华南赣杭构造带凝灰岩岩石成因及动力学背景

2023-09-27 理论教育版权反馈

【摘要】：图5-12盛源盆地凝灰岩的Sr-Ba，Sr-Ba/Sr，以及Sr-Rb/Sr图解，显示出凝灰岩主要发生了斜长石和钾长石的分离结晶作用。

5.4.5.1　成因类型

总的来说，盛源盆地凝灰岩样品都显示出A型岩浆所特有的地球化学特征，例如:富碱，具有较高的K2O+Na2O含量;富集REE、HFSE和Ga，亏损Ba、Sr和过渡元素;具有高的Ga/Al比值(Whalen et al，1987，1996)。此外，盛源盆地凝灰岩具有较高的形成温度(803～870℃)。在A型花岗岩的判别图解上，如10 000×Ga/Al-Nb，Zr图解(图5-11a、b)中，盛源盆地凝灰岩显示出高的Ga/Al比值，大部分数据点都落入了A型花岗岩的范围里面。

此外，在Nb-Y-3Ga三角图和Y/Nb-Rb/Nb图解中(图5-11c、d)，盛源盆地凝灰岩样品落在A2型造山后花岗岩范围内，表明盛源盆地凝灰岩具有A2型花岗岩的地球化学特征，暗示出这些凝灰岩或许形成于碰撞造山后的地壳拉伸环境(Eby，1992)。

5.4.5.2　分离结晶作用

根据本书研究成果，盛源盆地中的打鼓顶组和鹅湖岭组凝灰岩具有相似的全岩Nd同位素组成和锆石Hf同位素组成，表明这些凝灰岩具有相似的物质来源，但盛源盆地中不同组凝灰岩之间的轻重稀土比值(LREE/HREE=15.07～5.45)以及Eu的负异常程度(Eu/Eu*=0.05～0.26)并不相同。从微量元素蛛网图(图5-8b)上可以看出，不同组凝灰岩的Ba、Sr、P、Ti的负异常程度也并不相同。

Rb、Sr和Ba能对岩浆演化过程中造岩矿物(如长石、角闪石、辉石、黑云母等)的行为提供重要制约，而Zr、Hf、Th及REE则受控于副矿物相(如锆石、榍石、磷灰石、褐帘石、独居石等)的行为。因此，我们利用上述微量元素来示踪岩浆的演化特征。

在Sr-Ba、Sr-Ba/Sr以及Sr-Rb/Sr图解(图5-12a～c)上，可以看到凝灰岩主要发生斜长石和钾长石的分离结晶作用。在La-(La/Yb)N图解上(图5-12d)，可以看到褐帘石和独居石的分离结晶控制了盛源盆地凝灰岩轻稀土元素(LREE)的含量变化。

5.4.5.3　物质来源

pagenumber_ebook=97,pagenumber_book=88

图5-11　盛源盆地凝灰岩的(a)Nb，(b)Zr-10 000×Ga/Al(Whalen et al，1987)，以及(c)Nb-Y-3Ga和Y/Nb-Rb/Nb分类判别图解(Eby，1992)，显示出盛源盆地凝灰岩具有A2型花岗岩的地球化学特征。I型、S型以及M型花岗岩

关于A型花岗岩的来源已经研究了很长时间，目前已知的A型花岗岩成因模型至少有5种:①残余相源区模型，A型花岗岩是由事先生成I型花岗岩或者S型花岗岩(Collins et al，1982;Huang et al，2011;Jiang et al，2011;Xia et al，2016)而残余的长英质麻粒岩的部分熔融;②结晶分异模型，幔源玄武质岩浆的分离结晶作用(Turner et al，1992;Wong et al，2009);③英云闪长质(Creaser et al，1991;Anderson et al，2005)或拉斑玄武质(Frost et al，1997)的地壳火成岩的深熔作用;④幔源岩浆与壳源岩浆的混合作用(Kerr et al，1993);⑤花岗质岩石的浅层脱水熔融作用(Li et al，2003;Jiang et al，2017)。

首先，盛源盆地凝灰岩的εNd(t)值的变化范围为-10.4～-7.51，不同于同期幔源玄武质岩浆的εNd(t)值［赣南玄武岩的εNd(t)为-0.4～1.1，章邦桐等，2004;黄埠正长岩的εNd(t)为3.61～1.20，车步辉长岩的εNd(t)为-0.76～1.04，贺振宇等，2007;罗容杂岩体和马山基性岩的εNd(t)为1.5～3.3，郭新生等，2001］，并且在盛源盆地中，相较于长英质岩体，同期的镁铁质和/或中性火成岩体积明显较小。因此，盛源盆地凝灰岩不可能由同期镁铁质岩浆的分离结晶作用而形成;其次，幔源岩浆与壳源岩浆的混合作用形成的A型花岗岩通常具有镁铁质微粒包体和分散的同位素值等特征，然而盛源盆地凝灰岩具有较为集中的εHf(t)值(-12.1～-8.6)并缺乏镁铁质包体;再次，地壳岩石的深熔作用一般需要较高的温度(约1 000℃;Creaser et al，1991)，而盛源盆地凝灰岩具有较低的锆饱和温度(约831℃);最后，花岗质岩石的浅层脱水熔融作用所形成的A型花岗岩一般都为弱过铝质(Jiang et al，2017)，与盛源盆地凝灰岩的强过铝质不相符。另一方面，虽然盛源盆地中的凝灰岩具有与安山质火山岩相似的Nd-Hf同位素组成和Nb/Ta比值，并且部分主量元素具有相似的变化范围(图5-7a～d)，根据上述特征分析凝灰岩有可能是安山质岩浆分离结晶的产物，然而盛源盆地凝灰岩(-12.1～-8.6，平均值为-9.8)相较于安山质火山岩(-14.1～-10.1，平均值为-11.5)具有较高的εHf(t)值，并且凝灰岩的Nb/Ta比值主要集中在15.99～19.30之间，明显低于安山质火山岩的Nb/Ta比值(20.22～22.18)，此外，在CaO(图5-7e)，Na2O、Ba、Rb-SiO2图解中，凝灰岩与安山质火山岩展现出不同的主量元素变化特征并且相较于安山质火山岩的体积，凝灰岩分布更为广泛，上述特征说明凝灰岩并不是安山质岩浆分离结晶的产物。

pagenumber_ebook=98,pagenumber_book=89

图5-12　盛源盆地凝灰岩的(a)Sr-Ba，(b)Sr-Ba/Sr，以及(c)Sr-Rb/Sr图解，显示出凝灰岩主要发生了斜长石和钾长石的分离结晶作用。(d)La-(La/Yb)N图解表明褐帘石和独居石的分离结晶控制了盛源盆地凝灰岩稀土元素的含量变化。Rb、Sr和Ba的分配系数引自Philpotts et al(1970);磷灰石的分配系数引自Fujimaki(1986)，锆石和褐帘石的分配系数引自Mahood et al(1983)，独居石的分配系数引自Yurimoto et al(1990)。Pl.斜长石;Kfs.钾长石;Bt.黑云母;Aln.褐帘石;Mnz.独居石;Ap.磷灰石;Zrn.锆石

pagenumber_ebook=98,pagenumber_book=89

图5-13　盛源盆地凝灰岩的(a)εNd(t)，(b)锆石εHf(t)-锆石206Pb/238U年龄值图解

因此，盛源盆地凝灰岩应该属于残余相源区模型。在εNd(t)-锆石年龄图解中(图5-13a;沈渭洲等，1993;胡恭任等，1999)，凝灰岩的数据点位于正变质岩和副变质岩的演化区域之间。此外，在εHf(t)-锆石年龄图解中(图5-13b)具有相似的结果。以上特征表明，盛源盆地凝灰岩可能起源于地壳深处中元古代变质岩(包括正变质岩和副变质岩)的部分熔融。此外，值得注意的是，盛源盆地的凝灰岩与赣杭构造带上其他的A型花岗质岩石拥有相似的地球化学特征。因此，盛源盆地凝灰岩，包括赣杭构造带上的其他A型花岗质岩体，应该是由事先发生脱水作用的花岗质熔体的中元古代变质沉积岩和变质火成岩的部分熔融并伴随着结晶分异作用而形成的(Jiang et al，2011;Xia et al，2016)。

华南赣杭构造带凝灰岩岩石成因及动力学背景

相关推荐