华南赣杭构造带中A型花岗岩带的岩石成因和动力学背景

2023-09-27 理论教育版权反馈

【摘要】：赣杭构造带上这些A型花岗岩的Nd同位素εNd值变化较大，但是与同时代的玄武质岩浆具有不同的εNd值，因此不可能是由幔源玄武质岩浆的分异作用形成的。图8-3赣杭构造带早白垩世A型酸性岩的全岩εNd值(a，b)以及锆石εHf值(c，d)对于时间的演化曲线数据来源见表8-1和表8-2。PM.副变质岩;OM.正变质岩综合以上研究表明，赣杭构造带上的这些A型花岗岩就是在这样的拉张环境下形成的。

尽管形成时代具有差异性，但是这些酸性岩都显示出A型岩浆岩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，这些酸性岩具有较高的形成温度(如具有较高的矿物结晶温度、岩浆包裹体实测均一温度以及全岩锆石饱和温度)。在A型花岗岩的判别图解上，如10 000×Ga/Al-K2O+Na2O，10 000×Ga/Al-Nb，10 000×Ga/Al-Zr图解以及Zr+Nb+Ce+Y-(K2O+Na2O)/CaO图解(图8-2)中，这些酸性岩都显示出高的Ga/Al比值以及较高的Zr+Nb+Ce+Y含量，大部分数据点都落入了A型花岗岩的范围里面，表明这些酸性岩具有A型花岗岩的地球化学特征。

对A型花岗岩的岩石成因，目前主要有两种解释:一种是幔源玄武质岩浆的分异作用，可能再受到后期的地壳混染作用而形成的A型花岗质岩浆(Turner et al，1992;Smith et al，1999;Anderson et al，2003);另一种是事先经过脱水作用的地壳物质部分熔融而形成的A型花岗质岩浆(Collins et al，1982;Whalen et al，1987;Creaser et al，1991;Huang et al，2011)。

赣杭构造带上这些A型花岗岩的Nd同位素εNd(t)值变化较大(-1～-9)(图8-3a、b)，但是与同时代的玄武质岩浆具有不同的εNd(t)值，因此不可能是由幔源玄武质岩浆的分异作用形成的。这些酸性岩的锆石Hf同位素组成εHf(t)在-10～4之间(图8-3c、d)，并且全岩的Nd同位素和锆石的Hf同位素都具有中元古代的两阶段模式年龄，表明这些酸性岩起源于地壳深处的中元古代变质岩，不可能是同时期的幔源玄武质岩浆分异作用形成的。

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图8-2　十杭带晚中生代酸性岩的(a)Na2O+K2O-10 000×Ga/Al;(b)Zr-10 000×Ga/Al;(c)Nb-10 000×Ga/Al，以及(d)(Na2O+K2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y)分类判别图解(Whalen et al，1987)

显示出这些酸性岩具有A型花岗岩的地球化学特征。数据来源见表8-1和表8-2。FG.高分异花岗岩;OGT.未分异的I型、S型以及M型花岗岩

值得注意的是，赣杭构造带的这些A型花岗岩的Nd同位素的数据点位于中元古代正变质岩和副变质岩的演化区域之间(图8-3a)，综合前面对相山火山侵入杂岩、杨梅湾花岗岩、大桥坞花岗斑岩、大洲流纹岩岩石成因的研究，以及前人已开展的部分研究工作(Jiang et al，2011;Huang et al，2011)，笔者认为这些A型花岗岩主要是由事先经过脱水而发生麻粒岩化的中元古代变质岩(包括副变质岩和正变质岩)部分熔融而形成的。部分熔融形成的花岗质岩浆发生了广泛的分离结晶作用，控制了这些岩体在地球化学上的差异性。

前面已得出，位于赣杭构造带西段的相山火山侵入杂岩主要起源于基底变质岩的部分熔融，并且其源区无明显地幔物质的加入。但是位于赣杭构造带东段的其他A型花岗岩相对于相山火山侵入杂岩具有就较高的全岩εNd(t)值以及锆石εHf(t)值(图8-3b、d)，可能指示赣杭构造带东段的这些A型花岗岩的原岩有少量地幔物质的加入，从而表明赣杭构造带从西往东壳幔相互作用越来越强烈。

此外，赣杭构造带东段的这些酸性岩之间的全岩εNd(t)值以及锆石εHf(t)值也具有差异性(图8-3b、d)，并且这些岩体除了大洲流纹岩具有较小变化范围的全岩εNd(t)值以及锆石εHf(t)值以及锆石εHf(t)值之外，其他岩体的全岩εNd(t)值以及锆石εHf(t)值变化范围都比较大，表现出了地幔组分加入的影响，并且不同岩体之间地幔组分的性质或者比率有所不同。值得注意的是，白菊花尖花岗岩具有最高的锆石εHf(t)值(-0.52～4.24)，并且白菊花尖花岗岩中含有丰富的镁铁质微粒包体，表明原岩中具有较多的地幔组分的加入。相比之下，大桥坞花岗斑岩的εNd(t)值相对则较低，主要变化范围为-6.47～-4.41，而锆石εHf(t)值变化范围在-7.8～-1.2，平均值为-4.2，表明原岩中地幔组分加入的比例较小。大桥坞花岗斑岩的形成时代较老，在135Ma左右，而白菊花尖花岗岩的形成时代较为年轻，为126Ma，表明从早到晚，赣杭构造带上的壳幔相互作用越来越强烈，锆石εHf(t)值的变化趋势(图8-3d)也证明了这一观点。

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图8-3　赣杭构造带早白垩世A型酸性岩的全岩εNd(t)值(a，b)以及锆石εHf(t)值(c，d)对于时间的演化曲线

数据来源见表8-1和表8-2。副变质岩的Nd同位素演化曲线引自沈渭洲等(1993)，正变质岩的Nd同位素演化曲线引自胡恭任等(1999)。PM.副变质岩;OM.正变质岩

综合以上研究表明，赣杭构造带上的这些A型花岗岩就是在这样的拉张环境下形成的。持续的拉张作用导致地壳和岩石圈地幔逐渐减薄，上涌并底侵的软流圈地幔引发了事先经过脱水作用发生麻粒岩化的中元古代变质岩(包括正变质岩和副变质岩)的部分熔融，形成这些A型花岗岩的初始岩浆，这些初始岩浆遭受到不同程度的地幔组分的加入，并发生了广泛的不同程度的分离结晶作用，从而形成赣杭构造带上早白垩世的A型花岗岩带。

华南赣杭构造带中A型花岗岩带的岩石成因和动力学背景

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