婁長增，王樂樂，于炎炎

（安徽省地質礦產勘查局325地質隊，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，區(qū)內構造以北北東-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，沿構造帶分布有班井、前歐盤、王場、刁山集、豐山、三鋪巖體等多個巖體（圖1）。自上世紀80年代以來，前人在王場地區(qū)發(fā)現(xiàn)了單一鐵礦型鐵礦床王場鐵礦?？辈楣ぷ鞅砻?，王場鐵礦礦床的成因與王場巖體密切相關[1～2]，但截至目前對該巖體的研究工作缺乏，尤其在巖石的成因機制、成巖成礦時代等方面缺乏研究，因此本文對王場巖體從巖相學、年代學、地球化學等幾方面進行研究，揭示王場鐵礦成礦巖體特征及地質意義。

1 巖體地質特征及巖相學特征

1.1 巖體地質特征

王場巖體為一埋深在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，產狀不清，推測其面積約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。閃長巖體常有鈉化，其次有透閃石化和石膏化。

王場巖體主要巖性為石英閃長玢巖，具斑狀結構，偶爾為呈粒狀結構閃長巖。閃長玢巖手標本（ZK124）呈淺綠色，斑晶中主要礦物有長石、角閃石、石英和黑云母等。石英粒徑約0.1mm，含量15%；長石粒徑約1mm，含量約25%；角閃石為黑色長條狀礦物，粒徑約2mm，含量約10%；黑云母粒徑0.5mm，含量15%。基質由長英質礦物組成。

1.2 巖相學特征

王場閃長玢巖具斑狀結構，塊狀構造。其鏡下特征（圖2）為：石英呈他形顆粒狀，最高干涉色為I級灰白，顆粒大小多在0.05～0.1mm之間，含量約15%；斜長石（Pl）為半自形—自形板條狀，最高干涉色為I級灰白，具條紋雙晶，顆粒大小多在1～2mm之間，含量約25%，蝕變嚴重，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

本次工作以王場巖體為研究對象，野外采集新鮮、無蝕變的閃長玢巖樣品進行元素、年代學研究。鋯石作為重要的副礦物，具有穩(wěn)定的物理性質和化學性質，低Pb富U、Th，高的封閉溫度等特點，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法對巖體進行定年測試，以期獲得較為精確的閃長玢巖形成時代。年代學巖體樣品在廊坊拓軒巖礦檢測公司實驗室完成鋯石的挑選、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LA-ICPMS實驗室采用ICP-MS儀器（型號Agilent 7500a）完成，外標標準物質為國標鋯石91500。主微量及稀土元素巖體樣品送廣州澳實分析檢測公司進行分析，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，使用儀器為質譜儀。

3 分析結果

3.1 年代學特征

閃長玢巖樣品（樣品號WC18-4）所選鋯石的CL圖像如圖3所示，共完成13顆鋯石的15個有效測試點，具體測試結果見表1。圖3的鋯石CL圖像顯示，閃長玢巖鋯石無色透明，呈半截錐狀—長柱狀晶型，長寬比在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]，內部結構清晰可見，發(fā)育核幔結構，生長振蕩環(huán)帶，且環(huán)帶較窄，說明該期巖漿結晶溫度較低，微量元素擴散較慢[6]。個別鋯石核部較亮，為繼承鋯石，邊部為該期巖漿活動產物。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個點的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年齡加權平均值為(132.1±1.9)Ma（n=15，MSWD=0.59），此年齡值代表了王場巖體閃長玢巖的結晶形成時間。因此，王場巖體形成時間為(132.1±1.9)Ma，屬早白堊世。

表1 鋯石U-Pb分析結果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

王場巖體閃長玢巖主量、微量、稀土元素測試結果見表2。閃長玢巖樣品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源于基性巖漿。利用SiO2-K2O圖對樣品進行區(qū)分，發(fā)現(xiàn)3個樣品均落入低鉀-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圖解顯示了準鋁質I型花崗巖的特點（圖4）。

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

圖4 王場巖體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

王場巖體閃長玢巖微量元素標準化比值蛛網(wǎng)圖見圖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，顯示了島弧性質巖石的特點。Sr虧損，含量較低，主要受源區(qū)斜長石的分異結晶影響。Ti虧損，可能與源區(qū)殘留金紅石有關。王場巖體閃長玢巖稀土元素標準化配分曲線見圖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負異常，說明斜長石經(jīng)歷了較弱的分異結晶。δCe在0.93～0.95之間變化，平均值0.94，無明顯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，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準化蛛網(wǎng)圖及稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖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 巖體形成時代

王場巖體閃長玢巖的鋯石發(fā)育核幔結構，生長振蕩環(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。王場巖體206Pb/238U年齡加權平均值為(132.1±1.9)Ma，表明閃長玢巖的結晶形成時間為早白堊世。早白堊世徐淮地區(qū)發(fā)育了一次強烈的巖漿運動，沿北東向帶狀展布一系列巖體，如北部的利國巖體（(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，年代學證據(jù)表明王場巖體在此次巖漿事件中形成。

4.2 巖石成因

王場巖體閃長玢巖的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，顯示了準鋁質I型花崗巖的特點。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。

王場巖體閃長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。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，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特征[15～16]，在源區(qū)判別圖（圖7）中，王場巖體閃長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)過部分熔融產生的。Y（6.8×10-6～11.2×10-6）含量低，說明源區(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 王場巖體源區(qū)判別圖解Figure 7.Source area discrimination for the Wangchang pluton

4.3 構造環(huán)境

早中生代（220Ma）揚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的埃達克巖特征，也證實了這次陸殼加厚、拆沉的過程[19～21]。但王場巖體與此類埃達克巖有所不同，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Mg#（平均值71）。王場巖體Ta-Nb呈槽，Zr-Hf相對平坦，Ti虧損，顯示了島弧性質巖石的特點。從Rb-（Y+Nb）圖解（圖8）和Rb/30-Hf-3Ta圖解（圖8）中可以看出，王場巖體閃長玢巖大多數(shù)樣品落在火山弧花崗巖區(qū)域內，表明王場巖體火山弧花崗巖性質，是板塊俯沖的結果。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具有島弧性質的巖體，這類巖體形成主要受揚子板塊俯沖影響。王場巖體的Mg#值較高，平均值71，大于下地殼Mg#值（40），說明巖體在形成過程中受到了地幔橄欖巖的交代作用影響。無論高Sr低Y的巖體還是低Sr低Y的巖體，都來自下地殼，在熔融過程中與地幔橄欖巖發(fā)生了交代作用，導致了徐淮地區(qū)巖體高鎂的特征。

圖8 王場巖體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 結論

（1）王場巖體巖性為閃長玢巖，形成時間(132.1±1.9)Ma，即早白堊世侵入，處在徐淮地區(qū)發(fā)生強烈?guī)r漿活動的時段。

（2）王場巖體為低鉀-鈣堿性系列的準鋁質I型花崗巖，具有低Sr低Y、高Mg的特征，微量元素和稀土元素特征顯示王場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具有埃達克巖特征的巖體；另一類為低Sr低Y具有島弧性質的巖體。王場巖體屬低Sr低Y類，具有島弧特征，形成與揚子板塊俯沖有關，同時受到地幔橄欖巖的交代作用影響。