泥盆纪花岗岩类

发布网友 发布时间：2022-04-24 01:35

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热心网友 时间：2023-10-18 23:24

泥盆纪花岗岩分布在调查区的北部，即向阳泉-花海滩断裂的北侧。由大小不等的5个小岩株组成，总面积为30 km²，其中最大的1号岩体约15km²。岩体宏观色调为灰白色，节理发育，酸性石英脉发育。组成的岩石以花岗闪长岩为主（1～4号岩体），其次为石英闪长岩（5号岩体）。岩体侵入的最新地层为中-上志留统达坂沟群，最老的地层为长城系小庙沟组的变质岩系。其接触性质为超动式接触（图3-36）。接触面外倾，外接触带具角岩化特征，其暗色矿物沿接触面定向排列分布，内接触带有较宽的细粒边，分布有围岩残留体。在花岗闪长岩中黑云母蚀变的白云母K-Ar年龄为366 Ma，为变质年龄，依据宏观特征对比，暂定为泥盆纪形成的花岗岩类。

表3-21 侵入岩一览表

图3-35 侵入岩分布图

图3-36 3002地质点超动式接触关系素描

（一）岩石学特征

1. 花岗闪长岩

灰白色、细粒、半自形—他形细粒结构，块状构造。造岩矿物成分见表3-22。

表3-22 泥盆纪花岗岩类造岩矿物成分

斜长石：呈半自形板状，大小一般为0.2 mm×0.4 mm～1.2 mm×1.8 mm，具聚片双晶和环带构造，为更-中长石。环带中心蚀变较强，主要为绢云母化、黝帘石化，在部分较大颗粒中含石英、黑云母小晶体，边缘有少量蠕石英分布。

钾长石：为微斜长石，呈他形宽板状，大小为0.4～1.6 mm不等，具轻度泥化，较大颗粒中含斜长石、黑云母小晶体。

石英：他形粒状，大小为0.4～1.8 mm，裂纹发育，波状消光。

黑云母：呈褐色，不规则片状（片径0.15～0.8 mm），局部绿泥石化。

副矿物：主要组合为磷灰石-锆石-褐帘石，有的还出现磁铁矿及钛铁矿。

2.石英闪长岩（以5号岩体为代表）

灰白色，半自形粒状结构，交代结构，块状构造，造岩矿物由斜长石、石英及蚀变暗色矿物组成。

石英（10％～15％）：分布在斜长石间隙中，不规则粒状，大小一般为1 mm左右，波形消光，裂纹发育，裂纹中充填方解石。

斜长石（87％～82％）：半自形板状、粒状，大小为1.2～0.4 mm，具强烈绢云母化，局部可见残留斜长石。原成分属中长石。

蚀变暗色矿物（3％）：已全部蚀变为白云母，析出铁质、钛质，呈片、柱状假象，大小一般为1.2 mm左右，受应力作用具揉曲、定向，原成分可能为角闪石、黑云母。

副矿物组合为磷灰石、钛铁矿（已白钛石化）。

（二）岩石化学特征

泥盆纪花岗岩类岩石化学成分及数字特征（表3-23）有如下特点：

1）依据R₁-R₂图解（图3-37），花岗闪长岩及石英闪长岩分别落入花岗闪长岩及英云闪长岩区，与镜下岩石定名基本吻合。

图3-37 R₁-R₂图解（据Dela Rache等，1980）

2）花岗闪长岩与石英闪长岩的化学成分有明显差别，前者SiO₂含量较高（67.58％～72.00％），TiO₂（0.28％），Fe₂O₃（0.53％），FeO（1.42％），MgO（0.92％），CaO（3.51％）含量较低；后者SiO₂含量低（60.83％），TiO₂及铁、镁、钙氧化含量高；碱质总量前者（7.30％）高于后者（3.51％）；Na₂O/K₂O前者（0.87）明显低于后者（3.68％）。

3）里特曼指数指出：花岗闪长岩（σ＝1.97）属中等钙碱性岩系；石英闪长岩（σ＝0.69）属极强的钙碱性岩系；戈廷里指数前者为40.11，后者为19.20。从而指出花岗闪长岩与石英闪长岩有明显差别。

4）Al₂O₃/（K₂O+Na₂O+CaO）值（0.90～0.95）均小于1.10，指出它们为铝不饱和系列的Ⅰ型花岗岩类。

5）Fe³⁺/Fe²⁺值（0.27～0.37）很小，反映岩石在强还原环境下形成。

6）（Na₂O+K₂O）/Al₂O₃值（0.22～0.50）较小，均小于0.85，按成俊身的划分意见，泥盆纪花岗岩类为钙碱系列的岩石。

7）CIPW标准矿物（表3-24）出现10种，未出现刚玉分子，反映岩石为钙碱系列。

综上所述：泥盆纪花岗岩类岩石化学成分虽然有一定差异，但共性为正常系列的钙碱性花岗岩类，是强还原条件下形成的Ⅰ型花岗岩类，属壳幔混合源。

表3-23 泥盆纪、侏罗纪花岗岩类岩石化学成分及数字特征

注：氧化物和An含量单位为％。

表3-24 泥盆纪、侏罗纪花岗岩类CIPW标准矿物表 单位：％

（三）地球化学特征

1. 稀土元素特征

稀土元素成分及数字特征（表3-25）有如下特点：

1）石英闪长岩∑REE为75.92×10^-6，低于花岗闪长岩ΣREE平均值125.71×10^-6。

2）由石英闪长岩至花岗闪长岩表现为：La，Ce，Pr，Nd等元素含量显示增高，而其他各稀土元素含量（Eu—Er）略具降低的特点，Tm—Lu元素含量变化不大。

3）石英闪长岩δEu值为0.98，表现无异常，而花岗闪长岩为负异常的特点，δEu值为0.44；δCe值则表现与δEu值相反的特征。

4）∑LREE/∑HREE值（4.2～8.8）均大于1，表明泥盆纪花岗岩类是轻稀土富集，重稀土亏损的特征。在稀土球粒陨石（Masuda等，1973）配分型式（图3-38）上，显示右倾斜的曲线。

5）（La/Yb）_N，（Ce/Yb）_N值显示石英闪长岩（3.30，2.81）比花岗闪长岩（8，11，6，16）低得多，表明花岗闪长岩的轻稀土富集程度比石英闪长岩高得多，其配分型式，前者右倾斜平缓，而后者右倾斜较陡，两者有一定差异。

6）（La/Sm）_N值反映花岗闪长岩（3.84）轻稀土分馏程度高于石英闪长岩（1.52），（Gd/Yb）_N值较为接近，其值分别为1.19，1.57，表明重稀土分馏程度较差，几乎表现为平行的平坦曲线。

7）依据δEu-（La/Yb）_N图解（图3-39），泥盆纪花岗闪长岩落入Ⅰ区，为壳型花岗岩类，而石英闪长岩落入Ⅱ区为壳幔混合源型。

表3-25 各时代稀土元素成分及数字特征

注：稀土元素含量单位为10^-6。

图3-38 泥盆纪花岗岩类稀土元素配分型式图

图3-39 δEu-（La/Yb）N图解

8）P，Ti元素的各值与计算出的P，Nb，Sr，Ti元素的亏损相吻合，大致相当于成熟*弧花岗岩类的特征。

综上所述：泥盆纪花岗闪长岩与石英闪长岩轻稀土元素配分型式不一致，而重稀土元素配分型式一致，前者是Eu负异常，后者无异常；石英闪长岩是壳幔型成因，而花岗闪长岩为壳型成因，总体反映它们不是同源岩浆的产物，从重稀土元素的模式特点，似乎又具备同源的性质，这可能是过渡性质的成因类型。

2.微量元素特征

微量元素成分及原始地幔标准化（Mc Donough等，1985）后的数字特征（表3-26）有如下特点：

1）Rb/Yb值（11.30～43.0）属强不相容元素富集型。

2）2P/Nd+Hf值（0.29～0.52）均小于1，属磷亏损的岩石。

3）2Th/Rb+K值（0.85～0.95），接近于1，反映岩石属钍分馏或弱亏损的特征。

4）2Nb/K+La值（0.17～0.41）＜1，反映岩石铌亏损，表明岩石具*壳的特征。

5）2Sr/Ce+Nd值（0.36～0.56）及2Ti/Sm+Ta值（0.15～0.34）均小于1，反映岩石为锶、钛亏损。

表3-26 各时代微量元素成分及数字特征

注：K含量单位为％，其余元素含量单位为10^-6。

6）微量元素原始地幔标准分布曲线，为右倾斜的平行曲线簇（图3-40）。

图3-40 泥盆纪微量元素蛛网图

综上所述，泥盆纪花岗岩类微量元素特征为Sr，P，Nb，Ti等元素亏损，Zr元素的富集，Th元素弱亏损的特点。由于成熟*弧花岗岩类一般不具Nb的亏损，而Nb元素亏损的出现，则显示泥盆纪花岗岩更具*壳的特点，表明这种花岗岩是增生在*边缘的新地壳。

（四）岩石成因类型及构造环境探讨

1.岩石成因类型

1）泥盆纪花岗岩类A1₂O₃/（K₂O+Na₂O+CaO）值（0.90～0.95）＜1.1，表明为Ⅰ型的钙碱性系列的岩石。

2）δEu-（La/Yb）_N图解（图3-39）中，花岗闪长岩相当于壳型花岗岩类，石英闪长岩相当于壳幔混合源型。

3）Na₂O-K₂O图解（图3-41），样品基本落在Ⅰ型花岗岩区，其中花岗闪长岩落在A区及Ⅰ区的交界线上。

4）Q-A-P图解（图3-42）中，石英闪长岩落在过渡区S区，花岗闪长岩落在Ⅰ区。

图3-41 K₂O-Na₂O图解（底图据W.J.Collins等，1982）；

图3-42 Q-A-P图解（底图据P.Bowden等，1982）

5）依据微量元素Ce，Zr，Y，Nb与SiO₂的关系图解（图3-43），指出泥盆纪花岗岩类除样9落在过渡区外，其余均落入Ⅰ区。

图3-43 A型与Ⅰ型花岗岩类的划分（底图据Collis等，1982）

综上所述：泥盆纪花岗岩的总体面貌为钙碱系列的Ⅰ型花岗岩，具壳幔混合源的成因特点。

2.构造环境探讨

1）依据R₁-R₂图解（图3-44）泥盆纪花岗岩类中花岗闪长岩单元落在Ⅱ区，属消减物活动板块边缘的花岗岩，而石英闪长岩单元却落在接近Ⅱ区边部的Ⅰ区，具有某些幔源花岗岩类的特征。

图3-44 R₁-R₂图解（底图据R.A.Batchelor等，1985）

2）图3-45中指出泥盆纪花岗岩类所处的构造环境为火山弧花岗岩。

中华人民共和国区域地质调查报告.木孜塔格幅（J45 C 004003）：比例尺1：250 000

3）图3-46中表明泥盆纪花岗岩类岩浆来源于地壳20～30 km深部（花岗闪长岩接近30 km，而石英闪长岩大于20 km）。

综上所述，泥盆纪花岗岩处于地壳20～30 km深度的消减活动板块边缘的构造环境，相当于岛弧或活动*边缘的构造背景，具备壳幔混合源的花岗岩特征，为钙碱系列的Ⅰ型花岗岩。

图3-46 Rb-Sr与地壳厚度关系图（底图据Condie，1973）

（五）形成温度与压力的估算

泥盆纪花岗岩类的花岗闪长岩与石英闪长岩单元在Q-Ab-Or-H₂O系相图（图3-47）中分散，其形成温度为750～800℃，其压力大于0.1 GPa。按压力估算花岗闪长岩侵位深度大于3.3 km。

（六）形成时代讨论

泥盆纪花岗岩类侵入的最新地层为中—上志留统达坂沟群，在花岗闪长岩中的黑云母为褐色（相当于角闪岩相的变质矿物），其蚀变的白云母K-Ar年龄为366 Ma（中科院，1990），为最晚期变质年龄，相当于晚泥盆世，因此岩体的形成年龄应早于晚泥盆世，根据全调查区构造活动的演变分析，侵入于中—上志留系的花岗闪长岩及石英闪长岩的形成时代，暂列入泥盆纪。

图3-47 Q-Ab-Or-H₂O系相图（据刘伟，1991）

热心网友 时间：2023-10-18 23:24

泥盆纪花岗岩分布在调查区的北部，即向阳泉-花海滩断裂的北侧。由大小不等的5个小岩株组成，总面积为30 km²，其中最大的1号岩体约15km²。岩体宏观色调为灰白色，节理发育，酸性石英脉发育。组成的岩石以花岗闪长岩为主（1～4号岩体），其次为石英闪长岩（5号岩体）。岩体侵入的最新地层为中-上志留统达坂沟群，最老的地层为长城系小庙沟组的变质岩系。其接触性质为超动式接触（图3-36）。接触面外倾，外接触带具角岩化特征，其暗色矿物沿接触面定向排列分布，内接触带有较宽的细粒边，分布有围岩残留体。在花岗闪长岩中黑云母蚀变的白云母K-Ar年龄为366 Ma，为变质年龄，依据宏观特征对比，暂定为泥盆纪形成的花岗岩类。

表3-21 侵入岩一览表

图3-35 侵入岩分布图

图3-36 3002地质点超动式接触关系素描

（一）岩石学特征

1. 花岗闪长岩

灰白色、细粒、半自形—他形细粒结构，块状构造。造岩矿物成分见表3-22。

表3-22 泥盆纪花岗岩类造岩矿物成分

斜长石：呈半自形板状，大小一般为0.2 mm×0.4 mm～1.2 mm×1.8 mm，具聚片双晶和环带构造，为更-中长石。环带中心蚀变较强，主要为绢云母化、黝帘石化，在部分较大颗粒中含石英、黑云母小晶体，边缘有少量蠕石英分布。

钾长石：为微斜长石，呈他形宽板状，大小为0.4～1.6 mm不等，具轻度泥化，较大颗粒中含斜长石、黑云母小晶体。

石英：他形粒状，大小为0.4～1.8 mm，裂纹发育，波状消光。

黑云母：呈褐色，不规则片状（片径0.15～0.8 mm），局部绿泥石化。

副矿物：主要组合为磷灰石-锆石-褐帘石，有的还出现磁铁矿及钛铁矿。

2.石英闪长岩（以5号岩体为代表）

灰白色，半自形粒状结构，交代结构，块状构造，造岩矿物由斜长石、石英及蚀变暗色矿物组成。

石英（10％～15％）：分布在斜长石间隙中，不规则粒状，大小一般为1 mm左右，波形消光，裂纹发育，裂纹中充填方解石。

斜长石（87％～82％）：半自形板状、粒状，大小为1.2～0.4 mm，具强烈绢云母化，局部可见残留斜长石。原成分属中长石。

蚀变暗色矿物（3％）：已全部蚀变为白云母，析出铁质、钛质，呈片、柱状假象，大小一般为1.2 mm左右，受应力作用具揉曲、定向，原成分可能为角闪石、黑云母。

副矿物组合为磷灰石、钛铁矿（已白钛石化）。

（二）岩石化学特征

泥盆纪花岗岩类岩石化学成分及数字特征（表3-23）有如下特点：

1）依据R₁-R₂图解（图3-37），花岗闪长岩及石英闪长岩分别落入花岗闪长岩及英云闪长岩区，与镜下岩石定名基本吻合。

图3-37 R₁-R₂图解（据Dela Rache等，1980）

2）花岗闪长岩与石英闪长岩的化学成分有明显差别，前者SiO₂含量较高（67.58％～72.00％），TiO₂（0.28％），Fe₂O₃（0.53％），FeO（1.42％），MgO（0.92％），CaO（3.51％）含量较低；后者SiO₂含量低（60.83％），TiO₂及铁、镁、钙氧化含量高；碱质总量前者（7.30％）高于后者（3.51％）；Na₂O/K₂O前者（0.87）明显低于后者（3.68％）。

3）里特曼指数指出：花岗闪长岩（σ＝1.97）属中等钙碱性岩系；石英闪长岩（σ＝0.69）属极强的钙碱性岩系；戈廷里指数前者为40.11，后者为19.20。从而指出花岗闪长岩与石英闪长岩有明显差别。

4）Al₂O₃/（K₂O+Na₂O+CaO）值（0.90～0.95）均小于1.10，指出它们为铝不饱和系列的Ⅰ型花岗岩类。

5）Fe³⁺/Fe²⁺值（0.27～0.37）很小，反映岩石在强还原环境下形成。

6）（Na₂O+K₂O）/Al₂O₃值（0.22～0.50）较小，均小于0.85，按成俊身的划分意见，泥盆纪花岗岩类为钙碱系列的岩石。

7）CIPW标准矿物（表3-24）出现10种，未出现刚玉分子，反映岩石为钙碱系列。

综上所述：泥盆纪花岗岩类岩石化学成分虽然有一定差异，但共性为正常系列的钙碱性花岗岩类，是强还原条件下形成的Ⅰ型花岗岩类，属壳幔混合源。

表3-23 泥盆纪、侏罗纪花岗岩类岩石化学成分及数字特征

注：氧化物和An含量单位为％。

表3-24 泥盆纪、侏罗纪花岗岩类CIPW标准矿物表 单位：％

（三）地球化学特征

1. 稀土元素特征

稀土元素成分及数字特征（表3-25）有如下特点：

1）石英闪长岩∑REE为75.92×10^-6，低于花岗闪长岩ΣREE平均值125.71×10^-6。

2）由石英闪长岩至花岗闪长岩表现为：La，Ce，Pr，Nd等元素含量显示增高，而其他各稀土元素含量（Eu—Er）略具降低的特点，Tm—Lu元素含量变化不大。

3）石英闪长岩δEu值为0.98，表现无异常，而花岗闪长岩为负异常的特点，δEu值为0.44；δCe值则表现与δEu值相反的特征。

4）∑LREE/∑HREE值（4.2～8.8）均大于1，表明泥盆纪花岗岩类是轻稀土富集，重稀土亏损的特征。在稀土球粒陨石（Masuda等，1973）配分型式（图3-38）上，显示右倾斜的曲线。

5）（La/Yb）_N，（Ce/Yb）_N值显示石英闪长岩（3.30，2.81）比花岗闪长岩（8，11，6，16）低得多，表明花岗闪长岩的轻稀土富集程度比石英闪长岩高得多，其配分型式，前者右倾斜平缓，而后者右倾斜较陡，两者有一定差异。

6）（La/Sm）_N值反映花岗闪长岩（3.84）轻稀土分馏程度高于石英闪长岩（1.52），（Gd/Yb）_N值较为接近，其值分别为1.19，1.57，表明重稀土分馏程度较差，几乎表现为平行的平坦曲线。

7）依据δEu-（La/Yb）_N图解（图3-39），泥盆纪花岗闪长岩落入Ⅰ区，为壳型花岗岩类，而石英闪长岩落入Ⅱ区为壳幔混合源型。

表3-25 各时代稀土元素成分及数字特征

注：稀土元素含量单位为10^-6。

图3-38 泥盆纪花岗岩类稀土元素配分型式图

图3-39 δEu-（La/Yb）N图解

8）P，Ti元素的各值与计算出的P，Nb，Sr，Ti元素的亏损相吻合，大致相当于成熟*弧花岗岩类的特征。

综上所述：泥盆纪花岗闪长岩与石英闪长岩轻稀土元素配分型式不一致，而重稀土元素配分型式一致，前者是Eu负异常，后者无异常；石英闪长岩是壳幔型成因，而花岗闪长岩为壳型成因，总体反映它们不是同源岩浆的产物，从重稀土元素的模式特点，似乎又具备同源的性质，这可能是过渡性质的成因类型。

2.微量元素特征

微量元素成分及原始地幔标准化（Mc Donough等，1985）后的数字特征（表3-26）有如下特点：

1）Rb/Yb值（11.30～43.0）属强不相容元素富集型。

2）2P/Nd+Hf值（0.29～0.52）均小于1，属磷亏损的岩石。

3）2Th/Rb+K值（0.85～0.95），接近于1，反映岩石属钍分馏或弱亏损的特征。

4）2Nb/K+La值（0.17～0.41）＜1，反映岩石铌亏损，表明岩石具*壳的特征。

5）2Sr/Ce+Nd值（0.36～0.56）及2Ti/Sm+Ta值（0.15～0.34）均小于1，反映岩石为锶、钛亏损。

表3-26 各时代微量元素成分及数字特征

注：K含量单位为％，其余元素含量单位为10^-6。

6）微量元素原始地幔标准分布曲线，为右倾斜的平行曲线簇（图3-40）。

图3-40 泥盆纪微量元素蛛网图

综上所述，泥盆纪花岗岩类微量元素特征为Sr，P，Nb，Ti等元素亏损，Zr元素的富集，Th元素弱亏损的特点。由于成熟*弧花岗岩类一般不具Nb的亏损，而Nb元素亏损的出现，则显示泥盆纪花岗岩更具*壳的特点，表明这种花岗岩是增生在*边缘的新地壳。

（四）岩石成因类型及构造环境探讨

1.岩石成因类型

1）泥盆纪花岗岩类A1₂O₃/（K₂O+Na₂O+CaO）值（0.90～0.95）＜1.1，表明为Ⅰ型的钙碱性系列的岩石。

2）δEu-（La/Yb）_N图解（图3-39）中，花岗闪长岩相当于壳型花岗岩类，石英闪长岩相当于壳幔混合源型。

3）Na₂O-K₂O图解（图3-41），样品基本落在Ⅰ型花岗岩区，其中花岗闪长岩落在A区及Ⅰ区的交界线上。

4）Q-A-P图解（图3-42）中，石英闪长岩落在过渡区S区，花岗闪长岩落在Ⅰ区。

图3-41 K₂O-Na₂O图解（底图据W.J.Collins等，1982）；

图3-42 Q-A-P图解（底图据P.Bowden等，1982）

5）依据微量元素Ce，Zr，Y，Nb与SiO₂的关系图解（图3-43），指出泥盆纪花岗岩类除样9落在过渡区外，其余均落入Ⅰ区。

图3-43 A型与Ⅰ型花岗岩类的划分（底图据Collis等，1982）

综上所述：泥盆纪花岗岩的总体面貌为钙碱系列的Ⅰ型花岗岩，具壳幔混合源的成因特点。

2.构造环境探讨

1）依据R₁-R₂图解（图3-44）泥盆纪花岗岩类中花岗闪长岩单元落在Ⅱ区，属消减物活动板块边缘的花岗岩，而石英闪长岩单元却落在接近Ⅱ区边部的Ⅰ区，具有某些幔源花岗岩类的特征。

图3-44 R₁-R₂图解（底图据R.A.Batchelor等，1985）

2）图3-45中指出泥盆纪花岗岩类所处的构造环境为火山弧花岗岩。

中华人民共和国区域地质调查报告.木孜塔格幅（J45 C 004003）：比例尺1：250 000

3）图3-46中表明泥盆纪花岗岩类岩浆来源于地壳20～30 km深部（花岗闪长岩接近30 km，而石英闪长岩大于20 km）。

综上所述，泥盆纪花岗岩处于地壳20～30 km深度的消减活动板块边缘的构造环境，相当于岛弧或活动*边缘的构造背景，具备壳幔混合源的花岗岩特征，为钙碱系列的Ⅰ型花岗岩。

图3-46 Rb-Sr与地壳厚度关系图（底图据Condie，1973）

（五）形成温度与压力的估算

泥盆纪花岗岩类的花岗闪长岩与石英闪长岩单元在Q-Ab-Or-H₂O系相图（图3-47）中分散，其形成温度为750～800℃，其压力大于0.1 GPa。按压力估算花岗闪长岩侵位深度大于3.3 km。

（六）形成时代讨论

泥盆纪花岗岩类侵入的最新地层为中—上志留统达坂沟群，在花岗闪长岩中的黑云母为褐色（相当于角闪岩相的变质矿物），其蚀变的白云母K-Ar年龄为366 Ma（中科院，1990），为最晚期变质年龄，相当于晚泥盆世，因此岩体的形成年龄应早于晚泥盆世，根据全调查区构造活动的演变分析，侵入于中—上志留系的花岗闪长岩及石英闪长岩的形成时代，暂列入泥盆纪。

图3-47 Q-Ab-Or-H₂O系相图（据刘伟，1991）