1、《法医秦明》是法医秦明所著的系列悬疑小说,先后由漓江出版社、湖南文艺出版社出版,现已出版万象卷六部,分别为《尸语者》《无声的证词》《第十一根手指》《清道夫》《幸存者》《偷窥者》,以及众生卷一部,《天谴者》。该系列已被改编成多部网络剧,分别为《法医秦明》、《法医秦明2:清道夫》、《法医秦明之幸存者》、《尸语者》。
2、秦明,1981年1月生于安徽省铜陵市,毕业于皖南医学院,现任安徽省公安厅物证鉴定管理处法医病理损伤检验科科长,副主任法医师。第四届安徽省法医学会秘书长。
按照系统论的观点,成矿系列是一个系统,而一个系统是由诸要素构成的。作为成矿系列这个系统中的要素就是各种构造-岩石环境中形成的各个矿床成因类型。成矿系列的结构,系指各要素,也即各矿床类型、矿床类型组合(成矿亚系列)在时间、空间上的相互联系和相互作用方式。研究成矿系列的结构及其成矿系列间的相互关系,可以从理论上进一步阐明区域矿床分布规律(成矿规律)。
翟裕生、姚书振等(1996)研究了长江中下游燕山期“I型”花岗岩类有关的成矿系列的内部结构及其与沉积成矿系列、风化成矿系列的相互关系,发现有几种基本特性,即在成矿时间结构上具有时限性和阶段性,空间分布上具有共生性、过渡性、重叠性和分带性(见第四章,图4-14),在物质结构上具有矿质组合的多样性、继承性和矿量分布的互补性等,这在不同层次上均有所表现。
(一)时间结构上的时限性和阶段性
长江中下游区域成矿系列在时间分布上具有明显的时限性和阶段性,主要表现在:
(1)不同成矿系列形成的时间有显著的差别。沉积成矿系列各类矿床形成较早,时间跨度也较大,但主要形成于170Ma前的古生代和中生代早期。并且,规模较大的沉积矿床(层)和矿源层集中发育于中石炭世至二叠纪,如沉积黄铁矿矿床和菱铁矿矿床等。与I型花岗岩类有关的Fe、Cu、Au等成矿系列则主要形成于中生代,集中发育于170~90Ma。这一时期是燕山期构造—岩浆活动的高峰期,也是区域成矿的鼎盛时期,该区绝大部分矿床是这一作用的产物。风化成矿系列则形成于90Ma之后,特别是第三纪以来,它们是沉积成矿系列及内生成矿系列的矿床或矿化岩石长期风化作用的产物。
(2)燕山期与I型花岗岩类有关的成矿系列中,各成矿亚系列形成的时间有一定的差异。矽卡岩-斑岩型Cu、Mo、Au成矿亚系列形成较早,为170~130Ma;矽卡岩、矿浆-矽卡岩复合型Fe及Fe、Cu成矿亚系列形成稍晚,为160~120Ma;玢岩铁矿成矿亚系列形成最晚,为130~90Ma。3个亚系列在形成时间上又有一定的重叠,这一成矿的演化史,与区域构造、岩浆演化密切相关。从J3末到K1末(150~90Ma),本区的构造演化有断块加剧、深断裂及裂陷程度逐步增强的趋势,与此相应,岩浆来源的深度也逐渐增加,幔源物质所占比例增大,从而使成矿岩浆岩也由高碱富钾中酸性岩亚系列向富钠偏基中性岩亚系列演化,导致铁、铜等的成矿时间在总体上具有“铜(钼)及铜铁较早,铁较晚”的趋势。
(3)矿床和矿田形成具有多阶段性。对于多数金属矿床来说,基本上都经历了硅酸盐阶段、氧化物阶段、石英硫化物阶段或硫化物阶段、碳酸盐阶段等4个成矿阶段。各阶段的矿化程度不同,依矿床类型而异,铁矿床以氧化物阶段最重要,而对铜多金属矿床来说,则以石英硫化物阶段最为重要。
在一些复合型矿床中,成矿受较多因素控制,矿化时间较长,并可划分出若干期次,如气化热液期(包括上述4个阶段)、矿浆贯入期等。很多大型矿田(床)具有岩浆多期次侵入、多次成矿的特点,这就造成更为复杂的成矿历史。如铜录山、铁山、城门山、铜陵狮子山等的成岩成矿都是多期次的。
(二)空间分布(结构)上具有共生性、过渡性、重叠性和分带性
(1)共生性。指在一个成矿系列中,不同成因类型矿床(体)间的紧密共生关系。例如斑岩型铜矿与矽卡岩型铜矿的共生颇为多见,如铜山口、丰山洞等矿床。矿床类型间共生性的出现,是与矿质供应充足、成矿条件多样、成矿以后保存条件较好等因素有关。
(2)过渡性。指在一个成矿系列中,各端员矿床类型间的过渡,即出现在地质矿化特征上具有“亦此亦彼”性质的矿床类型。例如,安徽当涂的白象山铁矿床,就是介于玢岩型铁矿与矽卡岩型铁矿之间的过渡类型。再有,两亚系列之间的矿床类型的过渡,亦属此类。例如铜录山铜-铁矿床即兼有矽卡岩型铜矿和矽卡岩型铁矿的过渡性特征。过渡性的产生,或是由于地质-成矿作用在发展演化过程中由一种性质的作用转化为另一种性质的作用时,转化的时间持续较长;或是控矿条件具有“亦此亦彼”的性质;或是成矿介质具有连续演化的特征。前面介绍的矿浆-热液过渡性流体就是形成矿浆-热液过渡型铁矿的基本原因。
(3)重叠性。指在同一成矿系列中,形成时间上有先有后的不同矿床类型在同一空间出现,具有空间重叠关系。重叠性的产生根源在于成矿系统长期在同一成矿空间范围内演化,对于内生矿床来说,即矿化作用沿着同一构造-岩浆脉动中心多次反复地进行。例如,城门山矿床,早期花岗闪长斑岩侵位,形成矽卡岩型和斑岩型铜(铁)矿化,稍晚石英斑岩爆发就位,形成铜(铁)矿化,两者重叠,构成城门山铜矿的主体。此外,不同成矿系列之间,也可具有空间重叠关系。例如,铜官山等矿床中矽卡岩型矿体与层控含铜黄铁矿型矿体(沉积-改造型)就有叠加关系,也即与I型花岗岩有关的成矿系列与沉积成矿系列之间重叠的表现。再如铁帽型金矿(如马山、吴家金矿)的出现也是不同成矿系列(作用)重叠的表现。长江中下游复合型矿床大量出现,正是重叠性的充分表现。有时,在同一矿床中既有不同成矿系列之间的重叠,又有同一成矿系列不同类型矿体的重叠,形成多位一体的复合型矿床,以城门山矿床最为典型,这也是成矿继承性的表现。
(4)分带性。指同一成矿系列中,由于地质构造条件和成矿条件不同,矿床类型和矿种组合在空间分布上表现出差异性,主要表现在以下两个方面:
一是不同成矿亚系列分布在不同的构造单元中,构成不同的矿带(图5-5)。矽卡岩-斑岩型Cu、Mo、Au成矿亚系列分布于断块褶皱隆起区,沿北西西或东西向深断裂产出,形成5个以Cu为主的矿带,它们是大冶—九瑞Cu、Mo、Au矿带,月山—贵池Cu、Pb、Zn矿带,铜陵—沙滩角Cu、Au、S矿带,宁镇Cu、Pb、Zn、Fe、Mo矿带;滁县Cu、Fe矿带等。矽卡岩型、矿浆-矽卡岩复合型Fe及Fe、Cu成矿亚系列产于断块褶皱隆起区向断坳火山岩盆地过渡部位,并受北北东向深断裂控制,构成鄂城—灵乡Fe矿带。玢岩铁矿亚系列则形成于受北北东或北东向深断裂控制的火山岩盆地中及其边缘,成矿与富钠偏基的中性次火山岩密切相关,形成宁芜—繁昌、庐枞—安庆两个重要的Fe矿带。上述矿带也有一定的交叉和过渡,使区域矿化分带复杂化。根据初步研究,可分为3种情况;①铁矿带和铜矿带在平面上交接,为鄂城—灵乡铁矿带与大冶—九瑞铜矿带在大冶地区交接重叠呈“T”字型,产生出Fe-Cu-Au等过渡类型,如铜录山铁-铜矿床。②铁矿带和铜矿带呈“立体交接”。庐枞盆地铁矿带与铜陵矿带的交接可能同此种情况。盆地的上部即火山岩系中产出玢岩铁矿以及一些脉型Cu(Au)矿。但在盆地底盘岩层中即上侏罗统以下地层中,如在三叠系膏盐层中则有可能产出类似于月山矿田的矽卡岩型Cu-Fe矿床或Cu矿床,包括斑岩型Cu矿。如经进一步深部查探,确存在这种情况,则这种铁带、铜带的连接将是“立体交叉”(借用交通方面的词汇)。铁矿在上,铜-铁矿或铜矿在下。③铁带与铜带逐步过渡。宁芜矿带与宁镇矿带的交接可能属于此种情况。在宁芜矿带东北端有南京梅山铁矿,向东和北东则有蒋庙等基性岩中铁矿,向东则逐步变为斑岩型矿床为主,总体上呈渐变趋势,既非立体交叉,又不同于平面上叠接。详细情况还有待深入研究。
图5-5 长江中下游区铁、铜矿带分布图
二是同一成矿亚系列中各类型矿床空间分布的差异表现出的分带性。这种分带性往往是由于成矿构造—岩石环境或含矿岩体类型变化引起的,往往在矿带或矿田范围内有明显的表现。如宁芜—繁昌Fe矿带中的宁芜火山岩盆地中,可见到下列矿床自下而上依次出现(图5-4):①产于次火山岩体与前火山岩系断裂-接触带上的火山热液-接触交代过渡型Fe矿床;②产于次火山岩顶缘及内部冷缩裂隙带及角砾岩体中的玢岩型铁矿床;③产于突出岩瘤和岩钟顶缘钟状构造及塌陷角砾岩体中的矿浆贯入型及伟晶型铁矿床(体);④岩体外围岩层间裂隙和断裂裂隙控制的中低温热液型黄铁矿矿床(体)及石英镜铁矿矿床,有时有火山-沉积改造型铁矿床(体);⑤受火山口、破火山口及断裂裂隙控制的热液脉型铜(金)矿、铁矿床。在阳新—九瑞矿带的丰山—东雷湾Cu、Mo、Au矿田中,矿床类型空间上的分带性表现十分明显,从南东到北西依次出现矽卡岩型Cu、Fe矿床(东雷湾)、矽卡岩型-斑岩型Cu、Mo矿床(丰山洞)、矽卡岩型Au、Cu矿床(鸡笼山)。此外,铜陵狮子山矿田“五层楼”式矿化模式也是较典型的实例。
(三)物质结构上具有矿质组合多样性、继承性和矿量分布的互补性
(1)矿质组合的多样性。指同一成矿系列中,各类矿床成矿元素(形成工业富集的元素)组合具有多样性的特点。如矽卡岩-斑岩型Cu、Mo、Au成矿亚系列中,按照成矿金属元素组合可分为:Cu-Mo矿床(铜山口)、Cu-Fe-(Au)矿床(铜录山)、Cu-Mo-Fe矿床(城门山)、Cu矿床(武山)、Au-Cu矿床(鸡笼山、洋鸡山)等。矽卡岩型、矿浆-矽卡岩复合型成矿亚系列则可分为Fe矿床(张福山、程潮)、Fe-Cu(Au)矿床(铁山)等,它们Co的含量也较高。玢岩铁矿亚系列较简单,多为Fe或Fe-P矿床,矿石中V、Ti的含量较高。形成矿质组合多样性的原因是本区复杂的地质构造环境,可能与含矿岩浆的不同来源深度有关,也可能与基底地球化学背景的差异性有关。此外,同源岩浆分异演化、不同期次异地侵位成矿也是引起矿质组合差异性的原因,导致同一矿田内出现不同的元素组合的矿床。如铜录山矿田中,铜录山矿床为Cu-Fe矿床、鸡冠咀矿床为Au-Cu矿床,前者与燕山中期石英二长闪长玢岩有关,后者与燕山晚期正长闪长玢岩侵位有关。
(2)矿质组合的继承性。指同一个矿带内,不同时期形成的各类矿床系列的主成矿物质具有一致性;即成矿物质具有明显的继承性。如九瑞地区变质基底的富含Cu、Au的双桥山群,晚古生代形成海底热水沉积型含Cu、Au的层状硫化物矿(胚)层,燕山期形成斑岩-矽卡岩型Cu、Mo、Au矿床系列,新生代又形成具工业意义的以Au、Cu为主的风化矿床系列,而鄂东南灵乡到鄂城一带为贫Cu、Au相对富Fe的变质基底,晚古生代形成沉积型赤铁矿矿床,燕山期以产出矽卡岩型(广义)Fe矿为主。这种在长期成矿演化过程中,主成矿元素组合继承性的表现,反映出各地球化学区(省)自我演化的特点,不同地区的差异性则是壳幔物质组成不均一性的表现。
(3)矿量分布的互补性。指成矿物质在一个系列的各类矿床类型之间的数量分配关系及主要成矿元素间数量消长关系。已有的勘探结果表明,成矿物质在各有关矿床类型中具有“此多彼少”或“此少彼多”的关系,亦即成矿物质的分配在不同类型矿床之间是不均衡的。例如铜陵地区,矽卡岩型铜矿和层控铜矿的Cu储量占有主导地位,斑岩型和石英脉型等铜矿的储量,则属次要地位。而铜录山矿田Cu、Au储量主要集中在矽卡岩型矿床中,其他类型Cu、Au储量则很少。互补性的另一种表现是一个矿带内同一成矿系列成矿主元素数量之比是一常量,而在各矿床数量分配呈现此消彼长的关系。如九瑞—丰山洞地区,岩浆热液Cu、Au成矿系列的主成矿元素在几个主要矿田中的金属储量比很接近,城门山矿田的Cu(万吨)∶Au(吨)值为1∶039,武山矿田为1∶034,丰山矿田为1∶035,而整个矿带Cu∶Au为1∶035。反映出这些矿田成矿物质来源的一致性和成矿作用的相似性。但同一矿田中不同矿床主成矿元素金属储量所占的比例有很大差别,如丰山矿田中,丰山洞矿床Cu(万吨);Au(吨)为1∶033,鸡笼山矿床则为1∶1,即丰山洞铜占主导地位,而鸡笼山则金占的比例明显增大,铜相对较少,表现出明显的互补性,即铜与金储量的此消彼长的关系。
互补性体现了在同一成矿系列中各类矿床类型之间的物质结构关系,是具有普遍意义的一种现象。产生互补性的根本原因,在于一个成矿系列中的成矿物质都具有常量性质,由于围岩、地热梯度、运矿介质等条件有差异,同时内生成矿过程又是一个开放体系,从而造成成矿物质在各矿床类型,乃至各成矿阶段之间的分配是不均衡的(翟裕生等,1992)。
研究区不同时代的火成岩具有不同的分布格局,总体来讲印支期和燕山早期的火山岩和花岗岩主要分布在研究区西南部的粤西、闽西南、赣南和桂东地区,燕山晚期的火山-侵入杂岩则主要集中分布在浙闽粤沿海和长江中、下游地区。这一时空分布的总体特征,对建立本区岩浆作用的动力学模型是十分有意义的,这一方面反映了区域构造环境和应力场性质随时空的演变及其所形成的岩浆作用产物的差异,同时也指示不同构造-岩浆-成矿区在垂向和横向上壳幔结构和化学组成方面的不均一性。
1三叠纪火山岩
区内三叠纪火山岩主要为英安质和低硅流纹质,仅在火山活动初期局部地区有极少量的玄武岩出露(图4-3a)。其中酸性火山岩相对富K2O,主要为高钾英安岩和高钾流纹岩,(Al2O3)/(Na2O+K2O+CaO)(分子数比)值除个别样品略小于1外,绝大多数大于104,最高达135,峰值主要介于105~102之间,属铝过饱和系列。N(K)/N(K+Na)(原子数比)值多数大于05,峰值介于053~058之间。酸性火山岩的这些岩石化学特征均与大致同时形成、空间上具密切联系的大容口-十万大山S型花岗岩带的特征相类似,表明它们之间具成因联系。
微量元素地球化学特征上,这套岩石相对富Rb、Zr、Th、Sc等而贫Sr、Ba、U。稀土元素丰度普遍较高,w(∑REE)=(258~475)×10-6,轻、重稀土元素的分馏程度很小,LREE/HREE=20~357。负铕异常较大,δEu=034~057。球粒陨石标准化曲线较平缓。
2早侏罗世火山岩
区内早侏罗世火山岩为一套双峰式岩石组合,硅碱图上基性端员和酸性端员均处于亚碱性区域,岩石类型包括玄武岩、玄武安山岩、流纹岩及少量的粗面玄武岩和粗面安山岩。与区内早白垩世出现的双峰式火山岩相比,其碱度总的来说相对较弱,尤其是基性端员更是如此(比较图4-3b与图4-3a)。在AFM图解上,基性端员出现明显的富铁趋势,属典型的拉斑系列岩石。在SiO2-K2O关系图上,基性端员大多处于中钾范围内,少数具高钾的特征,仅赣南地区的个别样品因其很高的K2O含量而处于钾玄岩系列范围内。
该双峰式火山岩的基性端员在岩石化学上的最大特征是富Ti贫Al,其TiO2含量一般高于同类岩石约1%,而Al2O3含量则低于同类岩石约3%。同样,酸性端员与同类岩石相比也相对贫Al2O3。微量元素地球化学特征表现为富Co、Ni、Cr、Sc、W、Sn、Zn、Zr、Nb等元素而贫Rb、Sr、Ba、U等地壳(尤其是上地壳)中丰度较高的元素。
稀土元素特征上,基性端员和酸性端员间具显著差异,前者轻、重稀土元素的分馏程度较弱,不具Eu异常或呈弱的正异常;后者轻、重稀土元素的分馏程度较强,并出现明显的负Eu异常。
图4-3 区内三叠纪、早侏罗世火山岩TAS分类图
3中侏罗世侵入岩
研究区该期出露的侵入岩主要岩石类型为二长花岗岩、黑云母花岗岩和钾长花岗岩,少量石英二长岩和二云母花岗岩(图4-4)。岩石钙碱指数为5803,里特曼指数为202~277,碱度率(AR)为171~331。在K2O-SiO2关系图上,具高钾钙碱性系列的特征。
图4-4 区内中生代侵入岩的QAP图解
黑点为粤北、赣南地区;圆圈为闽西地区
2—钾(碱)长花岗岩;3a—花岗岩;3b—二长花岗岩;4—花岗闪长岩;5—英云闪长岩;6—碱长石英正长岩;7′—石英正长岩;8′—石英二长岩;9′—石英二长闪长岩;10′—石英闪长岩;9—二长闪长岩;10—闪长岩
在碱指数(K/(Na+K))-钙指数(C/A′CF,A′=Al-Na-K,C=Ca,F=Mg+Fe2+)图中,该期花岗岩类以富K贫Ca为特点,与晚侏罗世和白垩纪侵入岩类相比,其成分区间明显偏向Ⅱ象限。在氧化指数(Q=w(Fe3+)/w(Fe3++Fe2+))-C/A′CF图中,该期花岗岩类投点大都位于Q=035界线以下,表明相对还原的成岩环境。
微量元素以富Rb、Nb、K、Ta等元素,贫Sr、Ba、Cr、Ni、Co、V等元素为特征,稀土元素总量高,轻重稀土元素分馏程度低(22~56),强负铕异常(δEu=010~032,图4-5)。岩石地球化学特征表明该期侵入岩为典型的S型花岗岩类。
图4-5 中侏罗世侵入岩的微量元素模式图
4晚侏罗世火山-侵入杂岩
该期岩浆活动的产物构成了东南沿海和长江中下游中生代火山-侵入杂岩带的主体。在华夏陆块,火山产物以英安质和流纹质占绝对优势,只有少量(约5%)的安山岩及其相应成分的侵入岩,出露局限,SiO2含量频率的峰为73%,具酸性众数特征。这套火山岩化学上的最大特征是高硅富钾,在K2O与SiO2关系图上大多处于高钾区域,为高钾英安岩和高钾流纹岩组合(图4-6)。
图4-6 华夏陆块内火山岩的K2O-SiO2图解(据Peccerillo等,1976)
1—晚侏罗世火山岩;2—白垩纪火山岩
Ⅰ—岛弧拉斑玄武岩系列;Ⅱ—钙碱性系列;Ⅲ—高钾钙碱性系列;Ⅳ—橄榄安粗岩系列
空间上火山岩中SiO2、K2O、Na2O、CaO等氧化物含量的变化具一定的规律性,趋势面分析结果显示其等值线基本上平行于海岸线分布,总体自沿海向内侧,SiO2、K2O含量逐渐增高而CaO、Na2O逐渐降低(谢芳贵等,1990)。与这套酸性岩组合的高硅富钾特征相对应,岩石中普遍富Rb、Ta、Th、Ba等不相容元素,而相对贫Ti、V、Cr、Co、Ni等过渡元素及Zr、Hf、Nb、Y等,在Rb-Y+Nb和Nb-Y的构造环境判别图解(图4-7)中,投影点位于板内和火山弧、同碰撞环境的交界处,而显示出地球化学的不确定性,更多反映的是源岩的性质,而不是作用其上的构造过程。岩石中稀土元素丰度较高(平均为280×10-6),轻、重稀土元素的分馏程度较强(LREE/HREE平均为109),球粒陨石标准化曲线呈强的右倾型,负Eu异常中等(图4-8)。
图4-7 浙闽粤滨海区火成岩的微量元素判别图解(据Pearce,1984)
VA—火山弧;SYN-COL—同碰撞;WP—板内;OR—洋脊
1—晚侏罗世火成岩,其分布区用实线表示;2—早白垩世火成岩,其分布区用虚线表示
图4-8 浙闽滨海区晚侏罗世火山岩稀土元素球粒陨石标准化曲线
1—流纹岩类;2—碱性流纹岩类;3—英安流纹岩类;4—英安岩类;5—安山岩类;6—粗安岩类;7—粗面岩类
空间上微量元素和稀土元素丰度及其特征值的变化亦具一定规律性,在SiO2含量大致相等的岩石中,浙闽沿海地区相对贫Rb(平均189×10-6)、富Sr(平均192×10-6)、Ba(平均746×10-6),Rb/Sr值(平均098)和K/Sr值(平均455)较低,而相对靠内陆侧的武夷区火山岩则相对富Rb(平均217×10-6)、贫Sr(平均137×10-6)、Ba(467×10-6),w(Rb)/w(Sr)值(平均158)和w(K)/w(Sr)值(平均824)较高。过渡元素Co、Ni、Cr的丰度普遍较低,但其在浙闽沿海地区火山岩中的含量明显高于靠内陆的地区。稀土元素丰度以及轻、重稀土元素分馏程度总体较高,但浙闽沿海区火山岩的ΣREE(平均227×10-6)相对偏低,LREE/HREE值(平均为111)和w(La)/w(Yb)值(平均为167)相对较小,而武夷区火山岩的∑REE值(平均为319×10-6)相对较高,LREE/HREE值(平均为129)和w(La)/w(Yb)值(平均为201)较大。
在扬子陆块该时期岩浆作用以侵入作用为主。在中下扬子区(A及B区),侵入岩的主要岩石类型有闪长岩、石英闪长岩、石英二长岩、花岗闪长岩,二长花岗岩和花岗岩较少(图4-4)。其代表性岩体如月山、总铺、铜官山、金口岭、天鹅抱蛋山等。在南扬子区侵入岩主要岩石类型为花岗闪长岩、二长花岗岩和花岗岩(图4-4),其代表性岩体如青阳-九华山岩体、太平-黄山岩体、旌德-黟县岩体等。在AFM图中这些岩石总体显示为钙碱性演化趋势。在K2O-SiO2图中(图4-9),中下扬子区的侵入岩类大部分投影点位于高钾钙碱性岩系区内,有一部分投影点位于橄榄安粗岩系区内,总体上属于高钾富碱钙碱性岩系,南扬子区侵入岩的碱度低于中下扬子的闪长岩类,但在K2O-SiO2图上(图4-9)仍投入高钾钙碱性岩系区内,与典型的岛弧型钙碱系列岩石富钠的特点相比具有很大差别,表明形成的地质环境更多地具有大陆地壳富钾的特征。
图4-9 扬子陆块中生代钙碱性岩系侵入岩的K2O-SiO2图(据Peccerillo等,1978)
(a)中下扬子区高钾富碱;(b)南扬子区高钾钙碱性岩系。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为岩石系列,同图4-6
中下扬子区侵入岩的Rb含量低(38×10-6~249×10-6),Sr、Ba含量高(Sr,92×10-6~1668×10-6,Ba,172×10-6~2692×10-6),具有低Rb高Sr地幔岩浆特点。铜陵地区侵入岩Sr的丰度大都为1000×10-6,因此不可能是地壳岩石深熔的产物,其原始岩浆只能是大陆幔源富碱的玄武质岩浆。这些岩石中Cr含量为11×10-6~330×10-6,Ni为4×10-6~126×10-6,Co为4×10-6~76×10-6,与玄武岩、闪长岩的克拉克值(维诺格拉多夫,1962)以及相应的花岗闪长岩(费德波,1961)相比,中下扬子区侵入岩的Cr、Ni、Co含量普遍偏低,可能与原始岩浆部分熔融程度低有关。岩石的w(K)/w(Rb)比值高(151~492),而w(Rb)/w(Sr)、w(Ba)/w(Sr)、w(K)/w(Ba)、w(Ca)/w(Sr)比值低(w(Rb)/w(Sr):0023~0325,w(Ba)/w(Sr):022~39),与岩石高钾高Sr富碱的特点是一致的。稀土元素总量为6943×10-6~28441×10-6,早期中基性侵入岩含量高,晚期酸性侵入岩含量低。LREE/HREE比值高(107~153),La/Yb比值高(654~5797),稀土元素标准化曲线呈向右陡倾的轻稀土元素富集型式(图4-10)。
南扬子区侵入岩的Rb、Sr、Ba含量与SiO2含量相当的中下扬子区侵入岩相比,Rb含量高(117×10-6~201×10—6),Sr、Ba含量低(Sr:257×10-6~526×10-6;Ba:497×10-6~1300×10-6),具有高Rb低Sr地壳岩浆的特点;Cr、Ni、Co、V含量较低(Cr:7×10-6~18×10-6;Ni:3×10-6~9×10-6;Co:13×10-6~19×10-6;V:38×10-6~141×10-6),通常来自幔源的岩浆较地壳物质熔融的岩浆有较高的过渡元素,该区侵入岩的源岩是元古宙角闪岩相基底变质杂岩,后面还将详细讨论。该区侵入岩的ΣREE变化范围小(1058×10-6~23696×10-6)、LREE/HREE比值较低(199~813),w(La)/w(Yb)比值为246~306。稀土元素标准化曲线呈较平缓型式(图4-11)。
值得指出的是,滁县—苏锡区的侵入岩类,如滁县的屯仓、大马厂、管店等岩体,无锡的查桥、金墅、安镇等岩体,与南扬子区的花岗闪长岩-花岗岩相比,这些岩石具低Rb高Sr的特征(Rb:38×10-6~84×10-6;Sr:492×10-6~1821×10-6),Cr、Ni、Co含量高(Cr:44×10-6~226×10-6;Ni:39×10-6~124×10-6;Co:13×10-6~34×10-6)。岩石的稀土元素总量较中下扬子区高钾富碱钙碱性系列的侵入岩要低(∑REE=11074×10-6~16315×10-6),但LREE/HREE比值高(为646~756),主要是重稀土元素含量低。图4-11显示了该区侵入岩的稀土元素球粒陨石标准化曲线,为便于比较,图中也列出了高钾富碱钙碱性系列的凤凰山岩体。总之,该区岩石具有高Sr低Rb,低重稀土元素等来源于下地壳麻粒岩相深熔岩石的特点。
5白垩纪火山-侵入杂岩
作为东南沿海和中下扬子区中生代火山岩带主体的浙闽粤、皖苏地区,白垩纪的火山-侵入活动主要已收缩到沿海和沿江一带。在浙闽粤滨海区,其产物总体属高钾钙碱性系列,具有向碱性系列过渡的特征,局部地区出现含有碱性暗色矿物钠铁闪石的碱性流纹岩,晚期碱性(长)花岗岩则呈带状分布。在控制这套火山岩的断陷盆地底部(K1),出现由少量玄武岩和大量流纹岩组成的双峰式岩石组合。这套双峰式组合的基性端员碱度较高(图4-12),主要岩石类型为玄武岩、粗面玄武岩和玄武质粗面安山岩,以玄武岩为主;在Peccerillor和Taylor(1976)的K2O-SiO2图(图4-12)上玄武岩具有区域性变化规律,即从粤东以钙碱系列为主,逐渐过渡到闽东的高钾钙碱性系列和浙东的高钾钙碱性系列到橄榄安粗岩系列。玄武岩类相对富K2O、Al2O3,贫TiO2,酸性端员也相对富Al2O3和碱(尤其是Na2O)。趋势面分析结果显示由内陆向沿海,SiO2、K2O含量逐渐降低,而CaO、Na2O含量则逐渐增高,其等值线基本平行于海岸线分布(谢芳贵等,1990)。中生代侵入岩的趋势面分析表明,大致由内陆往沿海,SiO2和Na2O含量逐渐增高,而Al2O3和K2O含量趋向于降低(毛建仁等,1990)。
与该期岩石富碱的性质相对应,酸性端员岩石微量元素地球化学特征上表现较晚侏罗世火山岩更富Rb、Ta、Nb、Th、Y等,而更多地具有板内岩石的化学持征(图4-7)。基性端员富K、Rb、Th、Ta、Ce,负Nb异常,Fe、Mg、Cr、Ni、Co、Sc含量低而不同于产在活动大陆边缘环境的同类岩石,产出的构造环境为相对稳定的板内区(图4-13)。
图4-10 中下扬子区铜陵地区T3侵入岩稀土元素球粒陨石标准化曲线
(a):1—冬瓜山石英闪长岩;2—金口岭石英闪长岩;3—铜官山石英闪长岩;4—宝山石英闪长玢岩;5—东石门闪长玢岩;(b):1—洪镇花岗岩;2—舒家店辉长岩;3—舒家店花岗闪长岩;4—狮子山辉石闪长岩;5—狮子山石英闪长玢岩;6—虎山石英闪长玢岩
岩石中稀土元素丰度普遍较高。以浙闽沿海地区为代表,酸性火山岩中∑REE为271×10-6(平均值)明显高于晚侏罗世火山岩(∑REE=227×10-6),而轻、重稀土元素的分馏程度(LREE/HREE=1097)则与晚侏罗世火山岩相类似,球粒陨石标准化曲线呈强烈的右倾型,负Eu异常中等(δEu=03~087,图4-14)。基性端员岩石的稀土元素总量较活动大陆边缘玄武质岩石高(∑REE平均为194×10-6),LREE相对富集,La/Yb=785~1250,LREE/HREE=308~574,轻、重稀土元素分馏程度中等,弱负铕异常和正铕异常(δEu=089~108),球粒陨石标准化曲线呈略向右倾的平坦型(图4-14b)。该时期的侵入岩最有代表性的岩体是闽东的福州和漳州复式岩体,其不同岩石类型的稀土元素球粒陨石标准化曲线如图4-11所示。辉长岩中∑REE最低(2070×10-6~11486×10-6);闪长岩中最高(35379×10-6),由闪长岩→石英闪长岩→花岗闪长岩→二长花岗岩→黑云母花岗岩,ΣREE降低(35379×10-6→15993×10-6);负铕异常增强(δEu为089→063),A型花岗岩类的ΣREE较低(1052×10-6~1630×10-6),负铕异常最强(δEu为053→029),这种变化显然与AFC过程有关,闪长质岩浆被同化了酸性地壳物质后,使岩石中∑REE增加,由闪长岩→黑云母花岗岩,分离结晶作用使∑REE不断降低(后面将讨论其成因)。
在中下扬子区的溧水、宁芜和庐枞火山盆地以及南扬子区的溧阳火山盆地中,该期火山岩以玄武质粗面安山岩、粗面安山岩和粗面岩组合为主,约占全区火山岩的70%以上(图4-16、4-17),溧水和溧阳盆地有少量玄武安山岩、安山岩、而宁芜、庐枞盆地有含似长石的响岩类(如宁芜盆地中蓝方石响岩,庐枞盆地中假白榴石响岩等)和碱性玄武岩,
图4-11 南扬子花岗岩类的稀土元素球粒陨石标准化曲线图
图4-12 浙闽粤滨海区早白垩世双峰式火山岩的(K2O+Na2O)-SiO2(a)和玄武岩的K2O-SiO2关系图(b)
图(b)中1~9为浙东段;10~15为闽东段;16~21为粤东段
图4-13 浙闽粤滨海区中生代玄武岩的构造环境判别
(a)WP:板内玄武岩;VB:火山弧玄武岩;MORB:洋中脊玄武岩;成分界线据Pearce和Cann(1973)。(b)WPB:板内玄武岩;MORB:洋中脊玄武岩;IAB:岛弧玄武岩;成分界线据Pearce(1980)
1~9为浙东段;10~15为闽东段;16~21为粤东段相应的侵入岩类有碱性辉长(闪长)岩、石英二长岩以及正长岩、石英正长岩、花岗岩和碱长花岗岩。这套岩石化学成分上最大特征是富碱,K2O+Na2O的变化范围为60%~1253%,总体表现为富钾演化趋势,这3个趋势的富钾端员在3个火山盆地中分别以浮山旋回高钾粗面岩(庐枞)、娘娘山旋回的响岩(宁芜)和观山旋回的高钾粗面岩为代表(溧水)。
图4-14 浙闽粤滨海区白垩纪火山岩稀土元素标准化曲线
(a)图中数字同图4-8;(b):1—中生代玄武岩;2—新生代玄武岩;3—智利安第斯活动大陆边缘玄武岩
图4-15 浙闽粤滨海区闽东段漳州和福州复式岩体不同岩石类型的稀土元素平均值球粒陨石标准化曲线
1—碱长花岗斑岩;2—碱性花岗岩;3—碱长花岗岩;4—细粒花岗岩;5—黑云母花岗岩;6—二长花岗岩;7—花岗闪长岩;8—石英闪长岩;9—闪长岩;10—辉长苏长岩;11—辉长岩
在K2O-SiO2关系图中(图4-18),溧阳火山盆地火山岩以高钾钙碱性系列为主,逐渐过渡到溧水火山盆地和宁芜火山盆地的高钾钙碱性系列和橄榄安粗岩系共存,至庐枞火山盆地则以橄榄安粗岩系为主,岩浆演化晚期出现碱性系列岩石。相应的侵入岩最特征的是橄榄安粗岩系的正长岩-石英正长岩-花岗岩-碱长花岗岩,在K2O-SiO2图上(图4-19),由富碱侵入岩到碱长花岗岩,随SiO2含量增加,全碱和K2O含量降低,反映的是一种分离结晶和同化混染的联合作用(即AFC),被同化的物质应该是高硅的酸性地壳物质。上述特征表明该期火成岩中明显存在两大岩石系列,橄榄安粗岩系具有明显的富碱演化趋势,高钾钙碱性系列具明显的富硅演化趋势。
橄榄安粗岩系火山岩富铝(Al2O3:1334%~1801%)、贫钛(TiO2:030%~116%)、高氧化系数(平均值为071),CIPW标准矿物基本不出现Ne分子,常有少量Q分子出现;高钾钙碱性火山岩K2O含量偏高(289%~589%),比橄榄安粗岩系明显富SiO2(SiO2=6370%~760%)。
图4-16 南扬子区溧阳火山盆地火山岩TAS图(据LeBas et al,1986)
1、2、3分别代表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为火山岩的火山旋回;O2—安山岩;O3—英安岩;S1—粗面岩;S2—玄武粗安岩;S3—粗面安山岩;T—粗面岩(在QAPF中Q<20)或粗面英安岩(在QAPF中Q>20);U1—碧玄岩(OL>10%)和碱玄岩(OL<10%);U2—响岩质碱玄岩;U3—碱玄质响岩;Ph—响岩;R—流纹岩;B—玄武岩;O1—玄武安山岩
图4-17 中下扬子区主要火山盆地火山岩的TAS图(据LeBas et al,1986)
Ⅰ旋回包括宁芜和溧水火山盆地中的龙王山组和大王山组,以及庐枞火山盆地的龙门院组和砖桥组;Ⅱ旋回包括溧水盆地的观山组和甲山组,宁芜火山盆地的姑山组和娘娘山组,庐枞火山盆地的双庙组和浮山组
与两种岩石系列的主要元素差异相对应,稀土元素和微量元素特征也有较大差异。橄榄安粗岩系火山岩稀土元素总量较高(平均为145×10-6),轻重稀土元素分馏程度显著(LREE/HREE=1248~2006),铕负异常不明显(064~089),稀土元素球粒陨石标准化曲线呈明显的右倾斜型,并且随岩石中K2O含量升高,∑REE有逐渐增高的趋势。富钾端员火山岩的稀土元素总量很高(∑REE=293×10-6~495×10-6),A型正长岩类也同样如此(∑REE=426×10-6~592×10-6,如安庆地区的大龙山石英正长岩类),是中下扬子区∑REE最高的岩石,轻、重稀土元素分馏程度较低(LREE/HREE=41~48),除粗面玄武岩和响岩外,大多数岩石具有铕异常,最强者δEu=033,一般为066±,稀土元素球粒陨石标准化曲线呈右倾平缓型(图4-20)。高钾富碱钙碱性系列岩石的∑REE比橄榄安粗岩系列岩石低(平均值为128×10-6),LREE/HREE=107~153,且随岩石中的SiO2含量增加∑REE,LREE/HREE值渐增,常为中至弱负铕异常(δEu=029~086)。稀土元素特征的表现形式表明,两种岩石系列的岩浆源区以及成岩方式均有差别。
图4-18 溧阳、溧水、宁芜和庐枞火山盆地火山岩的K2O-SiO2图
图中岩石系列界线据Peccerillo et al,1976
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