贺兰山地区黄旗口花岗岩体地质特征、成因类型与构造环境探讨

贺兰山地区黄旗口花岗岩体地质特征、成因类型与构造环境探讨摘要:贺兰山地区黄旗口花岗岩体呈岩基状产出,岩体具不甚明显的岩相分带现象。岩石类型复杂,以黑云母英云闪长岩、二云母英云闪长岩为主,二云母花岗岩、二云母二长花岗岩次之,蚀变较强烈。岩石化学成分总体呈中酸性,岩浆分异强烈。化学类型属钙性—钙碱性岩系,具壳源型(S)花岗岩特征。综合分析表明,贺兰山地区黄旗口花岗岩体成因类型属S型花岗岩,形成于大陆碰撞造山环境,具有汇聚、离散、扩张的强力就位特点,形成时代厘定为中元古代长城纪(晋宁期)。

关键词:长城纪花岗岩地质特征成因类型构造环境贺兰山地区

1 综合地质特征

黄旗口岩体分布于贺兰山中段南水、黄旗口、白寺口沟一带,呈近南北向长卵形展布,北部被断层切割,东边为第四系覆盖,西与青白口纪黄旗口组不整合接触,未见侵入于其它地质体中,呈岩基状产出,南北长约20 km,平均宽约4.5 km,出露面积约81 km2。

岩体中普遍含深灰色细粒黑云母变粒岩、暗灰色黑云斜长片麻岩等变质岩捕掳体,见有灰白色斜长伟晶岩、伟晶岩脉(团块),尚见有后期辉绿岩贯入其中。岩体具不甚明显的岩相分带现象。岩体大体可分出中心相—过渡相和边缘相。自中心相—过渡相和边缘相,岩体呈现一定的变化规律:捕虏体由无到有,由少而多;矿物粒度由粗变细,斜长

石斑晶消失;由似斑状结构变为中粗粒结构;酸度逐渐增高,石英含量增大;斜长石由中长石(An=33)变为更长石(An=29)。

1.1 岩石学特征

岩体岩石类型复杂,以黑云母英云闪长岩、二云母英云闪长岩为主,次为二云母花岗岩、二云母二长花岗岩,蚀变较强烈。岩石为灰色、浅灰绿色,块状构造,中—粗粒花岗结构,部分具似斑状结构,净边、蠕虫、缝合线等交代结构明显。主要矿物为斜长石(31.7%～60%)、钾长石(1.3%～18.5%)、石英(25%～35%)、黑云母(10%～13.7%)。斜长石为中长石(An=25～38,平均An=31),板状半自形晶,普遍绢云母化;钾长石以微斜长石为主,条纹长石次之,呈不规则的板柱状;石英它形粒状,充填在长石间隙中。云母呈叶片状,随交代作用的加强,白云母增多。在变粒岩、片麻岩捕虏体外围黑云母密集。矿物粒径多在1～5 mm 间。部分岩石中斜长石常呈巨大的斑晶出现。副矿物有锆石、磷灰石、黄铁矿等。

1.2 岩石化学特征

岩石氧化物平均值与中国花岗岩平均值(黎彤、饶纪龙,1963)比较接近,除FeO、MgO偏高外,其余氧化物含量均较接近或相当。

主要特征参数(δ)为0.82～2.92,碱度率(A.R)为1.79～2.81,岩石化学类型属钙性—钙碱性岩系。K/N比值变化范围较大,在0.55～6.10间,除2个样品小于1外,其余均大于1,反映岩石相对富钾,这与岩石中

含有较多的黑云母相一致。铝饱和度(A/CNK)为0.98～1.85,KN/A为0.35～0.65,属过铝的岩石类型,具S型花岗岩的特征。长英质指数(FL)为62.12～97.80,分异指数(D.I)为60.34～80.54,固结指数(SI)为11.27～26.85,反映岩石在化学成分总体上呈中酸性、岩浆分异强的特点。

1.3 微量元素特征

黄旗口花岗岩微量元素分析结果与维诺格拉多夫花岗岩等平均值相比,Cu、Rb、Sr、Ba、Nb、Ta、Be、Mo、W、Th、U略低,其余元素偏高或略高。与克拉克值相比,除Cr、Pb、Ba接近外,其余均偏低。

1.4 稀土元素特征

黄旗口花岗岩稀土元素样品分析数值表明稀土总量中等,ΣREE 为153.15～314.31×10-6,平均值为228.02×10-6;LREE/HREE为7.05～19.64,平均值为11.38,ΣCe/ΣY为2.82～9.94,平均值为5.11,表明轻重稀土分异显著,轻稀土相对富集,重稀土相对亏损;δEu为0.41～0.80,平均值为0.61,为铕负异常,中等亏损,具壳型花岗岩的特征。

1.5 稳定同位素特征

黄旗口花岗岩全岩氧同位素分析数据,δ18O(V—SMOW)变化在

9.5‰～13.4‰之间,变化范围小,数值较为接近,平均值为11.5‰,＞

10.0‰,说明贺兰山地区黄旗口花岗岩属高δ18O花岗岩类,氧同位素

来自于地壳,与我国南岭S型花岗岩δ18O相似。

1.6 副矿物特征

岩石中副矿物有锆石(11.4～37 g/T)、磷灰石(1.7～2.8 g/T)、黄铁矿(十几粒—22.1 g/T)、褐铁矿(64.5 g/T)及榍石、褐帘石、钍石、自然铅、白钨矿等。锆石以浅玫瑰色为主,少数为无色、白色、浅黄色,金刚光泽,透明—半透明,无包裹体,硬度较大,粒度一般为0.02×0.01 mm,小者＜0.01 mm,大者为0.04×0.015 mm。锆石呈四方双锥柱状,极个别为粒状。

2 成因类型与构造环境

2.1 成因类型

岩石化学特征表明,贺兰山地区黄旗口花岗岩岩石化学类型主要属钙性岩系,少数属钙碱性岩系,在A.R—SiO2图解上样品全部落入钙碱性区间;K/N比值绝大多数＞1,反映岩石富钾;KN/A＜1,A/CNK平均值＞1,表明岩石类型为过铝质的岩石。这些特征一致表明贺兰山地区古元古代花岗岩具有S型花岗岩的一些特点。

稀土配分曲线为向右倾斜的轻稀土富集型,绝大多数δEu＜0.95,平均值为0.61,铕负异常明显,中等亏损,具壳源型(S)花岗岩的基本特征。

综上所述,贺兰山地区黄旗口花岗岩体成因类型属S型花岗岩无

疑,是上地壳深熔岩浆侵入而形成的花岗岩类。

2.2 构造环境

在(Y+Nb)—Rb图解上样品集中落在火山弧花岗岩与同碰撞花岗岩分界线附近,在(Yb+Ta)—Rb图解上多数样品落入火山弧花岗岩区,并且比较靠近同碰撞花岗岩区,少数样品落入同碰撞花岗岩区。

Maniar等(1989)在研究花岗岩岩石化学与构造环境时指出,同碰撞花岗岩A/CNK＞1.15,而火山弧花岗岩A/CNK＜1.05。与之相比,贺兰山地区黄旗口花岗岩绝大多数A/CNK＞1.15,平均值为1.35,应与同碰撞花岗岩相当,同时该花岗岩的其它化学参数与造山型花岗岩类的成分相比,也符合同碰撞花岗岩(CCG)特征。

由此可见,贺兰山地区黄旗口S型花岗岩形成于大陆碰撞造山环境。

3 就位机制及形成时代

3.1 就位机制

综前所述,贺兰山地区黄旗口花岗岩具有如下一些特征。

(1)呈北北东向展布于贺兰山褶断带中段,平面形态为长椭圆形,规模较大,呈岩基状产出,未见侵入于其它地质体中,与青白口纪黄旗口组不整合接触。