廣西大瑤山地區(qū)大進(jìn)早古生代高分異A型花崗巖的厘定及成因

賈小輝,王曉地,楊文強(qiáng)

(1. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北 武漢 430223; 2. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局花崗巖成巖成礦地質(zhì)研究中心,湖北 武漢 430223)

0 引 言

花崗質(zhì)巖漿分異結(jié)晶機(jī)制和高分異花崗巖成因備受學(xué)者關(guān)注?；◢徺|(zhì)巖漿被認(rèn)為可以經(jīng)由重力沉降、熱對(duì)流和巖漿流動(dòng)等機(jī)制實(shí)現(xiàn)分異結(jié)晶，有的學(xué)者則依據(jù)花崗質(zhì)巖漿的高黏度特征對(duì)分異結(jié)晶機(jī)制提出質(zhì)疑。是否存在高分異花崗巖、如何判別高分異花崗巖、高分異花崗巖的成因及成礦作用等問(wèn)題受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注。其中，高分異A型花崗巖的判別仍未有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和明確的厘定指標(biāo)。

發(fā)生于華南早古生代的廣西運(yùn)動(dòng)(或加里東運(yùn)動(dòng))是世界上為數(shù)不多的板內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)實(shí)例。近年來(lái)，對(duì)廣西運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造屬性和動(dòng)力機(jī)制的研究取得了重大進(jìn)展，但關(guān)于板內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)時(shí)間、構(gòu)造轉(zhuǎn)換時(shí)間和影響規(guī)模等問(wèn)題仍存在較大爭(zhēng)議，如由造山擠壓向后造山伸展的構(gòu)造轉(zhuǎn)換時(shí)限就存在諸多認(rèn)識(shí)，時(shí)間尺度橫跨445～410 Ma。傳統(tǒng)的I型和S型花崗巖劃分主要依據(jù)其源區(qū)組分特征，通常不具有明確的構(gòu)造意義，而A型花崗巖對(duì)于造山之后的區(qū)域伸展環(huán)境具有重要的指示意義。華南早古生代花崗巖類(lèi)以強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)的S型花崗巖為主，發(fā)育少量的I型花崗巖，主要源自加厚地殼巖石的深熔作用，相對(duì)而言，同期A型花崗巖發(fā)育極少，目前相關(guān)報(bào)道有福建西芹花崗巖、江西會(huì)同和鵝婆花崗巖等，形成時(shí)代集中于415～410 Ma，被認(rèn)為是同碰撞地殼增厚向后碰撞伸展轉(zhuǎn)換的巖石學(xué)響應(yīng)。

廣西大瑤山地區(qū)大進(jìn)花崗巖具有高分異的特征，關(guān)于其巖石成因類(lèi)型的認(rèn)識(shí)仍存在較大爭(zhēng)議。李歡等依據(jù)KO-NaO圖解認(rèn)為其為A型花崗巖；熊松泉等依據(jù)巖石地球化學(xué)特征將之判定為I型花崗巖；而Li等則根據(jù)其過(guò)鋁質(zhì)特征認(rèn)為它是一套高鉀鈣堿性S型花崗巖。這種爭(zhēng)議在華南早古生代和中生代花崗巖研究中相當(dāng)普遍，主要因?yàn)楦叻之惢◢弾r成因類(lèi)型判別困難。本文通過(guò)對(duì)大進(jìn)花崗巖的年代學(xué)和巖石地球化學(xué)進(jìn)行研究，傾向于將之歸屬于高分異A型花崗巖；結(jié)合前人研究成果，試圖對(duì)高分異A型花崗巖的判別指標(biāo)進(jìn)行總結(jié)，為華南早古生代A型花崗巖研究增添新的研究素材，進(jìn)一步揭示廣西運(yùn)動(dòng)在區(qū)域上由造山擠壓向后造山伸展的構(gòu)造轉(zhuǎn)換時(shí)限。

1 巖體地質(zhì)及巖石學(xué)特征

大進(jìn)花崗巖位于廣西壯族自治區(qū)金秀縣長(zhǎng)垌鄉(xiāng)南大進(jìn)村附近，巖體呈近圓形產(chǎn)出，出露面積約4 km，區(qū)域上寒武紀(jì)和泥盆紀(jì)地層廣泛出露。巖體受控于NW向次級(jí)斷層，侵入震旦系培地組泥質(zhì)砂巖中(圖1)，與圍巖的侵入接觸關(guān)系明顯，接觸面向四周傾向于圍巖，傾角為5°～65°。前人將之歸屬于晚白堊世和志留紀(jì)。

圖(b)底圖引自文獻(xiàn)[37]圖1 華南南嶺地區(qū)早古生代花崗巖時(shí)空展布簡(jiǎn)圖及大進(jìn)花崗巖地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Schematic Map Showing the Distribution of Early Paleozoic Granites in Nanling Area of South China and Geological Map of Dajin Granites

大進(jìn)花崗巖巖體風(fēng)化嚴(yán)重，很難觀察和采集到新鮮巖石樣品，僅在金秀縣長(zhǎng)垌鄉(xiāng)至滴水村新修公路沿途采集到新鮮巖石樣品。大進(jìn)花崗巖主要巖性為二云母花崗斑巖，呈灰白色，具斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。斑晶主要為石英(體積分?jǐn)?shù)為8%)、堿性長(zhǎng)石(15%)、斜長(zhǎng)石(10%)；基質(zhì)由石英(25%)、堿性長(zhǎng)石(15%)、斜長(zhǎng)石(25%)和少量黑云母和白云母(<1%)組成(圖2)。石英呈灰白色、無(wú)色他形粒狀或等軸狀，可見(jiàn)熔蝕結(jié)構(gòu)邊；鉀長(zhǎng)石主要為條紋長(zhǎng)石，呈灰白色半自形板狀，可見(jiàn)卡氏雙晶和條紋結(jié)構(gòu)；斜長(zhǎng)石為鈉長(zhǎng)石，呈灰白色半自形柱板狀，多為細(xì)密聚片雙晶，綠簾石化、絹云母化強(qiáng)，個(gè)別與堿性長(zhǎng)石聚集在一起形成聚斑結(jié)構(gòu)。白云母多呈細(xì)小團(tuán)塊狀集合體產(chǎn)出，有的集合體中殘留有微細(xì)粒綠簾石、磁鐵礦、鋯石、榍石等微晶。副礦物組合為鋯石、磁鐵礦、榍石、螢石和獨(dú)居石等。巖石蝕變較強(qiáng)，邊緣部位常發(fā)生絹云母化、高嶺石化、綠泥石化、硅化等。此外，區(qū)內(nèi)及巖體邊緣發(fā)育一些閃長(zhǎng)巖和輝綠玢巖脈，但由于風(fēng)化極為嚴(yán)重，本次工作未能采得巖石樣品。這些中基性巖(脈)對(duì)花崗巖的巖石成因可能起到一定的制約作用，仍有待進(jìn)一步工作的開(kāi)展。

Qtz為石英;Kfs為鉀長(zhǎng)石;Pl為斜長(zhǎng)石;Mus為白云母圖2 大進(jìn)花崗巖顯微照片F(xiàn)ig.2 Microphotographs of Dajin Granites

2 分析方法

2.1 LA-ICPMS鋯石U-Pb定年

本次工作對(duì)廣西大瑤山地區(qū)大進(jìn)花崗巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年的樣品編號(hào)為N33-1和N33-2，采樣位置在金秀縣長(zhǎng)垌鄉(xiāng)至滴水村新修公路旁半山坡處，為開(kāi)采修路所暴露的露頭，巖石樣品新鮮可靠。地理坐標(biāo)為(24°01′58.553″N，110°06′57.518″E)。

鋯石陰極發(fā)光(CL)照相在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室JXA-8100電子探針儀上完成。LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測(cè)定在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。實(shí)驗(yàn)中采用氦氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣，用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST610進(jìn)行一起最佳化，鋯石U-Pb年齡測(cè)定采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物，元素含量采用NIST SRM610作為外標(biāo)，Si作為內(nèi)標(biāo)。鋯石U-Pb年齡測(cè)試儀器的運(yùn)行條件、詳細(xì)分析流程參見(jiàn)文獻(xiàn)[51]。樣品的同位素比值計(jì)算采用軟件ICPMS DataCal完成，相關(guān)結(jié)果按照Anderson提出的方法進(jìn)行年齡計(jì)算，諧和曲線的繪制采用Isoplot 3.00完成。LA-ICPMS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Table 1 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Isotope

2.2 主量、微量元素分析

主量元素分析在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心中南檢測(cè)中心完成。分析方法為：Si和燒失量采用重量法，Al和Fe采用容量法，F(xiàn)e、Ti和P采用分光光度法，K、Na、Ca、Mg和Mn采用原子吸收光譜法。稀土和微量元素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心采用ICP-MS法完成，所用儀器為HR-ICP-MS (Element I，德國(guó)Finnigan-MAT公司)，工作溫度、相對(duì)濕度分別為20 ℃和30%，分析精度優(yōu)于5%。主量、微量和稀土元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 主量、微量和稀土元素分析結(jié)果Table 2 Analysis Results of Major, Trace and Rare Earth Elements

2.3 全巖Sr-Nd同位素分析

全巖Sr-Nd同位素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成。Sm和Nd的分離使用常規(guī)兩次離子交換技術(shù)，質(zhì)譜分析使用7個(gè)接收器的Finnigan MAT-62質(zhì)量分光計(jì)，Sr用靜態(tài)模式，Nd用動(dòng)態(tài)模式。Nd同位素比值測(cè)定以Nd/Nd值為0.721 9進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,Nd/Nd值為0.511 554±0.000 007(誤差類(lèi)型為2σ，樣品數(shù)()為8個(gè))；Sr同位素比值測(cè)定采用Sr/Sr值為0.119 4進(jìn)行質(zhì)量分餾校正，Sr同位素標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)為NBS607，Sr/Sr值為1.200 35±0.000 01(誤差類(lèi)型為2σ，=6)。Rb、Sr全流程本底為(0.1～1.0)×10g，Sm、Nd全流程本底為(0.01～0.10)×10g。Sr-Nd同位素分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 Sr-Nd同位素分析結(jié)果Table 3 Analysis Results of Sr-Nd Isotope

2.4 鋯石原位Hf同位素分析

在進(jìn)行鋯石U-Pb年齡測(cè)定的同時(shí)，在LA-MC-ICP-MS上獲得鋯石原位Hf同位素組成。測(cè)定時(shí)采用標(biāo)樣91500和GJ-1、MON-1作為外標(biāo)。在()計(jì)算中，采用Blichert-Toft等推薦的球粒隕石值，半衰期=1.867×10年，Lu/Hf值為0.033 2±0.000 2。虧損地幔模式年齡()計(jì)算采用Griffin等推薦的值，Lu/Hf值為0.038 4。鋯石Lu-Hf同位素分析數(shù)據(jù)列于表4。

表4 鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果Table 4 Analysis Results of Zircon Lu-Hf Isotope

3 結(jié)果分析

3.1 鋯石U-Pb年齡

廣西大瑤山地區(qū)大進(jìn)花崗巖樣品N33-1和N33-2中鋯石多呈棕褐色、褐黃色，少量為淺玫瑰色，呈透明—半透明。鋯石顆粒較小，一般為50 μm×100 μm，大部分晶形不完整，呈短柱狀或不規(guī)則的三角形，韻律環(huán)帶發(fā)育不明顯。大部分鋯石顆粒陰極發(fā)光圖像灰暗不清晰，對(duì)比不明顯(圖3)，為鋯石中過(guò)高的U含量所致。所測(cè)鋯石的36個(gè)分析點(diǎn)中，Th含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為(664～12 165)×10，U含量為(1 080～17 724)×10，Th/U值為0.21～0.70，顯示典型巖漿鋯石的特點(diǎn)。樣品N33-1中14個(gè)分析點(diǎn)的Pb/U年齡為448～427 Ma，投于U-Pb年齡諧和曲線上及其附近[圖4(a)、(b)]，得到Pb/U加權(quán)平均年齡為(438.6±2.9)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為1.14)。樣品N33-2中14個(gè)分析點(diǎn)的Pb/U年齡為454～433 Ma，投于U-Pb年齡諧和曲線上及其附近[圖4(c)、(d)]，得到Pb/U加權(quán)平均年齡為(442.9±9.9)Ma(MSWD值為0.11)。因此，約440 Ma應(yīng)為侵入體的形成年齡。樣品N33-2中3個(gè)分析點(diǎn)(N33-2-12、13、17)Pb/U年齡相對(duì)主體年齡有所偏差，存在較大誤差，未計(jì)入加權(quán)平均年齡的計(jì)算。樣品N33-1和N33-2中存在3顆年齡偏老的鋯石(554～515 Ma)(表1和圖3)，其顆粒結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有較明顯的核幔分界(如分析點(diǎn)N33-2-15)，可能是源區(qū)繼承鋯石或捕獲的圍巖鋯石。樣品N33-1中還獲得兩顆偏年輕的鋯石年齡，Pb/U年齡為269～264 Ma，這兩顆鋯石粒度偏小且呈近圓狀，具有分明的核幔結(jié)構(gòu)，幔部呈扇形環(huán)帶，所獲得的年齡可能代表后期變質(zhì)作用的時(shí)間或是核幔混合時(shí)間。

圖3 樣品N33-2鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.3 CL Images of Zircons from Sample N33-2

圖4 鋯石U-Pb年齡諧和曲線及年齡分布Fig.4 Concordia Diagrams and Distributions of Zircon U-Pb Ages

3.2 主量和微量元素特征

大進(jìn)花崗巖具有高Si(SiO含量為75.29%～77.29%)、低Al(AlO含量為11.87%～12.71%)、準(zhǔn)鋁—強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)(A/CNK值為0.97～1.23)的特征[圖5(a)]，富堿、更富K(NaO+KO含量為8.02%～8.62%，KO/NaO值為1.25～2.21)，屬于高鉀鈣堿性系列[圖5(b)]，富Fe、貧Mg(FeO含量為1.25%～2.43%，F(xiàn)eO/(FeO+MgO)值為0.82～0.96)，低P(PO含量低于0.01%)、Ti、Ca等。

圖(a)引自文獻(xiàn)[58]；圖(b)引自文獻(xiàn)[59]；圖(c)引自文獻(xiàn)[60]；圖(d)引自文獻(xiàn)[61]圖5 TAS圖解、A/CNK-A/NK圖解、SiO2-K2O圖解、Na2O-K2O圖解、SiO2-Al2O3圖解、SiO2-CaO圖解、SiO2-Sr/Y圖解和SiO2-Ba圖解Fig.5 Diagrams of TAS, A/CNK-A/NK, SiO2-K2O, Na2O-K2O, SiO2-Al2O3, SiO2-CaO, SiO2-Sr/Y and SiO2-Ba

大進(jìn)花崗巖具有相對(duì)偏低的稀土元素總含量((170.4～235.4)×10)，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式為平坦型((La/Yb)值為1.21～1.89)，(La/Sm)值為1.46～1.89[圖6(a)]，具有弱的M型四分組效應(yīng)，極強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常(0.01～0.05)。大進(jìn)花崗巖明顯虧損Sr、Ba、P和Ti以及過(guò)渡族元素(Sc、V、Cr、Co和Ni等)[圖6(b)和表2]，而沒(méi)有明顯的Nb、Ta虧損。樣品富Rb(含量為(285～493)×10)，貧Sr和Ba，Rb/Sr、Rb/Ba值分別為15.7～50.0和1.66～13.40(表2)；具有相對(duì)高的Zr/Hf值((16.5～19.6)×10)及Nb/Ta值(8.47～11.10)；富Ga和高場(chǎng)強(qiáng)元素，10 000Ga/A1值為2.6～3.1，Zr+Nb+Ce+Y含量為(349～442)×10。

ws為樣品含量;wc為球粒隕石含量；wp為原始地幔含量；同一圖中相同線條對(duì)應(yīng)不同樣品；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值引自文獻(xiàn)[62]圖6 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.6 Chondrite-normalized REE Pattern and Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram

3.3 Sr-Nd-Hf同位素特征

AFC為同化混染和分離結(jié)晶作用；F為AFC過(guò)程的模擬百分比；(147Sm/144Nd)s為校正后的147Sm/144Nd值；(143Nd/144Nd)t為年齡t對(duì)應(yīng)的143Nd/144Nd值；(176Lu/177Hf)crust為地殼的176Lu/177Hf值；圖(b)引自文獻(xiàn)[32]；早古生代花崗巖Nd-Sr-Hf同位素?cái)?shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[32]、[66]～[72]；廣西地區(qū)基底巖石同位素?cái)?shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[66]，新元古代基性巖數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[73]和[74]；DM為虧損地幔，CHUR為球粒隕石均一儲(chǔ)庫(kù)圖7 εNd(t)- (147Sm/144Nd)s圖解、εNd(t)- εHf(t)圖解、Sm/Nd- (143Nd/144Nd)t圖解和t- 176Hf/177Hf圖解Fig.7 Diagrams of εNd(t)- (147Sm/144Nd)s, εNd(t)- εHf(t), Sm/Nd- (143Nd/144Nd)t and t- 176Hf/177Hf

4 討 論

4.1 巖石成因

4.1.1 高分異花崗巖

吳福元等從巖體地質(zhì)、巖石學(xué)、礦物學(xué)及地球化學(xué)等角度對(duì)高分異花崗巖進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)：①常呈補(bǔ)體或晚期巖枝產(chǎn)出于巖體的中心部位、或單獨(dú)產(chǎn)出，常與偉晶巖或細(xì)晶巖共生；②巖性為二云母花崗巖、白云母花崗巖、微斜長(zhǎng)石花崗巖、鋰云母花崗巖和鈉長(zhǎng)石花崗巖等淡色花崗巖；③常出現(xiàn)白云母、石榴子石、黃玉、鋰云母、螢石、獨(dú)居石、富鉿磷鈾釷鋯石、綠柱石、鈮鉭礦等；④鋁過(guò)飽和，高Li、Rb、Cs含量，低Cr、Co、Ni、Sr、Ba、Zr等含量，以及高Rb/Sr、Rb/Ba、Zr/Hf和Nb/Ta值等。稀土元素則表現(xiàn)為總含量趨低，輕、重稀土元素比值趨小，Eu異常大和四分組效應(yīng)等。就大進(jìn)花崗巖而言，巖體呈小巖體單獨(dú)產(chǎn)出，礦物組合出現(xiàn)白云母、螢石、獨(dú)居石，鋯石具有異常高的U、Th、Hf含量(分別高達(dá)17 724×10、12 165×10和39 103×10)?；◢弾r中出現(xiàn)少量白云母，個(gè)別樣品鋁飽和指數(shù)高(A/CNK值高至1.23)[圖5(b)]，虧損Sr、Ba以及過(guò)渡族元素(Sc、V、Cr、Co和Ni等)[圖6(b)]；Rb含量(多大于400×10)高，高于King等認(rèn)為的高分異花崗巖Rb含量(>270×10)；Rb/Sr值(>15)、Rb/Ba值(1.7～13.0)高，全巖Zr/Hf值(<20)、Nb/Ta值(<11)相對(duì)低；輕、重稀土元素分餾不明顯，(La/Yb)值為1.21～1.89，Eu負(fù)異常(0.01～ 0.05)顯著和稀土元素四分組效應(yīng)弱。此外，在部分哈克圖解中，大進(jìn)花崗巖也表現(xiàn)出明顯的分異結(jié)晶趨勢(shì)[圖5(c)～(h)]。因此，大進(jìn)花崗巖具有典型的高分異花崗巖特征。

另一個(gè)問(wèn)題是，這套具有高分異特征的花崗巖代表著巖漿演化哪個(gè)階段的產(chǎn)物？其可能代表初始巖漿或經(jīng)歷高度分異結(jié)晶后的殘余巖漿，前者可能源自極度成熟的地殼組分部分熔融或地殼物質(zhì)經(jīng)歷多次部分熔融的產(chǎn)物，代表了花崗質(zhì)巖漿的初始組分，自身具有高分異花崗巖相似的礦物學(xué)和地球化學(xué)特征。大進(jìn)高分異花崗巖具有富鈾釷鉿鋯石以及弱的稀土元素M型四分組效應(yīng)等特征，巖體巖性為花崗斑巖，呈小巖株形式淺層產(chǎn)出，不同于初始熔體常以淺色體賦存于源巖之中。因此，大進(jìn)花崗巖應(yīng)為花崗質(zhì)巖漿經(jīng)歷高度分異結(jié)晶的殘余熔體晶出固結(jié)的產(chǎn)物，即為傳統(tǒng)的高分異花崗巖。

4.1.2 巖石成因類(lèi)型

對(duì)于高分異花崗質(zhì)巖漿而言，當(dāng)經(jīng)歷高度分異結(jié)晶作用之后，其礦物組成和化學(xué)成分都趨近于低共結(jié)的花崗巖，從而使得巖石成因類(lèi)型鑒定出現(xiàn)困難。大進(jìn)高分異花崗巖既無(wú)區(qū)域上同期次同源未分異巖漿巖的出露，也未見(jiàn)標(biāo)志性礦物，如堿性暗色礦物(霓輝石、鈉閃石、鈉鐵閃石、鐵鋰云母等)、富鋁礦物(堇青石、石榴子石等)、角閃石。這也是華南分異型花崗巖的典型特征，常常造成同一個(gè)巖體被識(shí)別為多種成因類(lèi)型。

通常而言，I型和S型花崗巖偏重于其源區(qū)組分的反演，而A型花崗巖則側(cè)重于花崗巖本身，如堿性、高溫、無(wú)水、非造山等。因此，本文從花崗巖的形成溫度和地球化學(xué)指標(biāo)來(lái)探討高分異A型花崗巖的特有性質(zhì)。

(1)形成溫度。在源區(qū)組成上，A型花崗巖與I型、S型花崗巖的區(qū)別主要在于其低的水含量和相對(duì)高的鹵族元素(F、Cl等)含量，這也是其有顯著高巖漿溫度的主要原因。根據(jù)Waston等實(shí)驗(yàn)所得的鋯石飽和溫度計(jì)，計(jì)算得到大進(jìn)花崗巖的巖漿溫度為819 ℃～863 ℃(表2)，高于通常判別為未分異I型和S型花崗巖的形成溫度。事實(shí)上，該估算溫度代表了巖漿經(jīng)歷高度分異后殘余熔體的結(jié)晶溫度，而非巖漿初始形成溫度，意味著巖漿的形成溫度要高得多(應(yīng)大于900 ℃)。需要說(shuō)明的是，花崗質(zhì)巖漿分異過(guò)程中，隨著鋯石等副礦物的分異結(jié)晶，熔體結(jié)晶溫度呈降低趨勢(shì)，表征溫度的Zr含量也呈降低趨勢(shì)，故Zr在高分異花崗巖中含量較低。Whalen等認(rèn)為A型花崗巖判別指標(biāo)為10 000Ga/Al值高于2.6和Zr含量高于250×10，大進(jìn)花崗巖的10 000Ga/Al值為2.6～3.1，而Zr含量相對(duì)較低((158～217)×10)，但是該值代表了鋯石等礦物分異結(jié)晶后殘余熔體中Zr含量，在初始巖漿中則不止于此。那么形成大進(jìn)A型花崗巖高熔融溫度的熱源來(lái)自哪里？A型花崗巖的源區(qū)組分具有低的水含量和高的鹵族元素含量，其部分熔融要求較高的熔融溫度，而一般的地?zé)崽荻然蚍派湫栽厣傻臒岵荒軡M(mǎn)足這個(gè)條件，需要一個(gè)額外的熱源，如玄武質(zhì)巖漿持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的底侵作用可以在區(qū)域上形成一個(gè)高的地?zé)崽荻?，進(jìn)而不斷產(chǎn)生巖漿。大進(jìn)花崗巖附近發(fā)育一些基性巖脈(圖1)，盡管因風(fēng)化導(dǎo)致詳盡的定年工作未開(kāi)展，但據(jù)這些巖脈侵入到寒武紀(jì)—震旦紀(jì)地層中，且研究區(qū)東部大寧等地發(fā)育同期次的煌斑巖脈(約440 Ma)等地質(zhì)事實(shí)，本文傾向于桂東北地區(qū)存在一期早志留世的玄武質(zhì)巖漿活動(dòng)，并為大進(jìn)花崗巖的形成提供了熱源。

圖8 Zr+Nb+Ce+Y-10 000Ga/Al圖解和SiO2-Zr圖解Fig.8 Diagrams of Zr+Nb+Ce+Y-10 000Ga/Al and SiO2-Zr

圖(a)中，A型花崗巖，I型、S型分異花崗巖演化趨勢(shì)引自文獻(xiàn)[3]；圖件引自文獻(xiàn)[64]圖9 A型花崗巖判別圖解Fig.9 Discrimination Diagrams of A-type Granites

結(jié)合前人研究成果，對(duì)于高分異A型花崗巖的判別，歸納為以下幾個(gè)層次/方面：①野外地質(zhì)，找尋巖石組合中更基性的端元組分，結(jié)合巖相學(xué)和地球化學(xué)特征加以綜合分析。例如，東準(zhǔn)噶爾喀拉薩依高分異花崗巖在時(shí)空分布和地球化學(xué)特征等方面均與區(qū)域上的老鴉泉A型花崗巖具有內(nèi)在的成因聯(lián)系，是后者巖漿分異晚期的產(chǎn)物。事實(shí)上，分異花崗巖相應(yīng)的基性端元一般出露很少，高分異花崗巖體往往單獨(dú)產(chǎn)出。②標(biāo)志性礦物，高分異A型花崗巖也可能存在少量的堿性暗色礦物，如鈉閃石/鈉鐵閃石、鐵鋰云母、鋰云母等。Huang等在對(duì)川西南冕寧地區(qū)新元古代高分異花崗巖進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)了少量鈉閃石(Riebeckite)，為A型花崗巖的厘定提供了有力佐證。孫佳琪等對(duì)中國(guó)東南部晚中生代高分異A型花崗巖進(jìn)行了系統(tǒng)的電子探針工作，發(fā)現(xiàn)Ba主要富集于鉀長(zhǎng)石斑晶邊緣，鉀長(zhǎng)石斑晶中心和基質(zhì)中鉀長(zhǎng)石Ba含量較低，斜長(zhǎng)石中則極低，表明在巖漿晚期快速晶出時(shí)，Ba大量進(jìn)入鉀長(zhǎng)石，熔體中Ba含量降低，A型花崗巖Ba含量降低的原因在于巖漿經(jīng)歷了高分異。精細(xì)的礦物學(xué)研究對(duì)于高分異A型花崗巖的判別意義重大，但相關(guān)成果十分稀少。③形成溫度，這是高分異A型花崗巖有別于其他類(lèi)型花崗巖的最大特點(diǎn)。依據(jù)鋯石飽和溫度計(jì)所估算的高分異A型花崗巖具有相對(duì)高的巖漿溫度(一般高于800 ℃)，其初始巖漿具有更高的形成溫度，而I型和S型花崗巖由于源區(qū)富水，低熔點(diǎn)的源區(qū)物質(zhì)部分熔融形成的巖漿初始溫度相對(duì)偏低(一般低于800 ℃)，經(jīng)歷分異結(jié)晶后則更低。④地球化學(xué)指標(biāo)，對(duì)于高分異A型花崗巖的厘定，目前仍是以地球化學(xué)特征研究為基礎(chǔ)。最有效的指標(biāo)是10 000Ga/Al值、Zr+Nb+Ce+Y含量、Zr含量及其相關(guān)判別圖解(圖8、9)，并與I型和S型花崗巖特征元素含量及其演化趨勢(shì)進(jìn)行綜合對(duì)比分析。

4.1.3 AFC過(guò)程

花崗巖的化學(xué)組成受控于諸多因素，其中最重要的是源區(qū)物質(zhì)組成、構(gòu)造背景和分異程度等。此外，巖漿在形成和演化過(guò)程中的物理化學(xué)條件也起到關(guān)鍵作用。例如，巖漿的堿度主要受控于壓力，隨壓力的增加而增加，英安質(zhì)-花崗閃長(zhǎng)質(zhì)地殼的部分熔融在低壓下形成準(zhǔn)鋁質(zhì)巖漿，在高壓下形成過(guò)鋁質(zhì)巖漿。大進(jìn)花崗巖具有相對(duì)高的FeO含量(1.25%～2.43%)和FeO/(FeO+MgO)值(0.82～0.96)，結(jié)合巖石相對(duì)高的()值(-3.93～-0.31)和()值(-1.2～3.3)，在-Hf/Hf圖解[圖7(d)]中，花崗巖投影于虧損地幔與球粒隕石均一儲(chǔ)庫(kù)之間，暗示著它們可能是成熟度低的地殼組分或鎂鐵質(zhì)下地殼巖石部分熔融的產(chǎn)物。在Nd-Hf同位素相關(guān)圖解[圖7(a)、(c)]中，大進(jìn)高分異A型花崗巖投影于桂東北新元古代基性巖和全球下地殼區(qū)域，表明它們的源區(qū)組成可能與桂北地區(qū)新元古代基性巖組分相似，可能是新元古代時(shí)期新生幔源巖漿形成的鎂鐵質(zhì)下地殼巖石在早古生代部分熔融所形成的。

對(duì)于A型花崗質(zhì)巖漿來(lái)說(shuō)，結(jié)晶分異在巖漿演化過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用。鐵鈦氧化物、斜方輝石、斜長(zhǎng)石及一些副礦物(如磷灰石、鋯石等)是A型花崗質(zhì)巖漿較早結(jié)晶的礦物相，而殘余巖漿的組分主要受控于斜方輝石和斜長(zhǎng)石，角閃石和黑云母的結(jié)晶則相對(duì)較晚，主要受控于熔體的氧逸度(O)和水含量。從圖5、10可以看出：大進(jìn)A型花崗巖的AlO、MnO、FeO、TiO、PO、Sr、Ba等含量隨著SiO含量的增加逐漸降低，而Ca/Al值則逐漸升高，Eu(Eu異常為0.01～0.05)、Sr、Ba、P、Ti等強(qiáng)烈負(fù)異常，表明巖漿經(jīng)歷了鐵鈦氧化物、長(zhǎng)石及輝石等礦物的結(jié)晶分異?；◢弾r的Rb/Sr值高達(dá)50，Zr/Hf值低至16.5，Eu異常低至0.01，稀土元素含量相對(duì)低，暗示著發(fā)生了鋯石、獨(dú)居石、褐簾石等副礦物的分異結(jié)晶。稀土元素四分組效應(yīng)及富氟礦物螢石的出現(xiàn)，表明大進(jìn)A型花崗質(zhì)巖漿在演化的晚階段經(jīng)歷了流體作用，與自變質(zhì)作用花崗巖相似。

w(La)N為元素La含量標(biāo)準(zhǔn)化后的值；Kfs為鉀長(zhǎng)石;Pl為斜長(zhǎng)石;Opx為斜方輝石;Cpx為單斜輝石;Ol為橄欖石;Bt為黑云母;Zrn為鋯石;Ap為磷灰石;Mnz為獨(dú)居石;Aln為褐簾石圖10 LaN-(La/Yb)N圖解、Eu/Eu*-Ba圖解、Sr-Rb/Sr圖解、Rb-Ba圖解、Cr-Ni圖解和SiO2-Nb/Ta圖解Fig.10 Diagrams of LaN-(La/Yb)N, Eu/Eu*-Ba, Sr-Rb/Sr, Rb-Ba, Cr-Ni and SiO2-Nb/Ta

大進(jìn)花崗巖中存在一些繼承鋯石(554～515 Ma)，可能是繼承的源區(qū)鋯石或捕獲的圍巖鋯石。相對(duì)于巖漿鋯石，這些老的鋯石具有明顯低的U含量((1 082～2 443)×10)和Th含量((363～464)×10)，以及顯著低的鋯石Hf含量((502～6 307)×10)和P含量((499～1 621)×10)，與高分異花崗巖新生鋯石差別較大，表明它們更可能是捕獲的圍巖鋯石。結(jié)合花崗巖具有變化的Nd-Hf同位素組成，暗示著大進(jìn)花崗質(zhì)巖漿遭受了一定程度的圍巖物質(zhì)混染作用。A型花崗質(zhì)巖漿在形成初始階段由于溫度較高，幾乎沒(méi)有繼承鋯石，在經(jīng)歷高度分異結(jié)晶后，隨著溫度的降低，捕獲的圍巖不能“消化”，巖漿中殘留了一些圍巖鋯石。大進(jìn)高分異A型花崗巖可能經(jīng)歷了相似的演化過(guò)程。此外，在Sm/Nd-(Nd/Nd)圖解[圖7(c)]中，巖石樣品與AFC過(guò)程總體一致，暗示著大進(jìn)花崗質(zhì)巖漿經(jīng)歷了AFC過(guò)程。

4.2 構(gòu)造意義

諸多研究表明，發(fā)生于華南早古生代的廣西運(yùn)動(dòng)更可能是陸內(nèi)(板內(nèi))造山作用，但其造山作用的具體過(guò)程仍未得到有效制約，其中由造山擠壓向后造山伸展的構(gòu)造轉(zhuǎn)換時(shí)限仍眾說(shuō)紛紜。Feng等分別將福建西芹花崗巖和江西會(huì)同、鵝婆花崗巖厘定為A型花崗巖，形成年齡為415～410 Ma，該時(shí)代被認(rèn)為是同碰撞地殼增厚向后碰撞伸展的轉(zhuǎn)換時(shí)期；Zhong等認(rèn)為華南早古生代造山地殼增厚時(shí)間為460～425 Ma，隨后的造山垮塌時(shí)間為425～400 Ma；Wang等通過(guò)對(duì)武夷—云開(kāi)地區(qū)花崗巖年齡及變質(zhì)作用年齡的系統(tǒng)分析，認(rèn)為約430 Ma是花崗質(zhì)巖漿作用的峰期，代表了造山垮塌時(shí)間；Yao等通過(guò)對(duì)粵北高鎂玄武巖-安山巖系列火山巖的研究，認(rèn)為約435 Ma華南發(fā)生了巖石圈拆沉，進(jìn)而導(dǎo)致了造山垮塌作用；Zhang等和Jia等分別對(duì)華南早古生代基性巖進(jìn)行研究，認(rèn)為這些基性巖石可能是巖石圈拆沉的巖石學(xué)響應(yīng)，445～442 Ma則代表了由造山擠壓向后造山伸展的轉(zhuǎn)換時(shí)間。造成這種爭(zhēng)議的原因可能有兩點(diǎn)：①?gòu)V西運(yùn)動(dòng)由造山擠壓向后造山伸展的構(gòu)造轉(zhuǎn)換時(shí)限在不同地區(qū)發(fā)生的時(shí)間不盡相同；②一些形成于伸展環(huán)境的巖石更可能形成于造山作用晚階段的板內(nèi)伸展。

近年來(lái)，巖石圈拆沉作用及其形成的巖漿巖受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注，如粵北地區(qū)志留系地層中發(fā)育的一些435 Ma中基性火山巖，被認(rèn)為是巖石圈拆沉所引發(fā)的造山垮塌巖石學(xué)響應(yīng)，代表了區(qū)域構(gòu)造轉(zhuǎn)換的時(shí)限，同時(shí)巖石圈地幔拆沉所導(dǎo)致的軟流圈地幔上涌及其誘發(fā)的玄武質(zhì)巖漿底侵為下地殼鎂鐵質(zhì)巖的部分熔融提供了熱源。大進(jìn)A型花崗巖可能也是后造山拆沉作用的產(chǎn)物，暗示著桂北地區(qū)于440 Ma已由造山擠壓向后造山伸展發(fā)生了構(gòu)造轉(zhuǎn)換。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)廣西大瑤山地區(qū)大進(jìn)高分異花崗巖具有A型花崗巖特征，形成于早志留世(440 Ma)。

(2)大進(jìn)A型花崗巖可能源自鎂鐵質(zhì)下地殼的部分熔融，花崗質(zhì)巖漿經(jīng)歷了AFC過(guò)程。

(3)桂北地區(qū)于早志留世已處于后造山拆沉階段，已發(fā)生造山擠壓向后造山伸展的構(gòu)造轉(zhuǎn)換。

萬(wàn)丈雪原風(fēng)雨惶，

天山祁連腹中湯。

蛇綠巖頂格桑紅，

九目梵音梁龍殤。

謹(jǐn)以此文慶祝西安地質(zhì)調(diào)查中心組建六十周年！