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江苏徐州塔山橄榄玄武玢岩地球化学特征及其与金刚石成因关系

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黄友波, 周琦忠, 张琪, 冯学知, 王国强, 张凤鸣, 蔡逸涛. 江苏徐州塔山橄榄玄武玢岩地球化学特征及其与金刚石成因关系[J]. 地质通报, 2019, 38(1): 132-142.
引用本文: 黄友波, 周琦忠, 张琪, 冯学知, 王国强, 张凤鸣, 蔡逸涛. 江苏徐州塔山橄榄玄武玢岩地球化学特征及其与金刚石成因关系[J]. 地质通报, 2019, 38(1): 132-142.
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HUANG Youbo, ZHOU Qizhong, ZHANG Qi, FENG Xuezhi, WANG Guoqiang, ZHANG Fengming, CAI Yitao. Geochemical feature of olivine basaltic porphyrite in Tashan area of Xuzhou, Jiangsu Province, and its relation to diamond origin[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(1): 132-142.
Citation: HUANG Youbo, ZHOU Qizhong, ZHANG Qi, FENG Xuezhi, WANG Guoqiang, ZHANG Fengming, CAI Yitao. Geochemical feature of olivine basaltic porphyrite in Tashan area of Xuzhou, Jiangsu Province, and its relation to diamond origin[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(1): 132-142.
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江苏徐州塔山橄榄玄武玢岩地球化学特征及其与金刚石成因关系

  • 1.

    江苏省地质矿产局第五地质大队, 江苏 徐州 221004

  • 2.

    中国地质调查局南京地质调查中心, 江苏 南京 210016

  • 基金项目:
    江苏省地质勘查基金项目《江苏省徐州市塔山地区原生矿地质普查》（编号：苏财建[2014]278号）和中国地质调查局项目《华北和扬子地区金刚石矿产调查》（编号：DD20160059）
详细信息
    作者简介: 黄友波(1990-), 男, 学士, 助理工程师, 从事地质矿产勘查工作。E-mail:dzwdzqz@foxmail.com

  • 中图分类号: P619.24+1;P588.13+4

Geochemical feature of olivine basaltic porphyrite in Tashan area of Xuzhou, Jiangsu Province, and its relation to diamond origin

  • 1.

    No.5 Geological Party, Jiangsu Bureau of Geology and Mineral Resources, Xuzhou 221004, Jiangsu, China

  • 2.

    Nanjing Center, China Geological Survey, Nanjing 210016, Jiangsu, China

    摘要

  • 通过研究徐州塔山地区橄榄玄武玢岩的地球化学特征，对其岩石成因及构造环境进行判别，并进一步对其金刚石成矿前景进行探讨。结果表明，橄榄玄武玢岩属于大陆板内玄武岩，总体上略富集轻稀土元素，是在板内拉张构造背景下由石榴子石相的富集地幔经不同程度部分熔融形成的，且在岩浆结晶过程中存在一定程度的斜长石堆晶作用。其所含微粒金刚石与安徽栏杆金刚石相似，显示出金刚石生长初期的特点，应为幔源捕获成因。与金伯利岩相比，橄榄玄武玢岩在地球化学特征方面存在明显差异，整体表现为古近纪伸展期玄武岩浆的特征，不具备携带大量深源包体的条件，难以形成原生金刚石矿床。

    The petrogenesis and tectonic environment of olivine basaltic porphyrites were judged according to their geochemical characteristics in Tashan area of Xuzhou. Then the exploration prospect of diamond was discussed. The result shows that they are plotted in the intraplate tholeiitic series and are slightly enriched in LREE. They were formed by partial melting of the enriched mantle of the garnet facies through varying degrees of partial melting in the intraplate extensional tectonic background. Besides, there was a certain degree of plagioclase intergranular effect in the process of magma crystallization. The particle diamond it contains is similar to that of the Lanling area in Anhui, which shows the characteristics of the early growth of diamond. The origin should be the capture of the mantle source. In terms of geochemical characteristics, they are obvious different from the kimberlite. They had characteristics of basaltic magma in the extensional period of Paleogene and did not have the conditions to carry a large number of deep source inclusions. Therefore, it was unfavorable to form a primary diamond deposit.

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  • 图 1  徐州塔山地区岩浆岩分布

    Figure 1. 

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    图 2  徐州塔山地区橄榄玄武玢岩镜下特征

    Figure 2. 

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    图 3  橄榄玄武玢岩TAS(a)和Nb/Y-Zr/TiO2图解(b)(底图据参考文献[8])

    Figure 3. 

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    图 4  橄榄玄武玢岩稀土元素球粒陨石标准化配分模式(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)

    Figure 4. 

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    图 5  橄榄玄武玢岩ThN/NbN-Nb/La图解(底图据参考文献[11])

    Figure 5. 

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    图 6  橄榄玄武玢岩主量元素Harker图解

    Figure 6. 

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    图 7  橄榄玄武玢岩不相容元素与La关系图

    Figure 7. 

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    图 8  橄榄玄武玢岩La-La/Sm(a, 底图据参考文献[13])和Sm/Yb-La/Sm图解(b, 底图据参考文献[10])

    Figure 8. 

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    图 9  橄榄玄武玢岩Zr-Zr/Y判别图解(底图据参考文献[8])

    Figure 9. 

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    图 10  橄榄玄武玢岩Ti/100-Zr-Y×3（a）和Zr/4-Nb×2-Y（b）判别图解（底图据参考文献[8]）

    Figure 10. 

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    图 11  橄榄玄武玢岩(Fe2O3+FeO)-Al2O3-TiO2-(Na2O+K2O)图解(底图据参考文献[7])

    Figure 11. 

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    表 1  研究区橄榄玄武玢岩主量元素数据

    Table 1.  Main element data of olivine basaltic porphyrite in the study area

    %
    样号 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12
    地点 二成山 官庄 大洞山 大洞山 芦山 阚山 柴窝村 马头山 大荆山 二成山 柴窝村 葛湖村
    岩石
    名称    		 杏仁状
    橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 杏仁状
    橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 杏仁状
    橄榄玄
    武玢岩    		 杏仁状
    橄榄玄
    武玢岩    		 碳酸盐
    化碱性
    玄武岩    		 杏仁状橄
    榄玄武玢
    岩
    SiO2 44.63 44.38 47.09 49.5 45.67 41.46 42.99 48.38 48.28 46.6 44.72 49.21
    Al2O3 14.65 16.15 15.53 14.87 16.57 15.41 21.17 17.5 15.62 16.8 15.69 14.47
    TiO2 2.06 2.03 1.4 1.83 2.11 1.78 2.19 2.16 1.22 2.24 2.21 1.42
    Fe2O3 4.71 8.66 8.41 5.54 9.35 4.18 16.01 7.82 6.9 7.73 5.9 7.64
    FeO 5.92 2.33 4.18 5.84 1.94 3.25 0.72 3.42 5.75 2.44 6.17 3.81
    CaO 11.45 10.01 11.54 8.03 8.7 14.77 2.08 6.05 9.47 9.81 7.5 9.06
    MgO 6.87 2.6 3.97 6.09 3.31 1.98 3.14 3.19 5.02 3.06 5.56 6.24
    K2O 2.08 3.06 0.26 1.4 2.65 1.6 0.55 3.6 0.54 2.93 3.26 1.04
    Na2O 2.87 2.56 2.74 3.05 2.33 2.85 0.21 3.09 3 2.86 2.68 2.97
    MnO 0.18 0.15 0.18 0.12 0.13 0.14 0.2 0.17 0.16 0.15 0.16 0.15
    P2O5 0.47 0.8 0.16 0.4 0.81 0.43 0.31 0.86 0.2 0.68 0.72 0.17
    烧失量 3.8 7.01 4.4 3.17 6.18 11.98 10.27 3.52 3.66 4.54 5.24 3.66
    总计 99.69 99.76 99.85 99.84 99.76 99.83 99.84 99.77 99.82 99.7 99.81 99.86
    全碱 4.95 5.62 3 4.45 4.98 4.45 0.76 6.69 3.54 5.79 5.94 4.01
    Mg# 64.63 23.66 31.53 53.51 29.32 26.65 18.77 28.38 39.68 30.09 46.06 54.5
    DI 31.55 40.28 27.47 36.64 38.26 30.72 33.83 49.38 30.94 41.98 42.41 33.4
    SI 30.72 13.87 20.76 27.95 17.38 14.46 16.15 15.34 23.96 16.42 23.72 29.24
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    表 2  橄榄玄武玢岩微量元素数据

    Table 2.  Trace element data of olivine basaltic porphyrite

    10-6
    样号 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12
    地点 二成山 官庄 大洞山 大洞山 芦山 阚山 柴窝村 马头山 大荆山 二成山 柴窝村 葛湖村
    岩石
    名称    		 杏仁状
    橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 杏仁状
    橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 橄榄玄
    武玢岩    		 杏仁状
    橄榄玄
    武玢岩    		 杏仁状
    橄榄玄
    武玢岩    		 碳酸盐
    化碱性
    玄武岩    		 杏仁状橄
    榄玄武玢
    岩
    Li 13.3 25.7 9.39 15.7 19 16.1 32.8 26.4 10.6 14.8 26.3 9.31
    Be 2.49 2.68 0.64 1.14 2.66 1.15 1.43 3.2 0.61 2.73 2.34 0.54
    Sc 30.8 13.4 19.5 17.1 12.7 18 20.1 11.3 21 17 11.3 17.8
    V 152 118 179 166 112 174 150 106 183 170 95.1 172
    Cr 248 74.5 160 149 29.9 108 144 20.2 121 119 26 99.7
    Co 48.4 32.3 41.7 48.1 34.8 35.6 59.4 29.8 42 41.2 33.6 36.4
    Ni 163 65.3 144 120 42.5 111 162 34.9 134 97.2 37.2 111
    Cu 97.8 62.9 98 91.8 43.5 75.2 92 36.9 104 51.8 39.6 90.2
    Zn 80 101 116 125 109 122 130 100 113 102 94.3 99.2
    Rb 17.4 50.7 24.7 24.6 38.1 23.8 28.9 47.3 8.9 37.7 43.8 23.3
    Sr 850 882 288 411 690 578 47.6 935 331 907 715 241
    Zr 211 289 99.5 140 328 165 141 334 83.2 277 258 94.2
    Nb 42.4 52.3 9.26 28.4 57.5 30.9 24.2 59.1 8.46 58.3 59.2 8.9
    Ba 455 722 221 342 856 321 307 563 429 758 429 209
    Hf 4.87 6.35 2.21 3.73 7.14 4.03 3.77 7.46 2.23 6.03 5.87 2.11
    Ta 3.19 3.67 0.5 1.56 4.06 1.66 1.39 4.37 0.46 3.44 3.41 0.49
    Pb 4.58 4.27 1.63 3.45 4.03 1.83 7.02 4.83 1.79 5.19 3.49 4.17
    Bi 0.05 0.01 0.001 0.02 0.01 0.01 0.11 0.02 0.01 0.02 0.002 0.01
    Th 6.89 5.45 1.12 2.33 5.39 2.41 4.06 6.18 0.85 7.09 4.05 0.89
    U 1.47 1.49 0.16 0.6 1.17 0.65 0.91 1.63 0.18 1.56 1.14 0.16
    La 39.8 47.7 11.4 25 39.9 24.6 30.4 43.9 14.4 45.2 40.7 10
    Ce 67.9 70.6 24.4 39.2 75 39.5 41.6 79.1 30.9 79.4 61.3 21.3
    Pr 9.07 8.21 2.45 4.94 8.79 4.81 6 9.58 3.12 9.15 7.35 2.23
    Nd 34.9 33.3 11.2 21.1 34.6 20.8 25.7 37.8 14 35.1 29.9 10.6
    Sm 6.65 6.44 2.94 4.86 6.87 4.62 5.64 7.2 3.45 6.48 5.87 2.84
    Eu 2.19 2.23 1.06 1.67 2.4 1.67 1.78 2.33 1.24 2.1 1.98 1.03
    Gd 6.05 5.76 2.96 4.58 6.18 4.59 5.3 6.72 3.36 6.02 5.52 2.92
    Tb 0.98 0.95 0.6 0.83 1.02 0.78 0.95 1.01 0.67 0.92 0.9 0.6
    Dy 5.21 5.09 3.75 4.86 5.6 4.42 5.47 5.44 4.22 4.79 4.88 3.66
    Ho 1.02 0.99 0.72 0.91 1.07 0.85 1.02 1.02 0.84 0.93 0.95 0.72
    Er 2.74 2.71 1.89 2.38 2.93 2.17 2.82 2.89 2.32 2.52 2.52 1.92
    Tm 0.47 0.4 0.29 0.35 0.43 0.32 0.41 0.42 0.36 0.38 0.38 0.28
    Yb 2.72 2.5 1.72 2.11 2.76 1.89 2.53 2.61 2.18 2.3 2.36 1.67
    Lu 0.6 0.4 0.27 0.32 0.44 0.29 0.38 0.43 0.36 0.36 0.37 0.26
    Y 24.4 29.6 21.9 26.9 33.1 23.1 30.2 32 25.9 28.4 28.4 21.3
    ΣREE 180.3 187.28 65.65 113.11 187.99 111.31 130 200.45 81.42 195.65 164.98 60.03
    LREE 160.51 168.48 53.45 96.77 167.56 96 111.12 179.91 67.11 177.43 147.1 48
    HREE 19.79 18.8 12.2 16.34 20.43 15.31 18.88 20.54 14.31 18.22 17.88 12.03
    LREE/HREE 8.11 8.96 4.38 5.92 8.2 6.27 5.89 8.76 4.69 9.74 8.23 3.99
    LaN/YbN 8.69 11.33 3.94 7.03 8.58 7.73 7.13 9.99 3.92 11.67 10.24 3.56
    δEu 1.14 1.2 1.2 1.17 1.21 1.21 1.08 1.11 1.21 1.11 1.15 1.19
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    表 3  橄榄玄武玢岩和主要化学容库不相容元素比值

    Table 3.  Incompatible elements ratio of olivine basaltic porphyrite and main chemical storage

    元素比值 E~MORB PM N~MORB CC HIMU~OIB EMⅠ~OIB EMⅡ~OIB 塔山橄榄玄武玢岩
    比值范围 平均值
    Zr/Nb 8.57 14.80 30.00 16.20 5.5~27 3.5~13.1 4.4~7.8 4.36~10.75 6.52
    La/Nb 0.75 0.94 1.07 2.20 0.64~0.82 0.78~1.32 0.79~1.19 0.69~1.7 0.98
    Ba/Nb 8.97 9.00 4.30 54.00 4.70~6.90 9.1~23.4 6.4~13.4 7.25~23.87 13.79
    Ba/Th 72.20 77.00 60.00 124.00 39~85 80~204 57~105 66.04~234.83 131.73
    Rb/Nb 0.74 0.91 0.36 4.70 0.3~0.43 0.69~1.23 0.58~0.87 0.41~2.67 1.12
    K/Nb 239.30 323.00 296.00 1341.00 66~187 207~523 203~378 94.34~485.03 225.68
    Th/Nb 0.12 0.12 0.07 0.44 0.07~0.12 0.09~0.13 0.1~0.17 0.07~0.17 0.11
    Th/La 0.16 0.13 0.07 0.20 0.16~10 0.09~0.15 0.11~0.18 0.06~0.17 0.12
    Ba/La 11.90 9.60 4.00 25.00 6.2~9.36 11.3~19.1 7.3~13.5 10.10~21.45 15.02
    注：数据均据参考文献[13-15]；E-MORB—富集型洋中脊玄武岩；PM—原始地幔；N-MORB—亏损型洋中脊玄武岩；CC—大陆地壳；HIMU-OIB—高U/Pb值地幔-洋岛玄武岩；EMⅠ-OIB—Ⅰ型富集地幔-洋岛玄武岩；EMⅡ-OIB—Ⅱ型富集地幔-洋岛玄武岩
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    ①

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出版历程
收稿日期:  2018-06-21
修回日期:  2018-08-15
刊出日期:  2019-01-15

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