(一)阜平幔枝构造区主要花岗质岩浆岩
由于地幔热柱-幔枝构造的不断演化,规模巨大的太行山深大断裂带在其活动过程中导致了太行山岩浆强烈活动,自北向南形成大河南、王安镇、司各庄、赤瓦屋、麻棚等花岗岩体大规模入侵,并铸成了NNE向阜平幔枝构造岩浆-成矿带(图4-1)。
1)大河南岩体。大河南岩体主要由花岗闪长岩、黑云角闪花岗岩、石英闪长岩、石英闪长细晶岩脉、石英正长岩脉、石英斑岩等组成,以花岗闪长岩和黑云角闪花岗岩为主体,石英闪长细晶岩脉和石英正长岩脉广泛发育为特征。形成时限为127~136Ma。
2)王安镇岩体。早期:主要是基-中性岩类(如橄榄辉石角闪石岩、辉长岩和闪长岩等),该期岩石主要出露于王安镇岩体边部,在岩体内部也有零星出露,如闪长岩主要分布于岩体北部的窑沟及东南部的紫荆关西南鸭子村一带,其全岩K-Ar年龄为186.9Ma。
中(主)期:主要是中酸性岩类(如花岗闪长岩、二长花岗岩和少量石英闪长岩),该期岩石构成王安镇岩体的主体,占岩体面积的2/3。花岗闪长岩分布于岩体的东、西、南三面,呈较连续的环状,该岩石的Rb-Sr等时线年龄为145.7±5.3Ma;锆石U-Pb年龄为138~127Ma。二长花岗岩主要出露于岩体中心部位,其Rb-Sr等时线年龄为137.8Ma。
晚期:主要是富碱的中酸性岩类(如钾长花岗岩、石英二长岩和石英正长岩),该阶段岩石多呈分散的小岩体或脉状出现。石英正长岩和石英二长岩主要见于紫荆关东北,呈长条状产于紫荆关-灵山断裂带中。石英正长岩的Rb-Sr等时线年龄为126.4Ma。
3)麻棚岩体。麻棚岩体是一个由生成年龄递减的石英闪长岩、花岗闪长岩及斑状二长花岗岩组成的复式岩体,河北省第十三地质大队取得全岩Rb-Sr等时线年龄为135±8.8Ma,黑云母K-Ar年龄为146.1~147.6Ma,属晚侏罗世末期。
(二)花岗质岩浆岩形成时限及来源的同位素年龄依据
1.阜平幔枝构造区花岗质岩浆岩形成时限
阜平幔枝构造区岩浆岩带总体上呈串珠状近等间距分布,其长轴沿韧脆性剪切带展布。各种年龄测试方法得出的年龄值见表4-1,该地区岩浆活动的主期为燕山期。由于构造活动的多期次性,也导致岩浆活动具有多期次脉动式侵入特征。
另据罗照华等(1997)对近500个同位素测年数据的统计分析认为,太行山造山带的岩浆活动覆盖整个燕山运动期间,其峰值介于124~153Ma。
上述各岩体均为多期次活动的杂岩体,反映了燕山期阜平幔枝构造活动引起强烈的岩浆侵入和大规模的成矿作用是一个完整的地质热事件。
表 4-1 太行山地区主要岩体的形成时限
2.花岗质岩浆深部来源明显
岩石的氧同位素组成能够指示形成岩石的物质来源。张理刚(1995)研究认为,具有δ18O为6~10组成特征的花岗岩属于正常花岗岩,具高δ18O值(>10)的花岗岩主要是地壳物质部分熔融、混染并与地壳物质交换的产物,具低δ18O值(<6)的花岗岩是由深源物质形成的。从表4-2可知,无论是大河南岩体,还是王安镇岩体和麻棚岩体,其δ18O值位于上述两个端员之间(δ18O为7.70~11.2)。说明这些岩体的形成既有深源物质的参与,又有地壳物质的加入,是深源物质与地壳物质相互作用的结果。
表 4-2 太行山花岗岩体的氧同位素组成
注:括号内数字为样品数。
Faure(1986)统计了上千个样品的资料后指出,沿大洋中脊喷发的洋底拉斑玄武岩的87Sr/86Sr比值最低,平均为0.70280,洋岛玄武岩的平均为0.70386,岛弧为0.70437,大陆火山岩的比值最高为0.70577。现代上地幔87Sr/86Sr比值约为0.704±0.002,玄武质无球粒陨石的87Sr/86S比值为0.69897±0.00003,代表地球形成时的初始比值。现今大陆的(87Sr/86Sr)0的平均值为0.719。阜平幔枝构造区燕山期侵入岩类具有低的锶初始比值87Sr/86Sr,从早到晚,南段花岗岩的87Sr/86Sr比值分别为0.7050,0.7068~0.7069,0.7055,北段花岗岩中期为0.7041~0.7046,晚期为0.7036~0.7022(罗照华,1997)。这种低Sr特征表明,在岩浆形成过程中,幔源物质的加入具有重要的意义。已有研究表明,岩浆岩εNd(t)值大于0,表明物质来自亏损地幔;εNd(t)值小于0,表明物质来自于地壳或富集型地幔源。εNd(t)接近于0,表明物质来自球粒陨石型未分异的原始地幔。阎国翰等(2000)对赤峰市以南华北地台区侵入岩的Sr、Nd、Pb同位素研究表明,华北地台区侵入岩εSr(t)全部为正值(+18.9~+63.5)。而εNd(t)则均是负值(-7.83~-22.03);在εSr(t)-εNd(t)相关图解中投影点均分布于富集地幔演化趋势线及其附近;Pb同位素在地球不同原始铅模式图上,投影点大多数落在地幔铅演化线上及其附近。说明了该侵入岩带物质来源与富集地幔储库关系密切。另外,太行山造山带的侵入岩类几乎没有Eu异常,也是说明岩浆起源较深的一个证据。