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    豫南新县岩体地球化学、年代学和Hf同位素特征及地质意义

    刘清泉 邵拥军 陈昕梦 刘忠法 张喆

    引用本文:
    Citation:

    豫南新县岩体地球化学、年代学和Hf同位素特征及地质意义

      作者简介: 刘清泉(1982-),男,博士研究生,矿产普查与勘探专业.E-mail: liu_qingquan@126.com.
      通讯作者: 邵拥军, E⁃mail: shaoyongjun@126.com
    • 基金项目:

      中国地质调查局地质矿产调查评价专项 12120113091200

      中南大学创新驱动计划项目 2015CX008

    • 中图分类号: P618

    Petrogeochemistry, Geochronology and Hf Isotopes of the Monzogranite from Xinxian, Southern Region in Henan Province

      Corresponding author: Shao Yongjun, E⁃mail: shaoyongjun@126.com
    • 摘要: 新县岩体位于秦岭-大别造山带上,对其进行系统的岩石地球化学探讨有助于加深对秦岭-大别造山带中生代构造-岩浆演化及地球动力学背景的认识.岩石地球化学分析结果显示,SiO2含量为74.94%~78.16%,K2O含量为3.87%~5.86%,Na2O含量为3.82%~4.24%,Al2O3含量为12.38%~13.57%,具有高钾钙碱性和过铝质(A/CNK=1.05~1.11) 特征.岩石稀土总量较低(42.67×10-6~110.45×10-6),轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损,具有Eu的负异常,岩体富集Rb、U、Hf和Y,亏损Ba、Nb、Ta和Ti,显示出Ⅰ型高分异花岗岩的特点.3个期次岩石的U-Pb年龄分别为153.4±1.1 Ma、146.4±1.6 Ma和131.6±1.8 Ma.锆石Hf同位素分析结果表明,新县岩体的εHf(t)值为-24.5~-20.3,位于地幔演化线之下,tDM2值为2.68~2.93 Ga,指示其源于扬子板块北缘的古老地壳,其组成类似于扬子板块北缘TTG型岩浆岩.结合区域地质背景,新县岩体形成于扬子陆块与华北陆块碰撞造山后的陆内伸展环境,对应的地球动力学背景为晚侏罗世-早白垩世地壳从挤压收缩向区域性伸展的构造体制大转换过程和大规模的地壳伸展和岩石圈减薄时期.
    • 图 1  新县花岗岩体地质简图

      Figure 1.  Geological sketch of the Xinxian granitic batholith in Henan Province

      1.第四系;2.白垩系下统陈棚组;3.泥盆系南湾组;4.震旦系-奥陶系肖家庙组;5.中元古界浒湾组上段;6.中元古界浒湾组下段;7.下元古界七角山组;8.下元古界新县组;9.下元古界卡房组;10.辉长岩;11.震旦系花岗岩;12.燕山期石英二长岩;13.燕山期花岗斑岩;14.燕山期二长花岗岩;15.断层;16.地质界线;17.花岗斑岩脉;18.采样位置;据陈伟等(2013)修改

      图 2  二长花岗岩岩相学特征

      Figure 2.  Petrography of the monzogranite

      a.中粗粒二长花岗岩;b.中粒二长花岗岩;c.细粒二长花岗岩;d.中粗粒二长花岗岩结构;e.中粒二长花岗岩结构;f.细粒二长花岗岩结构.Qtz.石英;Bt.黑云母;Pth.条纹长石;Pl.斜长石;Kfs.钾长石

      图 3  新县二长花岗岩中锆石代表性阴极发光照片(a);中粗粒二长花岗岩(X-01) 锆石U-Pb谐和图(b);中粒二长花岗岩(X-03) 锆石U-Pb谐和图(c)和细粒二长花岗岩(X-05) 锆石U-Pb谐和图(d)

      Figure 3.  CL images of representative zircons in the Xinxian monzogranite with analytical positions (a), the zircon U-Pb concordian of the medium-coarse monzogranite (X-01) (b), the zircon U-Pb concordian of the medium monzogranite (X-03) (c) and the zircon U-Pb concordian of the fine monzogranite (X-05) (d)

      图 4  新县二长花岗岩K2O-SiO2(a)和ANK-ACNK(b)关系

      Figure 4.  K2O-SiO2 (a) and ANK-ACNK (b) relations of the Xinxian monzogranite

      图a据Rickwood(1989)

      图 5  新县二长花岗岩Harker图解

      Figure 5.  Harker diagram of the Xinxian monzogranite

      图 6  新县二长花岗岩原始地幔标准化微量元素蛛网图(a)与球粒陨石标准化稀土元素分布模式(b)

      Figure 6.  PM-normalised trace element spider diagram (a) and chondrite-normalised REE pattern (b) of the Xinxian monzogranite

      图 7  新县二长花岗岩Q-A-P图解

      Figure 7.  Q-A-P diagram of the Xinxian monzogranite

      Q.石英;A.碱性长石;P.斜长石;据Bowden and Kinnaird(1984)

      图 8  (Na2O+K2O)/CaO-Zr+Nb+Ce+Y和(Al2O3+CaO)/(Na2O+K2O+TFeO)-100×(TFeO+MgO+TiO2)/SiO2关系

      Figure 8.  (Na2O+K2O)/CaO-Zr+Nb+Ce+Y and (Al2O3+CaO)/(Na2O+K2O+TFeO)-100×(TFeO+MgO+TiO2)/SiO2 relations

      图a据Whalen et al.(1987),图b据Sylvester(1989)

      图 9  新县二长花岗岩REE分布模式(a)及Sr-Yb关系(b)

      Figure 9.  REE pattern (a) and Sr-Yb relation (b) for the Xinxian monzogranite

      张旗等(2006)

      图 10  新县二长花岗岩造岩矿物结晶分异判别关系

      Figure 10.  Ba-Sr and Rb-Sr relations for the Xinxian monzogranite

      PlAn50.斜长石(An=50);PlAn15.斜长石(An=15);Kfs.钾长石;Bt.黑云母;Ms.白云母;Grt.石榴子石;Amp.角闪石;据Janoušek et al.(2004)

      图 11  新县二长花岗岩锆石εHf(t)-t关系

      Figure 11.  Relation of Zircon εHf(t) and t for the Xinxian monzogranite

      图 12  新县二长花岗岩构造环境判别关系

      Figure 12.  Discriminant relations of tectonic environment of the Xinxian monzogranite

      a.Al2O3-SiO2;b.TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2;c.R1-R2;d.Rb-Y+Nb;图a, b据Pearce(1996);图c, d据Batchelor and Bowden(1985);POG.后造山花岗岩;IAG.岛弧花岗岩;CAG.大陆弧花岗岩;CCG.大陆碰撞花岗岩;RRG.裂谷型花岗岩;CEUG.大陆造陆隆升花岗岩

      图 13  新县二长花岗岩构造环境的lg(CaO/(K2O+Na2O))-SiO2判别关系

      Figure 13.  The lg(CaO/(K2O+Na2O))-SiO2 discriminant relation of tectonic environment of the Xinxian monzogranite

      Brown(1982)修改

      表 1  新县二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb分析结果

      Table 1.  LA-ICP-MS zircon U-Pb data for the Xinxian monzogranite

      测试点号 Th
      (10-6)
      U
      (10-6)
      Th/U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 年龄(Ma)
      207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232U 1σ
      X-01-01 2 542 2 136 1.19 0.055 1 0.001 0 0.155 5 0.003 1 0.020 4 0.000 3 0.006 0 0.000 1 147 3 130 2 121 3
      X-01-02 3 205 2 343 1.37 0.047 1 0.000 9 0.135 9 0.002 8 0.020 8 0.000 2 0.006 3 0.000 1 129 3 132 2 126 3
      X-01-03 2 839 2 259 1.26 0.052 1 0.001 1 0.148 6 0.003 4 0.020 5 0.000 2 0.006 3 0.000 2 141 3 131 2 127 3
      X-01-06 182 152 1.20 0.051 4 0.003 5 0.146 3 0.008 8 0.021 6 0.000 5 0.006 4 0.000 2 139 8 138 3 128 5
      X-01-07 3 170 2 295 1.38 0.050 9 0.001 0 0.141 1 0.002 7 0.020 0 0.000 2 0.006 3 0.000 1 134 2 128 1 126 3
      X-01-08 357 292 1.22 0.057 2 0.003 7 0.174 0 0.013 0 0.021 3 0.000 4 0.007 5 0.000 3 163 11 136 2 152 7
      X-01-09 3 580 2 777 1.29 0.049 4 0.001 0 0.139 2 0.002 9 0.020 3 0.000 2 0.006 4 0.000 2 132 3 130 2 129 3
      X-01-10 4 873 2 774 1.76 0.050 3 0.001 2 0.145 5 0.003 7 0.020 9 0.000 3 0.006 9 0.000 2 138 3 133 2 139 4
      X-01-11 2 791 2 250 1.24 0.048 9 0.001 1 0.139 1 0.003 5 0.020 5 0.000 3 0.006 8 0.000 2 132 3 131 2 137 4
      X-01-12 5 125 2 790 1.84 0.047 9 0.000 9 0.134 5 0.002 8 0.020 3 0.000 2 0.006 7 0.000 1 128 2 129 1 134 3
      X-01-14 2 406 2 374 1.01 0.054 0 0.001 2 0.160 5 0.004 5 0.021 3 0.000 3 0.006 8 0.000 2 151 4 136 2 136 3
      X-03-01 3 590 5 224 0.69 0.057 0 0.001 1 0.180 2 0.003 4 0.022 7 0.000 2 0.006 9 0.000 2 168 3 144 1 140 3
      X-03-02 3 724 6 079 0.61 0.051 0 0.000 9 0.159 4 0.003 1 0.022 4 0.000 2 0.006 7 0.000 2 150 3 143 1 134 3
      X-03-03 2 650 3 437 0.77 0.054 1 0.001 1 0.172 5 0.004 8 0.022 8 0.000 4 0.007 3 0.000 2 162 4 145 3 147 4
      X-03-04 2 694 4 649 0.58 0.079 6 0.002 2 0.235 5 0.006 8 0.021 2 0.000 2 0.008 3 0.000 3 215 6 135 2 166 7
      X-03-06 655 1 064 0.62 0.053 1 0.002 0 0.168 3 0.005 7 0.023 1 0.000 3 0.007 6 0.000 2 158 5 147 2 153 4
      X-03-07 2 914 4 189 0.70 0.056 8 0.001 4 0.180 5 0.004 5 0.022 9 0.000 3 0.006 9 0.000 2 168 4 146 2 139 4
      X-03-08 4 121 5 773 0.71 0.054 3 0.001 0 0.171 7 0.004 0 0.022 7 0.000 3 0.007 2 0.000 2 161 4 144 2 145 4
      X-03-10 4 225 4 888 0.86 0.081 2 0.002 1 0.239 2 0.007 0 0.021 1 0.000 3 0.008 2 0.000 2 218 6 134 2 165 4
      X-03-12 4 157 5 321 0.78 0.061 4 0.002 2 0.179 8 0.005 7 0.021 4 0.000 3 0.007 6 0.000 2 168 5 137 2 153 4
      X-03-13 5 917 6 992 0.85 0.047 8 0.000 8 0.154 0 0.003 0 0.023 2 0.000 3 0.007 1 0.000 2 145 3 148 2 144 4
      X-03-14 4 375 4 597 0.95 0.060 0 0.001 2 0.187 4 0.004 5 0.022 5 0.000 3 0.007 4 0.000 2 174 4 143 2 148 3
      X-03-15 2 048 4 056 0.50 0.053 9 0.001 2 0.165 3 0.004 3 0.022 0 0.000 3 0.007 9 0.000 2 155 4 140 2 159 5
      X-05-01 4 557 14 296 0.32 0.051 4 0.000 8 0.173 1 0.002 9 0.024 1 0.000 2 0.006 8 0.000 3 162 3 153 1 138 6
      X-05-02 3 687 4 629 0.80 0.090 4 0.002 0 0.303 4 0.008 3 0.023 9 0.000 3 0.009 4 0.000 5 269 6 152 2 189 9
      X-05-03 1 922 3 688 0.52 0.083 4 0.003 3 0.278 7 0.003 1 0.024 3 0.001 0 0.011 7 0.000 8 250 10 155 6 235 17
      X-05-04 9 506 17 079 0.56 0.053 3 0.001 0 0.178 6 0.004 1 0.023 9 0.000 2 0.007 2 0.000 3 167 4 152 1 145 6
      X-05-05 7 929 22 043 0.36 0.068 1 0.003 0 0.238 3 0.004 4 0.024 2 0.000 3 0.010 1 0.000 6 217 12 154 2 203 12
      X-05-07 3 471 13 938 0.25 0.053 6 0.001 0 0.176 5 0.003 1 0.023 8 0.000 3 0.007 5 0.000 2 165 3 152 2 152 4
      X-05-08 2 275 6 130 0.37 0.0902 0.001 6 0.305 1 0.006 4 0.024 4 0.000 3 0.013 3 0.000 4 270 5 155 2 267 7
      X-05-09 6 837 20 129 0.34 0.054 5 0.000 7 0.183 2 0.003 0 0.024 2 0.000 3 0.010 5 0.000 2 171 3 154 2 211 5
      X-05-10 6 592 21 885 0.30 0.091 1 0.003 0 0.307 5 0.001 6 0.024 3 0.000 4 0.017 5 0.000 9 272 9 155 2 350 19
      X-05-11 7 229 19 846 0.36 0.048 4 0.000 8 0.160 8 0.003 6 0.023 9 0.000 3 0.007 9 0.000 2 151 3 152 2 159 5
      X-05-12 7 081 24 836 0.29 0.059 0 0.001 8 0.197 7 0.006 8 0.024 0 0.000 3 0.010 7 0.000 5 183 6 153 2 215 11
      X-05-13 5 247 15 865 0.33 0.052 8 0.001 1 0.178 3 0.003 7 0.024 4 0.000 3 0.007 8 0.000 2 167 3 155 2 156 4
      X-05-14 13 518 31 847 0.42 0.045 9 0.001 1 0.152 3 0.003 6 0.023 9 0.000 2 0.006 7 0.000 2 144 3 152 2 134 5
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      表 2  新县二长花岗岩主量元素(%)、微量和稀土元素(10-6)分析结果

      Table 2.  Major elements (%), trace elements and rare earth elements (10-6) composition of Xinxian monzogranite

      样品号 X-01 X-02 X-03 X-04 X-05 X-06
      SiO2 78.16 77.32 75.7575.24 75.62 74.94
      Al2O3 12.38 12.38 13.57 13.54 13.33 13.52
      Fe2O3 0.62 0.66 0.78 0.95 1.09 1.06
      MgO 0.06 0.05 0.09 0.10 0.08 0.11
      CaO 0.27 0.24 0.50 0.58 0.36 0.39
      Na2O 3.82 3.94 4.24 4.24 3.83 4.07
      K2O 4.16 3.87 4.50 4.45 4.86 4.65
      MnO 0.01 0.01 0.04 0.06 0.02 0.02
      TiO2 0.04 0.03 0.08 0.05 0.09 0.10
      P2O5 0.006 0.006 0.011 0.010 0.008 0.009
      LOI 0.45 0.54 0.35 0.27 0.55 0.65
      Total 99.98 99.05 99.91 99.49 99.84 99.52
      TFeO 0.62 0.66 0.78 0.95 1.09 1.06
      A/CNK 1.10 1.11 1.06 1.05 1.09 1.09
      A/NK 1.15 1.16 1.15 1.15 1.15 1.15
      Mg# 16.09 13.05 18.60 17.25 12.69 17.05
      R1 2 874 2 872 2 478 2 460 2 530 2 459
      R2 276 275 326 335 306 316
      Q 39.43 39.46 32.68 32.20 33.92 32.68
      An 1.31 1.17 2.42 2.84 1.75 1.90
      Ab 32.49 33.86 36.05 36.18 32.66 34.85
      Or 24.71 23.23 26.72 26.52 28.94 27.81
      Rb 393.0 365.0 311.0 307.0 216.0 196.5
      Ba 40 30 120 130 260 250
      Th 20 20 30 20 20 20
      U 10 10 10 10 10 10
      Nb 41.3 37.5 33.3 25.8 22.6 23.1
      Ta 4.8 4.3 2.8 2.1 1.8 1.9
      Pb 42 40 39 39 25 29
      Sr 11 11 42 44 49 49
      Zr 112 134 141 120 140 127
      Hf 5.9 8.0 6.2 4.7 5.0 4.8
      Ti 240 180 480 300 540 600
      Y 13.4 16.0 10.1 8.8 12.8 11.7
      Nb/Ta 8.60 8.72 11.89 12.29 12.56 12.16
      Zr/Hf 18.98 16.75 22.74 25.53 28.00 26.46
      La 8.9 12.1 21.6 15.4 24.8 28.5
      Ce 18.9 26.1 38.2 26.7 44.4 51.0
      Pr 2.05 2.77 3.53 2.51 4.67 5.13
      Nd 6.1 8.9 10.5 7.4 14.6 15.7
      Sm 1.23 1.75 1.58 1.08 2.24 2.84
      Eu 0.05 0.07 0.17 0.15 0.31 0.32
      Gd 0.95 1.23 0.93 0.76 1.67 1.80
      Tb 0.16 0.21 0.17 0.12 0.28 0.26
      Dy 1.21 1.45 0.97 0.85 1.76 1.77
      Ho 0.25 0.33 0.22 0.18 0.36 0.36
      Er 0.93 1.11 0.88 0.62 1.22 0.96
      Tm 0.18 0.20 0.13 0.11 0.20 0.17
      Yb 1.54 1.81 1.17 0.90 1.35 1.48
      Lu 0.22 0.27 0.18 0.12 0.18 0.16
      ∑REE 42.67 58.30 80.23 56.90 98.04 110.45
      LREE/HREE 6.84 7.82 16.25 14.55 12.97 14.87
      (La/Yb)N 4.15 4.80 13.24 12.27 13.18 13.81
      δEu=Eu/Eu* 0.14 0.14 0.39 0.48 0.47 0.40
      TZr 807 824 825 809 826 816
        注:主量元素单位为%,微量元素单位为10-6;LOI为烧失量,单位为%;TZr单位为℃;δEu=Eu/Eu*=2EuN/(SmN+GdN),其中N为球粒陨石标准化值(引自Sun and Mcdonough, 1989);TFeO=FeO+0.899 8×Fe2O3;A/CNK=摩尔Al2O3/(CaO+Na2O+K2O);A/NK=摩尔Al2O3/(Na2O+K2O);Mg#=100×摩尔Mg(Mg+TFe2+);里特曼指数σ=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43);AR=[Al2O3+CaO+(Na2O+K2O)]/[Al2O3+CaO-(Na2O+K2O)];R1=摩尔[4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti)];R2=摩尔(6Ca+2Mg+Al);TZr=12 900/[2.95+0.85M+ln(496 000/Zrmelt)]-273.15,M=(Na+K+2Ca)/(Al×Si),Zrmelt为锆含量(Watson and Harrison, 1983).
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      表 3  新县二长花岗岩的锆石Hf同位素组成

      Table 3.  Zircon Hf isotope compositions of Xinxian monzogranite

      测试点号 t(Ma) 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf 2σ εHf(t) tDM1(Ma) tDM2(Ma)
      X-01-01 130 0.089 913 0.002 230 0.282 019 0.000 014 -24.0 1 793 2 790
      X-01-02 132 0.050 669 0.001 201 0.282 002 0.000 019 -24.5 1 768 2 876
      X-01-03 131 0.069 408 0.001 663 0.282 044 0.000 016 -23.0 1 731 2 915
      X-01-06 138 0.157 415 0.003 910 0.282 022 0.000 018 -23.9 1 874 2 824
      X-01-07 128 0.071 049 0.001 659 0.282 089 0.000 018 -21.5 1 666 2 877
      X-01-08 136 0.057 694 0.001 426 0.282 082 0.000 016 -21.6 1 666 2 722
      X-01-09 130 0.121 267 0.003 078 0.282 026 0.000 016 -23.8 1 825 2 745
      X-01-10 133 0.121 524 0.003 062 0.282 062 0.000 015 -22.5 1 771 2 861
      X-01-11 131 0.105 876 0.002 557 0.282 077 0.000 014 -21.9 1 725 2 785
      X-01-12 129 0.045 616 0.001 050 0.282 049 0.000 016 -22.8 1 695 2 751
      X-01-14 136 0.124 686 0.003 099 0.282 017 0.000 015 -24.0 1 839 2 810
      X-03-01 144 0.117 658 0.004 171 0.282 017 0.000 020 -23.9 1 895 2 886
      X-03-02 143 0.068 153 0.002 372 0.282 067 0.000 014 -22.0 1 731 2 894
      X-03-03 145 0.074 545 0.002 578 0.282 037 0.000 016 -23.1 1 783 2 786
      X-03-04 135 0.086 447 0.002 916 0.282 067 0.000 016 -22.2 1 757 2 851
      X-03-06 147 0.049 355 0.001 761 0.282 055 0.000 020 -22.3 1 719 2 777
      X-03-07 146 0.080 706 0.002 782 0.282 004 0.000 016 -24.2 1 842 2 814
      X-03-08 144 0.084 147 0.002 919 0.282 050 0.000 016 -22.7 1 781 2 925
      X-03-10 134 0.097 889 0.003 540 0.282 040 0.000 021 -23.3 1 828 2 822
      X-03-12 137 0.077 212 0.002 664 0.282 036 0.000 019 -23.3 1 790 2 835
      X-03-13 148 0.097 509 0.003 229 0.282 090 0.000 019 -21.2 1 737 2 847
      X-03-14 143 0.055 312 0.001 808 0.282 061 0.000 015 -22.2 1 713 2 738
      X-03-15 140 0.065 349 0.002 206 0.282 027 0.000 016 -23.5 1 780 2 798
      X-05-01 153 0.137 905 0.004 453 0.282 093 0.000 015 -21.1 1 795 2 869
      X-05-02 152 0.024 449 0.000 956 0.282 063 0.000 006 -21.8 1 671 2 737
      X-05-03 155 0.084 474 0.002 964 0.282 059 0.000 016 -22.1 1 770 2 802
      X-05-04 152 0.077 676 0.002 707 0.282 070 0.000 019 -21.8 1 742 2 813
      X-05-05 154 0.051 021 0.001 713 0.282 071 0.000 016 -20.3 1 839 2 787
      X-05-07 152 0.077 947 0.002 638 0.282 067 0.000 038 -21.9 1 744 2 682
      X-05-08 155 0.173 258 0.005 759 0.282 062 0.000 019 -22.3 1 914 2 795
      X-05-09 154 0.144 987 0.004 498 0.282 045 0.000 014 -22.8 1 870 2 807
      X-05-10 155 0.166 763 0.005 287 0.282 073 0.000 017 -21.9 1 871 2 843
      X-05-11 152 0.152 313 0.004 866 0.282 109 0.000 016 -20.6 1 792 2 784
      X-05-12 153 0.015 606 0.000 507 0.282 066 0.000 019 -21.7 1 648 2 702
      X-05-13 155 0.134 066 0.004 520 0.282 062 0.000 016 -22.2 1 847 2 797
      X-05-14 152 0.137 464 0.004 262 0.282 063 0.000 016 -22.2 1 831 2 808
        注:εHf(t)=10 000×{[(176Hf/177Hf)s-(176Lu/177Hf)s×(eλt-1)]/[(176Hf/177Hf)CHUR.0-(176Lu/177Hf)CHUR×(eλt-1)]-1}; tDM1=1/λ×ln{1+[(176Hf/177Hf)s-(176Hf/177Hf)DM]/[(176Lu/177Hf)s-(176Lu/177Hf)DM]}; tDM2=1/λ×ln{1+[(176Hf/177Hf)s.t-(176Hf/177Hf)DM.t]/[(176Lu/177Hf)c-(176Lu/177Hf)DM]}+t; (176Hf/177Hf)s和(176Lu/177Hf)s为样品测定值; (176Hf/177Hf)CHUR.0=0.282 772, (176Lu/177Hf)CHUR=0.033 2, (176Hf/177Hf)DM=0.283 25, (176Lu/177Hf)DM=0.038 4(Rubatto and Gebauer, 2000); λ=1.867×10-11/a (Griffin et al., 2000); (176Lu/177Hf)c=0.015; t为锆石结晶时间,单位为Ma.
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    出版历程
    • 收稿日期:  2015-03-28
    • 刊出日期:  2016-08-03

    豫南新县岩体地球化学、年代学和Hf同位素特征及地质意义

      通讯作者: 邵拥军, shaoyongjun@126.com
      作者简介: 刘清泉(1982-),男,博士研究生,矿产普查与勘探专业.E-mail: liu_qingquan@126.com
    • 1. 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室,湖南长沙 410083
    • 2. 中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙 410083
    • 3. 河南省有色金属地质勘查总院,河南郑州 450052
    • 4. 河南省有色金属地质矿产局第七地质大队,河南郑州 450016
    基金项目:  中国地质调查局地质矿产调查评价专项 12120113091200中南大学创新驱动计划项目 2015CX008

    摘要: 新县岩体位于秦岭-大别造山带上,对其进行系统的岩石地球化学探讨有助于加深对秦岭-大别造山带中生代构造-岩浆演化及地球动力学背景的认识.岩石地球化学分析结果显示,SiO2含量为74.94%~78.16%,K2O含量为3.87%~5.86%,Na2O含量为3.82%~4.24%,Al2O3含量为12.38%~13.57%,具有高钾钙碱性和过铝质(A/CNK=1.05~1.11) 特征.岩石稀土总量较低(42.67×10-6~110.45×10-6),轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损,具有Eu的负异常,岩体富集Rb、U、Hf和Y,亏损Ba、Nb、Ta和Ti,显示出Ⅰ型高分异花岗岩的特点.3个期次岩石的U-Pb年龄分别为153.4±1.1 Ma、146.4±1.6 Ma和131.6±1.8 Ma.锆石Hf同位素分析结果表明,新县岩体的εHf(t)值为-24.5~-20.3,位于地幔演化线之下,tDM2值为2.68~2.93 Ga,指示其源于扬子板块北缘的古老地壳,其组成类似于扬子板块北缘TTG型岩浆岩.结合区域地质背景,新县岩体形成于扬子陆块与华北陆块碰撞造山后的陆内伸展环境,对应的地球动力学背景为晚侏罗世-早白垩世地壳从挤压收缩向区域性伸展的构造体制大转换过程和大规模的地壳伸展和岩石圈减薄时期.

    English Abstract

      • 秦岭-大别造山带位于扬子板块向华北板块俯冲碰撞的过渡带,是扬子板块向华北板块俯冲碰撞后经历多阶段构造演化的产物(徐树桐等,1992杨巍然等,1999汤加富等,2003王勇生等,2004翟明国,2008).造山带东端被郯庐断裂截切,西端通过南阳盆地与秦岭造山带连接.大别超高压变质带是迄今为止世界上规模最大的超高压变质带(Hacker et al., 1996, 1998; Zhang, 1997Liu et al., 2004),同时区内中生代岩浆活动比较强烈,前人研究成果表明,东秦岭-大别地区中生代岩浆岩的形成时代主要集中在145~110 Ma (Wei et al., 2001刘敦一等,2002薛怀民等,2002Bryant et al., 2004Ma et al., 2004Xie et al., 2006Xu et al., 2007).对该地区燕山期花岗岩形成时代、岩石成因以及物质来源的研究,对于人们认识碰撞造山带的构造演化和岩石成因具有重要的理论意义.近年来,随着对该地区勘查投入的大幅度增加,人们相继发现了汤家坪、千鹅冲、沙坪沟等大型钼矿床,同时还发现了一大批中小型矿床,它们与东秦岭钼成矿带相连,构成了中国最大的钼矿省(黄典豪,1994李厚民,2007李诺,2007Mao et al., 2011b).

        20世纪90年代曾有学者对西大别地区的花岗岩开展过一些同位素定年工作,获得鸡公山花岗岩岩基锆石U-Pb年龄为128±2 Ma、夏店花岗岩岩基全岩Rb-Sr等时线年龄为125 Ma、灵山花岗岩岩基全岩Rb-Sr等时线年龄为110 Ma(李石和王彤,1991).近年来超大型及大中型钼矿床被陆续发现,备受地质工作者的瞩目,其构造演化、成岩成矿时代及成矿背景是大家共同关注的主要科学问题.特别是在豫南大别山地区开展的大量地质科研工作,学者们在厘定成岩成矿时代方面取得了丰硕成果,其中以对与豫南大别山钼矿形成有关的燕山期中酸性深源浅成小斑岩体的研究颇为集中,获得了一大批岩石年代学数据,如汤家坪花岗斑岩锆石U-Pb年龄为121.6±4.6 Ma(魏庆国等,2010),千鹅冲花岗斑岩锆石U-Pb年龄为129.0±2.0 Ma(高阳等,2014),大银尖花岗斑岩石U-Pb年龄为124.9±1.3 Ma(Li et al., 2012),陡坡二长花岗岩锆石U-Pb年龄为124.21±0.28 Ma(孟芳,2013),母山花岗斑岩锆石U-Pb年龄为142.0±1.8 Ma(杨梅珍等,2011b),肖畈似斑状花岗岩锆石U-Pb年龄为139.30±0.64 Ma(杨泽强和唐相伟,2015),姚冲二长花岗岩锆石U-Pb年龄为139.6±2.0 Ma(刘清泉等,2015).

        新县岩体虽然与区内成矿没有直接的关系,但是对其进行系统的岩石地球化学探讨有助于对秦岭-大别造山带中生代构造-岩浆演化及地球动力学背景加深认识.目前已有学者对新县岩体做了初步研究,周红升等(2013)获得的花岗岩锆石U-Pb年龄为134.3±1.4 Ma,陈伟等(2013)获得的花岗岩锆石U-Pb年龄为125.5±1.5 Ma,而且通过Sr-Nd-Pd同位素特征得出新县花岗岩成分类似于扬子北缘新元古代TTG岩石,认为新县花岗岩形成于由挤压向伸展转变的构造环境.本文以大别地区新县花岗岩岩体作为研究对象,将新县岩体划分为3个期次,在详细的野外地质调查和显微镜岩相学观察的基础上,通过全岩地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS锆石原位Hf同位素研究,参照前人研究成果,精确厘定了新县花岗岩岩体的形成时代、岩石成因和物质来源,并探讨了不同成岩时代的岩石成因和构造环境.

      • 新县岩体位于秦岭-大别造山带东延的大别山北麓地区,为大别造山带范畴.新县地区出露地层主要有太古界-元古界、中元古界浒湾组、奥陶系肖家庙组、泥盆系南湾组、石炭系陈棚组和第四系(图 1).太古界-元古界主要岩性为大别片麻杂岩,其由变质表壳岩和变质深成岩组成,变质表壳岩主要岩石类型为黑云二长片麻岩、斜长角闪片麻岩、白云石英片岩、磁铁石英岩等,变质深成岩主要岩性为二长花岗质片麻岩、云英闪长质片麻岩、黑云斜长片麻岩等.浒湾岩组主要岩性由高压变质岩块的榴辉岩、白云角闪片岩以及白云石英片岩和中压变质岩块的白云二长片麻岩、含榴白云斜长片麻岩以及构造片岩、片麻岩组成.肖家庙岩组主要岩性为白云钠长片岩、白云石英片岩、白云更长片岩夹白云石英片岩及大理岩透镜体.南湾组岩性主要为二云石英片岩、白云石英片岩夹二云斜长片岩、绿帘云母石英片岩、黑云绿帘斜长变粒岩和变余泥岩.陈棚组为陆相中酸性火山岩-火山碎屑岩沉积建造.

        图  1  新县花岗岩体地质简图

        Figure 1.  Geological sketch of the Xinxian granitic batholith in Henan Province

        区内构造格架表现为近NWW向桐柏-商城断裂(简称桐-商断裂),近NS向新县断裂.区内岩浆活动比较强烈,以中生代岩浆活动最为强烈,尤其是燕山期岩浆岩十分发育,以中酸性侵入岩占主要地位,新县岩体分布面积最大.中酸性小侵入体数量较多,如千鹅冲岩体、大银尖岩体、姚冲岩体等,这些小岩体是研究区内钼矿床的主要成矿母岩(刘清泉等,2014).

      • 新县岩体位于大别地区的陡山河-新县-泗店一带,总体上呈长轴近NS向的椭圆状,面积约为200 km2(图 1).岩体与围岩呈侵入接触关系,通过详细的野外地质调查,根据岩体的结构、岩性及其相互之间的接触关系,结合区域地质资料,笔者将新县岩体分为3个期次.分别为:第1期细粒二长花岗岩,第2期中粒二长花岗岩和第3期中粗粒二长花岗岩(图 2).

        图  2  二长花岗岩岩相学特征

        Figure 2.  Petrography of the monzogranite

        第1期细粒二长花岗岩.分布于岩体边缘或漂浮于岩体内部,岩石以细粒二长花岗岩为主,岩石呈淡红色,细粒花岗结构,块状构造.矿物成分:钾长石为25%~40%,斜长石为25%~40%,石英为25%~40%,黑云母少量.钾长石多为条纹长石,半自形-他形粒状,一般粒度小于2 mm;斜长石呈半自形粒状,粒度一般为0.2~2.0 mm;石英呈不规则他形粒状,粒度为1 mm,少数为2 mm,波状消光显著.

        第2期中粒二长花岗岩.分布于岩体中边部,岩石呈淡红色,中粒花岗结构,块状构造.矿物成分:钾长石为40%左右,斜长石为25%~30%,石英为25%~35%,黑云母少量.钾长石发育卡氏双晶,条纹结构发育,半自形板状-他形粒状,大部分粒度大于2 mm;斜长石呈半自形粒状,聚片双晶发育,个别见环带结构,粒度一般为1~3 mm;石英呈浑圆状或他形粒状,粒度为2~4 mm,波状消光显著.

        第3期中粗粒二长花岗岩.主要分布于岩体内部,岩石呈淡红色-玫瑰红色,中粗粒花岗结构,块状构造.矿物成分:钾长石为35%左右,斜长石为25%~40%,石英为30%左右,黑云母少量.钾长石大部分发育条纹双晶,少部分发育格状双晶,半自形板状-他形粒状,粒度为3~6 mm;斜长石呈半自形粒状,聚片双晶发育,为钠更长石,粒度一般为3~5 mm;石英浑圆状或他形粒状,粒度为4~6 mm,波状消光显著,少数颗粒有破碎.

      • 本次研究采集的样品位置如图 1所示,X-01、X-02为中粗粒二长花岗岩,X-03、X-04为中粒二长花岗岩,X-05、X-06为细粒二长花岗岩.全岩分析测试由澳实矿物实验室(广州)有限公司完成,主量元素采用X荧光光谱仪分析方法完成,使用仪器为荷兰PANalytical波长色散X射线荧光光谱仪.具体方法为:将试样煅烧后加入50%Li2B4O7-50%LiBO2助熔物中均匀混合,在1 000 ℃以上使之熔融,然后将熔融物倒出后形成扁平玻璃片,再用X荧光光谱仪分析.其中P2O5检出下限为0.001%,其余主量元素检出下限为0.01%.微量元素处理使用电感耦合等离子体质谱仪完成,使用仪器为美国Perkin Elmer Elan 9000等离子质谱仪,具体方法为:将试样加入LiBO2溶剂中均匀混合,在1 000 ℃以上的熔炉中融化,熔融冷却后使用HNO3定容,然后用等离子体质谱仪分析.Cr检出下限为10×10-6,Zr检出下限为2×10-6,Ba、Ce、Ga、Hf、La、Nb、Rb、Y检出下限在0.1×10-6~1.0×10-6,其余检出下限≤0.1×10-6.

        LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年(表 1)在中国冶金地质总局山东局测试中心实验室完成,锆石阴极发光(CL)照相在JEOL-JXA-8100电子探针仪上完成,工作状态为:加速电压15 kV,束电流2×10-8 A.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年采用的仪器型号为Thermo Xeries 2,配置Coherent公司生产的COMPex Pro CO2F Geolas 193 nm ArF准分子激光剥蚀系统,分析时激光束斑直径为30 μm,频率为8 Hz,能量密度为8.5 J/cm2,剥蚀时间为110 s(30 s空白信号,55 s剥蚀时间,25 s吹扫残留信号时间).详细实验原理及测试方法见Jackson et al.(2004).数据处理使用ICPMSDataCal程序(Liu et al., 2010),同位素比值计算、年龄和误差以及普通铅校正采用Andersen(2002)的方法,年龄计算和图解采用ISOPLOT程序.

        测试点号 Th
        (10-6)
        U
        (10-6)
        Th/U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 年龄(Ma)
        207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232U 1σ
        X-01-01 2 542 2 136 1.19 0.055 1 0.001 0 0.155 5 0.003 1 0.020 4 0.000 3 0.006 0 0.000 1 147 3 130 2 121 3
        X-01-02 3 205 2 343 1.37 0.047 1 0.000 9 0.135 9 0.002 8 0.020 8 0.000 2 0.006 3 0.000 1 129 3 132 2 126 3
        X-01-03 2 839 2 259 1.26 0.052 1 0.001 1 0.148 6 0.003 4 0.020 5 0.000 2 0.006 3 0.000 2 141 3 131 2 127 3
        X-01-06 182 152 1.20 0.051 4 0.003 5 0.146 3 0.008 8 0.021 6 0.000 5 0.006 4 0.000 2 139 8 138 3 128 5
        X-01-07 3 170 2 295 1.38 0.050 9 0.001 0 0.141 1 0.002 7 0.020 0 0.000 2 0.006 3 0.000 1 134 2 128 1 126 3
        X-01-08 357 292 1.22 0.057 2 0.003 7 0.174 0 0.013 0 0.021 3 0.000 4 0.007 5 0.000 3 163 11 136 2 152 7
        X-01-09 3 580 2 777 1.29 0.049 4 0.001 0 0.139 2 0.002 9 0.020 3 0.000 2 0.006 4 0.000 2 132 3 130 2 129 3
        X-01-10 4 873 2 774 1.76 0.050 3 0.001 2 0.145 5 0.003 7 0.020 9 0.000 3 0.006 9 0.000 2 138 3 133 2 139 4
        X-01-11 2 791 2 250 1.24 0.048 9 0.001 1 0.139 1 0.003 5 0.020 5 0.000 3 0.006 8 0.000 2 132 3 131 2 137 4
        X-01-12 5 125 2 790 1.84 0.047 9 0.000 9 0.134 5 0.002 8 0.020 3 0.000 2 0.006 7 0.000 1 128 2 129 1 134 3
        X-01-14 2 406 2 374 1.01 0.054 0 0.001 2 0.160 5 0.004 5 0.021 3 0.000 3 0.006 8 0.000 2 151 4 136 2 136 3
        X-03-01 3 590 5 224 0.69 0.057 0 0.001 1 0.180 2 0.003 4 0.022 7 0.000 2 0.006 9 0.000 2 168 3 144 1 140 3
        X-03-02 3 724 6 079 0.61 0.051 0 0.000 9 0.159 4 0.003 1 0.022 4 0.000 2 0.006 7 0.000 2 150 3 143 1 134 3
        X-03-03 2 650 3 437 0.77 0.054 1 0.001 1 0.172 5 0.004 8 0.022 8 0.000 4 0.007 3 0.000 2 162 4 145 3 147 4
        X-03-04 2 694 4 649 0.58 0.079 6 0.002 2 0.235 5 0.006 8 0.021 2 0.000 2 0.008 3 0.000 3 215 6 135 2 166 7
        X-03-06 655 1 064 0.62 0.053 1 0.002 0 0.168 3 0.005 7 0.023 1 0.000 3 0.007 6 0.000 2 158 5 147 2 153 4
        X-03-07 2 914 4 189 0.70 0.056 8 0.001 4 0.180 5 0.004 5 0.022 9 0.000 3 0.006 9 0.000 2 168 4 146 2 139 4
        X-03-08 4 121 5 773 0.71 0.054 3 0.001 0 0.171 7 0.004 0 0.022 7 0.000 3 0.007 2 0.000 2 161 4 144 2 145 4
        X-03-10 4 225 4 888 0.86 0.081 2 0.002 1 0.239 2 0.007 0 0.021 1 0.000 3 0.008 2 0.000 2 218 6 134 2 165 4
        X-03-12 4 157 5 321 0.78 0.061 4 0.002 2 0.179 8 0.005 7 0.021 4 0.000 3 0.007 6 0.000 2 168 5 137 2 153 4
        X-03-13 5 917 6 992 0.85 0.047 8 0.000 8 0.154 0 0.003 0 0.023 2 0.000 3 0.007 1 0.000 2 145 3 148 2 144 4
        X-03-14 4 375 4 597 0.95 0.060 0 0.001 2 0.187 4 0.004 5 0.022 5 0.000 3 0.007 4 0.000 2 174 4 143 2 148 3
        X-03-15 2 048 4 056 0.50 0.053 9 0.001 2 0.165 3 0.004 3 0.022 0 0.000 3 0.007 9 0.000 2 155 4 140 2 159 5
        X-05-01 4 557 14 296 0.32 0.051 4 0.000 8 0.173 1 0.002 9 0.024 1 0.000 2 0.006 8 0.000 3 162 3 153 1 138 6
        X-05-02 3 687 4 629 0.80 0.090 4 0.002 0 0.303 4 0.008 3 0.023 9 0.000 3 0.009 4 0.000 5 269 6 152 2 189 9
        X-05-03 1 922 3 688 0.52 0.083 4 0.003 3 0.278 7 0.003 1 0.024 3 0.001 0 0.011 7 0.000 8 250 10 155 6 235 17
        X-05-04 9 506 17 079 0.56 0.053 3 0.001 0 0.178 6 0.004 1 0.023 9 0.000 2 0.007 2 0.000 3 167 4 152 1 145 6
        X-05-05 7 929 22 043 0.36 0.068 1 0.003 0 0.238 3 0.004 4 0.024 2 0.000 3 0.010 1 0.000 6 217 12 154 2 203 12
        X-05-07 3 471 13 938 0.25 0.053 6 0.001 0 0.176 5 0.003 1 0.023 8 0.000 3 0.007 5 0.000 2 165 3 152 2 152 4
        X-05-08 2 275 6 130 0.37 0.0902 0.001 6 0.305 1 0.006 4 0.024 4 0.000 3 0.013 3 0.000 4 270 5 155 2 267 7
        X-05-09 6 837 20 129 0.34 0.054 5 0.000 7 0.183 2 0.003 0 0.024 2 0.000 3 0.010 5 0.000 2 171 3 154 2 211 5
        X-05-10 6 592 21 885 0.30 0.091 1 0.003 0 0.307 5 0.001 6 0.024 3 0.000 4 0.017 5 0.000 9 272 9 155 2 350 19
        X-05-11 7 229 19 846 0.36 0.048 4 0.000 8 0.160 8 0.003 6 0.023 9 0.000 3 0.007 9 0.000 2 151 3 152 2 159 5
        X-05-12 7 081 24 836 0.29 0.059 0 0.001 8 0.197 7 0.006 8 0.024 0 0.000 3 0.010 7 0.000 5 183 6 153 2 215 11
        X-05-13 5 247 15 865 0.33 0.052 8 0.001 1 0.178 3 0.003 7 0.024 4 0.000 3 0.007 8 0.000 2 167 3 155 2 156 4
        X-05-14 13 518 31 847 0.42 0.045 9 0.001 1 0.152 3 0.003 6 0.023 9 0.000 2 0.006 7 0.000 2 144 3 152 2 134 5

        表 1  新县二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb分析结果

        Table 1.  LA-ICP-MS zircon U-Pb data for the Xinxian monzogranite

        原位微区锆石Hf同位素分析使用南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室的激光剥蚀多接收等离子质谱仪(LA-MC-ICP-MS)完成测试,其中激光剥蚀系统采用193 nm的气体准分子激光源的UP193FX(New Wave,USA),质谱使用Thermo Fisher公司的eptune Plus型多接收等离子质谱.分析时激光束直径为50 μm,激光脉冲频率为5 Hz,信号采集次数为200次,采集时间在1 min左右.使用锆石国际标样95100作为参考物质,分析点与U-Pb同位素定年为同一位置或相近位置.

      • 笔者把几个测试异常点剔除后,将本次测试样品的锆石U-Pb同位素年龄测试结果列于表 1,样品中的锆石多呈柱状,无色透明,长度一般为70~160 μm,长宽比一般为2:1~3:1,锆石铀含量相对较高,震荡环带不是很明显.图 3a中,样品的锆石U含量为118×10-6~31 847×10-6,平均含量为8 192×10-6,Th含量为182×10-6~13 518 ×10-6,平均含量为4 222×10-6,Th/U比值为0.25~1.84,平均值为0.79,绝大部分均大于0.40,显示出岩浆成因锆石特征(Rubatto and Gebauer, 2000).图 3b~3d中,由X-01的11个分析点、X-03的12个分析点和X-05的13个分析点得到的锆石U-Pb谐和年龄分别为131.6±1.8 Ma(MSWD=1.24)、146.4±1.6 Ma(MSWD=1.17) 和153.4±1.1 Ma(MSWD=0.57),其分别代表了中粗粒二长花岗岩、中粒二长花岗岩和细粒二长花岗岩的侵位年龄.周红升等(2013)获得的锆石U-Pb年龄(134.3±1.4 Ma)与本次第3期花岗岩年龄(131.6±1.8 Ma)较为一致,应为同一期.陈伟等(2013)获得的锆石U-Pb年龄为125.5±1.5 Ma,是否表明区内还存在更晚一期的花岗岩,有待于进一步证实.

        图  3  新县二长花岗岩中锆石代表性阴极发光照片(a);中粗粒二长花岗岩(X-01) 锆石U-Pb谐和图(b);中粒二长花岗岩(X-03) 锆石U-Pb谐和图(c)和细粒二长花岗岩(X-05) 锆石U-Pb谐和图(d)

        Figure 3.  CL images of representative zircons in the Xinxian monzogranite with analytical positions (a), the zircon U-Pb concordian of the medium-coarse monzogranite (X-01) (b), the zircon U-Pb concordian of the medium monzogranite (X-03) (c) and the zircon U-Pb concordian of the fine monzogranite (X-05) (d)

      • 新县岩体样品的主量元素分析结果见表 2,分析结果显示不同期次的岩石具有不同的岩石地球化学特征,总体具有较高的SiO2、Na2O和K2O含量,较低的TFeO、P2O5和TiO2含量,在图 4a中,样品均落于高钾钙碱性系列.岩体Al2O3含量为12.38%~13.57%,铝饱和指数A/CNK值为1.05~1.11,在图 4b中落于过铝质区域.岩石SiO2含量为74.94%~78.16%,平均值为76.17%,Na2O含量为3.82%~4.24%,平均值为4.02%,K2O含量为3.87%~5.86%,平均值为4.42%,TFeO含量为0.62%~1.09%,平均值为0.86%,P2O5含量为0.006%~0.010%,平均值为0.008%,TiO2含量为0.03%~0.10%,平均值为0.07%.在图 5中,3个侵入期次的岩体随时间由早到晚,SiO2含量呈升高趋势,TFeO与SiO2呈正相关关系,Na2O、CaO和P2O5与SiO2负相关关系不太显著,Al2O3、TiO2、MgO和K2O与SiO2则呈现出明显的负相关关系,表明各期次侵入体具有连续的演化趋势.

        样品号 X-01 X-02 X-03 X-04 X-05 X-06
        SiO2 78.16 77.32 75.7575.24 75.62 74.94
        Al2O3 12.38 12.38 13.57 13.54 13.33 13.52
        Fe2O3 0.62 0.66 0.78 0.95 1.09 1.06
        MgO 0.06 0.05 0.09 0.10 0.08 0.11
        CaO 0.27 0.24 0.50 0.58 0.36 0.39
        Na2O 3.82 3.94 4.24 4.24 3.83 4.07
        K2O 4.16 3.87 4.50 4.45 4.86 4.65
        MnO 0.01 0.01 0.04 0.06 0.02 0.02
        TiO2 0.04 0.03 0.08 0.05 0.09 0.10
        P2O5 0.006 0.006 0.011 0.010 0.008 0.009
        LOI 0.45 0.54 0.35 0.27 0.55 0.65
        Total 99.98 99.05 99.91 99.49 99.84 99.52
        TFeO 0.62 0.66 0.78 0.95 1.09 1.06
        A/CNK 1.10 1.11 1.06 1.05 1.09 1.09
        A/NK 1.15 1.16 1.15 1.15 1.15 1.15
        Mg# 16.09 13.05 18.60 17.25 12.69 17.05
        R1 2 874 2 872 2 478 2 460 2 530 2 459
        R2 276 275 326 335 306 316
        Q 39.43 39.46 32.68 32.20 33.92 32.68
        An 1.31 1.17 2.42 2.84 1.75 1.90
        Ab 32.49 33.86 36.05 36.18 32.66 34.85
        Or 24.71 23.23 26.72 26.52 28.94 27.81
        Rb 393.0 365.0 311.0 307.0 216.0 196.5
        Ba 40 30 120 130 260 250
        Th 20 20 30 20 20 20
        U 10 10 10 10 10 10
        Nb 41.3 37.5 33.3 25.8 22.6 23.1
        Ta 4.8 4.3 2.8 2.1 1.8 1.9
        Pb 42 40 39 39 25 29
        Sr 11 11 42 44 49 49
        Zr 112 134 141 120 140 127
        Hf 5.9 8.0 6.2 4.7 5.0 4.8
        Ti 240 180 480 300 540 600
        Y 13.4 16.0 10.1 8.8 12.8 11.7
        Nb/Ta 8.60 8.72 11.89 12.29 12.56 12.16
        Zr/Hf 18.98 16.75 22.74 25.53 28.00 26.46
        La 8.9 12.1 21.6 15.4 24.8 28.5
        Ce 18.9 26.1 38.2 26.7 44.4 51.0
        Pr 2.05 2.77 3.53 2.51 4.67 5.13
        Nd 6.1 8.9 10.5 7.4 14.6 15.7
        Sm 1.23 1.75 1.58 1.08 2.24 2.84
        Eu 0.05 0.07 0.17 0.15 0.31 0.32
        Gd 0.95 1.23 0.93 0.76 1.67 1.80
        Tb 0.16 0.21 0.17 0.12 0.28 0.26
        Dy 1.21 1.45 0.97 0.85 1.76 1.77
        Ho 0.25 0.33 0.22 0.18 0.36 0.36
        Er 0.93 1.11 0.88 0.62 1.22 0.96
        Tm 0.18 0.20 0.13 0.11 0.20 0.17
        Yb 1.54 1.81 1.17 0.90 1.35 1.48
        Lu 0.22 0.27 0.18 0.12 0.18 0.16
        ∑REE 42.67 58.30 80.23 56.90 98.04 110.45
        LREE/HREE 6.84 7.82 16.25 14.55 12.97 14.87
        (La/Yb)N 4.15 4.80 13.24 12.27 13.18 13.81
        δEu=Eu/Eu* 0.14 0.14 0.39 0.48 0.47 0.40
        TZr 807 824 825 809 826 816
          注:主量元素单位为%,微量元素单位为10-6;LOI为烧失量,单位为%;TZr单位为℃;δEu=Eu/Eu*=2EuN/(SmN+GdN),其中N为球粒陨石标准化值(引自Sun and Mcdonough, 1989);TFeO=FeO+0.899 8×Fe2O3;A/CNK=摩尔Al2O3/(CaO+Na2O+K2O);A/NK=摩尔Al2O3/(Na2O+K2O);Mg#=100×摩尔Mg(Mg+TFe2+);里特曼指数σ=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43);AR=[Al2O3+CaO+(Na2O+K2O)]/[Al2O3+CaO-(Na2O+K2O)];R1=摩尔[4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti)];R2=摩尔(6Ca+2Mg+Al);TZr=12 900/[2.95+0.85M+ln(496 000/Zrmelt)]-273.15,M=(Na+K+2Ca)/(Al×Si),Zrmelt为锆含量(Watson and Harrison, 1983).

        表 2  新县二长花岗岩主量元素(%)、微量和稀土元素(10-6)分析结果

        Table 2.  Major elements (%), trace elements and rare earth elements (10-6) composition of Xinxian monzogranite

        图  4  新县二长花岗岩K2O-SiO2(a)和ANK-ACNK(b)关系

        Figure 4.  K2O-SiO2 (a) and ANK-ACNK (b) relations of the Xinxian monzogranite

        图  5  新县二长花岗岩Harker图解

        Figure 5.  Harker diagram of the Xinxian monzogranite

      • 新县岩体微量、稀土元素含量见表 2,新县岩体不同期次岩体的微量元素地球化学特征不同,岩体稀土元素总量∑REE=42.67×10-6~110.45×10-6,且从早期到晚期稀土总量呈现下降的态势,总体而言,其球粒陨石标准化分布模式均反映轻稀土元素相对富集、重稀土元素相对亏损的特征(图 6).岩石的(La/Yb)N=4.15~13.81,且从早期到晚期,轻、重稀土的分异程度越来越高.岩石样品均显示Eu的负异常,δEu=0.14~0.48,同样,花岗岩从早期到晚期,Eu的负异常体现得越来越明显.从第1期到第3期,具有明显的逐渐演变的特征,表现出同源岩浆不断演化的规律.

        图  6  新县二长花岗岩原始地幔标准化微量元素蛛网图(a)与球粒陨石标准化稀土元素分布模式(b)

        Figure 6.  PM-normalised trace element spider diagram (a) and chondrite-normalised REE pattern (b) of the Xinxian monzogranite

        岩石Sr含量为11×10-6~49×10-6,平均值为34.33×10-6,Y含量为8.8×10-6~16.0×10-6,平均值为12.13×10-6,Yb含量为0.90×10-6~1.81×10-6,平均值为1.38×10-6,显示出低Sr低Yb特征.岩体微量元素原始地幔标准化分布图解模式显示,岩体富集Rb、U、K、Pb和Hf,亏损Ba、Nb、Ta、P和Ti.

      • 锆石Hf同位素分析结果见表 3,锆石176Lu/177Hf=0.000 507~0.005 759,平均值为0.002 861,表明锆石在形成以后很少积累放射成因的Hf,因此所获得的176Lu/177Hf比值可以代表锆石形成时的176Lu/177Hf比值(Wu et al., 2007).样品X-01共测试11个点,176Lu/177Hf=0.001 201~0.003 91,176Hf/177Hf=0.282 002~0.282 089,εHf(t)=-24.5~-21.5,tDM2=2 722~2 915 Ma;样品X-03共测试12个点,176Lu/177Hf=0.001 761~0.004 171,176Hf/177Hf=0.282 004~0.282 090,εHf(t)= -24.2~-21.2,tDM2=2 738~2 925 Ma;样品X-05共测试13个点,176Lu/177Hf=0.000 507~0.005 759,176Hf/177Hf=0.282 045~0.282 109,εHf(t)= -22.8~-20.3,tDM2=2 682~2 869 Ma.

        测试点号 t(Ma) 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf 2σ εHf(t) tDM1(Ma) tDM2(Ma)
        X-01-01 130 0.089 913 0.002 230 0.282 019 0.000 014 -24.0 1 793 2 790
        X-01-02 132 0.050 669 0.001 201 0.282 002 0.000 019 -24.5 1 768 2 876
        X-01-03 131 0.069 408 0.001 663 0.282 044 0.000 016 -23.0 1 731 2 915
        X-01-06 138 0.157 415 0.003 910 0.282 022 0.000 018 -23.9 1 874 2 824
        X-01-07 128 0.071 049 0.001 659 0.282 089 0.000 018 -21.5 1 666 2 877
        X-01-08 136 0.057 694 0.001 426 0.282 082 0.000 016 -21.6 1 666 2 722
        X-01-09 130 0.121 267 0.003 078 0.282 026 0.000 016 -23.8 1 825 2 745
        X-01-10 133 0.121 524 0.003 062 0.282 062 0.000 015 -22.5 1 771 2 861
        X-01-11 131 0.105 876 0.002 557 0.282 077 0.000 014 -21.9 1 725 2 785
        X-01-12 129 0.045 616 0.001 050 0.282 049 0.000 016 -22.8 1 695 2 751
        X-01-14 136 0.124 686 0.003 099 0.282 017 0.000 015 -24.0 1 839 2 810
        X-03-01 144 0.117 658 0.004 171 0.282 017 0.000 020 -23.9 1 895 2 886
        X-03-02 143 0.068 153 0.002 372 0.282 067 0.000 014 -22.0 1 731 2 894
        X-03-03 145 0.074 545 0.002 578 0.282 037 0.000 016 -23.1 1 783 2 786
        X-03-04 135 0.086 447 0.002 916 0.282 067 0.000 016 -22.2 1 757 2 851
        X-03-06 147 0.049 355 0.001 761 0.282 055 0.000 020 -22.3 1 719 2 777
        X-03-07 146 0.080 706 0.002 782 0.282 004 0.000 016 -24.2 1 842 2 814
        X-03-08 144 0.084 147 0.002 919 0.282 050 0.000 016 -22.7 1 781 2 925
        X-03-10 134 0.097 889 0.003 540 0.282 040 0.000 021 -23.3 1 828 2 822
        X-03-12 137 0.077 212 0.002 664 0.282 036 0.000 019 -23.3 1 790 2 835
        X-03-13 148 0.097 509 0.003 229 0.282 090 0.000 019 -21.2 1 737 2 847
        X-03-14 143 0.055 312 0.001 808 0.282 061 0.000 015 -22.2 1 713 2 738
        X-03-15 140 0.065 349 0.002 206 0.282 027 0.000 016 -23.5 1 780 2 798
        X-05-01 153 0.137 905 0.004 453 0.282 093 0.000 015 -21.1 1 795 2 869
        X-05-02 152 0.024 449 0.000 956 0.282 063 0.000 006 -21.8 1 671 2 737
        X-05-03 155 0.084 474 0.002 964 0.282 059 0.000 016 -22.1 1 770 2 802
        X-05-04 152 0.077 676 0.002 707 0.282 070 0.000 019 -21.8 1 742 2 813
        X-05-05 154 0.051 021 0.001 713 0.282 071 0.000 016 -20.3 1 839 2 787
        X-05-07 152 0.077 947 0.002 638 0.282 067 0.000 038 -21.9 1 744 2 682
        X-05-08 155 0.173 258 0.005 759 0.282 062 0.000 019 -22.3 1 914 2 795
        X-05-09 154 0.144 987 0.004 498 0.282 045 0.000 014 -22.8 1 870 2 807
        X-05-10 155 0.166 763 0.005 287 0.282 073 0.000 017 -21.9 1 871 2 843
        X-05-11 152 0.152 313 0.004 866 0.282 109 0.000 016 -20.6 1 792 2 784
        X-05-12 153 0.015 606 0.000 507 0.282 066 0.000 019 -21.7 1 648 2 702
        X-05-13 155 0.134 066 0.004 520 0.282 062 0.000 016 -22.2 1 847 2 797
        X-05-14 152 0.137 464 0.004 262 0.282 063 0.000 016 -22.2 1 831 2 808
          注:εHf(t)=10 000×{[(176Hf/177Hf)s-(176Lu/177Hf)s×(eλt-1)]/[(176Hf/177Hf)CHUR.0-(176Lu/177Hf)CHUR×(eλt-1)]-1}; tDM1=1/λ×ln{1+[(176Hf/177Hf)s-(176Hf/177Hf)DM]/[(176Lu/177Hf)s-(176Lu/177Hf)DM]}; tDM2=1/λ×ln{1+[(176Hf/177Hf)s.t-(176Hf/177Hf)DM.t]/[(176Lu/177Hf)c-(176Lu/177Hf)DM]}+t; (176Hf/177Hf)s和(176Lu/177Hf)s为样品测定值; (176Hf/177Hf)CHUR.0=0.282 772, (176Lu/177Hf)CHUR=0.033 2, (176Hf/177Hf)DM=0.283 25, (176Lu/177Hf)DM=0.038 4(Rubatto and Gebauer, 2000); λ=1.867×10-11/a (Griffin et al., 2000); (176Lu/177Hf)c=0.015; t为锆石结晶时间,单位为Ma.

        表 3  新县二长花岗岩的锆石Hf同位素组成

        Table 3.  Zircon Hf isotope compositions of Xinxian monzogranite

      • 新县岩体的岩性主要为二长花岗岩,属高硅、高钾钙碱性、过铝质花岗岩,除了TFeO以外,SiO2与其他主量元素均呈一定程度的负相关关系.在图 7中,岩体样品均落于Ⅰ型花岗岩区域.除了样品X-06外,岩石铝饱和指数A/CNK值均小于1.1,表明岩体具有Ⅰ型花岗岩特征(吴福元等,2007),同时,在图 5中,P2O5与SiO2呈负相关关系,投点总体沿Ⅰ型花岗岩演化趋势分布(Chappell, 1999Wu et al., 2003Li et al., 2007).

        图  7  新县二长花岗岩Q-A-P图解

        Figure 7.  Q-A-P diagram of the Xinxian monzogranite

        笔者由岩石主量元素和Zr含量计算的样品锆石饱和温度较高(807~826 ℃;表 2),由于未见继承锆石,因此该温度应该代表源区原始岩浆的最低温度,新县岩体锆石饱和温度平均值达818 ℃,为高温花岗岩(吴福元等,2007; 隋振民和陈跃军,2011).在图 8a中,新县岩体样品均落于高分异的花岗岩区域;同样在图 8b中,样品均落于高分异的钙碱性岩区域.另外新县岩体花岗岩含有富水矿物云母,副矿物以磷灰石、磁铁矿为特征.综上所述,新县岩体应属高分异Ⅰ型花岗岩.

        图  8  (Na2O+K2O)/CaO-Zr+Nb+Ce+Y和(Al2O3+CaO)/(Na2O+K2O+TFeO)-100×(TFeO+MgO+TiO2)/SiO2关系

        Figure 8.  (Na2O+K2O)/CaO-Zr+Nb+Ce+Y and (Al2O3+CaO)/(Na2O+K2O+TFeO)-100×(TFeO+MgO+TiO2)/SiO2 relations

      • 新县岩体具有较低的Sr、Yb和HREE含量,Sr含量为11×10-6~49×10-6,平均值为34.33×10-6,Yb含量为0.90×10-6~1.81×10-6,平均值为1.38×10-6,Y含量为8.8×10-6~16.0×10-6,平均值为12.13×10-6,HREE含量为3.66×10-6~7.02×10-6,平均值为5.72×10-6,HREE和Y亏损表明源区可能有石榴子石的残留(Xiong et al., 2005),岩石具有低Sr低Yb特征(图 9).Martin et al.(2005)指出花岗质熔体的Sr含量与熔融源区的Sr含量以及熔融残留相有关,且主要受残留相中斜长石的控制.新县岩体整体上贫Al和Sr,有比较明显的负Eu异常,说明残留相中可能有高钙的斜长石存在,致使熔融的岩浆贫Al、Ca和Sr.斜长石的分离结晶也使Sr含量降低,随着斜长石中Ca含量的减少,Sr含量也会明显降低(Ajaji et al., 1998),在图 10中,新县二长花岗岩样品数据的变化反映了其在形成过程中经历了钾长石和斜长石的分异.因此,岩石整体上的低Al和Sr特征,表明斜长石可能是主要的残留相之一,从早期到晚期Sr含量表现出逐渐降低的趋势,表明斜长石经历了结晶分异作用.

        图  9  新县二长花岗岩REE分布模式(a)及Sr-Yb关系(b)

        Figure 9.  REE pattern (a) and Sr-Yb relation (b) for the Xinxian monzogranite

        图  10  新县二长花岗岩造岩矿物结晶分异判别关系

        Figure 10.  Ba-Sr and Rb-Sr relations for the Xinxian monzogranite

        花岗岩中的Yb含量主要与源岩成分、副矿物、部分熔融程度及熔融残留相组成有关,花岗岩中能够容纳Yb的矿物有角闪石、石榴石以及一些副矿物,这些矿物从岩浆中的分离必然影响熔体中的Yb含量,残留相对花岗岩Yb的控制非常明显(张旗等,2006张硕等,2014).由于新县花岗岩亏损Yb,因此笔者认为石榴石和角闪石是导致花岗岩REE强烈分异的重要矿物相.陈伟等(2013)认为新县岩体来源于残留相富集斜长石、角闪石而亏损石榴石的部分熔融岩浆.高阳(2014)对千鹅冲花岗岩进行了研究,发现其具有亏损重稀土和Yb,以及高(La/Yb)N比值的特征,说明其岩浆源区的残留相中富含石榴石,并认为千鹅冲花岗岩源区以石榴石为主要残留相,可能存在少量的角闪石残留.通过对姚冲花岗岩的研究,笔者认为其特征与千鹅冲花岗岩同样具有亏损重稀土和Yb的特征,且千鹅冲花岗岩和姚冲花岗岩均位于新县岩体的周边.因此,新县岩体应来源于残留相富集斜长石、石榴石和角闪石的部分熔融岩浆.

        新县岩石样品的Nb/Ta比值为8.60~12.56,Zr/Hf比值为16.75~28.00;Nb/Ta比值低于地幔平均值(60),更加接近于地壳平均值(10),Zr/Hf比值同样低于地幔值(34~60) 而较接近地壳平均值(35.5;Wedepohl, 1995),表明新县岩体可能来源于下地壳的部分熔融.

      • 锆石Lu-Hf同位素能够有效地揭示岩浆演化过程和源区性质(Blichert and Albarede, 1997),亏损地幔源区具有更高的176Hf/177Hf比值;而大陆地壳与亏损地幔相比,具有较低的176Hf/177Hf比值和εHf(t)值(Patchett et al., 1982).

        新县二长花岗岩锆石εHf(t)具有明显的负值(-24.5~-20.3),tDM2=2.68~2.93 Ga,分布于亏损地幔演化线之下(图 11),表明岩浆主要来源于古老地壳物质.关于大别造山带深部构造地质体是否存在华北物质,前人存在争议,但大部分学者认为大别造山带的地壳物质主要来自扬子板块(Zheng et al., 2003Zhao et al., 2007Zheng and Zhang 2007Zhao and Zheng, 2009).

        图  11  新县二长花岗岩锆石εHf(t)-t关系

        Figure 11.  Relation of Zircon εHf(t) and t for the Xinxian monzogranite

        扬子板块北缘TTG型岩浆岩的源岩为元古代-太古代的古老地壳物质(Zhang et al., 2008, 2009),其Hf二阶段模式年龄为2.07~2.79 Ga,而新县二长花岗岩的Hf二阶段模式年龄为2.68~2.93 Ga,两者基本一致.在整个大别造山带的构造地层地质体中,白垩纪花岗岩的εHf(t)=-30~-15,tDM2=1.9~3.0 Ga(续海金等,2008),新县花岗岩体的εHf(t)=-24.5~-20.3,tDM2=2.68~2.93 Ga,该特征同样与扬子板块北缘的TTG型岩浆岩相吻合,而大别片麻杂岩具有较高的εHf(t)值(-15~-8) 和tDM2值(1.0~2.0 Ga)(Zhao et al., 2008).陈伟等(2013)通过Sr-Nd-Pb-Hf同位素示踪发现,新县花岗岩岩基来源于扬子北缘下地壳,其成分可能类似于扬子北缘新元古代TTG型岩浆岩.

        Sr-Nd同位素研究结果显示,大陆地壳的(87Sr/86Sr)i平均值为0.719(Faure, 1986),若花岗岩的(87Sr/86Sr)i大于0.719,则其无疑是壳源的;而花岗岩的(87Sr/86Sr)i在0.706~0.719,其岩浆来源应主要是壳源的,但受到了幔源物质的混染.若岩浆岩的εNd(t)<0,表明它们来源于地壳物质,或至少在形成过程中其与地壳物质发生过相当明显的混染,混染程度越明显,εNd(t)负值越大,岩石平均年龄越老,其εNd(t)值愈负(DePaolo, 1988).

        陈伟等(2013)得出新县花岗岩的年龄为125.5±1.5 Ma,且(87Sr/86Sr)i=0.706 949~0.707 086,εNd(t)=-13.51~-13.65.大别山地区中生代花岗岩(87Sr/86Sr)i=0.706 51~0.723 70,εNd(t)=-27.3~-13.7(Chen et al., 2002; Zhang et al., 2002; Wang et al., 2007; 魏庆国等,2010; 杨梅珍等, 2010, 2011a; He et al., 2013; Xu et al., 2013; 高阳,2014; Mi et al., 2015),且大于130 Ma的花岗岩,其εNd(t)一般小于-18.0,而小于130 Ma的花岗岩,其εNd(t)一般大于-18.0.因此笔者认为,大别山地区中生代存在两类花岗岩,一类是大于130 Ma的花岗岩,为大别造山带碰撞造山后构造体制由挤压向伸展转换时期加厚下地壳深熔作用的产物;另一类是小于130 Ma的花岗岩,此时大别造山带已转化为受西太平洋构造域影响,其构造-岩浆作用导致加厚地壳拆沉,岩石圈的厚度减薄为正常厚度,软流圈地幔小规模上涌,导致岩体侵位,为正常厚度陆壳部分熔融的产物.

        因此,笔者认为153.4~131.6 Ma的新县花岗岩为构造体制大转换期间加厚下地壳部分熔融的产物,小于130 Ma的新县花岗岩为地壳伸展和岩石圈减薄时期正常厚度下地壳部分熔融的产物.

      • 自加里东运动开始,直到三叠纪早期,华北克拉通一直处于稳定发展阶段,同位素测年及其他研究资料表明,扬子克拉通与华北克拉通在238~218 Ma实现碰撞对接(Ames et al., 1993李锦轶,2001张国伟等,2001),两个大陆碰撞闭合于印支期末,之后开始碰撞造山过程.碰撞造山带的演化通常经历由挤压向伸展构造体制转换的过程(Leech, 2001Vanderhaeghe and Teyssier, 2001),大别造山带早白垩世扬子板块断离可能导致软流圈上涌以及大规模的地壳伸展(Bryant et al., 2004Hacker et al., 2004Liu et al., 2004高阳等,2014).

        在晚侏罗世-早白垩世初,郯庐断裂发生强烈的左行走滑运动,大洋板块的俯冲作用和深切至地幔的郯庐断裂的左行走滑运动使地幔对流平衡和岩石圈状态平衡遭到破坏,岩石圈地幔楔部分熔融形成岩浆,幔源岩浆部分与地壳重熔的岩浆混合形成花岗质岩浆(徐克勤等,1982),这些花岗质岩浆经历了强烈的分异演化.碰撞造山作用结束于侏罗纪(145~135 Ma),此时受太平洋构造域构造动力的影响,整个中国大陆中东部的区域构造体制发生转换,从以近SW向构造为主、NNE-近NS向构造为次进入以NNE-近NS向构造为主、近EW向构造为次的构造-动力体制大转换时期,包括东秦岭在内的华北克拉通南缘转入伸展构造环境(任纪舜,1991; 卢欣祥,1998).

        在早白垩世,挤压造山活动基本结束,伸展活动逐步加强,区内拉张盆地的发育,以及拆离断层的生成,均表明本区此时处于伸展构造环境(李永峰,2005);三叠纪-侏罗纪,该区基本没有盆地发育,早白垩世突然有大量小型断陷盆地出现,从白垩纪至古近纪,小盆地逐渐合并,最终演化为规模较大的南阳山前断陷盆地(河南省地质矿产局,1989),表明该区总体上处于伸展拉张状态.

        许志琴等(2003)认为扬子陆块陆壳向北深俯冲事件发生在220~242 Ma的中-晚三叠世,150 Ma以后进入后折返伸展时期,大量的花岗岩侵位.中晚中生代(170±5~135±5 Ma)大规模的地壳伸展不仅发生在中国东部,而且在亚洲东北部甚至沿着整个欧亚大陆东部都具有相同的构造背景(Lin et al., 2000; Fyhn et al., 2009; Zhu et al., 2010; Wang et al., 2012; 刘金龙等,2015),Izanagi(或古太平洋)板块向欧亚大陆的俯冲,构造体制由挤压向伸展发生大转换导致加厚下地壳深熔作用产物的生成.晚中生代(<135±5 Ma)Izanagi(或古太平洋)板块由斜向俯冲转为平行于欧亚大陆边缘,并且造成了大规模的地壳伸展、岩石圈减薄以及软流圈物质上涌(毛景文等,2003; Goldfarb et al., 2007; Mao et al., 2011a).

        图 12a中,新县岩体样品投点均落于后造山花岗岩类区域,同样在图 12b中,样品投点均落于后造山花岗岩类区域.在图 12c12d中,新县岩体绝大多数样品投点落于后碰撞或造山期后花岗岩区域,表明新县岩体形成于华北板块和扬子板块碰撞造山后的伸展构造环境.在图 13中,岩体样品投点主要落于挤压伸展叠加区域以及伸展区域,揭示成岩作用环境为挤压向伸展过渡的时期.

        图  12  新县二长花岗岩构造环境判别关系

        Figure 12.  Discriminant relations of tectonic environment of the Xinxian monzogranite

        图  13  新县二长花岗岩构造环境的lg(CaO/(K2O+Na2O))-SiO2判别关系

        Figure 13.  The lg(CaO/(K2O+Na2O))-SiO2 discriminant relation of tectonic environment of the Xinxian monzogranite

        因此,笔者认为153.4~131.6 Ma的新县岩体形成于区内构造体制转换时期,小于130 Ma(125.5±1.5 Ma;陈伟等,2013)的新县岩体形成时期,即大规模的地壳伸展和岩石圈减薄时期.

      • (1) 新县岩体位于大别造山带北麓,主要岩性为二长花岗岩,为高硅、高钾钙碱性、过铝质、高分异Ⅰ型花岗岩.

        (2) 岩体具有轻稀土元素相对富集、重稀土元素相对亏损以及Nb、Ta、Ti负异常特征,Sr、Y、Yb含量较低,Nb/Ta、Zr/Hf值接近地壳平均值,表明新县岩体为下地壳部分熔融的产物.新县岩体来源于残留相富集斜长石、石榴石和角闪石的部分熔融岩浆.

        (3) 锆石Hf同位素特征表明新县岩体的物质来源主要为扬子板块北缘的古老地壳,成分与扬子板块北缘TTG型岩浆岩类似.153.4~131.6 Ma的新县花岗岩为构造体制大转换期间加厚下地壳部分熔融的产物,小于130 Ma的新县花岗岩为地壳伸展和岩石圈减薄时期正常厚度下地壳部分熔融的产物.

        (4)3个期次的二长花岗岩的锆石U-Pb年龄分别为153.4±1.1 Ma、146.4±1.6 Ma和131.6±1.8 Ma,均形成于扬子陆块与华北陆块碰撞造山后的陆内伸展环境,对应的地球动力学背景为晚侏罗世-早白垩世地壳从挤压收缩向区域性伸展的构造体制大转换过程,小于130 Ma(125.5±1.5 Ma;陈伟等,2013)的新县岩体形成时期,即大规模的地壳伸展和岩石圈减薄时期.

    参考文献 (137)

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