粵北諸廣山南部水源巖體形成時代及成因機制

張俊濤,謝小占,姚東紅,曾宏偉,張躍躍

1.中國地質(zhì)調(diào)查局花崗巖成巖成礦地質(zhì)研究中心，湖北 武漢 430205；2.廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊，廣東 廣州 510800；3.核工業(yè)二九〇研究所，廣東 韶關(guān) 512029

南嶺地區(qū)中部的諸廣-貴東地區(qū)是我國花崗巖型鈾礦最為重要的大型礦集區(qū)（鄧平等，2003）。諸廣山巖體位于粵、湘、贛三省交界區(qū)域，為多期多階段形成的巨型復(fù)式花崗巖體，以萬安斷裂為界，分為南體和北體，南體呈近東西向展布，北體呈北北東-北東向展布（夏金龍等，2021）。諸廣山南體與湖南騎田嶺、香花嶺、千里山巖體及廣東九峰巖體和江西大余、西華山等巖體組成南嶺地區(qū)三條獨具特色的花崗巖帶北段，呈串珠狀沿東西方向展布，長約300 km，該巖帶深部受東西向的茶陵-廣昌隱伏斷裂和九峰山斷裂控制（舒良樹等，2006）。

盡管諸多學(xué)者對南嶺地區(qū)諸廣山南部巖體成因及其成礦作用進行了較詳細的研究（莫柱蓀，1980；杜樂天，1982；金景福和胡瑞忠，1985；鄧訪陵，1987；王聯(lián)魁和劉鐵庚，1987；地礦部南嶺項目花崗巖專題組，1989；章邦桐，1990；李獻華，1990；袁忠信和張宗清，1992；胡瑞忠，1994；Carter et al.，2001；張彥春，2002；李子穎，2006；張敏，2006；Zhou X M et al.，2006；商朋強等，2007；邵飛，2007；張國全等，2007；朱捌等，2009；朱捌，2010；鄧平等，2011，2012；凌洪飛，2011；于玉帥等，2017；孫立強，2018；龐雅慶等，2019；Yu Y S et al.,2022），認為其主體由地殼改造S型的燕山早期三江口、長江、赤坑、企嶺、茶山、紅山及九峰等巖體（174～154 Ma）和印支期白云、龍華山、江南、油洞、大窩子、樂洞及寨地等巖體（239～231 Ma）組成，以及少量加里東期同熔I型扶溪巖體（441 Ma）和海西期橫嶺巖體（309 Ma）。然而，諸廣山南部地區(qū)出露的水源巖體、上龍巖體和瀾河-富竹混合花崗巖相關(guān)報道甚少。廣東省地質(zhì)礦產(chǎn)局（1988）認為南雄-仁化地區(qū)出露的水源巖體巖性為云輝二長巖，并將其與始興司前、和平下車圩、興寧霞嵐、龍川田心等地出露的斜輝橄欖巖、蛇紋石化橄欖輝長巖、二輝輝長巖和云輝二長巖一同劃分為加里東期或海西期中基性-超基性侵入巖類。由于水源巖體規(guī)模較小，且未發(fā)現(xiàn)鈾多金屬礦床，一直未引起研究者的重視。近年來，廣東核工業(yè)地質(zhì)局開展的諸廣礦集區(qū)鈾礦資源調(diào)查評價工作發(fā)現(xiàn)其屬于印支期酸性侵入巖，并非前人認為的海西期中性侵入巖。本文旨在報道水源巖體的巖相學(xué)、鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)、全巖地球化學(xué)及Sr-Nd-Hf同位素特征，并探討其巖石成因及形成的構(gòu)造背景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)地處諸廣山南部，大地構(gòu)造位置位于華夏地塊閩粵贛加里東-海西褶皺帶與湘桂粵印支褶皺帶交匯部位。區(qū)域斷裂構(gòu)造處于NE向吳川-四會、煙筒嶺-南城深斷裂與NW向汕頭-安仁深斷裂和EW向九峰-仙游大斷裂及SN向桂東-熱水大斷裂夾持部位。

諸廣山巖體是一個發(fā)育在特提斯-古亞洲構(gòu)造域變質(zhì)基底之上的多期次復(fù)式巖體，具中淺層次熱隆伸展構(gòu)造的幾何學(xué)與運動學(xué)特征，可認為是加里東晚期-印支期碰撞造山、燕山期俯沖消減以及大陸內(nèi)部玄武質(zhì)巖漿底侵和地殼深熔等聯(lián)合作用的產(chǎn)物（舒良樹等，2004）。該復(fù)式巖體出露總面積大于4000 km2，在粵北地區(qū)出露面積約2880 km2。其中燕山早期和印支期酸性巖漿活動最為強烈，燕山早期巖體呈近東西向展布，印支期巖體則呈近南北向分布（圖1）。巖體侵入到寒武系、奧陶系和泥盆系中，與地層接觸界線清楚，多呈波狀彎曲或不規(guī)則狀?；洷敝T廣山南部一帶加里東期和海西期巖漿活動較弱，主要由晚古生代扶溪巖體、瀾河混合花崗巖和晚古生代橫嶺巖體組成。此外，在諸廣山南體內(nèi)部，細晶巖、花崗斑巖、輝綠巖、煌斑巖等各類脈巖十分發(fā)育。諸廣山南部地區(qū)發(fā)育復(fù)雜的斷裂構(gòu)造，其中以北東向規(guī)模最大、活動最強烈，北西向、近東西向及近南北向次之。

2 巖體地質(zhì)特征

水源巖體沿韶關(guān)市仁化縣黃坑鎮(zhèn)古竹-增興-春坑-壯公山-烏泥坑-始興縣馬市鎮(zhèn)大坑-南雄市百順鎮(zhèn)水源村分布，呈不規(guī)則狀巖株產(chǎn)出，出露面積約30 km2，主要巖性為細粒含斑黑云母二長花崗巖，少數(shù)為細粒（含斑）二云母二長花崗巖。與周邊印支期寨地、龍華山、大坳頂、油洞、大窩子等巖體呈近南北向展布（圖1）。水源巖體與燕山期巖體侵入接觸界線明顯，局部見烘烤邊。印支期巖體受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力影響，顯示一定程度碎裂變形及片麻理化，北東向斷裂切割水源巖體，斷裂帶兩側(cè)或夾持部位常發(fā)育明顯鈾礦化及圍巖蝕變。

圖1 諸廣山南部復(fù)式巖體分布及采樣位置圖（A）（據(jù)鄧平等，2012修改）Fig.1 Distribution map of complex massif and sample collection location in the south of Zhuguang mountain

細粒含斑黑云母二長花崗巖新鮮面呈灰白色，風化面呈黃褐色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，基質(zhì)為細?；◢徑Y(jié)構(gòu)（圖2a、b）。斑晶主要為鉀長石，呈灰白色、淺肉紅色，自形板狀，具卡氏雙晶，大小5 mm×10 mm～10 mm×40 mm，常含有石英、云母等礦物嵌晶；少量石英斑晶為等軸粒狀，常呈熔蝕的渾圓狀或港灣狀，兩者約占礦物總量的5%。基質(zhì)主要礦物為石英（約25%）、斜長石（約30%）、鉀長石（約30%）、黑云母（約6%）和白云母（約3%），副礦物以鋯石、榍石、磷灰石和磁鐵礦為主，含量＜1%?；|(zhì)中斜長石呈半自形-自形粒狀、板狀，粒徑大小介于1～2 mm，常見絹云母化和泥化，蝕變強烈者呈絹云母假象，局部可見聚片雙晶和卡鈉復(fù)合雙晶（圖2e）；鉀長石半自形板狀、粒狀，以正長石為主，發(fā)育卡氏雙晶，含少量條紋長石和微斜長石（可見格子雙晶），大多發(fā)育高嶺土化；石英，煙灰色，呈它形粒狀，大小為0.5～2 mm，正低突起，常充填于長石間隙或與其混生，油脂光澤。黑云母呈鱗片狀，鏡下呈棕色，多色性和吸收性明顯，正中突起，二級干涉色，局部綠泥石化和鐵質(zhì)析出，呈現(xiàn)藍靛色異常干涉色，見少量星點狀灰白反射色的赤鐵礦雛晶沿黑云母解理分布。白云母呈片狀，干涉色鮮艷，可達二級頂-三級頂，發(fā)育一組極完全解理，近平行消光，單獨產(chǎn)出或與黑云母共生。

細粒（含斑）二云母二長花崗巖，灰白色，似斑狀結(jié)構(gòu)或細粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（圖2c、d）。巖石主要由石英（25%～30%）、斜長石（30%～35%）、鉀長石（30%～35%）、黑云母（約5%）和白云母（約5%）組成，含少量鋯石、磷灰石等副礦物（＜1%）（圖2f、g、h）。偶見板柱狀鉀長石斑晶，含量1%～5%。

圖2 水源巖體野外露頭、手標本和顯微鏡下典型照片F(xiàn)ig.2 Field outcrops photos and micrographs of granitic samples from the Shuiyuan pluton

3 樣品采集及分析方法

3.1 樣品采集

用于鋯石U-Pb定年的三件樣品SY01、SY02和SY03分別采自百順鎮(zhèn)水源村（N：25°5′12″，E：113°56′13″）、黃坑鎮(zhèn)烏泥坑村(N：25°7′8″，E：113°57′33″)和春坑村路邊（N：25°4′48″，E：113°58′57″）新鮮露頭，巖性分別為細粒含斑黑云母二長花崗巖、細粒含斑二云母二長花崗巖和細粒二云母二長花崗巖。全巖地球化學(xué)分析樣品共六件（CA01～CA06），分別采自黃坑鎮(zhèn)古竹村至百順鎮(zhèn)湖地村公路兩側(cè)露頭（圖1A）。

3.2 分析方法

樣品粉碎及鋯石挑選、制靶及陰極發(fā)光顯微照相在河北廊坊誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成。LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年和原位Lu-Hf同位素組成分析在武漢上譜分析科技有限公司完成。鋯石U-Pb定年的儀器為Agilent 7700與相干公司193 nm準分子激光剝蝕系統(tǒng)（GeoLasPro），激光束斑直徑為32 μm，分析方法及儀器參數(shù)見Yuan H L et al.（2004），采用Isoplot 3.0軟件進行U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡計算。鋯石Lu-Hf同位素原位測定的儀器為裝有193 nm ArF激光器的Neptune MC-ICP-MS，其分析方法見Wu F Y et al.（2006），激光束斑直徑為44 μm，剝蝕頻率為10 Hz。

巖石主量元素、微量元素和稀土元素分析在湖南省核工業(yè)中心實驗室完成，主量元素由熔片-X熒光光譜法測定，分析精度0.1%～1.0%；稀土元素和微量元素采用混合酸溶礦制樣，由Thermo X Series 2型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定，分析精度1.5%。全巖Sr、Nd同位素在武漢上譜分析科技有限公司MC-ICP-MS（Neptune Plus）質(zhì)譜儀上完成，適用Sr含量＞20×10-6的巖石樣品，保證實際樣品測試內(nèi)精度（2SE）為0.01‰～0.03‰，準確度優(yōu)于0.03‰；適用Nd含量＞3×10-6的巖石樣品，保證實際地質(zhì)樣品測試內(nèi)精度（2SE）為0.01‰～0.05‰，準確度優(yōu)于0.05‰。

4 分析結(jié)果

4.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡

樣品SY01（細粒含斑黑云母二長花崗巖）、SY02（細粒含斑二云母二長花崗巖）和SY03（二云母二長花崗巖）鋯石礦物的鏡下鑒定和陰極發(fā)光電子CL圖像顯示鋯石總體為半透明到透明，顏色淺棕色到無色，以淺棕色為主，形態(tài)多呈半自形-自形的短柱狀，長度一般為80～230 μm，晶軸比為1∶1～1∶3；大部分鋯石振蕩環(huán)帶較規(guī)則（圖3a），反映出典型的巖漿鋯石成因，也含有少量繼承型鋯石。

SY01、SY02、SY03樣品U-Pb同位素分析結(jié)果顯示（表1），鋯石整體上呈現(xiàn)出較高的Th、U含量，Th/U比 值 分 別 為0.97～2.47、1.07～1.61和1.03～1.87，且Th/U比值區(qū)間較小，表明為巖漿鋯石，其年齡數(shù)據(jù)可以代表巖體形成年齡。

表1 水源巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic results of granitic samples from the Shuiyuan pluton

測定了樣品SY01中20顆鋯石（18顆巖漿型鋯石和2顆繼承型鋯石），其中繼承型鋯石測點的206Pb/238U年齡分別為787.5±8.6 Ma、283.9±4.3 Ma，可能反映研究區(qū)存在新元古代和晚古生代末期巖漿活動事件；18顆巖漿型鋯石的206Pb/238U值均位于諧和線上或附近（圖3b），206Pb/238U加權(quán)平均年齡為240.6±1.6Ma（MSWD=0.52，n=18）。測定了樣品SY02中15顆巖漿型鋯石，在U-Pb諧和圖中測點均位于諧和線上或附近（圖3c），206Pb/238U加權(quán)平均年齡為240.2±1.7Ma（MSWD=0.19，n=15）。測定了樣品SY03中7顆巖漿型鋯石，206Pb/238U值均位于諧和線上或附近（圖3d），206Pb/238U加權(quán)平均年齡為240.0±2.9Ma（MSWD=0.07，n=7）。上述三組年齡代表了水源巖體的成巖年齡，屬中三疊世。

圖3 水源巖體樣品中代表性鋯石CL圖像（a）和鋯石U-Pb年齡諧和圖（b，c，d）Fig.3 CL images(a)and Zircon U-Pb concordia age plots(b,c,d)of granitic samples from the Shuiyuan pluton

4.2 巖石地球化學(xué)

表2列出了水源巖體的主量、微量和稀土元素測定結(jié)果及經(jīng)計算所得的有關(guān)參數(shù)。在主量元素組成上，水源巖體的SiO2含量介于68.14%～70.22%之間，Al2O3（14.96%～15.66%）和TFeO（4.63%～5.81%）含量較高，全堿含量(ALK=6.59%～7.50%)較高，K2O/Na2O＞1，介于2.38～4.15之間，TFeO+MgO=5.30%～7.04%，CaO/Na2O=0.07～0.34，其他組分MgO、MnO2、P2O5、TiO2等含量均較低。分異指數(shù)（DI）為76.80～82.80（平均79.98），指示巖漿分異結(jié)晶程度較高。里特曼指數(shù)σ=1.73～2.14，顯示鈣堿性巖特征，TAS圖解上數(shù)據(jù)點落入花崗巖區(qū)內(nèi)（圖4a）。CIPW標準礦物計算結(jié)果顯示剛玉(C)含量為5.97%～7.64%，鋁飽和指數(shù)A/CNK=1.56～1.90（圖4b），屬強過鋁質(zhì)花崗巖，與造巖礦物出現(xiàn)白云母等富鋁礦物相一致。SiO2與P2O5、Na2O、K2O線性關(guān)系不明顯，而與MgO、TFeO、Al2O3、CaO、TiO2均呈負相關(guān)性（圖5）。

圖4 水源巖體TAS圖解（a）和A/CNK-A/NK圖解（b）Fig.4 TAS(a)and A/CNK-A/NK(b)diagrams of granitic samples from the shuiyuan pluton

圖5 水源巖體Haker圖解Fig.5 Haker diagram of granitic samples from the shuiyuan pluton

表2 水源巖體的主量元素和微量元素分析結(jié)果Table 2 Major element and trace element compositions of granitic samples from the Shuiyuan pluton

續(xù)表2

稀土元素組成表現(xiàn)為總量較高，∑REE為（294.9～415.5）×10-6，平均值為377.4×10-6；富輕稀土元素，LREE/HREE為13.4～19.9；(La/Yb)N比值為14.4～36.4，輕稀土分餾明顯；(La/Sm)N和(Gd/Yb)N分別為4.48～4.72和1.88～4.75，重稀土分餾不明顯。δEu值介于0.43～0.45之間，均顯示中等負銪異常，可能與斜長石分離結(jié)晶或源區(qū)存在斜長石殘留有關(guān)。巖石的稀土元素球粒隕石標準化配分型式均呈現(xiàn)“V”字右傾型，且變化規(guī)律非常相似（圖6a）。

微量元素組成上，巖體富集大離子親石元素Rb、Th、U、K、Pb，而虧損Ba、Sr，貧Nb、Ta、Ti、Zr等高場強元素（圖6b），其中Ba、Sr、P、Ti的虧損可能與成巖過程中斜長石、磷灰石、鈦鐵礦的結(jié)晶分異有關(guān)。

圖6 水源巖體球粒隕石標準化稀土配分模式(a)和微量元素原始地幔標準化蜘網(wǎng)圖(b)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns(a)and primitive mantle-normalized trace element spider grams(b)of the samples from the Shuiyuan pluton

4.3 全巖Sr-Nd同位素

全巖Sr-Nd同位素分析結(jié)果及相關(guān)參數(shù)列于表3。巖石的εNd(t)值較低且變化小，為-11.3～-10.8(平均為-11.1)；(87Sr/86Sr)i值較高且變化相對明顯，為0.73805～0.74290（平均為0.73913）。采用兩階段Nd模式年齡計算的TDM2為1865～2021Ma（平均為1948Ma）。

表3 水源巖體的Sr-Nd同位素組成和相關(guān)參數(shù)Table 3 Sr-Nd isotopic compositions and parameters of the Shuiyuan pluton

4.4 鋯石Hf同位素

鋯石Hf同位素的分析結(jié)果列于表4，每顆鋯石的Hf同位素測試均在U-Pb測年分析點位置附近進行。樣品SY01（15個測點）、SY02（10個測點）和SY03（5個 測 點）的176Lu/177Hf比 值 分 別 為0.000496～0.001064、0.000654～0.000811和0.000507～0.000742，均小于0.002，暗示鋯石在形成后具有極低的放射性成因Hf積累。細粒含斑黑云母二長花崗巖、細粒含斑二云母二長花崗巖和細粒二云母二長花崗巖的εHf(t)值分別為-12.5～-9.4、-12.5～-9.4和-11.7～-10.4。采用上地殼的值作為標準計算的兩階段模式年齡TDM2較為接近，分別為1864～2053 Ma、1864～2059 Ma和1925～2007 Ma。

表4 水源巖體花崗巖鋯石Hf同位素分析結(jié)果Table 4 Zircon Hf isotopic results of granitic samples from the Shuiyuan pluton

5 討論

5.1 成巖時代及構(gòu)造意義

三疊紀是華南地塊構(gòu)造-巖漿活動的活躍時期，華南地塊先后受到來自印支板塊碰撞以及華北板塊碰撞的影響，形成了大面積花崗巖（孫立強，2018）。南嶺中段諸廣山南體出現(xiàn)了大量含鈾的花崗巖（龍華山巖體、白云巖體、寨地巖體、江南巖體、樂洞巖體、大窩子巖體），是中國南方鈾礦藏的主要源巖，鄧平等（2012）采用SHRIMP鋯石U-Pb定年方法獲得上述6個巖體U-Pb年齡介于239～231 Ma之間，表明位于諸廣山南體東部巖體屬于印支早期巖漿活動產(chǎn)物。水源巖體分布于寨地巖體（231 Ma）和江南巖體（239 Ma）之間，侵位時代略早，為240 Ma（中三疊世），并非前人厘定的海西期，其形成時間上也稍晚于印支板塊與華南板塊的主碰撞期（258～243 Ma）（Carter et al.，2001）。在Rb-（Y+Nb）和R1-R2構(gòu)造環(huán)境判別圖解中，水源巖體的巖石樣品數(shù)據(jù)點均落入同碰撞-后碰撞構(gòu)造區(qū)（圖7）。

圖7 水源巖體(Y+Nb)-Rb（a）和R1-R2（b）構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.7(Y+Nb)-Rb（a）and R1-R2 tectonic environment discrimination diagrams（b）of Shuiyuan pluton

由于華南地區(qū)印支期花崗巖主要分布于內(nèi)陸地區(qū)（湖南、廣西、海南、廣東、江西），在空間上主要呈面狀分布，絕大多數(shù)顯示S型花崗巖特征，沿海地區(qū)很少或基本缺失（鄧平等，2012）。因此，對于包括南嶺在內(nèi)的廣大華南內(nèi)陸地區(qū)而言，其構(gòu)造域應(yīng)主要受控于華南地塊南北兩側(cè)的碰撞事件，而非古太平洋板塊的俯沖影響（孫立強，2018）。華南地塊與印支板塊之間的碰撞始于晚二疊世東特提斯松潘海的消減和關(guān)閉，峰期為258～243 Ma（Carter et al.，2001）；華南地塊與華北板塊之間的碰撞峰期為238～235 Ma（鄭永飛，2008），這兩起碰撞事件的峰期內(nèi)，華南塊體內(nèi)部晚古生代濱海-淺海相地層發(fā)生了強烈的褶皺和推覆，導(dǎo)致前泥盆紀構(gòu)造層被強烈再造乃至置換，且形成大規(guī)模的早中生代褶皺-推覆系、大型走滑韌性剪切帶和一系列S型花崗巖（舒良樹，2012）。由于同碰撞導(dǎo)致華南內(nèi)陸地殼加厚（可達50 km左右，孫濤等，2003），在南嶺地區(qū)形成三條EW走向、相互平行的左行走滑斷裂和夾持其間的次級NE走向的羽狀伸展斷裂，碰撞加厚的地殼隨之發(fā)生拉張作用，巖石圈由此經(jīng)歷了自碰撞擠壓向伸展減薄機制轉(zhuǎn)換階段（Carter et al.，2001；Zhou X M et al.，2006；舒良樹等，2006）。南嶺中東段產(chǎn)出印支期同碰撞-后碰撞花崗巖（241～231 Ma，張敏等，2006；鄧平等，2012），隨后于晚三疊世南嶺地區(qū)出現(xiàn)A型花崗巖、輝長巖包體等伸展環(huán)境的產(chǎn)物（233～220 Ma，郭鋒等，1997；Dai B Z et al.，2008；Li X H et al.，2004；孫立強，2018）。

5.2 成因機制

5.2.1 成因類型判別

不同類型的花崗巖往往具有獨特的巖石、礦物與地球化學(xué)特征。Chapple and White（1992）按花崗巖物源劃分為S、I型成因分類，其中I型花崗巖強調(diào)以火成巖為主的源區(qū)，具有相對較低的SiO2含量，富含角閃石，鋁飽和指數(shù)A/CNK通常小于1.1，相對虧損Nd、Hf、Sr等同位素為特征。而S型花崗巖源區(qū)成分主要為變沉積巖，A/CNK值往往大于1.1，且K2O＞Na2O，富含原生石榴子石、堇青石、白云母等富鋁礦物。當巖石經(jīng)歷高度結(jié)晶分異作用后，還可劃分出F-I型（高分異I型）和F-S型（高分異S型）（吳福元等，2007a）。A型花崗巖則形成于較低的氧逸度，相對貧水（＜2%）和較高的熔融溫度（Loiselle and Wones,1979；Whalen et al.1987；王強等，2005；張旗，2013）。

水源巖體的主體巖性為細粒含斑黑云母二長花崗巖，少數(shù)為細粒（含斑）二云母二長花崗巖，常含有白云母等特征富鋁礦物。巖石主量元素具有二氧化硅含量較高（SiO2=68.14%～70.22%）、全堿含量較高（K2O+Na2O）=（6.59%～7.50%）、K2O＞Na2O、強過鋁質(zhì)（A/CNK=1.56～1.90）的特點。同時具有貧磷鎂、鈦，分異指數(shù)（DI）較高（平均為79.98）等特征，表明巖漿經(jīng)歷了結(jié)晶分異過程，但未達到高分異花崗巖范疇（圖8a）。巖石樣品SiO2與MgO、TFeO、Al2O3、CaO、TiO2均呈負相關(guān)性（圖5），具相似的稀土元素配分模式圖和微量元素蛛網(wǎng)圖，中等負銪異常，富集Rb、Th、U、K、Pb等元素，虧損Ba、Sr、Nb、Ta、Ti、Zr等元素（圖6），一方面暗示水源巖體三種巖性巖石可能具有相同或相似的物源，另一方面說明巖石形成過程中發(fā)生了結(jié)晶分異作用。巖石Sr/Y比值（5.55～8.41，表2）低于10，與淡色花崗巖的Sr/Y特征類似。Rb/Sr和Rb/Nb比值分別為1.55～2.63和20.87～32.17，均高于中國東部上地殼（分別為0.31和6.8，高山等，1999）和全球上地殼的平均值（分別為0.32和4.5，Taylor and McLennan，1995），表明來自成熟度較高的陸殼成分。水源巖體具有高的鈾含量（6.54×10-6～12.21×10-6），明顯高于中國東部上地殼（1.55×10-6，高山等，1999）和全球上地殼的平均值（2.8×10-6，Taylor and McLennan，1995），為中等含鈾-富鈾巖體。巖石的10000Ga/Al值（2.3～2.5）均小于A型花崗巖的下限值（2.6，Whalen et al.，1987），高場強元素Zr+Nb+Ce+Y值為(277～327)×10-6，也低于A型花崗巖的下限值（350×10-6）。P2O5含量隨SiO2的增加而增加或基本不變，不同于I型花崗巖的負相關(guān)性（圖5）。在各類成因判別圖中，巖石樣品均落入S型花崗巖演化區(qū)域內(nèi)（圖8b-8f）。因此，水源巖體屬于強過鋁質(zhì)S型花崗巖。

圖8 水源巖體成因類型判別圖解Fig.8 Discrimination diagrams of genetic type for granitic samples from the Shuiyuan pluton

5.2.2 源區(qū)性質(zhì)

鋯石Hf同位素分析被廣泛用于花崗巖的源巖性質(zhì)和源區(qū)特征研究，通常正的εHf(t)值被解釋為新生地殼熔融或者地幔物質(zhì)的加入，而εHf(t)為負值的花崗巖被認為源于古老地殼物質(zhì)（吳福元等，2007b）。水源巖體的εHf(t)值介于-12.5～-9.4。兩階段模式年齡TDM2為1864～2059 Ma（圖9a）。在t-εHf(t)圖解上，三個樣品數(shù)據(jù)點分布較為集中，且距同時期虧損地幔演化線有一定差距，并均落于球粒隕石Hf同位素演化線之下（圖9b），表明水源巖體由古元古代地殼組分經(jīng)部分熔融形成。

圖9 水源巖體鋯石Hf同位素TDM2直方圖(a)和t-εHf(t)圖解(b)Fig.9 TDM2(a)and t-εHf(t)(b)diagrams of granitic samples from the Shuiyuan pluton

水源巖體的εNd(t)值介于-10.8～-11.3，在εNd(t)-t協(xié)變圖解上，樣品數(shù)據(jù)點均位于華南元古代地殼Sm-Nd同位素演化區(qū)域（圖10a）；在εNd(t)-(87Sr/86Sr)i圖上，數(shù)據(jù)點均落入S型花崗巖區(qū)域內(nèi)（圖10b），與南嶺地區(qū)中生代其他強過鋁質(zhì)花崗巖（孫濤等，2003）十分相似。二階段Nd模式年齡TDM2為1865～2021 Ma（平均為1948 Ma），與華南地區(qū)基底變質(zhì)巖原巖年齡數(shù)據(jù)（主要為1.8～2.2 Ga，謝國剛等，1997；金文山，1998；陳江峰等，1999；朱捌，2010）基本一致，進一步揭示水源巖體源區(qū)物質(zhì)為古元古代地殼組分。

圖10 水源巖體εNd(t)-t圖（a）和εNd(t)-(87Sr/86Sr)i圖（b）Fig.10 εNd(t)-t(a)and εNd(t)-(87Sr/86Sr)i(b)diagrams of the Shuiyuan pluton

研究表明，可以利用Ba-Rb-Sr系統(tǒng)比值和CaO/Na2O比值來確定過鋁質(zhì)花崗巖的源區(qū)成分（Sylvester，1998）。一般認為，泥質(zhì)巖成分源區(qū)的成熟度較高，而砂巖成分源區(qū)成熟度較低，貧斜長石、富黏土的泥質(zhì)巖部分熔融形成的過鋁質(zhì)花崗巖CaO/Na2O比值一般小于0.3（Douce and Johnston，1991），水 源 巖 體 的CaO/Na2O比 值 介 于0.07～0.34，且絕大部分數(shù)值小于0.3，結(jié)合上述Sr-Nd-Hf同位素分析結(jié)果，認為水源巖體的源區(qū)物質(zhì)成分以古元古代地殼中變泥質(zhì)巖為主，亦存在少量變雜砂巖，與各類源區(qū)性質(zhì)判別圖中的投圖結(jié)果基本上一致（圖11）。

圖11 水源巖體δEu-(La/Yb)N圖（a）、Rb/Sr-Rb/Ba圖（b）和C/MF-A/MF圖（c）Fig.11 δEu-(La/Yb)N（a），Rb/Sr-Ba（b）and C/MF-A/MF（c）diagrams of Shuiyuan pluton

5.2.3 成巖溫壓條件

鋯石飽和溫度計是估算巖漿結(jié)晶溫度的一種簡單有效方法（Watson and Harrison，1983；秦江鋒等，2005；吳福元等，2007a）。依據(jù)Miller et al.（2003）鋯石飽和地質(zhì)溫度計算公式：TZr＝12900/[2.95+0.85M+ln(496000/Zrmelt)]（其 中M=(Na+K+2Ca)/(Si×Al)，估算了水源巖體鋯飽和溫度TZr為698℃～739℃（表1），表明其成巖溫度較高（平均為720℃），明顯低于A型花崗巖平均溫度（833℃）（劉昌實等，2003），均低于諸廣山南部的印支期（239～231Ma）其它巖體結(jié)晶溫度（寨地巖體：721℃～792℃，均值750℃；樂洞巖體：745℃～825℃，均值780℃；白云巖體：734℃～838℃，均值為781℃；龍華山巖體：765℃～843℃，均值為793℃；江南巖體：793℃～839℃，均值為823℃）（孫立強，2018），介于馬爾康、西藏及喜馬拉雅強過鋁質(zhì)花崗巖巖漿溫度區(qū)間內(nèi)（645℃～770℃）（Zhang H F et al.，2004；廖忠禮等，2006；時章亮等，2009）。

張旗等(2006，2010)依據(jù)熔體與殘留相平衡的理論及Sr、Yb的含量（Sr=400×10-6和Yb=2×10-6），劃分了五類不同壓力的花崗巖。水源巖體多數(shù)樣品數(shù)據(jù)點落在Ⅳ區(qū)域內(nèi)，屬于低Sr高Yb型，反映低壓環(huán)境。少數(shù)樣品數(shù)據(jù)點落在Ⅱ區(qū)域中，屬于低Sr低Yb型，顯示較高壓環(huán)境（圖12）。該成巖壓力轉(zhuǎn)變特點(0.8～1.0 Gpa至0.8～1.5 GPa)可能揭示巖石圈中地殼厚度可能處于碰撞加厚到伸展減薄的轉(zhuǎn)變階段。

圖12 水源巖體Yb-Sr壓力圖解Fig.12 Yb-Sr pressure diagram of the Shuiyuan pluton

以上成巖溫度壓力分析結(jié)果，暗示水源巖體的形成可能并非僅僅由碰撞階段地殼擠壓加厚增溫引起，也存在地殼拉張伸展引起的減壓機制貢獻。

因此，本文認為諸廣山南部地區(qū)的印支期水源巖體是在華南地塊和印支地塊碰撞結(jié)束后不久在加厚巖石圈構(gòu)造伸展垮塌過程中，由古元古代中-上地殼組分經(jīng)過升溫、減壓等機制部分熔融形成的。

6 結(jié)論

（1）水源巖體的細粒含斑黑云母二長花崗巖、細粒含斑二云母二長花崗巖和二云母二長花崗巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為240.6±1.6 Ma、240.2±1.7 Ma和240.0±2.9 Ma，指示水源巖體的侵位時代為中三疊世，屬印支早期巖漿活動產(chǎn)物。

（2）水源花崗巖具高硅和富堿，貧鐵、鎂、鈣、鈦、磷的特征，鋁飽和指數(shù)大于1.1，常含有白云母等富鋁礦物，屬高鉀鈣堿性系列強過鋁質(zhì)花崗巖。主、微量元素及Sr-Nd-Hf同位素組成表明其源區(qū)物質(zhì)來自古元古代成熟度較高的陸殼組分（以變泥質(zhì)巖為主，含少量變雜砂巖），屬S型花崗巖。

（3）水源巖體是由處于碰撞加厚向伸展減薄構(gòu)造轉(zhuǎn)換階段的古老地殼物質(zhì)經(jīng)過升溫、減壓等機制重熔而形成。

本次研究得到了廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊總工張輝仁正高級工程師和核工業(yè)二九〇研究所劉文泉總工、江衛(wèi)兵院長的支持和幫助，在實驗測試中武漢上譜分析科技有限責任公司提供了協(xié)助，兩位審稿專家和編輯提出了建設(shè)性意見，在此一并表示感謝。