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  地质通报  2019, Vol. 38 Issue (1): 163-176  
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卢宽, 杜诗琰, 张若曦, 邹妍, 蔡逸涛, 杨水源. 赣杭构造带龙游地区早白垩世基性岩矿物化学、岩石地球化学特征及其地质意义[J]. 地质通报, 2019, 38(1): 163-176.
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Lu K, Du S Y, Zhang R X, Zou Y, Cai Y T, Yang S Y. Mineral chemistry, geochemistry and geological significance of Early Cretaceous mafic rock in Longyou area, Gan-Hang belt[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(1): 163-176.
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基金项目

国家重点研发计划项目《热液型铀矿示范区岩浆演化及晚期酸性岩(脉)地质年代学研究》(编号:2017YFC0602601)和国家自然科学基金项目《赣杭构造带大洲铀矿田REE矿化机制及其与U成矿耦合关系研究》(批准号:41773040)

作者简介

卢宽(1994-), 男, 在读硕士生, 矿物学、岩石学、矿床学专业。E-mail:278473262@qq.com

通讯作者

杨水源(1984-), 男, 博士, 副教授, 矿物学、岩石学、矿床学和地球化学专业。E-mail:shuiyuanyang@cug.edu.cn

文章历史

收稿日期: 2018-07-10
修订日期: 2018-09-12
赣杭构造带龙游地区早白垩世基性岩矿物化学、岩石地球化学特征及其地质意义
卢宽1 , 杜诗琰1 , 张若曦1 , 邹妍2 , 蔡逸涛3 , 杨水源1     
1. 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室, 湖北 武汉 430074;
2. 浙江第七地质大队, 浙江 丽水 323000;
3. 中国地质调查局南京地质调查中心, 江苏 南京 210016
摘要: 通过龙游晚中生代基性岩岩相学观察、全岩主量、微量元素和Sr-Nd同位素及矿物电子探针分析,对岩石成因、岩浆演化和构造环境进行探讨。龙游基性岩岩性为橄榄辉长岩,Sr-Nd同位素显示为幔源特征;主量、微量元素特征显示其经历了以橄榄石、辉石为主的分离结晶作用,且未发生明显的地壳物质混染。橄榄石颗粒具核-边结构,富Mg贫Fe的核部Fo值为90.1~91.8,指示原始岩浆是软流圈地幔,富Fe贫Mg的边部显示橄榄石Fo值为77.4~85.3,且核-边两部分的Fo值相差较大,显示原始橄榄石形成之后受到地幔熔体/流体的交代作用。辉石斑晶大多属于透辉石,在部分斑晶的边部发育少量霓辉石。透辉石斑晶普遍具有核-幔-边结构,从核部到边部的SiO2含量降低,TiO2、Al2O3含量升高,结晶温度升高,显示原始辉石形成之后受到温度更高的地幔熔体/流体的交代作用。研究认为,古太平洋板块后撤造成岩石圈地幔拉伸作用并形成赣杭构造带深部断裂后,部分软流圈物质受到地幔流体/熔体的交代作用,并沿这些深部断裂向上侵位,经历了以橄榄石和辉石矿物为主的分离结晶作用和微弱的地壳物质混染,最终形成龙游橄榄辉长岩。
关键词: 龙游    橄榄辉长岩    矿物学    地球化学    金刚石    
Mineral chemistry, geochemistry and geological significance of Early Cretaceous mafic rock in Longyou area, Gan-Hang belt
LU Kuan1, DU Shiyan1, ZHANG Ruoxi1, ZOU Yan2, CAI Yitao3, YANG Shuiyuan1     
1. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, Hubei, China;
2. No.7 Geological Party, Geological Exploration Bureau of Zhejiang Province, Lishui 323000, Zhejiang, China;
3. Nanjing Center, China Geological Survey, Nanjing 210016, Jiangsu, China
Abstract: There have been reports of diamonds found in the mafic rocks of Longyou, Zhejiang Province. However, the tectonic setting and host rock characteristics still lack detailed studies. In this paper, the authors carried out a detailed study of petrology, major and trace elements, Sr-Nd isotopic compositions and mineral chemistry for the Longyou mafic rocks in an attempt to unravel the petrogenesis, magma evolution and tectonic setting during Late Mesozoic period. Longyou mafic rocks can be classified as olivine gabbro. Isotope characteristics indicate that the olivine gabbro was derived from a deep mantle source. The major and trace elements show that they mainly underwent fractional crystallization of olivine and pyroxene, without any obvious crustal contamination. Olivine grains show a core-rim structure with the core being Mg-rich and Fe-depleted and Fo values being 90.1~91.8, which indicates that the original magma was an asthenospheric mantle. In contrast, the rim of the olivine grains is Fe-rich and Mg-depleted with Fo values being 77.4~85.3. The remarked difference in Fo values for the core and rim may indicate that the original olivine was replaced by mantle melt/fluid. Most pyroxene xenocrystals belong to diopside, and a small amount of aegirite augite is developed at the edge of some diopside xenocrystals. The diopside xenocrystal generally has a core-mantle-rim structure, exhibiting a decrease in SiO2 and increase in TiO2, Al2O3 and temperature of magmatic emplacement from the core to rim. The authors hold that this corerim trend may indicate that the pyroxenes were metasomatized by later higher temperature mantle melt/fluid. It is argued that the Longyou olivine gabbro was formed during the roll-back of the Paleo-Pacific plate along the deep faults of the Gan-Hang tectonic belt. The asthenospheric mantle melts moved upwards along these deep faults and the magma responsible for the Longyou olivine gabbro experienced the fractional crystallization between olivine and pyroxene with very low degree of or without crustal contamination. Furthermore, it is also suggested that the Longyou olivine gabbro experienced a metasomatism of higher temperature mantle melt/fluids.
Key words: Longyou    olivine gabbro    mineralogy    geochemistry    diamond    

金刚石是重要的工业原料和宝石矿物, 最初认为金刚石产于金伯利岩中, 后来在澳大利亚钾镁煌斑岩中发现了金刚石[1]。随着成矿理论和找矿研究的深入, 在其他类型的岩石中也发现了金刚石, 如在安徽栏杆地区橄榄辉长岩中发现200多颗金刚石[2]。这些新认识使地质工作者开始试图从碱性基性岩的成因特征探讨在碱性地幔岩中寻找金刚石矿物的可能。

在中国东部开展金刚石普查的过程中, 曾在浙江省龙游县虎头山地区基性-超基性岩中发现了金刚石, 并认为这些含金刚石的岩石是金伯利岩, 但随后的研究推断, 该岩石不是金伯利岩, 而应该是"橄辉云煌岩"[3]。可见对龙游地区基性岩开展成因研究, 有助于了解该地区基性岩的成因类型及形成构造背景, 为在该区开展金刚石勘查提供依据。为此, 本次选取浙江省龙游县出露的基性岩为研究对象, 对所采集的岩石样品开展全岩主量、微量元素、Sr-Nd同位素组成的研究, 并对橄榄石、辉石等镁铁质矿物进行矿物成分测试分析, 结合前人已有的研究成果, 对龙游地区基性岩的岩石成因、物质来源、构造演化等进行探讨。

1 地质背景

龙游县紧邻江山-绍兴断裂带[4], 位于赣杭构造带上(图 1)。赣杭构造带则在地理上东起浙江绍兴, 西至江西永丰, 地球化学上为一条呈现高εNd(t)、低TDM值的岩浆岩带[6]。赣杭构造带在构造历史上经历了多次构造事件(如构造、岩浆和变质事件), 并伴随有众多的成矿作用[7-11]。该构造带由若干深大断裂系统组成:西侧的永丰-抚州断裂、中部的东乡-广峰断裂和东侧的江山-绍兴断裂, 并发育3个断陷盆地:抚州-崇仁盆地、信江盆地、金华-衢州盆地。赣杭构造带经历的三大主要的拉伸运动有:①二叠纪, 东吴运动导致华南板块底部的岩石圈拉伸, 形成永丰-诸暨坳陷地带[12-14]; ②晚侏罗世-早白垩世早期, 发生了更广泛的拉张活动, 形成赣杭火山岩带[15]; ③早白垩世末期的伸展构造, 最终形成赣杭地堑盆地。与这些大范围构造事件相关的岩浆活动也随之发生, 如花岗岩、基性-超基性岩的侵位, 以及双峰式火山岩的喷发[7]

图 1 中国东南部赣杭构造带地质图(据参考文献[5]修改) Fig.1 Geological sketch map of the Gan-Hang belt in Southeast China

赣杭构造带上出露大量早白垩世酸性岩浆岩, 如相山[16-17]、白菊花尖[18]、鹅湖[19]、铜山[19]、大茅山[19]、三清山[20]、杨梅湾[21]、大桥坞[21]、芙蓉山[22]、大洲[23]、沐尘[24]等岩体。但相较于酸性岩, 辉长岩、橄榄岩这类基性-超基性岩仅有少量报道[25-26]。对龙游基性岩开展的锆石U-Pb年代学研究表明, 龙游基性岩的形成年龄为129Ma[26], 形成于早白垩世, 与火山盆地中的火山-侵入杂岩的形成时代基本一致。

2 样品特征

样品经镜下鉴定岩性为橄榄辉长岩, 岩石整体呈深灰色, 块状构造, 中细粒等粒结构, 矿物成分主要为辉石(约40%)、长石(约40%)、橄榄石(约10%)、黑云母(少量), 副矿物为磁铁矿、钛铁矿、磷灰石等。

龙游橄榄辉长岩背散射图像(图版Ⅰ)显示, 橄榄石呈半自形-他形粒状结构(图版Ⅰ-a), 少数发育裂纹, 矿物颗粒半径变化大, 0.2~1mm, 橄榄石颗粒具核边结构, 颗粒中心为暗色, 边部为一圈亮色的橄榄石(图版Ⅰ-a)。辉石(图版Ⅰ-b)主要为单斜辉石(透辉石), 自形-半自形结构。辉石颗粒多与橄榄石颗粒共生(图版Ⅰ-c), 粒径约0.5mm, 另有部分辉石搭构矿物骨架, 后期充填于长石, 形成典型的辉长结构(图版Ⅰ-d), 表明辉石的结晶过程较漫长, 且早期与橄榄石矿物共同形成。图版Ⅰ-e中, 辉石颗粒左侧边部出现一颜色较浅的矿物, 为霓辉石, 指示了晚期霓辉石的形成。长石(图版Ⅰ-d)呈半自形-他形结构, 常以后期矿物形式进入辉石构架中, 极少数发现有晶形较好的斜长石颗粒。黑云母(图版Ⅰ-f)呈不规则他形结构, 粒径变化大, 0.1~0.5mm。

图版Ⅰ   PlateⅠ   a~f.龙游橄榄辉长岩背散射照片。Agt-霓辉石; Bt-黑云母; Px-辉石; Pl-斜长石; Ol-橄榄石
3 分析方法 3.1 矿物电子探针测试

电子探针测试在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室电子探针室完成, 电子探针型号为JEOL JXA-8100。样品在上机测试前按照Zhang等[27]提供的镀碳方法, 在电子探针片上尽量均匀地镀上厚度约20nm的碳膜。测试条件为:加速电压15kV, 加速电流20nA, 电子束斑直径为1μm, 测试结果采用ZAF方法校正, Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Fe、Cr、Ni元素特征峰的测量时间为10s, Ti和Mn元素特征峰的测量时间为20s, 上、下背景的测量时间分别为峰测量时间的一半。橄榄石、辉石测量过程使用的标准样品均为美国SPI提供的橄榄石(Si)、金红石(Ti)、镁铝榴石(Al)、铁铝榴石(Fe)、蔷薇辉石(Mn)、透辉石(Mg、Ca)、硬玉(Na)、透长石(K)、氧化铬(Cr)、镍(Ni)。

对橄榄石、辉石的电子探针测试结果, 以单位分子中的氧原子数(Of.u.=6)为基准的氧原子法计算矿物的化学式, 对其电子探针测试结果采用郑巧荣[28]的计算方法计算矿物分子中的Fe2+、Fe3+含量。

3.2 全岩主量和微量元素

进行岩石地球化学分析测试前, 先将样品粉碎、磨细至200目, 制成样品粉末。全岩主量、微量元素测试均在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成。其中, 主量元素测试分析使用ICP-AES(型号为JY38S)完成, 微量元素数据使用ICP-MS测定得到(型号为Finnigan Element Ⅱ)。具体实验方法见参考文献[29]。

3.3 Sr-Nd同位素

Sr-Nd同位素测试在样品粉碎至200目后, 采用BioRad AG 50W×8阳离子树脂纯化Sr、Nd元素, 具体的化学实验流程见参考文献[30]。Sr-Nd同位素比值使用TIMS(型号为Fennigan Triton TI)进行分析测试, Sr以TaF5作为激发剂[31], 把提纯后的Sr样品涂在W带上并上机测试, 测试过程采用86Sr/ 87Sr=0.1194进行校正质量分馏。Nd用H3PO4作为激发剂, 将提纯后的Nd涂在Re带上并上机测试, 测试过程采用146Nd/147Nd=0.7219校正质量分馏。

4 测试结果 4.1 矿物化学分析结果

橄榄石电子探针测试结果见表 1。橄榄石颗粒的核部具有较高的MgO含量和较低的FeO含量, 核部的MgO含量在48.88%~50.30%之间, FeO含量在8.11%~9.66%之间, Fo值在90.1~91.8之间; 边部的MgO含量在38.98%~45.75%之间, FeO含量在14.22%~20.45%之间, Fo值在77.4~85.3之间。

表 1 龙游橄榄辉长岩中橄榄石化学组成 Table 1 Mineral chemistry of olivine from olivine gabbro in Longyou area

辉石电子探针测试结果见表 2。辉石斑晶数据可分为核-幔-边三类(图版Ⅰ-de), 且辉石斑晶中核-幔-边的Si、Al和Ti的含量差别明显(图 2)。核部呈低Al、Ti特征, SiO2质量百分数在51.78%~ 55.62%之间, TiO2为0.07%~0.93%, Al2O3为0.22%~ 3.66%, Mg#值变化在73.2~94.0之间; 幔部呈低Al、高Ti特征, SiO2质量百分数在47.52%~51.38%之间, TiO2为1.08%~3.12%, Al2O3为2.78%~5.58%, Mg#值变化在71.3~86.2之间; 边部呈高Al、Ti特征, SiO2质量百分数在42.93%~47.26%之间, TiO2为3.14%~ 5.16%, Al2O3为5.73%~8.45%, Mg#值为68.9~91.6。辉长结构骨架中的辉石基质, SiO2质量百分数在45.32%~51.95%之间, TiO2在1.09%~3.64%之间, Al2O3在2.58%~6.84%之间, Mg#值在74.6~91.6之间, 分布范围与辉石斑晶整体相近。在辉石四角分类图解(图 3)中, 所有类型的辉石数据均落在透辉石区域。1个霓辉石点的分析数据点(表 2)显示, SiO2质量百分数为53.29%, TiO2为2.12%, Al2O3为0.55%, FeO为20.10%, MgO为4.51%, Na2O为8.06%, Mg#值为28.8。

表 2 龙游橄榄辉长岩中辉石化学组成 Table 2 Mineral chemistry of pyroxene from olivine gabbro in Longyou area
图 2 龙游橄榄辉长岩中辉石矿物化学图解 Fig.2 Chemical diagram showing the composition of pyroxenes from olivine gabbro in Longyou area
图 3 龙游橄榄辉长岩中辉石矿物化学成分EnstatiteDiopside-Hedenbergite-Ferrosilite四角分类图解(图例同图 2[32] Fig.3 Enstatite-diopside-hedenbergite-ferrosilite diagram showing the composition of pyroxenes from olivine gabbro in Longyou area
4.2 主量和微量元素

龙游地区基性岩的主量和微量元素分析结果见表 3。龙游基性岩经镜下鉴定岩性为橄榄辉长岩, 但是测得的SiO2=38.99%~39.08%, 并具有稍高的烧失量, 可能指示岩石在形成后遭受一定的蚀变作用。以活动性较弱(如Zr、Nb、Y、Ti等)的元素进行岩石类型判别(图 4), 龙游基性岩落入了碱性玄武岩的范围。

表 3 龙游橄榄辉长岩全岩主量和微量元素测试结果 Table 3 Major and trace element concentrations of olivine gabbro in Longyou area
图 4 龙游橄榄辉长岩 Nb/Y-Zr/TiO2图解[35] Fig.4 Nb/Y-Zr/TiO2 diagram of olivine gabbro in Longyou area

龙游橄榄辉长岩具有较高的稀土元素含量, ∑REE=190×10-6~367×10-6(平均283×10-6); 稀土元素球粒陨石标准化配分曲线与典型的洋岛玄武岩相似(图 5-a), 呈右倾型, 富集轻稀土元素, LREE/ HREE=10.7~14.2(平均12.2), (La/Yb)N=24.0~42.6 (平均30.6);Eu几乎不存在异常, Eu/Eu*=0.94~ 1.14(平均1.05), 显示在成岩过程中未经历斜长石的分离结晶作用。微量元素方面, 龙游橄榄辉长岩表现出与洋岛玄武岩(OIB)类似的蛛网图配分形式(图 5-b), 富集大离子亲石元素(LILE)Ba、Sr和高场强元素(HFSE)Th、U、Nb、Ta等, 亏损Rb、K、Hf、Ti等元素, 不存在Nb、Ta的亏损, 甚至表现出轻微的正异常。

图 5 龙游橄榄辉长岩稀土元素球粒陨石标准化图解(a)和微量元素蛛网图(b)(a和b中的标准化数据分别据参考文献[33] [34]) Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns(a) and primitive-mantle-normalized trace element spidergrams (b) of olivine gabrro in Longyou area
4.3 Sr-Nd同位素

龙游橄榄辉长岩的Sr-Nd同位素组成见表 4。本文Sr-Nd同位素计算参考的岩石形成年龄为Qi等[26]的锆石U-Pb定年结果(129Ma)。由表中数据可知, 龙游橄榄辉长岩较低的ISr值(0.703247~ 0.704392, 平均0.703656)和高的εNd(t)值(5.21~6.68, 平均6.23), 指示来源于亏损地幔。

表 4 龙游橄榄辉长岩Sr、Nd同位素组成 Table 4 Sr and Nd isotopic compositions of olivine gabbro in Longyou area
5 讨论 5.1 岩石成因

龙游橄榄辉长岩的SiO2含量较低, 且具有较低的ISr值(0.703247~0.704392, 平均0.703656)和较高的εNd(t)值(5.21~6.68, 平均6.23), 显示在其成岩过程中, 未遭受明显的地壳物质混染。龙游橄榄辉长岩的Cr (84.1×10-6~238×10-6)、Co(24.4×10-6~114×10-6)、Ni (105×10-6~228×10-6)含量, 相比原始地幔含量(Cr: 2625×10-6, Co:105×10-6, Ni:1960×10-6)偏低, 暗示其经历了单斜辉石和橄榄石矿物的分离结晶作用或其母岩浆经历的部分熔融程度较低[36]。在La-La/ Sm图解(图 6-a)中, 龙游橄榄辉长岩样品均投点在分离结晶的趋势线上, 这些研究表明, 龙游橄榄辉长岩主要经历了橄榄石和辉石的分离结晶过程。稀土元素球粒陨石标准化图解中, 龙游橄榄辉长岩Eu元素几乎不存在负异常, 甚至有轻微正异常, Eu/ Eu*=0.94~1.14(平均1.05), 表明其演化过程中, 斜长石并不是主要的分馏矿物。这与岩相学观察结果一致。

图 6 龙游橄榄辉长岩La-La/Sm(a)和ISr-εNd(t)图解(b)(a均为球粒陨石标准化数据[37], 标准化数据据参考文献[33]; b中实线为GHTB上的S、A型花岗岩范围[19], 虚线为晚中生代GHTB基性岩脉范围[25]) Fig.6 La-La/Sm (a) and ISr-εNd(t) diagrams (b) of olivine gabrro in Longyou area GHTB-赣杭构造带; DM-亏损地幔; EMⅠ-Ⅰ型富集地幔; EMⅡ-Ⅱ型富集地幔

龙游橄榄辉长岩具有较低的SiO2含量, 表明其来自超基性地幔源区[38-41]。样品较均一、较低的ISr值和高的εNd(t)值(图 6-b), 表明龙游橄榄辉长岩来源于亏损地幔。在稀土元素球粒陨石标准化图解和微量元素原始地幔标准化蛛网图中, 龙游橄榄辉长岩与洋岛玄武岩的配分情况类似。这些特征表明, 龙游橄榄辉长岩来自亏损软流圈地幔的部分熔融作用, 岩浆侵位过程中发生了橄榄石和辉石的分离结晶作用, 但没有受到地壳物质的混染作用影响。

5.2 岩浆演化过程

龙游橄榄辉长岩中的橄榄石主要以斑晶的形式存在(图版Ⅰ-a), 表明至少部分早期结晶出来的橄榄石并未受到重力分异的影响, 而被岩浆携带着向上侵位。这些橄榄石斑晶普遍且具有一定的熔蚀现象, 背散射图像显示, 橄榄石颗粒核部颜色较深并被一圈亮色的边包裹(图版Ⅰ-a)。橄榄石的核部相对边部富Mg贫Fe, 具有较高的Fo值(90.1~ 91.8), 表明龙游橄榄辉长岩的初始岩浆来自软流圈地幔。橄榄石的边部相对核部富Fe、贫Mg, 其Fo值较低(77.4~85.3), 这些岩相学特征和矿物化学特征表明, 早期结晶的橄榄石受到地幔溶体/流体的交代作用。

根据辉石分类命名方案[32], 将龙游橄榄辉长岩中辉石(不包含霓辉石)的矿物成分算出Ca2Si2O6 (Wo)、Mg2Si2O6(En)和Fe2Si2O6(Fs)的含量, 并投点至辉石四角图解(图 3)中, 得出龙游橄榄岩中的辉石属于透辉石。

根据Al含量与辉石形成温度之间的计算公式[42]:

$ t = 1056.8986 + 902.7978({\rm{Al}}) $ (1)

其中, (Al)为Al值。计算得到透辉石斑晶核部的结晶温度为1057~1149℃(平均1110℃), 幔部的结晶温度为1115~1258℃(平均1192℃), 边部的结晶温度为1271~1395℃(平均1326℃), 基质的结晶温度为1107~1333℃(平均1199℃)(表 2)。

透辉石斑晶具有明显的核-幔-边结构(图版Ⅰ-de), 表明透辉石斑晶也受到了交代作用。电子探针分析表明, 辉石斑晶生长过程中岩浆环境在Mg#值不变的基础上, SiO2、Al2O3、TiO2等具有明显变化, 且结晶温度呈现从核部到边部升高的异常特征(图 2), 显示早期结晶的辉石受到温度更高的地幔溶体/流体的交代作用。前人[26]提出, 华南在晚中生代时期发生了广泛的重融事件, 这一事件可以解释该异常特征。在辉石斑晶形成后, 温度更高的地幔熔体/流体对其进行改造, 形成上述现象。

5.3 构造环境

龙游橄榄辉长岩的全岩地球化学特征显示其具有碱性玄武岩特征[43], 在辉石的Ti-(Ca+Na)(离子数)图解(图 7)[44]中, 也落在碱性玄武岩范围。在龙游橄榄辉长岩中发现了少量的霓辉石。霓辉石作为碱性岩浆岩中的特征矿物[45-46], 指示原始岩浆的碱性性质, 这与全岩地球化学分析的结果一致(图 3)。在Nb-Zr/4-Y构造环境判别图解[47](图 8)中, 龙游橄榄辉长岩也落入板内碱性玄武岩范围。这些研究表明, 龙游橄榄辉长岩形成于大陆板内拉张环境。结合前人对赣杭构造带早白垩世岩浆-构造演化的研究[16, ,可以得出, 龙游橄榄辉长岩形成于古太平洋板块后撤引起的弧后拉张环境。因此, 龙游橄榄辉长岩的形成过程:早白垩世古太平洋板块发生后撤作用, 使岩石圈地幔发生拉伸, 部分软流圈在这种构造环境下, 沿赣杭构造带拉张时产生的深部断裂快速上升, 使母岩浆可以不受外界物质的影响, 快速侵入地壳浅部并固结成岩。

图 7 龙游橄榄辉长岩中辉石矿物(Ca+Na)-Ti(离子数)图解[44] Fig.7 (Ca+Na)-Ti diagram of clinopyroxene from olivine gabbro in Longyou area
图 8 龙游橄榄辉长岩2Nb-Zr/4-Y构造环境判别图解[45] Fig.8 2Nb-Zr/4-Y diagram of olivine gabbro in Longyou area AⅠ-板内碱性玄武岩;A Ⅱ-板内拉斑玄武岩;B-E型大洋中脊玄武岩;C-板内拉斑玄武岩或火山弧玄武岩;D-N型大洋中脊玄武岩和火山弧玄武岩
6 结论

(1) 龙游橄榄辉长岩具有较均一、较低的ISr (0.703247~0.704392, 平均0.703656)和高的εNd(t)值(5.21~6.68, 平均6.23), 表明龙游橄榄辉长岩是幔源的。母岩浆在岩浆演化过程中经历过以橄榄石、辉石为主的结晶分异过程, 且沿赣杭构造带深部断裂向上侵位, 但并未发生明显的地壳物质混染。

(2) 橄榄石斑晶分核-边2类, 核部富Mg贫Fe、较高Fo值(90.1~91.8)的特征指示其原始岩浆是软流圈地幔。边部橄榄石富Fe贫Mg, Fo值(77.4~85.3)较低, 显示早期结晶的橄榄石受到了地幔熔体/流体的交代作用。辉石斑晶属于透辉石, 在边部发育霓辉石, 透辉石斑晶分为核-幔-边3类, 且由核部到边部表现为SiO2含量降低, TiO2、Al2O3、结晶温度升高的异常特征, 显示早期结晶的透辉石受到温度更高的地幔熔体/流体的交代作用。

(3) 龙游橄榄辉长岩具有碱性玄武岩特征, 其形成过程是在古太平洋板块后撤造成的岩石圈地幔拉伸并形成赣杭构造带深部断裂后, 部分软流圈物质受到一定程度的地幔熔体/流体的交代作用, 沿这些深部断裂向上侵位, 只遭受极小程度的地壳物质混染, 发生以橄榄石和辉石矿物为主的分离结晶作用, 最终侵入地壳浅部, 形成龙游橄榄辉长岩。

致谢: 室内实验测试得到南京大学濮巍、雷焕玲、杨涛等老师的帮助,在此致以诚挚的谢意。

参考文献
[1]
刘瑞. 中国东部碱性基性岩与金刚石矿床成矿机制研究[J]. 长春工程学院学报(自然科学版), 2003, 4(4): 1-4. DOI:10.3969/j.issn.1009-8984.2003.04.001
[2]
蔡逸涛, 陈国光, 张洁, 等. 安徽栏杆地区橄榄辉长岩地球化学特征及其与金刚石成矿的关系[J]. 资源调查与环境, 2014, 35(4): 245-253. DOI:10.3969/j.issn.1671-4814.2014.04.002
[3]
秦正永, 林晓辉. 浙江龙游县虎头山是否存在"金伯利岩"[J]. 华南地质与矿产, 2001(2): 57-62. DOI:10.3969/j.issn.1007-3701.2001.02.009
[4]
高林志, 张恒, 丁孝忠, 等. 江山-绍兴断裂带构造格局的新元古代SHRIMP锆石U-Pb年龄证据[J]. 地质通报, 2014, 33(6): 763-775. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2014.06.001
[5]
Yu X Q, Wu G G, Shu L S, et al. The Cretaceous tectonism of the Gan-Hang Tectonic Belt, southeastern China[J]. Earth Science Frontiers, 2006, 13(3): 31-44.
[6]
Gilder S A, Gill J, Coe R S, et al. Isotopic and paleomagnetic constraints on the Mesozoic tectonic evolution of south China[J]. Journal of Geophysical Research, 1996, 101(B7): 16137-16154. DOI:10.1029/96JB00662
[7]
Goodell P C, Gilder S, Fang X. A preliminary description of the Can-Hang failed rift, southeastern China[J]. Tectonophysics, 1991(197): 245-255.
[8]
邓家瑞, 张志平. 赣杭构造带前寒武纪构造格局的探讨[J]. 铀矿地质, 1997, 13(6): 321-326.
[9]
邓家瑞, 张志平. 赣杭构造带区域大地构造背景的探讨[J]. 铀矿地质, 1999, 15(2): 8-13.
[10]
邓家瑞, 张志平. 浙西-赣东北前寒武纪构造格局初探[J]. 华东地质学院学报, 1989, 12(1): 18-25.
[11]
张星蒲. 赣杭构造带中生代火山盆地的形成和演化[J]. 铀矿地质, 1999, 15(1): 19-24.
[12]
冯少南. 东吴运动的新认识[J]. 现代地质, 1991, 5(4): 378-384.
[13]
何斌, 徐义刚, 王雅玫, 等. 东吴运动性质的厘定及其时空演变规律[J]. 地球科学, 2005, 30(1): 89-96.
[14]
胡世忠. 关于龙潭组下界及东吴运动位置等问题的商榷[J]. 地层学杂志, 1979, 3(4): 251-257.
[15]
余心起, 吴淦国, 舒良树, 等. 白垩纪时期赣杭构造带的伸展作用[J]. 地学前缘, 2006, 13(3): 31-43. DOI:10.3321/j.issn:1005-2321.2006.03.006
[16]
Jiang Y H, Ling H F, Jiang S Y, et al. Petrogenesis of a Late Jurassic Peraluminous Volcanic Complex and its High-Mg, Potassic, Quenched Enclaves at Xiangshan, Southeast China[J]. Journal of Petrology, 2005, 46(6): 1121-1154. DOI:10.1093/petrology/egi012
[17]
Yang S Y, Jiang S Y, Jiang Y H, et al. Zircon U-Pb geochronology, Hf isotopic composition and geological implications of the rhyodacite and rhyodacitic porphyry in the Xiangshan uranium ore field, Jiangxi Province, China[J]. Science China:Earth Sciences, 2010, 53(10): 1411-1426. DOI:10.1007/s11430-010-4058-0
[18]
Wong J, Sun M, Xing G F, et al. Geochemical and zircon U-Pb and Hf isotopic study of the Baijuhuajian metaluminous A-type granite:Extension at 125-100Ma and its tectonic significance for South China[J]. Lithos, 2009, 112(3/4): 289-305.
[19]
Jiang Y H, Zhao P, Zhou Q, et al. Petrogenesis and tectonic implications of Early Cretaceous S-and A-type granites in the northwest of the Gan-Hang rift, SE China[J]. Lithos, 2011, 121(1/4): 55-73.
[20]
Sun F J, Xu X S, Zou H B, et al. Petrogenesis and magmatic evolution of~130Ma A-type granites in Southeast China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2015, 98: 209-224. DOI:10.1016/j.jseaes.2014.11.018
[21]
Yang S Y, Jiang S Y, Zhao K D, et al. Geochronology, geochemistry and tectonic significance of two Early Cretaceous Atype granites in the Gan-Hang Belt, Southeast China[J]. Lithos, 2012, 150: 155-170. DOI:10.1016/j.lithos.2012.01.028
[22]
Wang H Z, Chen P R, Sun L Q, et al. Magma mixing and crustmantle interaction in Southeast China during the Early Cretaceous:Evidence from the Furongshan granite porphyry and mafic microgranular enclaves[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2015, 111: 72-87. DOI:10.1016/j.jseaes.2015.08.010
[23]
Yang S Y, Jiang S Y, Zhao K D, et al. Petrogenesis and tectonic significance of Early Cretaceous high-Zr rhyolite in the Dazhou uranium district, Gan-Hang Belt, Southeast China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2013, 74: 303-315. DOI:10.1016/j.jseaes.2012.12.024
[24]
Liu L, Qiu J S, Li Z. Origin of mafic microgranular enclaves (MMEs) and their host quartz monzonites from the Muchen pluton in Zhejiang Province, Southeast China:Implications for magma mixing and crust-mantle interaction[J]. Lithos, 2013, 160/161: 145-163. DOI:10.1016/j.lithos.2012.12.005
[25]
Qi Y Q, Hu R Z. Geochemical and Sr-Nd-Pb isotopic compositions of Mesozoic mafic dikes from the Gan-Hang tectonic belt, South China[J]. International Geology Review, 2012, 54(8): 920-939. DOI:10.1080/00206814.2011.588820
[26]
Qi Y Q, Hu R Z. Petrogenesis and geodynamic setting of Early Cretaceous mafic-ultramafic intrusions, South China:A case study from the Gan-Hang tectonic belt[J]. Lithos, 2016, 258/259: 149-162. DOI:10.1016/j.lithos.2016.04.027
[27]
Zhang R X, Yang S Y. A Mathematical Model for Determining Carbon Coating Thickness and Its Application in Electron Probe Microanalysis[J]. Microscopy and Microanalysis, 2016, 22(6): 1374-1380. DOI:10.1017/S143192761601182X
[28]
郑巧荣. 由电子探针分析值计算[J]. 矿物学报, 1983(1): 55-62. DOI:10.3321/j.issn:1000-4734.1983.01.009
[29]
高剑峰, 陆建军, 赖鸣远, 等. 岩石样品中微量元素的高分辨率等离子质谱分析[J]. 南京大学学报(自然科学版), 2003, 39(6): 844-850. DOI:10.3321/j.issn:0469-5097.2003.06.014
[30]
濮巍, 高剑峰, 赵葵东, 等. 利用DCTA和HIBA快速有效分离Rb-Sr、Sm-Nd[J]. 地球学报, 2005, 26: 54-54. DOI:10.3321/j.issn:1006-3021.2005.z1.020
[31]
Birck J L. Precision K-Rb-Sr isotopic analysis:Application to RbSr chronology[J]. Chemical Geology, 1986, 56: 73-83. DOI:10.1016/0009-2541(86)90111-7
[32]
Morimoto N. Nomenclature of pyroxenes[J]. Mineralogy and Petrology, 1988, 52: 535-550.
[33]
Boynton W V. Cosmochemistry of the rare earth elements Meteorites studies[C]//Henderson P. Rare Earth Element Geochemistry. Elsevier, Amsterdam, 1984.
[34]
McDonough W F, Sun S S. The composition of the Earth[J]. Chemical Geology, 1995, 120: 223-253. DOI:10.1016/0009-2541(94)00140-4
[35]
Winchester J A, Floyd P A. Geochemical magma type discrimination:application to altered and metamorphosed igneous rocks[J]. Earth Planet. Sci. Lett, 1976, 28(3): 459-469. DOI:10.1016/0012-821X(76)90207-7
[36]
Allegre C. J, Hart S R. Trace elements in igneous petrology[J]. Chemical Geology, 197, 25: 355-358.
[37]
Treuil M, Varet J. Criteres volcanologiques, petrologiques et geochimiques de lagenese et de la differenciation des magmas basaltiques; exemple de l'Afar[J]. Bulletin de la Societe Geologique de France, 1973, S7-XV(5/6): 506-540.
[38]
Gao S, Luo T C, Zhang B R, et al. Chemical composition of the continental crust as revealed by studies in East China[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1998, 62(11): 1959-1975. DOI:10.1016/S0016-7037(98)00121-5
[39]
Gao S, Zhang B R, Jin Z M, et al. How mafic is the lower continental crust?[J]. Earth and Planetary Science Letters, 1998, 161: 101-117. DOI:10.1016/S0012-821X(98)00140-X
[40]
Kato T, Enami M, Zhai M. Ultra-high-pressure (UHP) marble and eclogite in the Su-Lu UHP terrane, eastern China[J]. Journal of Metamorphic Geology, 1997, 15: 169-182. DOI:10.1111/j.1525-1314.1997.00013.x
[41]
Zhang R Y, Hirajima T, Banno S, et al. Petrology of ultrahighpressure rocks from the southern Su-Lu region, eastern China[J]. Journal of Metamorphic Geology, 1995, 13(6): 659-675. DOI:10.1111/jmg.1995.13.issue-6
[42]
Thompson R N. Some high-pressure pyroxenes[J]. Mineralogical Magazine, 1974, 39: 768-787. DOI:10.1180/minmag.1974.039.307.04
[43]
刘勇, 李廷栋, 肖庆辉, 等. 湘南宁远地区碱性玄武岩形成时代的新证据:锆石LA-ICP-MS U-Pb定年[J]. 地质通报, 2010, 29(6): 833-841. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2010.06.005
[44]
Leterrier J, Maury R C, Thonon P, et al. Clinopyroxene composition as a method of identification of the magmatic affinities of paleo-volcanic series[J]. Earth and Planetary Science Letters, 1982, 59: 139-154. DOI:10.1016/0012-821X(82)90122-4
[45]
张兴洲, 张元厚. 黑龙江群夹层状大理岩中的霓辉石和镁钠闪石[J]. 黑龙江地质, 1991, 2(4): 35-40.
[46]
祁生胜, 王毅智, 范桂兰, 等. 唐古拉山北坡中新世霓辉石正长岩的地球化学特征、时代及构造意义[J]. 地质通报, 2007, 26(12): 1678-1685. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2007.12.022
[47]
Meschede M. A method of discriminating between different types of mid-ocean ridge basalts and continental tholeiites with the NbZr-Y diagram[J]. Chemical Geology, 1986, 56(3/4): 207-218.