幔源岩浆持续提供热的有力证据:以湘南九嶷山花岗岩体中暗色包体成因研究为例

湘南九嶷山复式花岗岩体位于南岭西段,由一个加里东期岩体和四个燕山期岩体组成。其西侧金鸡岭岩体中广泛发育形态多样的暗色包体。本次选取一个2m×2.5m不规则椭球形包体开展研究,发现它与寄主岩具有较为相近的年龄、矿物组合、地球化学和同位素特征:(1)SIMS锆石U-Pb定年结果显示寄主岩和暗色包体的年龄分别为154.0±1.6Ma和151.4±2.1Ma,两者在误差范围内一致;(2)两者均以钾长石、石英、斜长石、黑云母、磷灰石、锆石等为主要的矿物组成,但在矿物组成比例、粒度和形态上有所差距;(3)寄主岩和暗色包体的SiO2含量分别为70.9%~75.6%和67.3%~68.0%,两者均富集大离子亲石元素(LILE)而亏损高场强元素(HFSE),但暗色包体的LILE略低于寄主岩而HFSE略高于寄主岩;(4)寄主岩的εHf(t)值和δ18O值分别为-8.6~-0.4和7.8‰~8.9‰,包体的εHf(t)值和δ18O值分别为-7.0~+1.6和7.3‰~8.9‰。这些特征表明,金鸡岭暗色包体是由富钾的下地壳玄武质变质火成岩在受到幔源岩浆持续加热后发生部分熔融,熔融产物注入到已存在于中上地壳的岩浆房中(寄主岩)后发生淬冷作用形成的。尽管寄主岩和暗色包体均是下地壳物质发生部分熔融的产物,但地壳成分的不均一性导致两者拥有略有差异的同位素和元素组成。沿南岭郴州-临武北东走向断裂带从南向北依次分布有姑婆山、铜山岭、九峰、骑田岭、宝山、锡田花岗质岩体,其所含暗色包体的εHf(t)和δ18O值从亏损(+8、5‰)到富集(-8、9‰)变化范围很大,表明南岭地区暗色包体成因模式具有多样性,但无论是哪种类型,幔源岩浆的长期活动持续为下地壳的熔融和岩浆房演化提供热量是一个必不可少的重要因素。