铁法矿区侵入岩特征及侵入机制（共2篇）
铁法矿区侵入岩特征及侵入机制 篇1
铁法矿区侵入岩特征及侵入机制
侵入岩是铁法矿区影响煤矿生产的主要地质因素,根据矿区地质资料,阐述了侵入岩特征:区内侵入岩主要为辉绿岩和辉绿玢岩,岩体产状以岩床和岩墙居多,少量为岩株、岩盖及不规则小岩体;自北向南分布面积增大、岩体数目增多.岩体形态以大隆井田较为复杂;垂向上岩床以侵入阜新组4、7煤居多,在煤层顶板尤为发育.侵入岩形成于古近纪,岩浆侵入的深部通道为先存的北北东向断裂,浅部断层及地层埋深、围岩性质对侵入岩体具有控制作用.
作 者：刘锦 王宇林 Liu Jin Wang Yulin 作者单位：辽宁工程技术大学,资源与环境工程学院,辽宁,阜新,123000刊 名：中国煤炭地质英文刊名：COAL GEOLOGY OF CHINA年，卷(期)：21(9)分类号：P588.12关键词：铁法矿区 侵入岩 侵入机制 区域应力场
铁法矿区侵入岩特征及侵入机制 篇2
本区地处青海省唐古拉山北坡, 位于“三江”源区的杂多县西, 行政区划隶属于青海省玉树藏族自治州杂多县管辖。
晚华力西期—早印支期期内岩浆活动规模较小, 岩浆活动较弱, 侵入岩出露少、零星, 群聚性差, 以小岩株的形式孤立小侵入体零星分布于测区巴群赛北西、康青赛南东侧面曲能沟、贝动尕俄赛北侧、将谷赛北侧等地区。表明岩浆侵入活动微弱。岩体总体上以灰—浅灰绿为特征, 其形态和分布位置普遍受断裂构造控制, 呈不规则长似椭圆状或长条状岩株沿北西—南东向断裂构造呈串珠状展布。岩体侵位于早石炭世杂多群碎屑岩组、中二叠世开心岭群诺日巴尕日保组和九十道班组。
2. 地质特征
灰色中—细粒石英闪长岩 (δοP3-T1) :侵入体呈不规则长条状及不规则椭圆状小岩体, 在巴群赛北西侧及南东侧, 侵入体长轴走向北西—南东向, 与区域构造线一致;在巴群赛北西侧侵入体北侧侵入中二叠世九十道班组, 南西侧与晚三叠世结扎群甲丕拉组呈断层接触;在巴群赛南东侧侵入体北东与中二叠世诺日巴尕日保组呈断层接触, 南西侧与晚三叠世结扎群甲丕拉组呈侵入接触。在比唐普巴北西侧侵入体北东侧与中二叠世开心岭群九十道班呈侵入关系, 南西侧与晚三叠世结扎群甲丕拉组呈断层接触。围岩热接触变质作用明显, 接触界面多呈波状弯曲, 界面一般为平坦的弧形, 内接触带见有宽约10cm~30cm的细粒边, 围岩见角岩化和矽卡岩化。侵入体中见有围岩包体, 包体形态各异, 棱角状—次棱角状, 无规律分布, 围岩捕虏体大小多在5×15~2×8cm之间。受后期构造应力作用, 岩石发育次生节理、裂隙。节理以走向北西向及北东向两组为主, 其中北西向节理为较早期形成, 北东向节理为较晚期形成, 且较北西向节理发育, 并被北东向节理切割。侵入体均未遭受韧性变形, 也无同源包体, 说明侵位较浅, 剥蚀深度不大。岩石类型为灰—灰绿色中—细粒石英闪长岩。
3. 岩石学特征
早三叠世侵入岩岩石结构和矿物特征及含量见表 (表1) 。
石英闪长岩岩石风化面黄褐色, 新鲜浅灰绿色, 细粒半自形柱粒状结构, 块状构造。岩石由斜长石、角闪石、黑云母、石英及不透明矿物等组成。粒径-般在0.54mm~2.36mm间, 以细粒状为主。斜长石含量76%, 多呈板状、柱状, 普遍被绢云母化、钠黝帘石化, 具不甚清楚的环带结构, 推测是中长石。角闪石含量6%, 呈柱状, 呈绿色多色性。黑云母含量11%, 呈板状, 普遍被绿泥石化、并析出铁质。角闪石、黑云母在岩石中相对集中, 分布均匀。石英含量7%, 呈他形粒状, 充填在其他矿物空隙之间, 形态受空隙形态制约。不透明矿物量少, 分布多与黑云母有关。
该期侵入体的岩石化学分析结果见表 (表2) 。岩石Si O2含量在46.45%~65.67%之间, 变化范围较大, 为基性—中酸性岩;分异指数 (DI) 变化范围为59.96~72.74, 变化范围较大;石英闪长岩Si O2、K2O、Mg O增加, 而Ti O2、Fe O、Fe2O3、Ca O、Al2O3减少;Na2O>K2O;里特曼指数δ=1.48~6.48, 绝大多数均<4, 为钙碱性岩, 仅一个样品>4。碱度率AR=1.42~2.05的范围内, 较低、变化较小, 均为钙碱性系列, 说明本区深成岩浆活动具有岛弧和活动陆缘相似的地质背景。固结指数SI的范围在11.60~24.77之间, 变化范围较大。Ca O=2.34%~9.42%, 较高, 变化范围较大;K2O=0.96~1.61, 较低;Na2O=3.52~5.09, 较高, 并且Na2O>K2O, 岩石属高钙低钾、富钠;CIPW标准矿物由表 (表2) 可以看出绝大多数岩石缺少标准。
矿物透辉石 (di) , 而出现标准矿物刚玉 (C) ;反之, 没有标准矿物刚玉而有透辉石的岩石分布在测区康青赛北西侧和国青能岩体中, 标准矿物刚玉大于1%者见于国青能和康青赛北西侧岩体中, 显示岩石属正常类型硅过饱和类型。前人在对花岗岩成因类型研究取得了许多重要进展, 怀特和查佩尔 (Write, A.J.R&Chappell, B.W., 1974年, 1977年) 等人, 在区分I型和S型花岗岩时曾提出了一个重要的化学参数, 即Al2O3/ (Na2O+K2O+Ca O) 或Al/ (Na+K+2Ca) , (前者为克分子数, 后者为原子数, 两种计算结果非常近似, 本文采用其代号A/NKC) , 比值小于1.1者为I型, 大于1.1者为S型, 测区侵入岩的A/NKC见表 (表2) , A/NKC=0.719~1.139, 多数样品小于1.1, 仅一个样品大于1.1, 为I型花岗岩;又据Griffiths et al.1983在区分M型、I型、S型和A型花岗岩时曾提出了一个重要的化学参数, 即S/I指数=Al2O3/ (Na2O+K2O+Ca O) , 为克分子数, 也较好地区分M型、I型、S型和A
型花岗岩;S/I指数<1.1, Si O2含量范围较宽, 为I型花岗岩;S/I指数>1.05, Si O2含量高而变化范围窄, 为S型花岗岩, 测区晚二叠世—早三叠世侵入岩S/I, 小于1.1, 且Si O2含量范围较宽, 为I型花岗岩。
注:样品测试单位:国土资源部武汉综合岩矿测试中心
在硅—碱图 (图1) 中样品集中分布于亚碱性岩区, 在AFM图解 (图2) 中品集中分布于钙碱性系列, 属钙碱性岩无凝。因此测区晚二叠世—早三叠世侵入岩世属正常类型硅过饱和钙碱性岩, 岩石化学特征显示具同源性产物。测区晚二叠世—早三叠世侵入岩石英闪长岩组合指数 (里特曼) 1.48~3.32, 多数样品小于4。综上所述测区晚二叠世—早三叠世侵入岩组合指数 (里特曼) 低, 富硅低钙。
3.1稀土元素特征
晚二叠世—早三叠各侵入岩的稀土元素含量及特征见表 (表3) , 稀土总量在∑REE=84.22~250.69×10-6, 变化较大, 轻稀土含量高 (∑Ce=67.74~184.57) , 重稀土含量低 (∑Y=7.23~27.22) , ∑REE与P2O5呈正相关, 表明磷灰石、榍石、锆石等副矿物在控制稀土元素性状方面起了较大作用。轻重稀土比值高 (6.38~11.72) , 属轻稀土富集型, La/Yb比值高 (10.24~21.82) , 轻稀土分馏程度高 (La/Sm) N值为 (1.98~4.49) , 稀土分馏程度也高 (La/Yb) N值为4.57~23.76) , Gd/Yb值高 (2.27~3.54) , Sm/Nd比值低 (0.17~0.22) 。∑Ce/∑Y比值反映了轻、重稀土元素分馏的特征, 二者在地球化学性质上有差异, 前者上比后者碱性强, 易在岩浆作用晚期富集。晚二叠世—早三叠世侵入岩岩石, ∑Ce/∑Y比值随着Si2O含量增加。晚二叠世—早三叠世侵入岩的稀土元素球粒陨石标准化曲线图 (图3) , 其稀土标准化曲线都是左高右低向右倾略陡倾的曲线, 弱负铕异常—正铕异常 (0.77~1.04) 和正铈异常 (0.92~1.13) , 基本无亏损或弱亏损, 说明成岩时处于氧化环境。由于以角闪石、磷灰石的分离结晶为主, 形成正铕异常的残余熔体。这一特征与幔源岩浆有着本质区别, 表明岩浆来自上地壳物质的部分熔融。
注:样品测试单位:国土资源部武汉综合岩矿测试中心
注:样品测试单位:国土资源部武汉综合岩矿测试中心
球粒陨石标准化稀土配分模式见图整体为斜率基本相一致的右倾曲线, 表明侵入体具有相同源岩浆演化的产物。在利用稀土数据平均值获得的配分曲线上, 五条曲线近于平行, 所有这些特点显示该序列各侵入体具壳型花岗岩特点。
3.2微量元素特征
晚二叠世—早三叠世各侵入岩的微量元素含量见表 (表4) , 从微量元素含量 (丰度) 看, 晚二叠世—早三叠世各侵入岩各侵入体不相容的大离子亲石元素铷含量低 (24.4~46.8) , 锶和钡含量较高且变化大 (Sr, 243~1214;Ba, 201~427) , 且有低铷高锶地慢岩特点。随着岩浆分异作用, 浑发分的增加及钾含量升高, 铷往往在晚期富集。从表中可以看出:石英闪长岩铷含量变化不大且含量低。同一岩石类型由于黑云母含量的差异, 铷的含量也有差异。锶的离子半径和钙的离子半径相近, 钙存在于火成岩中的斜长石, 锶在结晶作用早期阶段随斜长石晶出而降低。锶与Si2O呈负相关。
反映在岩石类型上, 石英闪长岩锶含量变化较大。在岩浆作用中钡是以类质同象的形式置换钾长石和白云母中的钾离子, 因而随着岩浆分异过程中钾含量的增加, 钡含量也增加。同类型的岩石中钡含量可以差别很大, 而不同类型的岩石钡含量有时有相近, 这表明在玄武质岩浆中钡的原始含量是有差别的, 这种差别的原因可归纳为不同程度的局部熔融作用, 地幔的不均匀性及不同性围岩的反应等。晚二叠世—早三叠世侵入体铁族元素铬、钒含量高且变化大 (Cr:4.0~145, V:67.1~306) , 随着岩浆分异程度增加, 这一组元素含量下降。通常认为铁族元素含量高, 其成岩物质来源于富含铁族元素的上地幔和下地壳。同类岩石铁族元素含量不同, 表明岩浆来源深度不同。晚二叠世—早三叠世侵入体铜族元素 (铜、铅、锌) 含量多数高于克拉克值, 少数低于克拉克值。
从微量元素有关比值看, 晚二叠世—早三叠世各侵入体岩石的K/Rb比值较高 (K/Rb值284~495) , 而Rb/Sr、Ba/Sr值低 (Rb/Sr, 0.09~0.19;Ba/Sr, 0.35~0.82) 。
与世界同类岩石微量元素丰度值相比, 岩石中K、Rb、Ba、Th等元素强富集, Yb元素强烈亏损, Ta除个别亏损外普遍具有弱的负异常, Nb、Ce、Zr、Hf、Sm、Sr、P、Ti、Y等元素与洋脊花岗岩接近。以ORG为标准的微量元素蛛网图, 与Pearce等 (1984年) 划分的后造山花岗岩类似 (见图4) , Rb/Sr比值介于0.09~0.19之间, 具有同熔花岗岩的特征。
4. 岩体侵入深度、剥蚀程度、就位机制及形成时的物化条件
晚二叠世—早三叠世花岗岩侵入体空间出露形态多以椭圆状、长条状为主, 各侵入体在空间上群居性不明显, 多以单个侵入体呈北西一南东同串珠形式零散分布。岩体侵位于早石炭世杂多群、早二叠世诺日巴尕日保组。各侵入体与围岩侵入接触关系明显, 且界线基本不协调, 内接触带发育围岩包体, 侵入体中均无深灰色闪长质同源包体出现, 边部具窄的冷凝边, 缺乏叶理、线理等内部定向组构特征;内接触带均发育围岩顶垂体。侵入体石英闪长岩岩体结构以中细粒为主, 故该侵入体岩体的侵入深度为浅带。
岩体侵位于早石炭世杂多群、早二叠世诺日巴尕日保组等不同时代的地层中, 侵入体中围岩捕虏体仅分布在岩体与围岩的接触带附近, 岩浆期后矿化较强, 岩体结构以中细粒为主, 据上特征推测该期侵入体的剥蚀深度为中—浅剥蚀。
晚二叠世—早三叠世侵入岩岩浆演化的侵入体均受区域断裂构造制约, 侵入体群居性差, 沿断裂带呈北西一南东向串珠状简单深成岩体形式零散分布, 平面形态呈不规则状长条状、椭圆状等。露头未见与其它时代侵入体间接触, 与围岩界线清楚, 但不协调, 岩石中定向组构缺乏, 岩体与围岩的接触面多弯曲, 呈港湾状, 岩体内部缺乏定向组构, 边部常有围岩棱角状捕虏体, 岩体附近有同期岩枝穿插分布, 因此侵入体形成深度为表带。各侵入体都以产出并零散分布。由此推断侵位机制属被动的岩墙扩张机制, 即区域构造作用使部分熔融的地壳物质 (岩浆) 沿断裂裂隙上涌, 并使裂隙进一步变宽 (扩张) 而侵位。
侵入体侵入深度为中—表带, 属浅剥蚀程度。在Q-Ar-Ab-PH2O相图 (图5) 可以看出该期侵入岩岩石的投影点较分散在700℃~800℃, 其中二个样品在750℃~800℃间, 一个样品在700℃~750℃, 另一个样品大于800℃, 变化较大;形成压力>3Kb。
备注: (1) 表中所列误差均为1σ误差; (2) 1-17号点206Pb/238U表面年龄加权平均值247.0±1.2Ma。样品测试单位:国土资源部华北矿产资源监督检测中心天津地质矿产研究所实验测试室;分析者∶郭虎、许雅文、周红英
岩石中普遍具有角闪石等暗色矿物, 副矿物中大量含有磁铁矿、磷灰石、锆石等矿物。其稀土特征显示岩浆源于上地壳物质的重熔, Eu无亏损或弱亏损, 综合分析认为, 晚二叠世—早三叠世侵入岩花岗岩成因为下地壳物质形成的花岗岩类, 上侵过程中混入有上地壳物质。
5. 侵入体时代讨论
露头尺度上见有该岩体侵位于早石炭世杂多群碎屑岩组、中二叠世开心岭群诺日巴尕日保组和九十道班组, 限定该期侵入时代应晚于中二叠世。前人多把测区石英闪长岩划归燕山期, 本次工作在在测区巴群赛北西侧的石英闪长岩中取同位素测年样 (U-Pb) 样 (样品号ⅣU-Pb B029) 和国青能南侧贝动尕俄赛北侧测制剖面在石英闪长岩取同位素测年样 (U-Pb) 样 (样品号ⅣPm011 (U-Pb) 9-1) 两套样品, 样品由国土资源部天津地质矿产研究所实验测试室和北京锆年领航科技有限公司测试, 检测依据DZ/T0184.3-1997年, 主要仪器设备为NEPTUNE质普计和LA-MC-ICP-MS, 检测环境温度22℃, 湿度16%。两个样品分别选取得的17颗和15颗锆石形态各异的锆石开展测年工作, 为厘定测区侵入岩形成时代提供了较为可靠的依据。两个侵入体产状多为规模较小的小岩珠, 对它们取样进行了单矿物锆石U-Pb同位素地质年龄测试, 测试结果见表 (表5) 。用于CL照相的锆石样采自石英闪长岩岩体的中部, 在双目镜下, 几乎所有的锆石都为呈短柱状, 少量为长柱状, 淡棕色, 透明, 其CL图像特征, 总体上锆石核部具有较好的振荡型环带, 为岩浆成因岩浆型锆石的重要特征。ⅣU-Pb B029样
品1-17号样点206Pb/238U表面年龄加权平均值247.0±1.2Ma, 一致线年龄为247±1Ma (图6、图7、图8) 。而ⅣPm011 (U-Pb) 9-1样品1-17号样点206Pb/238U表面年龄加权平均值2 5 4.3±2 M a, -致线年龄为254.3±2Ma。两样品单颗粒锆石U-Pb同位素地质年龄在247.0~254.3Ma之间, 据最新“国际地层表”2002年版, 其时代为晚二叠世—早三叠世, 并且侵入岩沿测区北西—南东断裂呈串珠状分布, 在时间上南东侧国青南侧贝动尕俄赛北侧石英闪长岩为晚二叠世侵入, 北西侧巴群赛北西侧的石英闪长为早三叠世侵入, 由南西向北东侵入时代变新, 据此修正了前人认识。
根据Pearce (1984年) 花岗质岩石的Y-Si2O和Yb-Si2O图解 (图9) , 测区晚二叠世—早三叠世侵入岩石英闪长岩岩样品投点较分散, 在火山弧和板内构造环境。
在花岗岩R1-R2与构造环境判别图解 (图10) 晚二叠世—早三叠世侵入岩石英闪长岩样品投点较分散, 2个样品落入3区, 1个样品落入2, 另1个样品落入6, 反映其形成时构造较复杂, 主要为板块碰撞前消减和板状碰撞后隆起岩浆活动的产物。又根据它们的山德拉指数A/CNK (Shand) , 绝大多数1<指数<1.24, A/CNK=0.719—1.13, 样品指数<1.24, 也说明上述问题。利用最新的花岗岩四组判别, 因其Si O2含量小于70%, 所以只能做Si O2-Fe O (T) /[Fe O (T) +Mg O]、Mg O-Fe O (T) 、及Ca O-Fe O (T) +Mg O三组图解, 三组投图均落入LAG+CAG+CCG区域内。根据它的Shand指数在0.719—1.13, 平均0.951, 其岩性是石英闪长岩, 判定它不可能是CCG、型和CAG型, 因此可以肯定该岩体是LAG型。晚二叠世—早三叠世侵入岩为LAG型, 即岛弧花岗岩。
6. 结语
结合区域地质和本区地质条件分析, 测区晚二叠世—早三叠世侵入岩石英闪长岩构造环境应属测区华力西期晚期阶段伸展环境, 与前述超基性岩处在同一个构造环境, 即早期是超基性岩侵入, 随后是石英闪长岩侵入, 岩浆侵入活动持续时间到早三叠世。
摘要：本文对晚二叠世—早三叠世岩浆岩的岩石化学、地球化学特征、与成矿的关系及岩浆活动形成演化环境进行了研究, 较详细阐述了区内侵入岩受后期构造应力作用, 岩石发育次生节理、裂隙。节理以走向北西向及北东向两组为主, 其中北西向节理为较早期形成, 北东向节理为较晚期形成, 且较北西向节理发育, 并切割北西向节理。岩石中矿物颗粒分布均匀, 无定向组构特征的阐述。
关键词：1∶5万,青海阿多—拉沟赛,侵入岩
参考文献
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