高硅花岗岩流体出溶作用的识别和意义

高硅花岗岩以暗色矿物含量低,富SiO_(2)、Rb,贫MgO、FeO、Sr、Ba为特征,富集稀有金属元素,其研究对于理解花岗岩成因演化、稀有金属元素富集和成矿过程至关重要。岩相学和地球化学特征指示其经历高程度的分异演化,H 2O等挥发分作为不相容组分在残余熔体中逐渐富集饱和,导致流体出溶在高硅花岗质熔体中,但如何识别这一过程是难点。文章从岩相学、地球化学、矿物学、金属稳定同位素(Li、Ba、Fe)等角度总结了高硅花岗岩中流体出溶作用的证据和指标。岩相学方面,晶洞构造、雪球结构、单向固结结构等特殊结构、构造的出现是流体出溶的重要标志;地球化学方面,极低的Nb/Ta值(<5)、Zr/Hf值、稀土元素四分组效应是流体-熔体相互作用的有效识别标志;矿物学方面,锆石蜕晶化作用、轻稀土元素富集及钾长石富Pb指示存在热液流体参与;金属稳定同位素方面,相对于普通花岗岩,高硅花岗岩通常富集重Li、轻Ba和重Fe同位素,流体-熔体相互作用很可能是主要控制因素。但部分地球化学指标还存在较大争论,在实际使用过程中需结合不同指标进行综合分析。经过岩浆演化和流体出溶两阶段的富集过程,稀有金属元素得以在出溶流体中极度富集进而成矿。

岩浆分异过程的证据:锆石微量元素--以湘南三叠纪王仙岭花岗岩体研究为例

本文以锆石微量元素为着眼点,结合野外勘查和锆石U-Pb测年及Nd-Hf同位素分析,精细研究南岭地区三叠纪王仙岭复式岩体的分离结晶过程。岩体主体部分的粗粒电气石白云母花岗岩(237.8±3.5 Ma)、二云母花岗岩(236.6±5.0 Ma)、强蚀变电气石花岗岩(238.5±3.5 Ma)侵位时代一致,同属于晚三叠世岩浆活动的产物;对应的εHf(t)值分别为-11.8^-7.8、-17.8^-7.4、-16.1^-6.3,εNd(t)值分别为-9.9^-11.1、-10.8^-11.1、-9.2^-10.8;相近的εHf(t)和εNd(t)值说明这些岩浆岩来自同一源区的同一期岩浆事件。三叠纪花岗岩中电气石白云母花岗岩锆石Ce/Sm和Yb/Gd值同时增加的变化趋势以及低的P和Y含量指示存在磷灰石等富MREE和P、Y矿物的分离结晶。另一方面,二云母花岗岩相对亏损LREE和Th,指示锆石结晶之前熔体经历了褐帘石/独居石的分离结晶,而较高的P含量进一步确定了是褐帘石而非富P相独居石的分离结晶;其Nb、Ta含量低、Eu负异常更显著,说明受到金红石和斜长石的分离结晶的影响。电气石白云母花岗岩和二云母花岗岩虽然同期同源,但锆石微量元素变化精细的刻画出岩浆分离结晶过程的差别。本研究表明岩浆岩副矿物地球化学分析是揭示岩浆结晶过程的有效手段。