湘南都龐嶺復(fù)式花崗巖成因及地質(zhì)意義:礦物化學(xué)、鋯石UPb年代學(xué)、地球化學(xué)與Nd-Hf同位素制約

陳 迪,羅 鵬,曾志方,梁恩云,彭云益,賈鵬遠(yuǎn),熊 苗,鄒光均

0 引言

都龐嶺巖體位于南嶺西段湘桂交界的江永縣、道縣及廣西灌陽(yáng)縣境內(nèi),面積約270 km2。據(jù)近年來(lái)獲得的同位素年齡值及花崗巖間接觸關(guān)系,都龐嶺巖體主體于印支期侵位,為加里東期、印支期花崗巖組成的復(fù)式巖體,巖體中發(fā)育有少量的燕山期巖株。都龐嶺巖體的構(gòu)造位置處于揚(yáng)子地塊與華夏地塊拼合帶,且在東西向南嶺成礦帶和北東向欽杭成礦帶的交匯部位,其特殊的大地構(gòu)造位置以及長(zhǎng)期以來(lái)經(jīng)歷多期次復(fù)雜的構(gòu)造-巖漿活動(dòng),導(dǎo)致區(qū)內(nèi)巨量金屬堆積,形成一系列的WSn-Cu-Pb-Zn多金屬礦床(毛景文等,2007;劉曉菲等,2012;袁順達(dá)和王旭東,2012, 2013)。鄒先武等(2009)認(rèn)為都龐嶺地區(qū)與巖漿作用密切相關(guān)的礦床形成于印支期。區(qū)域上,都龐嶺-銅山嶺-九嶷山地區(qū)是華南重要的成礦區(qū)帶,巖漿作用與成礦一直以來(lái)備受地質(zhì)工作者矚目(解惠等,2009;雷天賜等,2012;李曉峰等,2012;符金豪等,2018)。

以往研究將都龐嶺復(fù)式花崗巖體分為西體、中體和東體三部分(陳希清等,2008),分別為加里東期、印支期、燕山期花崗巖,并開(kāi)展了該地區(qū)巖漿源區(qū)及結(jié)晶基底釹同位素示蹤研究(彭學(xué)軍等,2005;陳希清等,2008)。尤為引人注目的是,都龐嶺復(fù)式花崗巖體部分印支期花崗巖中發(fā)育環(huán)斑鉀長(zhǎng)石,為環(huán)斑花崗巖(解廣轟,2005)。環(huán)斑花崗巖中鉀長(zhǎng)石多呈卵球狀,部分鉀長(zhǎng)石卵球具斜長(zhǎng)石外環(huán),存在兩個(gè)世代的鉀長(zhǎng)石和石英(徐德明等,2017)。王曉霞等(2001)認(rèn)為環(huán)斑花崗巖可出現(xiàn)在太古代到顯生宙的各個(gè)地質(zhì)時(shí)期和造山帶中。楊進(jìn)輝等(2005)、周濱等(2008)和張麗娟等(2011)對(duì)環(huán)斑花崗巖產(chǎn)出構(gòu)造背景的研究認(rèn)為其多形成于大陸裂解、造山后伸展或超大陸的裂解背景下,其產(chǎn)出的構(gòu)造屬性并不唯一。解廣轟(2005)從全球環(huán)斑花崗巖的時(shí)空分布來(lái)看,認(rèn)為它們主要出現(xiàn)在中、新元古代,是地球演化歷史中罕有的具時(shí)空性和突發(fā)性的巖漿活動(dòng)實(shí)例,并與某些超大型礦床有內(nèi)在聯(lián)系。華南地區(qū)鮮有環(huán)斑花崗巖的報(bào)道,文章通過(guò)詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查和巖石礦物組成分析,證實(shí)了都龐嶺巖體中局部發(fā)育環(huán)斑花崗巖。

從區(qū)域上來(lái)看,華南少有環(huán)斑花崗巖出露,其成因、形成背景及巖漿成礦作用研究較弱。筆者在該地區(qū)地質(zhì)填圖中,針對(duì)各類巖石分布、巖石組合,并結(jié)合主、微量元素、礦物化學(xué)、同位素年代學(xué)、Nd-Hf同位素特征對(duì)都龐嶺印支期環(huán)斑花崗巖成因、成礦進(jìn)行探討,以期深入了解該時(shí)期環(huán)斑花崗巖形成的地質(zhì)意義及成礦潛力。

1 巖體地質(zhì)及巖石學(xué)特征

都龐嶺巖體處于揚(yáng)子地塊與華夏地塊拼合帶,且在東西向南嶺成礦帶和北東向欽杭成礦帶的交匯部位(圖1a),文章討論的都龐嶺花崗巖為巖體東側(cè)部分(圖1b),分布在上木源沖-杉木頂一帶,位于江永縣千家峒瑤族自治鄉(xiāng)、廣西灌陽(yáng)縣行政區(qū)域內(nèi)。巖體侵入寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)地層,所侵入的圍巖均發(fā)生較強(qiáng)的角巖化、大理巖化等熱接觸變質(zhì)。文章主要討論的都龐嶺巖體東側(cè)發(fā)育有粗中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖,中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖,中粒環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖(環(huán)斑花崗巖為局部發(fā)育)及二云母二長(zhǎng)花崗巖、花崗偉晶巖脈和石英脈(徐德明等,2017)。在巖體內(nèi)斷裂帶附近、巖體邊部見(jiàn)白云母化、云英巖化、鈉長(zhǎng)石化等蝕變。

圖1 湘南都龐嶺巖體所處大地構(gòu)造位置及都龐嶺巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)徐德明等,2017修改)Fig.1 Tectonic position and geological sketch of the Dupangling pluton in the south of Hunan(modified from Xu et al.,2017)(a) Tectonic position; (b) Geological sketch 1-Silurian granodiorite; 2-Silurian monzogranite; 3-Indosinian coarse-to-medium-grained porphyritic biotite monzogranite; 4-Indosinian medium-grained porphyritic biotite monzogranite; 5-Indosinian medium-grained rapakivi biotite syenogranite; 6-Yanshanian medium-grained porphyritic biotite monzogranite; 7-Cambrian system; 8-Ordovician system; 9-Devonian system; 10-Carboniferous system; 11-Cretaceous system;12-Quaternary system; 13-Sample locations for isotopic age analysis (D0056, D0059, and D0070-1); 14-Sample locations; 15-Hornfelsic zones; 16-Geologic boundary; 17-Fracture;18-Angular unconformity boundary

粗中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖呈灰白色、少部分為肉紅色,似斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造;斑晶含量10%～25%(圖2a),大小一般為1～4 cm,成分為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英,長(zhǎng)石斑晶呈半自形板狀,鉀長(zhǎng)石具卡納復(fù)合雙晶,石英呈粒狀;基質(zhì)礦物主要為鉀長(zhǎng)石(32%～35%)、斜 長(zhǎng) 石(28%～33%)、石 英(30%～36%)、黑云母(2%～3%),長(zhǎng) 石 自形程度 較好,呈半自形板狀,石英呈他形粒狀,黑云母呈片狀,礦物粒徑主要在2～4 mm之間,部分大于5 mm;副礦物常見(jiàn)有磷灰石、黃鐵礦、鋯石、鈦鐵礦等。

中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖呈灰白色,似斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造,與粗中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖接觸界線清楚,呈脈動(dòng)接觸(圖2b);斑晶含量5%～10%,大小2～4 cm,成分為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石;基質(zhì)礦物為鉀長(zhǎng)石(30%～35%)、斜長(zhǎng)石(25%～30%)、石 英(33%～38%)、黑 云 母(2%～3%)、白云母(1%～2%)等,局部巖石中黑云母含量較低,云母以白云母為主(圖2c);副礦物常見(jiàn)有鋯石、磷灰石、磁鐵礦等;次生蝕變常見(jiàn)有絹云母化、綠泥石化等。

圖2 都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖、黑云母斑晶集合體巖石學(xué)特征Fig.2 Petrological characteristics of the Dupangling biotite monzogranite and biotite phenocryst aggregate(a) Gray-white coarse-to-medium-grained porphyritic biotite monzogranite (Phenocryst content is about 15%); (b) Pulsating contact between medium-grained porphyritic biotite monzogranite and coarse-to-medium-grained porphyritic biotite monzogranite; (c) Characteristics of medium-grained porphyritic biotite monzogranite (Biotite content is low); (d) Phenocryst content is about 20% in gray-white medium-grained rapakivi biotite monzogranite (The rapakivi texture of potassium feldspar is ovoid); (e) Rapakivi potassium feldspar with medium-grained marginal ring plagioclase developed in the medium-grained rapakivi biotite monzogranite; (f) Back-scattered electron image of potassium feldspar with oscillatory zoning in the medium-grained rapakivi biotite monzogranite; (g) Biotite phenocryst aggregates in coarse-to-medium-grained porphyritic biotite monzogranite; (h) Biotite phenocryst with heterogeneous characteristics in coarse-to-medium-grained porphyritic biotite monzogranite (Local content is up to 45%); (i) Back-scattered electron image of fine minerals such as quartz and sericite in biotite phenocryst

中粒環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖(局部發(fā)育;圖2d)中的環(huán)斑礦物主要為鉀長(zhǎng)石,呈環(huán)狀結(jié)構(gòu),多呈淺肉紅色,環(huán)斑晶含量5%～20%,環(huán)邊為2～4 mm寬(圖2e),斑晶自形程度較差,多呈卵球狀,不均勻分布,有局部聚集出現(xiàn)的特點(diǎn)。環(huán)斑晶發(fā)育震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖2f),環(huán)斑中鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石接觸邊界呈參差狀,環(huán)帶中見(jiàn)包裹不同世代的鉀長(zhǎng)石和石英。An值分析顯示其An值為20～24,為奧長(zhǎng)石,故巖石可稱奧長(zhǎng)環(huán)斑花崗巖。環(huán)狀斑晶的中心常有斜長(zhǎng)石聚晶核,核外側(cè)偶有薄的石英殼,可能是微斜微紋長(zhǎng)石與斜長(zhǎng)石的反應(yīng)產(chǎn)物。環(huán)斑花崗巖中先晶出的斜長(zhǎng)石常被粗大的微斜微紋長(zhǎng)石包裹、熔融交代而呈殘晶狀,后晶出的斜長(zhǎng)石晶形完好,故環(huán)斑中斜長(zhǎng)石為多個(gè)世代形成。

粗中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖和中粒斑狀(環(huán)斑)黑云母二長(zhǎng)花崗巖的礦物組成總體上相似,主要礦物和副礦物組成見(jiàn)表1,中粒斑狀(環(huán)斑)黑二母二長(zhǎng)花崗巖中石英含量略高,鉀長(zhǎng)石、黑云母含量略低,礦物總體組成上的差異可能是中粒斑狀(環(huán)斑)黑云母二長(zhǎng)花崗巖中長(zhǎng)石斑晶分布不均勻以及局部多見(jiàn)白云母造成。

表1 都龐嶺花崗巖主要造巖礦物含量及副礦物含量表(%)Table 1 Contents of major rock-forming minerals and accessory minerals of the Dupangling granite (%)

值得關(guān)注的是,都龐嶺粗中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖中見(jiàn)有黑云母斑晶集合體(圖2g、2h), 黑云母背散射圖像顯示為自形晶(圖2i),該類集合體與花崗巖呈漸變過(guò)渡關(guān)系,從黑云母集合體中心部位到邊部黑云母含量逐漸減少,集合體多呈塊狀、條帶狀展布。黑云母斑晶結(jié)合體大小3～4 mm,中心部位含量高達(dá)45%,呈不規(guī)則狀分布在花崗巖中。

2 測(cè)試分析方法

2.1 電子探針礦物成分分析

將都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖磨成光薄片進(jìn)行背散射圖像觀察以及電子探針成分分析。礦物化學(xué)成分分析和背散射電子圖像觀察在東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用JEOL JXA8100M電子探針完成。儀器工作條件為:加速電壓15 kV,加速電流20 nA,束斑直徑1～2 μm,所有測(cè)試數(shù)據(jù)均以ZAF程序進(jìn)行了矯正處理,元素的特征峰測(cè)量時(shí)間為10 s,背景測(cè)量時(shí)間為5 s。

2.2 鋯石SHRIMP測(cè)年方法

開(kāi)展鋯石SHRIMP測(cè)年的樣品采自不同的侵入體,為風(fēng)化程度較弱、無(wú)污染的新鮮巖石。樣品靶表面噴上一層金,進(jìn)行拋光處理后露出鋯石顆粒,制成供測(cè)試用的樣品靶。樣品的陰極發(fā)光圖像、透射光和反射光圖像在北京離子探針中心電鏡室完成。SHRIMP鋯石U-Pb同位素測(cè)年在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院北京離子探針中心利用SHRIMP-Ⅱ儀器完成。采集的數(shù)據(jù)應(yīng)用鋯石TEMORA(417 Ma)進(jìn)行校正,應(yīng)用SL13標(biāo)定樣品的U、Th和Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù),數(shù)據(jù)處理應(yīng)用Ludwig SQUIDI1.0和ISOPLOT程序完成。詳細(xì)的分析流程和原理見(jiàn)Williams and Claesson(1987)、宋彪等(2002)。所采用的206Pb/238U加權(quán)平均年齡具有95%的置信度。

2.3 主量、微量、稀土元素及同位素測(cè)試方法

巖石主量元素、稀土元素、微量元素分析,先將樣品破碎至74 μm后挑選50 g作為備測(cè)試樣,樣品測(cè)試在澳實(shí)分析檢測(cè)(廣州)有限公司完成,其中主量元素采用四硼酸鋰熔片-XRF分析法在X熒光光譜儀上完成(FeO用硫酸-氫氟酸溶礦-重鉻酸鉀滴定法測(cè)定);微量元素采用四酸溶礦-ICP-MS分析法,在質(zhì)譜儀Thermoelemental X7上完成;稀土元素采用過(guò)氧化鈉融熔-ICP-MS分析法,在Thermoelemental X7上完成。全巖Nd同位素分析在武漢地質(zhì)調(diào)查中心同位素研究室檢測(cè)完成,精度147Sm/144Nd優(yōu)于0.5%。鋯石Lu-Hf同位素原位分析在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成,采用儀器為Newptune多接收等離子質(zhì)譜儀和NewWave UP123紫外激光剝蝕系統(tǒng)(LA-ICP-MS),實(shí)驗(yàn)中以He為剝蝕物質(zhì)載氣,GJ-1為鋯石國(guó)際標(biāo)樣,Ple?ovice為參考物質(zhì)。

3 礦物化學(xué)特征

都龐嶺斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖黑云母化學(xué)組成、斑狀(環(huán)斑)黑云母二長(zhǎng)花崗巖鉀長(zhǎng)石化學(xué)組成的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果見(jiàn)表2—表4。

表2 都龐嶺斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖黑云母化學(xué)組成電子探針?lè)治鼋Y(jié)果Table 2 Electron probe analysis results of the biotite chemical composition of the Dupangling porphyritic biotite monzogranite

表4 都龐嶺環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖鉀長(zhǎng)石化學(xué)組成電子探針?lè)治鼋Y(jié)果Table 4 Electron probe analysis results of the chemical composition of potassium feldspar in the Dupangling rapakivi biotite monzogranite

表3 都龐嶺環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖鉀長(zhǎng)石化學(xué)組成電子探針?lè)治鼋Y(jié)果Table 3 Electron probe analysis results of the chemical composition of potassium feldspar in the Dupangling rapakivi biotite monzogranite

都龐嶺環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖中的鉀長(zhǎng)石有兩種產(chǎn)出形式:環(huán)斑晶(或斑晶)和呈不規(guī)則粒狀基質(zhì)礦物。環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖和斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖基質(zhì)中的鉀長(zhǎng)石為半自形至他形,粒徑2～5 mm不等,呈環(huán)斑晶(或斑晶)產(chǎn)出的鉀長(zhǎng)石在環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖中以卵球形為主,部分呈板狀或不規(guī)則狀,大小以3～6 cm最為常見(jiàn)。長(zhǎng)石電子探針?lè)治鰯?shù)據(jù)顯示,斑晶中K2O含量12.67%～16.64%,Na2O含量0.54%～2.97%,CaO含量0～0.15%;基質(zhì)中長(zhǎng)石K2O含量16.39%～17.05%,Na2O含 量0.35%～0.55%,CaO含 量0～0.02%。分析結(jié)果顯示,長(zhǎng)石斑晶K2O含量低于基質(zhì)長(zhǎng)石K2O的含量;長(zhǎng)石斑晶中Na2O含量較高,較之基質(zhì)有較大的變化范圍;斑晶和基質(zhì)中CaO含量均較低。從環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖、斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖的演化來(lái)看,基質(zhì)中鉀長(zhǎng)石K2O含量有增加的趨勢(shì),而斑晶中Na2O含量變化較大且無(wú)規(guī)律,這可能是受條紋長(zhǎng)石中斜長(zhǎng)石片晶的影響所致,因?yàn)闂l紋長(zhǎng)石中的片狀嵌晶一般為鈉長(zhǎng)石,這種鈉長(zhǎng)石富Na而貧Ca和K(趙珊茸等,2004)。

鉀長(zhǎng)石環(huán)斑的背散射圖像特征顯示礦物呈半自形—他形,局部可見(jiàn)環(huán)帶結(jié)構(gòu),從鉀長(zhǎng)石邊部至中心再到邊部的分析數(shù)據(jù)顯示,斑晶分析點(diǎn)位見(jiàn)圖3a,正長(zhǎng)石(Or)和鈉長(zhǎng)石(Ab)呈震蕩變化趨勢(shì)(圖3b),在鉀長(zhǎng)石Or-Ab-An分類圖解中,鉀長(zhǎng)石環(huán)斑分析數(shù)據(jù)點(diǎn)在透長(zhǎng)石、鈉透長(zhǎng)石區(qū)域(圖4)。一般而言,鉀長(zhǎng)石隨結(jié)晶溫度從高到低形成透長(zhǎng)石→正長(zhǎng)石→微斜長(zhǎng)石系列(趙珊茸等,2004)。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)證明700℃以上是穩(wěn)定的鉀長(zhǎng)石(單斜的高溫種屬:透長(zhǎng)石),700℃以下穩(wěn)定的是三斜的低溫種屬(微斜長(zhǎng)石),鉀鈉長(zhǎng)石在高溫范圍是完全混溶的,大約在600℃左右發(fā)生固相分離,形成鉀相和鈉相,即條紋長(zhǎng)石(趙珊茸等,2004)。環(huán)斑中正長(zhǎng)石(Or)和鈉長(zhǎng)石(Ab)呈齒狀變化(圖3b)以及礦物結(jié)晶溫度的不同,都反應(yīng)出都龐嶺環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖形成過(guò)程中巖漿的成分和溫度呈震蕩變化。

圖3 都龐嶺中粒環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖中鉀長(zhǎng)石成分變化圖Fig.3 Back-scattered image and variation diagram showing the potassium feldspar composition in medium-grained rapakivi biotite monzogranites

圖4 都龐嶺斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖中鉀長(zhǎng)石Or-Ab-An分類圖解(Smith, 1974)Fig.4 Or-Ab-An diagram for the potassium feldspar in the Dupangling porphyrite biotite monzogranite (Smith, 1974)

都龐嶺斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖中的黑云母呈斑晶和基質(zhì)產(chǎn)出,黑云母斑晶多為黑云母集合體(圖2i)。電子探針?lè)治鰯?shù)據(jù)顯示,斑晶黑云母MgO含 量4.22%～4.80%,Al2O3含量13.53%～14.69%,TFeO含 量22.27%～23.45%,Fe2+/(Fe2++Mg2+)的比值為0.63～0.67。基質(zhì)黑云母MgO含 量4.11%～4.88%,Al2O3含量13.31%～14.64%,TFeO含量22.57%～23.7%,Fe2+/(Fe2++Mg2+)的比值為0.65～0.73。按鄭巧榮(1983)的計(jì)算方法,都龐嶺斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖中斑晶黑云母和基質(zhì)黑云母的FeO含量分別為17.32%～20.96%和16.78%～20.27%,Fe2O3含量分別為2.58%～5.52%和2.89%～6.43%。分析結(jié)果表明,黑云母斑晶和基質(zhì)的成分差異不大,均表現(xiàn)為富鐵貧鎂的特征。對(duì)都龐嶺斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖黑云母成分進(jìn)行分類,投點(diǎn)在鐵質(zhì)黑云母、鐵葉黑云母區(qū)域(圖5),與黑云母成分富鐵特征一致。黑云 母 的 成 分 中F含 量0～0.19%,Cl含 量0.05%～0.13%,以及Fe2+/(Fe2++Mg2+)比值較大,表明黑云母在結(jié)晶過(guò)程中受到一定流體的改造(鄭巧榮,1983;陶繼華等,2015)。

圖5 都龐嶺斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖中黑云母的成分分類圖(Foster,1960)Fig.5 Diagram showing the biotite composition in the Dupangling porphyritic biotite monzogranite (Foster,1960)A-Phlogopite;B-Magnesian biotite;C-Ferric biotite;DSiderophyllite; E-Ferrimuscovite;F-Muscovite

4 巖體鋯石SHRIMP U-Pb年代學(xué)

此次測(cè)年的鋯石大部分呈柱狀晶形,粒徑一般介于60～300 μm之間,長(zhǎng)寬比約為2∶1～5∶1,晶形比較完整,裂紋不發(fā)育(個(gè)別鋯石見(jiàn)裂紋),陰極發(fā)光圖像顯示這些鋯石發(fā)育典型的巖漿型震蕩環(huán)帶,年齡測(cè)定鋯石特征見(jiàn)圖6中附的典型鋯石 陰極發(fā)光圖像。

圖6 都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖鋯石 U-Pb年齡諧和圖Fig.6 Zircon U-Pb concordant diagrams for the Dupangling biotite monzogranite

粗中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖:樣品D0056鋯石U含量250×10-6～3259×10-6,均值為772×10-6;Th含量180×10-6～613×10-6,均值為338×10-6;Th/U比值0.17～0.98之間,均值為0.64(表5)。鋯石具巖漿成因的震蕩環(huán)帶及高的Th/U比值(巖漿鋯石Th/U含量一般＞0.5)特征表明該樣品的鋯石為典型的巖漿成因鋯石,所測(cè)的U-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)可靠。在樣品D0056的10個(gè)測(cè)點(diǎn)中,206Pb/238U年齡集中于227.9～213.4 Ma,且該10組年齡數(shù)據(jù)的諧和性較好(圖6),對(duì)上述10組單點(diǎn)鋯石年齡加權(quán)平均計(jì)算,得到粗中粒斑狀黑云母花崗巖的結(jié)晶年齡為215.6±2.1 Ma,MSWD=0.32。

中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖:樣品D0059鋯石U含量242×10-6～1582×10-6,均值為670×10-6;Th含量159×10-6～633×10-6,均值為384×10-6;Th/U比值0.37～0.99之間,均值為0.65(表5)。鋯石具巖漿成因的震蕩環(huán)帶及Th/U比值高特征表明該樣品中的鋯石為典型的巖漿成因鋯石,所測(cè)的U-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)可靠。在樣品D0059的11個(gè)測(cè)點(diǎn)中,206Pb/238U年齡集中于235.1～217.9 Ma,且該11組年齡數(shù)據(jù)的諧和性較好(圖6),對(duì)上述11組單點(diǎn)鋯石年齡加權(quán)平均計(jì)算,得到中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖的結(jié)晶年齡為220.5±1.8 Ma,MSWD=0.52。

表5 都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb同位素分析結(jié)果Table 5 Zircon SHRIMP U-Pb isotopic analysis results of the Dupangling biotite monzogranite

中粒環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖:樣品D0070-1鋯石U含量324×10-6～1509×10-6,均值為686×10-6;Th含量114×10-6～721×10-6,均值為368×10-6;Th/U比值0.34～1.57之間,均值為0.6(表5)。鋯石具巖漿成因的震蕩環(huán)帶及Th/U比值高特征表明該樣品中的鋯石為典型的巖漿成因鋯石,所測(cè)的U-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)可靠。在樣品D0070-1的12個(gè)測(cè)點(diǎn)中,206Pb/238U年齡集中于227.3～216.6 Ma,且該12組年齡數(shù)據(jù)的諧和性較好(圖6),對(duì)上述12組單點(diǎn)鋯石年齡加權(quán)平均計(jì)算,得到中粒環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖的結(jié)晶年齡為222.8±1.5 Ma,MSWD=1.4。

5 花崗巖巖石地球化學(xué)特征

都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖的主量元素、稀土元素、微量元素分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

表6 都龐嶺巖體主量元素和微量元素分析結(jié)果(主量元素/%;微量、稀土元素/×10-6;Au/×10-9)Table 6 Major and trace elements compositions of the Dupangling pluton (main elements/%, trace and REE elements/×10-6, Au/×10-9)

續(xù)表6

5.1 主量元素特征

都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖的SiO2含量較高,介于73.82%～78.51%之間,均值為76.51%,具富硅的特征;K2O含量1.64%～5.36%,Na2O含量2.71%～4.12%,K2O/Na2O比值為0.39～1.89,在SiO2-ALK圖解中,投點(diǎn)均落在亞堿性花崗巖區(qū)域(圖7a);在K2O-Na2O圖解中,投點(diǎn)落在鉀質(zhì)和高鉀質(zhì)巖石區(qū)域(圖7b),表現(xiàn)為富鉀特征;巖石全堿(ALK)含量5.76%～8.36%,全堿較高,為富堿的特征;巖石的A/CNK值含量大部分在1.02～1.39,均值為1.11,在A/CNK-A/NK圖解中投點(diǎn)落在過(guò)鋁質(zhì)巖石區(qū)域(圖7c),總體表現(xiàn)為強(qiáng)過(guò)鋁的特征;里特曼指數(shù)δ值為0.93～2.18,按里特曼指數(shù)的劃分方案及圖解判別顯示(圖7d),為鈣堿性巖(鈣堿性巖δ＜3.3)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算DI值為87.1～94.5,分異指數(shù)DI較高,表明經(jīng)歷較高程度的分異演化。綜上所述,都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖富硅、堿、鉀(高鉀),為亞堿性、過(guò)鋁質(zhì)的鈣堿性巖石。

圖7 都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖巖石化學(xué)圖解Fig.7 Petrochemical diagrams for the Dupangling biotite monzogranite(a) TAS classification diagram(Schema is modified from Cox et al., 1979; Wilson, 1989); (b) Na2O-K2O diagram; (c) A/CNKA/NK diagram(Schema from Maniar and Piccoli, 1989); (d) SiO2-[(Na2O+K2O)-CaO] diagram(Schema from Frost, 2001)

5.2 微量元素特征

都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖的大離子親石元素Rb含 量201.00×10-6～772.00×10-6;Th含 量39.90×10-6～64.40×10-6;Ba含量8.00×10-6～409.00×10-6;Sr含量2.90×10-6～53.30×10-6,在微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖中表現(xiàn)為Rb、Th、U富集,Ba、Sr、P、Ti虧損特征,圖解上顯示為Ba、Sr、Ti低槽(圖8a)。高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb含量11.60×10-6～24.50×10-6;Ti含量240×10-6～1500×10-6,Nb和Ti在微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖中出現(xiàn)低槽(Nb的虧損程度不及Ti明顯),表現(xiàn)為高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損特征。Sr含量2.90×10-6～53.30×10-6,均值23.21×10-6;Yb含量3.73×10-6～12.30×10-6,均值8.87×10-6;Sr的含量變化范圍大,但總體表現(xiàn)為Sr含量低的特征(大陸地殼Sr含量為320×10-6),低Sr低Yb特征,指示該花崗巖是在地殼中等厚度(30～50 km)下熔融形成。都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖的Nb*值(Nb*=2×NbN/(KN+LaN))為0.14～0.59,均值為0.26。Nb*值小于1,顯示Nb具有負(fù)異常,但異常程度不大,表明巖石在形成的過(guò)程中混染了部分大陸殼物質(zhì)或花崗質(zhì)巖石。

圖8 都龐嶺巖體微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖和稀土元素球粒隕石配分模式圖(典型A型花崗巖的微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖和REE球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖(藍(lán)色)分布區(qū)域據(jù)張旗,2012修改;標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自Sun and Mcdonough,1989)Fig.8 Primitive mantle spider diagram for trace elements and chondrite partition pattern diagram for rare earth elements of the Dupangling pluton (Primitive mantle spider diagram of trace elements and REE chondrite standardized map (blue) of typical A-type granite are modified from Zhang, 2012;Standardized data are quoted from Sun and Mcdonough, 1989)(a) Primitive mantle spider diagram for trace elements; (b) Chondrite partition pattern diagram for rare earth elements

微量元素豐度和大陸地殼平均值相比較,親石元素及部分金屬成礦元素、稀有元素偏高,表現(xiàn)出一定的成礦能力,其中W、Sn、Bi、Pb、Rb含量分別高出大陸地殼值3～22倍、6～24倍、2～55倍、1～6倍和4～15倍;稀有金屬Li、Nb、Ta含量分別高出大陸地殼2～9倍、1～3倍和2～6倍。Nb、Ta、U、REE等組分富集,顯示該地區(qū)的巖漿作用具有W、Sn、Rb、Nb、Ta成礦潛力(李鎮(zhèn)江,2018)

5.3 稀土元素特征

都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖稀土元素總量ΣREE為191.10×10-6～342.10×10-6,LREE含量52.94×10-6～222.78×10-6,HREE含 量56.24×10-6～171.64×10-6,稀土元素總量比大陸地殼稀土總量高(大陸地殼稀土總量為125×10-6)。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖中(圖8b),表現(xiàn)出微右傾和平坦“海鷗型”配分模式,該配分模式與LREE/HREE值在0.38～2.95,均值為1.37的特征一致。(La/Yb)N值在0.45～6.87之間,均值為2.85,數(shù)值較小,其輕重稀土分異不明顯。δEu值為0.03～0.31,均小于1且較低,其值表現(xiàn)出負(fù)異常,在配分模式圖中呈“V”型分布,這種特征表明在巖漿分離結(jié)晶過(guò)程中,斜長(zhǎng)石的大量晶出將導(dǎo)致殘余熔體中形成明顯負(fù)異常。

5.4 Nd、Hf同位素特征

都龐嶺巖體Nd 同位素分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表7,其初始比值、εNd(t)值以及Nd 的模式年齡根據(jù)樣品對(duì)應(yīng)的年齡計(jì)算,樣品147Sm/144Nd 比值為0.1224～0.2671,143Nd/144Nd 比值為0.512102～0.512323,εNd(t)=-8.74～-8.13,兩 階 段Nd模式年齡T2DM=1.71～1.66 Ga,Nd同位素εNd(t)值較低,顯示花崗巖為殼源物質(zhì)重熔的特征。

表7 都龐嶺花崗巖體巖石樣品的Sm-Nd同位素組成Table 7 Sm-Nd isotopic compositions of the Dupangling granite samples

鋯石Hf同位素分析以GJ-1為標(biāo)樣,獲得標(biāo)樣的176Lu/177Hf值 為0.000238～0.000240,均 值0.000238;176Hf/177Hf值為0.282014～0.282028,均值0.282022,與侯可軍等(2011)報(bào)道的標(biāo)準(zhǔn)樣品GJ1的176Lu/177Hf和176Hf/177Hf分析數(shù)據(jù)0.00028±2、0.282008±25基本一致。

分析斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖(樣號(hào)D0056)13顆鋯石(其加權(quán)平均年齡為215.6±2.1 Ma)的176Yb/177Hf和176Lu/177Hf比值分別為0.017312～0.034811和0.000626～0.001262(表8),其176Lu/177Hf比值小于0.002,表明這些鋯石在形成以后,僅具有較少的放射性成因Hf積累,因而可以用初始的176Hf/177Hf比值代表鋯石形成時(shí)的176Hf/177Hf比值(吳福元等,2007)。鋯石Lu、Hf同位素組成方面,fLu/Hf值為-0.98～-0.96,低于平均地殼fLu/Hf值-0.55(Griffin et al., 2007),趨于上地殼fLu/Hf值-0.72(Amelin, 1999)。計(jì)算獲得13顆鋯石的εHf(t)值范圍-14.1～2.2,均值為-5.6,模式年齡TDM值1425～957 Ma,均值1087 Ma;T2DM值2136～1388 Ma,均值1604 Ma。

分析中粒環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖(樣號(hào)D0070-1)14顆鋯石(其加權(quán)平均年齡為222.8±1.5 Ma)的176Yb/177Hf和176Lu/177Hf比值分別為0.016233～0.035717和0.000576～0.001309(表8),其176Lu/177Hf比值小于0.002,表明這些鋯石在形成以后,僅具有較少的放射性成因Hf積累,因而可以用初始的176Hf/177Hf比值代表鋯石形成時(shí)的176Hf/177Hf比值(吳福元等,2007)。鋯石Lu、Hf同位素組成方面,fLu/Hf值-0.98～-0.96,低于平均地殼fLu/Hf值-0.55(Griffinet al., 2002),趨于上地殼fLu/Hf值-0.72(Amelin,1999)。計(jì)算獲得14顆鋯石的εHf(t)值-12～-1.4,均值為-4.8,模式年齡TDM值1351～921 Ma,均值1062 Ma;T2DM值2008～1340 Ma,均值1559 Ma。

表8 都龐嶺巖體鋯石Hf同位素分析結(jié)果Table 8 The isotopic analysis results of zircon Hf of the Dupangling pluton

6 討論

6.1 花崗巖成巖時(shí)代厘定

關(guān)于都龐嶺花崗巖的形成時(shí)代,20世紀(jì)70—80年代就出現(xiàn)了相關(guān)研究,但一直存在爭(zhēng)議。湖南省地質(zhì)調(diào)查院(2004)以獲得鋯石U-Pb年齡422～407 Ma和174～169 Ma為依據(jù),最先將該巖體劃分為西體和東體。都龐嶺巖體的中體由廣西第一地質(zhì)隊(duì)黃海波(1990)開(kāi)展1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時(shí)獲得鋯石U-Pb年齡215～213 Ma而提出。湖南1∶25萬(wàn)道縣幅地質(zhì)調(diào)查報(bào)告依據(jù)獲得的鋯石U-Pb法模式年齡174 Ma,獨(dú)居石U-Th-Pb法模式年齡168 Ma,黑云母K-Ar法年齡值174 Ma和158 Ma,認(rèn)為都龐嶺巖體東側(cè)部分形成于燕山期。徐德明等(2017)獲得都龐嶺巖體中體和東體鋯石SHRIMP年齡分別為226.6±6.9 Ma和209.7±3.1 Ma,均屬晚三疊世,為印支晚期。以往研究因缺乏系統(tǒng)性及受年齡精度制約導(dǎo)致都龐嶺巖體東側(cè)部分形成時(shí)代至今不明。

此次研究對(duì)都龐嶺巖體東側(cè)部分進(jìn)行了詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查,在查明各類巖石侵入接觸關(guān)系的基礎(chǔ)之上,開(kāi)展了系統(tǒng)性的高精度巖石定年,獲得粗中粒斑狀黑云母花崗巖的結(jié)晶年齡為215.6±2.1 Ma,中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖的結(jié)晶年齡為220.5±1.8 Ma,中粒環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖的結(jié)晶年齡為222.8±1.5 Ma,結(jié)合徐德明等(2017)報(bào)道的細(xì)粒二云母二長(zhǎng)花崗巖的結(jié)晶年齡209.7±3.1 Ma,重新厘定都龐嶺東側(cè)部分花崗巖侵位于晚三疊世,而非以往認(rèn)為的中侏羅世,是印支期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物。以往獲得的年齡數(shù)據(jù)(174～158 Ma),在排除測(cè)試誤差的影響外可能代表部分巖株的形成時(shí)限。此次研究結(jié)合都龐嶺東側(cè)部分巖石組合和侵入接觸關(guān)系特征,至少表明都龐嶺巖體中不存在燕山期花崗巖大范圍出露。一般而言,花崗巖基從開(kāi)始侵位到冷凝結(jié)晶完成所需時(shí)間不超過(guò)10 Ma(秦江鋒,2010),都龐嶺印支期早、晚巖石侵位年齡相差約13 Ma,表明都龐嶺印支期花崗巖經(jīng)歷了多階段的巖漿活動(dòng),經(jīng)多個(gè)巖漿房緩慢的冷卻作用和結(jié)晶分異形成。礦物化學(xué)顯示環(huán)斑花崗巖中正長(zhǎng)石(Or)和鈉長(zhǎng)石(Ab)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,及黑云母斑晶集合體具有多階段熔融特征也指示巖漿的多階段作用和震蕩變化的過(guò)程。

6.2 巖石類型

都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖具有較高的SiO2含量,較高的K2O+Na2O值(5.76%～8.36%),微量元素地球化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)為富集REE (均值274×10-6)、Rb、Th和U及較高的高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Y和Ga含量,具有高的Ga/Al比值,虧損Ba、Sr、Eu (Eu*/Eu=0.03～0.84),巖石中P2O5含量隨著SiO2的增高而降低,與A型花崗巖的變化特征一致(李獻(xiàn)華等,2007;王文龍等,2017;賀昕宇等,2022)。

將微量元素蛛網(wǎng)圖、稀土元素球粒隕石配分模式圖與張旗等(2012)討論的A型花崗巖分布曲線對(duì)比,微量元素蛛網(wǎng)圖中的Ba、Sr、P、Ti低槽與A型花崗巖特征一致(圖8a), 稀土元素球粒隕石配分模式圖與A型花崗巖的分布曲線也一致(圖8b)。斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖Nd同位素εNd(t)值為-8.74～-8.13,T2DM值為1.71～1.66 Ga;鋯石Hf同位素εHf(t)值為-14.1～-2.2,T2DM值為2.14～1.39 Ga。環(huán)斑花崗巖的鋯石Hf同位素εHf(t)值為-12.0～-1.4,T2DM值為2.01～1.34 Ga,全巖TFeO/MgO比值(平均15.43)與A型花崗巖的平均值13.48接近(Whalen et al., 1987),明顯高于全球典型S型花崗巖(2.38)、I型花崗巖(2.27)和M型花崗巖(2.37),上述巖石地球化學(xué)特征顯示都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖屬A型花崗巖范疇。

利用A型花崗巖的判別圖解,黑云母二長(zhǎng)花崗巖在SiO2-TFeO/MgO圖解中投點(diǎn)全部落入A型花崗巖區(qū)域(圖9a),在K2O-Na2O圖解中,投點(diǎn)全部落入A型花崗巖區(qū)域(圖9b);黑云母二長(zhǎng)花崗巖的10000×Ga/Al值為2.51～3.19,高于I型(2.1)和S型(2.28)花崗巖(Whalen et al.,1987),在10000×Ga/Al-Nb圖 解(圖10a)和10000×Ga/Al-TFeO/MgO圖解中(圖10b),黑云母二長(zhǎng)花崗巖投點(diǎn)全部落入A型花崗巖區(qū)域。從10000×Ga/Al值和判別圖解結(jié)果來(lái)看,都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖具有A型花崗巖的地球化學(xué)特征(蘇玉平和唐紅峰,2005;王良玉等,2016)。

圖9 都龐嶺東側(cè)巖體巖石類型判別圖解Fig.9 Discrimination diagram for the rock-type of the eastern part of the Dupangling pluton(a) SiO2-TFeO/MgO discrimination diagram for A-type granite (Schema from Whalen et al., 1987);(b) K2O-Na2O discrimination diagram for A-type granite (Schema from Collins et al., 1982)

圖10 都龐嶺東側(cè)巖體巖石類型判別圖解Fig.10 Discrimination diagram for the rock-type of the eastern part of the Dupangling pluton(a) 10000×Ga/Al-Nb discrimination diagram for A-type granite(Schema from Whalen et al., 1987); (b) 10000×Ga/Al-TFeO/MgO discrimination diagram for A-type granite(Schema from Whalen et al.,1987)

對(duì)于A型花崗巖(包括環(huán)斑花崗巖)的成因,目前還沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),其主要原因可能在于A型花崗巖巖漿源區(qū)本身具有不均一性(Bonin,2007),它們可以來(lái)自各種源區(qū)并通過(guò)不同的過(guò)程形成(Eby,1992),并由此提出了多種成因模式(Whalen et al.,1987;賈小輝等,2009)。盡管A型花崗巖的成因模式繁多,但其爭(zhēng)論的焦點(diǎn)主要集中在巖漿源區(qū)特征。微量元素Rb在成熟度高的地殼中富集,元素Sr則相反,利用Rb/Sr比值能反映巖漿源區(qū)性質(zhì)(王德滋等,1993)。文章討論的都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖Rb含量均值518.6×10-6遠(yuǎn)高于大陸上地殼的值112×10-6,Sr含量均值23.2×10-6遠(yuǎn)小于大陸上地殼的值350×10-6(張宏飛和高山,2012),且Rb/Sr比均值54.51大于地殼平均值0.24(Taylor and Mclennan,1985),都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖其高Rb低Sr含量及高的Rb/Sr比顯示其源區(qū)為成熟度高的地殼物質(zhì)(專少鵬等,2018)。

從都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖的εHf(t)-t關(guān)系中可以看出,都龐嶺印支期花崗巖εHf明顯為負(fù)值,與華夏基底具有相近的εHf值(于津海等,2007),計(jì)算所得的Hf二階段模式年齡均值為1.5 Ga和1.6 Ga,且大部分在圖中的陰影部分區(qū)域(圖11),表明其源區(qū)主要為華夏陸塊古元古代晚期地殼生長(zhǎng)階段的產(chǎn)物(于津海等,2005,2007)。黑云母礦物化學(xué)特征顯示花崗巖為殼源巖漿成因(圖12),以及主、微量元素及Sr、Nd同位素地球化學(xué)特征表明,黑云母二長(zhǎng)花崗巖的成巖物質(zhì)主要來(lái)源于地殼,因此可以排除幔源巖漿結(jié)晶分異成因的可能性。Conrad et al.(1988)研究認(rèn)為在水不飽和條件下花崗質(zhì)熔體中的長(zhǎng)石將向富Or分子演化,文中討論的巖石A/NK值為1.12～1.42,A/CNK值為1.02～1.39,與鋁 質(zhì)A型花崗巖接近,認(rèn)為黑云母二長(zhǎng)花崗巖是由缺水的長(zhǎng)英質(zhì)地殼熔融而成(肖典等,2016)。相對(duì)于華南印支期殼源型花崗巖,都龐嶺黑云二長(zhǎng)母花崗巖具有較高的εNd(t)值(-8.74～-8.13)、εHf(t)值和較年輕的Nd模式年齡,可能有新生幔源物質(zhì)的加入,亦或來(lái)源于年輕地殼物質(zhì)的部分熔融。由于中國(guó)東南部基底巖石的Nd模式年齡介于2.2～1.8 Ga之間(陳江峰等,1999),都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖的Nd模式年齡(1.71～1.66 Ga)低于中國(guó)東南部基底巖石的Nd模式年齡,因而都龐嶺A型花崗巖的成因不傾向于年輕基底地殼的存在,極大可能是在伸展的背景下,由幔源玄武質(zhì)巖漿的底侵作用導(dǎo)致下地殼部分重熔而形成。

圖11 都龐嶺巖體印支期花崗巖εHf(t)-t關(guān)系圖Fig.11 εHf(t)-t diagram for the Indosinian Dupangling granite (Huaxia base data from Yu et al., 2010; Yangtze base Data from Wang et al., 2010 and He et al., 2018; The three dotted lines which represent crustal evolution trend from Jin et al., 2007)

圖12 都龐嶺二長(zhǎng)花崗巖中黑云母的TFeO/(TFeO+MgO)-MgO圖解(周作俠,1988)Fig.12 TFeO/(TFeO+MgO)-MgO diagram for the biotite in the Dupangling monzonite granite

區(qū)域上報(bào)道的道縣虎子巖233～220 Ma的基性巖石包體(Dai et al., 2008)、湘南寧遠(yuǎn)保安圩212～206 Ma的堿性玄武巖(劉勇等,2010)、宜章長(zhǎng)城嶺227 Ma的輝綠巖(劉勇等,2012)、富川魯洞207.8 Ma的輝綠玢巖(時(shí)毓等,2019)、桃江I型花崗巖(Xu et al., 2014)及華南地區(qū)呈面狀零星分布的A型花崗巖(楊立志等,2018)和紫云山、丫江橋、桃江巖體中發(fā)育的巖漿混合成因的巖石包體(楊立志等,2018;李響等,2021),反映在華南板塊內(nèi)晚三疊世時(shí)期存在幔源物質(zhì)的底侵活動(dòng)。都龐嶺巖體總體呈北東—南西向的帶狀分布,區(qū)內(nèi)北東—南西向斷裂構(gòu)造發(fā)育且與巖體展布方向基本一致,巖體東側(cè)為銅山嶺-九嶷山雙峰式構(gòu)造巖漿巖帶(項(xiàng)媛馨和巫建華,2012),以及都龐嶺鋁質(zhì)A型花崗巖較高的εNd(t)、εHf(t)值和較年輕的Nd模式年齡等同位素特征,表明區(qū)內(nèi)該時(shí)期軟流圈地幔上涌誘發(fā)的幔源巖漿沿區(qū)域性構(gòu)造-巖漿帶底侵導(dǎo)致地殼物質(zhì)重熔,形成都龐嶺鋁質(zhì)A型(局部為環(huán)斑)花崗巖。

6.3 花崗巖形成的構(gòu)造背景及意義

都龐嶺印支期黑云母二長(zhǎng)花崗巖未具有擠壓變形特征,利用微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解,顯示投點(diǎn)幾乎全部落入板內(nèi)花崗巖區(qū)域(圖13a)。在Yb+Ta-Rb圖解中,投點(diǎn)在板內(nèi)花崗巖和同碰撞花崗巖的過(guò)渡區(qū)域(圖13b),綜合巖石學(xué)特征和圖解結(jié)果認(rèn)為,都龐嶺花崗巖與碰撞或消減作用無(wú)直接聯(lián)系(劉遠(yuǎn)棟等,2022)。都龐嶺印支期花崗巖侵位時(shí)限介于222.8～209.7 Ma,與其南部的栗木堿性花崗巖(224.8±1.6 Ma;王艷麗,2014)以及其東側(cè)的道縣輝長(zhǎng)巖(225～224 Ma;郭鋒等,1997;范蔚茗等,2003;王艷麗,2014)相伴產(chǎn)出,且形成時(shí)限均滯后于印支運(yùn)動(dòng)的變質(zhì)峰期(258～243 Ma),顯示形成于伸展的構(gòu)造背景。近年來(lái)華南陸續(xù)報(bào)道有晚三疊世堿性花崗巖(Mao et al.,2013)和A型花崗巖(彭松柏等,2004;李萬(wàn)友等,2012),其形成時(shí)代介于234～202 Ma,亦屬板內(nèi)伸展構(gòu)造環(huán)境下的產(chǎn)物(柏道遠(yuǎn)等,2014)。

圖13 Nb-Y及Rb-Yb+Ta環(huán)境判別圖解(Pearce,1996)Fig.13 Environmental discrimination diagrams of Nb-Y and Rb-Yb+Ta(Pearce,1996)(a) Nb-Y diagram; (b)Rb-Yb+Ta diagram WPG-Intraplate granite; ORG-Ridge granite; VAG-Volcanic arc granite; syn-COLG-Syn-collisional granite; post-COLG-Postcollisional granite

華南印支期花崗巖形成構(gòu)造背景與印支板塊向華南板塊俯沖碰撞(變質(zhì)基底的40Ar-39Ar 年齡258～243 Ma;Carter et al.,2001)及華南板塊與華北板塊碰撞形成的秦嶺-大別超高壓碰撞造山帶(超高壓變質(zhì)峰期在238～218 Ma;高萬(wàn)里等,2014)的構(gòu)造事件密切相關(guān);周岱等(2021)認(rèn)為在二疊紀(jì)與三疊紀(jì)之交(260～240 Ma),華南板塊南緣可能受到古特提斯洋俯沖-碰撞機(jī)制轉(zhuǎn)換、峨眉山地幔柱活動(dòng)和古太平洋俯沖啟動(dòng)等多個(gè)構(gòu)造體制的影響。Küster and Harms(1998)研究發(fā)現(xiàn)微量元素Ba在俯沖帶流體中富集,Ba/Th比值一般大于300,文中討論的都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖Ba/Th比值很低(0.16～9.34),顯示不受俯沖流體的影響(劉建朝等,2013)。李響等(2021)結(jié)合云開(kāi)地塊變形的片麻狀花崗巖(233～230 Ma)和未變形正常花崗巖(232～229 Ma;Chen et al., 2017)的形成年齡認(rèn)為,華南印支期從同碰撞造山到后造山階段的轉(zhuǎn)變發(fā)生在230 Ma左右。Qing et al.(2020)最新的研究也認(rèn)為,華南在258～231 Ma處于同碰撞造山階段,231 Ma之后轉(zhuǎn)變?yōu)楹笤焐诫A段。

近年來(lái)華南地區(qū)報(bào)道的印支期A型花崗巖主要形成于230 Ma以后(李響等,2021),都龐嶺印支期鋁質(zhì)A型花崗巖侵位時(shí)限222.8～209.7 Ma,與區(qū)域上A型花崗巖的形成時(shí)限基本一致,均滯后于印支板塊向華南板塊俯沖碰撞的主碰撞期(即258～231 Ma同碰撞造山階段;李響等,2021),與后造山階段時(shí)限吻合,顯示都龐嶺印支期鋁質(zhì)A型花崗巖是在華南與印支板塊后碰撞階段地殼減壓熔融背景下形成。華南地區(qū)印支期發(fā)育有大量的A型花崗巖,如都龐嶺印支期鋁質(zhì)A型花崗巖及局部的中粒環(huán)斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖、湖南錫田、浙江靖居和大爽的A型花崗巖,同時(shí)區(qū)域上還發(fā)育有印支期的堿性玄武巖(湘南地區(qū))以及湖南紫云山巖體、丫江橋巖體中發(fā)育巖漿混合成因的暗色微粒包體(李萬(wàn)友等,2012;劉園園,2013;姚遠(yuǎn)等,2013;陳迪等,2015;楊立志等,2018),顯示華南印支期構(gòu)造屬性從同碰撞造山轉(zhuǎn)為后造山階段,區(qū)域上處于伸展構(gòu)造背景,幔源玄武質(zhì)巖漿的大范圍底侵形成該時(shí)期多類型巖漿巖。

7 結(jié)論

(1)根據(jù)定年結(jié)果,重新厘定都龐嶺東側(cè)花崗巖侵位于晚三疊世,為印支期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物,巖體侵位時(shí)限222.8～209.7 Ma,具多階段巖漿活動(dòng)特征。

(2)都龐嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖具有較高的SiO2、ALK含量,富集REE、Rb、Th、U及HFSE(Nb、Y和Ga),虧 損Ba、Sr、Eu,具 有 高 的TFeO/MgO、Ga/Al比值,具有較高的εNd(t)、εHf(t)值和較年輕的Nd模式年齡等特征,顯示為鋁質(zhì)A型花崗巖。

(3)233 Ma以后,華南區(qū)域上處于伸展構(gòu)造背景,幔源玄武質(zhì)巖漿大范圍底侵誘發(fā)地殼物質(zhì)重熔,形成都龐嶺鋁質(zhì)A型(局部為環(huán)斑)花崗巖。