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1、幔源岩浆在南岭燕山早期花岗岩形成中的作用:锆石原位Hf-O同位素制约李献华①②*,李武显②,王选策①,李秋立①,刘宇①,唐国强①摘要一些岩石学和同位素地球化学证据表明许多花岗岩是两种岩浆混合形成的,但对于是否有幔源岩浆参与大规模花岗岩的形成一直有不同意见.对南岭3个代表性的燕山早期(~160Ma)岩体进行了系统的锆石Hf-O同位素分析,结果显示清湖二长岩锆石具有非常一致的锆石Hf-O同位素组成,εHf(t)=11.6±0.3,δ18O=(5.4±0.3)‰,结合全岩Sr-Nd同位素和微量元素地球化学特征,表明清湖二长岩
2、的母岩浆来源于受到近期地幔交代作用的含金云母岩石圈地幔,没有地壳物质的混染.里松花岗岩及其中暗色微粒包体(MME)和佛冈花岗岩的锆石Hf-O同位素组成有很大的变化范围,锆石Hf-O同位素呈负相关关系,里松MME主要为幔源岩浆(类似于清湖二长岩母岩浆)结晶的产物,有少量壳源岩浆的加入;里松和佛冈花岗岩是幔源岩浆与沉积岩重熔岩浆不同比例混合形成的,花岗岩的形成伴随着重要的陆壳增生和分异.1岩体地质特征1.1清湖岩体清湖岩体位于南岭西南部(广西陆川和广东化州交界地区),岩体呈北西-南东向的椭圆形,出露面积约105km2(图1
3、).岩体侵入寒武系及加里东期花岗岩中,外接触带有明显的热变质迹象.清湖岩体中心相主要为粗粒角闪二长岩,向边部过渡为中粒(石英)角闪二长岩,到边缘相主要为细粒石英二长岩.岩石主要矿物成分为35%~60%钾长石、15%~40%斜长石(An27-33)、15%~25%角闪石以及少量(<1%~2%)黑云母和石英,副矿物主要为锆石、磷灰石、铁钛氧化物和少量榍石.早期的常规锆石U-Pb和LA-ICPMS锆石U-Pb年龄测定分别获得该岩体的侵入年龄为~158Ma[33]和(156±6)Ma[34].本文分析的锆石样品(07QH-1)
4、采自广东化州平定乡与广西陆川清湖乡交界(广东境内)省际公路边的大型采石场,岩性为中粒石英角闪二长岩.1.2姑婆山岩体姑婆山岩体位于南岭西部(桂东北),总出露面积约700km2(图1),岩体的边缘相为细粒黑云母(斑状)花岗岩;过渡相为岩体主体,岩性主要为粗粒(斑状)黑云母花岗岩,主要由25%~30%石英、40%~50%钾长石、20%~25%斜长石(An10-25)和4%~7%黑云母组成,副矿物主要有锆石、磷灰石、榍石、褐帘石、钛铁氧化物等;中心相(即里松岩体)为中粒斑状角闪石黑云母二长花岗岩,出露面积约65km2,斑晶约
5、占全岩的15%~40%,主要为钾长石,其次微斜长石,具定向排列;基质由18%~32%石英、25%~50%斜长石(An16-30)、4%~12%黑云母、0~4%角闪石和0~4%钾长石以及锆石、榍石、磷灰石和钛铁氧化物等副矿物组成[35].里松岩体中富含形态多样的MME,常见细粒淬冷边和细小的花岗质反向脉,并含有大小和数量不等的钾长石斑晶,表明MME是偏基性的岩浆与寄主花岗质岩浆发生混合时快速冷凝结晶的产物[35].SHRIMP锆石U-Pb定年结果表明,姑婆山主体黑云母花岗岩、里松角闪石黑云母二长花岗岩以及MME均形成于约
6、162Ma[36].本文分析的锆石样品采自里松岩体的1个中粒李献华等:幔源岩浆在南岭燕山早期花岗岩形成中的作用874斑状角闪石黑云母花岗岩样品(08HS42)和1个闪长质MME样品(08HS53),该闪长质包体含有~20%自形至半自形钾长石斑晶(1~1.5cm×2~3cm),与寄主花岗岩中的钾长石斑晶类似,少数斑晶横跨于花岗岩和MME边界.1.3佛冈岩基佛冈花岗岩基位于南岭中南部(粤中地区),总出露面积约6000km2(图1),是南岭出露面积最大和最有代表性的花岗岩基.佛冈岩基的岩性多样,以粗粒黑云母二长花岗岩和钾长花
7、岗岩为主(约占岩基出露面积的85%),主要造岩矿物为25%~40%石英、25%~45%钾长石、20%~45%斜长石(An15-35)、2%~8%黑云母以及0~5%角闪石;副矿物包括锆石、磷灰石、褐帘石、榍石和钛铁氧化物等.岩体局部可见MME[37].此外,岩基还含有少量角闪石黑云母花岗图1华南燕山早期花岗岩(红色)与碱性岩(绿色)分布图闪长岩、细粒黑云母花岗岩、二云母花岗岩以及花岗斑岩.岩体侵入的最新地层为下侏罗统,并被(137±2)Ma恶鸡脑霞石正长岩侵入[38].SHRIMP锆石U-Pb年龄测定结果表明佛冈岩基主体
8、形成于约160Ma[15].本文分析的锆石为Li等[15]用于U-Pb定年和Hf同位素分析的两个样品MR42和2KSC3.4讨论华南燕山早期大规模的侵入岩在很短的时间(约(160±5)Ma)内形成,被称之为中侏罗世“大火成岩事件”[15],岩石类型以黑云母二长花岗岩和钾长花岗岩为主,以及少量的花岗闪长岩、二(白)云母花岗岩、碱性(
