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。