李永军，李注苍，丁仁平，刘志武，李民贤，李金宝
(长安大学地球科学与国土资源学院，陕西西安710054)
摘要：温泉花岗岩体由酸性端元的寄主岩石和暗色微细粒镁铁质包体群及基性岩墙群组成。无岩浆混合作用或岩浆混合作用较弱区段，寄主岩石以似斑状二长花岗岩为主，显示正常的花岗岩结构构造岩浆混合作用强烈区段。岩石的异常结构构造十分发育，矿物之间自形程度差异显著，常见包晶反应、包含结构、交代边、熔蚀边、交代蚕食的港湾状结构构造及交代缝合线、矿物镶边、斜长石异常环带和矿物残留等，多见指示岩浆混合的标志性矿物针状磷灰石。暗色微粒包体中多见寄主二长花岗岩中的捕掳晶。包体的形态、结构构造以及与寄主岩石强烈地成分交换等均是岩浆混合作用的标志。
关键词：岩石学特征;暗色微细粒镁铁质包体;岩浆混合作用;温泉花岗岩;西秦岭
[中图分类号jP5sa.1[文献标识码7 n[文章编号j1672-6561(2004)03-0007-06
作者简介：李永军(1961一)，男，甘肃天水人，副教授，博士，现从事构造地质学、区域地质调查及地球探测信息研究工作。
1 岩体分布及时代
温泉花岗岩体位于秦岭造山带西段北秦岭加里东造山带与中秦岭华力西褶皱带的拼结部位[1,2]，行政区隶属甘肃省天水市武山县温泉乡一甘谷县古坡乡。岩体地表形态似圆形，出露面积约253 km2，岩体中心坐标为东经105°07′00″，北纬.34°37′00″。
岩体由酸性端元寄主岩石和基性端元的基性岩墙群及暗色微细粒镁铁质包体群构成。寄主岩石是一个多期复式岩体，呈同心环状分布，由5个岩石单元组成，各单元之间多为脉动接触，关系清晰(图1)。
岩体中部I一Ⅲ单元中产有较多暗色微细粒镁铁质包体(Mafic magmatic enclave，代号MME)。岩体东部出露3个基性岩墙群(Dyke)，方向与镁铁质微粒包体展布方向一致。
于W单元中获得259 Ma的单颗粒错石U一Pb年龄，岩体时代为二叠纪末期一三叠纪早期〔3〕。
2 寄主岩石的主要岩石学特征
寄主岩石的岩石类型以似斑状黑云母二长花岗岩为主(图2一图4)，可划分为5个填图单元(表1)，主要岩石学特征见表2。
无慢源岩浆混合作用区段或慢源岩浆混合作用较弱的区段，寄主岩石主要显示正常岩石的结构、构造特征，同一般二长花岗岩的结构构造无明显区别。岩体从早期单元向晚期单元演化中，由细粒结构向中一细粒、中粒、中粗粒演化;斑晶从无到有，由少到多，其中钾长石、斜长石的典型晶形、双晶、环带构造、斜长石排号等也无异常变化。
异常结构构造是指岩浆在运移、就位和冷凝结晶这一过程中，由于成岩环境的巨大变化或是岩浆成分的突变等，导致成岩作用的突变，形成了显著的有别于正常成岩作用过程的结构构造现象。温泉岩体的异常结构构造，见岩体主成岩阶段(I-Ⅳ单元)的各类岩石中，岩浆混合作用形成的岩石结构构造十分发育，说明岩浆混合作用几乎发生于整个成岩全过程中。最常见的是两群石英共生，大颗粒石英粒径一般为1 mm，而外圈有0.02一0.05mm的小颗粒石英包裹;镶边构造发育，主要见长石类(尤其是条纹长石)、石英、角闪石、黑云母中均有大量的镶边，镶边矿物以细小颗粒的石英为主;另外，反映矿物结晶过程中的淬火构造如针状磷灰石也普遍存在(图5c,d)，不仅在镁铁质微粒包体、基性岩墙中非常发育，而且在岩浆混合花岗岩中也有针状磷灰石。这些结构构造特征，均说明矿物在结晶生长过程中，其温度、压力、岩浆的成分等均发生重大变化。
自形程度差异、镶边结构、淬火结构、晶形的变化、条纹的变形等结构构造变化或与温度、压力有关，或与岩浆的成分变化有关，但交代边、熔蚀边、蚕食的港湾状结构、交代缝合线，说明岩浆成分发生了突变。
一般情况下，性质差异较大的岩浆注入或是性质差异较大的围岩的同化混染都有可能导致岩浆成分的突变，但从本岩体来看，这些结构构造最为发育的地区即是基性岩墙和暗色包体最为发育的区域，即慢源岩浆的混入导致了总岩浆成分的显著变化。
3 包体岩石学特征
3.1包体的岩石类型
包体有微细粒辉长闪长岩、闪长岩、石英闪长岩。主要矿物有：斜长石，见原生斜长石和斜长石捕掳晶两类。原生斜长石35%-60%，发育聚片双晶及环带，边部凸向钾长石处形成卡钠复合双晶，并见蠕英结构，An为32 -42，为中性斜长石；斜长石捕掳晶的边缘被强烈熔蚀和交代，An为22 - 27；普通角闪石5% -25%，自形一半自形，部分被黑云母交代；黑云母15%，边缘被酸性端元石英交代形成不规则状及锯齿状。
3.2包体的形态与大小
包体多见椭球状、纺锤状、饼状、扁豆状、浑圆状、蟒蚂状、撕裂状及不规则形态，大小悬殊，大者近1 m，小至几厘米甚至更小，见“拖尾”等流线性形态，表明包体被“包裹”时呈塑性状态〔7一13〕。
3.3包体结构构造
一般以暗灰色、灰褐色为主，少数为灰黑色。外圈常见暗色矿物组成的浅色晕圈。岩石以细粒半自形粒状结构为主，粒度0.2 -0.5 mm，另见蠕英结构，为典型岩浆结构，部分边界见冷凝边。斜长石呈自形一半自形柱状，也有部分呈粒状;辉石矿物呈粒状充填其中，黑云母呈板状且生长受到其他矿物的限制，边缘成港湾状，见针状磷灰石插在其他矿物之间。磷灰石在寄主岩石及镁铁质微粒包体中的形态是截然不同的，前者磷灰石通常呈短柱状晶体，而后者则显极长的细针状(图Sc, d)。根据Wyllie等实验结果，镁铁质微粒包体中的针状磷灰石是在淬冷状态下结晶形成的，说明形成镁铁质微粒包体的基性岩浆较寄主酸性岩浆有较大温差，结晶过程中有快速的放热作用〔3〕。另外在部分包体边界见冷凝边〔14〕，并见长石斑晶环绕分布(图5a) 。 Pabst (1928)认为包体在其被“包裹”时并非固态的最为有力地证据就是具有冷凝边，这就从一个侧面证明了包体与寄主岩石有可能进行岩浆混合作用。包体中的斜长石常见异常环带，环中包有暗色矿物，有时环绕其周边有细小的暗色矿物，其外又发育它形生长边(图5c)，表明结晶过程中岩浆成分有突变，有异常成分岩浆的加入(岩浆混合作用)〔12〕。
综合分析，形成镁铁质微粒包体的岩浆经历了两大结晶阶段。第一阶段为快速结晶阶段，较热地镁铁质岩浆与较冷地酸性岩浆遭遇后，快速降温达到与花岗岩浆相同的温度，即达到热平衡，由于镁铁质岩浆的过冷度(熔体温度低于其液相线温度的程度)明显超过长英质岩浆，因而结晶速度要比长英质岩浆快。这一阶段中，由于镁铁质微粒包体岩浆的成核速度很快而晶体生长速度很慢，镁铁质矿物、斜长石及副矿物形成细粒、微粒结构。第二阶段为相对慢速结晶阶段，这时镁铁质微粒包体的残余岩浆或经混合作用改造的岩浆，与其寄主花岗岩浆以相同速度冷却[10]。此外，熔体中的扩散作用引起的包体与寄主花岗岩浆之间的元素交换，可以导致同种矿物在包体中和寄主岩中成分的趋同。
3.4包体与寄主岩石的成分交换
多数镁铁质微粒包体与寄主岩石在成分、色率、结构构造上呈弱过渡关系，界线模糊。宏观上镁铁质微粒包体中经常混入寄主岩石中的钾长石巨晶(捕虏晶)，斑晶约1一2 cm，其粒度较包体中的正常矿物粒度大1个甚至几个数量级。包体中可看到长石斑晶在其内部定向排列或被圆化、或被基日生蒯绷么于其中的现象，亦反映了二者之间的嘴翻留翎嗯翻暗凳矿物如角闪石、黑云母粒度明显由监翅经爵节勺泡体逐渐减小，在过渡区域内尚有少量石丁英存在，但在镁铁质微粒包体核心区几乎没有石英存在。即镁铁质微粒包体与寄主岩石间不仅界线模糊，而且存在着成分交换。因此，镁铁质微粒包体是半塑性状态一塑性状态的基性岩浆与酸性岩浆混合形成的。
3.5包体与围岩成分的对比
岩体北缘围岩是太古代变质火山岩一碎屑岩；南缘围岩为泥盆系大草滩群粗碎屑岩。在区域上也找不到与包体相同的地质体〔1〕，因而可排除镁铁质微粒包体来自于围岩，推断镁铁质微粒包体源于深部岩浆。
3.6捕虏晶定向
包体内部捕虏的长石斑晶有定向现象，其长轴方向与包体的长轴方向基本一致，有时还可见到包体周围有钾长石斑晶沿镁铁质微粒包体外缘环绕，但镁铁质微粒包体与寄主岩石都未见到由于后期改造形成的塑性变形或重结晶。根据Arzi ( 1978 )实验证实，若要产生岩浆流动，又不引起晶体内部塑性形变的定向运动，必须有30%一35%以上的熔体存在〔15〕。因此，镁铁质微粒包体内及外缘长石斑晶的定向，是两类岩浆在塑性状态共同作用的结果，即镁铁质微粒包体是基性岩浆在塑性状态中变形与运移的产物。
3.7包体群的定向
包体群在寄主岩体中的排列与基性岩墙以及区域主构造线一致，有可能是岩浆流动过程中受到围岩限制或区域构造共同作用形成的。总之，包体是其基性岩浆在塑性状态下运移及就位时，受围岩限制、区域构造作用、流体压力、局部对流等复杂系统共同作用的结果。
4 基性岩墙的岩石学特征
基性岩墙群与微细粒镁铁质包体密切共生，岩墙周围微细粒镁铁质包体数量明显增多，个体较大，岩墙的展布方向与微细粒镁铁质包体显示的定向性基本一致。基性岩墙群的主要岩性有混染细粒闪长岩、混染细粒石英闪长岩、混染细粒花岗闪长岩等，其间见寄主岩石的捕掳晶，捕掳晶边缘被熔蚀为不规则状、港湾状、孤岛状和锯齿状，镜下的主要岩石学特征与包体的岩石学特征基本一致。
5 结论
通过对温泉岩体的岩石学研究得出，寄主岩石以似斑状二长花岗岩为主，无岩浆混合作用或岩浆混合作用较弱区段，显示正常的花岗岩结构构造。岩浆混合作用强烈区段，岩石的异常结构构造十分发育，矿物之间自形程度差异显著，常见交代边、熔蚀边、蚕食的港湾状结构及交代缝合线、矿物镶边等，多见指示岩浆混合的标志性矿物针状磷灰石。暗色微细粒包体中多见寄主二长花岗岩中的捕掳晶。包体的形态、结构构造以及与寄主岩石强烈的成分交换等特征均揭示了岩浆混合作用的特征。己有大量岩石化学资料佐证该岩体的岩浆混合作用信息〔16-18〕。镁铁质微粒包体是岩浆混合作用的重要标志，对于研究壳一慢深部作用过程、探索地壳生长与地壳增生事件、反演地壳结构、探讨构造动力学演化及花岗岩浆侵位空间及其地球动力学有很重要的意义〔19-20。
参 考 文 献
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