湘北益阳古火山岩的成因

湘北益阳古火山岩的成因

火山岩是了解地壳深层地质条件和地壳发育历史的窗口。湖南益阳古火山岩由于特殊的岩性和大地构造位置，备受地质界关注，并取得了不少的成果。一般认为该火山岩浆来源于亏损的上地幔，但在火山岩的形成构造环境上存在较大分歧。有人认为该火山岩是蛇绿岩残片近来郭乐群等1冷家溪群岩石学和矿物理性益阳古火山岩位于扬子板块东南缘雪峰山造山带中段，北西向常德-安仁岩石圈断裂与城步-桃江岩石圈断裂交会部位，即湘东北块体之西南角（图1）。与中元古代冷家溪群呈断层接触，围岩（冷家溪群）未见热接触变质现象，岩性主要为浅灰色中厚层状板岩夹变岩屑杂砂岩。在古火山岩内部有晚期变花岗闪长斑岩脉侵入。根据区域分布和产出状况，可分为益阳石咀塘古火山岩和大渡口古火山岩石咀塘火山岩出露于益阳市中心拦江寺—石咀塘一带，面积约1km大渡口火山岩分布于益阳桃花仑—柳塘湾等地，出露面积16km2含单斜辉石斑晶玄武质科马提岩按岩石学和岩石化学资料分析，益阳古火山岩可分为科马提岩类和拉斑玄武岩类。其中科马提岩类进一步分为含橄榄石斑晶玄武质科马提岩和含单斜辉石斑晶玄武质科马提岩2种类型。含橄榄石斑晶玄武质科马提岩新鲜岩石呈灰绿色、暗绿色、浅绿色，岩石主体为霏细状，原岩具玻基斑状结构，块状构造，原生矿物经变质已成为透闪石、（蛇纹石）、帘石、绿泥石，还见次生石英。按矿物组合差异可定为透闪石岩、帘石化透闪石岩，依变质矿物及残晶矿物假像，推断原生矿物组合为橄榄石、单斜辉石、斜长石与火山玻璃。镜下矿物假像斑晶轮廓清晰，含量10%～15%，粒径一般0.3～1.2mm，斑晶形态呈六边形，柱条状，以橄榄石为主，次为单斜辉石，橄榄石已被蛇纹石、绿泥石、碳酸盐矿物取代，有次生石英充填交代，并具熔蚀现象；单斜辉石已变质为透闪石、绿泥石。基质中以橄榄石为主，次为单斜辉石，单斜辉石已变质为透闪石、绿泥石。基质中的辉石皱晶大小0.03～0.3mm，细长柱条状，呈中空骸晶特征，反映岩石是在粹火条件下快速冷凝成岩的，单斜辉石中空骸晶结构、鬣剌结构已多次发现，但中空骸晶橄榄石较少。含单斜辉石斑晶玄武质科马提岩常与含橄榄石斑晶玄武质科马提岩相伴或相间出现，新鲜者为灰绿色、深灰绿色及灰黑色，矿物组合与前者基本相同，不同之处是单斜辉石假象为斑晶（已透闪石、绿泥石化），最大者0.05～0.1mm，长0.025～0.5mm，单斜辉石鬣剌呈放射状、束状、丛状等晶团或晶群嵌布于基质之中（图4），部分岩石中见斜长石残余假像，偶有斜长石聚片双晶呈斑晶出现（0.5m×0.3m）。分布于益阳桃花仑—柳塘湾等地的大渡口拉斑玄武岩和变拉斑玄武岩的矿物组成主要为透闪石（50%～80%），次为帘石、绿泥石。残留辉石局部达30%～40%、长石30%～55%。3岩石的地球化学特征3.1主要元素从表1可知，变玄武质科马提岩的化学成分并非均一。含单斜辉石斑晶玄武质科马提岩SiO3.2海岸元素的痕迹元素火山岩痕量元素（表2）总体上以Rb、Th、K等大离子亲石元素和轻稀土元素较富集为特征，在蛛网图（图8）上，除个别样品（S3.3稀土残渣从表3和图9中可以看出，研究区科马提岩稀土元素总量较低，ΣREE=36.13×104矿源层和金矿床科马提岩是绿岩带的重要标志。益阳古火山岩的研究表明在该地区存在元古代绿岩带。绿岩带在国内外被视为重要的金等成矿找矿层位或金等矿源层,并从中发现了一些重要的金等矿床,如南非、澳大利亚、中国的山东等。目前,该地区已有不少金矿床(化)显示。在石咀塘南西邓石桥一小型金矿床取样研究表明(表4),玄武岩中Au、As、Sb等元素丰度远远大于地壳中的丰度,为高度富集的元素,对金的成矿十分有利。由此可见，益阳古火山岩的研究为该地区进一步找矿提供了重要信息，也暗示着该地区具有较好的找矿前景。5成因及构造环境(1）岩浆来源与成因：出露于益阳石咀塘拦江寺—石咀塘一带的火山岩中常见中空骸晶结构，尚发现典型的中空骸晶橄榄石，单斜辉石发育鬣剌结构，与西澳大利亚西奥诺提玄武质科马提岩发育的鬣剌结构基本相似。只是本区主要是单斜辉石鬣剌结构，骸晶都在1mm以下，属显微鬣剌结构。根据Brooms等提出的科马提岩常量元素判别准则：SiO益阳古火山岩具有高MgO、富Cr、贫不相容元素、稀土元素总量较低、轻重稀土元素分异不明显等特点，说明岩浆形成深度较大，部分熔融程度较高，主要来源于亏损地幔岩浆。其中拉斑玄武岩Eu略具亏损，暗示岩浆经历了结晶分离作用。(2）构造环境探讨：益阳古火山岩发育清楚的枕状构造，石咀塘火山岩中夹少量的薄层硅质岩，结合火山岩地球化学特征分析，暗示其形成于深海洋壳或洋脊环境。而大渡口拉斑玄武岩伴有角砾状火山岩，表明岩浆富含挥发分，应形成于岛弧环境。在FeO(3）大地构造演化：石咀塘玄武质科马提岩和大渡口拉斑玄武岩为太古宙—古元古代的产物。前者形成于大洋构造