石英闪长岩的区别

石英闪长岩 （quartz diorite）

1.钾长石含量前者一般>10%，而后者<10%。

2.石英含量后者一般大于前者。

3.英云闪长岩虽以较富石英和云母的特点区别于石英闪长岩，但它们之间不易测定确切的矿物定量界限。英云闪长岩主要呈单个小岩体或呈、苏长岩等有关岩石的边缘相产出，较少是单独的大岩体。

一、石英闪长岩产出特征

查干敖包石英闪长岩位于查干敖包铁-锌矿的北东侧（图3-14），构造位置位于查干敖包复式背斜轴西部。该岩体东西长约10 km，南北宽约6 km，面积约60 km2，呈岩株状侵位于石炭系宝力格庙组和奥陶系多宝山组火山-沉积岩中，其上被上侏罗统火山岩覆盖。在岩体和奥陶系多宝山组火山-沉积岩的接触部位，往往形成含铁-锌矿层及锰矿层的矽卡岩带。矽卡岩带的形态和产状受构造和接触带特征控制，铁-锌矿体主要呈似层状、条带状和透镜状分布于矽卡岩带中。近年来，随着找矿勘探工作的不断深入，除查干敖包铁-锌矿以外，在查干敖包岩体周围还陆续发现了以锌为主的曼特敖包铅-锌中型矿床、达赛脱铅-锌矿点和数处铜异常。

二、岩石学特征

由于地表岩石风化较强，样品采自查干敖包铁-锌矿区北部的钻孔深部（图3-14）。岩石非常新鲜，呈灰白略带浅肉红色。代表性岩石样品镜下观察表明，岩石呈似斑状结构，基质具半自形-他形细粒结构。岩石矿物组成主要有斜长石（大部分为钠长石）（≥70%）、普通角闪石（15%～20%）和石英（5%），此外，还见有榍石（＜1%）、磁铁矿（1%～2%）、磷灰石（＜1%）、锆石（＜1%）以及少量绿帘石、绿泥石等。斑晶以自形板状、宽板状斜长石为主，自形长柱状、柱状普通角闪石次之，斑晶大小一般在1～2 mm之间，约占岩石总量的30%～40%。基质主要由他形-半自形细粒斜长石和普通角闪石组成，粒度较细，一般在0.1～0.3 mm之间（张万益等，2008）。

图3-14 查干敖包铁-锌矿区地质简图

三、常量元素特征

查干敖包石英闪长岩主量元素氧化物含量见表3-5。从表3-5中可以看出，查干敖包石英闪长岩6件样品的化学分析结果表现为：① SiO2含量为60.70%～62.67%，平均值为61.76%。② Al2O3含量较高，为16.49%～16.97%，平均值为16.81%；A/CNK值为0.80～0.88，显示铝略不饱和，在A/NK-A/CNK图（图3-15）上，数据投影点位于偏铝质范围。③ 碱含量较高：K2O+Na2O为9.18%～10.48%，平均值为9.74%；K2O含量为3.58%～5.32%，平均值为4.28%；Na2O含量为5.16%～5.89%，平均值为5.47%；Na2O/K2O为0.97～1.56，除编号为CG5的样品Na2O/K2O＜1外，其余样品Na2O的含量均大于K2O含量，属钠质类型岩石。④ 分异指数（DI）较低，变化范围为27.85～33.21，平均29.9；CIPW标准矿物计算中没有出现过铝质矿物。⑤ 镁、钛、磷等含量较高，均高于吉林宝力格地区二长花岗岩。⑥ Mg＃的分子数较高，变化范围为61.55～66.24，平均63.16。⑦ 在SiO2-K2O判别图（图3-16）上，除一个样品落入高钾钙碱性系列外，其余样品均落入钾玄岩系列。⑧ 里特曼组合指数σ值为4.31～6.13，平均5.09；属碱性岩系列。碱度率AR=2.63～3.21［AR=（Al2O3+CaO+K2O+Na2O）/（Al2O3+CaO-K2O-Na2O），Wright，1969］，在AR-SiO2图（图3-17）上，样品均在碱性岩区。

表3-5 查干敖包石英闪长岩的主元素（wB/%）、稀土和微量元素（wB/10-6）分析结果

续表

图3-15 查干敖包石英闪长岩（A/NK）-（A/CNK）图

图3-16 查干敖包石英闪长岩SiO2-K2O图

图3-17 查干敖包石英闪长岩碱度率图解

四、稀土元素特征

查干敖包石英闪长岩的REE总量为（236.34～260.00）×10-6（表3-5），平均246.45×10-6；LREE/HREE为18.91～20.11，平均19.48，LREE相对HREE更为富集；（La/Yb）N变化于25.33～28.65之间，平均26.43；δEu为0.91～0.98，平均0.95，显示微弱的Eu负异常。在稀土元素球粒陨石标准化蛛网图上（图3-18），6件样品的稀土配分曲线极为相似，总体表现为右倾斜型配分曲线，其中重稀土Ho-Lu表现为平坦型，轻稀土元素分馏程度较高。石英闪长岩的微量元素特征暗示其源区残留相中有石榴子石以及少量斜长石存在。

五、微量元素特征

代表性样品化学分析结果表明（表3-5），查干敖包石英闪长岩Sr和Ba含量较高，其中Sr变化范围为（1216～2028）×10-6，平均为1707×10-6；Ba变化范围为（1597～1947）×10-6，平均为1717×10-6。Y含量较低，为（12.9～16.5）×10-6，平均为15.3×10-6。在微量元素原始地幔标准化图解上（图3-19），6件样品的标准化曲线形态一致，显示该类岩石富含大离子亲石元素（Rb、Ba、Th、U、K）；相比之下，高场强元素（Ta、Nb、Ti、P）则显示亏损特征。

图3-18 查干敖包石英闪长岩稀土元素球粒陨石标准化曲线图

图3-19 查干敖包石英闪长岩微量元素原始地幔标准化曲线图

六、同位素组成

（一）铅同位素

查干敖包石英闪长岩6件代表性样品中的钾长石铅同位素分析结果列于表3-6。分析结果表明铅同位素以同位素比值较高为特点，206Pb/204Pb比值变化范围为18.172～18.529，平均值为18.314；207Pb/204Pb值为15.465～15.529，平均值为15.503；208Pb/204Pb值为37.831～38.120，平均值为38.016。采用单阶段铅演化模式计算的μ、ω和Th/U等参数，不同样品的参数值变化不大。μ值为9.22～9.32，变化范围较小，低于μ值为9.74的陆壳演化线。Th/U值变化范围为3.52～3.62，接近球粒陨石Th/U值3.58，与地球相似（Wedepohl，1974；Doe，et al.，1979；魏菊英等，1996），说明石英闪长岩与幔源岩浆活动有关。在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb和208Pb/204Pb-206Pb/204Pb图上（图3-20a、b），其分布形态显示出地幔铅的特征；在图3-20c上，铅同位素组成位于地球等时线右侧，处于MORB的铅分布区。综上所述，查干敖包石英闪长岩铅同位素组成和构造模式图解揭示出该岩体具有幔源组分的特征。

表3-6 查干敖包石英闪长岩钾长石铅同位素组成

（二）铷-锶同位素

3件样品Sr计算结果表明（表3-7），查干敖包石英闪长岩的初始锶比较集中，变化于0.70405～0.70411，平均0.70408，在现今上地幔87Sr/86Sr（0.702～0.706）比值的变化范围内。εSr（t）变化范围为-2.4～-1.6，均为负值。Sr同位素显示查干敖包石英闪长岩具有地幔来源特征。

（三）钐-钕同位素

查干敖包石英闪长岩3件代表性样品的钐、钕同位素分析结果见表3-7。从表中看出，3件样品147Sm/144Nd的比值变化范围为0.0671～0.0679，平均0.06747，小于球粒陨石均一库的初始值（0.1967），富集系数fSm/Nd变化范围为-0.65～-0.66；143Nd/144Nd的比值变化范围为0.512605～0.512631，平均值为0.512619。根据钐、钕同位素分析结果（表3-7），在单阶段模式下，查干敖包石英闪长岩的TDM模式年龄变化范围为543～569 Ma，平均为556 Ma，比其实际侵入年龄（237）要大，但与中新元古代温都尔庙群变质基性火山岩的地幔亏损模式年龄（568～857 Ma）（张臣等，1998）接近。fSm/Nd值为-0.65～-0.66，说明源岩Sm、Nd分异不明显，可以认为岩石中的Sm、Nd同位素体系较好地记录了源岩的特征。εNd（t）均为正值，变化范围为3.3～3.8，平均3.5。Sm～Nd同位素特征显示，无论是TDM还是εNd（t），查干敖包石英闪长岩均与兴蒙造山带的正εNd（t）值花岗岩（洪大卫等，2000；2003；邵济安等，2002）相似。在εNd（t）值与侵入时代关系图上（图3-21a、b），投影点都落入洪大卫等（2000）圈出的兴蒙造山带花岗岩的范围内。这一方面反应了它们源岩同位素之间的密切联系，另一方面也暗示它们来源于地幔的成因。

图3-20 查干敖包石英闪长岩铅同位素构造模式图

图3-21 查干敖包石英闪长岩的εNd（t）值与侵入时代关系图

表3-7 查干敖包石英闪长岩钕和锶同位素组成

七、SHRIMP锆石 U-Pb年龄

石英闪长岩中的锆石大都呈短柱状或长柱状，清晰透明，自形，颗粒大小一般100～200 μm，长宽比一般小于1.5，个别达2以上。对100多颗锆石进行阴极发光照像，均未发现有明显老的锆石核，照片显示有明显岩浆振荡的韵律环带（图3-22）。8个锆石的9个SHRIMP测试结果列于表3-8。采用普通铅204Pb校正，206Pb/238U年龄变化范围为227.3±9.9 Ma～254.0±13 Ma，平均为237±6 Ma。在207Pb/235U-206Pb/238U年龄图解上数据点分布在谐和线上及其附近，206Pb/238U加权平均年龄为237±6 Ma，MSDW=0.63（图3-23）。

查干敖包石英闪长岩由于研究程度很低，一直以来没有获得精确年龄。从本次锆石SHRIMP U-Pb测试结果（表3-8）可以看出，9个测点的206Pbc含量范围为3.05%～12.72%，锆石普通铅含量偏高可能与石英闪长岩K、Na含量高有关（宋彪等，2002）；Th/U比值为1.08～2.32，平均值为1.73，

表3-8 查干敖包石英闪长岩中锆石SHRIMP U-Pb分析结果

图3-22 查干敖包石英闪长岩中锆石阴极发光图像及其SHRIMP U-Pb年龄

图3-23 查干敖包石英闪长岩中锆石U-Pb谐和图

均大于0.5，表明所测锆石均为岩浆锆石（Vavra et al.，1996，1999；刘敦一等，2003）。因此，237±6 Ma代表了石英闪长岩的形成年龄。详细的野外调查工作表明，本区的上侏罗统布拉根哈达组流纹岩中见有石英闪长岩角砾，岩体与流纹岩接触面见有古风化壳，而且在石英闪长岩裂隙中见有流入的流纹岩，以上现象说明查干敖包富碱侵入岩体的形成时代早于上侏罗统布拉根哈达组流纹岩的形成时代［相当于满克头鄂博组火山岩的年龄160.26 Ma（赵国龙，1989；徐志刚，1997）］，本次所获得的年龄237±6 Ma与野外地质现象吻合。

八、讨 论

（一）查干敖包石英闪长岩的埃达克质岩成因

元素地球化学特征对比研究发现，查干敖包石英闪长岩与经典的岛弧埃达克岩和中国东部埃达克质岩具有非常相似的特征（表3-9），暗示查干敖包石英闪长岩具有埃达克质岩的亲缘性。

表3-9 查干敖包石英闪长岩与经典埃达克岩、中国东部埃达克质岩地球化学特征对比

埃达克岩（adakite）是最早由Key（1978）发现于美国阿留申群岛中的埃达克岛（Adak Island）、首次由Defant 和 Drummond（1990）厘定的一类特殊中酸性火成岩组合。埃达克岩的地球化学特征表现为SiO2≥56%，Al2O3≥15%，MgO常小于3%（很少超过6%），具有较低的Y和Yb含量（Y＜18×10-6、Yb≤1.9×10-6），具正Eu、正Sr 异常，Sr 含量较高（＞400×10-6），87Sr/86Sr 比值小于0.7040（表3-9），是由年轻的（＜25 Ma）热板片俯冲熔融形成的（Defant 和 Drummond，1990）。自从这一定义被引入地质文献后，埃达克岩就一直成为国内外地质学者们（Drummond and Defant，1990，1996；Defant，et al.，1993，2002；Martin，1999；王强等，2001；张旗等，2001a，2001b，2003；Castillo et al.，2002；葛小月等，2002；许继峰等，2003；Castillo，2006）关注的热门课题。

查干敖包石英闪长岩在YbN-（La/Yb）N图解上（图3-24a），投影点全部落入埃达克岩的范围内；在Y×10-6-Sr/Y图解上（图3-24b），大部分投影点落入或靠近埃达克岩区域。通过对比研究发现，查干敖包石英闪长岩与经典的埃达克岩具有相似的元素地球化学特征（表3-9）；与中国东部其他埃达克质花岗岩（张旗，2001，2003，葛小月等，2002）相比，查干敖包石英闪长岩的碱含量、Al2O3及Sr偏高，具有更高的Mg＃ 值。

锶-钕-铅同位素研究结果表明，查干敖包石英闪长岩来源于地幔，与MORB有关。根据试验岩石学研究结果，查干敖包石英闪长岩富Sr以及具有弱的Eu负异常，说明源岩中斜长石已大部分进入熔体，残留相中的斜长石很少；低Y和亏损HREE表明残留相中存在石榴子石或角闪石；高场强元素Ta、Nb、Ti、P亏损暗示源区存在含Ta、Nb（铌钽矿物）、Ti（金红石等）、P（磷灰石等）的矿物。因此可以认为查干敖包石英闪长岩的源区为残留较少的斜长石或无斜长石的石榴子石+角闪石+磷灰石+金红石+铌钽矿物组合。

图3-24 查干敖包石英闪长岩的YbN-（La/Yb）N和Y-Sr/Y图解

通常认为，洋中脊拉斑玄武岩（MORB）的Mg＃ 值为60左右，由它熔融产生的埃达克岩的Mg＃值应该小于60（Beard et al.，1991）。实验岩石学研究结果表明，MORB熔融产生的熔体的Mg＃值一般不超过45，但是若在其形成演化过程中受到比玄武岩更基性物质的混染，则Mg＃值就会明显升高，如埃达克岩若与地幔橄榄岩发生10%的混染便可导致熔体的Mg＃值从44提高到55（Feeley et al.，1995）。查干敖包石英闪长岩的Mg＃值为63.16，说明它不可能直接由MORB熔融产生，必须有更基性的地幔物质混染。查干敖包石英闪长岩的K2O比经典岛弧埃达克岩和中国东部埃达克质岩都高，实验岩石学研究表明源岩的钾含量影响派生熔体的钾含量，低钾拉斑玄武岩的部分熔融不可能产生高钾钙碱性岩浆（Roberts et al.，1993），更何况查干敖包石英闪长岩为钾玄岩系列。综上所述，高Mg＃值和高的K2O含量说明查干敖包石英闪长岩的源岩（MORB）熔融时受到过富钾基性地幔物质的混染。

埃达克岩具有多种成因，除最初Defant 和 Drummond（1990）定义的经典埃达克岩由年轻的（＜25 Ma）热板片俯冲熔融外，还有增厚下地壳的部分熔融（Atherton，et al.，1993；Arculus，et al.，1999；Yumul，et al.，1999）、底侵玄武质岩浆的分异（Sajona，et al.，1993，1994；Drummond，et al.，1996）、古老的俯冲洋壳的部分熔融（Sajona et al.，2000）等，经典埃达克岩的出现标志着大洋缩减的开始。查干敖包石英闪长岩体位于二连-贺根山板块缝合线北侧，前人已在处相同构造位置的查干敖包西南约400 km的苏尼特左旗发现了白音宝力道埃达克质岩和图林凯埃达克岩，并获得了它们的形成年龄分别为464～490 Ma（石玉若等，2005）和467±13 Ma（刘敦一等，2003），据此认为古亚洲洋在早奥陶世就发生了板块俯冲消减。本次研究所获得的吉林宝力格地区3个岩体的年龄变化范围为284～314 Ma，它们具有同碰撞岛弧环境的特征。然而查干敖包石英闪长岩的形成年龄为237 Ma，这一年龄很显然小于上述埃达克岩和岛弧火成岩的年龄。这就说明查干敖包地区不可能直到237 Ma时才发生板块俯冲消减。查干敖包石英闪长岩不同于中国东部的埃达克质岩，它不可能是由增厚下地壳的部分熔融形成。综合上述分析笔者认为，查干敖包石英闪长岩应该为在237 Ma时由残留的古老俯冲洋壳（早奥陶世?）部分熔融，经过富钾基性地幔交代而形成。

（二）查干敖包石英闪长岩与矿产

众所周知，兴蒙造山带古生代至中生代的花岗岩类分布广泛，各花岗岩类的特征总体表现为具有较低的Sr初始值、正的εNd（t）值和年轻的Nd模式年龄（Chen et al.，2000；Jahn et al.，2000；Wu et al.，2000；洪大卫等，2000），这些具有地幔来源特征的花岗岩与区域铜、金多金属矿在形成时代和物质来源上具有一定的继承性（洪大卫等，2003；Jahn et al.，2004）。但是长期以来地质学者们（赵一鸣等，1994；洪大卫等，2003；聂凤军等，2004；金岩等，2005）仅关注与海西期和燕山期花岗岩类岩浆矿化活动有关的找矿工作。由于研究程度较低，印支期的岩浆活动与金属成矿作用往往被忽视。前人（内蒙古自治区地质局，1978；赵一鸣等，1994；金岩等，2005）认为查干敖包岩体形成于燕山期，与其对应的查干敖包矽卡岩型铁-锌矿床为燕山期岩浆活动的产物。本专著锆石SHRIMP U-Pb年龄测试结果表明，查干敖包石英闪长岩形成于印支期。鉴于查干敖包铁-锌矿床与石英闪长岩的密切空间关系，且内蒙古自治区地质局（1978）已发现查干敖包岩体的锌含量平均在0.01%以上，在人工重砂中发现铁矿物的含量比一般花岗岩体高，推测查干敖包铁-锌矿床的成矿物质来源为石英闪长岩，因此该矿床的形成时代也应为印支期。近年来，随着找矿勘探工作的不断深入，除查干敖包中型铁-锌矿床以外，人们已经在查干敖包石英闪长岩株周围还陆续发现了以锌为主的曼特敖包中型锌矿床、达赛脱铅-锌矿床和数处铜异常；在印支期阿尔哈达花岗岩外围发现了阿尔哈达大型铅-锌-银矿床（高群学等，2005；夏广清，2005；张万益等，2007a）。因此，笔者认为在本区加强围绕印支期花岗岩体、尤其是印支期碱性侵入岩的地质找矿工作显得非常重要。

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