華南板塊北緣東段武功山加里東期花崗巖特征及成因

本文對揚(yáng)子板塊西北緣南一里巖體進(jìn)行了系統(tǒng)的地球化學(xué)研究,探討了該巖體的巖石成因、成巖物質(zhì)來源及其地質(zhì)意義。該巖體具有高sio2(70.27%～71.21%)、al2o3(14.97%～16.19%)、k2o(3.11%～3.83%)含量,a/cnk=1.04～1.08,以低y(<10.01×10-6)和hree(e.g.yb<0.70×10-6)為特征,富集rb、th、u、k、sr,虧損ba、nb、ta、p和ti,稀土總量73.55×10-6～93.86×10-6。eu異常不明顯(0.67～0.83)。具有較高的sr/y(33.01～50.53)和(la/yb)n(15.30～23.04)比值及強(qiáng)分異的稀土元素組成。結(jié)合巖體產(chǎn)出的時空位置,表明南一里巖體形成于典型的后碰撞構(gòu)造環(huán)境,可能是三疊紀(jì)華北和揚(yáng)子板塊的碰撞作用導(dǎo)致該區(qū)地殼明顯增厚,在伸展-減薄的構(gòu)造體制下,地殼中變玄武質(zhì)和泥質(zhì)巖石通過角閃巖脫水發(fā)生部分熔融形成。

華北板塊北緣出露的中元古代晚期花崗巖主要為黑云母花崗巖和二長花崗巖,化學(xué)上富sio2和k2o,貧feo、cao、mgo和tio2,a/cnk平均大于1.1,具過鋁質(zhì)花崗巖特征。微量元素nb、sr、p、ti相對虧損,而rb、k、ta、nd相對富集;輕重稀土較強(qiáng)分餾,其(la/yb)n=6.61～64.31,負(fù)銪異常明顯,具有碰撞成因s型花崗巖特征?；◢弾r呈東西向帶狀展布,并與北側(cè)白乃廟(白乃廟群)和阜新舊廟(魏家溝巖群)中元古代古島弧鏈及開原蛇綠混雜巖帶平行,這表明該區(qū)中元古代晚期存在一個強(qiáng)烈的俯沖碰撞造山過程,這一碰撞造山事件為華北板塊在rodinia超大陸的拼合模式提供了最基本的制約條件。

文章簡要敘述了我國南方5省(區(qū))富鈾花崗巖和產(chǎn)鈾花崗巖概況,詳細(xì)討論了產(chǎn)鈾花崗巖的主要特征:斷裂構(gòu)造發(fā)育,蝕變作用非常強(qiáng)烈,經(jīng)常有二云母花崗巖出現(xiàn),中基性和酸性脈巖比較發(fā)育。正是這些特征,決定了它們產(chǎn)出鈾礦床的能力。

板塊構(gòu)造與花崗巖的成因分類

阿拉塔格花崗巖分布于東天山加里東造山帶內(nèi)的弧后盆地蛇綠巖套中,地質(zhì)剖面自下而上為超鎂鐵質(zhì)巖、鎂鐵質(zhì)巖、中性巖和斜長花崗巖。各巖相之間呈漸變過渡關(guān)系。巖石學(xué)、巖石化學(xué)和稀土元素特征以及與其它地區(qū)典型幔源型花崗巖特征的對比表明阿拉塔格花崗巖屬于幔源型,它代表著弧后盆地蛇綠巖序列內(nèi)部分異作用末期的產(chǎn)物。

華南是我國重要的花崗巖型鈾礦產(chǎn)區(qū),目前關(guān)于區(qū)內(nèi)花崗巖型鈾礦的成因依然存在很大爭議。本文在介紹華南花崗巖型鈾礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)介紹了前人對其成礦熱源、流體源、物質(zhì)源、遷移沉淀機(jī)制以及成礦模式等方面的研究成果,試圖探討華南花崗巖型鈾礦的成礦機(jī)理,進(jìn)而指出:(1)探究花崗巖型鈾礦成礦機(jī)理,須把花崗巖的成因問題與鈾的地球化學(xué)行為結(jié)合起來;(2)在超臨界流體條件下,探究鈾地球化學(xué)行為可能會使成礦機(jī)理的研究獲得突破。

通過對暗色微粒包體的空間分布和形態(tài)特征以及包體礦物學(xué)、顯微結(jié)構(gòu)和巖石化學(xué)組成等方面的研究成果,在花崗巖"原地重熔"成因模型的基礎(chǔ)上,建立了包體演化與熔渣演化的關(guān)系模型,證實包體的前身是捕虜體,后者代表從蓋層落入巖漿中的巖塊,包體則是巖塊部分熔融后的殘余物。不同類型、不同形態(tài)、不同基性度的包體,代表了巖石原地熔融過程中不同階段的產(chǎn)物,富云包體反映了熔渣演化的最后階段,在此基礎(chǔ)上的進(jìn)一步熔融即與寄主巖漿混成一體,完成了從巖石到巖漿的整個演化過程。

花崗巖型鈾礦床是我國最重要的鈾礦資源產(chǎn)出類型,鈾礦體以熱液脈的形式賦存在花崗巖體中。華南花崗巖眾多,但花崗巖型鈾礦床僅集中產(chǎn)出在為數(shù)并不多的幾個花崗巖體中,這些含鈾礦體的花崗巖一般被稱為產(chǎn)鈾花崗巖。產(chǎn)鈾花崗巖往往含有非常高的鈾含量(>10×10-6),并且鈾浸出率很高,能為后期熱液礦化提供鈾源。對華南這些具有成礦專屬性的產(chǎn)鈾花崗巖,其巖石成因以及鈾在花崗巖中的富集機(jī)制受到人們的關(guān)注。尋找同類型的產(chǎn)鈾花崗巖對于在華南進(jìn)一步尋找花崗巖型鈾礦床具有

湘東地區(qū)板杉鋪加里東期巖體是一套具埃達(dá)克巖性質(zhì)的花崗閃長巖。該巖石具有高的sio2(~70%)和al2o3(~16.5%)、中等高的na2o/k2o比值(普遍大于1.0,可達(dá)1.4)和低但可變的mg質(zhì)指數(shù)(mg#=37~59)。相對高的sr(均值:520×10-6)和ba(1052×10-6~1502×10-6)以及低的y(<12×10-6)和yb(<1×10-6)豐度,導(dǎo)致該巖石具有低的rb/sr(0.17~0.42)、高的sr/y(34~64)比值,以及l(fā)ree強(qiáng)烈富集[(la/yb)n=27~71]而銪弱負(fù)異常(eu/eu*=0.76~0.91)的稀土配分模式。因此,板杉鋪巖體源區(qū)巖可能為石榴角閃巖或石榴角閃巖-角閃榴輝巖過渡相。但低nd和高sr同位素組成[εnd(t)=-6.7~-8.4,(87sr/86sr)i=0.7078~0.7140]說明它們并不來源于俯沖的玄武質(zhì)洋殼或虧損地幔;而高放射性成因pb[(206pb/204pb)i=18.22~18.78]和高微量元素比值(如ba/la=~15~28,th/ce=0.29~0.36)暗示深海沉積物及再循環(huán)的陸源沉積物可能已卷入這些巖石的成因。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)、地層和構(gòu)造事件,認(rèn)為早古生代可能的陸-弧-陸碰撞是導(dǎo)致研究區(qū)埃達(dá)克質(zhì)花崗閃長巖產(chǎn)生的重要機(jī)制,而源于先前富集地幔的玄武質(zhì)巖漿底侵則誘導(dǎo)了加厚的中酸性弧下地殼巖石部分熔融。部分熔融產(chǎn)生的巖漿可能經(jīng)同化混染和分離結(jié)晶作用過程最終形成了板杉鋪埃達(dá)克質(zhì)花崗閃長巖。華南埃達(dá)克質(zhì)花崗閃長巖的厘定不僅揭示早古生代時期華南地區(qū)經(jīng)歷了地殼增生事件,對正確理解華南、特別是揚(yáng)子板塊東南緣au-sb-w-cu等多金屬成礦作用還具有重要的意義。

皖南及鄰區(qū)早白堊世中—晚期酸性巖漿巖產(chǎn)于揚(yáng)子陸塊江南古隆起東段,巖體類型為花崗巖、堿長花崗巖及鉀長花崗巖。巖體含有豐富的鋯石、富f的螢石及富含稀土的磷釔礦、獨(dú)居石、褐簾石等礦物。主量元素具較高含量的sio2和k2o,較低含量的tio2、mgo、cao,高(na2o+k2o)/al2o3值,高feot/mgo比;富集ree(eu虧損),hree虧損不嚴(yán)重,稀土配分模式表現(xiàn)為海鷗型;明顯富集zr、nb、rb、ta、y、yb,顯著虧損cr、co、ni、v、ba、sr。地化特征分析認(rèn)為早白堊世中—晚期花崗巖為a2型花崗巖,產(chǎn)生于造山后的伸展環(huán)境,是正常安山質(zhì)地殼在皖南印支期加厚地殼熔融結(jié)束之后繼續(xù)受地幔物質(zhì)底侵部分熔融所形成。

野外地質(zhì)關(guān)系及巖相學(xué)、地球化學(xué)、同位素和年代學(xué)研究表明,成水泉片麻狀花崗巖是典型的原地改造型花崗巖,其原巖(即圍巖)為糜棱巖化花崗閃長巖。本次鋯石la-icp-msu-pb定年獲得其原巖糜棱巖化花崗閃長巖~(206)pb/~(238)u加權(quán)平均年齡為369.9±5.6ma(mswd=36),片麻狀花崗巖鋯石核部年齡為367.9±5.4ma(mswd=2.2),此年齡與其原巖年齡在誤差范圍內(nèi)一致,為片麻狀花崗巖原地改造成因提供了年代學(xué)證據(jù)。此外,還獲得其鋯石熱液增生邊不一致線下交點(diǎn)年齡254±10ma(mswd=1.4),該年齡代表了片麻狀花崗巖的形成時間。片糜狀花崗巖在地球化學(xué)上繼承了許多原巖的特征,同時又受到了深源流體-熔體的顯著影響。將原巖糜棱巖化花崗閃長巖改造成片麻狀花崗巖的流體-熔體具有富硅富鉀和正ε_(nd)(t)值的特征,表明這種流體-熔體可能主要地來自幔源巖漿內(nèi)侵體,以及在內(nèi)侵巖漿熱量作用下的初生地殼巖石的變質(zhì)和熔融。原巖糜棱巖化花崗閃長巖及其派生的片麻狀花崗巖ε_(nd)(t)值分別為+3.87及+3.05～+6.09,表明糜棱巖化花崗閃長巖源自于年輕的陸殼,而片麻狀花崗巖除繼承了其原巖糜棱巖化花崗閃長巖的高ε_(nd)(t)值這一特征外,還可能受到了深源流體-熔體中幔源組分的影響。咸水泉巖體的實例研究表明,原地改造型片麻狀花崗巖不但可以形成于造山帶的擠壓-伸展轉(zhuǎn)折階段,還可以形成于碰撞后進(jìn)一步伸展的時期,而經(jīng)過強(qiáng)烈韌性剪切的巖石是轉(zhuǎn)變?yōu)槠闋罨◢弾r的最有利原巖。東天山咸水泉、平頂山和天湖東等原地改造型片麻狀花崗巖的形成均與內(nèi)侵有關(guān),因而片麻狀花崗巖可被看作是內(nèi)侵的重要產(chǎn)物。

本文以東天山平頂山巖體為例,探討中天山晉寧旋回晚期巨眼球狀片麻狀花崗巖的特征及其形成機(jī)制。野外地質(zhì)關(guān)系、巖相學(xué)、巖石化學(xué)、稀土元素、微量元素和同位素研究表明,平頂山巖體是島弧鈣堿性火山-沉積巖系經(jīng)原地改造的產(chǎn)物,其rb-sr等時線年齡為927ma?；◢弾r形成作用的動力、熱力來源可能與碰撞后天山巖石圈的拆沉有關(guān)。拆沉導(dǎo)致的底侵和內(nèi)侵引發(fā)了地殼巖石的韌性剪切,剪切后的巖石有利于部分熔融、熔體-流體運(yùn)移和化學(xué)反應(yīng),而熔體和流體的作用反過來又會促進(jìn)韌性剪切,并將較淺層次的變形變質(zhì)巖石改造為片麻狀花崗巖。平頂山巖體的成巖作用體現(xiàn)了部分熔融、韌性剪切和流體作用的相互反饋,也是這些作用的共同產(chǎn)物。這種原地片麻狀花崗巖的成巖過程主要為深源熔體和流體與原巖的相互作用,并使原巖發(fā)生不同程度的部分熔融,因而其地球化學(xué)特征同時受到原巖和外來熔體-流體的控制。底侵和內(nèi)侵是造山過程晚期-期后擠壓-拉張轉(zhuǎn)折期地殼垂向增生的重要方式,而平頂山這類片麻狀花崗巖則是這種垂向增生的產(chǎn)物。

淡色花崗巖具有相對窄的sio2變化范圍(70.5%～75.5%),且相同sio2時淡色花崗巖具有相對高的al2o3(>13.5%)含量和相對低的tfeo+mgo含量(<2.5%).這些巖石化學(xué)特征反映了淡色花崗巖較普通花崗巖具有較低的熔融溫度和較少分離結(jié)晶作用影響.據(jù)此,提出有效區(qū)別淡色花崗巖與普通花崗巖的al2o3-sio2和tfeo+mgo-sio2判別圖.本文報道了蚌埠地區(qū)荊山-涂山-螞蟻山侏羅紀(jì)花崗巖侵入體的主要元素組成,并通過對比其與高喜馬拉雅淡色花崗巖的礦物學(xué)和巖石化學(xué)特征,判定蚌埠荊山-涂山-螞蟻山巖體為一淡色花崗巖帶.蚌埠淡色花崗巖的mg#值較低,與高喜馬拉雅淡色花崗巖類似,指示其源區(qū)為華南俯沖陸殼在地殼深度、低溫脫水熔融的成因.

本文對出露于勉略縫合帶南側(cè)碧口地區(qū)的陽壩巖體進(jìn)行了系統(tǒng)的巖石學(xué)、鋯石u-pb年代學(xué)和地球化學(xué)研究研究,重點(diǎn)討論了陽壩巖體的巖石成因、成巖物質(zhì)來源及其地質(zhì)意義。巖體的主體巖性為花崗閃長巖,其中廣泛發(fā)育代表巖漿混合作用的暗色微粒包體。鋯石la-icp-ms定年結(jié)果表明陽壩花崗閃長巖的成巖年齡為215．4±8．3ma,晚于秦嶺造山帶的主造山期。地球化學(xué)特征上,寄主花崗閃長巖顯示部分埃達(dá)克巖的地球化學(xué)特征,具體表現(xiàn)為sio2≥56％,al2o3>15％,na2o>k2o,mg#(50．8-54．5)>47,富集lile和lree,sr>900μg/g,sr／y比值(65-95)>65,負(fù)eu異常不明顯(δeu=0．84-0．89),虧損hree、y(y=9．51-14．5μg／g,yb=0．74-1．20μg／g,y／yb=11．12-15．10),ree強(qiáng)烈分異((la／yb)n=22．18-29．51),但是,花崗閃長巖相對高的k2o含量和hree相對平坦的特征更類似于中國東部中生代c型埃達(dá)克巖,暗示其可能是由加厚基性下地殼脫水部分熔融形成的,巖石的高mg#暗示其受到地幔物質(zhì)混染。暗色微粒包體顯示鉀玄巖的地球化學(xué)特征,具體表現(xiàn)為sio2≤63％,σ(4．54-6．18)>3．3,k2o含量(4．22％-6．04％)高,大多數(shù)樣品k2o／na2o>1;在k2o-sio2圖中,所有樣品均落入鉀玄巖區(qū)域,暗色微粒包體強(qiáng)烈富集lile和lree及明顯的nb、ta和ti負(fù)異常暗示其可能起源于曾經(jīng)受到俯沖流體交代的富集地幔。harker圖解上,寄主花崗閃長巖和暗色微粒包體的主量和微量元素表現(xiàn)出混合成因的演化趨勢,表明巖體可能是富集的巖石圈地幔發(fā)生部分熔融產(chǎn)生的基性巖漿和其所誘發(fā)的加厚下地殼酸性巖漿混合的產(chǎn)物。結(jié)合秦嶺地區(qū)已有研究成果,本文的研究認(rèn)為陽壩巖體的形成可能代表了西秦嶺地區(qū)在秦嶺主造山晚期或造山期后發(fā)生的下地殼的拆沉作用和幔源巖漿的底侵作用。

福建省太姥山花崗巖地貌獨(dú)具特色,峰叢、石蛋、嶂谷式崩積洞和流水侵蝕垂直溝槽是太姥山有別于其他花崗巖地貌地區(qū)的四種地貌。本文分析了巖性、構(gòu)造運(yùn)動、斷層、節(jié)理和氣候等因素對太姥山花崗巖地貌形成的作用;認(rèn)為太姥山花崗巖地貌處于青年發(fā)育階段,花崗巖地貌成因復(fù)雜;進(jìn)而揭示了太姥山花崗巖地貌景觀的科學(xué)內(nèi)涵,可用以指導(dǎo)地質(zhì)公園的科普旅游開發(fā)工作。

華南地區(qū)位于中生代歐亞大陸板塊構(gòu)造巖漿活動帶的華南陸塊中部,橫跨揚(yáng)子板塊和華夏板塊,是我國有色金屬、稀有金屬、稀土金屬和貴金屬等資源的重要礦產(chǎn)區(qū)(蔡錦輝和韋昌山等.2009)。由于板塊俯沖造成強(qiáng)烈的地殼構(gòu)造運(yùn)動,華南地區(qū)形成了非常豐富的花崗巖(張岳橋等,2009;南京大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,1981)。三稀金屬

傳統(tǒng)研究將新疆天山干溝段博羅科努帶花崗巖劃為石炭紀(jì)或泥盆紀(jì),中天山花崗片麻巖劃為加里東期.本文根據(jù)1:5萬區(qū)調(diào)成果,將其分別厘定為志留紀(jì)和前寒武紀(jì).論證了志留紀(jì)干溝序列花崗巖構(gòu)造環(huán)境.其序列組成為石英閃長巖-花崗閃長巖/斜長花崗巖/英云閃長巖-二長花崗巖組合,二長花崗巖略多,地球化學(xué)特征具典型造山花崗巖特征,k-na-ca圖解中性段具英云閃長巖趨勢,酸性段呈鈣堿性趨勢,其構(gòu)造環(huán)境為大陸弧.據(jù)花崗巖中的斜長石內(nèi)高嶺土和絹云母結(jié)晶形態(tài),辨識出研究區(qū)志留紀(jì)干溝序列花崗巖具綠片巖相變質(zhì).

華南花崗巖-火山巖具幕式多期次產(chǎn)出的特點(diǎn),成因類型和形成過程錯綜復(fù)雜。與世界其它地區(qū)相比,華南花崗巖-火山巖演化及其成礦作用是有鮮明特色的。近半個世紀(jì)的研究,逐步認(rèn)識了華南花崗巖-火山巖的多樣性及其時空分布格架,初步認(rèn)識到其多樣性受控于不同的地殼基底物質(zhì)成分、不同的構(gòu)造動力學(xué)背景、不同的殼幔相互作用過程等因素。但由于華南地質(zhì)的特殊性和復(fù)雜性,不少具體的成巖成礦物質(zhì)來源、空間和構(gòu)造背景,甚至基礎(chǔ)地質(zhì)理論問題有待解析。華南深部地質(zhì)及圍繞華南的構(gòu)造邊界條件對花崗巖-火山巖成因的制約是目前的研究薄弱環(huán)節(jié)。本文提出了與中-新生代地質(zhì)有關(guān)的值得研究的幾個問題,包括:(1)三條低nd模式年齡帶及a型花崗巖;(2)四條火山巖帶及殼幔相互作用;(3)全巖nd同位素和鋯石hf同位素示蹤;(4)花崗巖構(gòu)造地質(zhì)。

花崗巖分類及成因 花崗巖類類型多,分布廣,差異大,自real(1956)提出花崗巖分類以來,地 質(zhì)學(xué)界對花崗巖的成因分類一直存在著異議,從早期簡單的二分法，即將花崗巖 分為巖漿的(有單巖漿花崗巖和雙巖漿花崗巖之分)和花崗巖化的(有深熔花崗巖 和交代花崗巖之分)兩大類，到經(jīng)典的i-s-m-a分類法，均具有各自的優(yōu)點(diǎn)及局 限性,現(xiàn)就各分類方法做簡要敘述 1.早期二分法[1] b.w.chappell和a.j.r.white(1974)根據(jù)對澳大利亞東部塔斯曼 造山帶花崗巖的研究，提出將花崗巖分為i型和s型兩種不同成因類型，這種分 類大致分別相當(dāng)于s.ishihara(1977)所劃分的“磁鐵礦系列”和“欽鐵礦系 列”花崗巖。i型花崗巖的源巖物質(zhì)來自未經(jīng)地殼風(fēng)化作用的巖漿巖，s型花崗 巖的源巖物質(zhì)來自殼層沉積物質(zhì)。

花崗巖分類及成因 花崗巖類類型多,分布廣,差異大,自real(1956)提出花崗巖分類以來,地 質(zhì)學(xué)界對花崗巖的成因分類一直存在著異議,從早期簡單的二分法，即將花崗巖 分為巖漿的(有單巖漿花崗巖和雙巖漿花崗巖之分)和花崗巖化的(有深熔花崗巖 和交代花崗巖之分)兩大類，到經(jīng)典的i-s-m-a分類法，均具有各自的優(yōu)點(diǎn)及局 限性,現(xiàn)就各分類方法做簡要敘述 1.早期二分法[1] b.w.chappell和a.j.r.white(1974)根據(jù)對澳大利亞東部塔斯曼 造山帶花崗巖的研究，提出將花崗巖分為i型和s型兩種不同成因類型，這種分 類大致分別相當(dāng)于s.ishihara(1977)所劃分的“磁鐵礦系列”和“欽鐵礦系 列”花崗巖。i型花崗巖的源巖物質(zhì)來自未經(jīng)地殼風(fēng)化作用的巖漿巖，s型花崗 巖的源巖物質(zhì)來自殼層沉積物質(zhì)。

論述了華南陸殼的地層結(jié)構(gòu)、巖性組合及其含鈾性,各個構(gòu)造旋回對鈾的活化、遷移和富集作用。指出富鈾花崗巖的源巖特征是:具有高硅、富鋁、富鉀的富鈾陸殼。巖石組合主要以陸源泥砂質(zhì)碎屑巖建造為主,夾中酸性、基性火山碎屑巖建造和碳酸鹽巖建造等所組成的巖石。巖石經(jīng)受了多次構(gòu)造運(yùn)動,使其發(fā)生不同程度的區(qū)域變質(zhì)作用和混合巖化、花崗巖化,最終形成富鈾花崗巖。

本文通過黑云母的電子探針方法測試,分析閩西南地區(qū)才溪巖體、四方巖體及羅卜嶺巖體中黑云母的地球化學(xué)特征及其成因意義。測試結(jié)果表明,才溪二長花崗巖中的黑云母為高鐵黑云母,而四方花崗閃長巖及羅卜嶺花崗閃長斑巖中的黑云母為高鎂黑云母,在由黑云母成分確定的物質(zhì)來源圖上,它們均落入殼-?；旌显磪^(qū)域,表明其成因類型都是殼-幔混源型花崗巖,但隨著形成時代的逐漸變新,其物質(zhì)組成成分中幔源組分逐漸增多。