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    南岭地区温公岩体的岩石成因及其构造指示

    甘成势 王岳军 蔡永丰 刘汇川 张玉芝 宋菁菁 郭小飞

    甘成势, 王岳军, 蔡永丰, 刘汇川, 张玉芝, 宋菁菁, 郭小飞, 2016. 南岭地区温公岩体的岩石成因及其构造指示. 地球科学, 41(1): 17-34. doi: 10.3799/dqkx.2016.002
    引用本文: 甘成势, 王岳军, 蔡永丰, 刘汇川, 张玉芝, 宋菁菁, 郭小飞, 2016. 南岭地区温公岩体的岩石成因及其构造指示. 地球科学, 41(1): 17-34. doi: 10.3799/dqkx.2016.002
    Gan Chengshi, Wang Yuejun, Cai Yongfeng, Liu Huichuan, Zhang Yuzhi, Song Jingjing, Guo Xiaofei, 2016. The Petrogenesis and Tectonic Implication of Wengong Intrusion in the Nanling Range. Earth Science, 41(1): 17-34. doi: 10.3799/dqkx.2016.002
    Citation: Gan Chengshi, Wang Yuejun, Cai Yongfeng, Liu Huichuan, Zhang Yuzhi, Song Jingjing, Guo Xiaofei, 2016. The Petrogenesis and Tectonic Implication of Wengong Intrusion in the Nanling Range. Earth Science, 41(1): 17-34. doi: 10.3799/dqkx.2016.002

    南岭地区温公岩体的岩石成因及其构造指示

    doi: 10.3799/dqkx.2016.002
    基金项目: 

    国家自然科学基金项目 41402165

    国家自然科学基金项目 41372198

    国家重点基础研究发展计划项目 2014CB440901

    详细信息
      作者简介:

      甘成势(1990-),男,硕士,主要从事构造地质学研究.E-mail: ganchengshi@gig.ac.cn

      通讯作者: 王岳军, E-mail: wangyuejun@mail.sysu.edu.cn
    • 中图分类号: P548

    The Petrogenesis and Tectonic Implication of Wengong Intrusion in the Nanling Range

    • 摘要: 南岭构造带处于古特提斯构造域与古太平洋构造域的复合部位,是研究古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的理想地区.温公岩体位于广东省梅州兴宁地区的南岭构造带东段.该岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学定年结果为196.9±4.4 Ma,具A型花岗岩的典型地球化学特征,如富硅(69.22%~76.33%)、高Zr+Nb+Ce+Y含量、高FeOt/MgO和10 000×Ga/Al比值、亏损高场强元素和Eu负异常明显等.样品具高钾低镁、准铝质到弱过铝质的特征,其K2O含量为3.81%~4.43%,MgO为0.20%~0.82%,A/CNK比值为0.95~1.10,属于高钾钙碱性花岗岩.样品具相对亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成,其εNd(t)为-2.7~-0.5,εHf(t)为+2.1~+7.7.传统观点认为华南地区缺少205~180 Ma的岩浆记录,而本文温公岩体的精确定年结果说明华南东南部地区存在早侏罗世(~197 Ma)岩浆活动.结合区域相关地质资料,我们认为温公岩体形成于陆内伸展的构造背景,主要是基性下地壳部分熔融的产物,并在成岩过程中发生了分离结晶作用.~197 Ma的温公A型花岗岩体是目前华南东南部燕山期识别出的最老A型花岗岩体,结合区域内196~156 Ma的A型花岗岩的特征,指示华南东南部从古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的时限应晚于早侏罗世.
    • 图 1  (a)南岭构造带内燕山期花岗岩分布;(b)南岭地区温公岩体地质简图

      Figure 1.  (a) Distributed pattern of the Yanshanian granites in the Nanling range and (b) geological map of the Wengong intrusions

      陈忠权等(2002)Zhu et al.(2010)修改

      图 2  南岭地区温公A型花岗岩的显微岩相学特征

      Figure 2.  Photomicrographs of the Wengong A-type granite in the Nanling range

      Qz.石英;Pl.斜长石;Kf.钾长石;Hb.角闪石;Bi.黑云母

      图 3  A/CNK-A/NK和SiO2-K2O

      Figure 3.  A/CNK versus A/NK and SiO2 versus K2O for the Wengong A-type granite

      1.温公A型花岗岩(本文);2.温公A型花岗岩(Zhu et al., 2010);3.西山岩体(Jiang et al., 2009)

      图 4  南岭地区温公A型花岗岩的Harker图(图例同图 3)

      Figure 4.  Harker diagrams for the Wengong A-type granite in the Nanling range

      图 5  (a)原始地幔标准化微量元素蛛网图;(b)球粒陨石标准化稀土元素配分曲线

      Figure 5.  Primitive mantle-normalized spidergram (a) and chondrite-normalized REE pattern (b) for the Wengong A-type granite in the Nanling range

      灰色数据引自Zhu et al.(2010);西山A型花岗岩数据引自Jiang et al.(2009);球粒陨石和原始地幔标准化数据引自文献Sun and McDonough(1989)

      图 6  (a)SiO2-Rb图解;(b)SiO2-Ba图解;(c)SiO2-Zr图解;(d)SiO2-Nb图解(图例同图 3)

      Figure 6.  Variation diagrams of trace elements versus SiO2 for the Wengong A-type granite in the Nanling range

      图 7  代表性锆石的阴极发光照片

      Figure 7.  Representive cathodoluminescence images for the Wengong A-type granite

      图 8  南岭地区温公A型花岗岩的锆石U-Pb年龄谐和图

      Figure 8.  U-Pb concordia diagram for the Wengong A-type granite in the Nanling range

      图 9  (a)10 000×Ga/Al-K2O/MgO图解;(b)(Zr+Nb+Ce+Y)-10 000×Ga/Al图解;(c)Nb-Y-Ce图解;(d)Nb-Y-3×Ga图解(图例同图 3)

      Figure 9.  Plots of (a) 10 000×Ga/Al-K2O/MgO; (b) (Zr+Nb+Ce+Y)-10 000×Ga/Al; (c) Nb-Y-Ce and (d) Nb-Y-3×Ga for the Wengong A-type granite in the Nanling range

      FG.高分异的I型花岗岩;OGT.未分异的I、S和M型花岗岩

      图 10  南岭地区温公A型花岗岩的εNd(t)-T图解

      Figure 10.  Plot of εNd(t)-T for the Wengong A-type granite in the Nanling range

      南岭地区前寒武纪地壳演化域,据孙涛等(2003);温公岩体数据引自Zhu et al.(2010)Yu et al.(2010);南昆山岩体数据引自Li et al.(2007b);陂头岩体数据引自He et al.(2010);西山岩体数据引自Jiang et al.(2009)付建明等(2004a);寨背岩体数据引自Li et al.(2003);金鸡岭岩体数据Jiang et al.(2009)

      图 11  南岭地区温公A型花岗岩锆石εHf(t)-T图解

      Figure 11.  Plot of εHf(t)-T for the Wengong A-type granite in the Nanling range

      图 12  (a)Sr-Rb/Sr图解;(b)Sr-Ba图解;(c)Eu*-Sr图解;(d)Sr-Rb图解(图例同图 3)

      Figure 12.  Sr-Rb/Sr, Sr-Ba, Eu*-Sr and Sr-Rb plots for the Wengong A-type granite in the Nanling range

      Pl为斜长石;Kf为钾长石;Hb为角闪石;Bi为黑云母;Cpx为单斜辉石;Opx为斜方辉石

      图 13  南岭地区温公A型花岗岩的构造判别图(图例同图 3)

      Figure 13.  Discrimination diagrams for the Wengong A-type granite in the Nanling range

      WPG.板块内花岗岩;VAG.火山弧火山岩;ORG.洋中脊花岗岩;Syn-COLG.同构造的碰撞带花岗岩

      表 1  南岭地区温公花岗岩的主微量测试结果

      Table 1.  Major oxides and trace element compositions of the Wengong granitic samples in the Nanling range

      样品编号 09XL-18 09XL-19 09XL-22 09XL-24 09XL-31 09XL-32
      主量元素(%)
      SiO2 72.99 73.16 76.12 76.33 69.34 69.22
      TiO2 0.44 0.43 0.15 0.16 0.59 0.63
      Al2O3 12.92 12.80 12.61 12.52 14.08 14.29
      Fe2O3t 3.30 3.25 1.32 1.16 4.06 4.01
      CaO 1.27 0.77 0.32 0.36 1.81 1.96
      MgO 0.34 0.30 0.23 0.20 0.71 0.82
      K2O 3.90 4.15 4.43 4.39 3.83 3.81
      Na2O 3.87 3.92 3.71 3.79 4.52 4.36
      MnO 0.07 0.06 0.02 0.02 0.06 0.06
      P2O5 0.05 0.05 0.02 0.02 0.07 0.08
      LOI 0.35 0.62 0.54 0.52 0.48 0.29
      Total 99.50 99.51 99.47 99.47 99.55 99.53
      FeOt 2.97 2.92 1.19 1.04 3.65 3.61
      mg-number 0.19 0.18 0.29 0.29 0.29 0.32
      FeOt/MgO 8.73 9.75 5.16 5.22 5.15 4.40
      A/CNK 1.00 1.04 1.10 1.07 0.95 0.96
      A/NK 1.22 1.17 1.16 1.14 1.21 1.26
      微量元素(10-6)
      Sc 6.02 5.78 0.84 0.88 4.74 5.26
      V 3.75 4.36 2.07 3.03 32.00 38.30
      Cr 1.11 2.29 1.68 1.71 3.17 4.33
      Co 1.63 1.46 0.43 0.46 5.35 6.09
      Ni 0.71 0.83 0.12 0.06 2.03 7.78
      Ga 20.5 19.4 21.5 21.7 23.3 22.4
      Rb 141 153 191 175 103 121
      Sr 117.00 123.00 25.40 29.20 113.00 101.00
      Y 62.2 47.5 64.6 73.2 57.1 56.5
      Zr 423 385 287 358 642 468
      Nb 36.4 31.3 31.6 29.2 24.4 34.1
      Cs 3.99 2.69 4.73 2.93 1.51 3.46
      Ba 736 843 590 673 1 090 841
      La 46.6 62.8 67.6 70.0 74.6 71.5
      Ce 94.9 127.0 141.0 145.0 154.0 144.0
      Pr 12.5 15.8 17.3 17.3 18.8 18.0
      Nd 50.4 60.4 64.5 66.2 72.5 70.1
      Sm 11.2 12.0 13.0 13.2 13.6 13.3
      Eu 2.41 2.34 1.38 1.46 2.58 2.22
      Gd 11.7 10.9 12.5 13.0 12.2 12.3
      Tb 1.92 1.68 2.02 2.13 1.82 1.81
      Dy 11.20 9.53 11.70 12.50 10.40 10.30
      Ho 2.21 1.85 2.35 2.49 2.05 2.06
      Er 6.14 4.90 6.34 6.81 5.59 5.72
      Tm 0.90 0.74 0.96 0.99 0.83 0.85
      Yb 5.65 4.86 6.00 6.24 5.32 5.50
      Lu 0.84 0.75 0.88 0.93 0.83 0.83
      Hf 9.71 10.70 9.01 9.92 13.30 11.70
      Ta 2.37 2.17 2.56 2.12 1.50 2.18
      Pb 27.7 20.8 29.7 20.9 17.7 23.1
      Th 14.5 19.8 21.5 19.7 14.5 19.3
      U 3.08 3.11 3.64 3.41 2.22 3.24
      Mn 584 534 125 172 553 594
      Ge 1.70 1.87 1.56 1.54 1.73 1.63
      Zr+Nb+Ce+Y 617 591 524 606 878 703
      Eu* 0.64 0.61 0.33 0.34 0.60 0.52
      10 000×Ga/Al 3.00 2.90 3.20 3.30 3.10 3.00
      TZr(℃) 890 898 888 909 911 875
      (La/Yb)N 5.90 9.30 8.10 8.00 10.10 9.30
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      表 2  南岭地区温公花岗岩的Sr-Nd同位素测试结果

      Table 2.  Sr and Nd isotopic compositions of the Wengong granitic samples in the Nanling range

      样品号 年龄(Ma) Rb Sr Rb/Sr 87Rb/86Sr 87Sr/86Sr 2σ (87Sr/86Sr)i Sm Nd 147Sm/144Nd 143Nd/144Nd 2σ TDM(Ga) εNd(t)
      09XL-18 197 141 117 1.2 3.501 0.720一264 6 0.710一461 11.2 50.4 0.135 0.512一422 5 1.41 -2.7
      09XL-32 197 121 101 1.2 3.452 0.717一175 6 0.707一509 13.3 70.1 0.114 0.512一505 4 0.99 -0.5
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      表 3  南岭地区温公花岗岩(09XL-22) 的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测试结果

      Table 3.  Laser zircon U-Pb dating results for the Wengong granitic sample (09XL-22) in the Nanling range

      分析点 U(10-6) Th(10-6) Th/U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U
      比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ
      温公花岗岩(09XL-22)
      1 619 648 1.05 0.049 51 0.002 20 0.219 80 0.009 10 0.032 20 0.000 82 172.0 100.7 204.3 5.2 201.7 7.6
      2 417 380 0.91 0.050 02 0.001 99 0.230 42 0.008 59 0.033 40 0.000 80 196.1 89.9 211.8 5.0 210.5 7.1
      3 607 660 1.09 0.050 03 0.002 61 0.220 66 0.010 68 0.031 98 0.000 89 196.5 116.9 202.9 5.6 202.5 8.9
      4 712 657 0.92 0.049 63 0.002 01 0.213 61 0.008 02 0.031 21 0.000 77 177.6 91.8 198.1 4.8 196.6 6.7
      5 601 651 1.08 0.051 97 0.003 64 0.237 19 0.015 27 0.033 09 0.001 15 284.1 152.6 209.9 7.2 216.1 12.5
      6 468 316 0.68 0.049 15 0.001 93 0.223 24 0.008 28 0.032 93 0.000 76 155.0 89.3 208.9 4.8 204.6 6.9
      7 721 710 0.98 0.052 73 0.002 76 0.217 81 0.010 46 0.029 95 0.000 86 317.2 114.4 190.2 5.4 200.1 8.7
      8 704 631 0.90 0.051 29 0.002 05 0.214 47 0.007 96 0.030 31 0.000 75 253.8 89.5 192.5 4.7 197.3 6.7
      9 630 590 0.94 0.052 29 0.001 84 0.229 29 0.007 51 0.031 79 0.000 74 297.9 78.1 201.7 4.6 209.6 6.2
      10 1 134 1 365 1.20 0.051 50 0.001 62 0.211 85 0.006 22 0.029 82 0.000 67 263.5 70.8 189.4 4.2 195.1 5.2
      11 594 507 0.85 0.051 50 0.005 54 0.216 21 0.021 33 0.030 43 0.001 48 263.5 229.3 193.2 9.2 198.8 17.8
      12 700 717 1.02 0.051 58 0.002 41 0.207 77 0.008 95 0.029 19 0.000 78 267.0 103.5 185.5 4.9 191.7 7.5
      13 428 405 0.95 0.053 51 0.004 32 0.202 74 0.015 09 0.027 46 0.001 03 350.6 172.8 174.6 6.5 187.4 12.7
      14 663 604 0.91 0.049 91 0.002 04 0.212 44 0.008 09 0.030 85 0.000 75 190.6 92.3 195.9 4.7 195.6 6.8
      15 384 344 0.90 0.049 17 0.002 19 0.207 69 0.008 73 0.030 61 0.000 74 156.1 101.0 194.4 4.7 191.6 7.3
      16 501 499 1.00 0.050 85 0.001 84 0.221 06 0.007 48 0.031 50 0.000 73 234.2 81.4 199.9 4.6 202.8 6.2
      17 827 771 0.93 0.049 74 0.001 38 0.200 96 0.005 27 0.029 28 0.000 62 183.0 63.5 186.0 3.9 185.9 4.5
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      表 4  南岭地区温公花岗岩(09XL-22) 的LA-ICP-MS锆石Lu-Hf同位素测试结果

      Table 4.  Laser zircon Lu-Hf isotopic compositions of the Wengong granitic sample (09XL-22) in the Nanling range

      分析点 年龄(Ma) 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf 2σ (176Hf/177Hf)i εHf(0) εHf(t) TDM(Ma) TDMC(Ma) fLu/Hf
      09XL-22-01 197 0.041 161 0.001 394 0.282 811 0.000 034 0.282 806 1.4 5.5 632 886 -0.96
      09XL-22-02 197 0.032 502 0.001 114 0.282 786 0.000 032 0.282 782 0.5 4.7 663 939 -0.97
      09XL-22-03 197 0.050 930 0.001 711 0.282 762 0.000 030 0.282 756 -0.3 3.8 708 999 -0.95
      09XL-22-04 197 0.052 799 0.001 723 0.282 748 0.000 033 0.282 742 -0.8 3.3 728 1 030 -0.95
      09XL-22-05 197 0.059 279 0.002 011 0.282 787 0.000 034 0.282 780 0.5 4.6 678 945 -0.94
      09XL-22-06 197 0.029 062 0.000 985 0.282 820 0.000 029 0.282 816 1.7 5.9 613 862 -0.97
      09XL-22-07 197 0.068 443 0.002 298 0.282 717 0.000 037 0.282 709 -1.9 2.1 785 1 105 -0.93
      09XL-22-08 197 0.041 146 0.001 385 0.282 821 0.000 034 0.282 816 1.7 5.9 618 863 -0.96
      09XL-22-09 197 0.063 868 0.002 145 0.282 842 0.000 033 0.282 834 2.5 6.5 601 822 -0.94
      09XL-22-10 197 0.065 760 0.002 176 0.282 794 0.000 034 0.282 786 0.8 4.8 671 931 -0.93
      09XL-22-11 197 0.033 654 0.001 124 0.282 739 0.000 030 0.282 735 -1.2 3.0 730 1 047 -0.97
      09XL-22-12 197 0.047 202 0.001 588 0.282 741 0.000 033 0.282 735 -1.1 3.0 736 1 045 -0.95
      09XL-22-13 197 0.039 899 0.001 351 0.282 874 0.000 037 0.282 869 3.6 7.7 542 743 -0.96
      09XL-22-14 197 0.058 096 0.001 972 0.282 798 0.000 043 0.282 790 0.9 5.0 662 921 -0.94
      09XL-22-15 197 0.040 332 0.001 396 0.282 812 0.000 033 0.282 806 1.4 5.5 632 884 -0.96
      09XL-22-16 197 0.058 469 0.001 998 0.282 857 0.000 035 0.282 850 3.0 7.1 575 786 -0.94
      09XL-22-17 197 0.052 682 0.001 758 0.282 776 0.000 034 0.282 770 0.2 4.3 689 967 -0.95
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      表 5  华南东南部中生代A型花岗岩锆石U-Pb年代学统计

      Table 5.  Synthesis of zircon U-Pb age data of the Mesozoic A-type granites in SE South China

      岩体名称 岩石类型 测试方法 年龄值(Ma) 参考文献 省份
      髙溪 碱性花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 229.0±2.0 Zhao et al.(2013) 福建
      蔡江 二长花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 228.0±2.0 Zhao et al.(2013) 江西
      翁山 二长花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 225.0±1.0 Sun et al.(2011) 浙江
      靖居 正长花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 215.0±2.0 李万友等(2012) 浙江
      温公 石英二长岩 SHRIMP锆石U-Pb 196.0±2.0 余心起等(2009) 广东
      钾长花岗岩 SIMS锆石U-Pb 192.0±1.0 Zhu et al.(2010) 广东
      柯树北 黑云母花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 189.0±3.0 Li et al.(2007) 江西
      陂头 碱长花岗岩 LA-ICP-MS U-Pb锆石 178.6±1.5 He et al.(2010) 江西
      寨背 钾长花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 171.6±4.6 Li et al.(2003) 江西
      菜岭 二长花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 160.0±2.0 付建明等(2004c) 湖南
      南昆山 铝质花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 158.0±5.0 Li et al.(2007) 广东
      芙蓉 二长花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 157.0±3.0 Zhu et al.(2009) 湖南
      金鸡岭 铝质花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 156.0±2.0 付建明等(2004b) 湖南
      西山 铝质花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 156.0±2.0 付建明等(2004a) 湖南
      杨梅湾 花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 135.1±1.7 Yang et al.(2012) 浙江
      大桥坞 花岗斑岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 134.3±1.2 Yang et al.(2012) 浙江
      大洲 流纹岩 SHRIMP锆石U-Pb 127.3±1.7 Yang et al.(2013) 浙江
      白菊花尖 准铝质花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 126.0±3.0 Wong et al.(2009) 浙江
      城山 碱性花岗岩 LA-ICP-MS U-Pb锆石 124.8±2.1 Wu et al.(2012) 安徽
      花山 碱性花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 125.0±2.0 王强等(2005) 安徽
      新村 碱性花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 105.0±1.0 Chen et al.(2013) 福建
      青田 碱性花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 101.2±2.0 邱检生等(1999) 浙江
      普陀岛 碱性花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 93.4±0.6 邱检生等(1999) 福建
      桃花岛 碱性花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 92.9±0.6 邱检生等(1999) 浙江
        注:数据来自邱检生等, 1999; Li et al., 2003, 2007b; 付建明等, 2004a, 2004b, 2004c; 王强等, 2005; Li and Li, 2007; Wong et al., 2009; 余心起等, 2009; Zhu et al., 2009, 2010; He et al., 2010; Sun et al., 2011; 李万友等, 2012; Yang et al., 2012, 2013; Chen et al., 2013; Zhao et al., 2013.
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    出版历程
    • 收稿日期:  2015-09-30
    • 刊出日期:  2016-02-16

    南岭地区温公岩体的岩石成因及其构造指示

      通讯作者: 王岳军, wangyuejun@mail.sysu.edu.cn
      作者简介: 甘成势(1990-),男,硕士,主要从事构造地质学研究.E-mail: ganchengshi@gig.ac.cn
    • 1. 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室,广东广州 510640
    • 2. 中山大学地球科学与地质工程学院,广东省地质过程与矿产资源勘查重点实验室,广东广州 510275
    • 3. 中国科学院大学,北京 100049
    • 4. 桂林理工大学地球科学学院,广西桂林 541004
    基金项目:  国家自然科学基金项目 41402165国家自然科学基金项目 41372198国家重点基础研究发展计划项目 2014CB440901

    摘要: 南岭构造带处于古特提斯构造域与古太平洋构造域的复合部位,是研究古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的理想地区.温公岩体位于广东省梅州兴宁地区的南岭构造带东段.该岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学定年结果为196.9±4.4 Ma,具A型花岗岩的典型地球化学特征,如富硅(69.22%~76.33%)、高Zr+Nb+Ce+Y含量、高FeOt/MgO和10 000×Ga/Al比值、亏损高场强元素和Eu负异常明显等.样品具高钾低镁、准铝质到弱过铝质的特征,其K2O含量为3.81%~4.43%,MgO为0.20%~0.82%,A/CNK比值为0.95~1.10,属于高钾钙碱性花岗岩.样品具相对亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成,其εNd(t)为-2.7~-0.5,εHf(t)为+2.1~+7.7.传统观点认为华南地区缺少205~180 Ma的岩浆记录,而本文温公岩体的精确定年结果说明华南东南部地区存在早侏罗世(~197 Ma)岩浆活动.结合区域相关地质资料,我们认为温公岩体形成于陆内伸展的构造背景,主要是基性下地壳部分熔融的产物,并在成岩过程中发生了分离结晶作用.~197 Ma的温公A型花岗岩体是目前华南东南部燕山期识别出的最老A型花岗岩体,结合区域内196~156 Ma的A型花岗岩的特征,指示华南东南部从古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的时限应晚于早侏罗世.

    English Abstract

      • 华南陆块位于欧亚大陆的东南缘(张克信等, 2015),经历了Columbia/Nuna超大陆、Rodinia超大陆、Gondwana大陆、Pangea超大陆聚合等多期构造运动(范蔚茗等, 2003),发育了多期次构造-岩浆活动,其中中生代的岩浆活动最为强烈.在华南陆块东南区域分布有大量中生代I型和S型花岗岩及同期火山岩(Zhou et al., 2006),近年还陆续发现中生代A型花岗岩.华南陆块东南部中生代A型花岗岩主要呈两条带状分布,即北东向延伸的沿海A型花岗岩带和东西向延伸的南岭A型花岗岩带(胡建等, 2005).沿海A型花岗岩带与钙碱性I型花岗岩共生,其形成被认为与古太平洋板块的西向俯冲作用有关(邱检生等, 1999; 胡建等, 2005; Wong et al., 2009).对于南岭A型花岗岩带,虽然前人对其中的花岗岩体(如寨背、陂头、柯树北、西山、南昆山岩体等)开展了大量研究工作,但是它们形成的构造背景仍存在着激烈争议.例如,有学者认为这些花岗岩形成于印支运动的后造山伸展背景或者陆内伸展背景下(付建明等, 2004a, 2004b; 余心起等, 2009);有的学者则认为它们的形成与古太平洋板块俯冲引发的弧后拉张背景有关(Jiang et al., 2009; He et al., 2010);也有学者提出这些花岗岩受古太平洋板块平板俯冲影响,与板片断离或板片破坏引起软流圈地幔物质的上涌有关(Li and Li, 2007; Li et al., 2007b; Zhu et al., 2010).以上争议的关键在于目前仍无确切的资料来限定古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的时代.南岭构造带处于古特提斯构造域与古太平洋构造域的复合部位,是限定古特提斯构造域向古太平洋构造域转换时限的理想地区.南岭构造带东段的温公岩体出露面积较大,岩性复杂,笔者对其开展了系统的岩相学、锆石U-Pb年代学和原位Lu-Hf同位素、地球化学和Sr-Nd同位素分析,以查明其岩石成因及其动力学机制,进而揭示华南东南部早燕山期的大地构造背景.

      • 南岭构造带呈东西向展布,其西侧以萍乡-桂林断裂与扬子新元古代造山带相接,东侧以政和-大埔断裂与东南沿海晚中生代火山-侵入杂岩带接触,北侧以茶陵-广昌隐伏断裂和武夷山褶皱带相连,南界为博白-岑溪断裂(舒良树等, 2006; Wang et al., 2013b).该构造带发育在华南前震旦纪-早古生代褶皱基底之上(舒良树等, 2004),经历了早古生代末期、早中生代初期和晚中生代等多期构造-岩浆活动(Li et al., 2004; 舒良树等, 2004; Wang et al., 2013b; 陈国雄等, 2014).南岭构造带是研究华南东南部从古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的关键地区,前人依据区内发育的双峰式火山岩和裂谷盆地认为它们的转换时间在190~160 Ma之间(舒良树, 2012).

        温公岩体位于南岭构造带东段的梅州兴宁地区(图 1a).该区的基底岩石主要为晚新元古代变质碎屑岩、片麻岩和千枚岩,早古生代碎屑岩建造(Wan et al., 2010),区内缺失奥陶系和志留系地层,泥盆系到早石炭世为碎屑岩沉积,中-晚石炭世为碳酸岩沉积,二叠系为碳酸岩和碎屑岩沉积,早中三叠世主要为泥岩和碎屑岩沉积,晚三叠世地层由于抬升剥蚀而缺失.侏罗系地层主要以基性、长英质火山岩为主,白垩系则为红盆沉积(陈忠权和李文辉, 2001; 孙强辉等, 2002).

        图  1  (a)南岭构造带内燕山期花岗岩分布;(b)南岭地区温公岩体地质简图

        Figure 1.  (a) Distributed pattern of the Yanshanian granites in the Nanling range and (b) geological map of the Wengong intrusions

        温公岩体出露于兴宁市北西侧的温公村一带,呈南宽北窄的带状展布,中部为一东西向断裂所分割(图 1b),出露面积约28 km2,为岩体侵入新元古代-古生代地层和霞岚基性侵入体(陈忠权等, 2002).温公花岗岩主要矿物成分有钾长石(52%~60%)、斜长石(5%~10%)和石英(22%~37%),次要矿物成分有黑云母(2%~5%)和角闪石(3%~6%),副矿物成分主要为磷灰石、磁铁矿和锆石等(1%~3%).其中角闪石的暗化边和熔蚀结构十分明显,石英和钾长石呈微文象结构,斜长石发育有聚片双晶,钾长石表面发生了高岭石化蚀变(图 2).

        图  2  南岭地区温公A型花岗岩的显微岩相学特征

        Figure 2.  Photomicrographs of the Wengong A-type granite in the Nanling range

      • 首先选用无蚀变、无矿化的新鲜岩石样品,破碎至约2 mm,然后用5%HCl浸泡至无气泡,以淋滤掉碳酸盐矿物,最后等烘干后再用玛瑙研钵研磨成粒度细于200目的粉末,用于主微量元素和Sr-Nd同位素分析.

        全岩主微量和Sr-Nd同位素分析均在中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室完成.全岩主量元素是在Rigaku RIX 2000型荧光光谱仪(XRF)上测定,分析精度优于2%~5%,详细实验步骤见李献华等(2005).微量元素的测试在Perkin-Elmer ELAN 6000型ICP-MS上完成,大部分元素分析精度高于5%,详细分析流程参见刘颖等(1996).Sr-Nd同位素分析在装有9个法拉第杯接收仪和8个电离计数器的Neptune Plus多接收电感耦合等离子体质谱仪上测试完成,详细分析流程参见韦刚健等(2002)梁细荣等(2003).

      • 选用新鲜的岩石样品,运用人工重砂法分选出锆石;然后在双目显微镜下挑选出无裂隙、透明干净的自形锆石颗粒,并用环氧树脂将其固定在玻璃板上,抛光至锆石中心,最后进行反射光和透射光照相,并用扫描电子显微镜上的阴极发光仪详细检查锆石内部结构,以选择最佳分析点.锆石阴极发光成像(CL)分析在中国科学院地质与地球物理研究所CAMECA SX100型电子探针上完成,工作条件是15 kV加速电压和15~20 nA电流.参照锆石阴极发光(CL)图像和U-Pb同位素测定的位置进行锆石Hf同位素原位测定.

        锆石U-Pb年龄及Hf同位素在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室的Neptune型多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP MS)、Agilent 7500a型四极杆电感耦合等离子体质谱仪(Q-ICP MS)和193 nm的ArF准分子激光系统上进行同时原位测定,具体分析流程见谢烈文等(2008).激光束斑直径为50 μm,频率为6~8 Hz,采样方式为单点剥蚀,以He作为剥蚀物质的载气.实验中每完成8个测点,测定1次标准年龄样品GJ-1和2次标准锆石91500.在样品测试开始和结束时各测定2次NIST SRM610、2次标准锆石91500和1次标准年龄样品GJ-1.锆石的U-Pb同位素比值采用标样91500为外部标准校正,分馏校正和结果的计算利用GLITTER(ver.4.0) 软件(Jackson et al., 2004)进行,普通Pb校正采用Andersen(2002)介绍的方法,样品的U-Pb年龄计算及谐和图的绘制采用Isoplot(rev.2.50) 程序(Ludwig, 2009).εHf(t)计算采用176Lu的衰变常数为1.867×10-10/a (Scherer et al., 2001),球粒陨石176Hf/177Hf比值采用0.282 772,176Lu/177Hf比值采用0.033 2(Blichert et al., 1997),以锆石的U-Pb加权平均年龄计算εHf(t)值.单阶段Hf模式年龄(TDM)计算时,亏损地幔176Hf/177Hf比值采用0.283 25,176Lu/177Hf的比值采用0.038 4(Vervoort and Blichert-Toft, 1999).两阶段Hf模式年龄(TDM2)计算时,平均地壳176Lu/177Hf比值采用0.015,fcc取值为-0.55(Griffin et al., 2004).

      • 温公岩体的岩石化学分析结果及有关参数见表 1.温公花岗岩具富硅(69.22%~76.33%)、高钾(3.81%~4.43%)、高FeOt/MgO比值(4.40~9.75) 和低CaO(0.32%~1.96%)的特征,其Al2O3的含量介于12.52%~14.29%之间,A/CNK为0.95~1.10,A/NK为1.14~1.26,属于准铝质-弱过铝质高钾钙碱性花岗岩(图 3).在哈克图解上温公花岗岩的Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3t、TiO2、Na2O与SiO2呈明显负相关关系,而K2O与SiO2表现出正相关关系(图 4).

        样品编号 09XL-18 09XL-19 09XL-22 09XL-24 09XL-31 09XL-32
        主量元素(%)
        SiO2 72.99 73.16 76.12 76.33 69.34 69.22
        TiO2 0.44 0.43 0.15 0.16 0.59 0.63
        Al2O3 12.92 12.80 12.61 12.52 14.08 14.29
        Fe2O3t 3.30 3.25 1.32 1.16 4.06 4.01
        CaO 1.27 0.77 0.32 0.36 1.81 1.96
        MgO 0.34 0.30 0.23 0.20 0.71 0.82
        K2O 3.90 4.15 4.43 4.39 3.83 3.81
        Na2O 3.87 3.92 3.71 3.79 4.52 4.36
        MnO 0.07 0.06 0.02 0.02 0.06 0.06
        P2O5 0.05 0.05 0.02 0.02 0.07 0.08
        LOI 0.35 0.62 0.54 0.52 0.48 0.29
        Total 99.50 99.51 99.47 99.47 99.55 99.53
        FeOt 2.97 2.92 1.19 1.04 3.65 3.61
        mg-number 0.19 0.18 0.29 0.29 0.29 0.32
        FeOt/MgO 8.73 9.75 5.16 5.22 5.15 4.40
        A/CNK 1.00 1.04 1.10 1.07 0.95 0.96
        A/NK 1.22 1.17 1.16 1.14 1.21 1.26
        微量元素(10-6)
        Sc 6.02 5.78 0.84 0.88 4.74 5.26
        V 3.75 4.36 2.07 3.03 32.00 38.30
        Cr 1.11 2.29 1.68 1.71 3.17 4.33
        Co 1.63 1.46 0.43 0.46 5.35 6.09
        Ni 0.71 0.83 0.12 0.06 2.03 7.78
        Ga 20.5 19.4 21.5 21.7 23.3 22.4
        Rb 141 153 191 175 103 121
        Sr 117.00 123.00 25.40 29.20 113.00 101.00
        Y 62.2 47.5 64.6 73.2 57.1 56.5
        Zr 423 385 287 358 642 468
        Nb 36.4 31.3 31.6 29.2 24.4 34.1
        Cs 3.99 2.69 4.73 2.93 1.51 3.46
        Ba 736 843 590 673 1 090 841
        La 46.6 62.8 67.6 70.0 74.6 71.5
        Ce 94.9 127.0 141.0 145.0 154.0 144.0
        Pr 12.5 15.8 17.3 17.3 18.8 18.0
        Nd 50.4 60.4 64.5 66.2 72.5 70.1
        Sm 11.2 12.0 13.0 13.2 13.6 13.3
        Eu 2.41 2.34 1.38 1.46 2.58 2.22
        Gd 11.7 10.9 12.5 13.0 12.2 12.3
        Tb 1.92 1.68 2.02 2.13 1.82 1.81
        Dy 11.20 9.53 11.70 12.50 10.40 10.30
        Ho 2.21 1.85 2.35 2.49 2.05 2.06
        Er 6.14 4.90 6.34 6.81 5.59 5.72
        Tm 0.90 0.74 0.96 0.99 0.83 0.85
        Yb 5.65 4.86 6.00 6.24 5.32 5.50
        Lu 0.84 0.75 0.88 0.93 0.83 0.83
        Hf 9.71 10.70 9.01 9.92 13.30 11.70
        Ta 2.37 2.17 2.56 2.12 1.50 2.18
        Pb 27.7 20.8 29.7 20.9 17.7 23.1
        Th 14.5 19.8 21.5 19.7 14.5 19.3
        U 3.08 3.11 3.64 3.41 2.22 3.24
        Mn 584 534 125 172 553 594
        Ge 1.70 1.87 1.56 1.54 1.73 1.63
        Zr+Nb+Ce+Y 617 591 524 606 878 703
        Eu* 0.64 0.61 0.33 0.34 0.60 0.52
        10 000×Ga/Al 3.00 2.90 3.20 3.30 3.10 3.00
        TZr(℃) 890 898 888 909 911 875
        (La/Yb)N 5.90 9.30 8.10 8.00 10.10 9.30

        表 1  南岭地区温公花岗岩的主微量测试结果

        Table 1.  Major oxides and trace element compositions of the Wengong granitic samples in the Nanling range

        图  3  A/CNK-A/NK和SiO2-K2O

        Figure 3.  A/CNK versus A/NK and SiO2 versus K2O for the Wengong A-type granite

        图  4  南岭地区温公A型花岗岩的Harker图(图例同图 3)

        Figure 4.  Harker diagrams for the Wengong A-type granite in the Nanling range

        温公花岗岩具高REE含量,在球粒陨石稀土元素配分图上,呈现出明显的轻稀土富集,重稀土平坦的特征(图 5b),其(La/Yb)N比值为5.9~10.1,Eu负异常明显(Eu*=0.33~0.64);由原始地幔标准化的微量元素蛛网图可见(图 5a),样品富集大离子亲石元素、亏损高场强元素,Sr、Ti强烈亏损,Nb、Ta负异常明显,Zr、Hf无明显负异常.温公花岗岩的部分微量元素随SiO2含量的增加也表现出有规律的变化趋势,如Rb、Nb含量增加,而Zr、Ba含量降低(图 6a~6d).

        图  5  (a)原始地幔标准化微量元素蛛网图;(b)球粒陨石标准化稀土元素配分曲线

        Figure 5.  Primitive mantle-normalized spidergram (a) and chondrite-normalized REE pattern (b) for the Wengong A-type granite in the Nanling range

        图  6  (a)SiO2-Rb图解;(b)SiO2-Ba图解;(c)SiO2-Zr图解;(d)SiO2-Nb图解(图例同图 3)

        Figure 6.  Variation diagrams of trace elements versus SiO2 for the Wengong A-type granite in the Nanling range

        温公岩体的Sr-Nd同位素组成见表 2和后文图,可以看出,温公花岗岩(87Sr/86Sr)i比值介于0.707 51~0.710 46之间,具高143Nd/144Nd比值,其εNd(t)=-2.7~-0.5,二阶段Nd模式年龄介于0.99~1.41 Ga之间.

        样品号 年龄(Ma) Rb Sr Rb/Sr 87Rb/86Sr 87Sr/86Sr 2σ (87Sr/86Sr)i Sm Nd 147Sm/144Nd 143Nd/144Nd 2σ TDM(Ga) εNd(t)
        09XL-18 197 141 117 1.2 3.501 0.720一264 6 0.710一461 11.2 50.4 0.135 0.512一422 5 1.41 -2.7
        09XL-32 197 121 101 1.2 3.452 0.717一175 6 0.707一509 13.3 70.1 0.114 0.512一505 4 0.99 -0.5

        表 2  南岭地区温公花岗岩的Sr-Nd同位素测试结果

        Table 2.  Sr and Nd isotopic compositions of the Wengong granitic samples in the Nanling range

      • 分选自上述样品09XL-22的锆石呈浅棕、浅褐或褐色,紫色和无色锆石少见,半透明至透明,以半透明为主.锆石成短柱状,长宽比为1/1~1/3,长80~150 μm.锆石CL图像上可见典型的韵律环带结构(图 7),为岩浆成因锆石.

        图  7  代表性锆石的阴极发光照片

        Figure 7.  Representive cathodoluminescence images for the Wengong A-type granite

        锆石U-Pb定年分析结果见表 3.测定了17颗锆石,它们的Th和U含量分别为(315~1 365)×10-6和(384~1 134)×10-6;Th/U比值为0.68~1.20,均大于0.1,进一步表明其为岩浆成因锆石.除13号点明显偏离谐和线,未纳入加权平均年龄的计算,其余16个分析测试点的206Pb/238U表观年龄为185.5~211.8 Ma,加权平均年龄为196.9±4.4 Ma(MSWD=2.9,n=16;图 8),该年龄代表了温公岩体的形成年龄.

        分析点 U(10-6) Th(10-6) Th/U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U
        比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ
        温公花岗岩(09XL-22)
        1 619 648 1.05 0.049 51 0.002 20 0.219 80 0.009 10 0.032 20 0.000 82 172.0 100.7 204.3 5.2 201.7 7.6
        2 417 380 0.91 0.050 02 0.001 99 0.230 42 0.008 59 0.033 40 0.000 80 196.1 89.9 211.8 5.0 210.5 7.1
        3 607 660 1.09 0.050 03 0.002 61 0.220 66 0.010 68 0.031 98 0.000 89 196.5 116.9 202.9 5.6 202.5 8.9
        4 712 657 0.92 0.049 63 0.002 01 0.213 61 0.008 02 0.031 21 0.000 77 177.6 91.8 198.1 4.8 196.6 6.7
        5 601 651 1.08 0.051 97 0.003 64 0.237 19 0.015 27 0.033 09 0.001 15 284.1 152.6 209.9 7.2 216.1 12.5
        6 468 316 0.68 0.049 15 0.001 93 0.223 24 0.008 28 0.032 93 0.000 76 155.0 89.3 208.9 4.8 204.6 6.9
        7 721 710 0.98 0.052 73 0.002 76 0.217 81 0.010 46 0.029 95 0.000 86 317.2 114.4 190.2 5.4 200.1 8.7
        8 704 631 0.90 0.051 29 0.002 05 0.214 47 0.007 96 0.030 31 0.000 75 253.8 89.5 192.5 4.7 197.3 6.7
        9 630 590 0.94 0.052 29 0.001 84 0.229 29 0.007 51 0.031 79 0.000 74 297.9 78.1 201.7 4.6 209.6 6.2
        10 1 134 1 365 1.20 0.051 50 0.001 62 0.211 85 0.006 22 0.029 82 0.000 67 263.5 70.8 189.4 4.2 195.1 5.2
        11 594 507 0.85 0.051 50 0.005 54 0.216 21 0.021 33 0.030 43 0.001 48 263.5 229.3 193.2 9.2 198.8 17.8
        12 700 717 1.02 0.051 58 0.002 41 0.207 77 0.008 95 0.029 19 0.000 78 267.0 103.5 185.5 4.9 191.7 7.5
        13 428 405 0.95 0.053 51 0.004 32 0.202 74 0.015 09 0.027 46 0.001 03 350.6 172.8 174.6 6.5 187.4 12.7
        14 663 604 0.91 0.049 91 0.002 04 0.212 44 0.008 09 0.030 85 0.000 75 190.6 92.3 195.9 4.7 195.6 6.8
        15 384 344 0.90 0.049 17 0.002 19 0.207 69 0.008 73 0.030 61 0.000 74 156.1 101.0 194.4 4.7 191.6 7.3
        16 501 499 1.00 0.050 85 0.001 84 0.221 06 0.007 48 0.031 50 0.000 73 234.2 81.4 199.9 4.6 202.8 6.2
        17 827 771 0.93 0.049 74 0.001 38 0.200 96 0.005 27 0.029 28 0.000 62 183.0 63.5 186.0 3.9 185.9 4.5

        表 3  南岭地区温公花岗岩(09XL-22) 的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测试结果

        Table 3.  Laser zircon U-Pb dating results for the Wengong granitic sample (09XL-22) in the Nanling range

        图  8  南岭地区温公A型花岗岩的锆石U-Pb年龄谐和图

        Figure 8.  U-Pb concordia diagram for the Wengong A-type granite in the Nanling range

        样品09XL-22的锆石原位Lu-Hf同位素分析结果见表 4.样品所测的锆石具有非常低的176Lu/177Hf比值,介于0.000 985~0.002 298之间,显示锆石在形成后基本没有放射性成因的Hf积累(吴福元等, 2007);176Hf/177Hf比值介于0.282 72~0.282 87之间.以样品形成年龄(~197 Ma)计算出其176Hf/177Hf初始比值介于0.282 71~0.282 87之间,εHf(t)介于+2.1~+7.7之间(表 4);两阶段模式年龄TDM2介于743~1 105 Ma之间.

        分析点 年龄(Ma) 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf 2σ (176Hf/177Hf)i εHf(0) εHf(t) TDM(Ma) TDMC(Ma) fLu/Hf
        09XL-22-01 197 0.041 161 0.001 394 0.282 811 0.000 034 0.282 806 1.4 5.5 632 886 -0.96
        09XL-22-02 197 0.032 502 0.001 114 0.282 786 0.000 032 0.282 782 0.5 4.7 663 939 -0.97
        09XL-22-03 197 0.050 930 0.001 711 0.282 762 0.000 030 0.282 756 -0.3 3.8 708 999 -0.95
        09XL-22-04 197 0.052 799 0.001 723 0.282 748 0.000 033 0.282 742 -0.8 3.3 728 1 030 -0.95
        09XL-22-05 197 0.059 279 0.002 011 0.282 787 0.000 034 0.282 780 0.5 4.6 678 945 -0.94
        09XL-22-06 197 0.029 062 0.000 985 0.282 820 0.000 029 0.282 816 1.7 5.9 613 862 -0.97
        09XL-22-07 197 0.068 443 0.002 298 0.282 717 0.000 037 0.282 709 -1.9 2.1 785 1 105 -0.93
        09XL-22-08 197 0.041 146 0.001 385 0.282 821 0.000 034 0.282 816 1.7 5.9 618 863 -0.96
        09XL-22-09 197 0.063 868 0.002 145 0.282 842 0.000 033 0.282 834 2.5 6.5 601 822 -0.94
        09XL-22-10 197 0.065 760 0.002 176 0.282 794 0.000 034 0.282 786 0.8 4.8 671 931 -0.93
        09XL-22-11 197 0.033 654 0.001 124 0.282 739 0.000 030 0.282 735 -1.2 3.0 730 1 047 -0.97
        09XL-22-12 197 0.047 202 0.001 588 0.282 741 0.000 033 0.282 735 -1.1 3.0 736 1 045 -0.95
        09XL-22-13 197 0.039 899 0.001 351 0.282 874 0.000 037 0.282 869 3.6 7.7 542 743 -0.96
        09XL-22-14 197 0.058 096 0.001 972 0.282 798 0.000 043 0.282 790 0.9 5.0 662 921 -0.94
        09XL-22-15 197 0.040 332 0.001 396 0.282 812 0.000 033 0.282 806 1.4 5.5 632 884 -0.96
        09XL-22-16 197 0.058 469 0.001 998 0.282 857 0.000 035 0.282 850 3.0 7.1 575 786 -0.94
        09XL-22-17 197 0.052 682 0.001 758 0.282 776 0.000 034 0.282 770 0.2 4.3 689 967 -0.95

        表 4  南岭地区温公花岗岩(09XL-22) 的LA-ICP-MS锆石Lu-Hf同位素测试结果

        Table 4.  Laser zircon Lu-Hf isotopic compositions of the Wengong granitic sample (09XL-22) in the Nanling range

      • S型花岗岩常具高P2O5含量,且随分异程度的增加而增大(King et al., 1997),而温公岩体样品具低P2O5含量(0.02%~0.08%),不同于S型花岗岩.镜下观察样品不含石榴子石、白云母、堇青石等富铝矿物.温公岩体为准铝质到弱过铝质,也差异于S型花岗岩.高分异I型花岗岩通常具低的FeOt含量(<1.00%)和相对低的(Zr+Nb+Ce+Y)含量(Whalen et al., 1987; Eby, 1990; 王强等, 2000),本文样品FeOt含量均大于1.00%,(Zr+Nb+Ce+Y)含量大于350×10-6(表 1),有别于高分异I型花岗岩.根据锆石饱和温度(Watson and Harrison, 1983)计算获得样品的锆石饱和温度为875~911 ℃(表 1),大于830 ℃,也高于I型花岗岩(Clemens et al., 1986; King et al., 1997, 2001),岩石样品中没有继承锆石也与其形成于高温条件一致.

        温公岩体具高Rb、REE、Y含量和高FeOt/MgO比值,亏损Ba、P、Eu和Sr,样品的10 000×Ga/Al比值介于2.9~3.3之间(表 1),高于一般A型花岗岩的10 000×Ga/Al比值(~2.6),这些地球化学特征与典型A型花岗岩相似(Whalen et al., 1987; Eby, 1992; King et al., 2001).样品的微量和稀土元素变化特征也与华南地区典型的西山A型花岗岩相似(图 5).样品的Y/Nb比值均大于1.2,类似于A2型花岗岩特征(Eby, 1992).在相关判别图解中,所有样品点均落入了A2型花岗岩区域范围内(图 9Whalen et al., 1987; Eby, 1990).因此,温公岩体属于典型的A2型花岗岩.

        图  9  (a)10 000×Ga/Al-K2O/MgO图解;(b)(Zr+Nb+Ce+Y)-10 000×Ga/Al图解;(c)Nb-Y-Ce图解;(d)Nb-Y-3×Ga图解(图例同图 3)

        Figure 9.  Plots of (a) 10 000×Ga/Al-K2O/MgO; (b) (Zr+Nb+Ce+Y)-10 000×Ga/Al; (c) Nb-Y-Ce and (d) Nb-Y-3×Ga for the Wengong A-type granite in the Nanling range

      • 目前有关A型花岗岩的成因模式主要有以下5种:(1) 幔源的碱性岩浆直接分异(Turner et al., 1992; Mushkin et al., 2003);(2) 拉斑质岩浆极度分异或者由亏损地幔演化而来的基性下地壳部分熔融(Frost and Frost, 1997; Frost et al., 1999);(3) 上地壳钙碱性岩石低压熔融(Skjerlie and Johnston, 1992);(4) 岩石经部分熔融抽取了I型花岗质岩浆后,富氟的麻粒岩质残留物再次部分熔融(Collins et al., 1982; Clemens et al., 1986; Whalen et al., 1987);(5) 深熔的花岗质岩浆与幔源的基性岩浆混合(Wickham et al., 1996; Yang et al., 2006).前人关于温公岩体的源区特征及其岩石成因进行过一些探讨,但仍未达成一致意见.陈忠权等(2002)认为其主要由壳幔混熔或下地壳物质部分熔融形成;余心起等(2009)Yu et al.(2010)认为是基性岩浆侵入引起深部陆壳物质熔融的产物;Zhu et al.(2010)提出其源岩为区域内古元古代角闪岩的部分熔融,并且混染了部分侏罗纪新生玄武质岩浆.

        虽然温公岩体的微量元素表现出Nb、Ta亏损等“岛弧”岩浆特征,但目前尚无确切的资料证明本区存在同期岛弧岩浆作用(Wang et al., 2003a, 2005; Li et al., 2007a, 2007bChen et al., 2008),因此温公岩体不太可能是同期岛弧岩浆作用的产物,其A型花岗岩特征也不支持其产出于岛弧环境.样品的εNd(t)值为-0.5~-2.7,明显高于南岭地区古老地壳物质的εNd值(图 10),因此它不可能是南岭地区古老地壳物质直接部分熔融的产物.地幔物质部分熔融形成的岩石往往具有高的MgO和Mg#,而温公岩体具有低MgO含量(0.20%~0.82%)和Mg#(0.18~0.32),反映它不是地幔物质直接熔融的产物.此外,目前区域上也没有发现同期基性-超基性岩、中性岩和酸性岩的连续演化岩石组合,故温公岩体不太可能是由同期基性岩浆直接分离结晶作用而成.

        图  10  南岭地区温公A型花岗岩的εNd(t)-T图解

        Figure 10.  Plot of εNd(t)-T for the Wengong A-type granite in the Nanling range

        花岗岩锆石具有较高的初始Hf同位素比值和εHf(t)值,主要与两种因素有关:(1) 高级变质作用对岩浆锆石的改造,从而引起岩浆锆石增生区域176Hf/177Hf比值的显著升高,导致变质增生锆石或重结晶锆石区域具有类似于新生地壳的高εHf(t)值假象(Rubatto and Hermann, 2007; Chen et al., 2010, 2011);(2) 由亏损地幔演化而来的新生地壳发生部分熔融或物质再循环(吴福元等, 2007).温公岩体宏微观方面均未显示出明显变形变质特征,锆石CL图像也显示其没有变质增生边,为典型岩浆成因锆石,因而可推断其在形成过程中并未经历高级变质作用改造,其较高的176Hf/177Hf比值和εHf(t)值应反映其原始属性.本文研究的温公花岗岩的εHf(t)值介于+2.1~+7.7之间,略低于新生地壳,我们认为温公岩体更可能是由基性下地壳熔融产出,主要依据如下:(1) 样品具有低的Mg#(0.18~0.32),与高压条件下的变玄武质熔体及起源于基性下地壳的埃达克质岩石具有相似性(Muir et al., 1995; Martin et al., 2005);(2) 区域内发育有同期的霞岚基性岩体(陈忠权和李文辉, 2001; 余心起等, 2009; Zhu et al., 2010),反映本区存在同期基性岩浆活动,能为熔融基性下地壳提供热源;(3) 样品具有较高的εHf(t)值(+2.1~+7.7),介于基性地壳和亏损地幔之间(图 11),其(176Hf/177Hf)i比值落于球粒陨石Hf同位素演化曲线之上,暗示有地幔或新生的地壳物质加入.

        图  11  南岭地区温公A型花岗岩锆石εHf(t)-T图解

        Figure 11.  Plot of εHf(t)-T for the Wengong A-type granite in the Nanling range

        进一步分析表明,样品的Fe2O3t、TiO2、Al2O3、CaO、P2O5、Na2O等氧化物与SiO2均呈明显的负相关性,而K2O与SiO2呈正相关性(图 4),这些特征说明岩浆作用过程中存在Ti-Fe氧化物、斜长石、磷灰石等矿物的分离结晶作用.样品强烈的Eu、Sr负异常也指示其发生了斜长石的分离结晶作用,相关图解也说明了这一点(图 12a~12d).

        图  12  (a)Sr-Rb/Sr图解;(b)Sr-Ba图解;(c)Eu*-Sr图解;(d)Sr-Rb图解(图例同图 3)

        Figure 12.  Sr-Rb/Sr, Sr-Ba, Eu*-Sr and Sr-Rb plots for the Wengong A-type granite in the Nanling range

        综上所述,笔者认为温公岩体是基性下地壳熔融的产物,成岩过程中发生了分离结晶作用.

      • 从华南东南部A型花岗岩的年龄组成可以看出(表 5),华南东南部A型花岗岩主要形成于3个时期,即229~215 Ma、196~156 Ma和135~92 Ma.其中,229~215 Ma期间的A型花岗岩主要分布于华南内部,与印支运动后造山的伸展作用有关(王丽娟等, 2007; Zhao et al., 2013)或与古太平洋板块的俯冲作用有关(Sun et al., 2011; 李万友等, 2012),而135~92 Ma期间的A型花岗岩主要分布于东南沿海一带,与古太平洋板块北西向俯冲的弧后扩张有关(邱检生等, 1999; Zhou et al., 2006; Wong et al., 2009).但是,目前关于196~156 Ma的A型花岗岩的形成机制仍存在着激烈争议.

        岩体名称 岩石类型 测试方法 年龄值(Ma) 参考文献 省份
        髙溪 碱性花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 229.0±2.0 Zhao et al.(2013) 福建
        蔡江 二长花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 228.0±2.0 Zhao et al.(2013) 江西
        翁山 二长花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 225.0±1.0 Sun et al.(2011) 浙江
        靖居 正长花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 215.0±2.0 李万友等(2012) 浙江
        温公 石英二长岩 SHRIMP锆石U-Pb 196.0±2.0 余心起等(2009) 广东
        钾长花岗岩 SIMS锆石U-Pb 192.0±1.0 Zhu et al.(2010) 广东
        柯树北 黑云母花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 189.0±3.0 Li et al.(2007) 江西
        陂头 碱长花岗岩 LA-ICP-MS U-Pb锆石 178.6±1.5 He et al.(2010) 江西
        寨背 钾长花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 171.6±4.6 Li et al.(2003) 江西
        菜岭 二长花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 160.0±2.0 付建明等(2004c) 湖南
        南昆山 铝质花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 158.0±5.0 Li et al.(2007) 广东
        芙蓉 二长花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 157.0±3.0 Zhu et al.(2009) 湖南
        金鸡岭 铝质花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 156.0±2.0 付建明等(2004b) 湖南
        西山 铝质花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 156.0±2.0 付建明等(2004a) 湖南
        杨梅湾 花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 135.1±1.7 Yang et al.(2012) 浙江
        大桥坞 花岗斑岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 134.3±1.2 Yang et al.(2012) 浙江
        大洲 流纹岩 SHRIMP锆石U-Pb 127.3±1.7 Yang et al.(2013) 浙江
        白菊花尖 准铝质花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 126.0±3.0 Wong et al.(2009) 浙江
        城山 碱性花岗岩 LA-ICP-MS U-Pb锆石 124.8±2.1 Wu et al.(2012) 安徽
        花山 碱性花岗岩 SHRIMP锆石U-Pb 125.0±2.0 王强等(2005) 安徽
        新村 碱性花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 105.0±1.0 Chen et al.(2013) 福建
        青田 碱性花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 101.2±2.0 邱检生等(1999) 浙江
        普陀岛 碱性花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 93.4±0.6 邱检生等(1999) 福建
        桃花岛 碱性花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb 92.9±0.6 邱检生等(1999) 浙江
          注:数据来自邱检生等, 1999; Li et al., 2003, 2007b; 付建明等, 2004a, 2004b, 2004c; 王强等, 2005; Li and Li, 2007; Wong et al., 2009; 余心起等, 2009; Zhu et al., 2009, 2010; He et al., 2010; Sun et al., 2011; 李万友等, 2012; Yang et al., 2012, 2013; Chen et al., 2013; Zhao et al., 2013.

        表 5  华南东南部中生代A型花岗岩锆石U-Pb年代学统计

        Table 5.  Synthesis of zircon U-Pb age data of the Mesozoic A-type granites in SE South China

        本文的研究表明温公岩体具A型花岗岩特征,形成于197 Ma,具有富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素,Nb、Ta亏损等“岛弧”岩浆特征,但是区域地质资料表明本区并不存在同期的岛弧岩浆作用(Li et al., 2003, 2007a, 2007b; Wang et al., 2003a, 2005),其Nb-Ta亏损并非反映其形成于岛弧环境.与温公岩体紧密伴生同期发育的霞岚辉长岩具OIB特征(Yu et al., 2010; Zhu et al., 2010).一般而言,A型花岗岩形成于裂谷带和稳定大陆内部拉张环境(Whalen et al., 1987; Eby, 1992),因此温公A型花岗岩应形成于拉张背景.在花岗岩构造环境判别图解中(Pearce et al., 1984),所有样品也落入板内花岗岩(WPG)区域(图 13),进一步说明其构造属性为拉张背景.

        图  13  南岭地区温公A型花岗岩的构造判别图(图例同图 3)

        Figure 13.  Discrimination diagrams for the Wengong A-type granite in the Nanling range

        这种拉张背景是与古太平洋板块俯冲作用有关还是与印支运动后的陆内伸展作用有关?Wang et al.(2003b)在华南地区识别出了一套约175 Ma的镁铁质岩浆岩,并认为其形成于陆内拉张背景,是岩石圈减薄和软流圈物质上涌的产物,与古太平洋板块俯冲作用关系不大,这说明古太平洋板块北西向俯冲的时间晚于175 Ma.湖南南部和广西东南部地区出露有早中生代具OIB特征的碱性玄武岩和正长岩(Li et al., 2003; 王岳军等, 2004),说明早中生代华南地区并不受古太平洋板块俯冲影响.Wang et al.(2013b)和徐先兵等(2009)根据叠加褶皱构造分析,认为华南东部地区东西向褶皱代表印支运动构造线,叠加在其上的NE-NNE向褶皱是早燕山运动构造线(徐先兵等, 2009).张岳桥等(2009)的研究给出了侵入WE向褶皱而呈NNE向展布的湘中骑田岭花岗岩体的侵位时代为155~161 Ma,限定了NE-NNE向褶皱构造形成时代的上限,进一步限定了古太平洋板块NW向俯冲的时间晚于155 Ma.此外,中国东南部196~156 Ma期间的A型花岗岩和火山岩主要呈EW向展布,指示了近SN向的伸展拉张作用,与古太平洋板块NW向的俯冲方向并不垂直,说明本区在196~156 Ma期间的岩浆活动并不受控于古太平洋板块的俯冲,而更有可能受控于印支运动后的陆内拉张作用.这说明196~156 Ma间华南东南部处于印支运动后的陆内拉张背景,发育了强烈的岩浆活动.而在156~135 Ma,本区A型花岗岩浆几乎不发育,暗示本区的构造体制可能发生了转变了约135 Ma时期,本区发育了新一期的A型花岗岩浆作用,而这一期的A型花岗岩浆活动主要与古太平洋板块的俯冲作用有关(邱检生等, 1999; Zhou et al., 2006; Wong et al., 2009),因此华南东南部从古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的时限很可能在早侏罗世之后.

      • (1) 南岭构造带东段温公岩体为A型花岗岩,其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为196.9±4.4 Ma,说明华南东南部存在早侏罗世早期(~197 Ma)的岩浆活动;

        (2) 温公岩体具亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成,主要是基性下地壳熔融的产物,并形成于陆内拉张背景下;

        (3) 早侏罗世早期(~197 Ma)华南东南部处于印支运动后的陆内伸展环境,推测华南东南部由古特提斯构造域向古太平洋构造域的转换发生在早侏罗世之后.

    参考文献 (110)

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