李永軍，李注蒼，丁仁平，劉志武，李民賢，李金寶
(長安大學(xué)地球科學(xué)與國土資源學(xué)院，陜西西安710054)
摘要：溫泉花崗巖體由酸性端元的寄主巖石和暗色微細(xì)粒鎂鐵質(zhì)包體群及基性巖墻群組成。無巖漿混合作用或巖漿混合作用較弱區(qū)段，寄主巖石以似斑狀二長花崗巖為主，顯示正常的花崗巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造巖漿混合作用強(qiáng)烈區(qū)段。巖石的異常結(jié)構(gòu)構(gòu)造十分發(fā)育，礦物之間自形程度差異顯著，常見包晶反應(yīng)、包含結(jié)構(gòu)、交代邊、熔蝕邊、交代蠶食的港灣狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造及交代縫合線、礦物鑲邊、斜長石異常環(huán)帶和礦物殘留等，多見指示巖漿混合的標(biāo)志性礦物針狀磷灰石。暗色微粒包體中多見寄主二長花崗巖中的捕擄晶。包體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及與寄主巖石強(qiáng)烈地成分交換等均是巖漿混合作用的標(biāo)志。
關(guān)鍵詞：巖石學(xué)特征;暗色微細(xì)粒鎂鐵質(zhì)包體;巖漿混合作用;溫泉花崗巖;西秦嶺
[中圖分類號(hào)jP5sa.1[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼7 n[文章編號(hào)j1672-6561(2004)03-0007-06
作者簡介：李永軍(1961一)，男，甘肅天水人，副教授，博士，現(xiàn)從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及地球探測信息研究工作。
1 巖體分布及時(shí)代
溫泉花崗巖體位于秦嶺造山帶西段北秦嶺加里東造山帶與中秦嶺華力西褶皺帶的拼結(jié)部位[1,2]，行政區(qū)隸屬甘肅省天水市武山縣溫泉鄉(xiāng)一甘谷縣古坡鄉(xiāng)。巖體地表形態(tài)似圓形，出露面積約253 km2，巖體中心坐標(biāo)為東經(jīng)105°07′00″，北緯.34°37′00″。
巖體由酸性端元寄主巖石和基性端元的基性巖墻群及暗色微細(xì)粒鎂鐵質(zhì)包體群構(gòu)成。寄主巖石是一個(gè)多期復(fù)式巖體，呈同心環(huán)狀分布，由5個(gè)巖石單元組成，各單元之間多為脈動(dòng)接觸，關(guān)系清晰(圖1)。
巖體中部I一Ⅲ單元中產(chǎn)有較多暗色微細(xì)粒鎂鐵質(zhì)包體(Mafic magmatic enclave，代號(hào)MME)。巖體東部出露3個(gè)基性巖墻群(Dyke)，方向與鎂鐵質(zhì)微粒包體展布方向一致。
于W單元中獲得259 Ma的單顆粒錯(cuò)石U一Pb年齡，巖體時(shí)代為二疊紀(jì)末期一三疊紀(jì)早期〔3〕。
2 寄主巖石的主要巖石學(xué)特征
寄主巖石的巖石類型以似斑狀黑云母二長花崗巖為主(圖2一圖4)，可劃分為5個(gè)填圖單元(表1)，主要巖石學(xué)特征見表2。
無慢源巖漿混合作用區(qū)段或慢源巖漿混合作用較弱的區(qū)段，寄主巖石主要顯示正常巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，同一般二長花崗巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造無明顯區(qū)別。巖體從早期單元向晚期單元演化中，由細(xì)粒結(jié)構(gòu)向中一細(xì)粒、中粒、中粗粒演化;斑晶從無到有，由少到多，其中鉀長石、斜長石的典型晶形、雙晶、環(huán)帶構(gòu)造、斜長石排號(hào)等也無異常變化。
異常結(jié)構(gòu)構(gòu)造是指巖漿在運(yùn)移、就位和冷凝結(jié)晶這一過程中，由于成巖環(huán)境的巨大變化或是巖漿成分的突變等，導(dǎo)致成巖作用的突變，形成了顯著的有別于正常成巖作用過程的結(jié)構(gòu)構(gòu)造現(xiàn)象。溫泉巖體的異常結(jié)構(gòu)構(gòu)造，見巖體主成巖階段(I-Ⅳ單元)的各類巖石中，巖漿混合作用形成的巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造十分發(fā)育，說明巖漿混合作用幾乎發(fā)生于整個(gè)成巖全過程中。最常見的是兩群石英共生，大顆粒石英粒徑一般為1 mm，而外圈有0.02一0.05mm的小顆粒石英包裹;鑲邊構(gòu)造發(fā)育，主要見長石類(尤其是條紋長石)、石英、角閃石、黑云母中均有大量的鑲邊，鑲邊礦物以細(xì)小顆粒的石英為主;另外，反映礦物結(jié)晶過程中的淬火構(gòu)造如針狀磷灰石也普遍存在(圖5c,d)，不僅在鎂鐵質(zhì)微粒包體、基性巖墻中非常發(fā)育，而且在巖漿混合花崗巖中也有針狀磷灰石。這些結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，均說明礦物在結(jié)晶生長過程中，其溫度、壓力、巖漿的成分等均發(fā)生重大變化。
自形程度差異、鑲邊結(jié)構(gòu)、淬火結(jié)構(gòu)、晶形的變化、條紋的變形等結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化或與溫度、壓力有關(guān)，或與巖漿的成分變化有關(guān)，但交代邊、熔蝕邊、蠶食的港灣狀結(jié)構(gòu)、交代縫合線，說明巖漿成分發(fā)生了突變。
一般情況下，性質(zhì)差異較大的巖漿注入或是性質(zhì)差異較大的圍巖的同化混染都有可能導(dǎo)致巖漿成分的突變，但從本巖體來看，這些結(jié)構(gòu)構(gòu)造最為發(fā)育的地區(qū)即是基性巖墻和暗色包體最為發(fā)育的區(qū)域，即慢源巖漿的混入導(dǎo)致了總巖漿成分的顯著變化。
3 包體巖石學(xué)特征
3.1包體的巖石類型
包體有微細(xì)粒輝長閃長巖、閃長巖、石英閃長巖。主要礦物有：斜長石，見原生斜長石和斜長石捕擄晶兩類。原生斜長石35%-60%，發(fā)育聚片雙晶及環(huán)帶，邊部凸向鉀長石處形成卡鈉復(fù)合雙晶，并見蠕英結(jié)構(gòu)，An為32 -42，為中性斜長石；斜長石捕擄晶的邊緣被強(qiáng)烈熔蝕和交代，An為22 - 27；普通角閃石5% -25%，自形一半自形，部分被黑云母交代；黑云母15%，邊緣被酸性端元石英交代形成不規(guī)則狀及鋸齒狀。
3.2包體的形態(tài)與大小
包體多見橢球狀、紡錘狀、餅狀、扁豆?fàn)睢唸A狀、蟒螞狀、撕裂狀及不規(guī)則形態(tài)，大小懸殊，大者近1 m，小至幾厘米甚至更小，見“拖尾”等流線性形態(tài)，表明包體被“包裹”時(shí)呈塑性狀態(tài)〔7一13〕。
3.3包體結(jié)構(gòu)構(gòu)造
一般以暗灰色、灰褐色為主，少數(shù)為灰黑色。外圈常見暗色礦物組成的淺色暈圈。巖石以細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)為主，粒度0.2 -0.5 mm，另見蠕英結(jié)構(gòu)，為典型巖漿結(jié)構(gòu)，部分邊界見冷凝邊。斜長石呈自形一半自形柱狀，也有部分呈粒狀;輝石礦物呈粒狀充填其中，黑云母呈板狀且生長受到其他礦物的限制，邊緣成港灣狀，見針狀磷灰石插在其他礦物之間。磷灰石在寄主巖石及鎂鐵質(zhì)微粒包體中的形態(tài)是截然不同的，前者磷灰石通常呈短柱狀晶體，而后者則顯極長的細(xì)針狀(圖Sc, d)。根據(jù)Wyllie等實(shí)驗(yàn)結(jié)果，鎂鐵質(zhì)微粒包體中的針狀磷灰石是在淬冷狀態(tài)下結(jié)晶形成的，說明形成鎂鐵質(zhì)微粒包體的基性巖漿較寄主酸性巖漿有較大溫差，結(jié)晶過程中有快速的放熱作用〔3〕。另外在部分包體邊界見冷凝邊〔14〕，并見長石斑晶環(huán)繞分布(圖5a) 。 Pabst (1928)認(rèn)為包體在其被“包裹”時(shí)并非固態(tài)的最為有力地證據(jù)就是具有冷凝邊，這就從一個(gè)側(cè)面證明了包體與寄主巖石有可能進(jìn)行巖漿混合作用。包體中的斜長石常見異常環(huán)帶，環(huán)中包有暗色礦物，有時(shí)環(huán)繞其周邊有細(xì)小的暗色礦物，其外又發(fā)育它形生長邊(圖5c)，表明結(jié)晶過程中巖漿成分有突變，有異常成分巖漿的加入(巖漿混合作用)〔12〕。
綜合分析，形成鎂鐵質(zhì)微粒包體的巖漿經(jīng)歷了兩大結(jié)晶階段。第一階段為快速結(jié)晶階段，較熱地鎂鐵質(zhì)巖漿與較冷地酸性巖漿遭遇后，快速降溫達(dá)到與花崗巖漿相同的溫度，即達(dá)到熱平衡，由于鎂鐵質(zhì)巖漿的過冷度(熔體溫度低于其液相線溫度的程度)明顯超過長英質(zhì)巖漿，因而結(jié)晶速度要比長英質(zhì)巖漿快。這一階段中，由于鎂鐵質(zhì)微粒包體巖漿的成核速度很快而晶體生長速度很慢，鎂鐵質(zhì)礦物、斜長石及副礦物形成細(xì)粒、微粒結(jié)構(gòu)。第二階段為相對(duì)慢速結(jié)晶階段，這時(shí)鎂鐵質(zhì)微粒包體的殘余巖漿或經(jīng)混合作用改造的巖漿，與其寄主花崗巖漿以相同速度冷卻[10]。此外，熔體中的擴(kuò)散作用引起的包體與寄主花崗巖漿之間的元素交換，可以導(dǎo)致同種礦物在包體中和寄主巖中成分的趨同。
3.4包體與寄主巖石的成分交換
多數(shù)鎂鐵質(zhì)微粒包體與寄主巖石在成分、色率、結(jié)構(gòu)構(gòu)造上呈弱過渡關(guān)系，界線模糊。宏觀上鎂鐵質(zhì)微粒包體中經(jīng)?；烊爰闹鲙r石中的鉀長石巨晶(捕虜晶)，斑晶約1一2 cm，其粒度較包體中的正常礦物粒度大1個(gè)甚至幾個(gè)數(shù)量級(jí)。包體中可看到長石斑晶在其內(nèi)部定向排列或被圓化、或被基日生蒯繃么于其中的現(xiàn)象，亦反映了二者之間的嘴翻留翎嗯翻暗凳礦物如角閃石、黑云母粒度明顯由監(jiān)翅經(jīng)爵節(jié)勺泡體逐漸減小，在過渡區(qū)域內(nèi)尚有少量石丁英存在，但在鎂鐵質(zhì)微粒包體核心區(qū)幾乎沒有石英存在。即鎂鐵質(zhì)微粒包體與寄主巖石間不僅界線模糊，而且存在著成分交換。因此，鎂鐵質(zhì)微粒包體是半塑性狀態(tài)一塑性狀態(tài)的基性巖漿與酸性巖漿混合形成的。
3.5包體與圍巖成分的對(duì)比
巖體北緣圍巖是太古代變質(zhì)火山巖一碎屑巖；南緣圍巖為泥盆系大草灘群粗碎屑巖。在區(qū)域上也找不到與包體相同的地質(zhì)體〔1〕，因而可排除鎂鐵質(zhì)微粒包體來自于圍巖，推斷鎂鐵質(zhì)微粒包體源于深部巖漿。
3.6捕虜晶定向
包體內(nèi)部捕虜?shù)拈L石斑晶有定向現(xiàn)象，其長軸方向與包體的長軸方向基本一致，有時(shí)還可見到包體周圍有鉀長石斑晶沿鎂鐵質(zhì)微粒包體外緣環(huán)繞，但鎂鐵質(zhì)微粒包體與寄主巖石都未見到由于后期改造形成的塑性變形或重結(jié)晶。根據(jù)Arzi ( 1978 )實(shí)驗(yàn)證實(shí)，若要產(chǎn)生巖漿流動(dòng)，又不引起晶體內(nèi)部塑性形變的定向運(yùn)動(dòng)，必須有30%一35%以上的熔體存在〔15〕。因此，鎂鐵質(zhì)微粒包體內(nèi)及外緣長石斑晶的定向，是兩類巖漿在塑性狀態(tài)共同作用的結(jié)果，即鎂鐵質(zhì)微粒包體是基性巖漿在塑性狀態(tài)中變形與運(yùn)移的產(chǎn)物。
3.7包體群的定向
包體群在寄主巖體中的排列與基性巖墻以及區(qū)域主構(gòu)造線一致，有可能是巖漿流動(dòng)過程中受到圍巖限制或區(qū)域構(gòu)造共同作用形成的?？傊?，包體是其基性巖漿在塑性狀態(tài)下運(yùn)移及就位時(shí)，受圍巖限制、區(qū)域構(gòu)造作用、流體壓力、局部對(duì)流等復(fù)雜系統(tǒng)共同作用的結(jié)果。
4 基性巖墻的巖石學(xué)特征
基性巖墻群與微細(xì)粒鎂鐵質(zhì)包體密切共生，巖墻周圍微細(xì)粒鎂鐵質(zhì)包體數(shù)量明顯增多，個(gè)體較大，巖墻的展布方向與微細(xì)粒鎂鐵質(zhì)包體顯示的定向性基本一致?；詭r墻群的主要巖性有混染細(xì)粒閃長巖、混染細(xì)粒石英閃長巖、混染細(xì)粒花崗閃長巖等，其間見寄主巖石的捕擄晶，捕擄晶邊緣被熔蝕為不規(guī)則狀、港灣狀、孤島狀和鋸齒狀，鏡下的主要巖石學(xué)特征與包體的巖石學(xué)特征基本一致。
5 結(jié)論
通過對(duì)溫泉巖體的巖石學(xué)研究得出，寄主巖石以似斑狀二長花崗巖為主，無巖漿混合作用或巖漿混合作用較弱區(qū)段，顯示正常的花崗巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造。巖漿混合作用強(qiáng)烈區(qū)段，巖石的異常結(jié)構(gòu)構(gòu)造十分發(fā)育，礦物之間自形程度差異顯著，常見交代邊、熔蝕邊、蠶食的港灣狀結(jié)構(gòu)及交代縫合線、礦物鑲邊等，多見指示巖漿混合的標(biāo)志性礦物針狀磷灰石。暗色微細(xì)粒包體中多見寄主二長花崗巖中的捕擄晶。包體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及與寄主巖石強(qiáng)烈的成分交換等特征均揭示了巖漿混合作用的特征。己有大量巖石化學(xué)資料佐證該巖體的巖漿混合作用信息〔16-18〕。鎂鐵質(zhì)微粒包體是巖漿混合作用的重要標(biāo)志，對(duì)于研究殼一慢深部作用過程、探索地殼生長與地殼增生事件、反演地殼結(jié)構(gòu)、探討構(gòu)造動(dòng)力學(xué)演化及花崗巖漿侵位空間及其地球動(dòng)力學(xué)有很重要的意義〔19-20。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]霍福臣，李永軍. 西秦嶺造山帶的建造與地質(zhì)演化[M].西安：西北大學(xué)出版社，1995.
[2]李永軍，霍福臣. 西秦嶺東段侵入巖的構(gòu)造成因類型[J].甘肅地質(zhì)學(xué)報(bào)，1996.5(1):30~44.
[3]李永軍，丁仁平，劉志武，等.西秦嶺溫泉花崗巖體的新認(rèn)識(shí)[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn)，2003，(3)：8~11.
[4]國際國科聯(lián)(IUGS )火成巖分類委員會(huì)、火成巖分類及術(shù)語詞典[M].王碧香，沈昆，畢立君譯.北京：地質(zhì)出版社，1991.
[5] De La Roche， H Leteeeier， J Grande Claude P. et al. A classification of volcanic and plutonic rocks using RI -R2 diagrams and major element analyses一its relationships and current nomemcla-ture[J]. Chem. Geol.1980, 29：183~210.
[6]高秉章，洪大為，鄭基儉，等.花崗巖類區(qū)1：5萬區(qū)域地質(zhì)填圖方法指南[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1991.
[7]Vernon R H. Microgranitoid enclaves in granites-globules of hybrid magma quenched in a plutonic environment[J]. Nature,1984, 309：428~439.
[8]Giorgio Rivalenti, Maurizio Mazzucchelli, Vicente Antonio, Vitorio Girarcli etc,.Petrogenesis of the paleoproterozoic basalt-andesite-rhyolite dyke association in the carajas region [ J].Amazonian craton. Lithos，1998，43：235一265.
[9]王德滋.微?；◢弾r包體的成因[J].桂林冶金地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，1992，12(3)：225~240.
[10]江萬.中酸性侵入巖中鐵鎂質(zhì)微粒包體及其意義[J].地質(zhì)科技情報(bào)，1996，,15(1)：13～18.
[11]馬昌前.花崗巖類巖漿動(dòng)力學(xué)—理論方法及鄂東花崗巖類例析[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1994。
[12]肖慶輝.鄧晉福，馬大銓，等：花崗巖研究思維與方法[M].北京：地質(zhì)出版社，2002。
[13] Didier.花崗巖及其包體—包體與花崗巖成因關(guān)系[M].姜?jiǎng)僬伦g.北京：地質(zhì)出版社，1981.
[14] Giorgio Rivalenti, Maurizio Mazzucchelli, Vicente Antonio, Vitorio Girarcli etc.Petrogenesis of the paleoproterozoic basalt-andesite一rhyolite dyke association in the carajas region, Amazonian craton[J]. Lithos,1998,43:：235~265.
[15]Atzi A A. Critical phenomena in rheology of partially melted rocks[ J ]. Tectonophysics. 1978,44: 173~184.
[16]李永軍，趙仁夫，李注蒼，等.巖漿混合花崗巖微量元素成因圖解嘗試—以西秦嶺溫泉巖體為例[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版).2002. 25(3):7~11.
[17]李永軍，李景宏，孔德義，等.西秦嶺溫泉混漿混合花崗巖的地球化學(xué)特征[J].地質(zhì)地球化學(xué)，2003.31(4):43一49.
[18]李永軍，劉社華，李注蒼，等.西秦嶺溫泉花崗巖體巖漿混合作用的地球化學(xué)信息[J].地質(zhì)與勘探，2003. 39 ( 6 ) : 33~36.
[19]王濤.花崗巖混合成因研究及大陸動(dòng)力學(xué)意義[J].巖石學(xué)報(bào)，2000,16(2):161一1681.
[20]Markka Vaisanen, Irmeli Manttari, Leo M. kriegsman, etal. Tectonic setting of post-collisional magmatism in the Palaeo-proterozoic Svecofennian Orgogen, SW Finland [J]. Lithos,2000,54：63一81.
