贛中早古生代古嶂花崗巖體的巖石學(xué)特征及其成因

（東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，南昌 330000）

在贛中地區(qū)分布著大量火山巖，在此地區(qū)前人做了一定程度的研究，但大部分都是對于燕山期和印支期的研究，本次以贛中地區(qū)古嶂加里東期花崗巖體作為研究對象，綜合分析其巖相學(xué)特征及地球化學(xué)特征，探討古嶂花崗巖的巖石類型及巖石成因，結(jié)合整個華南地區(qū)在加里東期的構(gòu)造演化過程，探討古嶂花崗巖形成的構(gòu)造背景。

1 地質(zhì)背景及成巖年代

研究區(qū)域位于江西中部于都縣，古嶂花崗巖巖體展布方向為NNE向，位于于山巖體西南部，展布方向與于山巖體方向一致。加里東期花崗巖主要分布在研究區(qū)東部及南部和西南部，沿著北東向展布，與鄰區(qū)的片麻狀付坊花崗巖（434～444Ma，張芳榮等，2010）構(gòu)成了一條加里東期花崗巖帶。這些加里東期花崗巖包括古嶂花崗巖。

2 巖相學(xué)及地球化學(xué)特征

2.1 巖石學(xué)及巖相學(xué)特征

古嶂花崗巖的主體部分主要為中粗粒黑云母花崗巖，有少量花崗閃長巖。巖石呈灰色、深灰色，有少部分呈肉紅色。巖石可見主要礦物有石英（30%）、鉀長石（30%）、斜長石（35%）、黑云母（5%）等，呈中、粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，巖石主要為塊狀構(gòu)造，有少數(shù)片麻狀構(gòu)造（圖1a）。

圖1 古嶂巖體野外及鏡下特征

花崗巖巖石礦物薄片在主要礦物為石英（25%～30%）、鉀長石（40%～45%）、斜長石（20%～25%）、黑云母（4%）、白云母（1%）；副礦物主要有鋯石、磷灰石、綠簾石、磁鐵礦、獨居石等。呈中、粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)。黑云母呈半自型片狀，為褐色、褐黃色具多色性，部分發(fā)生泥化，部分黑云母含放射性礦物，見明顯放射暈，表明其結(jié)晶應(yīng)在巖漿活動早期，暗示巖漿并不貧水（圖1b）；

白云母大部分為原生白云母，此部分白云母顆粒較大，晶型較好（圖1c），少部分次生白云母是以交代黑云母和長石出現(xiàn)，發(fā)育很差，晶體顆粒很小。

圖2 古嶂花崗巖主量元素圖解

2.2 主量元素地球化學(xué)特征

從古嶂花崗巖主量元素分析結(jié)果即表1可看出，古嶂巖體中，花崗巖巖體主量元素中，有較高的SiO2含量（72.3%～73.1%,平均72.7%）、K2O+Na2O含量為（7.61%～7.75%，K2O/Na2O>1）；有較高的Al2O3（13.50%～13.90%，平均值為13.70%）；較低的CaO（0.44%～0.92%，平均為0.65%）和P2O5（0.23～0.24，平均值0.23）、有較高的Fe2O3含量（2.17%～2.81%），較低的MgO含量（0.51%～0.55%）；FeOT/MgO有較高的比值（3.83～4.60，平均4.56），屬于鐵質(zhì)花崗巖；P2O5的含量較高（0.23%～0.24%），隨著SiO2含量的增加其含量并沒有明顯的變化，這表明其初始巖漿為過鋁質(zhì)巖漿(Chappell,1999;Li et al.,2007)。

2.3 微量元素地球化學(xué)

圖3 （a）古嶂花崗巖稀土配分圖（球粒隕石數(shù)據(jù)自Boynton and Henderson，1984）

圖3 （b）微量元素蛛網(wǎng)圖（原始地幔數(shù)據(jù)自Sun and Mcdonough，1989）

在微量元素蛛網(wǎng)圖中（圖3b）可看出，古嶂花崗巖體主要是相對富集Rb、Th、U和稀土元素Ce、Sm、Nd，相對虧損Ba、Sr、Nb。分布曲線呈明顯的左側(cè)“隆起”，右側(cè)“平緩”的特征。古嶂花崗巖有很高的Rb/Sr比值（2.49～4.48，平均值為3.18），明顯高于中國東部上地殼（0.31）（高山，1999），花崗巖的Rb/Sr比值大于0.5，暗示其主要來源于地殼（陳衛(wèi)鋒等，2007）；Rb/Nb比值（6.9～12.8），也明顯高于中國東部上地殼（6.8）（高山，1999）；Zr/Hf平均比值（33.26），Nb/Ta平均比值（12.84）。

古嶂花崗巖體稀土總量（163.6～198.5ppm）,與華南古生代其他地塊花崗巖相比其含量較高。LREE/HREE的值（2.97～3.54，平均值3.11），(La/Yb)N的值（0.96～1.92，平均值1.43）、(La/Sm)N的值（0.33～0.46，平均值0.41）、(Gd/Yb)N的值（1.63～2.37，平均值1.92）。古嶂花崗巖巖體稀土模式配分圖呈輕微右傾型，富集輕稀土（圖3a）。

在銪虧損方面，古嶂花崗巖Eu（δEu=0.12～0.15），有明顯的Eu 負(fù)異常，形成明顯的“谷”（圖3a），反應(yīng)巖漿在巖漿結(jié)晶過程中可能存在斜長石明顯的結(jié)晶分異或源區(qū)有斜長石殘留。

2.4 巖石類型及構(gòu)造背景

通常來說，S型花崗巖中含有原生白云母、石榴子石、堇青石等富鋁礦物，并且都為強過鋁質(zhì)花崗巖。古嶂花崗巖富含鋁礦物白云母，且大多為原生白云母，P2O5的含量也較高，僅發(fā)現(xiàn)少量角閃石在花崗閃長巖中出現(xiàn)，這是過鋁質(zhì)花崗巖的特征；巖石中黑云母多色性均為褐色到黃色，而不是褐色到紅色，是典型的S型花崗巖特征；通過其主量元素特征可知巖體的A/CNK比值為1.15～1.29，平均1.23，屬過鋁質(zhì)-強過鋁質(zhì)，這些特征表明古嶂花崗巖為S型花崗巖。古嶂花崗巖體屬于S型花崗巖，巖漿起源于變質(zhì)沉積巖。同時古嶂花崗巖體屬于低Ba-Sr花崗巖，在巖漿起源上不像高Ba-Sr花崗巖那樣與洋殼俯沖有關(guān)，也不與富Ba、Sr 鐵鎂質(zhì)的巖漿底侵、或巖石圈受碳酸鹽流體交代富集成因有聯(lián)系，而很可能是殼源物質(zhì)地部分熔融的產(chǎn)物（蘭鴻鋒，2016）。古嶂花崗巖體3個樣品的CaO/Na2O比值為0.16、0.34、0.23，Sylvester（1998）提出可以根據(jù)CaO/Na2O的比值判定花崗巖物源成分：CaO/Na2O＞3，表示源區(qū)是砂質(zhì)巖；CaO/Na2O＜3，表示源區(qū)是泥質(zhì)巖成分。所以古嶂花崗源巖應(yīng)該是以泥質(zhì)成分為主，含部分砂質(zhì)成分。

圖5 古嶂花崗巖Rb-Y+Nb圖解

表1 古嶂花崗巖主量元素（wt%）

表2 古嶂花崗巖微量元素（ppm）

通過本次研究，在Rb-Y+Nb圖解中，古嶂花崗巖投點都投在后碰撞花崗巖中（圖4），此外，在SiO2-K2O圖解（圖2c）中，古嶂花崗巖都落入高鉀鈣堿系列中，而高鉀鈣堿系列巖漿也是后碰撞巖漿活動的重要標(biāo)志之一（唐文龍，2007），所以表明，古嶂花崗巖是形成于后碰撞環(huán)境。

3 結(jié)論

1）古嶂花崗巖巖體主要以黑云母花崗巖為主，有部分花崗閃長巖，主要為塊狀構(gòu)造。巖體地球化學(xué)特征表明，古嶂花崗巖A/CNK＞1.1，屬于過鋁質(zhì)—強過鋁質(zhì)巖。根據(jù)ACF圖，及發(fā)現(xiàn)有明顯的原生白云母，表明其屬于S型或殼源型花崗巖類。

2）古嶂花崗巖體樣品在SiO2-K2O圖解都入高鉀鈣堿系列中，高鉀鈣堿系列巖漿也是后碰撞巖漿活動的重要標(biāo)志之一，加上在Rb-Y+Nb圖解中，樣品都落入后碰撞區(qū)域內(nèi)，所以可以證明古嶂花崗巖體是形成于后碰撞伸展構(gòu)造環(huán)境中，屬后碰撞花崗巖。