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    南岭九嶷山地区砂子岭岩体成因与构造属性:来自锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及Sr、Nd、Hf同位素证据

    李剑锋 付建明 马昌前 卢友月 程顺波 马丽艳 秦拯纬

    李剑锋, 付建明, 马昌前, 卢友月, 程顺波, 马丽艳, 秦拯纬, 2020. 南岭九嶷山地区砂子岭岩体成因与构造属性:来自锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及Sr、Nd、Hf同位素证据. 地球科学, 45(2): 374-388. doi: 10.3799/dqkx.2019.013
    引用本文: 李剑锋, 付建明, 马昌前, 卢友月, 程顺波, 马丽艳, 秦拯纬, 2020. 南岭九嶷山地区砂子岭岩体成因与构造属性:来自锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及Sr、Nd、Hf同位素证据. 地球科学, 45(2): 374-388. doi: 10.3799/dqkx.2019.013
    Li Jianfeng, Fu Jianming, Ma Changqian, Lu Youyue, Cheng Shunbo, Ma Liyan, Qin Zhengwei, 2020. Petrogenesis and Tectonic Setting of the Shaziling Pluton in Jiuyishan Area, Nanling: Evidence from Zircon U-Pb Geochronology, Petrogeochemistry, and Sr-Nd-Hf Isotopes. Earth Science, 45(2): 374-388. doi: 10.3799/dqkx.2019.013
    Citation: Li Jianfeng, Fu Jianming, Ma Changqian, Lu Youyue, Cheng Shunbo, Ma Liyan, Qin Zhengwei, 2020. Petrogenesis and Tectonic Setting of the Shaziling Pluton in Jiuyishan Area, Nanling: Evidence from Zircon U-Pb Geochronology, Petrogeochemistry, and Sr-Nd-Hf Isotopes. Earth Science, 45(2): 374-388. doi: 10.3799/dqkx.2019.013

    南岭九嶷山地区砂子岭岩体成因与构造属性:来自锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及Sr、Nd、Hf同位素证据

    doi: 10.3799/dqkx.2019.013
    基金项目: 

    中国地质调查局项目"南岭成矿带中西段地质矿产调查" 121201009000150002

    详细信息
      作者简介:

      李剑锋(1986-), 男, 助理研究员, 博士后, 主要从事矿床学研究工作

      通讯作者: 付建明
    • 中图分类号: P597

    Petrogenesis and Tectonic Setting of the Shaziling Pluton in Jiuyishan Area, Nanling: Evidence from Zircon U-Pb Geochronology, Petrogeochemistry, and Sr-Nd-Hf Isotopes

    • 摘要: 九嶷山地区砂子岭岩体作为南岭花岗岩带的有机组成部分,对其主要岩石类型开展了年代学研究,系统的LA-ICP-MS锆石定年结果表明,含斑中细粒花岗闪长岩成岩年龄为151.9±1.1 Ma、152.1±1.1 Ma,中细粒斑状二长花岗岩成岩年龄为154.1±1.2 Ma;确定其成岩年代为燕山早期,而不是以前普遍认为的印支期.岩石地球化学分析显示,砂子岭岩体具有富硅碱贫钙镁、K2O/Na2O为1.37~2.65、准铝-过铝质(0.93~1.09),FeO*/MgO比值大(5.43~15.33,平均7.14)等特点;岩石稀土含量介于186.75×10-6~413.17×10-6之间,明显高于世界花岗岩均值,稀土元素配分曲线呈右倾轻稀土富集型,具明显铕负异常,δEu值为0.095~0.224;岩石富集Ga、Y、Nb、Zr、Hf等大离子高场强元素及亏损Ni、Cr、Eu、Ti、V、P、Sr等元素,Ga/Al比值为245×10-6~582×10-6(平均值350×10-6)、Zr+Nb+Ce+Y为256.8×10-6~630.7×10-6(平均值441.95×10-6),显示A型花岗岩地球化学属性,形成于伸展构造体系的造山后环境.Sr、Nd、Hf同位素显示砂子岭岩体具较高Sr同位素初始值(ISr=0.716 03~0.718 17),较低的εNdt)(-6.8~-7.4)、εHft)(4.8~-14.2)值特点;揭示其源区为地壳杂砂岩/泥质岩的部分熔融,成岩过程中有地幔物质的贡献;钕、铪模式年龄较接近,分别为1 498~1 546 Ma与1 061~1 756 Ma,暗示其源岩从地幔储库中脱离的时间为中元古代.结合南岭地区地质演化史,中生代九嶷山地区恰处于板块拼合带及太平洋板块弧后伸展的构造背景之下,具发生过岛弧岩浆作用、构造相对薄弱且存在大量具较高Lu-Hf、Sm-Nd同位素比值新生地壳物质的特点;地幔对流与软流圈上涌引发源区部分熔融形成具有类似同位素组成特征的A型花岗岩,即为砂子岭及九嶷山复式岩体的成因.
    • 图 1  九嶷山地区地质简图

      Figure 1.  Simplified geological map of Jiuyishan

      图a中S、M、N分别为南岭南、中、北花岗岩带;1.白垩系;2.石炭系;3.泥盆系;4.寒武系;5.震旦系;6.志留纪花岗岩;7.中侏罗世花岗岩;8.中侏罗世碎斑熔岩;9.中侏罗世英安/流纹(斑)岩;10.岩相界线;11.地质界线;12.不整合界线;13.断层;14.取样位置

      图 2  砂子岭岩体(a)、暗色包体(b)、(c)及显微照片(d)、(e)、(f)

      Figure 2.  Shaziling rock mass (a) MME (b)、(c) and its microscopic photos (d)、(e)、(f)

      a.样品12D72采样位置,见有椭圆-不规则状暗色包体;b.暗色包体;c. 13D13采样点,寄主岩石为中细粒斑状二长花岗岩;d.含斑中细粒花岗闪长岩(12D72,正交偏光);e.斜长石环带(12D72,正交偏光);f.中细粒斑状二长花岗岩(12D72,正交偏光);矿物代码: Hb.角闪石; Bi.黑云母; Pl.斜长石; Q.石英.

      图 3  研究区岩浆岩锆石U-Pb年龄谐和图和锆石阴极发光(CL)图像

      Figure 3.  Magmatite Zircon U-Pb Concordia diagrams for the CL images in the study area

      图 4  砂子岭岩体Na2O+K2O/SiO2(a)、K2O-SiO2图解(b)和A/NK-A/KNC图解(c)

      Figure 4.  The Na2O+K2O/SiO2(a)、K2O-SiO2 (b) and A/NK-A/KNC diagram (c) of Shaziling rock mass

      图 5  砂子岭岩体REE配分图(a)和微量元素蛛网图(b)

      Figure 5.  Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized spidergrams of Shaziling

      图 6  砂子岭岩体εNd(t)-Isr、εHf(t)-Age、CaO/(MgO+FeO)-Al2O3/(MgO+FeO)及Rb/Sr-Rb/Ba图解

      Figure 6.  εNd(t)-Isr、εHf(t)-Age、CaO/(MgO+FeO)-Al2O3/(MgO+FeO) and Rb/Sr-Rb/Ba diagrams of Shaziling

      图 7  砂子岭岩体(10 000×Ga/Al)vs(FeO*/MgO)/Ce /[(Na2O+K2O)/CaO]、(Zr+Nb+Ce+Y)vs(FeO*/MgO)、Nb-Y-Ce及Nb-Y-Ga判别图解(底图据Whalen et al., 1987)

      Figure 7.  (10 000×Ga/Al)vs(FeO*/MgO)/Ce/[(Na2O+K2O)/CaO]、(Zr+Nb+Ce+Y)VS(FeO*/MgO)、Nb-Y-Ce and Nb-Y-Ga discrimination diagrams of Shaziling rock mass

      表 3  砂子岭岩体Sr-Nd同位素数据

      Table 3.  Nd-Sr-Pb isotopic data for Xishan volcanic-intrusive complex rocks

      样号 Rb(10-6) Sr(10-6) 87Rb/86Sr 87Sr/86Sr 误差2σ I(Sr) εSr(0) εSr(t) fRb/Sr Sm(10-6) Nd(10-6) 147Sm/134Nd 143Nd/144Nd 误差2σ INd εNd(t) T2DM fSm/Nd
      D116-1 290.1 86.9 9.652 0.737 82 0.000 001 0.716 28 473.0 169.9 115.71 9.180 36.55 0.151 9 0.512 215 0.000 012 0.512 059 -7.36 1 541 -0.23
      D117-1 196.1 135.2 4.188 0.726 79 0.000 009 0.717 44 316.4 186.4 49.64 10.290 49.53 0.125 7 0.512 190 0.000 070 0.512 061 -7.32 1 542 -0.36
      D118-1 188.6 137.6 3.959 0.726 39 0.000 003 0.717 55 310.7 187.9 46.87 10.310 51.17 0.121 8 0.512 183 0.000 060 0.512 058 -7.38 1 546 -0.38
      12D72 166.8 145.2 3.318 0.724 86 0.000 005 0.717 59 289.0 188.4 39.12 14.370 86.74 0.100 2 0.512 168 0.000 010 0.512 067 -7.27 1 537 -0.49
      12D73 222.1 120.0 5.347 0.727 74 0.000 001 0.716 03 329.9 166.3 63.66 9.417 48.29 0.118 0 0.512 210 0.000 040 0.512 091 -6.80 1 498 -0.40
      13D13 196.3 118.2 4.799 0.728 68 0.000 004 0.718 17 343.2 196.7 57.03 11.790 64.36 0.110 8 0.512 180 0.000 060 0.512 068 -7.25 1 535 -0.44
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      表 4  砂子岭岩体Hf同位素数据

      Table 4.  Hf isotopic data for Xishan volcanic-intrusive complex rocks

      测点号 176Hf/177Hf 176Lu/177Hf 176Yb/177Hf εHf(0) Age εHf(t) TDM T2DM
      12D72-01 0.282 624 0.000 013 0.000 806 0.025 352 -5.2 153 -2.0 0.5 886 38 1 326 60
      12D72-02 0.282 445 0.000 019 0.000 858 0.026 673 -11.5 151 -8.3 0.7 1 137 52 1 726 83
      12D72-03 0.282 630 0.000 014 0.001 153 0.036 333 -5.0 152 -1.8 0.5 885 39 1 313 62
      12D72-04 0.282 463 0.000 010 0.001 318 0.042 661 -10.9 151 -7.8 0.3 1 127 28 1 691 44
      12D72-05 0.282 513 0.000 019 0.001 392 0.043 024 -9.1 151 -6.0 0.7 1 057 53 1 577 84
      12D72-06 0.282 816 0.000 013 0.001 095 0.034 853 1.6 154 4.8 0.4 620 36 894 57
      12D72-07 0.282 744 0.000 011 0.001 654 0.052 192 -1.0 152 2.2 0.4 733 32 1 061 49
      12D72-08 0.282 603 0.000 012 0.000 951 0.030 035 -6.0 155 -2.7 0.4 918 33 1 371 53
      12D72-09 0.282 557 0.000 009 0.000 865 0.027 294 -7.6 152 -4.3 0.3 980 26 1 475 42
      12D72-10 0.282 593 0.000 008 0.001 011 0.027 185 -6.3 151 -3.1 0.3 934 24 1 397 38
      12D72-11 0.282 278 0.000 017 0.000 630 0.015 328 -17.5 153 -14.2 0.6 1 362 47 2 097 75
      12D72-12 0.282 600 0.000 020 0.000 940 0.024 645 -6.1 434 3.2 0.7 922 55 1 212 88
      12D72-13 0.282 600 0.000 013 0.000 853 0.021 819 -6.1 151 -2.9 0.5 921 37 1 381 59
      12D72-14 0.282 607 0.000 009 0.000 991 0.026 542 -5.8 151 -2.6 0.3 914 26 1 365 42
      12D72-15 0.282 557 0.000 013 0.000 650 0.016 865 -7.6 151 -4.4 0.5 975 38 1 475 60
      12D72-16 0.282 507 0.000 010 0.000 899 0.023 017 -9.4 154 -6.1 0.4 1 052 28 1 588 45
      12D72-17 0.282 560 0.000 012 0.000 864 0.022 860 -7.5 152 -4.3 0.4 977 34 1 469 54
      12D72-18 0.282 620 0.000 011 0.000 662 0.017 171 -5.4 151 -2.1 0.4 888 32 1 335 51
      12D72-19 0.282 431 0.000 015 0.000 696 0.018 064 -12.1 154 -8.8 0.5 1 152 42 1 756 67
      12D72-20 0.282 672 0.000 008 0.000 835 0.021 963 -3.5 154 -0.2 0.3 818 23 1 216 37
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    • [1] Anderson, J. L., Morrison, J., 1992.The Role of Anorogenic Granites in the Proterozoic Crustal Development Of North America. In: Anderson, J. L., Morrison, J., eds. Proterozoic Crustal Evolution. Elsevier, Amsterdam, 263-299.
      [2] Chen, J. F., Jahn, B. M., 1998. Crustal Evolution of Southeastern China: Nd and Sr Isotopic Evidence. Tectonophysics, 284(1/2): 101-133. https://doi.org/10.1016/s0040-1951(97)00186-8 doi:  10.1016/s0040-1951(97)00186-8
      [3] Chen, J.F., Cuo, X.S., Tang, J.F., et al., 1999. Nd Isotopic Model Ages: Implications of the Grouth of the Continental Crust of Southeastern China. Journal of Nanjing University, 35(6): 649-658 (in Chinese with English abstract).
      [4] Chen, P.R., Hua, R.M., Zhang, B.T., et al., 2002. Early Yanshanian Posh-Orogenic Grani Toids in the Nanjing Region:Pelrological Conslraints and Geodynamic Setting. Sci. China (D), 45(8):755-768(in Chinese with English abstract).
      [5] Cheng, Y.Y., Wang, X.Y., Ren, J.S., et al., 1985.Iostopic Geochronology of the Jiuyishan and Baimashan Composite Cranitic Intrusions, Hunan. Geological Review, 32(5):433-439(in Chinese with English abstract).
      [6] Cheng, S.B., Fu, J.M., Cui, S., et al., 2018.Zircon U-Pb Chronology, Geochemistry of the Indonesian Granitic Rocks from Northern Yuechengling Batholithin Guangxi-Hunan Junction. Earth Science, 43(7): 2330-2349(in Chinese with English abstract).
      [7] Cheng, S.B., Fu, J.M., Xu, DM., et al., 2008.Geochemical Characteristics and Petrogenensis of Xuehuading Granitic Batholith and Its Enclaves, South China. Geotectonica et Metallogenia, 33(4): 588-597(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ddgzyckx200904013
      [8] Clemens, J.D., Holloway, J.R., White, A.J.R., 1986. Origin of An A-Type Granite: Experimental Constraints. Am. Mineral., 71:317-324. http://d.old.wanfangdata.com.cn/OAPaper/oai_doaj-articles_c36ea62522e377cc9baeff814130f09b
      [9] Diwu, C.R, Sun, Y, Yuan, K.L., et al., 2008. Geochronology and Hf Isotopes of Detrital Zircons from Songshan Quartzite of Dengfeng inHenan Province End Its Geological Significance. Chinese Science Bulletin, 53(16):1923-1934(in Chinese). doi:  10.1360/csb2008-53-16-1923
      [10] Eby, G. N., 1990. The A-Type Granitoids: A Review of their Occurrence and Chemical Characteristics and Speculations on their Petrogenesis. Lithos, 26(1/2): 115–134. https://doi.org/10.1016/0024-4937(90)90043-z doi:  10.1016/0024-4937(90)90043-z
      [11] Eby, G. N., 1992. Chemical Subdivision of the A-Type Granitoids:Petrogenetic and Tectonic Implications. Geology, 20(7): 641. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1992)020 < 0641:csotat > 2.3.co; 2 doi:  10.1130/0091-7613(1992)020<0641:csotat>2.3.co;2
      [12] Fu, J.M., Ma, C.Q., Xie, C.F., et al., 2004a.Geochemistry and Tectonic Setting of Xishan Aluminous A-Type Granitic Volcanic-Intrusive Complex, Southern Hunan. Journal of Earth Sciences and Environment, 26(4): 15-23(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=xagcxyxb200404004
      [13] Fu, J.M., Ma, C.Q., Xie, C.F., et al., 2004b. SHRIMP U-Pb Zircon Dating of the Jiuyishan Composite Granite in Hunan and Its Geological Significance. Geotectonica et Metallogenia, 34(3):215-226(in Chinese with English abstract). doi:  10.1007-s10067-011-1805-3/
      [14] Fu, J.M., Ma, C.Q., Xie, C.F., et al., 2005. Ascertainment of the Jinjiling Aluminous A-Type Granite, Hunan Province and Its Tectonic Settings. Geochimica, 34(3):215-226(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dqhx200503002
      [15] Gilder, S. A., Gill, J., Coe, R. S., et al., 1996. Isotopic and Paleomagnetic Constraints on the Mesozoic Tectonic Evolution of South China. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 101(B7): 16137-16154. https://doi.org/10.1029/96jb00662 doi:  10.1029/96jb00662
      [16] Guo, C. L., Zeng, L. S., Li, Q. L., et al., 2016. Hybrid Genesis of Jurassic Fayalite-Bearing Felsic Subvolcanic Rocks in South China: Inspired by Petrography, Geochronology, and Sr-Nd-O-Hf Isotopes. Lithos, 264: 175-188. doi:  10.1016/j.lithos.2016.08.020
      [17] Guo, X.N., Lv, X.Q., Zhao, Z., et al., 2014.Petrological and Mineralogical Characteristics of Two Granitoid Formed during the Mesozoic Period Types of Metallogenic Nanjing Region. Acte Geologica Sinica, 88(12):2423-2436(in Chinese with English abstract).
      [18] Huang, H. Q., Li, X. H., Li, W. X., et al., 2011. Formation of High δ18O Fayalite-Bearing A-Type Granite by High-Temperature Melting of Granulitic Metasedimentary Rocks, Southern China. Geology, 39(10): 903-906. https://doi.org/10.1130/g32080.1 doi:  10.1130/g32080.1
      [19] Hunan Bureau of Geology and Mineral Resources., 1998.Regional Geology of Hunan Province. Geological Publishing House, Beijing (in Chinese with English abstract).
      [20] Hunan Bureau of Geology and Mineral Resources., 2016.Regional Geology of Hunan Province. Geological Publishing House, Beijing (in Chinese with English abstract).
      [21] Jia, X.H., Wang, Q., Tang, J.G., 2009.A-Type Granites: Research Progress and Implications. Geotectonica et Metallogenia, 33(3): 465-480(in Chinese with English abstract). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ddgzyckx200903017
      [22] Jiang, Y. H., Jiang, S. Y., Zhao, K. D., et al., 2006. Petrogenesis of Late Jurassic Qianlishan Granites and Mafic Dykes, Southeast China: Implications for a Back-Arc Extension Setting. Geological Magazine, 143(4): 457-474. https://doi.org/10.1017/s0016756805001652 doi:  10.1017/s0016756805001652
      [23] King, P. L., Chappell, B. W., Allen, C. M., et al., 2001. Are A‐type Granites the High‐temperature Felsic Granites? Evidence from Fractionated Granites of the Wangrah Suite. Australian Journal of Earth Sciences, 48(4): 501-514. https://doi.org/10.1046/j.1440-0952.2001.00881.x doi:  10.1046/j.1440-0952.2001.00881.x
      [24] Landenberger, B., Collins, W. J., 1996. Derivation of A-Type Granites from a Dehydrated Charnockitic Lower Crust: Evidence from the Chaelundi Complex, Eastern Australia. Journal of Petrology, 37(1): 145-170. https://doi.org/10.1093/petrology/37.1.145 doi:  10.1093/petrology/37.1.145
      [25] Li, X. H., Li, W. X., Li, Z. X., 2007. On the Genetic Classification and Tectonic Implications of the Early Yanshanian Granitoids in the Nanling Range, South China. Chinese Science Bulletin, 52(14): 1873-1885. https://doi.org/10.1007/s11434-007-0259-0 doi:  10.1007/s11434-007-0259-0
      [26] Li, Y., Dong, S. W., Zhang, Y.Q., et al., 2016. Episodic Mesozoic Constructional Events of Central South China: Constraints from Lines of Evidence of Superimposed Folds, Fault Kinematic Analysis, and Magma Geochronology. International Geology Review, 58(9): 1076-1107. https://doi.org/10.1080/00206814.2016.1146999 doi:  10.1080/00206814.2016.1146999
      [27] Liu, C.S., Chen, X.M., Chen, P.R., et al., 2003.Subdivision, Discrimination Criteria and Genesis for A-Type Rock Suites. Geological Journal of China Universities, 9 (4):573-591 (in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gxdzxb200304011
      [28] Liu, F., Li, K., Huang, G.C., et al., 2018.Zircon U-Pb Geochronology and Geochemical Characteristics of the Kunlunguan A-Type Granite in Central Guangxi. Earth Science, 43(7): 2313-2329(in Chinese with English abstract). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dqkx201807009
      [29] Liu, Y. S., Hu, Z. C., Gao, S., et al., 2008. In Situ Analysis of Major and Trace Elements of Anhydrous Minerals by LA-ICP-MS without Applying an Internal Standard. Chemical Geology, 257(1/2): 34-43. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2008.08.004 doi:  10.1016/j.chemgeo.2008.08.004
      [30] Liu, Y., Gao, S., Hu, Z., et al., 2010. Continental and Oceanic Crust Recycling-Induced Melt-Peridotite Interactions in the Trans-North China Orogen: U-Pb Dating, Hf Isotopes and Trace Elements in Zircons from Mantle Xenoliths. Journal of Petrology, 51(1/2): 537-571. https://doi.org/10.1093/petrology/egp082 doi:  10.1093/petrology/egp082
      [31] Loiselle, M.C., Wones, D.R., 1979. Characteristics and Origin of Anorogenic Granites. Geological Society of America Abstracts with Programs, 11:468. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=9108a701005035f04fb9accc13dc243b
      [32] Mason, B., Moore, C.B., 1982. Principles of Geochemistry, 4th Edition. Wiley, New York.
      [33] Mo, Z.S., Yi, B.D., 1980. Geology of Granite in Nanling Range.Geological Publishing House, Beijing(in Chinese).
      [34] Shu, L.S., 2012.An Analysis of Principal Features of Tectonic Evolution in South China Block. Geological Bulletin of China, 31(7):1035-1053(in Chinese with English Abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgqydz201207003
      [35] Shu, L. S., Wang, B., et al., 2015. Early Paleozoic and Early Mesozoic Intraplate Tectonic and Magmatic Events in the Cathaysia Block, South China. Tectonics, 34(8): 1600-1621. doi:  10.1002/2015TC003835
      [36] Shu, L. S., Jahn, B. M., Charvet, J., et al., 2014. Early Paleozoic Depositional Environment and Intraplate Tectono-Magmatism in the Cathaysia Block (South China): Evidence from Stratigraphic, Structural, Geochemical and Geochronological Investigations. American Journal of Science, 314(1): 154-186. https://doi.org/10.2475/01.2014.05 doi:  10.2475/01.2014.05
      [37] Shu, X.J., 2014. Petrogenesis and Crustal Evolution of the Mesozoic Granites from Nanjing, South China(Dissertation). Nanjing University, Nanjing(in Chinese with English abstract).
      [38] Skjerlie, K. P., Johnston, A. D., 1992. Vapor-Absent Melting at 10 Kbar of a Biotite and Amphibole-Bearing Tonalitic Gneiss: Implications for the Generation of A-Type Granites. Geology, 20(3): 263. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1992)020 < 0263:vamako > 2.3.co; 2 doi:  10.1130/0091-7613(1992)020<0263:vamako>2.3.co;2
      [39] Sylvester, P. J., 1989. Post-Collisional Alkaline Granites. The Journal of Geology, 97(3): 261–280. https://doi.org/10.1086/629302 doi:  10.1086/629302
      [40] Taylor, S.R., McLennan, S.M., 1985.The Continental Crust: Its Composition and Evolution. Blackwell Scientific Publications, London, 1-312.
      [41] Turner, S. P., Foden, J. D., Morrison, R. S., 1992. Derivation of some A-Type Magmas by Fractionation of Basaltic Magma: An Example from the Padthaway Ridge, South Australia. Lithos, 28(2): 151-179. https://doi.org/10.1016/0024-4937(92)90029-x doi:  10.1016/0024-4937(92)90029-x
      [42] Wang, D.Z., Zhao, G.T., Qiu, J.S., 1995. The Tectonic Constraint on the Late Mesozoic A-Type Granitoids in Eastern China. Geological Journalof Gniversities, 1(2):13-21(in Chinese with English abstract).
      [43] Wang, D.Z., Zhou, X.M., 2002.Origin of the Late Mesozoic Granitic Volcano Intrusive Complex Rocks and Crnst Evolution in the Southeastern China. Science Press, Beijing, 131-159 (in Chinese).
      [44] Whalen, J. B., Currie, K. L., Chappell, B. W., 1987. A-Type Granites: Geochemical Characteristics, Discrimination and Petrogenesis. Contributions to Mineralogy and Petrology, 95(4): 407-419. https://doi.org/10.1007/bf00402202 doi:  10.1007/bf00402202
      [45] Whalen, J. B., Jenner, G. A., Longstaffe, F. J., et al., 1996. Geochemical and Isotopic (O, Nd, Pb and Sr) Constraints on A-Type Granite Petrogenesis Based on the Topsails Igneous Suite, New Found Land Appalachians. Journal of Petrology, 37(6): 1463-1489. https://doi.org/10.1093/petrology/37.6.1463 doi:  10.1093/petrology/37.6.1463
      [46] Wu, F.Y., Li, X.H., Zheng, Y.F., et al., 2007.Lu-Hf Isotopic Systematics and Their Applications in Petrology. Acta Petrologica Sinica, 23(2):185-220(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ysxb98200702001
      [47] Yuan, H. L., Gao, S., Dai, M. N., et al., 2008. Simultaneous Determinations of U-Pb Age, Hf Isotopes and Trace Element Compositions of Zircon by Excimer Laser-Ablation Quadrupole and Multiple-Collector ICP-MS. Chemical Geology, 247(1/2): 100-118. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2007.10.003 doi:  10.1016/j.chemgeo.2007.10.003
      [48] Zhang, B.T., Dai, Y.S., Wang, J., et al., 2001.Geology and Magma-Dynamical Features of Jinjiling Composite Granitic Batholith in the Western Nanling Region. Geological Journal of China Universities, 7 (1):50-61(in Chinese with English abstract). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gxdzxb200101006
      [49] Zhang, B.T., Wu, J.Q., Ling, H.F., et al., 2012.Magma Dynamical Evidence for Indosinian Emplacement of the Uranium-Bearing Jinjiling Granite Batholith and its Tectonic Implication Uranium. Geology, 28(1): 11-20(in Chinese with English abstract).
      [50] Zhang, Y.Q., Xu, X.B., Jia, D., et al., 2009. Deformation Record of the Change from Indosinian Collision-Related Tectonic System to Yanshanian Suhduction-Related Tectonic System in South China During the Early Mesozoic. Earth Science Frontiers, 16(1):234-247(in Chinese with English abstract).
      [51] Zhou, X. M., Li, W. X., 2000. Origin of Late Mesozoic Igneous Rocks in Southeastern China: Implications for Lithosphere Subduction and Underplating of Mafic Magmas. Tectonophysics, 326(3/4): 269-287. https://doi.org/10.1016/s0040-1951(00)00120-7 doi:  10.1016/s0040-1951(00)00120-7
      [52] Zhou, X. M., Sun, T., Shen, W. Z., et al., 2006. Petrogenesis of Mesozoic Granitoids and Volcanic Rocks in South China: A Response to Tectonic Evolution. Episodes, 29(1): 26-33. https://doi.org/10.18814/epiiugs/2006/v29i1/004 doi:  10.18814/epiiugs/2006/v29i1/004
      [53] Zhou, Z. M., Ma, C. Q., Wang, L. X., et al., 2018. A Source-Depleted Early Jurassic Granitic Pluton from South China: Implication to the Mesozoic Juvenile Accretion of the South China Crust. Lithos, 300-301: 278-290. doi:  10.1016/j.lithos.2017.11.017
      [54] Zhou, Z.M., 2015. Late Mesozoic Polycyclic Tectono Magmatic Evolution and Forming Mechanism of the Geothermal Systems in South China-New Constraints from Typical Plutons in Guangdong Province (Dissertation). China University of Geosciences, Wuhan (in Chinese with English abstract).
      [55] Zhu, W. G., Zhong, H., Li, X. H., et al., 2010. The Early Jurassic Mafic-Ultramafic Intrusion and A-Type Granite from Northeastern Guangdong, SE China: Age, Origin, and Tectonic Significance. Lithos, 119(3/4): 313-329. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2010.07.005 doi:  10.1016/j.lithos.2010.07.005
      [56] 陈江峰, 郭新生, 汤加富, 等, 1999.中国东南地壳增长与Nd同位素模式年龄.南京大学学报(自然科学), 35(6):649-658. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK199901025350
      [57] 陈培荣, 华仁民, 章邦桐, 等, 2002.南岭燕山期后造山花岗岩类:岩石学制约和地球动力学背景.中国科学D辑, 2002, 32(4): 279-289. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-JDXK200204002.htm
      [58] 陈廷愚, 王雪英, 任纪舜, 等, 1986.湖南九嶷山及白马山复式花岗岩体的同位素地质年代测定.地质论评, 32(5):433-439. doi:  10.3321/j.issn:0371-5736.1986.05.003
      [59] 程顺波, 付建明, 徐德明, 等, 2009.湖南雪花顶花岗岩及其包体的地质地球化学特征和成因分析.大地构造与成矿学, 33(4):588-597. doi:  10.3969/j.issn.1001-1552.2009.04.013
      [60] 程顺波, 付建明, 崔森, 等, 2018.湘桂边界越城岭岩基北部印支期花岗岩锆石U-Pb年代学和地球化学特征, 地球科学, 43(7): 2330-2349 doi:  10.3799/dqkx.2018.178
      [61] 第五春荣, 孙勇, 袁洪林, 等.2008.河南登封地区篙山石英岩碎屑锆石U-Pb年代学、Hf同位素组成及其地质意义.科学通报, 53(16):1923-1934. doi:  10.3321/j.issn:0023-074X.2008.16.009
      [62] 付建明, 马昌前, 谢才富, 等, 2004a.湘南西山铝质A型花岗质火山-侵入杂岩的地球化学及其形成环境.地球科学与环境学报, 26(4): 15-23. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=xagcxyxb200404004
      [63] 付建明, 马昌前, 谢才富, 等, 2004b.湖南九嶷山复式花岗岩体SHRIMP锆石定年及其地质意义.大地构造与成矿学, 28(4):370-378. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ddgzyckx200404002
      [64] 付建明, 马昌前, 谢才富, 等, 2005.湖南金鸡岭铝质A型花岗岩的厘定及构造环境分析, 地球化学, 34(3):215-226. doi:  10.3321/j.issn:0379-1726.2005.03.002
      [65] 郭娜欣, 吕晓强, 赵正, 等, 2014.南岭地区中生代两种成矿花岗质岩的岩石学和矿物学特征探讨.地质学报, 88(12):2423-2436. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dizhixb201412020
      [66] 湖南省地质矿产局, 1998.湖南省区域地质志.北京:地质出版社.
      [67] 湖南省地质矿产局, 2016.湖南省区域地质志.北京:地质出版社.
      [68] 华仁民, 陈培荣, 张文兰, 等, 2005.南岭与中生代花岗岩类有关的成矿作用及其大地构造背景.高校地质学报, 11(3): 291-304. doi:  10.3969/j.issn.1006-7493.2005.03.002
      [69] 贾小辉, 王强, 唐功建, 2009. A型花岗岩的研究进展及意义.大地构造与成矿学, 33(3): 465-480. doi:  10.3969/j.issn.1001-1552.2009.03.017
      [70] 李献华, 李武显, 李正祥, 2007.再论南岭燕山早期花岗岩的成因类型与构造意义.科学通报, 62(9):981- 991. doi:  10.3321/j.issn:0023-074X.2007.09.001
      [71] 刘昌实, 陈小明, 陈培荣, 等, 2003.A型岩套的分类、判别标志和成因.高校地质学报.9(4): 573-591. doi:  10.3969/j.issn.1006-7493.2003.04.011
      [72] 刘飞, 李堃, 黄圭成, 等, 2018.桂中昆仑关A型花岗岩锆石U-Pb年代学与地球化学特征, 地球科学, 43(7): 2313-2329. doi:  10.3799/dqkx.2018.180
      [73] 莫柱孙, 叶伯丹, 潘维祖, 等, 1980.南岭花岗岩地质学.北京:地质出版社.1-363.
      [74] 舒良树, 2012.华南构造演化基本特征.地质通报, 31(7):1035-1053. doi:  10.3969/j.issn.1671-2552.2012.07.003
      [75] 舒徐洁, 2014.华南南岭地区中生代花岗岩成因与地壳演化(博士学位论文).南京: 南京大学, 1-204. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10284-1016057901.htm
      [76] 王德滋, 赵广涛, 邱检生, 1995.中国东部晚中生代A型花岗岩的构造制约.高校地质学报, (2): 13-21. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-GXDX502.001.htm
      [77] 王德滋, 周新民, 2002.中国东南部晚中生代花岗质火山-侵入杂岩成因与地壳演化.北京:科学出版社, 131-159.
      [78] 吴福元, 李献华, 郑永飞, 等, 2007. Lu博士学位论文Hf同位素体系及其岩石学应用.岩石学报, 23:185-220.
      [79] 张岳桥, 徐先兵, 贾东, 等, 2009.华南早中生代从印支期碰撞构造体系向燕山期俯冲构造体系转换的形变记录.地学前缘, 16(1): 234-247. doi:  10.3321/j.issn:1005-2321.2009.01.026
      [80] 章邦桐, 戴永善, 王驹, 等, 2001.南岭西段金鸡岭复式花岗岩基地质及岩浆动力学特征.高校地质学报, 7(1): 50-61. doi:  10.3969/j.issn.1006-7493.2001.01.006
      [81] 章邦桐, 吴俊奇, 凌洪飞, 等, 2012.金鸡岭产铀花岗岩体印支期侵位的岩浆动力学证据及其构造意义.铀矿地质, 28(1): 11-20. doi:  10.3969/j.issn.1000-0658.2012.01.002
      [82] 周佐民, 2015.华南晚中生代多旋回构造-岩浆演化及地热成因机制——来自广东典型岩体的制约(博士学位论文).武汉: 中国地质大学.
    • [1] 刘杰勋, 李世超, 朱凯, 赵庆英.  辽东本溪关门山岩体的年代学、地球化学及构造背景 . 地球科学, 2020, 45(3): 869-879. doi: 10.3799/dqkx.2019.064
      [2] 许中杰, 程日辉, 何奕言, 王嘹亮, 蓝艺植.  闽西南早侏罗世火山岩的锆石U-Pb年龄和Sr-Nd同位素特征及其地质意义 . 地球科学, 2019, 44(4): 1371-1388. doi: 10.3799/dqkx.2018.201
      [3] 朱江, 彭三国, 彭练红, 许珂, 张闯, 刘锦明, 王祥东.  扬子陆块北缘西大别地区定远组双峰式火山岩U-Pb年代学及其地质构造意义 . 地球科学, 2019, 44(2): 355-365. doi: 10.3799/dqkx.2018.541
      [4] 何雨思, 高福红, 修铭, 许文良.  张广才岭福兴屯组的形成时代、物源及构造背景 . 地球科学, 2019, 44(10): 3223-3236. doi: 10.3799/dqkx.2019.145
      [5] 常青松, 王惠初, 荣桂林, 初航, 张健.  冀东青龙-双山子地区新太古代高镁安山岩-镁闪长岩锆石U-Pb年代学、地球化学及大地构造意义 . 地球科学, 2019, 44(1): 23-36. doi: 10.3799/dqkx.2018.273
      [6] 吴宜翰, 刘博, 韩宝福, 巩恩普, 陈家富.  大兴安岭北部兴隆地区寒武纪侵入岩锆石U-Pb年代学、地球化学及其构造意义 . 地球科学, 2019, 44(10): 3346-3360. doi: 10.3799/dqkx.2019.209
      [7] 杨帆, 庞雪娇, 吴猛, 刘淼, 陈井胜, 李斌.  内蒙古赤峰金厂沟梁地区花岗岩类年代学、地球化学与Hf同位素特征 . 地球科学, 2019, 44(10): 3209-3222. doi: 10.3799/dqkx.2019.204
      [8] 柯贤忠, 周岱, 龙文国, 王晶, 徐德明, 田洋, 金巍.  云开地块印支期变质-深熔作用:混合岩、片麻岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素证据 . 地球科学, 2018, 43(7): 2249-2275. doi: 10.3799/dqkx.2018.574
      [9] 刘飞, 李堃, 黄圭成, 邱啸飞, 严乐佳, 陆世才.  桂中昆仑关A型花岗岩锆石U-Pb年代学与地球化学特征 . 地球科学, 2018, 43(7): 2313-2329. doi: 10.3799/dqkx.2018.180
      [10] 程顺波, 付建明, 崔森, 卢友月, 马丽艳, 刘阿睢.  湘桂边界越城岭岩基北部印支期花岗岩锆石U-Pb年代学和地球化学特征 . 地球科学, 2018, 43(7): 2330-2349. doi: 10.3799/dqkx.2018.178
      [11] 王艺龙, 李艳军, 魏俊浩, 李欢, 韩玉, 周红智, 黄啸坤, 柯坤家.  东昆仑五龙沟地区晚志留世A型花岗岩成因:U-Pb年代学、地球化学、Nd及Hf同位素制约 . 地球科学, 2018, 43(4): 1219-1236. doi: 10.3799/dqkx.2018.717
      [12] 王艳, 马昌前, 王连训, 刘园园.  扬子东南缘新元古代花岗岩的锆石U-Pb年代学、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素:对地壳生长的约束 . 地球科学, 2018, 43(3): 635-654. doi: 10.3799/dqkx.2018.900
      [13] 魏娜, 黄凡, 王岩, 郭唯明, 韩景仪, 曾载淋, 曾跃, 温珍连.  南岭东段园岭寨斑岩型钼矿成因:流体包裹体和稳定同位素证据 . 地球科学, 2018, (S2): 135-148. doi: 10.3799/dqkx.2018.194
      [14] 崔加伟, 郑有业, 孙祥, 吴松, 高顺宝, 田立明, 孙君一, 杨超.  青海省赛支寺花岗闪长岩及其暗色包体成因:锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素制约 . 地球科学, 2016, 41(7): 1156-1170. doi: 10.3799/dqkx.2016.515
      [15] 王赛, 叶会寿, 杨永强, 张兴康, 苏慧敏, 杨晨英.  豫西火神庙岩体锆石U-Pb年代学、地球化学及Hf同位素组成 . 地球科学, 2016, 41(2): 293-316. doi: 10.3799/dqkx.2016.022
      [16] 李鹏川, 刘正宏, 李世超, 徐仲元, 李刚, 关庆彬.  内蒙古巴林右旗胡都格绍荣岩体的年代学、地球化学、Hf同位素特征及构造背景 . 地球科学, 2016, 41(12): 1995-2007. doi: 10.3799/dqkx.2016.139
      [17] 田洋, 谢国刚, 王令占, 涂兵, 赵小明, 曾波夫.  鄂西南齐岳山须家河组物源及构造背景:来自岩石学、地球化学和锆石年代学的制约 . 地球科学, 2015, 24(12): 2021-2036. doi: 10.3799/dqkx.2015.180
      [18] 邱啸飞, 杨红梅, 张利国, 赵小明, 段桂玲, 卢山松, 谭娟娟, .  扬子陆块庙湾蛇绿岩中橄榄岩的 同位素年代学及其构造意义 . 地球科学, 2015, 24(7): 1121-1128. doi: 10.3799/dqkx.2015.094
      [19] 杨钢, 肖龙, 王国灿, 高睿, .  西准噶尔谢米斯台西段花岗岩年代学、地球化学、 锆石LuHf同位素特征及大地构造意义 . 地球科学, 2015, 24(2): 548-562. doi: 10.3799/dqkx.2015.043
      [20] 杨钢, 肖龙, 王国灿, 高睿, 贺新星, 鄢圣武, 杨维, 晏文博, 周佩.  西准噶尔谢米斯台西段花岗岩年代学、地球化学、锆石Lu-Hf同位素特征及大地构造意义 . 地球科学, 2015, 24(3): 548-562. doi: 10.3799/dqkx.2015.043
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    出版历程
    • 收稿日期:  2019-05-25
    • 刊出日期:  2020-02-01

    南岭九嶷山地区砂子岭岩体成因与构造属性:来自锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及Sr、Nd、Hf同位素证据

      通讯作者: 付建明, ycfjianming@163.com
      作者简介: 李剑锋(1986-), 男, 助理研究员, 博士后, 主要从事矿床学研究工作
    • 1. 中国地质调查局武汉地质调查中心, 湖北武汉 430205
    • 2. 中国地质大学地球科学学院, 湖北武汉 430074
    • 3. 辽宁师范大学城市与环境学院, 辽宁大连 116029
    基金项目:  中国地质调查局项目"南岭成矿带中西段地质矿产调查" 121201009000150002

    摘要: 九嶷山地区砂子岭岩体作为南岭花岗岩带的有机组成部分,对其主要岩石类型开展了年代学研究,系统的LA-ICP-MS锆石定年结果表明,含斑中细粒花岗闪长岩成岩年龄为151.9±1.1 Ma、152.1±1.1 Ma,中细粒斑状二长花岗岩成岩年龄为154.1±1.2 Ma;确定其成岩年代为燕山早期,而不是以前普遍认为的印支期.岩石地球化学分析显示,砂子岭岩体具有富硅碱贫钙镁、K2O/Na2O为1.37~2.65、准铝-过铝质(0.93~1.09),FeO*/MgO比值大(5.43~15.33,平均7.14)等特点;岩石稀土含量介于186.75×10-6~413.17×10-6之间,明显高于世界花岗岩均值,稀土元素配分曲线呈右倾轻稀土富集型,具明显铕负异常,δEu值为0.095~0.224;岩石富集Ga、Y、Nb、Zr、Hf等大离子高场强元素及亏损Ni、Cr、Eu、Ti、V、P、Sr等元素,Ga/Al比值为245×10-6~582×10-6(平均值350×10-6)、Zr+Nb+Ce+Y为256.8×10-6~630.7×10-6(平均值441.95×10-6),显示A型花岗岩地球化学属性,形成于伸展构造体系的造山后环境.Sr、Nd、Hf同位素显示砂子岭岩体具较高Sr同位素初始值(ISr=0.716 03~0.718 17),较低的εNdt)(-6.8~-7.4)、εHft)(4.8~-14.2)值特点;揭示其源区为地壳杂砂岩/泥质岩的部分熔融,成岩过程中有地幔物质的贡献;钕、铪模式年龄较接近,分别为1 498~1 546 Ma与1 061~1 756 Ma,暗示其源岩从地幔储库中脱离的时间为中元古代.结合南岭地区地质演化史,中生代九嶷山地区恰处于板块拼合带及太平洋板块弧后伸展的构造背景之下,具发生过岛弧岩浆作用、构造相对薄弱且存在大量具较高Lu-Hf、Sm-Nd同位素比值新生地壳物质的特点;地幔对流与软流圈上涌引发源区部分熔融形成具有类似同位素组成特征的A型花岗岩,即为砂子岭及九嶷山复式岩体的成因.

    English Abstract

      • 九嶷山复式花岗岩体位于华夏与扬子板块接合带中段(图 1a),自西到东由雪花顶、金鸡岭、砂子岭及西山4个(杂)岩体组成(图 1b1c).区域范围地层由新元古代到新生代均有发育,最老地层为南华系田园岭组,区内出露的主要地层单元为以边缘海盆相砂泥质岩石为主的震旦-寒武系和以浅海台地相碳酸岩为主的泥盆系-中三叠统;此外,在一些断陷盆地中发育上三叠统-侏罗系和白垩系的陆相沉积岩.郴州-临武深大断裂呈NE走向从研究区东部通过,是南岭地区一级控岩构造(图 1b);区内构造复杂,褶皱、断裂较为发育(图 1c),明显受前者控制并呈现多期次活动的特点.

        图  1  九嶷山地区地质简图

        Figure 1.  Simplified geological map of Jiuyishan

        九嶷山复式花岗岩体出露面积达1 200 km2,长轴沿近EW向展布(图 1c).金鸡岭岩体呈不规则椭圆状,出露面积约390 km2,由螃蟹木和金鸡岭岩体组成(图 1c),岩石以中-粗粒结构为主,主要岩性为粗粒黑云母钾长花岗岩和似斑状中粒黑云母钾长花岗岩;岩石以富硅、富碱、贫Mg-Ca以及高FeO*/MgO比值(7~86, 平均39)为特征,属准铝-过铝质A型花岗岩(付建明等, 2005);锆石U-Pb SHRIMP年龄分别为156±2 Ma(付建明等, 2004b).砂子岭岩体呈SN向带状产于其中部,明显受二级SN向断裂构造控制,出露面积约65 km2;以岩石中普遍含非定向排列的暗色微粒包体为标志(图 2a2b,2c);主要岩性为含斑中细粒花岗闪长岩、中细粒角闪黑云母花岗闪长岩、中细粒角闪黑云(斑状)二长花岗岩.

        图  2  砂子岭岩体(a)、暗色包体(b)、(c)及显微照片(d)、(e)、(f)

        Figure 2.  Shaziling rock mass (a) MME (b)、(c) and its microscopic photos (d)、(e)、(f)

        西山杂岩体由花岗质中浅侵入岩+火山岩组成,以细粒结构和斑状结构为主;出露面积约705 km2,整体为一套剥蚀较深的破火山机构岩石组合(付建明等; 2004a).岩石化学组成上富硅、富碱、准铝-过铝质,其高的FeO*/MgO值和Ga/Al值以及富高场强元素,显示具有A型花岗岩的地球化学特征(付建明等, 2004a). 付建明等(2004b)采用全岩Rb-Sr法测得西山杂岩体中花岗岩、碎斑熔岩和流纹岩的成岩年龄依次为156±6 Ma、159±2 Ma和154±11 Ma,利用SHRIMP测得西山杂岩体碎斑熔岩和雪花顶岩体中细粒含斑二长花岗岩的锆石U-Pb年龄分别为156±2 Ma和432±21 Ma;证实其形成时代分别归属燕山早期与加里东期.

      • 本文所采样品分别为含斑中细粒花岗闪长岩(12D71、12D72)和中细粒斑状二长花岗岩(13D13).前者呈花岗结构、块状构造(图 2d);斑晶以钾长石(5%±)为主,半自形板状、粒径一般介于5~10 mm之间;基质为斜长石(25%~30%)、钾长石(30%~35%)、石英(20±)、黑云母(10%±)、角闪石(3%~5%),斜长石(核: An=29/幔: An=26)半自形板状,粒径以1~2 mm居多,可见聚片双晶、肖钠双晶、卡钠复合双晶,局部可见韵律环带(图 2e),最多15环;钾长石半自形-它形粒状,粒径2~5 mm;石英呈它形粒状,粒径以1~2 mm为主,局部可见波状消光;黑云母片状,粒径1~2 mm,局部被绿泥石、褐铁矿等不透明矿物交代;角闪石柱状,粒径1~2 mm为主;副矿物主要为磁铁矿、锆石和磷灰石.

        后者呈似斑状花岗结构、块状构造(图 2c);斑晶和基质所占比例分别为45%±和55%±;斑晶为斜长石(10%~15%)、钾长石(10%~15%)及石英(20%±),粒径一般以5~15 mm为主;斜长石(核: An =26/幔: An =25)半自形板状,内可见聚片双晶,可见韵律环带、最多10环;钾长石半自形板状,可见钠质条纹;石英半自形粒状,表面新鲜干净.基质为斜长石(20%~25%)、钾长石(15%±)、石英(25%~30%)及黑云母(3%~5%)粒径以0.5~1.0 mm居多;斜长石半自形板状,内可见肖钠双晶、聚片双晶、卡钠复合双晶,局部可见环带;钾长石半自形-它形粒状,内可见卡氏双晶、钠质条纹;石英它形粒状、黑云母片状,均星散状分布;副矿物主要为磁铁矿、锆石和磷灰石.

      • 锆石单矿物分选在河北廊坊市诚信地质服务公司完成.锆石制靶、阴极发光图像处理、锆石U-Pb定年及Hf同位素均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成.将挑选好的晶形完好、透明度高、干净且无裂纹的锆石用环氧树脂固定,待环氧树脂充分固化后抛光至锆石露出核部,然后进行锆石的CL照相及LA-ICP-MS分析.

        本次测试采用的激光剥蚀系统为GeoLas 2005,ICP-MS为Agilent 7500a,采用国际标准锆石91500作外标进行同位素质量分馏校正,以He作为剥蚀物质的载气,测试流程见文献Yuan et al., (2008).运用Anderson and Morrison(1992)介绍的方法对Pb同位素组成进行普通Pb校正后,采用ICP-MSDATECAL程序计算样品的同位素比值及元素含量(Liu et al., 2008, 2010);锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算采用Isoplot4.0完成.锆石原位Lu-Hf同位素分析与锆石U-Pb定年及微量元素分析的ICP-MS使用同一台激光剥蚀系统,对样品进行一次性剥蚀完成,分别由ICP-MS与MC-ICP-MS两台仪器同时采集各自的信号. Lu-Hf同位素通过Nu Plasma HR(Wrexham, UK)多接收电感祸合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测定,激光剥蚀的脉冲频率是10 Hz,激光束斑直径为44 μm,分析中利用锆石样品91500和GJ-1作外标,详细分析步骤和数据处理方法详见Yuan et al., (2008).

        岩石主量元素及稀土、微量元素,Sr、Nd同位素均在自然资源部中南矿产资源监督检测中心完成完成.所采集的样品首先经薄片显微镜下观察与鉴定,然后选择具有代表性且无蚀变的样品用于所需分析.样品的粉碎加工均在无污染设备中进行,破碎、研磨至200目以上.全岩主量元素采用熔片-X荧光光谱法,所用仪器为PANalytical公司生产的AXIOS型X荧光光谱仪,对主量元素检出限一般大于0.005%,分析精密度RSD为0.1%~1.0%.微量和稀土元素则主要采用混合酸溶矿制样、等离子体质谱法检测完成.所用仪器为美国Thermofisher公司生产的XⅡSeries型等离子体质谱仪,检出限一般大于0. 01μg/g,其测定精密度:短期稳定性RSD < 1.5%,长期稳定性RSD < 3%. Sr、Nd同位素分析分别在热电离质谱仪Triton Ti和MAT261多接收质谱仪上完成.采用88Sr/86Sr=8.375 2和146Nd/144Nd=0.721 9对Sr和Nd作质量分馏校正,采用国家一级标准物质CBW04411(Rb-Sr)和CBW 04419(Sm-Nd)监控分析流程,分析精度87Sr/86Sr优于1%,147Nd/144Nd优于0.5%.

      • 锆石的CL图像显示多数锆石颗粒为自形-半自形的粒状或柱状,粒径以80~180 μm为主,显示岩浆锆石所特有的韵律环带,锆石的Th/U介于0.12~4.26,暗示所测锆石为岩浆成因.对小于1 Ga的年轻锆石,所测锆石的207Pb和235U含量低,207Pb/235U以及207Pb/206Pb的比值精度较差,采用206Pb/238U年龄较为合适.本次定年工作的测点年龄均小于1 Ga,测试数据见表 1;对此次锆石样品中有效数据点进行采用206Pb/238U-207Pb/235U谐和曲线投影(测点12D71-01、02、10、19,12D72-12,13D13-1因206Pb/238U与207Pb/235U年龄不谐和,数据未采用),并对206Pb/238U年龄进行加权平均(图 3).

        图  3  研究区岩浆岩锆石U-Pb年龄谐和图和锆石阴极发光(CL)图像

        Figure 3.  Magmatite Zircon U-Pb Concordia diagrams for the CL images in the study area

        样品12D71所测定的15粒有效锆石206Pb/238U年龄值介于148±3~156±5 Ma(表 1),15个测点的加权平均年龄为151.9±1.1 Ma,MSWD=1.18,可以代表含斑中细粒花岗闪长岩的成岩年龄,为晚侏罗世.测点12D71-16的206Pb/238U年龄为445±10 Ma,Th/U为0.12(表 1),该测点年龄则代表了岩体的捕获锆石年龄.

        样品12D72所测定的18粒有效锆石206Pb/238U年龄值介于151±2~154±4 Ma之间(表 1),18个测点的加权平均年龄为152.1±1.1 Ma,MSWD=0.32,可以代表含斑中细粒花岗闪长岩的成岩年龄,为晚侏罗世.测点12D72-12的206Pb/238U年龄为434±5 Ma,Th/U为2.34(表 1),该测点年龄则代表了岩体的捕获锆石年龄.

        样品13D13所测定的19粒有效锆石206Pb/238U年龄值介于151±3~160±6 Ma之间(表 1),19个测点的加权平均年龄为154.1±1.2 Ma,MSWD=2.3,可以代表中细粒斑状二长花岗岩的成岩年龄,为晚侏罗世.

      • 砂子岭岩体主量元素分析结果列于表 2.测试资料显示SiO2含量为66.35%~73.78%,Al2O3含量较高,介于12.82%~13.52%之间;MgO含量较低,为0.356%~1.170%;K2O含量较高,分布于3.85%~6.58%之间,Na2O含量为2.56%~2.92%;K2O+Na2O=6.66%~9.06%(平均7.48%),K2O/Na2O比值(1.37~2.65)大于1,碱度率(AR) =1.94~4.79;在TAS图解中,测试样品落入花岗闪长岩和花岗岩的范围(图 4a),与岩矿鉴定结果一致.

        图  4  砂子岭岩体Na2O+K2O/SiO2(a)、K2O-SiO2图解(b)和A/NK-A/KNC图解(c)

        Figure 4.  The Na2O+K2O/SiO2(a)、K2O-SiO2 (b) and A/NK-A/KNC diagram (c) of Shaziling rock mass

        砂子岭岩体氧化物均值与世界A型花岗岩(Turner et al., 1992)相近,但与M型、S型和I型花岗岩(Whalen et al., 1987)相比,则具有富硅、碱、铁,贫铝、钙、镁特点;其FeO*/MgO(FeO*=FeO+0.9Fe2O3)比值为5.43~15.33(平均7.14),明显高于一般I型(991件样品平均值2.27)、S型(578个样品平均值2.38)、M型(17个样品平均值2.37)花岗岩(Whalen et al., 1987).里特曼指数σ分布范围为1.74~2.67,反映出钙碱性岩浆作用的特点;在K2O/SiO2图解中,样品落入高钾钙碱性-钾玄岩系列(图 4b). A/KNC=0.93~1.09,均 < 1.1,在A/NK-A/KNC图解中,所有样品均为准铝质-弱过铝质花岗岩(图 4c).

      • 区内岩浆岩稀土含量较高,ΣREE分布于186.75×10-6~413.17×10-6之间,均值为306.97×10-6,与世界平均花岗岩(ΣREE=254.3×10-6Taylor and McLennan, 1985)相比明显偏高. δEu值为0.095~0.224之间,为铕亏损型,暗示岩石可能经历了斜长石分离结晶作用;(La/Yb)N值介于4.162~17.894之间,表明后期岩浆分异强烈. LREE/HREE比值介于5.03~12.43之间,属于轻稀土富集型.在稀土元素球粒陨石标准化图解上,砂子岭岩体具一致的右倾斜配分曲线,暗示该岩体不同岩石类型可能具有相同的物质来源及演化过程.与典型铝质A型花岗岩(刘昌实等,2003)、金鸡岭及西山杂岩体(付建明等, 2004a, 2005)具有类似的右倾斜配分模式(图 5a),且具有如下特点:①δEu值与西山岩体、典型铝质A型花岗岩相仿,但低于金鸡岭岩体;②轻稀土含量与金鸡岭岩体相当,略高于西山岩体和世界典型A型花岗岩;③重稀土元素含量低于金鸡岭、高于西山杂岩体.造成上述差异的原因可能与源区的性质、熔融程度及演化过程有关,笔者将另文发表.

        图  5  砂子岭岩体REE配分图(a)和微量元素蛛网图(b)

        Figure 5.  Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized spidergrams of Shaziling

      • 区内岩浆岩的微量元素(表 2)具有如下特点:①样品大离子亲石元素Rb(159×10-6~338 ×10-6)、Ba(457×10-6~1 120×10-6)含量明显高于大陆地壳丰度(32×10-6、250×10-6Taylor and McLennan, 1985),而Sr(65×10-6~131×10-6)含量则明显低于其大陆地壳丰度(260×10-6Taylor and McLennan, 1985). ②放射性热元素Th(21.5×10-6~37.5×10-6)、U(3.80×10-6~8.35×10-6)含量较大陆地壳丰度(3.5×10-6、0.91×10-6Taylor and McLennan, 1985)高. ③高场强元素Hf(3.607×10-6~11.40×10-6)含量明显高于地壳丰度(3×10-6Mason and Moore, 1982),Ta(0.858×10-6~3.70×10-6)、Nb(7.493×10-6~35.80×10-6)、Zr(101.6×10-6~380×10-6)含量与地壳丰度(2×10-6Mason and Moore, 1982;11×10-6、100×10-6Taylor and McLennan, 1985)相比略有富集. ④Rb /Sr在1.082~5.200,Zr/Hf在28.167~35.474,Sm/Nd在0.170~0.235. ⑤在原始地幔标准微量元素蛛网图上,图 5b所示,砂子岭岩体富集Rb、K、Th、U、Nb,亏损Ba、Sr、P和Ti,与金鸡岭(付建明等,2005)、西山岩体(付建明等,2004a)及典型铝质A型花岗岩(刘昌实等,2003)具有相近的特点;强不相容元素Rb的富集暗示了岩浆可能发生的高度分异,P、Ti元素的亏损可能与磷灰石和钛铁矿的分离结晶或作为源区的残留矿物相有关.

      • 表 3可以看出砂子岭岩体Sr、Nd同位素组成具有如下特点:①砂子岭岩体具有较高且相对一致的I(Sr)同位素初始值(0.716 03~0.718 17),说明其源区具有相似Sr同位素组成;②εNd(t)值显示出较低的负值但变化范围小(-6.80~-7.38),暗示它们可能具有相同的物质来源;③不同岩石单元的Nd模式年龄变化不大(T2DM=1 498~1 546Ma),同样说明它们来源的一致性;④εNd(t)值和较高的I(Sr)值揭示区内岩浆岩源自富集源区特征,而高的SiO2和低的εNd(t)表明岩浆主要来源于地壳.

        样号 Rb(10-6) Sr(10-6) 87Rb/86Sr 87Sr/86Sr 误差2σ I(Sr) εSr(0) εSr(t) fRb/Sr Sm(10-6) Nd(10-6) 147Sm/134Nd 143Nd/144Nd 误差2σ INd εNd(t) T2DM fSm/Nd
        D116-1 290.1 86.9 9.652 0.737 82 0.000 001 0.716 28 473.0 169.9 115.71 9.180 36.55 0.151 9 0.512 215 0.000 012 0.512 059 -7.36 1 541 -0.23
        D117-1 196.1 135.2 4.188 0.726 79 0.000 009 0.717 44 316.4 186.4 49.64 10.290 49.53 0.125 7 0.512 190 0.000 070 0.512 061 -7.32 1 542 -0.36
        D118-1 188.6 137.6 3.959 0.726 39 0.000 003 0.717 55 310.7 187.9 46.87 10.310 51.17 0.121 8 0.512 183 0.000 060 0.512 058 -7.38 1 546 -0.38
        12D72 166.8 145.2 3.318 0.724 86 0.000 005 0.717 59 289.0 188.4 39.12 14.370 86.74 0.100 2 0.512 168 0.000 010 0.512 067 -7.27 1 537 -0.49
        12D73 222.1 120.0 5.347 0.727 74 0.000 001 0.716 03 329.9 166.3 63.66 9.417 48.29 0.118 0 0.512 210 0.000 040 0.512 091 -6.80 1 498 -0.40
        13D13 196.3 118.2 4.799 0.728 68 0.000 004 0.718 17 343.2 196.7 57.03 11.790 64.36 0.110 8 0.512 180 0.000 060 0.512 068 -7.25 1 535 -0.44

        表 3  砂子岭岩体Sr-Nd同位素数据

        Table 3.  Nd-Sr-Pb isotopic data for Xishan volcanic-intrusive complex rocks

      • 在已准确测定锆石U-Pb同位素年龄的点位或其旁用较大斑束(44 μm)剥蚀进行锆石Hf同位素测定,测试结果列于表 3.其中,176Lu/177Hf比值均小于0.002,表明锆石形成后放射性成因Hf积累很少,因此,176Hf/177Hf比值基本上可以代表锆石结晶时体系的Hf同位素组成(第五春荣等,2008).对于花岗岩,锆石的两阶段Hf模式年龄T2DM不代表花岗岩和其源岩形成时代,仅代表着形成花岗岩的源岩地壳物质从亏损地幔库脱离的年龄,为重要的地壳增生期(吴福元等,2007).

        计算T2DM采用上地壳平均值为0.008(Taylor and McLennan, 1985),计算εHf(t)和T2DM采用各点对应的U-Pb年龄;176Hf/177Hf比值0.282 278~0.282 816,εHf(t)值为4.8~-14.2(表 4)、平均值-3.4;其中:① 12D72-6、12D72-7两颗锆石εHf(t)值为4.8和2.2,年龄为154±3 Ma、152±2 Ma、Th/U为1.72和3.15(表 1),锆石CL图像未见震荡环带(图 3),指示其源自亏损地幔;②测点12D72-12的εHf(t)值为3.2,形成时代为434±5 Ma、为捕获锆石,不能用于判断砂子岭岩体源区组成;③测点12D72-11、12D72-2、12D72-19这3颗锆石εHf(t)值为-14.2、-8.3和-8.8,U-Pb年龄分别为153±2 Ma、151±2 Ma和154±2 Ma,Th/U为4.26、1.66和1.94(表 1),暗示其壳源属性;④εHf(t)相比ISr、εNd(t)变化范围较大,源自锆石Lu-Hf体系具有较高的保存温度,能够保留更多的源区印迹;而后者可能在岩浆作用过程中达到均一化. 20个测点T2DM=894~2 097 Ma,其中18个测点T2DM值分布于1 061~1 756 Ma.

        测点号 176Hf/177Hf 176Lu/177Hf 176Yb/177Hf εHf(0) Age εHf(t) TDM T2DM
        12D72-01 0.282 624 0.000 013 0.000 806 0.025 352 -5.2 153 -2.0 0.5 886 38 1 326 60
        12D72-02 0.282 445 0.000 019 0.000 858 0.026 673 -11.5 151 -8.3 0.7 1 137 52 1 726 83
        12D72-03 0.282 630 0.000 014 0.001 153 0.036 333 -5.0 152 -1.8 0.5 885 39 1 313 62
        12D72-04 0.282 463 0.000 010 0.001 318 0.042 661 -10.9 151 -7.8 0.3 1 127 28 1 691 44
        12D72-05 0.282 513 0.000 019 0.001 392 0.043 024 -9.1 151 -6.0 0.7 1 057 53 1 577 84
        12D72-06 0.282 816 0.000 013 0.001 095 0.034 853 1.6 154 4.8 0.4 620 36 894 57
        12D72-07 0.282 744 0.000 011 0.001 654 0.052 192 -1.0 152 2.2 0.4 733 32 1 061 49
        12D72-08 0.282 603 0.000 012 0.000 951 0.030 035 -6.0 155 -2.7 0.4 918 33 1 371 53
        12D72-09 0.282 557 0.000 009 0.000 865 0.027 294 -7.6 152 -4.3 0.3 980 26 1 475 42
        12D72-10 0.282 593 0.000 008 0.001 011 0.027 185 -6.3 151 -3.1 0.3 934 24 1 397 38
        12D72-11 0.282 278 0.000 017 0.000 630 0.015 328 -17.5 153 -14.2 0.6 1 362 47 2 097 75
        12D72-12 0.282 600 0.000 020 0.000 940 0.024 645 -6.1 434 3.2 0.7 922 55 1 212 88
        12D72-13 0.282 600 0.000 013 0.000 853 0.021 819 -6.1 151 -2.9 0.5 921 37 1 381 59
        12D72-14 0.282 607 0.000 009 0.000 991 0.026 542 -5.8 151 -2.6 0.3 914 26 1 365 42
        12D72-15 0.282 557 0.000 013 0.000 650 0.016 865 -7.6 151 -4.4 0.5 975 38 1 475 60
        12D72-16 0.282 507 0.000 010 0.000 899 0.023 017 -9.4 154 -6.1 0.4 1 052 28 1 588 45
        12D72-17 0.282 560 0.000 012 0.000 864 0.022 860 -7.5 152 -4.3 0.4 977 34 1 469 54
        12D72-18 0.282 620 0.000 011 0.000 662 0.017 171 -5.4 151 -2.1 0.4 888 32 1 335 51
        12D72-19 0.282 431 0.000 015 0.000 696 0.018 064 -12.1 154 -8.8 0.5 1 152 42 1 756 67
        12D72-20 0.282 672 0.000 008 0.000 835 0.021 963 -3.5 154 -0.2 0.3 818 23 1 216 37

        表 4  砂子岭岩体Hf同位素数据

        Table 4.  Hf isotopic data for Xishan volcanic-intrusive complex rocks

      • 目前,对砂子岭岩体开展的地质年代学研究较少,且已报道年龄多采用Rb-Sr等时线法获得. 陈廷愚等(1986)章邦桐等(2001)采用上述方法测得该岩体的侵位时代分别为168.3±3.7 Ma、169.5±4.4 Ma,将其时代归属划为燕山早期. 湖南省地质矿产局(1998, 2016)基于区域地质调查和Rb-Sr年代学资料,推断砂子岭岩体属印支期岩浆活动的产物.

        考虑到Rb-Sr同位素体系因封闭温度较低而易受后期构造-热事件影响,导致其年龄值失准;而锆石U-Pb同位素体系的封闭温度高达 > 750 ℃,且分析手段成熟;已经成为岩浆岩定年的首选方法.本文采用LA-ICP-MS锆石U-Pb法对含斑中细粒花岗闪长岩分析结果为151.9±1.1 Ma、152.1±1.1 Ma,中细粒斑状二长花岗岩成岩年龄为154.1±1.2 Ma;与前人所测结果差异较大,确定其成岩年代为燕山早期,而非印支期. 付建明等(2004b)采用SHRIMP锆石U-Pb法测得砂子岭岩体年龄为157±1 Ma,显然,本次定年结果与之很接近.此外,12D71-16、12D72-12号测点206Pb/238U年龄分别为445±10 Ma与434±5 Ma(表 1),与雪花顶岩体成岩时代432±21 Ma (付建明等, 2004b)颇为接近,可能为晚期岩浆活动捕获的加里东期岩浆锆石.

        饶有趣味的是,九嶷山复式花岗岩体(燕山早期)在空间上表现为组成单元与岩石类型多元化的特点,但在时间上却有相近的成岩年龄;高精度定年方法亦不能将之区分.在相信测试方法精确而有效的前提下,可能意味着九嶷山燕山早期复式花岗岩体系为岩浆快速侵位固结而成;而导致填图单元之间早晚关系变得模糊甚至倒转.换而言之,传统填图单元失去年代学差异属性后,实际上已经划归为岩相的范畴.

      • Sr、Nd同位素研究结果表明:九嶷山燕山期复式花岗岩体具有较高且相对一致的Sr同位素初始值(0.713 01~0.718 23),说明其源区具有相似Sr同位素组成;其中砂子岭岩体为0.716 03~0.718 17,西山岩体为0.716 12~0.718 23,金鸡岭岩体为0.713 01~0.715 69.砂子岭、西山和金鸡岭岩体εNd(t)值显示出负值且变化范围小的特点,分别为-6.8~-7.4、-7.0~-8.0及-7.0~-11.6,暗示它们可能具有相同的物质来源,即:均源自富集源区.在εNd(t)-Isr图解(图 6a)中,砂子岭与金鸡岭、西山岩体分布范围一致,与骑田岭、铜山岭相比更加偏向右方;揭示其源区以上地壳为主.在εHf(t)-Age图解(图 6b)中,砂子岭岩体样品分布范围与南岭西段其他岩体范围一致(舒徐洁,2014),证实其源岩以陆壳物质为主,还佐证了少量地幔物质的贡献.无独有偶,Huang et al., (2011)基于高的锆石δ18O值(8.0‰~9.8‰)、低的εHf(t)值(-2.3~-6.2)及全岩Sr、Nd同位素资料(Isr=107 151~0.718 1,εNd(t)=-6.6~-7.4)指出西山岩体的源区为麻粒岩相的变质表壳岩.除个别样品外,砂子岭、西山、金鸡岭岩体钕模式年龄(T2DM)变化不大,依次为1 498~1 546、1 517~1 600和1 505~1 556 Ma.砂子岭多数样品二阶段铪模式年龄T2DM(Hf)=1 061~1 756 Ma,与之二阶段钕模式年龄相近;表明其源岩从地幔储库中脱离的时间为中元古代.

        图  6  砂子岭岩体εNd(t)-Isr、εHf(t)-Age、CaO/(MgO+FeO)-Al2O3/(MgO+FeO)及Rb/Sr-Rb/Ba图解

        Figure 6.  εNd(t)-Isr、εHf(t)-Age、CaO/(MgO+FeO)-Al2O3/(MgO+FeO) and Rb/Sr-Rb/Ba diagrams of Shaziling

        岩石地球化学研究表明,砂子岭、金鸡岭及西山杂岩体均为铝质A型花岗岩类(付建明等, 2004a, 2005; Huang et al., 2011; Guo et al., 2016),它们潜在的源区为:①干的(水含量通常 < 2%)且己经产生过花岗岩质岩浆的麻粒岩地壳部分熔融(Clemens et al., 1986; Whalen et al., 1987),②产生于准铝质的石英闪长岩或者花岗闪长岩的重熔(Anderson and Morrison, 1992; Skjerlie and Johnston, 1992; King et al., 2001),③中-基性下地壳岩石的部分熔融(Landenberger and Collins, 1996)、④幔源碱性岩浆分异产生残留的A型花岗质熔体(Eby, 19901992)及⑤地幔岩浆与地壳岩浆混合模型(Turner et al., 1992; Zhu et al., 2010).与世界典型的A型花岗岩和我国东南沿海的A型花岗岩不同,九嶷山燕山期复式花岗岩体兼具较低的εNd(t)、εHf(t)值与较高的Sr初始值特点,暗示其源区的壳源属性;Huang et al., (2011)等认为造成上述特殊性的关键因素为低fO2fH2O和高温的形成环境.在CaO/(MgO+FeO)-Al2O3/(MgO+FeO)及Rb/Sr-Rb/Ba图解(图 6c6d)中,所测样品落入杂砂岩与泥质岩源区叠加的区域,暗示其来源的复杂性;证明区内花岗岩源自地壳杂砂岩与泥质岩的熔融而成,也间接表明地壳物质部分熔融亦可形成A型花岗岩,但这并不排除在伸展环境下有地幔物质的参与;这无疑与砂子岭岩体常见暗色包体的野外地质事实相符(图 2a2b,2c).

        陈江峰等(1999)提出中国东南中生代花岗岩Nd模式年龄集中于1.7~2.0 Ga之间,明显高于本区Nd、Hf模式年龄.区内较低的Nd、Hf模式年龄可能由其源岩年轻或有新生地幔物质加入两种原因;鉴于本区基底岩石的TDM年龄不倾向年轻基底地壳的存在(陈江峰等, 1999),这种相对低的Nd、Hf模式年龄花岗岩可能反映了由于拉张作用导致地幔物质的加入以及地壳质量的净增长(付建明等,2004a; 舒徐洁, 2014; Guo et al., 2016);而西山杂岩体中出现铁橄榄石、铁辉石单晶,九嶷山、骑田岭复式岩体均发育镁铁微粒包体也佐证了这一判断.综上所述,九嶷山燕山期复式花岗岩体可能直接源于地壳杂砂岩/泥质岩的部分熔融,成岩过程中有新生地幔物质加入.

      • 砂子岭岩体富硅碱而贫钙镁,准铝-弱过铝质,富含稀土元素和高场强元素(Y、Zr、Nb);FeO*/MgO值(7.14)与典型的A型花岗岩的平均值(13.40)相比略低(Turner et al., 1992),但明显高于其他类型花岗岩(Whalen et al., 1987);Ga/Al值(2.45×10-4~5.82×10-4,平均3.50)和(Zr+Nb+Ce+Y)组合值(256.81.44×10-6~630.70×10-6,平均441.95×10-6)明显高于A型花岗岩的下限值2.6×10-4与350×10-6(Whalen et al., 1987).在(10 000×Ga/Al)vs(FeO*/MgO)/Ce/[(Na2O+K2O)/CaO]及(Zr+Nb+Ce+Y)vs(FeO*/MgO)分类图解上,所有样品均落在A型花岗岩区域,而与分异的I、S花岗岩明显不同(图 7a~7d).

        图  7  砂子岭岩体(10 000×Ga/Al)vs(FeO*/MgO)/Ce /[(Na2O+K2O)/CaO]、(Zr+Nb+Ce+Y)vs(FeO*/MgO)、Nb-Y-Ce及Nb-Y-Ga判别图解(底图据Whalen et al., 1987)

        Figure 7.  (10 000×Ga/Al)vs(FeO*/MgO)/Ce/[(Na2O+K2O)/CaO]、(Zr+Nb+Ce+Y)VS(FeO*/MgO)、Nb-Y-Ce and Nb-Y-Ga discrimination diagrams of Shaziling rock mass

        A型花岗岩最早由Loiselle和Wones于1979年提出,因其独特的产出环境而迅速成为岩石学领域的热门课题.发展至今,A型花岗岩的构造背景在学术界仍有争议,已由最初的非造山环境拓展到造山后环境,但其形成于伸展环境的观点已得到普遍认同(Whalen et al., 1987, 1996; Sylvester, 1989; Eby, 1992; 贾小辉等, 2009). Eby(1990, 1992)通过系统总结A型花岗岩资料,将其进一步分为A1和A2型:前者源自地幔,代表大陆裂谷环境和地幔热柱/热点环境;后者系由地壳或岛弧派生,代表碰撞后或造山后的张性构造环境.在Nb-Y-Ce和Nb-Y-Ga判别图解(图 7e7f)上,全部样品均落在A2区.

        鉴于华南板块在中生代所处的构造背景,板块俯冲作用形成的弧后拉张或印支造山运动形成后的后造山伸展从理论上都能解释这些A2型花岗岩的形成.考虑到构造运动时效性及其影响的空间范围,目前,普遍流行的观点认为古太平洋板块的俯冲作用是主要的动力学机制,并将南岭西段中生代花岗岩类的形成背景归结为古太平洋俯冲造成的弧后伸展环境(Zhou et al., 2006; Li and Li, 2007; Li et al., 2007; 张岳桥等,2009; 舒徐洁, 2014; Li et al., 2016; Zhou et al., 2018).已有资料显示,古太平洋板块于中侏罗世(175~140 Ma)呈平板或低角度方式向NW欧亚大陆南缘持续俯冲;在深部表现为挤压应力,而在浅部则表现为伸展应力,该应力状态类似于花状构造(Zhou et al., 2006; 周佐民, 2015).这种应力差异致使古板块拼合带重新活化,导致地幔物质上涌和底垫作用.据此,付建明等(2004a)推测九嶷山燕山期复式花岗岩体位于华南板块呈NE走向高εNd(t)、低TDM花岗岩带上;该花岗岩带即为江南造山带,具发生过岛弧岩浆作用且存在具较高Lu-Hf、Sm-Nd同位素比值新生地壳的特点(Gilder et al., 1996; Chen and Jahn., 1998; 陈江峰等, 1999; 舒徐洁, 2014Li et al., 2016).地幔物质加热了发生过岛弧岩浆作用的地壳,进而发生部分熔融形成具有类似同位素组成特征的A型花岗岩类;即为砂子岭岩体与九嶷山燕山期复式花岗岩体的成因.

      • (1)本文利用LA-ICP-MS锆石U-Pb法对组成砂子岭岩体不同岩性定年结果为151.9±1.1 Ma、152.1±1.1 Ma及154.1±1.2 Ma,确定其成岩年代为燕山早期.

        (2)Sr、Nd、Hf同位素分析表明:砂子岭岩体具较高Sr同位素初始值,负εNd(t)、εHf(t)值特点;其源区为地壳杂砂岩/泥质岩的部分熔融,成岩过程中有地幔物质的贡献,源岩从地幔储库中脱离的时间为中元古代.

        (3)砂子岭岩体在岩石化学组成上富硅、富碱、准铝-过铝质,具高FeO*/MgO、Ga/Al比值以及富高场强元素的特征,显示A型花岗岩的地球化学特点;其形成与太平洋板块低角度俯冲有关,形成于弧后伸展环境.

        致谢:两位匿名审稿人对本文提出了建设性的修改建议,保证了文章质量;在此致以衷心的感谢!

        表 1,表 2数据参见本刊官网:www.earth-science.net.

    参考文献 (82)

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