)，暗示東南沿海晚中生代火山-侵入雜巖中的侵入巖并不完全代表巖漿房下部的堆晶部分。

關鍵詞： 結晶分異;火山-侵入雜巖;巖漿系統(tǒng);小雄破火山;浙江

中圖分類號：P588.121

文獻標識碼：A

文章編號：2096-1871（2019）03-161-09

酸性火山巖和侵入巖的成因及相互聯(lián)系一直是巖石學研究的熱點，對于進一步認識地殼形成及其內部巖漿系統(tǒng)演化具有重要意義[1]。已有研究大多認為花崗巖與火山巖化學成分相似，但巖石成因不同：火山巖來自淺部巖漿房，是在低壓環(huán)境下由酸性巖漿晶體-熔體快速分離形成的;花崗巖是酸性巖漿多期次、長時間匯聚的結果[2-4]?！癕ush”模型也認為，對火山-侵入雜巖來說，酸性火山巖巖漿代表高度演化巖漿房內富熔體的部分，而侵入巖則代表巖漿房下部的堆晶部分，往往在火山噴發(fā)之后形成[5-6]。也有部分學者認為，火山巖與花崗巖可能起源于不同的初始巖漿[7]。

我國東南沿海地區(qū)晚中生代大規(guī)模的火山活動形成在古太平洋板塊消減構造背景下，其中90%以上是流紋質火山巖[8]。這些酸性火山大多以中心式噴發(fā)為主，形成規(guī)模各異的火山噴發(fā)區(qū)（一級火山構造）、火山構造洼地與火山構造隆起（二級火山構造）及破火山（三級火山構造）等，暗示地殼淺部存在巖漿房。前人已基本完成了典型火山機構的火山巖相-火山機構調查、火山旋回劃分及區(qū)域巖石地層對比等方面的工作[9-12]，一些學者對火山-侵入雜巖的巖石成因及巖漿演化過程進行研究并取得了豐碩成果[13-16]。夏林圻等[16]對桐廬火山構造洼地不同旋回火山巖的全巖及包裹體進行分析，認為淺部巖漿房內由地殼熔融產(chǎn)生的富水鈣堿性巖漿經(jīng)過長期分異形成了層狀巖漿房，從早到晚，火山巖SiO2含量逐漸降低，是層狀巖漿房由頂部到底部不斷噴發(fā)的結果，這與邢光福等[17]對浙江小雄和福建石牛山火山機構的研究結論相似。在以中心式噴發(fā)為主的典型火山機構內，火山-侵入雜巖具有同時空、同物源的特征[18]。目前，對同一火山機構中火山-侵入雜巖不同部位（火山巖-次火山巖-（淺成）侵入巖）之間演化關系的研究仍不足，尤其是火山-侵入雜巖中的淺成侵入巖究竟代表巖漿房下部的堆晶還是未分異的巖漿組分？浙江雁蕩山破火山4個旋回火山巖的變化主要受結晶分異作用控制，可能在淺部巖漿房有巖漿補充，晚期侵入巖代表高位巖漿房堆晶部分[15]，但這種模型是否適用于東南沿海所有典型火山機構值得商榷。

本文對浙東小雄破火山晚白堊世火山巖（流紋巖）-淺成侵入巖（正長斑巖）進行系統(tǒng)的巖相學及地球化學研究，探討了流紋巖與正長斑巖之間的成因聯(lián)系及其巖漿演化過程，對進一步認識東南沿海晚中生代火山-侵入雜巖的成因聯(lián)系具重要意義。

1 地質特征

小雄破火山位于浙東臨?！T一帶，是一個典型的疊置于早白堊世火山構造洼地之上的晚白堊世破火山。破火山內出露的小雄組火山巖主體巖性為（堿長）流紋巖、（堿長）流紋質凝灰?guī)r（圖1），年齡集中于88～98 Ma[17，19]，底部以砂礫巖和沉凝灰?guī)r等分別不整合覆蓋于磨石山群和永康群館頭組、朝川組之上。最晚形成的淺成侵入巖以正長斑巖為主，其次為流紋斑巖、霏細斑巖，少量中基性安山玢巖和玄武安山玢巖。

1.粗面質火山巖;2.堿長流紋質火山巖;3.流紋質火山巖;4.沉積巖;5.正長斑巖;6.霏細斑巖;7.地層代號（K1M.磨石山群;K1gt.館頭組;K1cc.朝川組;K2x1.小雄組下段;K2x2.小雄組上段）;8.采樣點

2 樣品特征及分析方法

本文研究對象為小雄破火山中的小雄組流紋巖和正長斑巖。流紋巖（圖2（a））呈肉紅色，正交偏光顯微鏡下具流紋構造（圖2（b））。正長斑巖（圖2（c）、（e））為淺肉紅色，正交偏光顯微鏡下基質具粗面結構（圖2（d））或細?；◢徑Y構（圖2（f））。二者礦物組成均以堿性長石、石英、斜長石為主、黑云母次之，副礦物包括磷灰石、鋯石、鈦鐵氧化物等。

在野外地質調查和室內綜合分析的基礎上，挑選代表性正長斑巖（17XX-3-1—17XX-3-5、17XX-6-3—17XX-6-8）和流紋巖（17XX-2-1—17XX-2-4）共15個樣品，粗碎后采用無污染瑪瑙碎至200目制成粉末，取30～50 g以備全巖化學分析測試，該過程在河北省辰昌巖礦檢測技術服務有限公司完成。全巖主量元素和微量元素測試在中國地質科學院國家地質實驗測試中心完成，每個樣品稱取0.7 g，加入硼酸高溫熔融成玻璃片，采用PW4400熒光光譜儀進行主量元素分析，氧化物總量分析精度和準確度優(yōu)于5%;全巖微量元素含量采用電感耦合等離子質譜法（ICP-MS）測定，分析精度和準確度優(yōu)于10%。

3 分析結果

3.1 主量元素特征

樣品主量、微量元素含量見表1。在TAS圖（圖3（a））上，流紋巖大多落在流紋質范圍內，正長斑巖落在粗面質與粗安質范圍內，與野外及巖相學觀察結果一致。

3.2 微量元素特征

4 討 論

在球粒隕石標準化稀土元素配分曲線圖（圖5（a））及原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖5（b））上，小雄破火山流紋巖及正長斑巖具有相似的配分型式，均顯示出輕稀土元素富集的右傾特征，輕、重稀土元素分餾明顯，富集高場強元素Th、U、Zr、Hf、LREE和大離子親石元素Ba、Sr、Rb、K、Pb，相對虧損高場強元素Nb、Ta、Ti，暗示巖漿可能起源于地殼重熔[24]。流紋巖和正長斑巖Rb/Sr>0.5，Ti/Zr <20，位于殼源范圍[25]，高場強元素Nb/Ta（15.7～18.9）及Nb/Yb（4.11～7.19）差別不大，暗示二者具有同源性。研究表明[17，26]，在一個獨立的破火山口內，巖漿活動產(chǎn)物的同位素組成（Nd-Hf）一致，即具有相同的物質來源。

流紋巖和正長斑巖的主量和微量元素之間具有良好的協(xié)變關系，與結晶分異作用有關[14，15]。隨SiO2含量增加，正長斑巖K2O、Na2O及Al2O3含量均呈線性增加，CaO、FeO、MgO、TiO2及P2O5含量快速下降，暗示長石不作為主要的分異相，而是以鐵氧化物以及單斜輝石、磷灰石作為主要的分異相。隨SiO2含量增加，流紋巖K2O、Na2O及Al2O3含量快速下降，代表堿性長石大量分異，與全巖強烈的Eu、Sr、Ba負異常一致;TiO2、FeOT含量降低暗示鈦磁鐵礦的分異;P2O5、LREE含量顯著降低說明受磷灰石分異控制[27-28];CaO含量降低不明顯，且含量較低，表明無明顯輝石、角閃石或鈣質斜長石分異。

雖然流紋巖和正長斑巖的主微量元素變化特征表明二者同源且均具明顯的結晶分異趨勢，但是否意味著流紋巖與正長斑巖均由同一初始巖漿經(jīng)連續(xù)分異形成仍值得商榷。若以正長斑巖作為流紋巖的母巖漿，那么隨著大量長石、磷灰石和鋯石的分異及SiO2含量的升高，其產(chǎn)物應具有更低的Zr及LREE含量。但流紋巖與正長斑巖Zr、LREE含量卻無明顯差別。此外，流紋巖與正長斑巖Ba含量不同，也不支持二者是同一初始巖漿連續(xù)分異的產(chǎn)物。在Zr-La及Nb-La協(xié)變圖解（圖7）上，流紋巖和正長斑巖兩者近乎平行的協(xié)變特征也表明流紋質巖漿不可能由正長質巖漿直接分異而成。換言之，正長斑巖并不能作為流紋巖的母巖漿。因此，一種可能是，兩種巖石是同一巖漿房內不同部位巖漿的產(chǎn)物，即在一個層狀巖漿房內，由于結晶分異、重力-溫度梯度變化及巖漿房結構控制，產(chǎn)生了巖漿房內部結構（晶體大小、含量）及成分（斑晶、熔體）的差異。巖漿房上部演化程度高的部分噴發(fā)形成了高SiO2的流紋巖，下部演化程度較低的部分形成了晚期侵出的正長斑巖[17]。另一種可能性是，兩種巖漿屬于同一巖漿系統(tǒng)（同源）但不同深度的次級巖漿房（囊），各自經(jīng)歷了相對獨立的演化過程。近現(xiàn)代火山及其噴出物地球物理、巖石學、實驗巖石學和數(shù)值模擬等研究均證實，在火山之下普遍存在一系列不同深度的次級巖漿房[29-30]。

假設正長斑巖與流紋巖是同一巖漿房不同部位的產(chǎn)物，可設想在小雄破火山多期次、多類型（溢流、爆發(fā)）的噴發(fā)過程中，應伴生多期次的侵入相，但這顯然與地質事實（正長斑巖在火山完全噴發(fā)后才侵入于早期噴發(fā)的流紋質火山巖中）不符。小雄破火山晚期的侵入相并不僅僅是分異程度偏低的正長斑巖，還存在大量分異程度較高的流紋斑巖及霏細斑巖，其SiO2含量與流紋巖相近[31]。因此，由同一個層狀巖漿房經(jīng)歷巖漿分帶，隨后多階段噴發(fā)-侵入形成小雄破火山火山-侵入雜巖的可能性不大。更合理的解釋是，流紋巖與正長斑巖由來源于同一地殼源區(qū)的初始巖漿在同一巖漿系統(tǒng)不同深度的次級巖漿房（囊）經(jīng)相對獨立的分異演化過程形成。因此，對于東南沿海晚中生代典型火山機構來說，正長斑巖不一定代表了巖漿房下部的堆晶部分[15，26，32]。小雄破火山作為東南沿海晚中生代最晚期的、一個相對獨立且范圍不大的中心式噴發(fā)火山機構，其巖漿系統(tǒng)受外來（非巖漿的）因素影響相對較小，但巖石類型卻復雜多樣，暗示同一巖漿系統(tǒng)存在不同深度的次級巖漿房（囊）。開展這一天然優(yōu)良實驗場的后續(xù)研究對于進一步認識更大范圍、更高級別火山機構，乃至整個東南沿海晚中生代火山巖漿系統(tǒng)的復雜性具有重要意義。

5 結 論

（1）小雄破火山中的流紋巖與正長斑巖均為地殼重熔的產(chǎn)物。正長斑巖成分變化主要受控于普通輝石、磷灰石以及Ti-Fe氧化物的分異，流紋巖成分變化則受控于堿性長石、磷灰石和鋯石的分異。

（2）流紋巖和正長斑巖是同源的（共同的源區(qū)），源區(qū)重熔形成的流紋質和正長質巖漿分別在不同深度次級巖漿房（囊）內經(jīng)歷了相對獨立的演化過程。小雄破火山之下極可能存在由不同深度的多個子巖漿房構成的巖漿系統(tǒng)。

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