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本文作者：夏昭德1,2姜常義1,2盧榮輝1,3作者單位：1長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院2西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3四川華源礦業(yè)勘查開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司

巖相學(xué)及礦物晶體化學(xué)特征

輝長(zhǎng)巖：灰綠、墨綠色，輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造．巖石主要由普通輝石（35％～45％）、斜長(zhǎng)石（35％～40％）、角閃石（5％～10％）等組成（表1）．輝石多發(fā)生次閃石化、陽(yáng)起石化．斜長(zhǎng)石為拉－倍長(zhǎng)石，常見(jiàn)綠泥石、綠簾石化、絹云母化；金屬礦物可見(jiàn)磁鐵礦、磁黃鐵礦、鈦鐵礦等，總含量＜5％．輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖：灰綠、墨綠色，輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造．巖石主要由普通輝石（25％～35％）、紫蘇輝石（25％～35％）、斜長(zhǎng)石（35％～40％）等組成．輝石多發(fā)生次閃石化、陽(yáng)起石化．斜長(zhǎng)石為拉－倍長(zhǎng)石，常見(jiàn)綠泥石、綠簾石化、絹云母化，金屬礦物可見(jiàn)磁鐵礦、磁黃鐵礦、鈦鐵礦等（圖2d），總含量＜5％．含長(zhǎng)輝石巖：灰黑色，巖石主要由單斜輝石（40％～50％）和斜方輝石（35％～45％）組成，并含有少量斜長(zhǎng)石（＜5％），輝石多發(fā)生次閃石化、陽(yáng)起石化．斜長(zhǎng)石為拉－倍長(zhǎng)石，常見(jiàn)綠泥石、綠簾石化、絹云母化．橄欖輝長(zhǎng)巖：灰、灰褐、灰綠色，具包含結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)、輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)．巖石主要由圓粒狀橄欖石（10％～20％）、單斜輝石（30％～40％）、拉長(zhǎng)石（40％～50％）以及少量磁黃鐵礦等組成（圖2b，2c）．橄長(zhǎng)巖：灰褐色，包橄結(jié)構(gòu)（圖2a），巖石主要由橄欖石（20％～25％）、斜長(zhǎng)石（70％～75％）及少量單斜輝石（＜5％）組成，其中橄欖石的Fo為77～79，屬貴橄欖石．

巖石地球化學(xué)特征

1主量元素地球化學(xué)

哈拉喬拉巖體巖石的SiO2含量為42．33％～45．66％，多屬超基性巖類．MgO（6．92％～19．53％）、Fe2O3T（7．84％～12．61％）、CaO（7．14％～194）和Al2O3（121％～228％）含量變化大（表2）．除兩件樣品的TiO2含量大于1外，其余樣品的TiO2為0．09％～0．68％．Na2O、K2O、P2O5、MnO含量都很低．含長(zhǎng)輝石巖、橄長(zhǎng)巖、橄欖輝長(zhǎng)巖樣品的m／f值（m／f＝（Mg2＋＋Ni2＋）／（Fe2＋＋Fe3＋＋Mn2＋）原子數(shù)比值）介于2．48～38之間，屬鐵質(zhì)超基性巖（吳利仁，1963），對(duì)形成銅鎳礦有利．此外，輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖樣品的m／f為0．98～2．46，多小于2，多屬鐵質(zhì)基性巖．在SiO2－FeOT＊／MgO圖解（圖3）上，樣品均位于拉斑玄武巖系列區(qū)．

2稀土微量元素地球化學(xué)

稀土元素總量為6．42×10－6～21．37×10－6，為球粒隕石的2～5倍．（La／Yb）N＝1．74～44，（La／Sm）N＝1．43～2．78，（Gd／Yb）N＝0．98～1．71，相對(duì)富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，δEu＝1．04～2．28，多具有較明顯的正銪異常（表3，圖4）．在微量元素蛛網(wǎng)圖上，相對(duì)富集大離子親石元素而虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，具有較明顯的Nb、Ta、Zr、Hf、P負(fù)異常．各巖類中，從橄長(zhǎng)巖、橄欖輝長(zhǎng)巖到含長(zhǎng)輝石巖，再到輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖，稀土元素、微量元素含量有增加的趨勢(shì)（圖4）．

3Nd－Sr－Pb同位素地球化學(xué)

哈拉喬拉巖體中橄欖輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖樣品的εNd（t）值分別為－2．39、－0．78、－2．62；εSr（t）值分別為37．49、45．28、498．從這些數(shù)據(jù)來(lái)看，該巖體的Nd、Sr同位素組成變化較?。ū?），而且數(shù)據(jù)點(diǎn)在Nd－Sr同位素相關(guān)圖（圖5）上均位于第四象限，顯示出Nd、Sr同位素的富集特征．橄欖輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖樣品的206Pb／204Pb、207Pb／204Pb和208Pb／204Pb值變化組成18．033～18．276，15．491～15．587，37．874～38．30樣品的U／Pb、Th／Pb比值低（U／Pb＝0．02～0．08，Th／Pb＝0．04～0．13），巖體形成后放射成因Pb同位素積累少，Pb同位素的測(cè)試值與其初始值之間偏差小．在圖6上，鉛同位素組成位于MORB范圍內(nèi)或其附近，表明該巖體的Pb同位素組成具有MORB親和性．

討論

1原生巖漿與分離結(jié)晶

Mg＃（Mg＃＝Mg／（Mg＋Fe））是鑒別原生巖漿的重要標(biāo)志之一．Green（1975）認(rèn)為，與地幔橄欖巖平衡的原生巖漿的Mg＃＝0．63～0．73；Sato（1977）指出原生巖漿的Ni＝235×10－6～400×10－6；Freyetal．（1978）認(rèn)為，Mg＃＝0．68～0．73；Hess（1992）認(rèn)為Mg＃＞0．68，Ni＝300×10－6～400×10－6．該巖體有5件樣品的Mg＃＝0．71～0．73，這5件樣品的MgO平均值為11．4％，表明形成該巖體的巖漿為高鎂的拉斑玄武質(zhì)巖漿，但這幾件樣品的Ni含量（31．51×10－6～159．1×10－6）普遍偏低，這可能是由于其源區(qū)中含有相當(dāng)數(shù)量的再循環(huán)洋殼物質(zhì)．哈拉喬拉巖體巖石中的包橄結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)、含長(zhǎng)結(jié)構(gòu)以及輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)等，表明巖漿結(jié)晶過(guò)程中橄欖石是最早結(jié)晶的礦物，輝石、斜長(zhǎng)石在其后結(jié)晶，部分斜長(zhǎng)石結(jié)晶早于輝石（圖2）．在圖7上，橄長(zhǎng)巖、橄欖輝長(zhǎng)巖和含長(zhǎng)輝石巖樣品的MgO與SiO2成明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，MgO與FeO、Ni、Co成明顯的正相關(guān)關(guān)系，反映了巖漿演化過(guò)程中主要發(fā)生了橄欖石的分離結(jié)晶．MgO與CaO、Al2O3、Na2O呈明顯的負(fù)相關(guān)性反映了單斜輝石或斜長(zhǎng)石的結(jié)晶作用．CaO與Al2O3的相關(guān)性較好地反映了單斜輝石的結(jié)晶，因?yàn)閱涡陛x石的晶出可以導(dǎo)致巖漿中CaO和CaO／Al2O3比值的降低（Geistetal．，1998）．巖石樣品的δEu均大于1，表明存在斜長(zhǎng)石的聚集或堆晶作用．在圖6上，輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖樣品的MgO與FeO、TiO2呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，反映了巖漿結(jié)晶過(guò)程中有鈦鐵礦的析出，這與巖相學(xué)的觀察是一致的（圖2d）．巖相學(xué)和地球化學(xué)特征表明，哈拉喬拉巖體在巖漿演化過(guò)程中早期有橄欖石的結(jié)晶，其后主要是單斜輝石和斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶／堆晶，后期有鈦鐵礦的析出．

2同化混染與源區(qū)性質(zhì)

一般來(lái)說(shuō)，總分配系數(shù)相同或很相近的元素比值不會(huì)因結(jié)晶作用而改變．因此，根據(jù)總分配系數(shù)相同或很相近、對(duì)同化混染作用又敏感的元素比值（例如Ce／Pb、Th／Yb、Nb／Ta、Ta／Yb、K2O／P2O5、Ti／Yb、Zr／Nb等）間的協(xié)變關(guān)系，可以用來(lái)檢驗(yàn)同化混染作用的存在與否，并判斷混染程度（CampbellandGriffiths，1993；Bakeretal．，1997；Macdonaldetal．，2001）．Th／Yb－Ce／Pb、Nb／U－Ta／Yb、Th／Zr－TiO2／Yb相關(guān)性均較弱，表明巖漿演化過(guò)程中同化混染作用弱．Nb與U、Ce與Pb具有相似的總分配系數(shù)，因此，Nb與U、Ce與Pb在地幔部分熔融過(guò)程中不發(fā)生明顯分異，可以反映巖漿源區(qū)的地球化學(xué)特征．洋中脊玄武巖（MORB）和洋島玄武巖（OIB）的Nb／U比值47±10，原始地幔中Nb／U比值約為34，大陸地殼的Nb／U比值（約9～12）．典型地幔的Ce／Pb比值（25±5）和地殼Ce／Pb比值（＜15）（SunandMcDonough，1989；Hofmann，1988）．哈拉喬拉巖體樣品的Nb／U值為0．59～9．20；Ce／Pb值為0．41～5．41，這些特征顯示出地殼物質(zhì)的印記，但在相關(guān)元素比值構(gòu)成的直角坐標(biāo)圖上，往往沒(méi)有明顯的趨勢(shì)性變化規(guī)律．這種特征反映了源區(qū)的性質(zhì)而非地殼混染作用的結(jié)果，這是因?yàn)橥烊咀饔玫谋举|(zhì)屬性之一是化學(xué)不均勻性，受到不同混染程度的巖漿具有不同的元素比值．因此，不同批次、受混染程度不同的巖漿在上述元素比值構(gòu)成的直角坐標(biāo)圖上自然就會(huì)表現(xiàn)出協(xié)變關(guān)系．因交代作用而富集的巖石圈地幔，其源區(qū)必然存在化學(xué)不均勻性．但是，在同一部位同期生成的巖漿，會(huì)因?yàn)榈腿劢M分的優(yōu)先萃取作用和在巖漿源區(qū)及上升通道中的混合作用而達(dá)到化學(xué)上的均勻性．此外，基于同樣的原因，若為同化混染，大離子親石元素的微量元素配分曲線會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則波動(dòng)；若為源區(qū)富集，則微量元素配分曲線相對(duì)平滑且大體平行，本區(qū)巖石顯示出這種特征（姜常義等，2007）．此外，同位素地球化學(xué)方面，哈拉喬拉巖體的Nd、Sr同位素組成變化較小且均位于第四象限，這應(yīng)該反映了源區(qū)性質(zhì)，說(shuō)明其源區(qū)屬富集型地幔．由于該巖體的同化混染作用較弱，其陸殼物質(zhì)印記應(yīng)源自于源區(qū)富集．哈拉喬拉巖體巖石化學(xué)組成部分屬拉斑玄武巖系列，樣品富集大離子親石元素和輕稀土元素、有明顯的Nb、Ta虧損，（Nb／La）N比值介于0．24～0．56，遠(yuǎn)小于1，Th／Ta（31～37．33）、Th／Nb（0．30～87）比值較高，表明地幔源區(qū)含有被消減板片脫水和／或部分熔融而交代的地幔楔物質(zhì)（Wilson，1989；Elliottetal．，1997）．由于La、Ba、Th、Zr和Nb具有相近的分配系數(shù)，分離結(jié)晶作用不會(huì)影響巖漿中La／Nb、La／Ba、Ba／Nb比值，而且?guī)r漿演化過(guò)程中發(fā)生的同化混染作用不是十分強(qiáng)烈，因此，這些元素對(duì)比值的顯著不同可以指示源區(qū)特征（Woodheadetal．，2001）．La／Ba－La／Nb以及Nb／Zr－Th／Zr之間的關(guān)系指示巖漿源區(qū)存在交代改造的富集型巖石圈地幔（圖8）．同時(shí)，初始Sr、Nd同位素組成變化范圍小而且均屬富集型，所以哈拉喬拉巖體的地幔源區(qū)為被交代改造的富集型巖石圈地幔．

結(jié)論

（1）哈拉喬拉巖體主要由輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖、含長(zhǎng)輝石巖、橄欖輝長(zhǎng)巖、橄長(zhǎng)巖組成．巖石化學(xué)組成屬拉斑玄武巖系列．巖石普遍富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損不相容元素，具有明顯的Nb、Ta異常．（2）巖體的Nd、Sr同位素組成屬富集型．元素地球化學(xué)和Nd、Sr同位素地球化學(xué)證明，巖漿源區(qū)為被消減板片交代改造過(guò)的富集型巖石圈地幔．（3）原生巖漿為高鎂拉斑玄武質(zhì)巖漿．巖漿演化過(guò)程中主要發(fā)生了橄欖石、單斜輝石以及斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶／堆晶，后期有鈦鐵礦的析出．