[doc] 塔里木北山地区橄榄岩-辉石岩的微量元素地球化学特征及其深部过程

[doc]塔里木北山地区橄榄岩-辉石岩的微量元素地球化学特征及其深部过程塔里木北山地区橄榄岩-辉石岩的微量元素地球化学特征及其深部过程第43卷第1期兰州大学(自然科学版)2007年2月JournalofLanzhouUniversity(NaturalSciences)Vb1.43No.1Feb.2007文章编号:0455-2059(2007)01—0001—05塔里木北山地区橄榄岩一辉石岩的微量元素地球化学特征及其深部过程范育新,马锦龙,白云来(1.兰州大学西部环境教育部重点实验室,甘肃兰州730000;2.中国石油天然气总公司股份有限公司勘探开发研究总院西北分院,甘肃兰州730020)摘要:橄榄岩—辉石岩是塔里木北山地区镁铁一超镁铁岩体中非常重要的岩石类型.橄榄岩一辉石岩的主元素特征表明其主要为准铝质岩石,同时存在过碱质系列岩石.在稀土元素CI 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化配分图上,表现为LREE富集,HREE配分曲线平坦;在微量元素N.MORB标准化的蛛网图上,表现为C8,U,Pb等大离子低场强元素强烈富集,Nb,Ta,zr,Ti等高场强元素明显亏损;w(Sm)/w(Nd)值特征表明研究区橄榄—辉石岩源于地幔源区.微量元素地球化学研究表明,塔里木北山地区橄榄岩一辉石岩形成于活动大陆边缘弧后张裂构造环境,为构造应力释放阶段的产物.本文及前期研究结果表明:橄榄岩,辉石岩和辉长岩的地球化学特征研究在解决深部地质过程方面具有较大潜力.关键词:橄榄岩类;辉石岩类;地球化学;微量元素;塔里木北山地区中图分类号:P595;P588文献标识码:A镁铁一超镁铁岩不仅蕴藏着丰富的铬,镍,钻,铂,金刚石等多种宝贵的矿产资源,而且携带着丰富的深部地质信息【引.北山地区地处塔里木板块东北边缘,北疆一兴蒙构造域的关键枢纽地带【4】,其周边地区如金川,黄山和喀拉通克等岩体中的镁铁一超镁铁岩产有超大型,大型铜镍硫化物矿床,该地区地质构造性质直接影响到中亚许多重要构造带的对比连接[4】.橄榄岩和辉石岩是北山地区镁铁一超镁铁岩中重要的潜在成矿岩石类型,前人围绕矿产资源的勘查已对该类岩石进行了初步研究f汤中立.甘肃省肃北蒙古族自治县黑山镁铁一超镁铁岩体含矿性研究 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 [R].1996.)【4,51.本文在系统研究该区成矿潜力的基础上,通过橄榄岩一辉石岩中地球化学特征的分析,探讨了北山地区镁铁一超镁铁质侵入岩形成的深部地质过程.1岩石学特征1.1时空分布及地质特征北山地区橄榄岩一辉石岩一辉长岩杂岩体呈小透镜体状断续出露于古生界(Pz)和前寒武系(An)地层之中f图1).在断续出露的十余个杂岩体中,橄榄岩一辉石岩主要J…于黑山,玉石山,大山头和马鬃山岩体中,它f『J现条带状分布于辉长岩中,它们之间的岩相界线不明显.镜下鉴定结果表明,岩体的主要蚀变类型为蛇纹石化,绢石化,次闪石化,绿泥石化,钠黝帘石化等.exintheBeishanArea收稿日期:2005-12-28.修改稿收到日期:2006-09-18.基金项目:国家自然科学基金项目(40502016),甘肃省自然科学基金项目(3ZS041.A25-010)$I)科技部国际合作重点项目(2002CB714004)资助.作者简介:范育新(19v5-),男,陕西长武人,讲师,博士研究生,研究方向为构造地球化学,干旱区环境演变,e-mail:yxfan@lzu.edu.cn.2兰州大学(自然科学版)第43卷黑山岩体的主要围岩是青白口系大豁落山组(Qnd)大理岩(岩体之南,西,东部)和寒武系双鹰山组(?x)硅质板岩,千枚岩及重晶石岩(岩体之北部).岩体主体沿NW-SE向展布,长约625m,宽4701TI,平面上呈”鸭梨”形,出露面积0.25km2,垂向延伸500in以上.玉石山岩体由Nw-SE向展布的几个不连续的纺锤形小岩株组成,侵人公婆泉群(S2)之中,面积约6.5km2.马鬃山岩体为一Nw-SE向的串珠状侵人体,北面与长城系白湖群地层侵人接触,南与前长城系敦煌岩群(Anchdh)--云母石英片岩呈断层接触.大山头岩体呈NE向透镜状分布,侵位于中生界(Mz)及下古生界地层(Pz1)中,在岩体之东南侧为一透镜状辉石岩岩体.1.2岩石类型及岩相学特征按照矿物组成,产出于上述4个岩体中的橄榄岩一辉石岩分为2类5种:橄榄岩类和辉石岩类.前者包括纯橄榄岩,方辉橄榄岩和(含长)角闪橄榄岩,后者包括橄榄方辉辉石岩和二辉辉石岩(表1).表1北山地区橄榄岩一辉石岩类型及岩相学特征Table1ClassificationandcharacteristicsofperidotitesandpyroxeniteintheBeishanArea大山头南部橄榄方辉岩体和马鬃辉石辉石岩山岩体东南岩类部露头细中粒一粗粒结构,网状反应边结构,矿物自形程度较高,主要由斜方辉石(52%士),单斜辉石(3%士),橄榄石(33%一35%)组成,次要矿物为基性斜长石(An)=72%),副矿物为磁铁矿(4%一11%),钛铁矿(1%一2%)和磷灰石(1%士).蛇纹石化和绢石化作用较强烈.主耍分布于细粒自形结构,反应边结构,主要由斜方辉石(66%)和单斜辉石(17%)构成,次要矿二辉辉石岩大山头南部物为角闪石(8%)和橄榄石(5%),副矿物为磁铁矿(4%),钛铁矿(1%)和磷灰石(<1%).露头的边部次闪石化.与橄榄方辉辉石岩呈渐变过渡关系,与围岩石英闪长岩侵入接触.2地球化学特征2.1主元素特征北山地区橄榄岩一辉石岩的主元素质量分数由国土资源部武汉岩矿测试中心在3080X荧光光谱仪和西德熔片机上测定,一些元素采用JY一38,JY一48等离子光谱仪对比测试,分析结果见表2.由表2可见本区橄榄—辉石岩的w(MgO)>24%,w(TiO2)<0.9,铁镁比值(w(FeO)/w(FeO+MgO))仅为0.108—0.293,表现为明显的高MgO,低TiO2,低铁镁比的特点,与橄榄质科马提岩成分【6,7】相似.除大山头岩体中个别样品(D-01)铝饱和度(ANK=w(A12Oa)/w(Na2O+K2O))<1,属于过碱质系列之外,其余样品的ANK>1,而铝质系数(ACNK=w(A12Os)/w(Na2O+K2O+CaO))<l,表现为准铝质岩石的特点,表明北山地区橄榄一辉石岩以准铝质岩石为主,同时存在过碱质系列岩石.2.2微量元素特征微量元素质量分数由中国科学院广州地球化学研究所和中国地质大学(武汉)壳幔体系组成,物质交换及动力学开放研究实验室采用ICP—MS仪测量,测量结果见碳质球粒陨石(CI)标准化的稀土配分图和N—MORB标准【8】化的微量元素蛛网图(图2).由图2可知,研究区橄榄岩,辉石岩总体上呈现略右倾的稀土元素配分型式,轻稀=k(LREE)不同程度地富集而重稀~(HREE)相对平坦.总体来看研究区的橄榄一辉石岩的稀土元素和微量元素表现为明显不同的两类特征.第一类为大山头北部岩体(D一02)和玉石山岩体(Ysh-39),它们的稀土元素总量和微量元素总量较低,接近或略低于CI和N-M0RB的稀土总量,大山头北部岩体(D.02)的Eu和Ce呈现较强的正异常.N.MORB标准化的微量元素蛛网图显示出P,Pb,K,Cs富集,这些特征显示出它们与碳质球粒陨石和初始地幔之间的相似性,反映了岩浆源区的地幔特性;但同时表现出明显的Nb,Ta,Zr,Hf,Ti的亏损特征,显示出与陆壳组份的亲缘性【9】第二类为黑山岩体,马鬃山东面岩体和大山头南部岩体样品,它们的稀土元素总量较高,接近于碳质球粒陨石的稀土总量的l0倍,5Eu=0.835—1.175,反映Eu异常不明显.N.MORB标准化的第1期范育新等:塔里木北山地区橄榄岩一辉石岩的微量元素地球化学特征及其深部过?__.I-.?.bh_一一….„„—墨一I出-==.,-.元素—?一HS一5+HS一4—?-一YSH.39—_一MZD一32一Mia_8—+一Mia_6—?一D.O2—-一MZD.33元素—D.02--4---Ds.2一HS-4—.-HS-5—Mia-6“-”~-Mia.8+MZD.32—拿_-MZD一33+YSH一39图2北山地区橄榄岩一辉石岩的稀土元素CI标准化和微量元素N.MORB标准化蛛网图Fig.2CInormalizeddiagramofREEandN—MORBnormalizedabundancespiderpatternsoftraceelementsforperidotitesandpyroxenitesintheBeishanArea微量元素蛛网图显示了强烈的Cs,U,Pb富集及明显的Nb,Ta,Ti亏损的特点,接近于陆壳物质的配分型式【l0】,与塔里木板块北缘陆缘型侵入岩带【ll】相似.Eu异常主要由长石所控制,但角闪石,榍石,单斜辉石,斜方辉石和石榴石也能对熔体中的Eu异常起作用,只是与长石的作用相反【】.研究区橄榄岩一辉石岩没有表现出明显的Eu负异常,表明在岩浆演化过程中发生了辉石族矿物的结晶作用.大山头北部岩体和玉石山岩体的Eu表现出较强的正异常,而黑山岩体,马鬃山东面岩体和大山头南部岩体的Eu异常不明显,表明大山头北部岩体和玉石山岩体的结晶作用程度相对较高.3讨论3.1岩浆源区与K—Ar,Rb-Sr,U.Pb体系相比,Sm—Nd体系具有强的抗变质和蚀变能力,在地质作用过程中不易受到干扰,即使发生麻粒岩相变质作用也难以使全岩尺度的Sm-Nd体系发生变化【l31,因此w(Sm)/w(Nd)值可以提供岩石源区信息.研究区橄榄岩一辉石岩的w(Sm)/w(Nd)值为0.20,~0.29,高于上地壳和平均地壳的w(Sm)/w(Nd)值而低于碳质球粒陨石和原始地幔(PM)的w(Sm)/w(Nd)值,与下陆壳,E—MORB和OIB的w(Sm)/w(Nd)值接近.因此,北山地区橄榄岩一辉石岩的成岩岩浆源于地幔源区,在岩浆运移和演化过程中接受了陆壳组份的贡献.在微量元素蛛网图中,相对于Th和U而言,Nb和Ta的富集是再循环大洋壳组份对俯冲带相关岩浆贡献的标14】.本区橄榄一辉石岩不仅表现出强烈的Nb和Ta亏损,而且Pb非常富集,表明岩石中不存在再循环洋壳的贡献.图2中Nb—TTi的亏损和Pb的富集是陆壳岩石有别于大洋壳组份的一个显着特征.图2表现出明显的NTa-Ti的亏损和明显的Pb富集,表明北山地区橄榄4兰州大学(自然科学版)第43卷岩—辉石岩的形成与大陆壳组份有紧密联系.其中Pb的正异常特征与华北克拉通及大别造山带镁铁质岩浆岩相似(李曙光,黄方,杨蔚.下地壳对华北克拉通及大别造山带中生代镁铁质岩浆地幔源区的贡献[c]//第八届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术讨论会资料集.南京:南京大学,2005.).部分微量元素质量分数的比值,也与陆壳的相应比值【15】较为接近,同样表明陆壳组份的存在.北山地区橄榄岩一辉石岩的成岩岩浆来源于地幔源区,岩浆在上升途中接受了大陆地壳组份的介入,从而改变了原始岩浆的微量元素特征,使它们的微量元素特征同时表现出幔源岩浆和陆壳源岩浆的双重性质.3.2构造环境挤压性岩套往往具有过铝质岩石的较高频率,张裂性岩套往往具有准铝质岩石的较高频率,但只有张裂性岩套才出现过碱性岩石【16].本区以准铝质岩石为主,同时在大山头岩体中存在过碱性橄榄岩—辉石岩,可见这些岩体形成时北山地区已经表现为张裂性构造环境.钙碱性系列(CA)岩石主要出现于汇聚性板块边缘【7,7引,轻稀土富集而重稀土相对平坦的配分曲线是汇聚板块边缘岩浆岩的共有特征【11】.研究区橄榄岩一辉石岩的里特曼指数<3.3,主要为钙碱性系列.图2显示了轻稀土不同程度地富集,重稀土相对平坦的稀土元素地球化学特征,可见研究区橄榄岩一辉石岩还具备汇聚性板块边缘岩浆岩的地球化学特点.以上特征表明,研究区橄榄岩一辉石岩形成于一个较为复杂的构造环境.在微量元素蛛网图上,研究区岩石表现出Cs,U,Pb大离子亲石元素的强烈富集和Nb,Ta,Zr,Ti等高场强元素的显着亏损特征与南非Bushveld杂岩体的微量元素配分特征非常相似,也与岛弧玄武岩的特点【l9,20】较为一致.Nb的亏损和Ti的弱亏损是与俯冲带相关岩石的一个典型特征【21】,大离子亲石元素的富集和高场强元素的亏损暗示陆壳组份和流体的介入【7】.显着亏损Nb,Ta,Zr,Ti等高场强元素,又强烈富集Cs,U,Pb等大离子亲石元素,这种岩石只有在活动大陆边缘的张裂构造环境中才会出现.因此研究区橄榄岩一辉石岩形成于活动大陆边缘弧后张裂构造区,为活动大陆边缘构造应力释放阶段的产物.北山地区辉长岩类形成于活动大陆边缘伸展构造环境,为板块汇聚作用晚期阶段的应力释放期的产物【00】.白云来2a]从岩石组合角度研究了该区的构造环境,认为它们为活动大陆边缘后方伸展体制下岩浆多期次脱离地幔的产物.本文研究表明橄榄岩,辉石岩和辉长岩的地球化学在深部地质过程的研究中具有一定潜力.3.3结论北山地区橄榄一辉石岩的主元素特征表明其主要为准铝质岩石,同时存在过碱质系列岩石;在微量元素MORB标准化的蛛网图上,北山地区橄榄一辉石岩表现为Cs,U,Pb等大离子低场强元素强烈富集,Nb,Ta,Zr,Ti等高场强元素明显亏损;在稀土元素CI标准化曲线上,北山地区橄榄一辉石岩表现为LREE富集,HREE配分曲线平坦;w(Sm)/w(Nd)值特征表明研究区橄榄一辉石岩起源于地幔源区;研究区橄榄岩一辉石岩形成于活动大陆边缘弧后张裂构造环境,为构造应力释放阶段的产物.本文及前期研究结果的对比表明:橄榄岩,辉石岩和辉长岩的地球化学特征研究在解决深部地质过程方面具有较大潜力.参考文献[1]汤中立,李文渊.金川铜镍硫化物(含铂)矿床成矿模式及地质对比【M】.北京:地质出版社,1995:1-209.【2】NADRETTAJ.KeyfactorinthegenesisofNoril?sk,Sudbury,Jinchuan,Voisey?bayandotherworld—classNi-Cu-PGEdeposits:implicationsforexploration[J].AustralianJournalofEarthScience,1997,44:283-315.[3]范育新,张铭杰.超大型铜镍硫化物矿床研究进展[J】.甘肃地质,1999,8(2):47-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