湘東王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的巖石地球化學(xué)、鋯石U?Pb年代學(xué)和Hf同位素組成

楊立志，吳湘濱，胡斌，李杰，王璽凱

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湘東王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的巖石地球化學(xué)、鋯石U?Pb年代學(xué)和Hf同位素組成

楊立志1, 2，吳湘濱1, 2，胡斌1, 2，李杰1, 2，王璽凱1, 2

(1. 中南大學(xué) 有色金屬成礦預(yù)測(cè)與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410083；2. 中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083)

王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖出露于湖南省東部，通過(guò)地球化學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)方法對(duì)其巖石元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鋯石U?Pb?Hf同位素組成進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明：該巖體為富SiO2(其質(zhì)量分?jǐn)?shù)(SiO2)為74.46%~75.79%)和Al2O3((Al2O3)為12.47%~12.83%)，貧TFe2O3((TFe2O3)為0.96%~1.09%)和MgO((MgO)為0.17%~0.27%)，且相對(duì)貧鈉富鉀((Na2O)/(K2O)為0.39~0.57)的高鉀鈣堿性、強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖；稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，具有明顯四組分配分曲線特征，相對(duì)富集Rb，Th，U，K，Nd，Hf和Sm，而虧損Ba，Eu，Sr，Ti和P；王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的侵位年齡為(224.7±4.4) Ma，鋯石的Hf(t)較穩(wěn)定，為?6.83~?3.44，這表明王仙花崗閃長(zhǎng)屬于S型花崗巖，是華夏地塊中元古代較成熟的泥質(zhì)地殼部分熔融并有少量幔源物質(zhì)侵入，經(jīng)高程度分離結(jié)晶作用形成的；印支晚期華南板塊同時(shí)受到古特提斯洋閉合和古太平洋板塊向北西俯沖的影響，在碰撞后的伸展環(huán)境中，幔源物質(zhì)底侵，造成地殼物質(zhì)部分熔融并與幔源物質(zhì)混合，形成王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖。

王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖；鋯石U?Pb年代學(xué)；Hf同位素；湘東；印支期

在中生代，華南板塊由特提斯構(gòu)造域向古太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)化[1]，大地構(gòu)造背景、構(gòu)造動(dòng)力學(xué)體制均發(fā)生了劇烈變動(dòng)，是區(qū)域構(gòu)造?巖漿活動(dòng)的高峰期。在該背景下，發(fā)育了以印支期和燕山期為主的巖漿活動(dòng)，巖性以花崗巖為主，同時(shí)也侵入了少量的基性巖[2?3]。相對(duì)于燕山期巖漿巖，人們對(duì)印支期巖漿巖的研究較少，目前人們對(duì)其成因存在該時(shí)期花崗巖的成因背景存在島弧、后碰撞、后造山、擠壓加厚等多種不同的觀點(diǎn)[4]，且是否受到古太平洋板塊的影響也同樣存在爭(zhēng)議。然而，印支期巖漿巖周邊分布有大量的貴金屬和有色金屬礦床(點(diǎn))[5]，且常作為熱液型鈾礦的基巖或者圍巖[6]，顯示其與成礦具有密切聯(lián)系。因此，對(duì)華南板塊印支期巖漿巖的研究對(duì)揭示區(qū)域構(gòu)造演化和多金屬成礦事件具有重要的意義。本文研究的王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖位于湖南省東部靠近江西，區(qū)域內(nèi)巖漿巖發(fā)育，王凱興等[7?8]對(duì)區(qū)內(nèi)丫江橋巖體、宏夏橋和板杉鋪巖等進(jìn)行了大量研究，然而并未涉及對(duì)王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖研究。本文作者系統(tǒng)地對(duì)王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的主量、微量元素和單顆粒鋯石的LA?ICP?MS U?Pb年齡、Hf同位素組成進(jìn)行研究，討論王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的形成年齡、巖石成因、源區(qū)性質(zhì)及成巖構(gòu)造環(huán)境，以便為區(qū)域印支期巖漿活動(dòng)、構(gòu)造背景和動(dòng)力學(xué)機(jī)制提供新證據(jù)。

1 地質(zhì)概況及巖相學(xué)

人們普遍認(rèn)為，華南板塊是由北西側(cè)的揚(yáng)子地塊和南東側(cè)的華夏地塊組成，格林威爾造山作用使二者拼合為統(tǒng)一塊體，呈北東東向展布的江南造山帶通常被認(rèn)為是兩者的過(guò)渡邊界(見圖1)[9]。王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖位于湖南省東部，處于江南造山帶的中段、欽杭成礦帶內(nèi)。區(qū)域地層出露較全，除奧陶系、志留系、下泥盆統(tǒng)、中三疊統(tǒng)、中上侏羅統(tǒng)和新第三系外，自元古界的板溪群至第四系均有出露，其中元古界板溪群和白堊系出露最廣泛。區(qū)域巖漿巖出露廣泛，以酸性和中酸性為主，多呈巖基、巖株和各類淺成脈巖產(chǎn)出，基性巖多呈脈狀零星出露。巖漿活動(dòng)表現(xiàn)為多期性的特征，以加里東期、海西—印支期和燕山期為主[10]。

(a) 湖南中東部區(qū)域綜合地質(zhì)簡(jiǎn)圖；(b) 湖南王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖區(qū)域綜合地質(zhì)簡(jiǎn)圖

王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖野外照片及其薄片顯微照片見圖2。王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖分布于醴陵以北的王仙、大林橋一帶，位于宏廈橋巖體和板杉鋪巖體的東側(cè)、丫江橋巖體的東北側(cè)(圖1(a))，侵位于板溪群、泥盆系和石炭系中(圖1(b))。王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖體整體走向北東—北東東，局部巖枝可變?yōu)楸蔽鳌蠔|方向，發(fā)育北東和北西走向的兩組節(jié)理(圖2(a))，呈不規(guī)則狀分布，出露面積約為15 km2。王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖呈灰白色—淺紅色，斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造(圖2(b))。斑晶粒度介于0.3~3.0 mm，且主要介于0.2~0.4 mm和1.0~2.0 mm這2個(gè)區(qū)間，這2個(gè)區(qū)間的王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%~30%，主要由石英、斜長(zhǎng)石和少量黑云母組成。基質(zhì)具顯微結(jié)構(gòu)，主要由石英和斜長(zhǎng)石組成，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%~85%(見圖2(c)和(d))。副礦物主要為磷灰石、鋯石、獨(dú)居石和石榴子石。蝕變較強(qiáng)，主要為碳酸鹽化、絹云母化、綠泥石化、硅化等。

2 樣品采集及分析方法

6件王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖樣品均采集于地表，選擇風(fēng)化較弱弱的樣品。對(duì)其中5件樣品的主微量元素進(jìn)行分析；在另一件樣品中挑選鋯石，進(jìn)行鋯石同位素測(cè)試。

全巖主量及微量元素測(cè)試工作均于澳實(shí)分析檢測(cè)(廣州)有限公司進(jìn)行。主量元素采用硼酸鋰?硝酸鋰溶解、X熒光光譜分析方法進(jìn)行分析，微量元素采用硼酸鋰熔融、等離子質(zhì)譜定量方法進(jìn)行分析。主微量元素的具體實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程見文獻(xiàn)[11]。

LA?ICP?MS鋯石U?Pb定年測(cè)試在南京聚譜檢測(cè)科技有限公司完成，采用的儀器為193 nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)(Teledyne Cetac Technologies公司制造，型號(hào)為Analyte Excite)、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP?MS)(安捷倫科技(Agilent Technologies)制造，型號(hào)為Agilent 7700x)。束斑直徑為35 μm，能量密度為6.0 J/cm2，頻率為8 Hz，共剝蝕40 s。91500標(biāo)準(zhǔn)鋯石為外標(biāo)，GJ?1標(biāo)準(zhǔn)鋯石為盲樣，NIST SRM 610為外標(biāo)[12]。

鋯石Hf同位素測(cè)試在南京聚譜檢測(cè)科技有限公司完成，采用的儀器為Teledyne Cetac Technologies公司制造的193 nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕儀器(型號(hào)為Analyte Excite)和多接收器?電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(MC? ICP?MS，Nu Instruments公司制造，型號(hào)為Nu Plasma II)。束斑直徑為50 μm，能量密度為6.0 J/cm2，頻率為8 Hz，共剝蝕40 s。在測(cè)試過(guò)程中，每隔10顆樣品鋯石，交替測(cè)試3顆標(biāo)準(zhǔn)鋯石(包括GJ-1，91500和Penglai型鋯石)，以檢驗(yàn)鋯石Hf同位素?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量。

(a) 宏觀照片；(b) 手標(biāo)本照片；(c)，(d) 微觀照片

相關(guān)圖解見圖3[13?18]。前人研究表明，標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1，91500和Penglai型鋯石的(176Hf)/(177Hf)分別為0.282 012[13]，0.282 307±0.000 031[14]和0.282 906± 0.000 010[15](其中，為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。在測(cè)試過(guò)程中，GJ-1，91500和Penglai型鋯石的(176Hf)/(177Hf)分別為0.282 009~0.282 012，0.282 304~0.282 312和0.282 891~0.282 921，在誤差范圍內(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)值一致。

3 分析結(jié)果

3.1 元素地球化學(xué)

5件花崗閃長(zhǎng)斑巖樣品的全巖主量、微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。

5件花崗閃長(zhǎng)斑巖樣品的SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)即(SiO2)較高，為74.46%~75.79%，平均值為74.97%；(Na2O)為1.64%~2.50%，平均值為1.89%；(K2O)為4.23%~ 4.45%，平均值為4.34%；(Na2O)/(K2O)為0.39~0.57，鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；里特曼指數(shù)()為1.07~1.44，屬于鈣堿性巖，在(SiO2)?(K2O)圖解上落入高鉀鈣堿性系列(見圖3(a))；在全堿?硅(TAS)分類圖中(見圖3(b))，樣品均落入花崗巖范疇；(Al2O3)為12.47%~12.83%，平均值為12.64%；(Al2O3)/ [(CaO)+(Na2O)+(K2O)]為1.15~1.23(其中，為物質(zhì)的量，mol)，平均值為1.19，總體上屬于過(guò)鋁質(zhì)巖(見圖3(c))；(TFe2O3)(0.96~1.09%)和(MgO) (0.17~ 0.27%)均較低，均投影于鎂質(zhì)花崗巖的范疇(見圖3(d))?；◢忛W長(zhǎng)斑巖樣品的稀土總質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，為(61.94~66.51)×10?6，平均值為63.44×10?6；(LaN)/(YbN)為2.98~3.29，平均值為3.17；LREE相對(duì)富集，HREE相對(duì)虧損(見圖4(a))。樣品δ(Eu)為0.21~0.27，平均值為0.24，具有強(qiáng)烈的負(fù)Eu異常；而δ(Ce)為0.94~0.96，反映樣品具有微弱的負(fù)Ce異常。配分曲線具有明顯的四組分特征。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖中(見圖4(b)，表現(xiàn)出相對(duì)富集Rb，Th，U，K，Nd，Hf和Sm，相對(duì)虧損Ba，Sr，Ti和P。

(a) w(K2O)?w(SiO2)圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[16])；(b) 花崗巖類TAS分類圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[17])；(c) n(Al2O3)/[n(CaO)+n(Na2O)+ n(K2O)]–n(Al2O3)/[n(CaO)+n(Na2O)]圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[18])；(d) (w(SiO2)?w(FeOT))/(w(FeOT)+w(MgO))圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[17])

3.2 鋯石U?Pb年代學(xué)

在樣品LY-22中獲得20個(gè)有效測(cè)點(diǎn)，其同位素測(cè)試結(jié)果見表2。鋯石陰極發(fā)光圖像和U?Pb年齡諧和圖見圖5。從圖5(a)可見：鋯石多呈長(zhǎng)柱狀，自形結(jié)構(gòu)，顆粒粒徑多介于90~140 μm，長(zhǎng)寬比為2~4，具有明顯的韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)；(Th)/(U)較高，介于0.57~2.14，顯示典型巖漿鋯石的特征[20]。從圖5(b)可見：20個(gè)測(cè)點(diǎn)構(gòu)成1條U-Pb等時(shí)線，其與一致曲線相交得到的年齡為(224.7±4.4) Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差為3.2)。于津海等[21?22]認(rèn)為在鋯石諧和圖中所示的這種類型的偏離情況下，交點(diǎn)年齡可以代表巖漿的結(jié)晶年齡。

3.3 鋯石Hf同位素

對(duì)樣品LY-22中的鋯石進(jìn)行Hf同位素測(cè)試，結(jié)果見表3。測(cè)點(diǎn)的(176Hf)/(177Hf)介于0.282 445~ 0.282 539。根據(jù)每顆鋯石的U?Pb年齡計(jì)算，Hf(t)(其含義及計(jì)算式見文獻(xiàn)[23])為?6.83~?3.44，變化范圍較小，平均值為?5.69；二階段模式年齡(DM2)為 1 477~1 692 Ma，平均為1 619 Ma。

表1 王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖主量、微量元素組成

注：D為分異指數(shù)；(Zr)為鋯飽和溫度；g*=(MgO)/[(MgO)+(Fe2O3)]；為質(zhì)量分?jǐn)?shù)；為物質(zhì)的量。

(a) 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖；(b) 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解

表2 王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖鋯石La?ICP?MS U?Pb同位素測(cè)試結(jié)果

注：為均方誤差。

(a) 鋯石陰極發(fā)光圖像；(b) U?Pb年齡諧和圖(MSWD為平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差)

表3 王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖鋯石Hf同位素組成

4 討論

4.1 花崗巖成因

王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的10 000(Ga)/(Al)介于2.37~2.49，高場(chǎng)強(qiáng)元素Zr，Nb，Ce和Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為(110.4~121.1)×10?6，遠(yuǎn)低于A型花崗巖的下限2.6×10?6和350×10?6；鋯石飽和溫度介于739~758 ℃，明顯低于澳大利亞Lachlan褶皺帶鋁質(zhì)A型花崗巖839 ℃的平均鋯石飽和溫度[24]，而與典型S型花崗巖的平均鋯石飽和溫度基本相符(764 ℃[24])。此外，在花崗巖判別圖見圖6。從圖6可見：王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖均落入I&S型花崗巖區(qū)域，顯示該巖體不屬于A型花崗巖；同時(shí)，王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖具有富SiO2和Al2O3而貧CaO的特征；(Al2O3)/[(CaO)+(Na2O)+(K2O)]較高，介于1.15~1.24，并富集云母等過(guò)鋁質(zhì)礦物，屬于強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖。這些特征與S型花崗巖的特征相似，而與I型花崗巖的特征有明顯區(qū)別。綜上可知，王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖屬于S型花崗巖。

(a) w(Zr)?w(Ca)/w(Al)圖解; (b) [w(Na2O)+w(K2O)]/w(CaO)?[w(Zr)+w(Nb)+w(Ce)+w(Y)]圖解

研究表明，很多S型花崗巖存在巖漿混合作用，如南嶺萬(wàn)洋山S型花崗巖[25?26]和會(huì)同巖體[27]等；同時(shí)，在印支晚期，華南板塊存在幔源巖漿活動(dòng)，在湖南寧遠(yuǎn)和道縣等地發(fā)育的玄武質(zhì)巖體[3]，在雙峰地區(qū)的紫云山巖體、丫江橋巖體的形成過(guò)程也被證實(shí)與幔源巖漿有關(guān)[28]。本次研究的王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖相對(duì)富集Rb，Th，U，K，Nd，Hf和Sm，而相對(duì)虧損Ba，Sr，Ti和P等稀土微量元素，具有殼源花崗巖的特征[9]。然而，其同樣具有殼幔巖漿混合的特征，具體證據(jù)如下：1) 花崗閃長(zhǎng)斑巖的(Zr)/(Hf)為18.5~20.0，介于原始地幔((Zr)/(Hf)=36.27)和大陸地殼((Zr)/(Hf)= 11.0)[29]之間，其(Th)/(U)為2.7~6.8，同樣高于地殼平均值(2.8)[30]；2) 花崗閃長(zhǎng)斑巖形成于較低的壓力環(huán)境，暗示深度較淺，可以確定其形成不是由于地殼增厚使得下地殼部分熔融形成的，其部分熔融很可能與幔源巖漿的底侵有關(guān)；3) 花崗閃長(zhǎng)斑巖鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，屬于高鉀鈣堿性系列；4) 花崗閃長(zhǎng)斑巖的二階段模式年齡(DM2)為(1 477~1 692) Ma，均低于區(qū)域的基底年齡(1.7~2.7)×109a[31]。因此，王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖雖然主要來(lái)源于地殼的部分熔融，但很可能存在少量地幔物質(zhì)的加入，而其較穩(wěn)定的Hf(t)和未發(fā)現(xiàn)暗色微粒包體顯示殼幔物質(zhì)混合較徹底。

然而，王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖具有明顯的富硅和貧鎂鐵的特征，不能直接用幔源巖漿與地殼物質(zhì)的混合來(lái)解釋。王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的鐵、鎂、鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，且含有較低的g*(0.26~0.35)，(Zr)/(Hf)，(Rb)/(Sr)和(Th)/(U)以及較高的分異指數(shù)D(86.24~ 90.92)，均顯示較高程度的分異演化[31]。Ba，Sr和Eu的負(fù)異常反映了存在斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石的結(jié)晶分 離[32?33]；P和Ti的負(fù)異常則與磷灰石和鈦鐵礦的分離結(jié)晶有關(guān)。因此，王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖是幔源巖漿底侵引起古老地殼物質(zhì)重熔，幔源物質(zhì)和殼源物質(zhì)較徹底地混合后，經(jīng)歷高程度的分離結(jié)晶作用形成的。

4.2 源區(qū)特征

王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖鋯石的Hf(t)較穩(wěn)定，為?6.83~?3.44，與相鄰的同時(shí)期紫云山巖體的Hf(t)(?10~?1.6[34])和丫江橋巖體的Hf(t)(?10.54~1.08[7])相似，DM2介于(1 477~1 692) Ma，顯示王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖為中元古代下地殼部分熔融的產(chǎn)物。魯玉龍等[34]的研究表明，來(lái)源于華夏地塊源區(qū)和揚(yáng)子地塊源區(qū)的印支期花崗巖具有明顯不同的地球化學(xué)特征。本次研究的王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖為強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖，具有高(SiO2)，(K2O)+(NaO)，(Rb)/(Sr)和(Rb)/(Ba)，稀土總質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低、輕重稀土分異不大，Eu負(fù)異常明顯，且為S型花崗巖，這與華夏地塊中的冒峰、柯樹嶺、王仙嶺、陽(yáng)明山等印支期巖體相似，而明顯不同于揚(yáng)子地塊南緣的如大神山、白馬山、溈山、紫云山、南岳等印支期巖體，顯示王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的源區(qū)物質(zhì)可能來(lái)源于華夏地塊中的中元古代下地殼物質(zhì)。

根據(jù)脫水熔融實(shí)驗(yàn)，SYLVESTER[35]認(rèn)為(CaO)/(Na2O)是判斷過(guò)鋁質(zhì)花崗巖源區(qū)為黏土巖或者砂屑巖的重要依據(jù)。(CaO)/(Na2O)?(Al2O3)/(TiO2)與花崗巖(Rb)/(Sr)-(Rb)/(Ba)圖解見圖7[35]。王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的(CaO)/(Na2O)為0.43~1.16，均大于0.30。而在圖7(a)中，樣品均投影于分界線之上的位置，顯示其為砂屑巖、正片麻巖或者含大量水的泥質(zhì)巖部分熔融形成的過(guò)鋁質(zhì)花崗巖。5件樣品的(Rb)/(Sr)和(Rb)/(Nd)分別介于4.24~9.38和30.50~35.50之間，明顯高于中國(guó)東部上地殼的(Rb)/(Sr)和(Rb)/(Nd)(分別為0.31和6.80[36])，表明其源區(qū)為成熟度較高的地殼物質(zhì)，在(Rb)/(Sr)?(Rb)/(Ba)圖解中(圖7(b))，樣品點(diǎn)均投影于富黏土巖源區(qū)的區(qū)域。同時(shí)，黏土巖在較低溫度下部分熔融時(shí)，含Ti礦物為難容相，會(huì)造成初始熔體具有較高的(Al2O3)/(TiO2)，而王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖具有較高的(Al2O3)/(TiO2)(155.9~179.7)和較低的形成溫度，也顯示其源區(qū)可能含大量水。因此，王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的源區(qū)應(yīng)為含大量水的富黏土源區(qū)。

(a) w(CaO)/w(Na2O)?w(Al2O3)/w(TiO2)圖解；(b) 花崗巖w(Rb)/w(Sr)?w(Rb)/w(Ba)圖解

4.3 地球動(dòng)力學(xué)意義

自印支期以來(lái)，華南地區(qū)經(jīng)歷了從特提斯構(gòu)造域向太平洋構(gòu)造域的轉(zhuǎn)換，因此，華南地區(qū)在該時(shí)期的動(dòng)力學(xué)演化需考慮不同構(gòu)造體系的影響。在印支運(yùn)動(dòng)中，華南陸塊受到特提斯構(gòu)造域的影響，與其南側(cè)的Sibumsu陸塊沿著Song Ma縫合帶于(258~243) Ma發(fā)生碰撞，造成東亞境內(nèi)古特提斯洋在約245 Ma關(guān)閉[37]，并引發(fā)華南陸塊與華北陸塊沿著秦嶺—大別陸塊發(fā)生碰撞，高級(jí)變質(zhì)作用發(fā)生于(230~226) Ma。因此，華南板塊內(nèi)形成了大量印支期的EW向褶皺和NE向的斷裂的右旋走滑運(yùn)動(dòng)，顯示該時(shí)期遭受南北向的擠壓作用[38]。此外，華南陸塊在印支期還形成了大量 NE—NNE向的褶皺和逆沖推覆構(gòu)造，魯玉龍等[5, 33]認(rèn)為這與該時(shí)期太平洋板塊向北西俯沖有關(guān)。這顯示在印支期，華南陸塊同時(shí)受到兩大構(gòu)造域體系的影響。

華南板塊在印支期的這種構(gòu)造體系中，經(jīng)歷了地殼疊置、增厚和熱?應(yīng)力的松弛等不同的構(gòu)造環(huán)境，發(fā)育大量的花崗巖[38]。華南板塊的印支期花崗巖主要呈面狀分布于海南、廣西、廣東、福建、江西和湖南等地，約占華南花崗巖出露面積的12.3%，并可分為早期(243~233) Ma和晚期(224~204) Ma兩期活動(dòng)[38?39]。從空間上看，在華南板塊內(nèi)，印支期花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)具有由南向北、活動(dòng)年齡逐漸減小的特點(diǎn)[40]，湖南境內(nèi)主要發(fā)育印支晚期的花崗巖[11, 40]。本文通過(guò)鋯石U?Pb年代學(xué)的方法，得到王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖形成年齡為(224.7±4.4) Ma，該年齡與其南側(cè)的丫江橋巖體成巖年齡相似((220.5±2.1) Ma[7])，而低于其北側(cè)的宏夏橋和板杉鋪巖體(422 Ma和421 Ma[8])，顯示該巖體屬于華南板塊印支晚期大規(guī)?；◢徺|(zhì)巖漿活動(dòng)的一部分。在PEARCE等[41]推薦的微量元素構(gòu)造判別圖中(見圖8)，王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的樣品均投影于同碰撞的范疇。然而，研究表明，花崗質(zhì)熔體的地球化學(xué)性質(zhì)主要取決于其源區(qū)的性質(zhì)，并非形成所處的大地構(gòu)造環(huán)境[42]。在華南板塊印支晚期的花崗巖中，除大陸的I型和S型花崗巖外，逐漸發(fā)現(xiàn)了大量的A型花崗巖，如錫田花崗巖(220 Ma[43])、浙江的靖居花崗巖[44]和大爽巖 體[45]等。此外，除花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)外，還發(fā)育寧遠(yuǎn)保安圩中心鋪和李宅湘堿性玄武巖(205.5 Ma和212.3 Ma)[3]、道縣玄武質(zhì)巖(224~204 Ma[46])，且在紫云山巖體、丫江橋巖體等巖體中，發(fā)現(xiàn)了大量同時(shí)期的暗色微粒包體，均反映在華南板塊中部存在幔源物質(zhì)的底侵活動(dòng)，處于伸展環(huán)境。幔源物質(zhì)同樣參與了本文所研究的王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的成因過(guò)程，因此，在印支晚期華南板塊應(yīng)該是處于碰撞后的伸展環(huán)境，幔源物質(zhì)的底侵使得地殼物質(zhì)部分熔融，在華南地塊形成了包括王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖在內(nèi)的以花崗質(zhì)巖漿為主的巖漿巖。

(a) w(Rb)?(w(Yb)+w(Nb))圖解；(b) 花崗巖w(Nb)?w(Y)圖解

5 結(jié)論

1) 王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖的(SiO2)和(Al2O3)較高，而(TFe2O3)和(MgO)較低，稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，具有四組分的配分曲線特征，相對(duì)富集Rb，Th，U，K，Nd，Hf和Sm，相對(duì)虧損Ba，Eu，Sr，Ti和P。LA?ICP?MS鋯石U?Pb測(cè)年表明該變基性巖形成于(224.7±4.4) Ma，而鋯石的Hf(t)為?6.83~?3.44。

2) 王仙花崗閃長(zhǎng)斑巖屬于過(guò)鋁質(zhì)的S型花崗巖，是幔源物質(zhì)底侵造成華夏地塊中元古代黏土源區(qū)部分熔融、經(jīng)歷高程度的分離結(jié)晶作用形成的。

3) 在印支期晚期，華南地塊處于特提斯洋閉合和古太平洋板塊向北西俯沖的多板塊匯聚背景下碰撞后伸展環(huán)境中，地殼減薄和幔源物質(zhì)上涌，地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融。

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(編輯 陳燦華)

Geochemistry, geochronology and zircon Hf isotope of Wangxian granodiorite-porphyry in eastern Hunan Province and its geological significance

YANG Lizhi1, 2, WU Xiangbin1, 2, HU Bin1, 2, LI Jie1, 2, WANG Xikai1, 2

(1. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring, Ministry of Education, Central South University, Changsha 410083, China;2. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China)

The Wangxian granodiorite?porphyry is exposed at the eastern Hunan Province, rock element mass fraction and zircon Pb?Hf isotopes were studied by geochemical methods and geochronology. The results show that the Wangxian granodiorite?porphyry is characterized by strongly peraluminous composition and highpotassiumCa-alkalineseries with high(SiO2) (74.46%—75.79%) and(Al2O3) (12.47%—12.83%), and low(TFe2O3) (0.96%—1.09%),(MgO) (0.17%—0.27%) and(Na2O)/(K2O)(0.39—0.57). The trace elements of the Wangxian granodiorite?porphyry has low total REE contents, strong enrichment of Rb, Th, U, K, Nd, Hf and Sm, and relative depletion of Ba, Eu, Sr, Ti and P? REE distribution curve presents as four groups of different curves. The emplacement age of the Wangxian granodiorite? porphyry is determined in (224.7±4.4) Ma. The primary zircons have uniform and negativeHf(t)(?6.83—?3.44), which indicates that the Wangxian granodiorite?porphyry belongs to S-type granites, and is formed by partial melting of mesoproterozoic crustal material of the Cathaysia block and mixed with some mantle-sourced magma. The magma experiences a strong crystal fractionation process. Combined with the Indosinian period tectonic development of South China, the Wangxian granodiorite?porphyry formed in an extensional rift intraplate environment, which is related to the closure of the paleo?Asian Ocean and NW-trending flat subduction of paleo?Pacific plate. The extensional setting induces the underplating of the basaltic magma, leading to partial melting of crustal rocks.

Wangxian granodiorite?porphyry; zircon U?Pb dating; Hf isotope; eastern Hunan Province; Indosinian period

10.11817/j.issn.1672-7207.2018.09.022

P595；P597

A

1672?7207(2018)09?2280?12

2017?10?12；

2017?12?15

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973 計(jì)劃)項(xiàng)目(2014CB440900)；中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(DD20160183) (Project(2014CB440901) supported by the National Basic Research Program(973 Program) of China; Project(DD20160183) supported by the China Geological Survey)

吳湘濱，博士，教授，從事礦床學(xué)研究；E-mail: wuxb133@126.com