长江中下游地区燕山期岩浆岩特征及其形成的构造环境

长江中下游地区燕山期岩浆岩特征及其形成的构造环境[摘要]本文通过多年在长江中下游工作资料的综合，将该区岩浆岩的分布、类型、及其产出特征、形成时代、岩石化学等特征进行综合分析，将该区中酸性侵入岩分为扬子型和江南型岩石组合，将脉岩分为分为专属性脉岩和区域性脉岩。

将火山岩划分为两个类型的火山岩盆地，并根据这些岩浆岩特征探索讨其形成的大地构造环境。

[关键词] 燕山期岩浆岩长江中下游构造环境1概述长江中下游地区是我国重要金、多金属成矿带，而这些多金属矿的形成和分布一定程度上又与燕山期岩浆岩有关。

因此，对于该区燕山期岩浆岩特征和构造及形成环境的探讨，对指导该区找矿具有重要的理论和经济意义。

2岩浆岩的特征长江中下游地区燕山期岩浆岩出露较广。

主要分为中–浅成侵入岩和火山喷出岩两大类，其形成时代为晚中生代构造–岩浆活动阶段。

酸性侵入岩类遍布长江中下游不同的构造单元；火山岩集中于下扬子坳陷带的庐枞和繁昌两个火山构造洼地中。

2.1侵入岩。

侵入岩可分为晚侏罗世、早白垩世两个阶段和高钾钙碱性、碱性两个成岩系列，以中酸性花岗闪长岩和花岗岩为主。

根据测区燕山期侵入岩其形成背景、岩石类型、岩石地球化学特征，将该区中酸性侵入岩分为扬子型和江南型岩石组合，并依等级体制、时间演化顺序划分超单元、单元和侵入体。

扬子型侵入岩主要分布于下扬子坳陷带内的江北或沿江江南地区，江南型侵入岩则分布于高坦断裂以南的地区。

2.1.1扬子型超单元组合。

扬子型主要分布在沿长江两岸一带，马鞍山—怀宁与芜湖—东至北之间。

中酸性侵入岩超单元组合是区内具有地区特色的一类岩石组合，与成矿关系极为密切，具有较长的研究历史和较高的研究程度。

该带侵入岩包括高钾钙碱性中酸性侵入岩组合、高钠碱钙性中基性侵入岩、碱性侵入岩三类岩石组合。

高钾钙碱性中酸性岩组合主要侵位时代为晚侏罗世末（137Ma±），以铜陵地区为代表，主要岩石类型有碱长辉长（闪长）岩、闪长岩、石英闪长（二长）岩和花岗闪长岩等，与铜硫金等为代表的矿产密切相关；岩石富碱、高钾，基性组分中富钙，高Sr、低Mg、Cr、Ni；高钠碱钙性中基性岩侵入岩的侵位时代为早白垩世中晚期（123 Ma±），以宁芜地区为代表，多为浅成或潜火山岩体，主要岩石类型有辉长闪长（玢）岩和闪长（玢）岩，主要与铁矿成矿关系密切；岩石低硅、富碱、高钠、高氧化度。

碱性侵入岩组合与邢凤鸣（1999）划分的―A‖型花岗岩带对应，主要为石英正长岩–正长岩组合。

因此，中酸性侵入岩类按照岩石组合、岩石系列等可分为三个超单元，分别对应高钾钙碱性、碱性两个岩石成岩系列，大龙山超单元为碱性岩系列岩石组合，侵入体规模相对较大；铜官山超单元由高钾钙碱性小型侵入体组成；贵池超单元则是由一系列浅成相的高钾钙碱性斑（玢）岩组成，从岩石类型与铜官山超单元类似，并可以对比。

但其成岩物源和形成背景具有过渡色彩，因而将其划出建立一个独立的超单元。

扬子型侵入岩与区内火山岩具有同源演化特点，但值得提出的是，侵位时间较火山岩滞后，它们均具有―反序‖演化特征，反映自早到晚壳幔相互作用减弱、幔源物质贡献增大的特点。

2.1.2江南型超单元组合江南型燕山期侵入岩在该区出露面积较大。

它包括青阳、黄山两个超单元和石屋独立单元。

如区内的前人称为青阳、太平、榔桥、旌德等大型复式侵入体等，经解体后多由这两个超单元复合而成，它们在成因上具有同源演化关系，其中最为特殊的是所有大型复式侵入体均为花岗闪长岩–二长花岗岩–钾长（–碱长）花岗岩组合（表1）。

两个单元在形成时代上，经同位素测定结果为：主要形成时代为晚侏罗—早白垩世。

青阳超单元形成于晚侏罗—早白垩世，主体为晚侏罗世；黄山超单元则集中于早白垩世（表2）。

2.2脉岩该区燕山期脉岩十分发育，分布在区内不同构造单元，脉岩的规模、方向、密度不等，岩性由基性至酸性均有出露。

根据脉岩形成的地质背景、时代、岩性特征等分为专属性脉岩和区域性脉岩。

2.2.1专属性脉岩。

成分上与中—深成侵入岩有关，一般分布于深成岩体的内部或其附近围岩中，时间上稍滞后于中—深成岩。

因此，从岩浆成岩、演化角度而言，它属岩浆系列的一部分。

主要岩石类型包括：花岗斑岩、花岗闪长斑岩、闪长玢岩、石英正长斑岩、石英斑岩、花岗细晶岩等。

2.2.2区域性脉岩。

它在成分上与深成岩体不相适应，多与区域断裂构造有关。

主要岩石类型：正长斑岩、辉绿玢岩、闪长玢岩等。

2.3火山岩。

沿江燕山期火山活动从晚侏罗—早白垩世，主要受北东—东西向断裂构造控制，火山地层–构造呈北东—东西向分布；可分为庐枞、繁昌两个火山岩盆地。

其火山活动旋回基本能够对比（表3）。

庐枞火山构造洼地属断陷式盆地，火山活动分为四个旋回，火山岩分别为橄榄安粗岩系列和碱性岩系列；繁昌火山构造洼地为上叠式盆地，火山活动分为三个旋回，火山岩具有介于高钾钙碱性系列和橄榄安粗岩系列的特点。

3岩浆作用过程及其形成构造背景火成岩的类型可以直接反映岩浆的物质来源，玄武岩岩浆直接起源于上地幔，安山质岩浆是壳幔发生强烈相互作用的结果。

沿江地区广泛出现的橄榄安粗岩系、高钾钙碱性系列火成岩均是来自地幔或是壳幔强烈相互作用的产物，它表征这些火成岩是地幔物质沿岩石圈不连续直接进入地壳或地表的结果。

同时，火成岩岩石构造组合已成为反演大地构造环境的重要依据。

陆内火成岩岩石构造组合所表征的构造环境广泛见于国内外的文献（Condie，1982；邓晋福等，1996；王方正等，1998）。

该区燕山期火成岩岩石组合相当于与俯冲作用有关的大陆边缘弧靠内陆一侧的产物，火成岩所包括的高钾钙碱性系列、橄榄安粗岩系列和碱性岩系列火成岩，在空间上密切伴生，只是演化时间存在先后关系，但它们蕴含有特殊的构造意义。

在大陆边缘弧火成岩中，随时间推移，向大陆内依次出现拉斑玄武岩系列、钙碱性系列、橄榄安粗岩系列火成岩（Condie，1982），因此橄榄安粗岩系列在反演火成岩形成构造背景中具有重要地位。

王德滋（1991）提出橄榄安粗岩系列形成于岛弧或大陆边缘弧和大陆内侧或大陆内部的深大断裂带两种构造环境的观点，并认为本区橄榄安粗岩系列为中国东部的―橄榄安粗岩‖的一部分，其形成构造环境属于大陆边缘内侧的断裂活动带。

同时，在综合实验资料和橄榄安粗岩系列火成岩的产出特征，认为其形成的条件必须有二：一是玄武岩浆在35km左右的较深部位、在10kb左右的压力下，经长时间的分离结晶；二是有岩石圈断裂构造及软流圈导出这种高度演化的岩浆。

邢凤鸣（1999）研究也认为区内橄榄安粗岩系列形成于大陆深断裂或陆内裂谷环境。

邓晋福（1996）提出橄榄安粗岩系列既可形成于具有岛弧的大陆边缘环境，也可形成于陆内造山带，陆内造山橄榄安粗岩系列是造山岩石圈与外侧克拉通岩石圈会聚的产物。

鉴于本区燕山期地处大陆边缘靠大陆内侧的事实和橄榄安粗岩系列岩石出现时、空位置，结合区内中生代沉积盆地的演化记录，因此可以认为这套特殊火成岩系列形成于陆壳挤压加厚、岩石圈地幔局部上隆（底侵作用）的构造环境，橄榄安粗岩系列火成岩的分布区对应为地幔上隆过程中、顶部出现的大型破裂带部位，这些大型破裂带、岩浆上侵通道最易出现于先存的大型古构造带之中。

从区内稍晚出现的表征岩石圈根崩塌或大规模岩石圈拆沉的碱性系列火山岩、A型花岗岩的分布范围也证明了这一点。

总之，区内在经历燕山期的大规模强烈火山活动，反映了该期内岩石圈结构发生了巨变，火成岩岩石构造组合已成为我国东部大陆内部这次构造环境的重要地质记录。

对该区燕山期火成岩岩石化学和地球化学特征研究也证实了上述的认识，下扬子地区高钾钙碱性和橄榄安粗岩系列岩石在成因上与地幔关系密切，但都有地壳物质的加入混染。

下扬子地区特别高的Ba、Sr、K说明混染应该发生在源区，最有可能为壳幔接合部位或者受到富集地幔热影响的下地壳下部。

根据区内同位素资料（表4），下扬子地区火成岩有着不尽相同的源岩。

在εNd–ISr图解（图1），下扬子地区位于地幔阵列或地幔原点附近，源岩以地幔物质为主。

在江南隆起区，晚侏罗—早白垩世为一套高钾钙碱性中浅成—深成的花岗闪长岩—花岗岩类侵入岩，其同位素的组成为：ISr值0.7085～0.7121，εNd（t）值–5.29～–8.01。

在εNd–ISr 图解中具有壳幔混合源成因特点，其中壳源部分主要来自下地壳。

在Nd–Sr同位素体系研究中，显示铜陵、庐枞、宁芜三个地区燕山期高钾钙碱性系列、橄榄安粗岩系列火成岩的壳幔源物质组成有一定的差异，庐枞、宁芜地区橄榄安粗岩系列物质来源主要来自亏损的地幔端元（DMM），而铜陵地区高钾钙碱性系列火成岩既有可能形成于亏损地幔端元（DMM）和下地壳（LC）的混合，也有可能形成于软流圈地幔与富集地幔（EMII）的混合。

由基性岩限定地幔端元类型，该区火成岩样品正处于两种地幔类型的结合部位。

利用前人资料和二源（亏损地幔与下地壳）混合模式对该区火成岩壳幔混合作用过程中的物质比例进行简单的估算，铜陵地区岩浆岩中幔源物质约56%～73%。

这与邢凤鸣（1999）利用AFC模式估算的壳幔物质比例完全吻合。

由此也证明新生幔源物质的注入是成岩的主要物质来源。

通过对区内中、新生代基性火成岩的Nd–Sr同位素体系资料总结可以看出，长江中下游地区中、新生代岩石圈地幔发生了显著的变化。

从表4可见，大别山、江北燕山期总体具有富集地幔的特点，可能代表了―华北型地幔‖；沿江地区主带、江南隆起区具有亏损地幔与富集地幔混合的性质，则可能代表了―扬子型地幔‖。

如果沿江、江南区中生代的富集地幔部分代表了大陆岩石圈碎块的残余，即有可能那里的亏损岩石圈地幔与陆壳在地幔深度就发生了强烈相互作用使地幔性质发生了改变，抑或是软流圈地幔上涌（DMM）至岩石圈上地幔（EMⅡ）发生了混合作用。

在新生代，沿江及江南地区则具有亏损地幔端元性质（DMM），地幔组成基本一致，它反映岩石圈地幔在新生代达到了相对平衡和均一化。

虽然在新生代―华北型‖与―扬子型‖地幔的Nd–Sr组成尚存在一定的差别，但总体已经开始向亏损地幔方向演化并具有亏损地幔性质。

吴福元（1999）总结中国东部新生代玄武岩包体Nd–Sr同位素资料曾提出：现今岩石圈地幔具有强烈亏损性质系地幔对流，这与岩石圈地幔物质在中生代的大量溢出、软流圈地幔上涌有关，它也可能是岩石圈发生减薄的机制之一。

铅同位素特征反映下扬子、江南隆起燕山期花岗岩体的铅具有多源性，并以放射性成因铅含量较高，主要为新生幔源物质参与岩浆活动的反映，此外也显示出火成岩铅同位素组成与成岩源区——元古代变质基底岩石的铅同位素特征及演化作用有关。

所以，源岩的差别并没有完全制约高钾钙碱性和橄榄安粗岩的形成。

关于橄榄安粗岩系列岩石的成因，Meen（1987，1990）、Peacocock（1994）的两个实验岩石结果表明取得橄榄安粗岩特定的岩石化学或者地球化学特征，压力的范围是受到限制的，Meen的范围是1.0～1.5GPa，Peacocock的范围是1.8～2.2GPa，结合其他方法推算的岩浆起源厚度，一般认为1.5～2.0GPa压力作为橄榄安粗岩形成时的压力是合理的，即橄榄安粗岩形成于深度大致在约50～65km 的壳幔边界。