武夷-云开造山带早古生代镁铁-超镁铁质岩富钪风化壳的首次发现及其意义

本文首次报道华南古生代武夷-云开造山带东南缘的兰排镁铁-超镁铁质岩体富钪(Sc)风化壳,初步计算获得区域内钪的潜在资源为524~566 t,为一潜在大型风化壳型钪矿。兰排岩体呈小型岩株侵入到永和闪长质岩体内,主要由橄榄岩、辉石岩和辉长岩组成,辉石岩锆石^(206)Pb/^(238)U年龄为(428.3±2.0)Ma(MSWD=0.92)。镁铁-超镁铁质岩全岩w(TFe_(2)O_(3))为12.1%~18.7%,其中辉石岩钪含量为44×10^(–6)~97×10^(–6),总体高于橄榄岩(20×10^(–6)~89×10^(–6))和辉长岩(28×10^(–6)~48×10^(–6))。兰排这类富钪岩石组合与以往认为富钪的碳酸岩-碱性岩体和阿拉斯加型岩体都存在较大差异,可能代表了一种新的钪成矿母岩类型,推测碰撞后陆内伸展诱发富钪地幔源区熔融可能是富钪母岩浆形成的重要机制。镁铁-超镁铁质岩体上部发育完整的风化壳剖面,可分为全风化层和半风化层。全风化层的上部富集铁(氢)氧化物(磁铁矿、赤铁矿、针铁矿),而中下部以高岭石等黏土矿物为主。半风化层除了包含蒙脱石等黏土矿物,还包括铁钛氧化物及辉石等硅酸盐矿物或相关蚀变矿物。风化壳样品的Sc含量为21×10^(–6)~304×10^(–6),富集程度最高可达相应基岩的3倍以上。其中,钪含量最高的样品主要分布在铁氧化物最富集的全风化层上部,其钪含量多数超过100×10^(–6)。风化壳钪含量与红土化指数(IOL)呈明显的正相关性,表明红土化过程对风化壳钪的富集有显著影响。初步研究认为钪在风化壳红土化过程中经历了活化-迁移-沉淀的多阶段富集过程:1)风化早期钪以类质同象替换的形式赋存在蒙脱石等黏土矿物中;2)风化后期磁铁矿和蒙脱石溶解,钪赋存在以铁(氢)氧化物为主的矿物中,并达到最高程度的富集(Sc>100×10^(–6));3)风化晚期铁(氢)氧化物溶解,一部分钪向下迁移到特定层位。兰排镁铁-超镁铁质岩体富钪风化壳的发现弥补了我国高品位风化壳型钪矿床的空白,丰富了成矿母岩的类型,为华南早古生代成矿作用的理论研究和战略性矿产的找矿勘查提供了一个新的方向。

云开地块北缘构造混杂岩的岩石成因探讨

华南云开地块北缘的信宜贵子地区见大量变玄武岩与变沉积岩混杂产出。变玄武岩多以构造岩块或透镜体产出,地球化学以中等Mg#、富钠贫钾为特征,属亚碱性的拉斑玄武岩系列。轻稀土元素中等富集,无Eu异常,微量元素以富Nb、显著的Sr-Nb-Ta弱亏损为特征。143Nd/144Nd变化于0.512513~0.512655之间,对应的εNd(t)值介于2.89~4.90之间。构造环境判别表明,变玄武岩原岩可能为弧后盆地玄武岩。2个变玄武岩样品的锆石U-Pb年龄为1031±28Ma、1025±39Ma。变沉积岩基质以片岩、变砂岩和石英岩为主,表现为陆缘碎屑沉积特征。2个石英岩样品的碎屑锆石U-Pb年龄显示变沉积岩原岩具有~1.0Ga的物源峰,其最年轻锆石为777Ma和571Ma,原岩沉积时间大致为南华纪-震旦纪。本次研究认为,信宜贵子构造混杂岩是Grenville期弧后盆地玄武岩与新元古代晚期陆缘碎屑沉积物构造混杂堆积的结果,构造混杂的时间可能为奥陶纪-志留纪。

粤北早古生代花山岩体的成因及其地质意义

华南加里东期的武夷-云开造山带主要由大量的花岗质岩石和高级变质岩构成。相对于广泛分布的早古生代S型花岗岩,同时期的I型花岗岩出露较少,因此较少得到关注。在本次研究中,发现了粤北贵东杂岩体东缘的加里东期花山花岗质岩体。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年显示,其侵位时间为(444.6±2.3)Ma,这表明贵东杂岩体是加里东期-印支期-燕山期多期次岩浆组成的复式岩体。花山岩体具有高硅(w(SiO_2)=69.9%~73.0%)、高钾(w(K_2O)=3.44%~3.51%)、低镁(w(MgO)=0.58%~0.83%)以及弱过铝质(A/CNK=1.03~1.09)地球化学特征,其微量元素和稀土元素分配形式与同期台山I型花岗岩相似。w(P_2O_5)与w(SiO_2)负的相关性以及稀土元素呈现的四分组效应,说明花山岩体具有I型花岗岩属性,且经过一定程度的分异。此外,花山岩体与华南其他早古生代花岗岩具有类似的富集同位素组成(εNd(t)为-9.03,εHf(t)约为-6),结合微量元素特征,我们认为花山岩体产自华夏板块古元古代基底火成岩的部分熔融,可能含有极少量地幔物质的贡献。在早古生代,导致大规模地壳熔融的热源可能主要来自软流圈地幔的上涌和玄武质岩浆的底侵,但华南早古生代花岗岩成分上的多样性,主要继承自不均一的地壳源区。随着越来越多加里东期岩体被报道,其显示面状分布特点,与板片俯冲模型不符。花山岩体与粤北同期高Mg玄武岩和酸性火山岩均位于武夷-云开造山带核部的边缘,应与造山后山根垮塌或岩石圈拆沉有关。

泰宁地区中志留世辉绿岩脉成因及对陆内造山作用的制约

华南早古生代造山作用以武夷-云开造山带最为典型.然而,该次造山作用过程中岩石圈地幔性质及构造背景一直存在争议,还需要更多的基性岩证据.对武夷造山带中段泰宁地区何宝山辉绿岩脉开展了年代学、地球化学及Sr-Nd-Hf同位素研究.LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄(430±3 Ma)表明辉绿岩脉形成于中志留世.岩石具有高Al2O3(15.23%~18.49%)、低Na2O(2.82%~4.21%)和K2O(1.63%~2.42%)含量特征,属亚碱性系列.稀土元素标准化图呈右倾,无明显Eu异常,显示富集大离子亲石元素(Rb、Ba、K、La、Sr)、不同程度亏损高场强元素(Ta、U、Hf、Ti).岩石具有高Nb含量(5.74×10^-6~8.45×10^-6),其(Nb/La)N和Nb/U值与富Nb岛弧玄武岩相似.全岩(87Sr/86Sr)i=0.7095~0.7109,εNd(t)=-0.8^-0.1,锆石εHf(t)=-9.2^-2.7,对应二阶段模式年龄T2DM(Hf)=1.4~1.8 Ga.地球化学、Sr-Nd及Hf同位素揭示泰宁地区基性岩浆源自富集岩石圈地幔13.3%~21.8%的熔融,但在熔融前曾受到古俯冲物质(俯冲板片熔体+5%沉积物熔体)的源区混染.武夷地区于早古生代为陆内造山环境,脉岩形成于后造山垮塌阶段,可能与冈瓦纳东缘造山作用的应力向大陆传播引起华夏地块内部俯冲有关.