华南板块北缘东段武功山加里东期花岗岩特征及成因

本文对扬子板块西北缘南一里岩体进行了系统的地球化学研究,探讨了该岩体的岩石成因、成岩物质来源及其地质意义。该岩体具有高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)为特征,富集rb、th、u、k、sr,亏损ba、nb、ta、p和ti,稀土总量73.55×10-6～93.86×10-6。eu异常不明显(0.67～0.83)。具有较高的sr/y(33.01～50.53)和(la/yb)n(15.30～23.04)比值及强分异的稀土元素组成。结合岩体产出的时空位置,表明南一里岩体形成于典型的后碰撞构造环境,可能是三叠纪华北和扬子板块的碰撞作用导致该区地壳明显增厚,在伸展-减薄的构造体制下,地壳中变玄武质和泥质岩石通过角闪岩脱水发生部分熔融形成。

华北板块北缘出露的中元古代晚期花岗岩主要为黑云母花岗岩和二长花岗岩,化学上富sio2和k2o,贫feo、cao、mgo和tio2,a/cnk平均大于1.1,具过铝质花岗岩特征。微量元素nb、sr、p、ti相对亏损,而rb、k、ta、nd相对富集;轻重稀土较强分馏,其(la/yb)n=6.61～64.31,负铕异常明显,具有碰撞成因s型花岗岩特征。花岗岩呈东西向带状展布,并与北侧白乃庙(白乃庙群)和阜新旧庙(魏家沟岩群)中元古代古岛弧链及开原蛇绿混杂岩带平行,这表明该区中元古代晚期存在一个强烈的俯冲碰撞造山过程,这一碰撞造山事件为华北板块在rodinia超大陆的拼合模式提供了最基本的制约条件。

文章简要叙述了我国南方5省(区)富铀花岗岩和产铀花岗岩概况,详细讨论了产铀花岗岩的主要特征:断裂构造发育,蚀变作用非常强烈,经常有二云母花岗岩出现,中基性和酸性脉岩比较发育。正是这些特征,决定了它们产出铀矿床的能力。

板块构造与花岗岩的成因分类

阿拉塔格花岗岩分布于东天山加里东造山带内的弧后盆地蛇绿岩套中,地质剖面自下而上为超镁铁质岩、镁铁质岩、中性岩和斜长花岗岩。各岩相之间呈渐变过渡关系。岩石学、岩石化学和稀土元素特征以及与其它地区典型幔源型花岗岩特征的对比表明阿拉塔格花岗岩属于幔源型,它代表着弧后盆地蛇绿岩序列内部分异作用末期的产物。

华南是我国重要的花岗岩型铀矿产区,目前关于区内花岗岩型铀矿的成因依然存在很大争议。本文在介绍华南花岗岩型铀矿床地质特征的基础上,系统介绍了前人对其成矿热源、流体源、物质源、迁移沉淀机制以及成矿模式等方面的研究成果,试图探讨华南花岗岩型铀矿的成矿机理,进而指出:(1)探究花岗岩型铀矿成矿机理,须把花岗岩的成因问题与铀的地球化学行为结合起来;(2)在超临界流体条件下,探究铀地球化学行为可能会使成矿机理的研究获得突破。

通过对暗色微粒包体的空间分布和形态特征以及包体矿物学、显微结构和岩石化学组成等方面的研究成果,在花岗岩"原地重熔"成因模型的基础上,建立了包体演化与熔渣演化的关系模型,证实包体的前身是捕虏体,后者代表从盖层落入岩浆中的岩块,包体则是岩块部分熔融后的残余物。不同类型、不同形态、不同基性度的包体,代表了岩石原地熔融过程中不同阶段的产物,富云包体反映了熔渣演化的最后阶段,在此基础上的进一步熔融即与寄主岩浆混成一体,完成了从岩石到岩浆的整个演化过程。

花岗岩型铀矿床是我国最重要的铀矿资源产出类型,铀矿体以热液脉的形式赋存在花岗岩体中。华南花岗岩众多,但花岗岩型铀矿床仅集中产出在为数并不多的几个花岗岩体中,这些含铀矿体的花岗岩一般被称为产铀花岗岩。产铀花岗岩往往含有非常高的铀含量(>10×10-6),并且铀浸出率很高,能为后期热液矿化提供铀源。对华南这些具有成矿专属性的产铀花岗岩,其岩石成因以及铀在花岗岩中的富集机制受到人们的关注。寻找同类型的产铀花岗岩对于在华南进一步寻找花岗岩型铀矿床具有

湘东地区板杉铺加里东期岩体是一套具埃达克岩性质的花岗闪长岩。该岩石具有高的sio2(~70%)和al2o3(~16.5%)、中等高的na2o/k2o比值(普遍大于1.0,可达1.4)和低但可变的mg质指数(mg#=37~59)。相对高的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)丰度,导致该岩石具有低的rb/sr(0.17~0.42)、高的sr/y(34~64)比值,以及lree强烈富集[(la/yb)n=27~71]而铕弱负异常(eu/eu*=0.76~0.91)的稀土配分模式。因此,板杉铺岩体源区岩可能为石榴角闪岩或石榴角闪岩-角闪榴辉岩过渡相。但低nd和高sr同位素组成[εnd(t)=-6.7~-8.4,(87sr/86sr)i=0.7078~0.7140]说明它们并不来源于俯冲的玄武质洋壳或亏损地幔;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)暗示深海沉积物及再循环的陆源沉积物可能已卷入这些岩石的成因。结合区域地质、地层和构造事件,认为早古生代可能的陆-弧-陆碰撞是导致研究区埃达克质花岗闪长岩产生的重要机制,而源于先前富集地幔的玄武质岩浆底侵则诱导了加厚的中酸性弧下地壳岩石部分熔融。部分熔融产生的岩浆可能经同化混染和分离结晶作用过程最终形成了板杉铺埃达克质花岗闪长岩。华南埃达克质花岗闪长岩的厘定不仅揭示早古生代时期华南地区经历了地壳增生事件,对正确理解华南、特别是扬子板块东南缘au-sb-w-cu等多金属成矿作用还具有重要的意义。

皖南及邻区早白垩世中—晚期酸性岩浆岩产于扬子陆块江南古隆起东段,岩体类型为花岗岩、碱长花岗岩及钾长花岗岩。岩体含有丰富的锆石、富f的萤石及富含稀土的磷钇矿、独居石、褐帘石等矿物。主量元素具较高含量的sio2和k2o,较低含量的tio2、mgo、cao,高(na2o+k2o)/al2o3值,高feot/mgo比;富集ree(eu亏损),hree亏损不严重,稀土配分模式表现为海鸥型;明显富集zr、nb、rb、ta、y、yb,显著亏损cr、co、ni、v、ba、sr。地化特征分析认为早白垩世中—晚期花岗岩为a2型花岗岩,产生于造山后的伸展环境,是正常安山质地壳在皖南印支期加厚地壳熔融结束之后继续受地幔物质底侵部分熔融所形成。

野外地质关系及岩相学、地球化学、同位素和年代学研究表明,成水泉片麻状花岗岩是典型的原地改造型花岗岩,其原岩(即围岩)为糜棱岩化花岗闪长岩。本次锆石la-icp-msu-pb定年获得其原岩糜棱岩化花岗闪长岩~(206)pb/~(238)u加权平均年龄为369.9±5.6ma(mswd=36),片麻状花岗岩锆石核部年龄为367.9±5.4ma(mswd=2.2),此年龄与其原岩年龄在误差范围内一致,为片麻状花岗岩原地改造成因提供了年代学证据。此外,还获得其锆石热液增生边不一致线下交点年龄254±10ma(mswd=1.4),该年龄代表了片麻状花岗岩的形成时间。片糜状花岗岩在地球化学上继承了许多原岩的特征,同时又受到了深源流体-熔体的显著影响。将原岩糜棱岩化花岗闪长岩改造成片麻状花岗岩的流体-熔体具有富硅富钾和正ε_(nd)(t)值的特征,表明这种流体-熔体可能主要地来自幔源岩浆内侵体,以及在内侵岩浆热量作用下的初生地壳岩石的变质和熔融。原岩糜棱岩化花岗闪长岩及其派生的片麻状花岗岩ε_(nd)(t)值分别为+3.87及+3.05～+6.09,表明糜棱岩化花岗闪长岩源自于年轻的陆壳,而片麻状花岗岩除继承了其原岩糜棱岩化花岗闪长岩的高ε_(nd)(t)值这一特征外,还可能受到了深源流体-熔体中幔源组分的影响。咸水泉岩体的实例研究表明,原地改造型片麻状花岗岩不但可以形成于造山带的挤压-伸展转折阶段,还可以形成于碰撞后进一步伸展的时期,而经过强烈韧性剪切的岩石是转变为片麻状花岗岩的最有利原岩。东天山咸水泉、平顶山和天湖东等原地改造型片麻状花岗岩的形成均与内侵有关,因而片麻状花岗岩可被看作是内侵的重要产物。

本文以东天山平顶山岩体为例,探讨中天山晋宁旋回晚期巨眼球状片麻状花岗岩的特征及其形成机制。野外地质关系、岩相学、岩石化学、稀土元素、微量元素和同位素研究表明,平顶山岩体是岛弧钙碱性火山-沉积岩系经原地改造的产物,其rb-sr等时线年龄为927ma。花岗岩形成作用的动力、热力来源可能与碰撞后天山岩石圈的拆沉有关。拆沉导致的底侵和内侵引发了地壳岩石的韧性剪切,剪切后的岩石有利于部分熔融、熔体-流体运移和化学反应,而熔体和流体的作用反过来又会促进韧性剪切,并将较浅层次的变形变质岩石改造为片麻状花岗岩。平顶山岩体的成岩作用体现了部分熔融、韧性剪切和流体作用的相互反馈,也是这些作用的共同产物。这种原地片麻状花岗岩的成岩过程主要为深源熔体和流体与原岩的相互作用,并使原岩发生不同程度的部分熔融,因而其地球化学特征同时受到原岩和外来熔体-流体的控制。底侵和内侵是造山过程晚期-期后挤压-拉张转折期地壳垂向增生的重要方式,而平顶山这类片麻状花岗岩则是这种垂向增生的产物。

淡色花岗岩具有相对窄的sio2变化范围(70.5%～75.5%),且相同sio2时淡色花岗岩具有相对高的al2o3(>13.5%)含量和相对低的tfeo+mgo含量(<2.5%).这些岩石化学特征反映了淡色花岗岩较普通花岗岩具有较低的熔融温度和较少分离结晶作用影响.据此,提出有效区别淡色花岗岩与普通花岗岩的al2o3-sio2和tfeo+mgo-sio2判别图.本文报道了蚌埠地区荆山-涂山-蚂蚁山侏罗纪花岗岩侵入体的主要元素组成,并通过对比其与高喜马拉雅淡色花岗岩的矿物学和岩石化学特征,判定蚌埠荆山-涂山-蚂蚁山岩体为一淡色花岗岩带.蚌埠淡色花岗岩的mg#值较低,与高喜马拉雅淡色花岗岩类似,指示其源区为华南俯冲陆壳在地壳深度、低温脱水熔融的成因.

本文对出露于勉略缝合带南侧碧口地区的阳坝岩体进行了系统的岩石学、锆石u-pb年代学和地球化学研究研究,重点讨论了阳坝岩体的岩石成因、成岩物质来源及其地质意义。岩体的主体岩性为花岗闪长岩,其中广泛发育代表岩浆混合作用的暗色微粒包体。锆石la-icp-ms定年结果表明阳坝花岗闪长岩的成岩年龄为215．4±8．3ma,晚于秦岭造山带的主造山期。地球化学特征上,寄主花岗闪长岩显示部分埃达克岩的地球化学特征,具体表现为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,负eu异常不明显(δeu=0．84-0．89),亏损hree、y(y=9．51-14．5μg／g,yb=0．74-1．20μg／g,y／yb=11．12-15．10),ree强烈分异((la／yb)n=22．18-29．51),但是,花岗闪长岩相对高的k2o含量和hree相对平坦的特征更类似于中国东部中生代c型埃达克岩,暗示其可能是由加厚基性下地壳脱水部分熔融形成的,岩石的高mg#暗示其受到地幔物质混染。暗色微粒包体显示钾玄岩的地球化学特征,具体表现为sio2≤63％,σ(4．54-6．18)>3．3,k2o含量(4．22％-6．04％)高,大多数样品k2o／na2o>1;在k2o-sio2图中,所有样品均落入钾玄岩区域,暗色微粒包体强烈富集lile和lree及明显的nb、ta和ti负异常暗示其可能起源于曾经受到俯冲流体交代的富集地幔。harker图解上,寄主花岗闪长岩和暗色微粒包体的主量和微量元素表现出混合成因的演化趋势,表明岩体可能是富集的岩石圈地幔发生部分熔融产生的基性岩浆和其所诱发的加厚下地壳酸性岩浆混合的产物。结合秦岭地区已有研究成果,本文的研究认为阳坝岩体的形成可能代表了西秦岭地区在秦岭主造山晚期或造山期后发生的下地壳的拆沉作用和幔源岩浆的底侵作用。

福建省太姥山花岗岩地貌独具特色,峰丛、石蛋、嶂谷式崩积洞和流水侵蚀垂直沟槽是太姥山有别于其他花岗岩地貌地区的四种地貌。本文分析了岩性、构造运动、断层、节理和气候等因素对太姥山花岗岩地貌形成的作用;认为太姥山花岗岩地貌处于青年发育阶段,花岗岩地貌成因复杂;进而揭示了太姥山花岗岩地貌景观的科学内涵,可用以指导地质公园的科普旅游开发工作。

华南地区位于中生代欧亚大陆板块构造岩浆活动带的华南陆块中部,横跨扬子板块和华夏板块,是我国有色金属、稀有金属、稀土金属和贵金属等资源的重要矿产区(蔡锦辉和韦昌山等.2009)。由于板块俯冲造成强烈的地壳构造运动,华南地区形成了非常丰富的花岗岩(张岳桥等,2009;南京大学地质学系,1981)。三稀金属

传统研究将新疆天山干沟段博罗科努带花岗岩划为石炭纪或泥盆纪,中天山花岗片麻岩划为加里东期.本文根据1:5万区调成果,将其分别厘定为志留纪和前寒武纪.论证了志留纪干沟序列花岗岩构造环境.其序列组成为石英闪长岩-花岗闪长岩/斜长花岗岩/英云闪长岩-二长花岗岩组合,二长花岗岩略多,地球化学特征具典型造山花岗岩特征,k-na-ca图解中性段具英云闪长岩趋势,酸性段呈钙碱性趋势,其构造环境为大陆弧.据花岗岩中的斜长石内高岭土和绢云母结晶形态,辨识出研究区志留纪干沟序列花岗岩具绿片岩相变质.

华南花岗岩-火山岩具幕式多期次产出的特点,成因类型和形成过程错综复杂。与世界其它地区相比,华南花岗岩-火山岩演化及其成矿作用是有鲜明特色的。近半个世纪的研究,逐步认识了华南花岗岩-火山岩的多样性及其时空分布格架,初步认识到其多样性受控于不同的地壳基底物质成分、不同的构造动力学背景、不同的壳幔相互作用过程等因素。但由于华南地质的特殊性和复杂性,不少具体的成岩成矿物质来源、空间和构造背景,甚至基础地质理论问题有待解析。华南深部地质及围绕华南的构造边界条件对花岗岩-火山岩成因的制约是目前的研究薄弱环节。本文提出了与中-新生代地质有关的值得研究的几个问题,包括:(1)三条低nd模式年龄带及a型花岗岩;(2)四条火山岩带及壳幔相互作用;(3)全岩nd同位素和锆石hf同位素示踪;(4)花岗岩构造地质。

花岗岩分类及成因 花岗岩类类型多,分布广,差异大,自real(1956)提出花岗岩分类以来,地 质学界对花岗岩的成因分类一直存在着异议,从早期简单的二分法，即将花岗岩 分为岩浆的(有单岩浆花岗岩和双岩浆花岗岩之分)和花岗岩化的(有深熔花岗岩 和交代花岗岩之分)两大类，到经典的i-s-m-a分类法，均具有各自的优点及局 限性,现就各分类方法做简要叙述 1.早期二分法[1] b.w.chappell和a.j.r.white(1974)根据对澳大利亚东部塔斯曼 造山带花岗岩的研究，提出将花岗岩分为i型和s型两种不同成因类型，这种分 类大致分别相当于s.ishihara(1977)所划分的“磁铁矿系列”和“钦铁矿系 列”花岗岩。i型花岗岩的源岩物质来自未经地壳风化作用的岩浆岩，s型花岗 岩的源岩物质来自壳层沉积物质。

花岗岩分类及成因 花岗岩类类型多,分布广,差异大,自real(1956)提出花岗岩分类以来,地 质学界对花岗岩的成因分类一直存在着异议,从早期简单的二分法，即将花岗岩 分为岩浆的(有单岩浆花岗岩和双岩浆花岗岩之分)和花岗岩化的(有深熔花岗岩 和交代花岗岩之分)两大类，到经典的i-s-m-a分类法，均具有各自的优点及局 限性,现就各分类方法做简要叙述 1.早期二分法[1] b.w.chappell和a.j.r.white(1974)根据对澳大利亚东部塔斯曼 造山带花岗岩的研究，提出将花岗岩分为i型和s型两种不同成因类型，这种分 类大致分别相当于s.ishihara(1977)所划分的“磁铁矿系列”和“钦铁矿系 列”花岗岩。i型花岗岩的源岩物质来自未经地壳风化作用的岩浆岩，s型花岗 岩的源岩物质来自壳层沉积物质。

论述了华南陆壳的地层结构、岩性组合及其含铀性,各个构造旋回对铀的活化、迁移和富集作用。指出富铀花岗岩的源岩特征是:具有高硅、富铝、富钾的富铀陆壳。岩石组合主要以陆源泥砂质碎屑岩建造为主,夹中酸性、基性火山碎屑岩建造和碳酸盐岩建造等所组成的岩石。岩石经受了多次构造运动,使其发生不同程度的区域变质作用和混合岩化、花岗岩化,最终形成富铀花岗岩。

本文通过黑云母的电子探针方法测试,分析闽西南地区才溪岩体、四方岩体及罗卜岭岩体中黑云母的地球化学特征及其成因意义。测试结果表明,才溪二长花岗岩中的黑云母为高铁黑云母,而四方花岗闪长岩及罗卜岭花岗闪长斑岩中的黑云母为高镁黑云母,在由黑云母成分确定的物质来源图上,它们均落入壳-幔混合源区域,表明其成因类型都是壳-幔混源型花岗岩,但随着形成时代的逐渐变新,其物质组成成分中幔源组分逐渐增多。