粵西北大桂山巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年、巖石成因及構(gòu)造環(huán)境分析

張宏輝，謝財(cái)富，陳 凱，袁永盛，余楊忠，張瀝元，陳貴仁，李 鴻，詹華思，石海濤，蔡泉宇，于一帆

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局 昆明自然資源綜合調(diào)查中心，云南 昆明 650100；2.東華理工大學(xué)，江西 南昌 330000；3.海南武華金源礦業(yè)股份有限公司，海南 東方 572633；4.中國地質(zhì)調(diào)查局 地球物理調(diào)查中心，河北 廊坊 065000；5.中國地質(zhì)調(diào)查局 海口海洋地質(zhì)調(diào)查中心，海南 ?？?571127；6.中國地質(zhì)調(diào)查局 烏魯木齊自然資源綜合調(diào)查中心，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引 言

佛岡復(fù)式巖體分布于廣東省佛岡、懷集、陽山、從化、英德、新豐、龍門、河源等縣(市)，出露面積為5 000～6 000 km2，是南嶺地區(qū)最大的花崗巖復(fù)式巖基。莊文明等將佛岡復(fù)式巖體劃分為14個(gè)超單元[1-2]，均為中侏羅世晚期的S型花崗巖侵入體；陳小明等在此基礎(chǔ)上將其劃分為5個(gè)階段巖漿活動(dòng)產(chǎn)物的5種巖性組合[3]，其全巖-礦物Rb-Sr等時(shí)線定年為(167.5±7.5) Ma；郭敏等認(rèn)為佛岡巖體主體巖性為中晚侏羅世的粗粒-斑狀黑云母花崗巖，為S型花崗巖，占巖體總體面積85%以上，形成時(shí)限為158～168 Ma[4]。近年來，越來越多的報(bào)道表明，佛岡復(fù)式巖體不僅有中侏羅世侵入體，還有早白堊世的細(xì)粒黑云母二長花崗巖、早三疊世中細(xì)粒黑云母花崗閃長巖等侵入體[5-6]，可見佛岡復(fù)式巖體的形成過程是復(fù)雜的，其可能是更多期次的花崗巖類侵入體組成的。最近筆者通過區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和進(jìn)一步的精確年代學(xué)、地球化學(xué)特征研究，在佛岡復(fù)式巖體北西緣的懷集縣大桂山一帶新發(fā)現(xiàn)了晚奧陶世中粗粒含斑黑云母正長花崗巖，為鋁質(zhì)A型花崗巖，而不是前人認(rèn)為的S型花崗巖，其LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(445.9±3.6) Ma，屬晚奧陶世。大桂山晚奧陶世中粗粒含斑黑云母正長花崗巖的發(fā)現(xiàn)為佛岡復(fù)式巖體的研究提供了新的資料和方向。本文首次對(duì)大桂山巖體開展較為詳細(xì)的年代學(xué)、地球化學(xué)和同位素綜合分析研究，以豐富佛岡復(fù)式巖體的認(rèn)識(shí)和提高南嶺地區(qū)加里東期花崗巖的研究程度。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于粵西北懷集縣和陽山縣交界地區(qū)，區(qū)內(nèi)花崗巖分布廣泛，自南往北可分為三個(gè)主要的東西向巖漿構(gòu)造帶南為研究區(qū)所在的佛岡巖漿構(gòu)造帶，中為大東山和貴東巖漿構(gòu)造帶，北為九峰山和諸廣山巖漿構(gòu)造帶[4](圖1(a))。大地構(gòu)造上位于揚(yáng)子板塊與華夏板塊結(jié)合帶之東側(cè)，區(qū)內(nèi)出露最老地層為寒武系。自寒武紀(jì)以來，區(qū)內(nèi)先后經(jīng)歷了加里東期、海西—印支期、燕山期及喜馬拉雅期等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，分別形成加里東期、海西—印支期和燕山期褶皺，以及以北東向、北北東向、北西向和近南北向?yàn)橹?，少量東西向的一系列斷層和燕山期大型逆沖推覆構(gòu)造。研究區(qū)出露地層為寒武系、下石炭統(tǒng)、上三疊統(tǒng)、下侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)及全新統(tǒng)，出露巖漿巖為晚奧陶世花崗巖、早白堊世花崗巖以及晚白堊世花崗巖(圖1(b))。

大桂山巖體屬于佛岡巖體的北西端部分，分布于粵西北懷集—陽山一帶，在研究區(qū)出露面積約為50.66 km2，侵入寒武系，侵入最年輕地層為寒武系芙蓉統(tǒng)高灘組，切割地層層理；其外接觸帶發(fā)生熱接觸變質(zhì)，接觸帶寬300～500 m，形成黑云母、白云母(絹云母)、石英等新生礦物。大桂山巖體被上三疊統(tǒng)小云霧山組不整合覆蓋，接觸關(guān)系清晰，巖性為中粗粒含斑黑云母正長花崗巖。

2 巖相學(xué)特征

中粗粒含斑黑云母正長花崗巖巖石新鮮面為灰白色，風(fēng)化面呈紅色、淺紅色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2)，斑晶含量3%～5%，成分主要為鉀長石，大小8 mm×16 mm～15 mm×30 mm，鉀長石斑晶中發(fā)育鈉長石條紋結(jié)構(gòu)，見卡氏雙晶，常發(fā)育黏土化，晶體中常見有斜長石、石英、黑云母包體，偶見有斜長石及石英斑晶?；|(zhì)為中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，粒徑以3～8 mm為主?；|(zhì)礦物組成：鉀長石(條紋長石)含量為35%～43%，半自形板柱狀-它形粒狀，粒徑0.3～8 mm；斜長石含量為22%～28%，半自形板柱狀，粒徑0.25～6 mm，發(fā)育聚片雙晶，常發(fā)生弱絹云母化；石英含量30%～35%，它形粒狀，粒徑0.1～7 mm，部分見波狀消光；黑云母含量3%～5%，鱗片狀-叢狀，多數(shù)晶形差，填隙狀。斜長石常發(fā)生絹云母化及綠泥石化，鉀長石常綠泥化，黑云母綠泥石化、白云母化。巖石副礦物組合為鋯石-磁鐵礦-磷灰石-獨(dú)居石-黃鐵礦，部分樣品含少量鈦鐵礦、螢石、銳鈦礦，還含少量金紅石和榍石。

圖2 大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長花崗巖野外(a)及鏡下照片((b)，正交偏光，Qz為石英，Bi為黑云母，Pl為斜長石，Kfs為鉀長石)Fig.2 Field(a) and microscope photographs(b) of the medium- /coarse-grained biotite syenogranite from the Daguishan pluton(Qz，quartz;Bi，biotite;Pl，plagioclase;Kfs，potash feldspar)

3 樣品分析及處理方法

對(duì)大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長花崗巖選取一件樣品進(jìn)行鋯石U-Pb同位素測(cè)年，樣品編號(hào)為DP353。鋯石U-Pb同位素測(cè)年是在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用等離子體質(zhì)譜儀Agilent 7500a完成的。U-Pb分餾根據(jù)澳大利亞鋯石標(biāo)樣GEMOC GJ-1(608.5±1.5 Ma)進(jìn)行校正[7]，鋯石標(biāo)樣Mud Tank(732±5 Ma)作為內(nèi)標(biāo)控制分析精度[8]。每個(gè)測(cè)試流程的開頭和結(jié)尾分別測(cè)2個(gè)GJ-1標(biāo)樣，另外測(cè)試1個(gè)Mud Tank標(biāo)樣和10～12個(gè)待測(cè)樣品點(diǎn)。詳細(xì)的分析方法和流程見文獻(xiàn)[9]，年齡諧和圖的制作和年齡加權(quán)平均計(jì)算采用軟件Isoplot 4.15完成。

Sr-Nd同位素組成的測(cè)定在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(GPMR)完成。Sr同位素利用TIMS測(cè)定，儀器型號(hào)是Triton Ti；Nd同位素用MC-ICP-MS測(cè)定，儀器型號(hào)是Neptnplus。詳細(xì)的分析流程見參考文獻(xiàn)[10]。

本次研究選取11件樣品進(jìn)行全巖主量、微量和稀土元素分析測(cè)試。碎樣和化學(xué)全分析均在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成。氧化物測(cè)試所采用的儀器為X熒光光譜儀3080E，測(cè)試結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2%～8%。巖石微量元素V、Cu、Pb、Co、Ni、Hf、Th、U、Ta、Sc、Cs和稀土元素La、Ce、Eu、Pr、Nd、Ho、Sm、Tm、Gd、Tb、Yb、Lu、Dy、Y、Er的測(cè)試儀器為等離子體質(zhì)譜儀Agilent 7500，微量元素Rb、Sr、Ga、Ba、Nb、Zn、Zr的測(cè)試儀器為X熒光光譜儀2100，大多數(shù)元素分析精度可達(dá)到10-8，少量含量較多元素為10-6(Zr、Ba)和10-7(Hf、Nb)。測(cè)試結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%。

4 結(jié)果分析

4.1 鋯石U-Pb年齡

前人曾對(duì)的大桂山巖體進(jìn)行過小比例尺研究，廣東省地質(zhì)局將其定為燕山中期黑云母花崗巖[11]；廣東省地質(zhì)調(diào)查院則進(jìn)一步將其定為晚侏羅世中粗粒黑云母二長花崗巖[12]；莊文明等曾在調(diào)查區(qū)南側(cè)約50 km的北市一帶測(cè)得中粗粒(含斑)黑云母花崗巖的Rb-Sr等時(shí)年齡為424 Ma[1]；而廣東省地質(zhì)調(diào)查院測(cè)得北市一帶的中粗粒黑云母花崗巖的鋯石U-Pb年齡為(449±11) Ma[6]。

為了獲得巖體較為精確的形成時(shí)間，本次開展了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年研究。從鋯石陰極發(fā)光圖(圖3)中可以看出，鋯石晶體呈短柱或長柱狀，晶形自形程度較好，部分鋯石少部分殘缺，呈棱角狀，未見磨圓。鋯石粒徑長50～200 μm，寬40～80 μm，長寬比2:1～6:1。具有較好的晶形，結(jié)構(gòu)較為簡單，大多都可見清晰的鋯石振蕩生長環(huán)，韻律帶清晰；Th/U比值除DP353-5外(0.39)其余測(cè)點(diǎn)均大于0.4(0.42～0.87)，具有巖漿鋯石的特征[13]。樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)試分析結(jié)果顯示18個(gè)點(diǎn)的分析結(jié)果具有一致的諧和年齡(圖4和表1)，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(445.9±3.6) Ma(MSWD=1.7，n=18)，屬于晚奧陶世，代表大桂山巖體的形成年齡。

4.2 地球化學(xué)特征

大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長花崗巖的主量、稀土及微量元素分析結(jié)果及主要巖石化學(xué)參數(shù)見表2。

4.2.1 主量元素

圖3 大桂山巖體樣品鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像及年齡Fig.3 CL images of zircons for samples from the Daguishan pluton and their ages

圖4 大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長花崗巖鋯石U-Pb諧和圖(a)及加權(quán)平均年齡圖(b)Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagram(a) and weighted average age diagram (b) for the medium- /coarse-grained biotite syenogranite from the Daguishan pluton

巖石樣品的SiO2含量高，為75.24%～78.36%，遠(yuǎn)高于華南地區(qū)花崗巖的平均值(72.05%)[14]，為超酸性花崗巖。其分異指數(shù)DI=92.24～97.93，為高分異花崗巖。K2O的含量較高，為4.32%～5.30%，K2O/Na2O值均大于1(1.24～1.62)，為高鉀系列巖石。巖石里特曼指數(shù)σ=1.57～2.13，小于3.3，均為鈣堿性系列巖石；堿度率AR=3.75～5.79，巖石堿度率較高[15]。在SiO2-K2O圖解上巖石樣品點(diǎn)全部落在高鉀鈣堿性系列范圍內(nèi)(圖5)。Al2O3=11.57%～12.91%，鋁飽和指數(shù)(A/CNK=1.05～1.18)大于1，為弱過鋁質(zhì)巖石；與華南地區(qū)花崗巖平均值相比，巖石還具有低鈣、低鎂、貧鐵的特點(diǎn)。巖石P2O5含量極低，小于0.03%。

4.2.2 稀土元素

稀土元素總量中等-偏低，REE為136.15×10-6～248.97×10-6，均值183.32×10-6。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(圖6(a))上，各樣品稀土元素配分模式較為一致，顯示出其成因的一致性。所有樣品分布曲線呈“海鷗型”，均具有強(qiáng)烈的負(fù)Eu異常；Ce基本不具備異常。輕重稀土元素之間分餾程度較低，LREE/HREE值為2.46～4.24，(La/Yb)N值為2.08～3.63。輕稀土元素之間分餾程度較弱，La至Sm基本呈較平緩右傾式折線，(La/Sm)N值為2.25～3.21；重稀土元素分餾程度很弱甚至反向分餾，(Gd/Yb)N為0.56～1.01，Gd至Yb曲線近于平坦并顯示M型四分組效應(yīng)。

4.2.3 微量元素

微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖6(b))顯示為總體右傾型曲線，明顯富集大離子親石元素Rb、Th、U、K、La、Ce、Nd等，虧損P、Sr、Ba、Ti，而Ta、Nb略有虧損，表明巖漿主要源自地殼物質(zhì)或與俯沖帶有親緣性。巖石Sr 和Ba含量很低，分別為4.37×10-6～21.96×10-6和12.4×10-6～155.4×10-6；而Y含量很高，為64.7×10-6～128×10-6；Yb含量高，為6.92×10-6～14.2×10-6。屬典型的低Sr、低Ba、高Y、高Yb花崗巖，指示其主要源自地殼，其次反映其熔融深度淺；源區(qū)沒有石榴子石及大量角閃石的殘留，但有大量斜長石的殘留,反映巖漿熔融和分離結(jié)晶過程中可能有明顯的流體參與[16]。

表2 大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長花崗巖樣品主量(%)、稀土(10-6)和微量(10-6)元素分析結(jié)果及相關(guān)參數(shù)

(續(xù))表2 大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長花崗巖樣品主量(%)、稀土(10-6)和微量(10-6)元素分析結(jié)果及相關(guān)參數(shù)

圖5 大桂山巖體花崗巖樣品SiO2-K2O圖解(a)和A/NK-A/CNK圖解(b)Fig.5 SiO2-K2O(a) and A/NK-A/CNK(b) diagrams for samples from the Daguishan pluton

圖6 大桂山巖體樣品稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)(球粒隕石和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值引自參考文獻(xiàn)[22])Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram of samples from the Daguishan pluton(b) (base map after ref.[22])

大桂山巖體的Rb/Nb比值為23.93～56.01，明顯高于世界I型、S型花崗巖的Rb/Nb平均值(分別為13.73和18.08)[17]，說明其不是正常的I型或S型花崗巖，可能和強(qiáng)分異或巖漿熔融、結(jié)晶過程中流體的參與有關(guān)。

K/Rb值通常用來示蹤巖漿演化的特征及流體參與程度[18]。大桂山巖體K/Rb值較小，為75.74～127.26，多數(shù)小于100，說明巖體的演化過程在流體參與下經(jīng)歷了強(qiáng)的分異和自蝕變作用[19-20]。而巖石的Zr/Hf值為16.12～25.56，低于或顯著低于正?；◢弾r的值(33～40)[21]，且絕大多數(shù)低于指示存在流體作用的值(25)[18]。這些特點(diǎn)反映流體明顯參與了其熔融作用和巖漿結(jié)晶作用。

表3 大桂山巖體樣品全巖Sm、Nd同位素組成

花崗巖的Rb/Sr>0.5，表示其主要來自殼源。其中，Rb/Sr>5 指示熔融反應(yīng)與白云母的脫水熔融作用有關(guān)，而Rb/Sr<5則與黑云母的脫水熔融作用有關(guān)[23]。大桂山巖體的Rb/Sr值為13.60～100.38，明顯大于5，反映巖漿可能由白云母的脫水熔融形成，在熔融和結(jié)晶過程中有流體的參與，且?guī)r漿經(jīng)過較強(qiáng)分異。

4.3 Sr、Nd同位素

大桂山巖體巖石Sr、Nd同位素分析結(jié)果見表3，樣品的(87Sr/86Sr)i值普遍低于球粒隕石值(0.698 97)，87Rb/86Sr比值高。以高87Rb/86Sr值樣品計(jì)算獲得的(87Sr/86Sr)i值存在極大變化，因而失去實(shí)際地質(zhì)意義。相對(duì)而言，由于Sm、Nd均是稀土元素，性質(zhì)相近而不易分餾，花崗巖中Sm、Nd含量都較高，其同位素比值測(cè)試準(zhǔn)確度較高，所以在高Rb/Sr比值巖體的研究中選用Sm-Nd同位素體系來示蹤物質(zhì)來源[24]。

大桂山巖體εNd(t)值較高，為-5.26～-3.15，指示巖體的源區(qū)為成熟度較低的地殼物質(zhì)或者是一定比例的殼幔物質(zhì)的混合[25]。由于花崗巖巖漿熔融和結(jié)晶分異都會(huì)導(dǎo)致Sm/Nd比值的顯著變化，二階段模式年齡能更好地代表其源區(qū)殼幔分異時(shí)間。巖體的Nd二階段模式年齡TDM2為1 440～1 610 Ma，平均1 525 Ma，與連陽復(fù)式巖體中加里東期大寧巖體的相應(yīng)值1.67 Ga[26]、花山—連陽—佛岡—新豐江巖帶上的佛岡主體黑云母花崗巖的相應(yīng)值1.46～1.68 Ga[3]及連陽巖體燕山期主體和補(bǔ)體的模式年齡(1.56～1.68 Ga，1.54 Ga和1.71 Ga)[27]相近，但低于華南地殼的平均年齡(1.7～1.8 Ga)[28]。

5 討 論

5.1 巖石成因類型及物源

目前最為流行的花崗巖成因分類方案是將其劃分為S型(沉積巖或變沉積巖熔融巖漿產(chǎn)物)、Ⅰ型(火成巖或變火成巖熔融巖漿產(chǎn)物)、M型(幔源巖漿分異產(chǎn)物)、A型(堿性、貧水、非造山花崗巖)(S-I-M-A型)4大類。其中，A型又劃分為過堿性和鋁質(zhì)A型兩個(gè)亞類。但花崗巖S-I-A-M型分類也存在不少問題，遭到不少質(zhì)疑。目前，許多人已認(rèn)識(shí)到，Ⅰ型、S型花崗巖的簡單分類難以反映自然界復(fù)雜的現(xiàn)象，主張放棄這種分類[29]。

大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長花崗巖副礦物以磁鐵礦為主，不同于S型花崗巖；常見獨(dú)居石和螢石，又不同于I型花崗巖。雖然其A/CNK值大于1.05，屬弱過鋁-強(qiáng)過鋁質(zhì)巖石，但早期巖石中并無堇青石、白云母等強(qiáng)過鋁質(zhì)礦物，也不同于S型花崗巖。計(jì)算的鋯石飽和溫度最高為773 ℃，考慮到結(jié)晶分異作用，原始巖漿液相線溫度應(yīng)高于該溫度，接近于鋁質(zhì)A型花崗巖的平均值(800 ℃)[30]。

圖7 大桂山巖體樣品的SiO2-Zr圖解(a)及(Zr+Nb+Y+Ce)-(K2O+Na2O)/CaO圖解(b)(底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[39]修改)Fig.7 SiO2-Zr(a) and (Zr+Nb+Y+Ce)-(K2O+Na2O)/CaO(b) discrimination diagrams for samples from the Daguishan pluton(base map after ref.[39])A.A型花崗巖； FG.分異長英質(zhì)花崗巖; OGT.未分異的M、I和S型花崗巖

大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長花崗巖富硅、鉀(堿)，貧鎂、鐵、鈣、鈦，δEu值小，K/Rb、Zr/Hf、Nb/Ta值低，Rb/Sr高，是一種高分異花崗巖或低熔融程度花崗巖。Chappell和White[31]、吳福元等[32]認(rèn)為，無論是Ⅰ型、S型或者是A型，當(dāng)它們經(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，從而導(dǎo)致成因類型判定的困難甚至不可能。

但大桂山巖體具有A型花崗巖常見的“海鷗型”稀土配分模式，而且花崗巖結(jié)晶分異時(shí)，雖然稀土元素含量及δEu值往往會(huì)發(fā)生變化，但稀土元素配分曲線的斜率一般變化很小，保持基本一致[33]，也就是說，大桂山巖體的原始巖漿就具有“海鷗型”稀土配分模式，而不是通過強(qiáng)結(jié)晶分異后才產(chǎn)生。

另外，大桂山巖體P2O5的含量很低，<0.03%，與絕大多數(shù)酸性S型花崗巖P2O5含量>0.1%且不隨SiO2含量增高而降低的特點(diǎn)不符[34]。

大桂山巖體地球化學(xué)特征與華南地區(qū)金雞嶺、千里山、錫田等鋁質(zhì)A型花崗巖體相似[35-37]，在判別A型花崗巖與非A型花崗巖的多種圖解中，樣品點(diǎn)多數(shù)都落在A型花崗巖區(qū)域內(nèi)(圖7)。但由于樣品的Zr+Nb+Ce+Y 值不太高以及部分樣品10000Ga/Al也不太高，在以這兩個(gè)參數(shù)投圖的判別圖中，樣品沒有或部分沒有落入A型區(qū)域，可能是由于在強(qiáng)烈的結(jié)晶分異作用、流體作用、蝕變作用的影響下，Ga、Zr、Ce、Nb等元素含量明顯降低的結(jié)果。雖然A型花崗巖因其富堿性質(zhì)而往往具有較高的Zr、Nb、Ce、Y和Ga含量，但如果經(jīng)歷強(qiáng)烈的結(jié)晶分異作用，這些元素的含量也會(huì)明顯降低，比如其Zr含量也可低至100×10-6左右[38]，從而表現(xiàn)出與高分異I型花崗巖相同的特點(diǎn)。

綜合大桂山巖體的巖石礦物學(xué)與地球化學(xué)特征，并與華南地區(qū)晚侏羅世金雞嶺巖體、千里山及錫田等鋁質(zhì)A型花崗巖對(duì)比，認(rèn)為大桂山中粗粒黑云母含斑正長花崗巖可能為高分異或低熔融程度的鋁質(zhì)A型花崗巖。

圖8 大桂山巖體花崗巖的εNd(t)-t圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[41]修改)Fig.8 εNd(t)-t diagram for samples from the Daguishan pluton(base map after ref.[41])

大桂山巖體的εNd(t)值相對(duì)較高(-5.26～-3.15)，指示巖體的源區(qū)為成熟度較低的地殼物質(zhì)，或者是一定比例的殼幔物質(zhì)的混合[40]。在εNd(t)-t圖(圖8)上，樣品投點(diǎn)位于華夏元古宙麻源群變質(zhì)巖演化區(qū)域上方，明顯向指示地幔物質(zhì)方向偏移，表明其原始巖漿可能主要來自基底麻源群變質(zhì)巖的熔融，同時(shí)存在少量幔源物質(zhì)參與巖漿的形成。

Poitrasson等也主張鋁質(zhì)A型花崗巖起源于下地殼物質(zhì)的部分熔融，但他們認(rèn)為下地殼源區(qū)的成分應(yīng)主要是鎂鐵質(zhì)的，而堿性花崗巖則為幔源巖漿與下地殼物質(zhì)相互作用的產(chǎn)物[43]。Boullier等的研究表明，巖漿體系中F、Cl含量的差異可顯著影響巖漿分異演化途徑，A型巖漿富F，則有利于角閃石的分離結(jié)晶而使巖漿向過鋁質(zhì)方向演化；如果富Cl，則有利于斜長石的分離結(jié)晶而使巖漿向過堿性方向演化[44]。劉昌實(shí)等指出南昆山鋁質(zhì)A型花崗巖的源區(qū)位于幔-殼邊界相互作用帶內(nèi)，由飽滿型長英質(zhì)麻粒巖低度部分熔融作用形成[45]。綜上所述，絕大多數(shù)研究者認(rèn)為鋁質(zhì)A型花崗巖源于下地殼的部分熔融，爭論的焦點(diǎn)在于源巖是變火成巖還是變沉積巖，是熔融殘余源巖還是經(jīng)歷過幔源流體交代富集的源巖。

大桂山巖體可能是由位于下地殼頂部(深度小于30 km)的長英質(zhì)巖石(長英質(zhì)麻粒巖)低度部分熔融所形成，源區(qū)有大量斜長石殘留，而無明顯的石榴子石和角閃石殘留；而且其源巖部分熔融前可能受到過地幔富鹵素(F)流體的交代作用，從而富集重稀土和Zr、Nb、Hf、Ga等高場(chǎng)強(qiáng)元素以及U、Th、K、Rb等不相容元素。在C/MF-A/MF圖解(圖9)上，大多數(shù)樣品投點(diǎn)落在變質(zhì)泥巖部分熔融區(qū)域內(nèi)，說明源區(qū)巖石可能是以泥質(zhì)巖石為主。

圖9 大桂山巖體C/MF-A/MF源區(qū)判別圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[42]修改)Fig.9 C/MF-A/MF diagram for the Daguishan pluton(base map after ref.[42])

5.2 構(gòu)造環(huán)境

對(duì)于華南地區(qū)加里東期花崗巖類的形成構(gòu)造背景，雖然普遍認(rèn)為與造山有關(guān)，但它是屬于陸內(nèi)造山還是陸間造山(即造山時(shí)是否存在洋盆的閉合)還存在爭議，對(duì)其構(gòu)造演化歷史和動(dòng)力學(xué)機(jī)制也不太清楚。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，加里東期華南盆地為具有洋殼的洋盆[46-50]；另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為，華南大陸在震旦紀(jì)—早古生代無洋盆分隔，加里東期屬于陸內(nèi)或板內(nèi)造山[51-54]。對(duì)于陸內(nèi)或板內(nèi)造山的機(jī)制，有陸內(nèi)俯沖(華夏板塊向揚(yáng)子板塊俯沖)、揚(yáng)子板塊與華北板塊碰撞導(dǎo)致?lián)P子板塊—華夏板塊間夭折裂谷的陸內(nèi)加厚對(duì)東岡瓦納的澳大利亞—印度邊緣與華南地塊相互作用的響應(yīng)等不同的觀點(diǎn)。

陸內(nèi)俯沖引起地殼疊置加厚或陸內(nèi)褶皺加厚實(shí)際上難以形成大規(guī)模的花崗巖[55]，而且華南地區(qū)加里東期花崗巖面狀分布的特點(diǎn)，也不支持陸內(nèi)俯沖的觀點(diǎn)。華南地區(qū)加里東期也并不缺乏基性巖漿活動(dòng)的記錄，不但許多加里東期花崗巖中發(fā)育MME，而且也有越來越多的加里東期基性侵入巖甚至火山巖的報(bào)道，所以華南地區(qū)加里東期花崗巖形成的主要熱源仍應(yīng)是基性巖漿底侵而不是地殼加厚。

圖10 大桂山巖體的SiO2-Al2O3(a)及SiO2-TFeO/(TFeO+MgO)構(gòu)造環(huán)境判別圖解(b)(底圖據(jù)文獻(xiàn)[62]修改)Fig.10 SiO2-Al2O3(a) and SiO2-TFeO/(TFeO+MgO)(b) discrimination diagrams for the Daguishan pluton (base map after ref.[62])IAG.島弧花崗巖類;CAG.大陸弧花崗巖類;CCG.大陸碰撞花崗巖類;POG.后造山花崗巖類;RRG.與裂谷有關(guān)的花崗巖類;CEUG.與大陸的造陸抬升有關(guān)的花崗巖類

因此，筆者認(rèn)為揚(yáng)子板塊和華夏板塊之間在寒武紀(jì)之前可能存在小洋盆。在距今540～480 Ma，洋殼向華夏板塊俯沖，廣東和贛南寒武系中常有一些凝灰質(zhì)巖石、粵東惠陽寒武紀(jì)高灘組的酸性火山巖、粵東北興寧約510 Ma的I型花崗巖[56]以及筆者所在項(xiàng)目組前期研究獲得寒武系中有大量500～550 Ma的巖漿鋯石[57]，可能反映了俯沖的巖漿記錄。該時(shí)段巖漿巖出露少的原因，一是可能由于洋盆小，俯沖弱[58]；二是碰撞后，華夏板塊大陸邊緣強(qiáng)烈逆沖而使俯沖階段形成的巖漿巖被剝蝕，湘贛地區(qū)中奧陶統(tǒng)砂巖中出現(xiàn)約490 Ma的巖漿型碎屑鋯石年齡峰值[54]可能是該事件的寫照。

距今480～465 Ma時(shí)，屬于揚(yáng)子板塊與華夏板塊的主碰撞期，形成了少量殼源花崗巖和混合巖。由于加里東期巖漿作用以武夷—云開地區(qū)最為發(fā)育，地殼的變質(zhì)變形作用也是在武夷—云開地區(qū)最為強(qiáng)烈，因此拼合帶應(yīng)在武夷—云開一帶，具體位置可能在云開大山北西緣—武夷山西緣。

距今465～400 Ma時(shí)，武夷和湘桂贛地塊處于后碰撞(造山帶垮塌)的環(huán)境。先是由于深部山根垮塌，軟流圈上涌，引起地殼深部拉張松弛減壓發(fā)生部分熔融而形成殼源型花崗巖或混合巖，約在距今450 Ma時(shí)，幔源基性巖漿巖和鉀玄質(zhì)巖漿巖上侵或底侵[59]，引起大規(guī)模的殼幔混合型、殼源型花崗巖及少量鋁質(zhì)A型花崗巖形成，且越往后殼幔混合型花崗巖越多，這和秦嶺及天山地區(qū)造山帶花崗巖類的演化特點(diǎn)[57]類似。在距今445～440 Ma，在海南、廣西北流和粵東北地區(qū)發(fā)育的N-MORB或E-MORB型變玄武巖[60]，則可能反映了局部洋盆尚未關(guān)閉或是新的拉張作用的產(chǎn)物。距今435～ 420 Ma，由于造山帶垮塌，云開地區(qū)產(chǎn)出了高鎂玄武巖和輝長巖類[61]。后碰撞階段，雖然深部由于軟流圈上涌發(fā)生伸展，但地殼中淺部應(yīng)力狀況則較復(fù)雜，既可由于慣性匯聚而擠壓逆沖，也可發(fā)生大規(guī)模走滑，或者發(fā)生拉張伸展。

大桂山巖體形成時(shí)代為距今445～450 Ma，成因類型為鋁質(zhì)A型，在Pearce等的構(gòu)造環(huán)境判別圖[62]上，投影點(diǎn)落于后碰撞區(qū)域(圖10)，與區(qū)域環(huán)境演化階段相符合。

6 結(jié) 論

(1)位于粵西北地區(qū)的大桂山巖體為佛岡復(fù)式巖體的一部分，其巖性為中粗粒含斑黑云母正長花崗巖。采用LA-ICP-MS測(cè)年方法對(duì)大桂山巖體測(cè)定了鋯石U-Pb年齡，獲得其鋯石U-Pb年齡為(445.9±3.6)Ma，屬加里東期晚奧陶世侵入巖，為佛岡復(fù)式巖體的組成提供了新的資料。

(2)巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)和Sm-Nd同位素研究表明，大桂山巖體巖石類型應(yīng)是高分異或低熔融程度的鋁質(zhì)A型花崗巖，由位于下地殼頂部的長英質(zhì)巖石低度部分熔融所形成，主要熱源可能是基性巖漿底侵。

(3)大桂山巖體形成于加里東期的后碰撞環(huán)境，因造山帶垮塌、軟流圈上涌引起地殼伸展，由于地幔上隆，幔源基性巖漿巖和鉀玄質(zhì)巖漿巖上侵或底侵而形成，對(duì)大桂山巖體的研究也表明揚(yáng)子板塊與華夏板塊之間在寒武紀(jì)之前可能存在小洋盆。

致謝：評(píng)審老師提出了建設(shè)性的修改意見, LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測(cè)定得到南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室武兵老師和李軍勇同學(xué)的幫助, 鋯石CL照相得到南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司袁秋云老師的幫助，武警黃金第九支隊(duì)的譚開遠(yuǎn)、方夢(mèng)陽、何建寧、周施陽、向翻、王萬虎、陳可忠、范太逵等在野外調(diào)查和采樣工作中給予幫助和支持，在此一并致謝。