铜陵地区花岗岩类岩石成因的sr、nd同位素证据

铜陵地区花岗岩类岩石成因的sr、nd同位素证据

铜铜地区是中国的一个大型铜铜和黄金矿床之一。铜、金矿在时间、空间上与花岗岩类岩石侵入体密切相关,花岗岩类岩石的成因从某种意义上可以反映矿床的成因。前人认为本区花岗岩类岩石的形成与幔源物质有关。陈江峰、邢凤鸣、唐永成等从Sr、Nd同位素的角度提出了本区花岗岩类岩石的AFC混合成因的观点,即幔源岩浆同化下地壳物质,同时伴随结晶分离作用。但这些观点都没有岩相学方面的证据。本文作者在显微镜下发现了岩浆混合作用的证据,并提出岩浆混合作用是本区花岗岩类岩石形成的主要作用。1中生代侵入岩铜陵矿集区地处扬子板块东北缘,大别造山带的前陆褶皱带上。岩浆岩带呈东西向展布,带内广泛发育中生代侵入岩,岩体的同位素年龄峰值为137Ma。主要岩石类型为辉石闪长玢岩、辉石二长(玢)岩、二长(斑)岩、石英二长岩和花岗闪长斑岩,围岩为志留系至三叠系。本文选取了与铜、金矿有关的岩体进行研究。2混合岩浆对偏酸性斜长石的作用本文对铜官山、狮子山、凤凰山、新桥矿区代表性的成矿岩体及前人认为不成矿的瑶山岩体进行了详细的野外及室内工作,首次在显微镜下发现了下列岩浆不平衡结构:富Ca的斜长石熔蚀核;斜长石中的针状和短柱状混合形态磷灰石包裹体带;辉石具熔蚀核;斜长石中的偏基性斜长石带(spike);嵌晶状钾长石结构;角闪石嵌晶结构;具环带结构的斜长石包裹多个孤岛状熔蚀偏酸性斜长石。为了使一些典型的岩浆不平衡结构类型更加具有说服力,本文对这些结构类型所涉及的矿物作了电子探针分析(表1。)①富Ca的斜长石熔蚀核,即具环带结构的拉长石(An=59.7,样号D108-6Pl环带,表1)包裹熔蚀的倍长石(An=83.3,样号D108-6Pl核),倍长石突起较高,具淡黄色干涉色,裂纹发育(图1a)。倍长石代表了参与混合的幔源基性岩浆,该基性岩浆与偏酸性岩浆发生反应,使倍长石熔蚀,并与具环带结构的拉长石之间形成明显的生长间断。这种结构可与Zorpi研究结果对比,他认为具基性熔蚀核的富An斜长石是混合前出现在基性岩浆中的斑晶残余。②斜长石中的针状和短柱状混合形态磷灰石包裹体带(图1b),偏基性斜长石包裹了熔蚀的偏酸性斜长石,针状或短柱状磷灰石沿它们之间的接触带分布,并且分布于偏基性斜长石一侧。熔蚀的偏酸性斜长石呈不规则“B”字形,偏基性斜长石充填于其熔蚀港湾内。偏基性斜长石包裹熔蚀的偏酸性斜长石是混合作用的产物。这可以解释为混合前热的基性岩浆对较冷的偏酸性岩浆加热,使偏酸性斜长石发生熔融,形成熔蚀结构,混合岩浆沿着偏酸性斜长石残余结晶,形成了充填结构。针状磷灰石是一种淬火结构,是热的基性岩浆进入相对冷的长英质岩浆迅速冷却的结果,被确认为一种岩浆混合结构。Baxter等研究表明针状和短柱状混合形态磷灰石可以共存。本区辉石闪长玢岩中针状和短柱状混合形态磷灰石共存,与上述解释一致,即混合前热的基性岩浆已经对较冷的偏酸性岩浆加热,使混合岩浆不致过冷却形成典型的针状磷灰石,而是形成混合形态的磷灰石。Janousek等研究表明混合作用形成的岩石常富含磷灰石。③辉石具有熔蚀核,其外带(En=40.9,样号108-1Py外带)比熔蚀核(En=37.7,样号108-1Py核)富镁(图1c),反映了幔源基性岩浆的加入,对偏酸性岩浆加热,使原来已结晶的辉石发生熔蚀,混合后的岩浆沿着辉石熔蚀残余生长,形成比熔蚀核富镁的辉石。④斜长石中的偏基性斜长石带(spike),即中长石(An=40.8,样号D49-10P1内带环绕更长石熔蚀核(An=25.1,样号D49-10Pl核)生长,其外侧又是偏酸性的斜长石(An=32.1,样号D49-10Pl边),更长石熔蚀核包裹一小的更长石晶体。这种结构是基性岩浆进入已结晶出更长石的偏酸性岩浆,引起更长石熔蚀,混合后的岩浆结晶出比更长石更基性的中长石,包裹了熔蚀的更长石,该体系再向酸性方向演化,又结晶出边部的偏酸性斜长石(图1d)。这种结构类型已被确认为岩浆混合结构之一。⑤嵌晶状钾长石结构(图1e),即大的钾长石颗粒包裹角闪石、斜长石及熔蚀斜长石和石英。偏基性岩浆或正在混合的岩浆体系骤冷产生很多小颗粒角闪石、斜长石后缓慢冷却至外部环境温度,残余熔体在接近液相线温度形成一些钾长石核,最终形成大的钾长石晶体,嵌晶状包裹着早期形成的晶体。其中包裹的熔蚀斜长石和石英反映了热的偏基性岩浆加热已结晶出斜长石和石英的偏酸性岩浆,使结晶的斜长石和石英熔融,其熔蚀残余又被大的钾长石晶体包裹。这种结构类型也出现于鸡冠山辉石二长玢岩中。正常的结晶顺序可以解释大的钾长石晶体包裹角闪石和斜长石,但无法解释其包裹熔蚀的斜长石和石英,而岩浆混合作用可以满意地解释这种不平衡结构。⑥角闪石嵌晶结构(图1f),角闪石包裹碱性长石、熔蚀的黑云母和金属矿物,黑云母环绕碱性长石生长。这种结构见于凤凰山和新桥石英二长岩中。这种不平衡结构与正常的结晶顺序相反,按照正常的结晶顺序,角闪石是较早期的结晶矿物。这种反序反映了熔体中SiO2活度的降低,或者斜长石活度的增加。岩浆房由于基性岩浆的突然加入,熔体组成的变化导致了角闪石的平衡结晶,而不是黑云母结晶。岩浆中水含量增加可以导致黑云母围绕碱性长石生长,但不能解释角闪石包裹熔蚀黑云母的现象,这种不平衡结构用岩浆混合作用来解释更合理。黑云母围绕熔蚀的碱性长石生长反映了第一次岩浆混合作用发生于基性岩浆与正在结晶出碱性长石的偏酸性岩浆之间,这与含K岩浆与含铁镁的基性岩浆混合有利于黑云母形成的观点一致。角闪石包裹熔蚀的黑云母同样反映了基性岩浆的加入,与混合岩浆的再一次混合。⑦具环带结构的斜长石包裹多个孤岛状熔蚀偏酸性斜长石,孤岛状斜长石同时消光。这种结构见于新桥石英二长岩中。在岩浆混合的情况下,当热量从偏基性岩浆传输进来后,偏酸性岩浆系统的斜长石会被部分熔蚀(溶解或熔融),其熔蚀残余又被混合岩浆结晶的斜长石包裹。3任意一种结构关系单一的岩浆不平衡结构并不足以说明岩浆发生了混合作用,岩浆混合作用的证据是岩浆不平衡结构组合。本文采用了Hibbard提出的“结构组合”的概念,即岩浆混合结构构成了组合,岩浆混合作用可以解释组合中的任意一种结构关系。本区主要的典型岩浆混合结构组合为辉石闪长玢岩中的岩浆混合结构组合、二长岩中的岩浆混合结构组合和石英二长岩中的岩浆混合结构组合。辉石闪长玢岩中的岩浆混合结构组合由具环带结构的斜长石包裹熔蚀的倍长石、斜长石中的针状和短柱状混合形态磷灰石包裹体带及辉石具有熔蚀核等结构组成,如曹山岩体。二长岩中的岩浆混合结构组合由斜长石中的偏基性斜长石带(spike)和嵌晶状钾长石结构组成,如小铜官山。石英二长岩中的岩浆混合结构组合由角闪石嵌晶结构和具环带结构的斜长石包裹多个孤岛状熔蚀偏酸性斜长石组成,如凤凰山和新桥岩体。4岩浆混合作用按照岩浆混合作用的程度不同,可以将岩浆混合作用分为两种方式:第一种是化学混合(mixing),参与混合的端元岩浆完全地混合在一起,形成一种均一的岩浆,但在岩相学、造岩矿物、地球化学等方面可以识别;第二种是物理混合作用(mingling),参与混合的端元岩浆未完全混合均一,可以识别出岩浆团的形态与成分,如:镁铁质微粒包体。大量的中外文献介绍的是后一种岩浆混合作用(Didier、Didier&Brbarrin)。本区不同的岩石类型均发育岩浆混合结构,表明岩浆的混合作用属