含氟流体助熔华南基底片麻岩的实验研究:对稀土成矿花岗岩成因的制约

为了明确含氟流体对花岗岩源区岩浆过程中稀土元素地球化学行为的影响,本文采用华南代表性的高稀土片麻岩和低稀土片麻岩作为初始物质,与~4%的流体(纯水、1.5 mol/L HF、1.0 mol/L NaF)在0.8 GPa、1000℃的条件下开展了流体助熔的部分熔融实验。实验结果表明,所有片麻岩的熔融程度达到40%以上,残余矿物组合主要为斜长石+石英+斜方辉石±单斜辉石+钛铁矿+磷灰石±黑云母。部分熔融产生的熔体的成分主要为花岗闪长质‒花岗质,总体具有高氟(0.11%~0.27%)、高水(0.38%~1.86%)和A2型花岗岩的特征;其中,高稀土片麻岩部分熔融形成的熔体为钾玄质和准铝质,而低稀土片麻岩熔融形成的熔体偏高钾钙碱性和强过铝质。在微量元素蛛网图上,两者均表现为富集K、Rb、Th、Ce、Sm、Y、Yb等元素,亏损Ba、Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等元素;稀土元素配分曲线则表现为右倾、负Eu异常的特征。相对于原岩,含氟流体助熔会强化熔体中Si、K、Na、Rb、Sr、Ba、Th、U、LREE和F的富集,并增加熔体的La_(N)/Yb_(N)值。同时,实验也证实片麻岩部分熔融形成的熔体的稀土元素含量主要受原岩控制,高稀土片麻岩更易于熔出稀土元素初始富集的熔体;相对于原岩,各类流体助熔均会造成稀土元素在熔体中不同程度的富集,其中,含HF流体助熔最高可富集稀土46%~49%(近1.5倍富集)。我们因此认为在华南LREE型和HREE型成矿花岗岩形成过程中,含F流体发挥重要的作用。此外,本文也提出了一种新的A2型花岗岩形成机制,即含F流体助熔地壳基底岩石,这很好地解释了华南晚中生代大规模分布的与稀土、稀有金属及氟成矿相关的陆内A2型花岗岩的形成。

赣东南富城杂岩体的地球化学和年代学研究

富城杂岩体出露于赣东南,与闽西南的红山岩体共同构成富城-红山花岗质杂岩。富城杂岩主要由富城黑云母巨斑粗粒二长花岗岩、粗石坝中粒二云母花岗岩和珠长洞含红柱石细粒花岗岩三个单元组成。富城花岗岩含较低的 SiO_2、Rb、Nb 和较高的 Al_2O_3、Ba、Sr、Zr、REE 含量,岩石的 ACNK>1.10,K_2O/Na_2O>1.60。粗石坝花岗岩以高 SiO_2、K_2O,低 CaO、P_2O_5和富 Al(ACNK=1.13～1.20)为特征;岩石含较高的 Rb、Nb 和低的 Ba、Sr、Zr、REE 含量,并具有相对低的 K/Rb 和δ(Eu)比值。珠长洞含红柱石花岗岩的地球化学特征相似于富城花岗岩,除了更高的 ACNK 值(1.22～1.36)和 Rb、Nb 含量以及稍低的 Sr、Ba、Zr、REE 含量。富城单元的^(84)Sr/^(86)Sr 初始比值是0.7135～0.7196,ε_(Nd)(t)是-9.4～-10.2,Nd 模式年龄是1.78Ga 到1.84Ga,其中的锆石 Hf 模式年龄是1.70～1.89Ga,与 Nd 同位素一致;粗石坝单元具有与之相似的 Nd-Hf 同位素组成;珠长洞单元的^(87)Sr/^(86)Sr 初始比值更高(0.7214),ε_(Nd)(t)更低(-16.9),而 Nd 模式年龄达2.37Ga。这些地球化学特征表明富城杂岩体的源岩都是由古老物质组成的沉积岩,其中富城和粗石坝单元起源于具晚古元古代模式年龄的基底,而珠长洞单元的源区物质具有早古元古代平均地壳存留年龄。富城杂岩体的各单元之间没有显示一致的变化规律,表明它们不是单一岩浆演化的结果,它们成分的差异主要受源区成分影响。LA-ICPMS 的锆石 U-Pb 定年显示富城黑云母花岗岩形成较早(239±17Ma),而粗石坝和珠长洞花岗岩形成稍晚(231±16 Ma 和229±6.8 Ma)。它们的形成时代与华南印支期早期构造-岩浆活动的峰期一致。结合地球化学和岩石组合特征,可以认为富城-红山杂岩形成于同构造背景。

华夏地块:一个由古老物质组成的年轻陆块

对华夏地块三个主要前寒武纪地质体出露区变质岩的详细锆石年代学的综合分析显示，华夏地块大致可以被分成武夷山区和南岭-云开区。武夷山区由古元古代核和新元古代（形成于730～820Ma）的盖层组成，构成华夏地块最老的古陆，在其深部很可能还存在一个新太古代基底。新元古代的沉积物主要来自武夷微古陆本身。南岭与云开具有相似的前寒武纪地壳组成，它们主要是由新元古代形成的沉积物夹少量火山岩组成。这些沉积物质中包含了非常古老的中太古代和新太古代组分，甚至古太古代组成。Grenville期和中元古代组分是其中最丰富的。这些组分在华夏没有对应出露的岩石，说明它们主要来自另外一个曾经与华夏相邻的陆块。该陆块很可能是东印度-东南极大陆。南岭-云开区最初可能是Rodinia超大陆裂解时形成的一个裂谷盆地，加里东的造山运动使盆地中的沉积物挤压、褶皱和隆起，与武夷陆块共同构成了一个新的年轻的大陆。

壳幔作用导致武平花岗岩形成——Sr-Nd-Hf-U-Pb同位素证据

岩石学、元素地球化学和Sr-Nd-Hf-U-Pb同位素的综合研究显示,武平花岗质杂岩体是由形成时代和成因不同的黑云母花岗岩和含石榴子石花岗岩组成。LA-ICPMS锆石U-Pb定年指示前者形成于161．4 Ma,后者形成于113 Ma。黑云母花岗岩以中等富集大多数不相容元素和中等轻重稀土分异为特征,岩石具有低的87Sr／86Sr初始比值(<0．710)和高的εNd(t) 值(-2．6--5．7)。结合与附近基底变质岩的同位素对比,论文指出黑云母花岗岩岩浆是由元古代基底变质岩部分熔融产生的熔体与幔源岩浆的强烈混合形成。不均匀的锆石Hf同位素组成(εHf(t)=-3．6--10．8)支持了这种混合成因模式。含石榴子石花岗岩以富Si、Al、Na、K、Nb、Ta、Y和HREE而贫P、Sr、Ba、LREE、Zr和Hf含量为特征,它们具有低的(La/Yb)n, Zr／Hf、Nb／Ta比值和高的Rb／Sr比值,显示了强烈的以斜长石为主的分异特征;它们的87Sr／86Sr初始比值大于0．710,εNd(t) =-7．1,锆石的Hf同位素较低且相对均匀(εHf(t)平均值为-9．7),表明岩浆没有受到明显的地幔组分混染。结合它们高的HREE含量,论文指出它们的母岩浆很可能是由早期熔融事件的富石榴子石残留相再次熔融形成。因此,南岭地区中生代花岗岩的地球化学差异很可能反映了岩浆形成过程中壳幔作用的强弱。

粤东北基底变质岩的组成和形成时代

基底变质岩的成分和形成时代对揭示地壳演化至关重要．利用锆石U-Pb-Hf研究和全岩成分分析,发现粤东北及邻区的许多基底变质岩是晚新元古代形成的沉积岩,它们具有高的SiO2、Rb、Zr、Y和过渡金属元素含量以及相对低的 Al2O3、CaO、Na2O、Sr、Nb含量．它们沉积于活动大陆边缘环境．盆地的形成与Rodinia超大陆裂解时的张性背景相关．粤东北龙川地区新元古代沉积岩主要由新太古代和中元古代碎屑物质组成,并含少量中太古代和新元古代物质,明显不同于闽西南和粤北地区新元占代沉积岩．粤东北这些变质岩没有受到加里东运动的强烈影响,而是在印支期发生变质-重熔作用．

山西吕梁群和其主变质作用的锆石U-Pb年龄

本文用单颗粒锆石U-Pb定年方法对山西吕梁群的火山岩和宽坪村的花岗质混合片麻岩进行了年代学研究。吕梁群上部的双峰式火山岩喷发于大约2100Ma前,表明吕梁群形成于早元古代。而其主变质作用发生在早元古代晚期,即1806Ma左右。

华夏地块显生宙的变质作用期次和特征

华夏地块主要存在四期变质作用。加里东期变质作用呈北东向展布于华夏的大部分地区,变质作用可达麻粒岩相,且麻粒岩断续分布平行于造山带,此期变质作用是在挤压造山构造背景下发生,很可能与扬子地块向冈瓦那大陆北缘聚合–碰撞,造成大陆边缘沉积物变形–变质有关。根据粤东梅县片麻岩和兴宁混合岩的LA–ICPMS锆石U–Pb定年以及邻区独居石U–Pb年代学的研究,海西的变质作用主要发生在260～280Ma,年轻于欧洲典型的海西期造山时代。华夏地块的海西期变质作用分布局限,它们可能形成于拉张构造背景。印支期变质岩在华夏有较广泛的分布,西南端大容山—十万大山的印支期变质作用可达麻粒岩相,其他地区的变质作用具有中低压相系的特征,记录了造山后期伸展构造背景。LA–ICPMS锆石U–Pb定年指示华夏中部粤中地区的印支期变质作用发生在231～232Ma。燕山期变质岩主要分布于东南沿海和台湾中央山脉,显示了双变质带的特点,表明与太平洋板块向东南沿海俯冲作用密切相关。从印支期到燕山期,变质带的方向发生了转变,说明影响华夏地块变质作用的构造域发生了改变。

山西吕梁群早元古代双峰式火山岩地球化学特征及成因

山西吕梁山区中部的吕梁群形成于早元古代（～２．１Ｇａ），其上部由变质玄武岩和变质流纹岩组成。流纹岩富集ＬＩＬ和ＨＦＳ元素且具高的Ｒｂ／Ｓｒ和Ｇａ／Ａｌ比值，显示出与Ａ型花岗质岩石的相似性。玄武岩具有低ＴｉＯ２和Ｐ２Ｏ５含量且富集ＬＩＬ和ＬＲＥＥ元素。地球化学研究表明吕梁群玄武岩和流纹岩形成于大陆边缘的裂谷环境。玄武岩的母岩浆起源于亏损程度较低的地幔，并经历了结晶分异和地壳混染作用。

山西吕梁山中段元古代花岗质岩浆活动和变质作用

对吕梁山中段花岗质岩石的年代学和地球化学研究表明 ,研究区存在两期古元古代花岗质岩浆活动 ,分别形成于 2 0 6 3Ma和 180 6Ma ;它们具有不同的地球化学特征 :早期石英二长岩具有埃达克质岩浆特点 ,低SiO2 ,MgO ,Y和Yb ,高Al2 O3,Na2 O ,Sr,Ba和Sr/Y比值 ,没有明显的Eu异常 ;后期二长花岗岩则具高SiO2 ,Rb ,Nb ,Y ,Yb和低Na2 O ,Al2 O3,Sr的特点 ,并具低的Sr/Y比值和明显的Eu负异常。结合同位素特征 ,道仁沟石英二长岩被解释为古老的地壳物质在地幔深部发生部分熔融形成 ,并与地幔围岩发生了物质交换。而宽坪花岗岩则由石榴子石麻粒岩在地壳深度分解熔融产生。岩石学和地球化学特征显示它们分别形成于同碰撞和造山后两种不同的构造背景。吕梁群主变质作用与第二期花岗质岩浆活动几乎同时发生 ,它们具有等温降压的顺时针PTt轨迹 ,表明它们经历了快速抬升的变质过程。这一期花岗质岩浆活动和变质作用与华北地块许多岩浆活动和变质作用同时发生 。

南岭东段麻粒岩相变质岩的发现及其地质意义

本文报道了在南岭东段闽西南中元古代桃溪组变质岩中发现的麻粒岩相变质岩。其矿物组合和化学成分显示这些变质岩的原岩是沉积岩。成岩格子和温压计算限定它们的峰期变质作用发生在750～880℃和1.1GPa的高温高压条件下,表明这些表壳岩由于构造作用曾经成为下地壳的物质组成,并经历了麻粒岩相变质作用。等温降压的P-T-t轨迹指示它们很可能是在中生代伸展构造背景下快速抬升到浅部。这些麻粒岩的成分显然与东南沿海地区发现的基性麻粒岩捕虏体的不同,暗示这两地区下地壳的物质组成可能存在差异,也许这就是造成两个地区花岗岩类型不同的最主要原因。

苏北高压变质带及其与北侧超高压变质带的关系

在苏北超高压变质带以南存在一条与之平行的高压变质带。带内由东南向西北可进一步划分出蓝闪石-黑硬绿泥石带,石榴石-绿帘石带和蓝晶石-黄玉带三个变质亚带。从蓝门石-黑硬绿泥石带到蓝晶石-黄玉带变质温压逐渐升高,其峰期地热梯度为15±3℃/km,属于高压变质相系。北侧超高压变质带的典型矿物组合是石榴石+绿辉石+柯石英+金红石,地热梯度为9±2℃/km。高压变质带峰期变质与北侧超高压带峰期变质的地热梯度明显不同,而与超高压变质体的退变质地热梯度相吻合。结合同位素年代学资料,本文指出本区的高压变质作用与北侧的超高压变质作用不是同时发生,而是与超高压变质体的退变质作用同时发生于中生代的印支期。含柯石英榴辉岩的超高压峰期变质早于印支期,并经两次抬升出露于地表。

一个古元古代A型流纹岩

山西吕梁群流纹岩是一个古元古代的弱碱性火山岩。它具有高SiO2、Na2O＋K2O和Zr、Ga等高场强（HFS）元素和高FeO*／MgO、Rb／Sr和Ga／Al比值，以及低CaO、Sr和Eu／Eu*的地球化学特征，相似于A型花岗质岩石。它形成于大陆边缘裂谷环境。化学成分及同位素特征为高εNd（t）值，低（87Sr／86Sr）i值，表明流纹岩的原始岩浆由下地壳晚太古代变质岩受裂谷岩浆和热流作用的影响部分熔融形成，在经以长石为主的结晶分离后最终形成吕梁群A型流纹岩。

闽东南含石榴子石I型花岗岩的矿物学特征及成因

闽东南沿海晚中生代变质带内出露的I型花岗岩、细晶岩和伟晶岩中常包含岩浆成因的石榴子石和原生白云母。其中石榴子石以富Mn ,Fe和贫Mg ,Ca为特征 ,锰铝榴石分子可达 4 0 %～5 0 % ;花岗岩中的黑云母具有明显高的MnO和Al2 O3含量 (分别是 0 .84 %～ 1.2 5 % ,16 .0 4 %～18.0 3% ) ;原生白云母以高Fe和低Al,Na为特征。温压计算表明富铝矿物形成于 75 0～ 6 0 0℃和0 .3～ 0 .2GPa的条件下。岩相学特征和地球化学模拟也都表明这些富铝矿物结晶较晚。长英质矿物早于黑云母和石榴子石结晶与岩浆侵位浅 (结晶压力低 )相关。相图分析指出弱过铝质和高的Mn/ (Mg +Fe)比值 (>0 .0 6 0 )是本区花岗质岩石形成石榴子石的关键化学因素。Mn/ (Mg +Fe)>0 .0 6 0的岩浆可以形成bt+grt或bt+grt+ms组合 ;而Mn/ (Mg +Fe) <0 .0 5 5的岩浆只可能形成bt或bt+ms组合 ;grt+ms组合是岩浆强烈演化的最终产物。除了黑云母成分存在差异 ,本区I型花岗岩的石榴子石和原生白云母成分都与S型花岗岩的相似 ,所以 。

中国东南新生代玄武岩中麻粒岩相捕虏体的新发现及其意义

本文报道了在中国东南地区女山、桂子山、西垄和麒麟等地新生代玄武岩中新发现的麻粒岩相捕虏体。研究显示女山存在多种岩石类型的捕虏体,其中本次研究新发现的石榴子石麻粒岩与二辉麻粒岩在矿物化学和形成条件上明显不同。石榴子石麻粒岩的次透辉石（富Al2O3,Na2O） 、紫苏辉石（富Al2O3）形成于较深（>40km）的下地壳,厚的地壳和较低的地温梯度（20～24℃/km）表明当时女山处于相对稳定的克拉通环境;女山二辉麻粒岩的次透辉石和紫苏辉石（贫川Al2O3,Na2O）形成于较高地温梯度（31～34℃/km）的构造背景,指示当时女山处于活动大陆边缘或裂谷环境。复杂的岩石类型和不同的形成条件表明女山的下地壳是由多期岩浆活动的产物组成。广东麒麟和雷州的二辉麻粒岩的次透辉石以低Al2O3和低Na2O为特征。温压估算显示它们形成于较浅部（23～27km）和高地温梯度的地质背景,指示当时华南处在强烈的拉张减薄的构造环境。浙江西垄和新昌的麻粒岩捕虏体的矿物学特征和形成条件介于女山和广东的麻粒岩捕虏体之间。女山麻粒岩捕虏体的岩石组合和形成条件与华北太古代麻粒岩地体和汉诺坝麻粒岩捕虏体相似,而与华南的明显不同,表明女山的下地壳隶属于华北板块。在华南沿海从北到南基性麻粒岩的发现,显示中生代基性岩浆的底?

山西古元古代吕梁群变质带的重新划分及地质意义

对古元古代吕梁群主变质作用进行了变质带的重新划分，划分出绿泥石带，黑云母带，石榴石带，十字石蓝晶石带和矽线石带五个带。指出变质作用属于中压相系，并认为主变质带是由近南北向的挤压—逆冲作用导致。吕梁群主变质作用是整个华北中部吕梁期（１８００Ｍａ）构造—变质—岩浆活动的一部分。

雷州英峰岭玄武岩中单斜辉石巨晶的地球化学和地幔交代作用

雷州半岛英峰岭火山岩中单斜辉石巨晶以低Mg#值(0.62～0.47)、贫重稀土(HREE)和富Al2O3、TiO2、Na2O和中稀土(MREE)为特征,并具有明显的成分变化.随着Mg#降低,单斜辉石的Al2O3(11.58～6.97%)、TiO2(2.28～1.06%)和HREE逐渐降低.这种变化特征不同于世界上大多数辉石巨晶的变化规律.随着演化辉石巨晶的大多数不相容元素,如Nb、Sr、Zr、Hf和LREE-MREE逐渐增加.低的Mg#值和Ni、Co、Cr含量指示巨晶母岩浆是一种强烈演化的残余岩浆(Mg#=0.27～0.35).分离结晶模拟表明本研究最富镁的巨晶(Lz-54)的母岩浆很可能是由拉斑玄武质岩浆经70～80%以单斜辉石为主的结晶分异后形成.而本研究的其它辉石巨晶是该母岩浆在不同演化阶段(25～80%)分离结晶的产物.分离矿物中除了单斜辉石还包含了大量的石榴子石、斜长石和钛铁矿.温压计算表明英峰岭巨晶是高温岩浆在56～60km深的上地幔的结晶产物(T=1290℃～1130℃,P=1.73～1.83GPa),这一深度有利于石榴子石结晶.对比不同地区辉石巨晶的成分特征和形成条件,作者指出不同地区单斜辉石巨晶各种元素的不同变化规律主要受母岩浆成分和结晶条件控制.巨晶母岩浆在地幔结晶时对围岩橄榄岩进行了不同程度的交代作用.早期贫流体的岩浆对橄榄岩的交代作用较弱,只有Sr,La等强活动性元素被明显改变;晚期富流体(F,P,H2O)岩浆对橄榄岩的交代作用强烈,大多数元素被明显改变.因此,可以推断交代熔体中流体的含量是影响地幔橄榄岩交代作用的关键.

胶东东部昆嵛山混合杂岩体的形成时代及成因

长期以来,昆嵛山混合杂岩体的形成时代一直是个争论不休的问题,其一主要观点认为它形成于中元古代以前。本文根据野外地质特征及黑云母K-Ar法,Rb-Sr全岩-矿物内部等时线法及Rb-Sr全岩等时线法,确认岩体是由两期混合岩化形成的,分别发生于610.8Ma和134.3Ma。显微构造、岩石学、岩石化学及地球化学等特征表明岩体的原岩与徐克勤的同熔型一致,但成岩方式却类似干改造型。指出岩石非单一类型所能概括。

雷州半岛英峰岭新生代玄武岩中的捕虏巨晶

广东雷州半岛英峰岭火山岩中的巨晶包括石榴子石、单斜辉石、斜长石和钛铁矿。石榴子石和单斜辉石以富铁低镁为特征 ,Mg#分别为 0 .2 8～ 0 .46和 0 .47～ 0 .5 8。同时 ,石榴子石富含CaO (7.0 2 %～ 8.16 % ) ,而辉石巨晶富含Na2 O (2 .35 %～ 2 .71% )和Al2 O3(6 .97%～ 11.2 9% )。斜长石巨晶以富Na、K和低Ca为特征 ,属三元长石类的含钾更长石 (An30 .3～ 15.2 Ab64 .7～ 74 .8Or5.0～ 10 .0 ) 。石榴子石、单斜辉石、斜长石和钛铁矿巨晶各自具有明显的成分变化 ,而且相互间具有相关性 ,它们是由同一个富铁铝、贫镁钙的基性母岩浆结晶分异的结果。它们结晶于t >110 0℃和 p >1.

断裂区域变质作用与糜棱岩化

断裂活动将引起区域变质作用、混合岩化作用和糜棱岩化,它们之间密切相关,统称断裂变质作用.区域变质作用、混合岩化和糜棱岩化还可以引起源区成矿物质活化和迁移.断裂带是成矿的有利空间,所以,断裂变质带是找矿的方向.

江西武功山穹隆复式花岗岩的锆石U-Pb年代学研究

采用锆石U-Pb法对武功山穹隆复式花岗岩中广泛分布的花岗质岩石开展精细定年研究,结果表明:山庄、张佳坊和武功山岩体的锆石U-Pb年龄分别为460.5±1.5 Ma、427.9±1.2 Ma和428.0±1.0-462.3±2.3 Ma,属早古生代晚期花岗岩;而雅山、温汤和明月山等岩体的锆石U-Pb年龄分别为161.0±1.0 Ma、143.8±1.6 Ma和126.3±6.4.Ma,属晚侏罗世-早白垩世花岗岩。因此认为武功山穹隆复式花岗岩中花岗岩分属早古生代晚期及晚侏罗世-早白垩世岩浆活动产物。从一个侧面说明华南地区大地构造演化过程中可能存在早古生代晚期构造一岩浆作用事件及晚侏罗世-早白垩世构造-岩浆作用事件,为华南大地构造演化研究提供了新的依据。结合前人在武功山地区花岗质片麻岩中白云母40Ar/39Ar法定年(225-233 Ma)资料,说明本区韧性变形形成于晚i叠世,可能意味着武功山伸展构造的启动时间,而晚侏罗世-早白垩世花岗岩浆的形成及向上运移,使周围的岩石软化乃至部分熔融,使得围岩环境更有利于伸展构造发展,并在早白垩世最终形成武功山花岗岩穹隆伸展构造。