安徽宣城刺山地区花岗岩地球化学特征与成因分析

安徽宣城刺山地区花岗岩地球化学特征与成因分析

丁杨1吴凤霞2

（1.宣城市宣州区自然资源和规划局，安徽 宣城，242000；2.宣城市宣州区自然资源和规划局，安徽 宣城，242000）

摘要：为分析安徽宣城刺山地区花岗岩形成时间、成岩地质构造以及形成机制，通过地形测量、地质（剖面）测量、钻孔工程施工、同位素测龄以及样品采集、岩石化学分析测试等手段，基本查明区内地质构造特征。结果表明，花岗岩成岩年龄为99-161Ma，岩体具有高硅、富铝、钾、贫钙铁镁的特征，综合分析认为该岩体可能来源于中等压力下地壳物质的部分熔融，形成于拉张应力的构造环境，在成岩过程中存在矿物的分离结晶作用，岩石圈的拆沉和地幔岩浆的底侵作用是导致下地壳物质部分熔融的主要原因。

关键词：安徽宣城刺山地区；同位素测龄；拉张应力构造；底侵作用；下地壳物质

Abstract: In order to analyze the formation time, diagenetic geological structure and formation mechanism of granite in Cishan area, Xuancheng, Anhui Province, the author basically identified the geological structure characteristics of the area by means of topographic survey, geological (profile) survey, drilling engineering construction, isotope dating, sample collection, analysis and testing. The results show that the diagenetic age of the granite is 99-161Ma, and the rock mass is characterized by high silicon, rich aluminum, potassium, and poor calcium, iron and magnesium. The rock mass may come from the partial melting of crustal materials under medium pressure, and formed in the tectonic environment of tensile stress. There is the separation and crystallization of minerals in the diagenetic process, and the delamination of the lithosphere and the underplating of mantle magma are the main reasons for the partial melting of lower crustal materials.

Key words: Cishan area, Xuancheng, Anhui; Isotopic dating; Tensile stress structure; Underplating; Lower crustal material

位于长江中下游的华南造山带主要是由扬子板块与华北板块俯冲-碰撞作用的产物[1]，局部拉张运动是研究区内花岗岩形成的主要原因，花岗岩的物质来源和成因一直是大陆板块碰撞造山研究的重点问题之一[2]，造山带中花岗岩的形成时间、成因机制和岩浆源区的分析研究，对深入了解板块运动具有重要的动力学意义。

本文选取华南宣城刺山地区花岗岩为主要研究对象，在详细的野外地质调查的基础上，从同位素测龄和地球化学分析方面对其进行探讨研究，主要讨论了花岗岩形成时间、成岩地质构造以及形成机制。

1  区域地质特征及岩石学特征

1.1区域地质特征

区域大地构造单元属芜塘—扬子—华南板块（Ⅰ）、扬子陆块(Ⅱ)、下扬子被动陆缘（Ⅲ）、宁国—太平褶断带（Ⅳ）内。区域内志留系—第四系地层均有出露，总体走向北东，倾向南东。区内褶皱发育，依各地层的接触关系来看，其褶皱的形成系为印支运动的结果，褶皱后期有纵向断层和横向断层重生。区域主体位于绩溪-宁国断裂带内。区内断层在空间上有一定的方位组合，主要有北东向、北西向两组。区内断层发育，以近轴向的断层为主，多属正断层性质，沿断层带多见岩浆岩侵入。

1.2岩石学特征

样品采自安徽宣城刺山地区。岩性为花岗斑岩，呈灰白-灰绿、灰黄色，斑状结构，块状构造，显微鳞片变晶结构，交代假象结构，硬度中等偏高。斑晶含量5～10%，基质为显微晶质结构，多为长英质矿物，岩石矿物成分主要为斜长石、钾长石、石英及黑云母。其中石英含量20～48%、斜长石含量30～45%、钾长石含量5～10%、黑云母含量10～20%。

2.分析方法及结果

2.1深部钻探

深部钻探由ZK001、ZK002、ZK003控制，钻探原始编录工作按照DZ/TO078-2015《固体矿产勘查原始地质编录规程》和设计要求执行。

花岗岩体仅在刺山北坡沿F1断层北段小范围出露地表，呈椭圆状分布，与围岩呈侵入接触关系，产状较为平缓，倾角为10～25°。岩体顶板多为栖霞组灰岩（硅化），局部为龙潭组含炭质砂页岩。岩体形态平面上呈不规则的多边形，区内岩浆活动表现为广泛的中深成相～浅成相的侵入岩。

2.2化学分析及同位素测龄

对花岗岩进行样品采集，按照不同层位、同一矿石自然类型多点捡块组合成样，确保了样品的代表性，共采集岩样3件，样品在华东冶金地质勘查中心实验室化验，岩样同位素年龄为99～161百万年。

岩石化学分析结果表

3. 成因类型

研究区内花岗岩具有高硅、富铝、钾、贫钙铁镁的特征，A12O3含量14.05～15.11，均值14.62；SiO2含量69.88～71.46，均值70.57；TFeo/Mgo值2.75～3.48，均值3.08；ALK指标值6.1～7.18，均值6.66；铝饱和指数ASI值1.14～1.28，均值1.23；A12O3/TiO2均值109.70＞60，说明其形成温度相对较低;区域内花岗岩具有较低的TFeo/Mgo值，明显不同于A型花岗岩（TFeo/Mgo＞16）；SiO2含量（均值70.57）较高而磁铁含量（均值1.13）较低,区别于I型花岗岩[3]，符合S型花岗岩的地球化学特征。ASI＞1.1属过铝质花岗岩，主要来源于下地壳物质的部分熔融。

本区域内花岗岩具有较高的SiO2含量和较低的Mg#值（20.81～25.00），表明该岩体原始岩浆不是来源于地幔源，具有高硅、富铝、钾、贫钙铁镁的岩石地球化学特征，也暗示其岩浆来源于地壳物质的部分熔融[4]。

综上所述，笔者认为区域内的花岗岩属于S型，形成于拉张应力的构造环境，岩石圈的拆沉和地幔岩浆的底侵作用是导致下地壳物质部分熔融的主要原因。

4.结论

（1）区域内花岗岩成岩年龄99-161Ma,为燕山期早白垩系岩浆活动的产物[5]。可能由于下地壳拆沉导致下地壳物质部分熔融形成岩浆，在成岩过程中可能存在斜长石、角闪石、黑云母的分离结晶作用。

（2）结合区域地质特征，研究区内的花岗岩形成于华北板块、扬子板块碰撞造山运动后的地壳岩石圈的拉张熔融的动力学背景，岩石圈拆沉是主要的动力机制。在成因上是由下地壳物质部分熔融的长英质岩浆分离结晶作用形成的。

参考文献：

[1]程日辉，王璞珺，刘万洙，等.下扬子区三叠纪层序地层样式对扬子板块与华北板块碰撞的响应[J].大地构造与成矿学,2004,6(03):134-141.

[2]江峰,徐晓春,王蒙，等.安徽宣城茶亭铜(金)矿床岩浆岩特征及成岩年龄[J].地质学报,2015,1:144-147.

[3]狄勤松,侯克斌,王翔，等.皖南泾县地区花岗闪长岩岩石地球化学特征及成因探讨[J].安徽地质,2020,11(03):167-172.

[4]张昆,吕庆田,满祖辉，等.长江中下游成矿带岩浆-成矿系统深部背景和过程的电性结构约束[M].岩石学报,2022,4(02):573-583.

[5]李跃，袁峰，邓宇峰，等.安徽宣城荞麦山矿床成矿岩体及其暗色包体成因与成矿意义:锆石U-Pb年代学、地球化学、Sr-Nd-Hf-O同位素制约[J].岩石学报,2019,12(12):3838-3862.