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      桂東北均洞花崗巖體的鋯石U-Pb年齡、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義

      2022-05-02 14:50:00高愛(ài)洋劉希軍趙增霞劉明輝黃椿文
      高校地質(zhì)學(xué)報(bào) 2022年2期
      關(guān)鍵詞:黑云母鋯石巖漿

      高愛(ài)洋 ,時(shí) 毓 *,劉希軍 ,趙增霞 ,劉明輝 ,黃椿文

      1. 廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 桂林理工大學(xué),桂林 541004;

      2. 桂林理工大學(xué) 有色金屬礦產(chǎn)勘查與資源高效利用協(xié)同創(chuàng)新中心, 桂林 541004

      華南陸塊是東亞主要的大陸塊體之一,有著復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造演化歷史,自中、新元古代以來(lái),長(zhǎng)期處于全球超大陸聚散與南北大陸離散拼合的總體構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景中。華南陸塊是自元古代以來(lái)?yè)P(yáng)子板塊和華夏板塊在漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化歷史中多次拼合—裂解形成的復(fù)雜大陸板塊,并在兩地塊的拼合部形成了橫跨桂北、黔東、湘西、湘北、贛北、皖南及浙北的江南造山帶(圖1)。

      圖1 江南造山帶構(gòu)造簡(jiǎn)圖及采樣點(diǎn)位置圖 (根據(jù)Yao et al., 2016修改)Fig. 1 Structural map of Jiangnan orogenic belt and location map of sampling points (after Yao et al., 2016)

      華南早古生代加里東運(yùn)動(dòng)是華南大陸演化歷史上一次重要的造山運(yùn)動(dòng),加里東運(yùn)動(dòng)在華南地區(qū)形成了大規(guī)模的巖漿活動(dòng),并伴隨大規(guī)模的強(qiáng)褶皺變形與區(qū)域角度不整合。關(guān)于華南大陸早古生代大地構(gòu)造屬性仍缺乏統(tǒng)一認(rèn)識(shí),至今還存在陸內(nèi)造山(任紀(jì)舜,1990;Faure et al., 1996,2009; 舒良樹(shù),2006;Wang et al., 2007, 2013a; 舒良樹(shù),2012;張國(guó)偉等,2013; Cawood et al., 2013; Charve et al.,2013; Zhang et al., 2017)和俯沖—碰撞造山(Guo et al., 1989;Hsü et al., 1990; 劉寶珺等,1993;彭松柏等,2006, 2016;許效松等,2012;覃小鋒等,2013, 2017;Zhang et al., 2015; 許華等,2016)的爭(zhēng)議。覃小峰等(2016)對(duì)大瑤山隆起與云開(kāi)陸塊拼接處研究發(fā)現(xiàn),在拼接處存在441~443 Ma的NMORB、E-MORB及IAB型的中基性火山巖組合,提出在該地區(qū)存在早古生代洋盆。隨著對(duì)年代學(xué)、古生物學(xué)、構(gòu)造學(xué)等深入研究,多數(shù)學(xué)者認(rèn)為在早古生代華南地區(qū)并未存在真正的“華南洋”,陸內(nèi)造山作用模式逐漸成為主流觀點(diǎn)。加里東運(yùn)動(dòng)在華南地區(qū)引起的大規(guī)?;◢徺|(zhì)巖漿活動(dòng)主要發(fā)生在武夷—云開(kāi)、南嶺、雪峰山等地,主要為殼源的S型花崗巖(Wang et al., 2011, 2013a;Charve et al.,2013;Guo et al., 1989;Yao et al., 2013),而缺少新生幔源物質(zhì)的參與。

      受加里東運(yùn)動(dòng)影響,在桂東北地區(qū)形成大量花崗質(zhì)巖體。李文杰等(2006)認(rèn)為越城嶺、苗兒山、海洋山巖體形成的構(gòu)造環(huán)境為同碰撞擠壓環(huán)境,李獻(xiàn)華等(2001)認(rèn)為其形成于與伸展作用有關(guān)的張性構(gòu)造環(huán)境,張玉等(2013)認(rèn)為桂嶺巖體形成的構(gòu)造環(huán)境為匯聚造山向后造山轉(zhuǎn)化的伸張環(huán)境,李文杰等(2006)認(rèn)為大寧巖體形成于碰撞向同碰撞轉(zhuǎn)換的擠壓構(gòu)造環(huán)境。本文對(duì)桂東北均洞巖體進(jìn)行了地質(zhì)年代學(xué)和地球化學(xué)研究,探討其成巖過(guò)程,并結(jié)合前人的研究結(jié)果進(jìn)一步限定了華南桂東北地區(qū)加里東期的構(gòu)造—巖漿演化過(guò)程。明確此次運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造屬性對(duì)于華南早古生代構(gòu)造演化具有重要的推動(dòng)作用和科學(xué)意義。

      1 地質(zhì)概況和樣品特征

      1.1 地質(zhì)概況

      研究區(qū)位于湘—桂—粵三省交界處,大地構(gòu)造位置處于江南造山帶西南部,揚(yáng)子板塊與華夏板塊的交界處,研究區(qū)構(gòu)造作用復(fù)雜,區(qū)域性大斷裂發(fā)育,侵入巖規(guī)模巨大,以中酸性巖漿巖為主(舒良樹(shù),2012; 圖1)。主要出露有大寧、桂嶺、均洞等巖體,而毗鄰的廣東連山一帶也出露有同期、同類(lèi)型的永和、太保等巖體。上述巖體多呈規(guī)模較大的巖基或巖株?duì)町a(chǎn)出,侵入新元古界南華系、震旦系及早生界寒武系淺變質(zhì)巖系中,圍巖熱接觸變質(zhì)強(qiáng)烈,形成幾十米—幾百米不等的角巖化帶。其后被中下泥盆統(tǒng)沉積覆蓋和燕山期大規(guī)模的花崗巖侵入肢解、蠶蝕而出露不完整。

      均洞巖體呈近南北向展布,北至湖南省境內(nèi),南至廣東省境內(nèi),區(qū)內(nèi)出露面積約4.2 km2。巖體侵入于南華系變質(zhì)火山碎屑巖中,外接觸變質(zhì)帶寬約50~100 m,主要為角巖化帶。巖體南東側(cè)為永和巖體,東側(cè)及東南側(cè)為禾洞巖體與太保巖體,南西側(cè)為桂嶺巖體(圖1)。巖性主要為石英黑云母閃長(zhǎng)巖、黑云母二長(zhǎng)花崗巖,黑云母二長(zhǎng)巖。

      1.2 樣品特征

      研究區(qū)樣品均采自賀州市八步區(qū)桂嶺鎮(zhèn)均洞村,其中樣品FR18-08-1采于(GPS:N24°44′56.01″,E111°59′08.59″),巖性為石英閃長(zhǎng)巖(圖2a),主要礦物為斜長(zhǎng)石(48%±)、石英(22%±)、黑云母(18%±)和角閃石(12%±),副礦物為磷灰石、磁鐵礦等(圖2b,2c)。該樣品具中細(xì)粒結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造,斜長(zhǎng)石呈半自形柱狀,輕微黝簾石化、絹云母化;石英呈他形粒狀,黑云母呈鱗片狀,輕微綠泥石化;普通角閃石呈半自形柱狀或不規(guī)則狀,輕微綠泥石化、黑云母化。野外可見(jiàn)灰色二長(zhǎng)花崗巖巖脈,巖脈具中細(xì)粒結(jié)構(gòu)。樣品FR18-09-1采 于(GPS:N24°44′52.18″,E111°59′12.01″)(圖2d),該樣品為黑云母二長(zhǎng)花崗巖(圖2e),主要礦物為石英(35%±)、鉀長(zhǎng)石(30%±)、斜長(zhǎng)石(30%±)和黑云母(5%±),具中細(xì)粒結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造,局部有一些長(zhǎng)英質(zhì)巖脈。樣品XTC18-10-2采 于(GPS:N24°44′36.01″,E111°58′38.19″),巖性為石英黑云母閃長(zhǎng)巖,主要礦物為斜長(zhǎng)石(45%±)、石英 (18%±)、黑云母(20%±)、普通角閃石(12%±)和鉀長(zhǎng)石(5%±)(圖2f)。斜長(zhǎng)石呈半自形柱狀,輕微黝簾石化、絹云母化;石英呈他形粒狀,黑云母呈鱗片狀,輕微綠泥石化;普通角閃石呈半自形柱狀或不規(guī)則狀,輕微綠泥石化。該樣品呈灰色,局部可見(jiàn)條帶狀或橢圓狀暗色包體,大小為3~4 cm,可見(jiàn)細(xì)小的黃鐵礦分布于石英細(xì)脈中,約2 mm。樣品XTC18-11-1采于(GPS:N24°44′29.76″,E111°58′09.39″),巖 性 為 黑 云 母二長(zhǎng)花崗巖,主要礦物為斜長(zhǎng)石(35%±)、石英(30%±)、鉀長(zhǎng)石(30%±)和黑云母(5%±) (圖2g-2h)。樣品為灰黑色和灰白色,圍巖局部含有捕擄體。樣品XTC18-12采于(GPS:N24°44′34.61″,E111°58′05.40″)。巖性為黑云母二長(zhǎng)巖,主要礦物為鉀長(zhǎng)石(50%±)、斜長(zhǎng)石(40%±)、黑云母(7%±)和石英(3%±)(圖2i),巖石具花崗結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,局部呈斑狀構(gòu)造。

      圖2 均洞花崗巖體野外照片及其顯微圖像Fig. 2 Field photos and microscopic images of Jundong granitic pluton

      2 樣品分析方法

      本文樣品前期處理及鋯石挑選工作在河北廊坊市誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成。鋯石陰極發(fā)光(CL)顯微照相及鋯石制靶在重慶宇勁科技有限公司完成。鋯石U-Pb定年測(cè)定在桂林理工大學(xué)廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成,采用的測(cè)試儀器為激光電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS),此次測(cè)試選取激光束斑以32 μm為直徑,頻率5 Hz。為使所處理數(shù)據(jù)具有精準(zhǔn)性和可靠性,每組數(shù)據(jù)前后都進(jìn)行標(biāo)樣分析,元素含量采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)人工合成硅酸鹽玻璃NIST610作為外標(biāo)。所得數(shù)據(jù)用ICPMSDataCal109軟件進(jìn)行處理,樣品的U-Pb諧和圖、年齡加權(quán)平均圖則是采用isoplotv4.15完成。主量元素是在南京大學(xué)現(xiàn)代分析中心進(jìn)行測(cè)試,儀器為ARL9800XP+型X射線(xiàn)熒光光譜分析儀(XRF),分析精度優(yōu)于2%(Franzini,1972)。微量元素在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用Finnigan ElementⅡICP-MS測(cè)定,分析精度優(yōu)于10%,且絕大多數(shù)優(yōu)于5%。

      3 分析結(jié)果

      3.1 鋯石U-Pb定年

      均洞巖體中的鋯石以長(zhǎng)柱狀或短柱狀為主,自形程度較好,大部分鋯石可見(jiàn)明顯的巖漿震蕩環(huán)帶,個(gè)別鋯石包含繼承核(圖3)。鋯石的Th/U比值大都大于0.4,具有巖漿鋯石特征(吳元保,2004)。對(duì)樣品進(jìn)行的鋯石U-Pb分析結(jié)果列于表1。

      樣品FR18-08-1(石英閃長(zhǎng)巖)中的鋯石呈板狀(圖3),23顆鋯石的U-Pb年齡分析結(jié)果顯示,樣品點(diǎn)均分布在諧和線(xiàn)上或其附近(圖4a),其206Pb /238U加權(quán)平均年齡為423.5±1.8 Ma(MSWD=0.31)(圖4b)。

      樣品FR18-09-1(黑云母二長(zhǎng)花崗巖)中的鋯石具明顯的巖漿震蕩環(huán)帶(圖3),對(duì)其進(jìn)行的23次定年分析顯示,鋯石年齡諧和度較高(均大于90%;表1),其206Pb/238U年齡介于438~422 Ma (圖4c),加權(quán)平均年齡為426.3±1.9 Ma(MSWD = 0.69;圖4d)。

      表1 均洞巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results of the Jundong granitic pluton

      樣品XTC18-10-2(石英黑云母閃長(zhǎng)巖)中的鋯石具明顯的巖漿震蕩環(huán)帶(圖3)。對(duì)其進(jìn)行的22次定年分析顯示,鋯石年齡變化于427~422 Ma(圖4e),其年齡加權(quán)平均值為423.8±2.4 Ma(MSWD=0.059;圖4f)。

      樣品XTC18-11-1(黑云母二長(zhǎng)花崗巖)中的鋯石為短柱—長(zhǎng)柱狀,具明顯的巖漿震蕩環(huán)帶(圖3),23顆鋯石的年齡變化于1018~410 Ma(圖4g)。其中19顆鋯石年齡集中于438~424 Ma,其加權(quán)平均年齡為427.2±2.3 Ma(MSWD=1.15)(圖4h)。部分年齡較老的為圍巖中的捕獲鋯石。

      樣品XTC18-12(黑云母二長(zhǎng)巖)中的鋯石為短柱—長(zhǎng)柱狀,具明顯的巖漿震蕩環(huán)帶,部分鋯石具有明顯的核—?!吔Y(jié)構(gòu),部分鋯石呈板狀(圖3)。23顆鋯石測(cè)試點(diǎn)的年齡變化于824~429 Ma (圖4i),其中8顆鋯石的年齡集中于436~429 Ma,其加權(quán)平均年齡為430.6±3.2 Ma(MSWD=0.04;圖4j)。其中14顆捕獲鋯石的年齡集中于新元古代(824~620 Ma)。

      圖3 均洞花崗巖體鋯石的陰極發(fā)光(CL)圖像(圓圈為鋯石U-Pb年齡剝蝕點(diǎn))Fig. 3 Cathodoluminescence (CL) images for zircons of the Jundong granitic pluton

      圖4 均洞巖體鋯石U-Pb諧和圖Fig. 4 Concordia plots for zircons of the Jundong granitic pluton

      續(xù)表1

      續(xù)表1

      3.2 巖石地球化學(xué)

      本文樣品的主、微量元素分析結(jié)果列于表2。樣品的SiO2含量為55.47~62.95 wt%,TiO2含量為0.65~0.81 wt%,全堿(K2O+Na2O)含量為4.81~9.42 wt%(XTC18-12的全堿含量為9.42 wt%)。除XTC18-12(黑云母二長(zhǎng)巖)中K2O含量較大(6.83 wt%),其余樣品具有相似的K2O含量。在SiO2-K2O圖解上(圖5),除XTC18-12屬于鉀玄巖系列外,其余樣品均屬于高鉀鈣堿性系列。樣品的CaO含量為3.58~6.47 wt%,Al2O3含量為14.87~17.46 wt%,鋁飽和指數(shù)A/CNK為0.70~1.18,在A/CNK-A/NK圖解(圖5)中,樣品顯示準(zhǔn)鋁質(zhì)或過(guò)鋁質(zhì)。

      圖5 均洞巖體A/NK-A/CNK圖解(Rollinson,1993)(a)和K2O-SiO2圖解(Ajaji and Weis,1998)(b)Fig. 5 A/NK-A/CNK Graphic(Rollinson, 1993)(a) and K2O-SiO2 Graphic(Ajaji and Weis, 1998)(b)of the Jundong granitic pluton

      本文樣品稀土總量較高ΣREE= (201~496)×10-6(表2),在稀土元素配分圖上(圖6a),富集輕稀土元素、虧損重稀土元素,為右傾型,Eu顯示明顯負(fù)異常(δEu=0.39~0.78)。石英閃長(zhǎng)巖及石英黑云母閃長(zhǎng)巖樣品輕、重稀土分餾明顯((La/Yb)N=28.08~28.13),黑云母二長(zhǎng)花崗巖和黑云母二長(zhǎng)巖樣品輕、重稀土分餾程度中等((La/Yb)N=9.47~13.32)。在微量元素蛛網(wǎng)圖上(圖6b),樣品的微量元素特征相似,均顯示富集大離子親石元素(如Rb、Ba、Th、U)和虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(如Nb、Ta、Sr、P、Ti)的特征。

      圖6 均洞巖體稀土元素配分圖(Sun and McDonough, 1989)(a)和微量元素蛛網(wǎng)圖(Sun and McDonough, 1989)(b)Fig. 6 Rare earth element distribution map (Sun and McDonough, 1989)(a)and Microelement cobweb(Sun and McDonough, 1989)of the Jundong granitic pluton

      表2 均洞巖體主量(wt%)和微量(×10-6)分析結(jié)果Table 2 Major elements(wt%)and trace elements(×10-6)of Jundong granitic pluton

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      3.3 鋯石微量元素

      稀土元素分配模式可以反應(yīng)巖漿鋯石的殼源型和幔源型特征(雷瑋琰等,2013),幔源型稀土球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(xiàn)以弱的銪負(fù)異?;蛘卟淮嬖阡B異常為特征,殼源型稀土球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分以強(qiáng)烈的鈰正異常和銪負(fù)異常為特征(吳元保,2004;雷瑋琰等,2013;Hoskin and Schaltegger,2003;趙振華,20010)。在鋯石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖(圖7a-e)中表現(xiàn)出明顯的Ce正異常和Eu負(fù)異常,符合巖漿鋯石殼源型特征。鋯石的許多微量元素之間存在一定的相關(guān)關(guān)系,根據(jù)相關(guān)性信息可以對(duì)鋯石是陸殼巖漿結(jié)晶還是洋殼巖漿結(jié)晶進(jìn)行判別(趙振華等,2010;Grimes et al.,2007)。研究區(qū)巖體中鋯石微量元素U/Yb-Y圖解(圖7f)顯示,鋯石整體落在大陸鋯石內(nèi),極少部分落在大陸鋯石與洋殼鋯石的重合區(qū)域,即研究區(qū)巖體中的巖漿鋯石應(yīng)為陸殼巖漿結(jié)晶形成。

      圖7 均洞巖體鋯石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖(Sun and McDonough, 1989;a-e)和鋯石微量元素判別圖(Grimes et al., 2007;f)Fig. 7 Zircon rare earth chondrite meteorite standardization diagram of Jundong granitic pluton(Sun and McDonough, 1989)(a-e)and identification of trace elements in zircons(Grimes et al., 2007; f)

      4 討論

      4.1 形成時(shí)代

      通過(guò)對(duì)均洞巖體進(jìn)行精確的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年,其年齡主要集中在430~423 Ma。通過(guò)前人調(diào)查,廣西地區(qū)加里東運(yùn)動(dòng)多發(fā)生在450~400 Ma(李曉峰,2009,2012;程順波,2009,2013;王玲,2014;柏道遠(yuǎn),2014,2015;魏春夏,2016),主要集中于430 ~420 Ma之間(程順波,2013),如雪花頂巖體的侵位時(shí)代為~432 Ma(付建明,2004;程順波,2009)、大寧巖體形成時(shí)代為~419 Ma(程順波,2009)、桂東巖體形成于424~428 Ma(Li et al., 1994)、桂嶺巖體形成于~424 Ma(李曉峰等,2009)、大村巖體形成于438 Ma(農(nóng)軍年,2017)、古龍巖體形成于435 Ma(農(nóng)軍年2017)、玉坡礦床成巖形成于441 Ma(黨院,2018)、云開(kāi)大山形成于424~443 Ma(Wang et al., 2007)、社垌巖體438 Ma(李巍,2015)、武功山巖體形成于428~462 Ma(樓法生,2005)。此次對(duì)均洞巖體的定年結(jié)果顯示,430~423 Ma代表巖體成巖年齡,為同期巖漿熱事件下成巖。

      4.2 巖漿源區(qū)性質(zhì)

      本文樣品微量元素顯示出富集大離子親石元素和虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素的特征,指示均洞巖體可能為地殼成因(程順波等,2009)。Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti等虧損,表明巖漿經(jīng)歷了分異演化過(guò)程(農(nóng)軍年等,2017),其中Nb、Ta、Ti的虧損,說(shuō)明周?chē)赡艽嬖诟烩伒V物相;P虧損顯示了磷灰石的結(jié)晶分異作用;Ba、Sr、Eu的虧損為斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石的結(jié)晶分異作用。在殼幔分離及陸殼演化中Rb/Sr可敏銳的記錄源區(qū)的性質(zhì),以0.9為界限(>0.9顯示殼源型;<0.9多顯示幔源型)(王德滋等,1993)。研究區(qū)樣品Rb/Sr為0.51~1.21之間,但成巖過(guò)程中巖漿發(fā)生分異作用,因此部分Rb/Sr值相對(duì)較小,均洞巖體總體應(yīng)為殼源型。

      由于地殼的形成使得原始地幔比值穩(wěn)定的Nb/Ta(17.8)發(fā)生分餾,導(dǎo)致地殼平均Nb/Ta為11~12(陳小明等,2002);均洞巖體Nb/Ta為9.12~16.79,均小于原始地幔Nb/Ta(17.8),暗示均洞巖體可能來(lái)自于地殼;同時(shí),在A/MF-C/MF圖解(圖8a)中,樣品分布在基性巖的部分熔融區(qū)域,表明主要為基型巖的部分熔融;實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究結(jié)果顯示,Mg#值可以作為判斷殼源巖漿是否有幔源物質(zhì)加入的依據(jù)。地殼熔融產(chǎn)生的熔體顯示Mg#<40(Frey et al., 1978),而Mg#不因部分熔融程度而改變,只有加入幔源物質(zhì)時(shí)才能顯示Mg#>40(Hawkesworth,2006)。研究區(qū)巖體具有較高的Mg#值(48.8~66.5),表明在巖體形成時(shí)存在幔源物質(zhì)的加入。同時(shí)均洞巖體圍巖發(fā)生明顯角巖化,可能與幔源巖漿的底侵作用引起的高溫有關(guān)。于津海等(2005)在對(duì)華南地區(qū)南嶺東段的研究發(fā)現(xiàn),華南地區(qū)在早古生代存在地幔巖漿的物質(zhì)來(lái)源。程順波等(2009)在研究大寧巖體時(shí)發(fā)現(xiàn),大寧巖體呈I-S型的過(guò)渡類(lèi)型,并存在幔源物質(zhì)加入。證明華南地區(qū)在早古生代巖漿作用中有著地幔物質(zhì)的參與。即研究區(qū)花崗巖體可能源于古老地殼物質(zhì)熔體(地殼)和幔源熔體(地幔)的混合。

      圖8 A/MF-C/MF圖解(Altherr et al., 2000)Fig. 8 Graphic of A/MF-C/MF (Altherr et al., 2000)

      實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究結(jié)果顯示,可以用CaO/Na2O的比值來(lái)推斷中酸性巖漿的源區(qū)特征。當(dāng)CaO/Na2O比值<0.5時(shí),指示源區(qū)可能為泥質(zhì)巖;當(dāng)CaO/Na2O比值介于0.3~1.5時(shí),指示源區(qū)可能為變雜砂巖或火成巖;而更高的CaO/Na2O比值(可達(dá)10)則可能來(lái)源于角閃巖部分熔融而成的偏基性熔體(花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖等(Jung and Pf?nder, 2007)。通常,基性巖類(lèi)的部分熔融形成偏基性的、花崗閃長(zhǎng)質(zhì)的準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖類(lèi)(Sisson et al., 2005),碎屑沉積巖類(lèi)部分熔融則形成偏酸性的過(guò)鋁質(zhì)花崗巖類(lèi)(Patino, 1998),泥砂質(zhì)沉積巖類(lèi)部分熔融形成強(qiáng)烈富鋁、富鉀花崗巖(Patino, 1998)。

      本文樣品的CaO/Na2O比值分為兩組,一組較高(2.26~2.81),一組較低(1.22~1.47)。其A/CNK值也分為兩組,一組為準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖類(lèi)(A/CNK=0.70-0.81),其CaO/Na2O比值較高;一組為過(guò)鋁質(zhì)花崗巖類(lèi)(A/CNK=1.10-1.18),其CaO/Na2O比值較低。推斷CaO/Na2O比值高的準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖類(lèi)可能源于角閃巖部分熔融而成的偏基性熔體,而CaO/Na2O比值低的過(guò)鋁質(zhì)花崗巖類(lèi)的源區(qū)物質(zhì)可能為碎屑沉積巖類(lèi)或雜砂巖。因此,均洞花崗巖體的巖漿源巖具有多樣性,可能存在不同來(lái)源的巖漿混合作用。

      4.3 構(gòu)造背景

      關(guān)于華南早古生代花崗巖的成因機(jī)制,至今仍存在兩種截然不同的觀點(diǎn),一種觀點(diǎn)是陸內(nèi)造山(李三忠等,2016;舒良樹(shù)等,2008;Wang et al., 2010; Cawood et al., 2013),另一種觀點(diǎn)是洋殼俯沖造山(彭松柏等,2006, 2016a, 2016b;覃小鋒等,2017),兩者觀點(diǎn)的核心在于“華南洋”,它是否真實(shí)存在才是解釋華南加里東運(yùn)動(dòng)構(gòu)造爭(zhēng)議的關(guān)鍵?!叭A南洋”區(qū)及兩側(cè)廣泛區(qū)域的早古生代沉積巖的碎屑鋯石普遍具有相似的年齡譜系,揭示了揚(yáng)子和華夏之間的連續(xù)統(tǒng)一性,而無(wú)洋盆的分割(Wang et al., 2010, 2013)?!叭A南洋”即使存在,也是新元古代的大洋,在新元古代末就消亡了,早古生代的“華南洋”不存在,揚(yáng)子和華夏已處于陸內(nèi)環(huán)境。陳旭等(1997, 2010)通過(guò)對(duì)早古生代筆石等古生物進(jìn)行研究,并結(jié)合古生物地層學(xué)、演化及沉積環(huán)境分析,華南地區(qū)并不存在洋盆,而是陸內(nèi)海盆(陳旭等,1997, 2010)。同時(shí),現(xiàn)有資料表明,并未在華南地區(qū)發(fā)現(xiàn)與早古生代晚期花崗巖同時(shí)期的蛇綠巖,揚(yáng)子板塊與華夏板塊之間不存在“洋”,應(yīng)為原特提斯洋俯沖碰撞后致使發(fā)生陸—陸碰撞所形成的陸內(nèi)海盆,陸—陸碰撞所產(chǎn)生的動(dòng)力最終使華南進(jìn)入陸內(nèi)造山階段。

      結(jié)合研究區(qū)樣品地球化學(xué)特征分析,在Fe-Mg-Ca構(gòu)造環(huán)境判別圖解(圖9a,b)中,除個(gè)別點(diǎn)落在造山后花崗巖區(qū)域,其余各點(diǎn)均落在島弧花崗巖類(lèi)(IAG)+大陸花崗巖類(lèi)(CAG)+大陸碰撞花崗巖類(lèi)(CCG)中。在Y-Nb圖解(圖10a)中,均洞花崗巖體均落在火山弧花崗巖區(qū)和同碰撞花崗巖區(qū)。但花崗巖具有繼承物源性,化學(xué)特征受多方面條件制約,故具有島弧化學(xué)特征的花崗巖不一定有島弧存在(Li et al.,2005),對(duì)構(gòu)造屬性的探討應(yīng)結(jié)合華南地區(qū)所處的構(gòu)造演化階段進(jìn)行分析,江南造山帶在早古生代為濱海環(huán)境,起初變成淺海斜坡相沉積,于早古生代晚期晚奧陶世海盆關(guān)閉,受制于臨區(qū)的大陸碰撞,發(fā)生陸內(nèi)碰撞擠壓,形成了早古生代的華南造山帶。華南地區(qū)在早古生代岡瓦納大陸匯聚過(guò)程因擠壓作用導(dǎo)致出現(xiàn)大量同碰撞花崗巖,樣品XTC18-10-2(石英閃長(zhǎng)巖)形成于447 Ma,推測(cè)動(dòng)力來(lái)源于岡瓦納大陸匯聚階段。擠壓作用結(jié)束后逐漸向伸展作用過(guò)渡,并伴隨軟流圈的高溫上涌,導(dǎo)致部分基性下地殼的部分熔融,結(jié)合SiO2-CaO/(K2O+Na2O)圖解中(圖10b),均洞巖體顯示臨近擠壓與伸展構(gòu)造背景,結(jié)合Eu的負(fù)異常(在擠壓型構(gòu)造中Eu顯示負(fù)異常)(魯學(xué)悟等,2008),均洞巖體顯示同碰撞—后碰撞造山構(gòu)造特點(diǎn),為陸內(nèi)造山環(huán)境。在Y+Nb-Rb圖解(圖11)中,樣品點(diǎn)均落在后碰撞花崗巖中,指示后碰撞構(gòu)造環(huán)境。綜上所述均洞巖體應(yīng)形成于陸內(nèi)碰撞造山后伴隨軟流圈的高溫上涌,導(dǎo)致部分基性下地殼的部分熔融后,隨著幔源物質(zhì)的加入形成母巖漿,后經(jīng)歷不同程度的分異演化最終成巖。

      圖10 Y-Nb構(gòu)造判別圖(a)(Pearce et al., 1984)和SiO2-CaO/(K2O+Na2O) 構(gòu)造判別圖(b)(Brown et al., 1982)Fig. 10 Tectonic setting discriminations of Y-Nb (a) (Pearce et al., 1984)and Tectonic discrim ination of SiO2-CaO/(K2O+Na2O)(b) (Brown et al., 1982)

      圖11 (Y+Nb)-Rb構(gòu)造判別圖(Pearce et al., 1984)Fig. 11 Tectonic setting discriminations(Pearce et al., 1984)of(Y+Nb)-Rb

      5 結(jié)論

      通過(guò)對(duì)均洞巖體樣品進(jìn)行年代學(xué)及地球化學(xué)分析,得到如下結(jié)論:

      (1)研究區(qū)均洞巖體形成年齡為430~423 Ma。

      (2)均洞花崗質(zhì)巖體巖漿源巖具有多樣性,可能存在不同原巖來(lái)源的巖漿混合作用。

      (3)均洞巖體應(yīng)形成于陸內(nèi)碰撞造山伴隨軟流圈的高溫上涌,導(dǎo)致部分基性下地殼的部分熔融后,隨著幔源物質(zhì)的加入形成母巖漿,后經(jīng)歷不同程度的分異演化最終成巖。

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