二叠纪花岗岩类
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发布时间：2022-04-24 01:46
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时间：2023-05-02 16:43
二叠纪花岗岩类分布零星，由阿尔喀山北及茶德尔塔格西石英闪长岩和花海滩北东的花岗闪长岩、二长花岗岩组成，其中阿尔喀山北石英闪长岩岩体最大，长约30 km，宽1～4 km，西窄东宽，面积约90 km2，呈北西—南东向延伸。茶德尔塔格西石英闪长岩岩体由4个小岩体组成，面积约30 km2，它与阿尔塔山北岩体在同一走向上的北西端。花海滩北东岩体呈孤立小岩体，长6 km，宽2 km，面积12 km2。总面积130 km2。
二叠纪花岗岩类侵入于中二叠统树维门科组及马尔争组，接触界面不平整，普遍为外倾接触面。围岩由于受到热接触变质的影响，发生角岩化，其程度由岩体接触界面向外逐步减弱，局部可见混染岩带，内接触带的残留顶盖发生阳起石化，一些中基性火山岩甚至蚀变为绿泥辉石阳起石岩（ⅩⅣ-4）。
阿尔喀山北岩体及茶德尔塔格西岩体受北东向南陡倾逆断层控制倾角60°～70°，岩性单一，为石英闪长岩，普遍发生糜棱岩化作用。唯在阿尔喀山北岩体西端出现暗灰绿色强阳起石化细晶闪长岩（ⅩⅣ-3），根据其岩石学、岩石化学、稀土元素等特征分析，不具备闪长岩的特点，原岩可能属中基性火山岩。花海滩北东岩体虽小，但岩石单元较复杂，由石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩组成，主体岩石为二长花岗岩，各单元间为脉动式接触。岩石蚀变较弱，未发生糜棱岩化。依据其接触关系，岩石由老至新为石英闪长岩—花岗闪长岩—二长花岗岩。
（一）岩石学特征
根据各岩石单元薄片统计（表3-13），二叠纪花岗岩其造岩矿物有如下变化规律：(1)斜长石平均值（69.6％～55％～43.3％）具明显递减变化；(2)钾长石平均值 （0.45％～15％～27.3％）递增变化；(3)暗色矿物平均值 （13.73％～6.6％）不显著的递减；(4)副矿物显示石英闪长岩中出现榍石为特征，而花岗闪长岩与二长花岗岩中不出现榍石，除此差别外共同出现磷灰石—锆石及磁铁矿，个别薄片中出现褐帘石及钛铁矿。
表3-13 二叠纪花岗岩类造岩矿物表 单位：％
在深成岩类的分类图解中 （图3-6），各单元岩石遵循由石英闪长岩—花岗闪长岩—二长花岗岩的同源岩浆演化趋势。但它与石炭纪花岗岩类相比较应是完全不同的两个岩浆源的产物。
1. 石英闪长岩
岩石以灰绿色、浅灰绿色调为主，其次有灰白色色调，结构以中细粒半自形粒状结构为主，局部出现糜棱岩化结构和中粒半自形柱状结构，普遍具定向平行构造，反映岩石曾受动力变质作用的影响。
斜长石：以更中长石为主，其次为中长石，个别隐约见环带，为半自形板状沿长轴的方向具定向排列，大小为0.4 mm×0.6 mm～2 mm×4.5 mm，个别0.2 mm×0.4 mm～1 mm×2 mm或0.5 mm×2 mm～3 mm×7 mm。普遍具强烈的绢云母化、黝帘石化及绿帘石化。
暗色矿物：包括普通角闪石及蚀变的暗色矿物两部分。普通角闪石为绿色，半自形柱状，大小0.3 ～4.8 mm间变化，沿长轴具拉长定向排列。暗色蚀变矿物原矿物主体为黑云母，其次为角闪石，个别出现少量辉石，完全被绿泥石、绿帘石替代，仅保留原矿物外形面貌。黑云母为半自形片状，大小为0.4 ～4 mm，解理缝明显弯曲，大多沿长轴具定向排列的特征。
石英：他形粒状，大小一般为0.2～2.5 mm，矿物已碎裂，局部具重结晶的特征，普遍具较强的波状消光，略具定向排列。
副矿物：榍石、磷灰石、锆石，个别出现褐帘石、黄铁矿、磁铁矿及白钛石等。
2.花岗闪长岩
岩石为灰白色中粗粒结构，块状构造，由更长石 （55％）、钾长石 （15％）、石英 （24％）及暗色矿物黑云母 （5％）、普遍角闪石 （＜1％）组成。
更中长石：呈半自形—自形板状，大小1.2 mm×2 mm～1.6 mm×3.5 mm，部分具强绢云母化、黝帘石化，局部碳酸盐化、绿帘石化。
石英：呈他形粒状，多为1～2.6 mm，均分布在斜长石之间，多裂纹，具波状消光。
钾长石：半自形—他形板状，大小2 ～3.6 mm，具轻度泥化，较大颗粒中含黑云母、斜长石等小包体，为条纹长石。
黑云母：半自形片状，片径一般0.2～2.6 mm，局部具绿泥石化；普通角闪石 （绿色）呈半自形晶，大小0.2～1 mm。
副矿物：褐帘石 （具环带构造）、磷灰石、锆石等。
3. 二长花岗岩
岩石为灰白色—深灰色的不等粒半自形粒状结构，局部出现似斑状结构，块状构造。岩石由斜长石 （35％～55％）、钾长石（40％～27％）、石英 （20％～23％）、暗色矿物黑云母 （5％～8％）组成，局部出现普通角闪石及普通辉石 （2％）等组成。
斜长石部分具环带构造，为更中长石，半自形板状，一般大小为0.3 mm×0.4 mm～2.3 mm×3.5 mm，个别粗大斑晶可达1.8 mm×2 mm～1.8 mm×4 mm。斜长石局部具绢云母化、黝帘石化。
钾长石为条纹长石，他形板状—宽板状，大小0.5～6 mm不等，内常含斜长石、黑云母及少许辉石、角闪石、磷灰石小包体，具弱的泥化现象。
石英他形粒状，大小0.4～3.6 mm不等，分布于斜长石之间，多裂纹，具波状消光。
暗色矿物主体为褐色黑云母，呈片状半自形，片径0.2～2.4 mm，局部可见绿泥石化。除黑云母外，在有的薄片中见少量的角闪石和辉石。
副矿物组合为锆石—磷灰石—磁铁矿。
（二）岩石化学特征
二叠纪花岗岩类化学成分及数字特征 （表3-8）有如下特点：
1）SiO2含量变化不大 （62.01％～65.49％～63.61％）无一定变化规律；TiO2 （0.58％～0.68％），Al2O3 （15.31％～15.81％），Fe2O3 （1.04％～1.92％），FeO （3.05％～3.61％）等变化稳定；MgO （1.％ ～3.06％），CaO （3.70％ ～5.30％），Na2O （2.9％ ～3.6％），K2O（1.55％～3.6％）变化幅度较大。在R1 -R2图解 （图3-13）中，各单元岩石均集中落在闪长岩与英云闪长岩交线处的英云闪长岩一侧，说明二叠纪花岗岩类的岩石成分十分接近，含量变化甚微，但与岩石学定名略有出入。
2）除花岗闪长岩Na2O＜K2O外，其他岩石Na2O均＞K2O，但碱质总量由石英闪长岩—花岗闪长岩—二长花岗岩略有增加的趋势。
3）Fe2O3含量较低，均低于FeO含量，其Fe3＋/Fe2＋值为0.63 ～0.33 ～0.29，说明二叠纪花岗岩类氧化度低，在强还原环境下形成。
4）（Na2O＋K2O）/Al2O3值为0.32～0.42间，小于0.85，按成身俊的划分意见，二叠纪花岗岩类为钙碱系列的岩石。
5）σ及值分别为1.40～1.88～1.98和19.08～21.86～17.63，均表现为钙碱系列的岩石。
6）Al2O3/（Na2O＋K2O＋CaO）值为0.97～1.01～0.83，均＜1.1。按怀特及查佩尔的划分意见，为Ⅰ型花岗岩。
7）按岩石化学计算的斜长石牌号为40.00～43.27～39.49，属中长石，这与薄片中的认定是吻合的。
8）CIPW标准矿物 （表3-9）出现10种标准矿物，其中主要出现透辉石，极少出现刚玉分子，且含量很低，≤0.5，表明二叠纪花岗岩类为正常系列的钙碱性岩石。
综上所述：二叠纪花岗岩类岩石化学成分变化不大，较为稳定，属闪长岩—石英闪长岩类的化学成分，为正常系列钙碱性的Ⅰ型花岗岩类，为在较深的还原环境下形成的同源岩浆演化的岩石。
（三）地球化学特征
1. 稀土元素特征
茶德尔塔格西至阿尔喀山北及花海滩北东的二叠纪花岗岩类由石英闪长岩—花岗闪长岩—二长花岗岩组成，稀土元素成分及数字特征 （表3-10）有如下特点：
1）稀土总量具有规律递增，其平均成分为97.5×10-6～131.77×10-6～156.82×10-6。
2）稀土元素除La，Nb，Sm，Eu无一定变化规律外，其余各元素均具递增变化规律。
3）轻重稀土比值为6.55～7.15～7.11，变化不大，均＞1。在稀土元素球粒陨石标准化配分型式，显示一组平行的右缓倾斜曲线，表明轻稀土富集，重稀土亏损的特点。
4）（La/Sm）N值稳定，其平均值为1.81～3.52，变化稳定，为右斜斜率不大的平行曲线簇，而 （Gd/Yb）N值为1.88～1.95，变化区间稳定，数值较小，基本为接近水平的右斜平行曲线簇。属重稀土亏损型。
5）（La/Yb）N值为5.19～9.10；（Ce/Yb）N值为4.81～5.47。它们均＞ 1，为轻稀土富集型，这与∑LREE/∑HREE值及所示的右缓倾斜曲线簇特征相一致。
6）δCe值为0.69 ～0.83，＜0.95，铈有中等的负异常；δEu值有由0.72～0.62～0.56的递减变化规律，可能为壳幔型花岗岩，Eu弱亏损。
综上所述，二叠纪花岗岩类稀土元素具轻稀土富集，重稀土亏损的特点，具备Ce，Eu负异常，稀土球粒陨石标准化配分型式为右缓倾斜的不对称V型平行曲线簇，属正常*弧Ⅰ型花岗岩类。从而说明石英闪长岩—花岗闪长岩—二长花岗岩为同源岩浆演化的产物。
2.微量元素特征
微量元素成分（表3-11）及标准化数字特征 （表3-12）有如下特点：
1）Rb/Yb值为20.51 ～47.34，是石炭纪花岗岩类的Rb/Yb值的12％～25％，属较强的不相容元素富集型。
2）2Zr/ （P＋Sm）值变化极小，为1.41～1.47，＞1，属Zr元素富集型。
3）2Th/ （Rb＋K）值由石英闪长石—花岗闪长岩—二长花岗岩是递减 （1.51～1.08～0.77）的特征，总体表现Th元素弱富集至亏损的演化规律。
4）2Nb/ （K＋La），2Sr/ （Ce ＋Nd），2P/ （Na＋Hf）及2Ti/ （Sm ＋Tb）值均＜1，均表现Nb，Sr，P，Ti及Ba元素亏损特点。
5）二叠纪花岗岩类微量元素原始地幔标准比值蛛网图 （图3-17），具右倾斜的平行曲线簇，变化基本一致，反映各单元的岩石属同一岩浆源的产物。
综上所述，二叠纪花岗岩类微量元素具有相同的分布模式，出现Ba，Nb，Sr，P，Ti等负异常；Zr富集，Th是弱富集至亏损的特点。从而指出二叠纪花岗岩类具较典型的正常*弧花岗岩类的特点。
（四）岩石成因及构造环境探讨
1. 岩石成因探讨
1）前述Al2O3/（Na2O＋K2O＋CaO），＜1.1，表明二叠纪花岗岩类为碱性系列的Ⅰ型花岗岩。
2）Na2O-K2O图解 （图3-10）及Q-A-P图解（图3-11）中，二叠纪花岗岩类各单元岩石均落在Ⅰ型花岗岩区。
3）在图3-14的a，b，c中，二叠纪花岗岩类均落入Ⅰ型花岗岩区，而d中 （SiO2 ＋Nb图解）落在未确定的空白区中，表明Nb含量较低。
4）根据稀土元素及微量元素标准化后的配分曲线及特征，二叠纪花岗岩类为正常*弧壳幔混合源的产物。
图3-17 二叠纪花岗岩类微量元素原始地幔标准比值蛛网图
综上所述，二叠纪花岗岩类为典型的壳幔源钙碱系列的型花岗岩。
2.构造环境探讨
1）R1 -R2图解（图3-13）中，各单元岩石全部落入2区的中部，属消减的活动板块边缘的花岗岩。
2）依据不同构造环境花岗岩的判别图 （图3-14），各单元岩石非活动性元素全部落入火山弧花岗岩区或接近同碰撞花岗岩区的边缘部位，表明二叠纪花岗岩类具某些碰撞花岗岩的特点。
3）图3-15中指出二叠纪花岗岩类岩浆来源于地壳25～30 km深部，与石炭纪花岗岩类岩浆来源深度大体相当。
综上所述，二叠纪花岗岩类形成于消减活动板块边缘构造背景，相当于岛弧或*边缘活动带的火山弧花岗岩，岩浆来源于地壳深部25～30 km。
（五）形成温度与压力估算
图3-16中，二叠纪花岗岩类的各单元散布在700～800℃等温线上，主体为700～750℃，其压力在0.1～0.4GPa之间变化，主体在0.1～0.2GPa之间。综合分析：二叠纪花岗岩类形成在700～800℃之间，其压力约25 GPa。根据压力估算，其岩体就位深度为8 km，属中深成岩，具被动就位特点。
（六）形成时代
岩体侵入于含 科化石的二叠纪地层，岩体与围岩之间形成热接触变质带，内接触带为混染岩，见铜矿化，外接触带见矽卡岩化。送中国科学院地质与地球物理研究所测试的铀-铅同位素年龄测定组分中含有继承放射成因Pb，建议年龄值分别为403±3 Ma和413±14 Ma，其年龄值与该岩体侵入地层时代相去甚远。从分析中测定组分含有继承放射成因Pb来看，测试锆石可能为加里东型壳幔熔捕获的继承性锆石。其时代代表的是基底岩石年龄值。因此岩体形成时代确定为晚二叠世。
