湘北益陽古火山巖的成因

湘北益陽古火山巖的成因

火山巖是了解地殼深層地質(zhì)條件和地殼發(fā)育歷史的窗口。湖南益陽古火山巖由于特殊的巖性和大地構(gòu)造位置，備受地質(zhì)界關(guān)注，并取得了不少的成果。一般認為該火山巖漿來源于虧損的上地幔，但在火山巖的形成構(gòu)造環(huán)境上存在較大分歧。有人認為該火山巖是蛇綠巖殘片近來郭樂群等1冷家溪群巖石學(xué)和礦物理性益陽古火山巖位于揚子板塊東南緣雪峰山造山帶中段，北西向常德-安仁巖石圈斷裂與城步-桃江巖石圈斷裂交會部位，即湘東北塊體之西南角（圖1）。與中元古代冷家溪群呈斷層接觸，圍巖（冷家溪群）未見熱接觸變質(zhì)現(xiàn)象，巖性主要為淺灰色中厚層狀板巖夾變巖屑雜砂巖。在古火山巖內(nèi)部有晚期變花崗閃長斑巖脈侵入。根據(jù)區(qū)域分布和產(chǎn)出狀況，可分為益陽石咀塘古火山巖和大渡口古火山巖石咀塘火山巖出露于益陽市中心攔江寺—石咀塘一帶，面積約1km大渡口火山巖分布于益陽桃花侖—柳塘灣等地，出露面積16km2含單斜輝石斑晶玄武質(zhì)科馬提巖按巖石學(xué)和巖石化學(xué)資料分析，益陽古火山巖可分為科馬提巖類和拉斑玄武巖類。其中科馬提巖類進一步分為含橄欖石斑晶玄武質(zhì)科馬提巖和含單斜輝石斑晶玄武質(zhì)科馬提巖2種類型。含橄欖石斑晶玄武質(zhì)科馬提巖新鮮巖石呈灰綠色、暗綠色、淺綠色，巖石主體為霏細狀，原巖具玻基斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，原生礦物經(jīng)變質(zhì)已成為透閃石、（蛇紋石）、簾石、綠泥石，還見次生石英。按礦物組合差異可定為透閃石巖、簾石化透閃石巖，依變質(zhì)礦物及殘晶礦物假像，推斷原生礦物組合為橄欖石、單斜輝石、斜長石與火山玻璃。鏡下礦物假像斑晶輪廓清晰，含量10%～15%，粒徑一般0.3～1.2mm，斑晶形態(tài)呈六邊形，柱條狀，以橄欖石為主，次為單斜輝石，橄欖石已被蛇紋石、綠泥石、碳酸鹽礦物取代，有次生石英充填交代，并具熔蝕現(xiàn)象；單斜輝石已變質(zhì)為透閃石、綠泥石?；|(zhì)中以橄欖石為主，次為單斜輝石，單斜輝石已變質(zhì)為透閃石、綠泥石?；|(zhì)中的輝石皺晶大小0.03～0.3mm，細長柱條狀，呈中空骸晶特征，反映巖石是在粹火條件下快速冷凝成巖的，單斜輝石中空骸晶結(jié)構(gòu)、鬣剌結(jié)構(gòu)已多次發(fā)現(xiàn)，但中空骸晶橄欖石較少。含單斜輝石斑晶玄武質(zhì)科馬提巖常與含橄欖石斑晶玄武質(zhì)科馬提巖相伴或相間出現(xiàn)，新鮮者為灰綠色、深灰綠色及灰黑色，礦物組合與前者基本相同，不同之處是單斜輝石假象為斑晶（已透閃石、綠泥石化），最大者0.05～0.1mm，長0.025～0.5mm，單斜輝石鬣剌呈放射狀、束狀、叢狀等晶團或晶群嵌布于基質(zhì)之中（圖4），部分巖石中見斜長石殘余假像，偶有斜長石聚片雙晶呈斑晶出現(xiàn)（0.5m×0.3m）。分布于益陽桃花侖—柳塘灣等地的大渡口拉斑玄武巖和變拉斑玄武巖的礦物組成主要為透閃石（50%～80%），次為簾石、綠泥石。殘留輝石局部達30%～40%、長石30%～55%。3巖石的地球化學(xué)特征3.1主要元素從表1可知，變玄武質(zhì)科馬提巖的化學(xué)成分并非均一。含單斜輝石斑晶玄武質(zhì)科馬提巖SiO3.2海岸元素的痕跡元素火山巖痕量元素（表2）總體上以Rb、Th、K等大離子親石元素和輕稀土元素較富集為特征，在蛛網(wǎng)圖（圖8）上，除個別樣品（S3.3稀土殘渣從表3和圖9中可以看出，研究區(qū)科馬提巖稀土元素總量較低，ΣREE=36.13×104礦源層和金礦床科馬提巖是綠巖帶的重要標志。益陽古火山巖的研究表明在該地區(qū)存在元古代綠巖帶。綠巖帶在國內(nèi)外被視為重要的金等成礦找礦層位或金等礦源層,并從中發(fā)現(xiàn)了一些重要的金等礦床,如南非、澳大利亞、中國的山東等。目前,該地區(qū)已有不少金礦床(化)顯示。在石咀塘南西鄧石橋一小型金礦床取樣研究表明(表4),玄武巖中Au、As、Sb等元素豐度遠遠大于地殼中的豐度,為高度富集的元素,對金的成礦十分有利。由此可見，益陽古火山巖的研究為該地區(qū)進一步找礦提供了重要信息，也暗示著該地區(qū)具有較好的找礦前景。5成因及構(gòu)造環(huán)境(1）巖漿來源與成因：出露于益陽石咀塘攔江寺—石咀塘一帶的火山巖中常見中空骸晶結(jié)構(gòu)，尚發(fā)現(xiàn)典型的中空骸晶橄欖石，單斜輝石發(fā)育鬣剌結(jié)構(gòu)，與西澳大利亞西奧諾提玄武質(zhì)科馬提巖發(fā)育的鬣剌結(jié)構(gòu)基本相似。只是本區(qū)主要是單斜輝石鬣剌結(jié)構(gòu)，骸晶都在1mm以下，屬顯微鬣剌結(jié)構(gòu)。根據(jù)Brooms等提出的科馬提巖常量元素判別準則：SiO益陽古火山巖具有高MgO、富Cr、貧不相容元素、稀土元素總量較低、輕重稀土元素分異不明顯等特點，說明巖漿形成深度較大，部分熔融程度較高，主要來源于虧損地幔巖漿。其中拉斑玄武巖Eu略具虧損，暗示巖漿經(jīng)歷了結(jié)晶分離作用。(2）構(gòu)造環(huán)境探討：益陽古火山巖發(fā)育清楚的枕狀構(gòu)造，石咀塘火山巖中夾少量的薄層硅質(zhì)巖，結(jié)合火山巖地球化學(xué)特征分析，暗示其形成于深海洋殼或洋脊環(huán)境。而大渡口拉斑玄武巖伴有角礫狀火山巖，表明巖漿富含揮發(fā)分，應(yīng)形成于島弧環(huán)境。在FeO(3）大地構(gòu)造演化：石咀塘玄武質(zhì)科馬提巖和大渡口拉斑玄武巖為太古宙—古元古代的產(chǎn)物。前者形成于大洋構(gòu)造