1、1几类常见的超钾质火成岩的特征及成因分析摘要：指出了 Foley 等在 20 世纪 80 年代末，在对全岩地球化学特征进行研究分析后，总结并提出了超钾质岩石的概念，其界定条件为：K2O 的百分含量大于 3%，MgO 的百分含量大于 3%，K2O/Na2O 百分含量之比大于 2。并分析了一些诸如 CaO、K2O、Al2O3 等主量元素的含量及K2O/Na2O 比值的特征，将超钾质岩石进一步分为钾镁煌斑岩类、钾霞橄黄长岩类、斜长白榴岩类等类别，它们彼此间存在显著的成分区别，并且各自对应着不同的源区环境，有着不同的成因。 关键词：超钾质火成岩；地球化学特征；成因 中图分类号：P588.1 文献标识码
2、：A 文章编号：1674-9944（2016）22-0138-03 1 引言 钾质火成岩（亦称作钾质岩）一般来说，属于强碱性岩，其K2O/Na2O 含量1%。Foley 等在 20 世纪 80 年代末又进一步划分出了超钾质岩，与钾质岩石有些不同，主要体现地球化学成分上，全岩地球化学成分 K2O3%，MgO3%和 K2O/Na2O2%。在地球化学成分上，钾质火山岩和超钾质火山岩的范围较广，从钾玄质成分的岩浆到超钾质的钾镁煌斑岩类、钾霞橄黄长岩类和斜长白榴岩类，均可包含其中。这些类别的岩石有很多产自岛弧中，并且与钙碱性火山岩共生。因为金伯利岩的K2O/Na2O 常常极高（3%） ，有时也把其划归于
3、此类，特别是含云母的第2组金伯利岩1。 2 分类及特征 Foley 等根据全岩地球化学成分，进一步将超钾质岩划分为四类2，分别是钾镁煌斑岩类、钾霞橄黄长岩、斜长白榴岩类及钾镁煌斑岩与斜长白榴岩的过渡类型。下面依次介绍几类超钾质岩。 2.1 钾镁煌斑岩类 在世界范围内，比较认可的产地是金伯利西部、高斯伯格等地，形成于高钛的稳定陆台环境和碰撞造山带。这类岩石的特征是，含低的主量元素如 SiO2、CaO、Al2O3、Na2O，通常含有较高（大于 0.6）的K2O/Al2O3 比值和 Mg#值（Mg#=Mg2+/（Mg2+Fe2+） ） ，多数情况下含方辉橄榄岩和纯橄榄岩，有时含少量的捕获的云母或单斜
4、辉石。形成于还原条件，该条件下贫 CO2，富 H2O、HF，有时也被认为是地幔源区的再次富集，因为地幔 CaO、AI2O3、Na2O 的含量较低。在矿物成分方面，含深色矿物较多，不少于整个岩石中矿物含量的 1/3。另外，钾镁煌斑岩具有独特的结构，即斑晶自形度极好，基质中的铁镁矿物自形度亦良好。 如产于塔里木地台的钾镁煌斑岩，其岩石地球化学成分与亚洲板块其他地区的岩石地球化学成分也十分相近，一些主量元素如SiO2、FeO、CaO、K2O、Na2O、CO2 与含金刚石的钾镁煌斑岩相似，TiO2、MgO 偏低，而 Al2O3 偏高。该区钾镁煌斑岩化学特征与国内外钾镁煌斑岩相一致，不论是在稀土（REE
5、）总量、稀土元素配分模式，还是在Eu 负异常等特征上。另外结合其相对贫钛的特征，其源区地幔富集程度较低4。该区 K、Ba、La、Ce 等不相容元素显示正异常，而3Sr、Ti、Nb、Ta 相对显示负异常，这与钾镁煌斑岩的特征相一致。 又如山西大同饮牛沟钾镁煌斑岩岩体，其地化特点以超钾质属性K2O/Na2O3%和近似钾过饱和的 K2O/Al2O30.9%为特征。该区钾镁煌斑岩中钛含量显示为较低水平，为 0.98%1.29%（平均为 1.12%） ，哈克图解显示，SiO2 含量与 TiO2 含量的变化并不具有相关性，这恰恰显示出了TiO2 来自于不饱和甚至是极度不饱和的岩浆。 2.2 钾霞橄黄长岩类
6、 该类岩石的全岩地球化学特征是，硅含量低（一般 SiO210%） 。形成条件最优越且具有代表性的产地为东非裂谷（典型的大陆裂谷环境） ，其特点是 CaO 的百分含量较高，并且 Sr、Nb、Ta 等呈现正异常，但是SiO2、Al2O3、Na2O、MgO 百分含量却很低。有时会含捕获的云母，并且单斜辉石发育，形成于富含 CO2、贫 H2O 的氧化条件，被认为是亏损地幔（高钙、低铝、钠）的再度富集5。该类岩石既可以产在大陆型地壳构造环境产出，也可以产自大洋型地壳构造环境，但以大陆裂谷最为常见，因此钾霞橄黄长岩类的构造背景较为复杂多变。 在我国，钾霞橄黄长岩类的代表性的产地位于甘肃西秦岭一带。该区全岩
7、地球化学成分贫硅、铝，高镁、钙、钛和全碱（K2O+Na2O） ，但K2O/Na2O 比值低。另外 Mg#值较高（0.70%0.84%，平均值为 0.81%） 。微量元素地球化学特征显示，西秦岭地区轻稀土元素富集较为明显，另外在球粒陨石标准化分布配分模式曲线中明显呈现右倾趋势，Eu 负异常不明显。据董昕等（2008）实验，反映轻稀土（LREE）富集程度的 La/Yb之比在 21.96%43.92%之间，平均值为 34.87%，总体来说岩石的 LREE4强烈富集3。该区岩石钡正异常明显，铅负异常不明显和较弱的钛负异常，大离子亲石元素（如 Rb、Ba）和高场强元素（如Nd、Th、Ta、Zr、Hf 等
8、）富集，且元素不相容性与元素的富集程度呈现正相关关系。该区的 Nb 异常高，且明显高于正常的 OIB（具有 EMI 型富集端元的 OIB） ，暗示岩浆源区特殊的地球化学属性。 2.3 斜长白榴岩类 一般说来，因为分布范围较小，该类超钾质岩石不常见到，多产于陆壳俯冲带或碰撞造山带，从世界范围内来看，主要分布在欧洲西部陆壳与洋壳的接触带上，含白榴超钾质岩代表性产地在意大利，产出自与俯冲大陆相?P 的活动造山带，其岩石地球化学特点是，主量元素钙、铝、硅的含量较高，而 Mg#值较低，Ba、Nb、Ta、Zr、Ti 负异常，含单斜辉石捕虏体。形成于 H2OCO2 的氧化条件，被认为是富集地幔源区2。 在我
9、国，新疆西天山地区也有相关的研究。该区斜长白榴岩 Si 含量的变化与后期形成的钠长石的多少有关，因此 SiO2 含量变化范围较大，TiO2 及 Al2O3 的含量与土耳其和意大利等地含白榴岩超钾质岩石的 TiO2和 Al2O3 含量相当，并且含量相对稳定。Fe2O3 和 MnO 含量较高，MgO 含量正常，K2O 和 Na2O 含量正常，但是 K2O 含量较低，而 Na2O 含量稍高。根据岩相学的资料，该区超钾质岩浆与土耳其地区的一样，白榴石、钾长石等富钾矿物蚀变强烈，最终导致岩石中偏低的 K2O 含量值，但是Na2O 含量的明显升高是由于后期的钠长石化导致的，因此才显现出其K2O/Na2O 比值波动状况。这说明，一旦超钾质岩后期发生蚀变，就很难再保持其特有的地球化学特征（如高钾和高 K2O/Na2O 比值）6。另外，5其微量元素特征是，球粒陨石标准化分布配分模式曲线为右倾曲线，大离子亲石元素（如 Rb、Ba、Sr）低于其他地区的地球化学指标。且该区含白榴石超钾质岩石独特于其他地区的是，超钾质岩浆不仅稀土元素（REE）总的含量低于平均水平，并且 La/Sm 和 La/Yb 比值也低于平均水平。总的说来，该区岩石成因是造山带岩浆岩，因为其微量元素 Pb 的正异常的特征及 Zr-Hf 值和 Nb-Ta 值的负异常的特征。
