安徽大别山地区潜山片麻岩套的地球化学特征及构造环境探讨.pdf

第 38 卷第 9 期宿州学院学报Vol 38，No 92 0 2 3 年 9 月Journal of Suzhou UniversitySep 2023doi:10 3969/j issn 1673 2006 2023 09 006安徽大别山地区潜山片麻岩套的地球化学特征及构造环境探讨吴海权，吴维平，李琴，杨娟安徽省地质调查院，安徽合肥，230001摘要:结合1 25 万片区修测，参照岩石谱系单位划分原则从安徽大别山地区原大别山群中解体出来的变质变形侵入体进行划分、归并;按照形成的时间顺序，将其划分为河图铺片麻岩、撞钟河片麻岩和水吼岭片麻岩，归并为潜山片麻岩套，并对其岩石学、岩石化学、地球化学特征和同位素年代学等作了阐述。潜山片麻岩套的花岗质岩石形成于新元古代，经历了印支期的超高压和高压变质作用，可能还受到加里东期构造热事件的影响，形成于陆内构造环境，以 I 型花岗岩为主，部分为 A 型花岗岩，其岩浆来源于上地幔衍生物和下地壳岩石的部分熔融以及分离结晶的产物。关键词:潜山片麻岩套;岩石地球化学特征;成因机制;构造环境;同位素年代;安徽大别山地区中图分类号:P596文献标识码:A文章编号:1673 2006(2023)09 0027 08收稿日期:2021-05-28基金项目:国土资源部地质大调查资助项目(200013000108)。作者简介:吴海权(1967)，安徽合肥人，正高级工程师，研究方向:基础地质、地热地质及遥感地质。安徽潜山湖北英山地区位于大别山造山带东段，大地构造位置属于大别山造山带，中深变质岩出露广泛，主要由原“大别山群”组成1 5。20 世纪80 至 90 年代末，皖、鄂两省区调队、地质队、地科所、北京大学地质系和中国地质大学等单位相继在大别山区开展 1 5 万区域地质调查6 11，运用新理论和新方法，将原“大别山群”解体为变质变形侵入体、基性超基性岩和变质表壳岩组合三个部分。1999 年，安徽省 1 5 万大别山片区总结12 将变质表壳岩组合改称为大别山岩群，划分为 8 个岩性组合。此次片区修测，在综合前人资料的基础上，依据1 25 万区域地质调查技术要求(暂行)等有关指南，将区内分布的变质表壳岩组合划分为英山沟岩组、水竹河岩组、桥岭岩组和程家河岩组，并称为大别山岩群。原“大别山群”中解体出来的古老侵入体，经历多期变质和变形作用的改造，岩石类型主要为花岗闪长质片麻岩、奥长花岗质片麻岩和二长花岗质片麻岩，它们与围岩呈侵入接触关系，与超高压变质带伴生。1岩石学特征根据其产状、结构构造、矿物组合、变形作用和所含包体等特征，参照岩石谱系单位划分原则13，将其划分为河图铺片麻岩、撞钟河片麻岩和水吼岭片麻岩，归并为潜山片麻岩套(表 1、图 1)。表 1潜山片麻岩套岩石谱系单位简表片麻岩套代号片麻岩体代号主要岩性潜山片麻岩套QSU水吼岭片麻岩Pt3Sh二长花岗质片麻岩撞钟河片麻岩Pt3Zz奥长花岗质片麻岩河图铺片麻岩Pt3Ht花岗闪长质片麻岩1 1河图铺片麻岩(Pt3Ht)主要分布在测区湖北省英山、安徽省岳西河图铺、羊河、太湖耿家岭以及潜山沙河埠等地，多呈不规则状延伸。岩性主要为花岗闪长质片麻岩，原岩为花岗闪长岩。岩石呈灰、青灰色，中细粒变晶结构，变余花岗结构;弱变形岩石呈块状、片麻状构造;强变形岩石呈条纹条带状构造。主要矿物为斜长石(55%62%)、钾长石(10%)、石英(15%25%)、黑云母和角闪石(5%10%);副矿物为锆石、磷灰石等。调查区内羊河一带河图铺片麻岩以含大量粗大钾长石斑晶为特征，大多数是混合岩化作用的结果。1 2撞钟河片麻岩(Pt3Zz)主要分布在安徽省岳西县撞钟、潜山市余井、野人寨、牌楼、太湖县马庙曹家新屋和花凉亭水库大坝等地，呈岩脉或岩株状产出于高超高压变质带中，与超高压变质表壳岩呈侵入接触关系，在接触带附近常会有榴辉岩的捕虏体，两者经过相同的构造变形。岩性主要为奥长花岗质片麻岩，原岩为奥长花岗岩。72图 1潜山片麻岩套地质图岩石通常为灰白色，中粒花岗变晶结构，弱变形域中可见变余花岗结构，块状构造、片麻状构造。主要矿物为钠长石(30%45%)、钾长石(10%15%)和石英(25%30%);次要矿物有石榴石、霓石、霓辉石、角闪石、多硅白云母、白云母和黑云母;副矿物有榍石、锆石、磷灰石、磁铁矿和钛铁矿。钠长石呈板状，常含霓石或霓辉石包体。钾长石包括正长石和微斜长石。石榴石稀疏地散布在岩石中，有两种产状，一种呈自形半自形，发育成分环带，中心部分以钙铝或铁铝榴石为主，成分与高超高压带中石榴石类似14，边缘锰铝榴石端元增多;另一种产生在钠长石的边缘或解理中，其中有较多的锰铝榴石端元。霓石和霓辉石呈短柱状，常产于钠长石中或长石的粒间，其中硬玉组分为 10 17 37mol%15。1 3水吼岭片麻岩(Pt3Sh)主要分布在安徽省潜山市水吼岭、杨家河、桐城市陶冲、太湖县牛凸岭、黄岗、寺前、马庙、弥陀寺和山龙，是区内分布最广的岩石。岩性主要为二长花岗质片麻岩，原岩为二长花岗岩。岩石呈灰白色、浅肉红色，鳞片花岗变晶结构、变余花岗结构，岩石变形较弱，片麻状构造或“眼球状”构造，条纹、条带状构造。主要矿物为斜长石(30%40%)、钾长石(25%30%)、石英(20%30%);次要矿物黑云母、白云母、绿帘石和石榴石等;副矿物有锆石、榍石、磁铁矿等。水吼岭片麻岩与变质表壳岩呈侵入接触关系，一般在其内接触带附近，常见到后者的捕虏体，两者又共同卷入后期的变形。水吼岭片麻岩包裹有大量的深源包体，在强变形带内，岩石经受强烈地韧性剪切，发育糜棱面理及拉伸线理，岩体中的包体被强烈压扁拉长而与花岗片麻岩以平行化接触，随着远离剪切带中心，花岗片麻岩的变形越来越弱，有时保留变余花岗结构。2岩石地球化学特征2 1常量元素调查区内潜山片麻岩套变质侵入岩常量元素成分及特征数值见表 2。由表 2 可看出:潜山片麻岩套变质侵入岩 SiO2含量为 65 95%77 88%，随着SiO2含量的增加，TiO2、Al2O3、MgO、CaO 和 FeO 含量相应下降，表明其具有亲缘关系。在以 MgO 为横坐标的哈克图上(见图 2)，CaO、FeO 与 MgO 构成了较有规律的相关曲线。82表 2潜山片麻岩套常量元素含量表%序号名称样号SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5H2OCO2123456河图铺片麻岩(Pt3Ht)91/165 950 5316951631500140521654 605600120 7799963310/166 690 6815722082230231183233 962400171 45100021396/170 670 2814421151530140411323 975040100 97100009409671 370 3913301761830080862363 932630100340389933HT-GS2071 280 3315060732030081062943 912180130 3910012Dp6-GS367 700 4015731222380101314134 181280150 8999477891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556水吼岭片麻岩(Pt3Sh)32/175 360 1212560791250120160804 103910090 74999820874 850 2112750881180080250993 275080210 2710002475 780 2311261651680150340713 174500170 339997Y1870 320 7112952372580170521373 474870230 651002121076 480 2111461380830090130382 855740180 1099831388/176 880 1411081530430060060243 635110070 99100021D2007-GS77 240 0811521570870090050273 99440000410027DP-GS12 276 590 28117111507001000010414 3141600010 0399441D1002-GS75 650 1312060931280090370434 4642300339985WH-GS8176 460 2313010930680080401263 896060030 3010033GB-GS4176 190 2512960500940060481263 933330030 291002294012768 390 4415751402010080712123 90447014056034100319409771 760 2213490351760060311983 4754400504704499809409468 090 2715451731500070210554 2463800405502499329409572 410 3012881321870060431333 46455007029020992594010975 620 1712650970510040180493 27472002066016994694012270 380 3313973010770080230923 69621003059015100369406869 240 3914810981890090411784 1652401001602499499407377 880 1211161170390040190583 53436004031009100449407678 770 1510961450520100190473 12385003029014100049408065 440 7015651693090101012174 1543801705501999299408174 750 1912711710810050291043 21501007027009100209409277 560 1210682430550010170262 68449003036024995815769 070 48141726313000270771633 524610151150140015996623773 600 11120438102002006603 22486003058066999715872 640 1712191174440190190514 123340030250130 0199383266 090 3116414550170080540672 9737900335902299424574 780 16127117404000360480733 05468004071023997465073 370 15128323811000650400523 78435019068017999855272 390 23140716608900180411213 58387028062018994083473 380 1713042530380060350143 604740030900219953374 700 1912642050430020260422 865000018093033998484876 080 18118125402000580230273 22425004036020994384976 310 11118415904200360480163 234450060520179937611374 770 2012403580290060430073 794260060220231003615471 470 1612760966340110300304 4823300203204199981977 080 1510732191210050160324 28282001102403499581177 260 1512101260350010160614 572850010320269991276 540 0811472070630010130303 6442000204102499744374 140 16112246303300870430253 454060060430259949711576 160 1111271052730030100113 42423002050018999111676 710 1810800822620060122 44507003062019996611776 330 1211190982910040200273 214160070630181002915075 160 1110991574400050100113 183840470080 01100071776 520 1211551810650010170303 404460013023026994936177 510 12117704514300500823 8636900801599931373 510 2513201590920070321134 84273002908703299779D194GS170 560 2315131061670070301614 774140070060 069967D174GS170 380 2715121201520070481704 523850090170 219941D174GS276 980 1112270560930030130693 175160020040 041000992(续表)序号名称样号SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5H2OCO25758596061TD31GS173 450 2113530592080040251183 834500050040 04997598046GS173 950 2113500491790060221063 804740050100 109997D23GS171 790 1514211421260060080893 965540030020 029941D27GS176 920 0812210990800020030314 0845600110001D69GS177 870 0411840070460010081021 496900020120 12999262636465666768撞钟河片麻岩(Pt3Zz)9409772 810 3313471241080130431145 22291007029028994094013273 640 3413431540580340430475 46349007029033100419406974 560 1812552250950090120675 0729300903703310012TD281-174 490 2213121380870090180445328300240200 529966496101-178 260 1511270870530070230574 143791000496104-177 610 151127167060040180293 974089998961013-175 520 1312581730810130070574 9334110018图 2MgO CaO、MgO FeO 哈克图解河图铺片麻岩含量:SiO265 95%75 36%，除1 个样品遭受燕山期混合岩化外，其余均为 Na2O K2O。在 An-Ab-Or 图解(见图 3)中，大部分落入花岗闪长岩区;在 K2O-Na2O 图解(见图 4)中，大部分样品落入型花岗岩区。图 3An Ab Or 图解水吼岭片麻岩:以富硅、富碱为特征，含量关系为 SiO265 44%77 88%，K2O+Na2O 8%，一般K2O Na2O。在 SiO2-TiO2图解中，全部落入火成岩区;在 An-Ab-Or 分类图解中绝大部分落入花岗岩区(见图 3)，少数落入奥长花岗岩区;在 Q-Ab-Or 图解中基本落入阿米佐克眼球状片麻岩区(见图 5)，其图 4潜山片麻岩套 Na2O K2O 图解趋势线表现为钙碱性岩系的演化;在 K2O-Na2O 图解中，部分样品落入型花岗岩区，大部分样品落入A 型花岗岩区(见图 4)。撞钟河片麻岩:以富硅、富碱为特征，含量关系为 SiO271 86%，一般 Na2O+K2O 8%且 Na2O K2O。在 SiO2-TiO2图解中全部落入火成岩区;在An-Ab-Or 分类图解中(见图 3)，大部分样品落入奥长花岗岩区;在 Q-Ab-Or 图解中，大部分样品落入花岗闪长岩套与阿米佐克眼球状片麻岩区(见图 5);在 K2O-Na2O 图解中，大部分样品落入型花岗岩03区，部分样品落入 A 型花岗岩区(见图 4)。位于 A型花岗岩区的岩石普遍含霓石、霓辉石。图 5Q Ab Or 图解2 2微量元素调查区内潜山片麻岩套变质侵入岩微量元素含量见表 3。和 MOB 相比，岩石普遍富集大离子亲石元素(LIL)，但部分样品 Sr 和高场强元素(HFS)亏损，微量元素蛛网图具双峰式曲线(见图 6)。图 6潜山片麻岩套微量元素图谱表 3潜山片麻岩套微量元素含量(106)单位:g序号片麻岩样号BabSrZrNbCrTaNiThU1234河图铺片麻岩(Pt3Ht)DP6 Y583327 85994154543121250391/13 715842466703893310/11 1167726023047994096700 9063 030300201708052037097021056789101112131415161718192021222324吼岭片麻岩(Pt3Sh)D194GS12 085 664901752032310129052460241850767148D174GS11 788 6718020470289601800433802601140668154D174GS2433 19250622012570710563100301040220105TD31GS1587 595408860242401440680903061490138919098046GS1591 1103 308400248801600433200308340867182D23GS1540 585606030378401066436202458201175142D27GS19670127 1037902229028704439021673301527204D69GS11 115 8115 60277101240032043610220741028009632/1120399932101661396/11 611111169281271320857814676131195123432412397557213527Y18754101119681303331210510132473871715211388/152710922232216DP Y12 254273 61535086144973896DP6 Y8 11 08656 34514121554549401091 182 60 116 00715011760830510870240940801 547 00 110 40226905382035903001240260940811 141 80 104 101553017440152050063020025262728撞钟河片麻岩(Pt3Zz)TD281 11 80458 267392510453675396101 1482 9181352225081274046796104 1192623010191 1228433522426961013 11 126 039024480169209611资料来源:1、20、21，据 1 5 万店前河等幅8;2、3、13 19，据 1 5 万双塘埂等幅7;4、22 24，据 1 5 万水吼岭等幅9;5 12，据 1 5 万青草塥幅11;25，为 1 25 万太湖县幅16;26 28，据徐树桐等15，1998。13?。?（?）?：?（）?（）?（）?：，?；、，?；、，?；，?；，?；，?，。?，；?，；?，。?（?），?（）?，?（）?。?。?，?。?（?），?（?）?（?），?。?表 5潜山片麻岩套花岗片麻岩类同位素年龄测定结果采样地点岩石名称测试对象 测试方法同位素年龄/Ma采样单位测试单位潜山龙潭二长花岗质片麻岩BitK-Ar1195311 队华东所潜山落马桥二长花岗质片麻岩BitK-Ar1324华东所华东所岳西洋河花岗片麻岩ZrU-Pb600 700安徽区调所天津所岳西枫香岭花岗闪长质片麻岩ZrU-Pb629吴维平等宜昌所潜山水吼岭二长花岗质片麻岩ZrU-Pb829 878董树文等地矿部地质所潜山水吼岭二长花岗质片麻岩ZrU-Pb815 70薛怀民等，1999潜山白水湾二长花岗质片麻岩ZrU-Pb780 43薛怀民等，1999潜山野鸡湾二长花岗质片麻岩ZrU-Pb814 97薛怀民等，1999潜山后冲野鸡湾二长花岗质片麻岩ZrU-Pb748 1北大，魏春景等潜山源潭木山湾二长花岗质片麻岩ZrU-Pb701 10北大，魏春景等岳西菖蒲二长花岗质片麻岩ZrU-Pb800，490谢智等，1999潜山三祖寺花岗质片麻岩ZrU-Pb7711 13，2219 968陈道公等19，2000天津所岳西碧溪岭片麻状花岗岩ZrU-Pb727 15，219 3程裕淇等20，2000美国亚利桑那大学岳西碧溪岭片麻状花岗岩ZrU-Pb861 58高天山等，2000天津所潜山水吼岭二长花岗质片麻岩ZrU-Pb809 19徐树桐等，2001天津所太湖徐良二长花岗质片麻岩ZrU-Pb693 622，46 127安徽省地调院，2000天津所新元古代，并经历了印支期的超高压、高压变质作用，可能还受到加里东期构造热事件的影响。图 8潜山片麻岩套变质侵入岩锆石 U Pb 谐和图4构造环境常量元素、微量元素、稀土元素等特征清楚地表明潜山片麻岩套经岩浆分异而形成，以 I 型花岗岩为主，部分为 A 型花岗岩，同位素年龄显示其形成于新元古代，富集的 LEE 及 Eu 负异常，表明其岩浆来源于上地幔衍生物和下地壳岩石的部分熔融以及分离结晶的产物。据 Pearce21 等(1984)微量元素大地构造环境判别图(图 9)，潜山片麻岩套均位于板内非造山构造环境以及火山弧区。据 Coleman和 Peterman(1975)K2O SiO2图解和 b Sr 图解，潜山片麻岩套均形成于大陆环境。在 K2O Na2O图解中，潜山片麻岩套部分样品落入 A 型花岗岩区，说明其为非造山构造环境。从稀土元素配分来看，潜山片麻岩套均有明显的 Eu 负异常，具有较高的稀土总量和较强的分馏，这些均反映它们形成于陆内构造环境。图 9潜山片麻岩套构造位置微量元素判别图解5结 论潜山片麻岩套的花岗质岩石形成于新元古代，并经历了印支期的超高压、高压变质作用，可能还受到加里东期构造热事件的影响。按形成时期顺序可划分为:河图铺片麻岩、撞钟河片麻岩和水吼岭片麻岩，岩性依次为花岗闪长质片麻岩、奥长花岗质片麻岩和二长花岗质片麻岩。33潜山片麻岩套形成于陆内构造环境，以 I 型花岗岩为主，部分为 A 型花岗岩，其岩浆来源于上地幔衍生物和下地壳岩石的部分熔融以及分离结晶的产物。参考文献:1 安徽省地质局 317 地质队 1 20 万安庆幅区域地质测量报告 合肥:安徽省地质局，1965:35-98 2 安徽省冶金地质局 311 地质队区测分队 1 20 万太湖县幅区域地质矿产调查报告 合肥:安徽省地质局，1970:50-209 3 安徽省地质局区域地质调查队 1 20 万六安幅、岳西幅区域地质调查报告 合肥:安徽省地质局，1974:30-81 4 安徽省地质矿产局 安徽省区域地质志 M 北京:地质出版社，1987:5-18，265-287 5 安徽省地质矿产局 安徽省岩石地层 M 武汉:中国地质大学出版社，1997:80-90 6 安徽省地矿局 311 地质队 1 5 万太湖县、枫香驿、张家榜、破凉亭幅区域地质调查报告 合肥:安徽省地矿局，1988:35-81 7 北京大学地质学系 1 5 万双塘埂、官庄幅区域地质调查报告 合肥:安徽省地矿局，1996:20-75 8 安徽省地质矿产局区域地质调查所 1 5 万店前河、牛凸岭幅区域地质调查报告 合肥:安徽省地矿局，1996:38-81 9 安徽省地矿局 311 地质队 1 5 万小池、水吼岭、源潭铺幅区域地质调查报告 合肥:安徽省地矿局，1996:30-66 10 湖北省地质矿产勘查开发局区域地质矿产调查所 1 5万金家铺、石头咀、英山县幅区域地质调查报告 武汉:湖北省地质资料馆，1996:15-40 11 安徽省地质调查院 1 5 万青草塥幅地质图说明书 合肥:安徽省地质调查院，1999:10-28 12 周存亭 大别山地区 1 5 万区调片区总结报告 合肥:安徽省地质调查院，1999:30-89 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fromthe original Dabieshan group in Dabieshan area in Anhui Province are divided and merged according to the divisionprinciple of rock pedigree units According to the time sequence of formation，it can be divided into Hetupu gneiss，Zhuangzhonghe gneiss and Shuihouling gneiss，and merged into Qianshan gneiss suite The petrology，petrochemis-try，geochemistry and isotope chronology in the Qianshan gneissic suite were expounded The granitic rocks of theQianshan gneissic suite were formed in the Neoproterozoic and experienced the ultrahigh pressure and high pressuremetamorphism in the Indosinian period They may also be affected by the Caledonian tectonic thermal event andformed in the intracontinental tectonic environment They are mainly I-type granites and partly A-type granites Themagma comes from the partial melting and crystallization of the upper mantle derivatives and lower crust rocksKey words:Qianshan gneiss suite;Geochemical characteristics of rocks;Genesis mechanism;Tectonic environment;Isotopic chronology;Dabieshan area in Anhui Province(责任编辑:李耀红)43