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真宣
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1 第卷第期年月!" " #" 河南新县花岗岩岩基的岩石成因来源及对西大别构造演化的启示陈伟徐兆文李红超杨小男陈进全王浩王少华内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京大学地球科学与工程学院南京 & 中国地质博物馆北京内容提要本文对新县花岗岩岩基进行了系统的锆石 1 定年全岩元素地球化学 0 同位素测试研究探讨其成岩年龄岩石成因物质来源以及地球化学动力学背景花岗岩的锆石 1 年龄为 '"' "' 属于早白垩世产物全岩元素地球化学成分表现为高硅富碱贫镁铁和钙富集轻稀土元素大离子亲石元素 4(1 和亏损重稀土元素高场强元素和 5 全岩同位素具有中等略偏高的初始比值 * "*&&"* 低的放射性同位素组成 * *"*"' '"'" "*" 低的 0 初始比值 0 7"*' 7 "' 和老的 0 模式年龄 8"" 锆石原位同位素具有较低的初始比值 07"& 7&" 和老的二阶段模式年龄 8"&"* 综合以上元素地球化学特征锆石 1 定年结果及 0 同位素组成新县花岗岩岩基应属于分异的高钾钙碱性型花岗岩是化学成分类似于扬子板块北缘新元古代型岩浆岩的扬子下地壳在非加厚下地壳深度小于 '9 环境下部分熔融的产物关键词锆石 1 定年 0 同位素岩石地球化学新县花岗岩岩基西大别造山带中国中东部大别超高压变质带是世界上规模最大的超高压变质带 #9) )!"&&*( 4./ && 同时伴有大量白垩纪花岗岩出露研究这一地区白垩纪花岗岩的形成时代岩石成因以及源区性质对于认识俯冲大陆岩石圈再循环和碰撞造山带的构造演化具有十分重要的理论意义尽管大别造山带研究已取得许多研究成果 ;/ (/ )!"&& 从柏林 &&*( 4./ && (/ / )!"&&& ( )!"&&& #9) )!"&& #( #() )!" ( )!"&& 马昌前等 &&&( ) )!" )!" ;/. )!" / )!" ) () )!"() ) )!"*( /)!"' 郑永飞赵子福等 & 但就整个大别造山带研究而言西大别地区的地质研究工作相对比较薄弱前人对西大别地区的研究焦点主要集中于扬子板块与华北板块陆陆碰撞造山以及高压 7 超高压变质作用等热点问题上 #9) )!"&& /; #(/ )!" 而对区内广泛出露的白垩纪花岗岩的研究则较少世纪 & 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 1 年龄为夏店花岗岩岩基全岩等时线年龄为 ' 灵山花岗岩岩基全岩等时线年龄为李石等 && 新县花岗岩岩基 4 年龄为李世长等 && 近年来随着西大别地区众多钼矿床的发现研究区内的钼矿床以及与成矿有关的花岗岩又重新吸引了众多学者的关注 ( ) )!" 郭铁朋邱顺才 * * 杨泽强魏国庆等杨梅珍等 #( )!" 但这些研究工作主要仍停留在一些生产应用方面的研究而对白垩纪花岗岩的岩石成因源区和动力学背景等问题缺乏系统的研究和深入的讨论鉴于上述情况本文以西大别地区新县花岗岩岩基作为研究对象在详细的野外地质工作和岩相学观察的基注本文为国家自然科学基金资助项目编号 &' 的成果收稿日期 ' 改回日期 ' 责任编辑黄敏作者简介陈伟男 & 年生矿床学专业博士研究生! #() *"# 通讯作者简介徐兆文教授!+,-)./")0/"#

2 ( ---" )./! "# 0,+ #( 0)+" + 年础上通过全岩元素地球化学锆石 1 定年全岩 0 同位素和锆石原位同位素等系统研究参照前人研究成果探讨了新县花岗岩岩基的形成时代岩石成因物质来源以及白垩纪花岗岩浆作用与大别造山构造演化关系地质背景新县花岗岩岩基位于河南省新县县城西部处于大别造山带西端是西大别地区几个出露规模巨大的花岗岩岩基之一 " 新县地区地质概况新县地区出露地层主要有下元古界卡房组新县组七角山组中元古界浒湾组震旦至奥陶系肖家庙组泥盆系南湾组 8 白垩系下统陈棚组 4 和第四系 > 图卡房组分布于研究区西南部岩性主要为白云二长片麻岩浅粒岩等新县组分布于研究区南部岩性主要为白云二长片麻岩白云斜长片麻岩浅粒岩白云母片岩等与卡房组整合接触七角山组分布于研究区中图河南新县花岗岩岩基地质简图据河南省地质局区域地质调查队 & 修改 " )! #! (); + # (! ( ) < #) 0 )0 ) ())! )! #! / <)) ()5/ ) / )! ) < #)& 第四系白垩系下统陈棚组泥盆系南湾组震旦 7 奥陶系肖家庙组 ' 中元古界浒湾组上段 * 中元古界浒湾组下段下元古界七角山组下元古界新县组 & 下元古界卡房组辉长岩震旦纪花岗岩燕山期花岗岩燕山早期石英二长岩燕山晚期花岗斑岩 ' 断层 * 地质界线花岗斑岩脉采样位置 >/ ) -) ) #)/ () ) 8)< - 0< # ;. ' ) ), # 1 ) 1 /- * ) ), # -) 1 /-!) ), #>. (!) ), #; + &!) ), ) ( )! ( /,, ) ) ( ) ( ' /!* )! #! / 0 ) ( <)!)

3 第 # 期陈伟等!河南新县花岗岩岩基的岩石成因'来源及对西大别构造演化的启示 & 部#岩性主要为白云母斜长混合片麻岩'眼球状片麻母岩石经历轻度绿泥石化'绢云母化和碳酸盐化岩'角闪石斜长片麻岩#与新县组整合接触浒湾组等蚀变"河南省地质局区域地质调查队##8!# " J分布研究区中北部#岩性可分为上下两段!下段主要为黑云母角闪石斜长片麻岩'黑云母斜长片显微观察主要矿物有斜长石'钾长石'石英'黑云母 "图 <# K#副矿物有锆石'磷灰石'榍石和磁铁矿麻岩'二云母斜长混合片麻岩'混合片麻岩'白云母等#斜长石" 9d"&d 呈半自形板状 U 粒状#卡斯斜长片麻岩&上段主要为二云母斜长混合片麻岩'混合片麻岩'白云母斜长片麻岩#与七角山组呈断层接巴双晶发育&钾长石" 7d"79d 为他形粒状#多为微斜长石与条纹长石#斑晶呈自形板状&石英 " 9d 触肖家庙组" X",#分布于研究区北部#岩性主要为绿帘二长石英片岩'绢云片岩#与浒湾组呈断层 "&d 他形粒状#主要分布于长石之间&黑云母 " #d"d 鳞片状#吸收性明显接触南湾组" V&分布于研究区北部#岩性主要为一套陆源碎屑岩#与肖家庙组呈断层接触陈棚组! 样品和分析方法 " R'分布于研究区北部#岩性主要为凝灰质火山岩#与南湾组呈不整合接触断裂构造发育#主要发电视塔一线 "图 # 新鲜全岩样品磨碎至目# 育有北西向'近南北向和北东向断裂火成岩出露供后续主量元素'微量元素'稀土元素和 / 0H JK 广泛#分布有大小几十个岩体#产状分别为岩基'岩同位素测试使用株和岩脉#岩性主要有变辉绿岩'花岗岩'石英二长主量元素采用等离子发射光谱".(J '+/方法测定#将约 #? 全岩粉末碱熔 "四硼酸锂后用岩和花岗斑岩脉#形成时代主要为白垩纪#其中最具代表性岩体为新县花岗岩岩基 "河南省地质局区域地质调查队# #8!#!4 "! 新县花岗岩岩基地质和岩相学特征新县花岗岩岩基出露于河南省新县城关镇'陡样品采自新县城关镇西侧将军山脚至山顶新县 #dm(溶样#以溶液状态在 Z^&!/ 型发射光谱仪上进行测试#测试相对标准偏差一般 "d #二价铁含量采用湿化学方法测定#测试精度好于 9d " 山河镇和泗店乡境内#呈椭圆状沿北西向展布#长约 d 微量元素和稀土元素测定采用酸溶法 "M] em0,&#用 ] >> A;A>..型高分辨等离子?<>+ #"W;#宽约 ##W;#面积约 #8W; 岩体与围岩呈侵入接触关系#南部侵入于下元古界新县组#中部侵质谱"MQ.(J P/对样品溶液进行测定#测试中采用标准样品对仪器状态和数据质量进行监控#结果入于下元古界七角山组#北部侵入于中元古界浒湾显示大部分元素分析灵敏度小于 9f#U8 #精度组接触面多倾向岩体#南部产状较陡#倾角约优于 9 d #详细测试流程见高剑峰等 " & 以上 " c岩石颜色为灰白色'浅肉红色#中粒花岗结构' 块状构造主要矿物有斜长石'钾长石'石英'黑云测试在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成图! 河南新县花岗岩岩基岩相学显微照片 ] ; 5? <_@[ >C <>? > MA><>J ` >5 A?4!J@ b+石英& S+黑云母&,+正长石& J +斜长石& JA +条纹长石& J +/ 斜长石绢云母化 b+bg< D&S+K 5 < [ A&J +_ <? 5 < [ A&JA A&J +/ <? 5 < [ A 5 A _

4 ( ---" )./! "# 0,+ #( 0)+" + 年全岩 0 元素含量及同位素组成在南京大学现代分析中心完成称取适量全岩粉末样品于 )! 罐中根据已获得的和 0 元素的含量加入适量的混合稀释剂或和单稀释剂和 & ' 0 混合稀释剂再滴入一定量纯化的! 和在电热板上加热一周左右使其充分溶解利用离子交换树脂分离后再由 ' 多接收质谱仪测试同位素比值以 * "& 进行校正质量分馏得到标样 5 & 的组成为 * " " 实验全流程本底为在等时线年龄计算中样品 * 和 * 和同位素比值以 * 0 0 "& 校正获得标样! 的同位素组成为 0 0 "'* "* 实验全流程本底为 ' 详细的 0 样品化学制备质谱测定方法及各类标准样品测定分析见王银喜等 * 在 * 计算过程中取 "B 7 7 *"' B "&* "'* 0 8 " "'' ( )!"&&& 同位素分析在内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成采用二次蒸馏纯化的浓硝酸和盐酸混合酸溶样方法溶样用超纯氢溴酸和阴离子交换树脂 5 0 ; 目将分离纯化出来采用传统的硅胶和磷酸法将样品涂在 ) 金属带上用公司的型表面热电离质谱仪进行同位素比值测试 ) ) ) ) )!"&& 严格控制实验条件使样品和铅同位素国际标准样 & 在相近温度条件 'C 相近离子流强度下测量所有样品的铅同位素比值通过监控的国际标样 & 进行了质量分馏校正 0)!"&&* 通过标样和某些样品的多次测量结果表明本次研究所获得的铅同位素比值分析误差小于锆石 1 同位素定年及 / 同位素组成测定选取新鲜的全岩样品样品粉碎后经磁分选和重液分离出单颗粒锆石然后在双目镜下手工挑选出颗粒较大晶形完好的锆石制靶经透射光反射光及阴极发光研究之后对选定的锆石颗粒进行了锆石 1 定年和同位素分析其中锆石样品阴极发光照片和锆石 1 定年在内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成图像拍摄在 ; 电子探针仪上完成工作状态为加速电压 '9 束电流 B 7 锆石定年采用的仪器型号为!) ' 配备 1 型固体激光剥蚀系统分析过程激光束斑直径为 ' 频率为 ', 实验原理和详细测试方法参照 #9 等数据处理使用 " 程序计算获得同位素比值年龄和误差普通铅校正采用 0) ) 的方法进行年龄计算和图解使用 >1 8" 和! + "& 程序 /0- 原位锆石同位素测试在国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室 ) / ) 多接收等离子质谱和 )- - <)1 紫外激光剥蚀系统上完成实验采用 ) 作为剥蚀物质载气根据锆石大小剥蚀直径采用 '' 或测定使用锆石国际标样作为参考物质分析点与 1 定年分析点为同一或相近位置仪器运行状况及详细分析流程见侯可军等分析中标准样的 * 测试加权平均值为 "' * 初始比值计算中取 * / 衰变常数 "*B 7 7 #() ) )!" * / 1 " * / 1"5 #() )!"&& 单阶段模式年龄 8 计算取 * / 8 " * 8 "') < )!"&&& 图河南新县花岗岩岩基锆石锆石 1 定年谐和图 ", # 1 0 # # 0 #/ <) () ; + # (! ( ) < #)

5 第 # 期陈伟等!河南新县花岗岩岩基的岩石成因'来源及对西大别构造演化的启示 9 表!! 河南新县花岗岩岩基 # &'( )* 锆石 +(, 定年数据 -., / 0!!# &'( )*1 4 5+(, / ; 0 ;7. 8.< 5 8 0>? ,. 8 5 / 5 A 4 0 同位素比值表面年龄"P< 测定点号 )@)I JK)BJK " # JK)&9I " # JK)&!I B # JK)&9I " # JK)&!I B # Y# # # #"8!7 7!7#!" #&#8& 99 #8"! " #B #B Y# # 99B"B 9!& # #&77"! #8 " #! & #& Y# # & 4 &9### 788 #&! #&#B &"7 #87B 8 #B & #7 Y# # 7 78!B8& 789! #9 #&B#7 & #88&! #& & #" Y# # 9 #77!"! B9#8 #7 &78!! ##9# #B7 "# # "& 8 Y# # " 7&9798# 9#8 #"9 #&8#8 7B" #87B &# #& 7 #7 Y# # 8 4 #"&"& 7!#!8 #&# 98 #8! " #9 #B Y# " ## 4 7!7" 9"& " #9"7" ## #889 & #7! #" # Y# " # #8 788" #B& #&9"9 7&7 #8"& B #8 7 #B Y# " #& BBB 9#B #77 #77!# &89 #&! #&" 7 #! 两阶段模式年龄!VP 计算#平均地壳#"B-G)#"" MN 比值采用 #9" * N N >A < 4# B # 9点外# JK)&!I 年龄变化于# &"#!P<之间# B &! 获得岩浆锆石 JK ) I 谐和年龄值为 # 94 9O 9P< " 图& P/iVT # ## &T8# # BC "! 主量元素 &! 分析结果 BC!! 锆石 +(, 定年锆石呈浅黄色#透明 U 半透明#长柱状#晶体自形程度良好#长轴为 9 "# 9 &;#长短轴之比为 #h#" &h#"图&详细的锆石 IJK 年龄测试结果列于表 )I 比值较高介于 #新县花岗岩岩基锆石的 )@ # 锆石的阴极发光图像显示出较清晰的震 & #之间# "4 荡环带"图 &#表明锆石为岩浆锆石"iG^G < >K < A # 此外#研究发现一粒年龄为 " 7 & P<" Y# < 4 的新元古代继承锆石# 虽然其没有典型岩浆锆石 # 9 的震荡环带# 但是其 )@ )I 比值较高" #同样可认 # 7 定为岩浆来源#没有明显的震荡环带可能是后期受到变质作用的影响本次所测定的 # 个锆石点除 Y# 表为新县花岗岩岩基主量元素分析结果#岩石以高硅富钾贫镁和铁为特征#其中 /, T"94 8"d " "!4 7#d 'P?,T!d " #9d ' ]A,) T!d " ' ' &Bd R, T&4!Bd "74 B!d R,e 0<,T "4 99d"!4 "7d ' R,)0<,T " #9岩体 ') 0R( 值介于 &"! 之间 "除 Y#U#9 外 # ')0R值介于 #" #! 之间#分异指数 V4.值介于 8&4 "#"894 9 之间在 /,R, 图解上投影点落入高钾钙碱性范围内 "图 7<#在 ')0R( ') 0R 图解上投影点落入弱过铝质范围内"图 7K B4 B! 稀土元素和微量元素新县花岗岩岩基稀土元素和微量元素的分析结图 7! 河南新县花岗岩岩基 R,/, 图解" <和 ')(0R')0R 图解" K"大银尖岩体数据据 M>?5@<A < 4## ] <? <;[ NR,`A [G[/, " <<>H')(0R`A [G[')0R " >C <>? >?47!V MA><>J ` >5 > <>[ 5WH< << AN ; M>?5@<A < 4## F

6 * ( ---" )./! "# 0,+ #( 0)+" + 年表河南新县花岗岩岩基主量元素, 和微量元素 -. /0 含量 1#! &, &! " & " -. /0 #!& '! &" & # & (!#)" 样号 ; ; ; ; ; ' ; * '"& "* " " *"' *"' " " " " " "! "* "' "'& "'* " "& ) " "& " " "* " ) "* " "*' " " "& ) " " "& "* "& "* "' "* " "' " " " " " " " "' " "' "' " " "'' "* " "*& "* "& "& 4 "* " "* " " " ' "' "' " " "* " 烧失 " " " " "'& "* 总量 &&"* &&" &&" &&" &&" &&"*!9 " "&' "'' "* " "& 4 "' "' "' " " " 4 "' " " " " " 4 " "* " " "* " 8" &'"' &" &" &'" &'" &" ) &"& '"' "*& " *" "'' "& &" " *" "&& &"' ) *"'' " " "' &"&' "& "'& " "& "* "' '"' 0 "* "* "' " "** *"& "* "&* " " " "' / " "' " " "& " 0 "' "' "' "& "' " " " " "' "&' "& 8 " " "* " "'' "* " " "' " "** "'' "& " " "* " "&* " " " " "'* "* "& "& "&' "& "* " / " " "'& " " "* " " &"& &*" &"' &" " "& "&' "& " "' / / "' "' "* " " "' &&"'' &"'& &" "'* "' &" '"& *"' '"' '"' *"&& *"' 5 '"*' "' "& "* "* *"& ( &"' *" " &"&&' "' " 1 '"' " " "* "& " '"&& "&& &" " " *" "* *" " "* "' &"*' "'* "* "& "' "& "* "&** " " " " "& "'* " " "** "'& " "& "* &" " "** " " " "' "'' &"& &"&! " "' " "** "' "&' 果见表由表可见岩石的稀土总量较低 "B 7* &"'B 7* 稀土元素球粒陨石标准化配分图呈右倾模式图 ' 其中轻稀土陡倾重稀土平滑轻重稀土分馏明显 "" / 亏损明显 /""* 微量元素蛛网图显示图 ' 4(1 等大离子亲石元素和元素富集等高场强元素和 5 元素亏损其稀土元素和微量元素结果与西大别大银尖花岗岩岩体几乎完全一致 #( )!" 图 ' ' *+! 同位素全岩同位素分析结果列于表由表可

7 第期陈伟等河南新县花岗岩岩基的岩石成因来源及对西大别构造演化的启示图 ' 河南新县花岗岩岩基稀土元素球粒陨石标准化配分图和微量元素原始地幔标准化蛛图 "'( 0 )!,)0 ) 0 #))!) ) 0) 0 () #9 (); + # (! ( ) < #) 大银尖花岗岩数据来源同图稀土元素球粒陨石标准化配分图标准化数据 / () /)!"&& 微量元素原始地幔标准化蛛图标准化数据 #8 / ()!"&&' 8. )0 / #) ) ) "!,)00 ) ) / () /)!"&& #))!) )!,)00 ) ) #8 / ()!"&&' 见岩石的 * 和 * 比值分别为 " &"' 和 "*&"*'* 按照成岩年龄 '"' 计算获得同位素初始比值 * "*&&"* 比值变化不大分别为 "'"* 和 "'*"' 按照成岩年龄 '"' 计算获得 0 同位素初始比值 0 7"' 7"*' 均值为 7"*0 同位素二阶段模式年龄值 8"" 均值为 " 全岩同位素测试值为 * *""& '"&'"& "'&& " 根据 1( 含量及侵位年龄 '"' 计算获得同位素初始比值为 * *"*"' '" '" "*" 表明全岩铅同位素比较均一变化范围不大以上结果也与在西大别大银尖岩体获得的 0 同位素数据较为一致 #( )!" 表 *+ 锆石原位 ( 同位素锆石原位同位素分析结果见表由表可见 * * / 值分别为 "&' "* 和 "*" 除新元古代继承锆石 ; ' 外其他岩浆锆石依据岩基成岩年龄 '"' 计算获得同位素初始比值 7"&7&" 表均值为 7" 采用平均地壳 * / 值计算 )!" 获得同位素二阶段模式年龄 8 为 "&"* 均值为 "' 相对来说新元古代继承锆石显示出相对高的初始比值 7" 和较年轻的同位素二阶段模式年龄 8" 讨论 " 成因类型归属一直以来对分异型高硅花岗岩的成因类型判别比较困难因为强烈的分异作用遮盖了原岩的化学组成使得一些判别岩石成因类型的参数处于一种模棱两可的范围内不能有效地区别岩石的成因类型新县花岗岩岩基的介于 '"&@ "@ 之间属于典型的高硅花岗岩岩石的元素的含量介于 "B 7* "&B 7* 之间 B!"**" 超出 E(!) 等 & 厘定的型花岗岩 B!"* 的范围且 4 含量高!9 介于 "''@ "@ 之间这些特征指示新县花岗岩岩基相似于型花岗岩但其稀土总量较低 "B 7* &"'B 7* 之间不符合型花岗岩稀土元素含量高的特点此外岩体的 ) 等高场强元素含量也较典型的型花岗岩低四者之和介于 B 7* B 7* 之间明显低于厘定的型花岗岩的下限值 A A)A 'B 7* 同时岩石的 ) 比值较低 '"'&"& 也有别于型花岗岩显著富铁的特征 )

8 ( ---" )./! "# 0,+ #( 0)+" + 年表 * 河南新县花岗岩岩基! 同位素组成 *! #&# "# # &# #!& '! &" & # & (!#)" 样品 ; ; ; ' ;' ; ;' ; ; ; ; B 7* &"'& "* "' "' &" "* *" " '" *" B 7* *"* "& **" '" &"& '*" " *" " "' * &"' " "' '" "& " " "* " &"'* * "*'* "*& "& "*'' "* "* "& "' "*& " " "& " "' "& " " " " " * "* "*&& "'* "*& " "* "*&&& "*&& "*&& " B 7* "' " " "& " " " "* " "* 0B 7* *" &"* "' &" &"&' "&& &" "'* "' *" 0 "* "' "' "& "&' "* "& "* " "' 0 0 "' "'* "' "'*& "'' "'* "'' "'* "' "'* "& " " " "* "& " " " "* 8 " " " " "& "' " "** " "* 8 " " " " " "' " " "* "* 0 7"* 7"*' 7"' 7'" 7'"* 7'" 7'"* 7'" 7'" 7'" * *" *" "& "'' "* "* " '"* '"& '"& '"' '" '"' '" "'&& "* " "* "&* "&* "& * *"* *"* "' *"&& *"& *"& *" '" '" '" '" '" '" '"& "* "* " "&* " "''& "** 注数据引自 #( )!" 表河南新县花岗岩岩基锆石 ( 同位素组成 ( #&# "# # &# #!"# #!& '! &" & # & (!#)" 样品 * * / * * 8 8 ; * "'&& "& "* "* " 7&"& "* " ; "*** " "' "* " 7" "*' "' ; "& "& "' "* " 7&" "' "& ; " "*& " "' "* 7"* "*& "' ; ' "' " "* "* " 7" " " ; "*' " "' " " 7" " "' ; & * "* " "' "* "* 7"& "* "* ; "&' "* "* "* "'& 7" "*& "' ; * "* " "** " "' 7" " "' ; "& "*&& "& " " 7"* " "'' E(!) ) "&E(!) 等 & 也具有某些型花岗岩的特征如高高碱等特征这使得很难将分异型高硅花岗岩从型花岗岩中区分出来但通过 ) A A A)A 和 A 4 A A)A 判别图可以有效地将分异型花岗岩从型花岗岩中区别出来在图 * * 中投影点落入分异型花岗岩范围内 E(!) )!"& 这与我国东北地区 E/ // )!" 和东南地区邱检生等 ' 高分异型花岗岩高高碱的特点相似对于含量大于 'B 7* 的富硅花岗岩 4 值不再是一个区分型花岗岩的有效标志 ( )!&&& 因为在这类花岗岩中型花岗岩和型花岗岩在 4 值 "" 区间有一个很大的重叠范围新县花岗岩岩基即属于此类情况其含量均大于 'B 7* 且 4 值介于 "" 之间因此仅凭 4 值无法区别型或型花岗岩岩石主量元素 E 标准矿物计算结果中出现刚玉分子低于典型的过铝质的型花岗岩的判别标准 E )!)!" 通常认为岩浆岩来源的型花岗岩来自地壳下部而沉积物来源的型花岗岩来自地壳的上部因此相比型花

9 第期陈伟等河南新县花岗岩岩基的岩石成因来源及对西大别构造演化的启示 & 图 * 河南新县花岗岩岩基 ) A A A)A 判别图 A4 A A)A 判别图 "*()0 # )00 ) <) / A A)A 0 A4 <) / A A)A (); + # (! ( ) < #) 据 E(!) )!"& 大银尖花岗岩数据来源同图分异的型花岗岩非分异的和型花岗岩 ) E(!) )!"&8. )0 / #) )() ) " # )0 )! # ) / # )0 0 ) ) 岗岩型花岗岩的 * 值较低新县花岗岩岩基的的初始比值 * 介于 "*&& "* 之间更接近于下地壳成因的型花岗岩综合以上岩石化学证据我们认为新县花岗岩岩基应为分异的型花岗岩 " 岩石成因和源区性质前人认为大别苏鲁白垩纪花岗岩为俯冲扬子克拉通北缘中下地壳部分熔融形成的产物 / )!"( /)!" 新县花岗岩岩基元素地球化学符合此特征具有明显的陆壳元素地球化学特征高的含量和较低的 ) 以及相容元素含量富集大离子亲石元素和轻稀土元素亏损高场强元素和重稀土元素同时低的 0 值和老的 0 二阶段模式年龄也指示其为陆壳来源岩石的 0 等同位素组成变化范围小指示了岩体的源区相对简单均一与 ;/. 等提出的大别地区白垩纪花岗岩中的晚期花岗岩相似来自均一下地壳的部分熔融而未有混染以及岩浆混合等复杂成岩作用的参与岩石的含量和比值低 / 中度亏损稀土元素配分模式整体呈中间低两端高的下凹模式图 ' 这些地球化学特征指示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根据部分熔融经验这样的残留相只能形成于压力小于 & 深度小于 '9 的长英质或玄武质的部分熔融体系 5) 0)!"&&E! )!"&& )!"&&' ) )!" && 因此我们推测新县花岗岩岩基可能是下地壳物质在深度小于 '9 条件下部分熔融的产物大别苏鲁中生代花岗岩源区问题一直是众多学者关注的热点多数学者研究认为大别苏鲁地区早白垩世中酸性岩是俯冲华南扬子陆壳北缘部分熔融的产物 ( /)!" / ))!"* 而三叠纪时期俯冲进入地幔的扬子岩石圈地幔和地壳郑永飞主要由新元古代岩浆岩以及少量新元古代古生代沉积岩组成 () ) )!"'E/ / )!" * / )!" 但在西大别地区这种结论尚未得到有力的证实我们通过与华北长江中下游及以南扬子板块北缘等地区的 0 同位素组成对比发现大别白垩纪花岗岩大别杂岩以大别片麻岩和榴辉岩为代表以及扬子北缘的型岩浆岩三者之间在元素地球化学和 0 同位素组成上极为相似指示它们在源区上有密切的联系新县花岗岩岩基全岩铅同位素以低放射性成因同位素组成为特征与张理刚等 &&' 给出的大别山不同构造单元白垩纪花岗岩类长石的同位素组成范围 * '" "

10 ( ---" )./! "# 0,+ #( 0)+" + 年 '"'"' *"" 一致在 * 和 * 图解上图新县花岗岩岩基铅同位素组成与鲁西胶北太行以及华南地区有所区别而较吻合于扬子板块北缘铅同位素以大别苏鲁造山带超高压榴辉岩和片麻岩为代表新县花岗岩岩基全岩铅 0 同位素组成亦明显不同于华南板块太行庐纵以及鲁西胶北地区的 0 同位素组成投影点全部落入大别白垩纪花岗质岩大别花岗片麻岩以及扬子板块北部新元古代型岩浆岩的 * 0 重叠范围内图大别白垩纪花岗质岩的投影点全部落在大别片麻岩的范围内但相比大别片麻岩扬子新元古代型岩浆岩的范围图几乎与大别白垩纪花岗质岩的范围一致说明扬子新元古代型岩浆岩更有可能是大别地区白垩纪花岗质岩的源岩片麻岩与白垩纪花岗岩在 0 同位素组成上有很大相似性说明它们在成因上可能有一定的联系但并非是源岩与演化岩石的关系这点将在论文后面进行讨论 ( ( 等 & 认为扬子北缘新元古代中期型岩浆岩的源岩为元古代太古代的古老地壳物质与其相关的 0 二阶段模式年龄和二阶段模式年龄分别为 " " 和 ""& 而新县花岗岩岩基的 0 模式年龄和模式年龄也与之一致表分别为 "" 之间和 ""* 之间在整个大别地区白垩纪花岗岩的值都较低主要集中在 7 7' 之间二阶段模式年龄较老主要集中在 "&" 之间续海金等这些特征都与扬子板块北缘的型岩浆岩相吻合而大别片麻岩则有相对高的比值及较年轻的模式年龄分别为 7' 和 " " 之间 ( /)!" 显著的同位素差异指示大别白垩纪花岗岩的源岩不太可能是前人认为的片麻岩 ( ) )!" ;/. )!" 而扬子北缘的新元古代型岩浆岩可能才是大别白垩纪花岗岩较图河南新县花岗岩岩基 * 和 * 图解 "() <) / * 0 <) / * 0 () #9 (); + # (! ( ) < #) 据 / )!" 修改引用文献转引自该文大银尖花岗岩数据来源同图 5!! 和 -) # / 据 0!) )!"&*' 0 )0 ) / )!" 0 ) ) ) #) () ) 8. )0 / #) ) ) " 5!! 0 -) # / 0 ) 0!) )!"&*' 图河南新县花岗岩岩基 * 0 图解 "() * <) / 00 (); + # (! ( ) < #) 据赵子福等 & 修改数据来源转引自该文扬子北缘新元古数据来自 ( ( )!"& 大银尖花岗岩数据同图 ' 0 )0 ) ( /)!"& 0 ) ) ) #) () ) () (,)5!#9 ) ( ( )!" &8. )0 / #) ) ) " '

11 第期陈伟等河南新县花岗岩岩基的岩石成因来源及对西大别构造演化的启示为合理的源岩综合以上 0 等同位素示踪结果我们认为新县花岗岩岩基等西大别白垩纪花岗岩更为合理的源岩可能应该是扬子北缘的新元古代型岩浆岩大别片麻岩虽然不是大别白垩纪花岗岩的源岩但二者之间 0 同位素组成极为相似指示它们在源区上有密切的联系大量锆石 1 定年研究表明大别片麻岩原岩主要为扬子陆块北缘新元古代中期岩浆岩 #9) )!"&&() ) )!" () )!"* 赵子福等 & 它是在三叠纪中期 ' 俯冲进入地球深部的扬子北缘下地壳在经历超高压变质作用后迅速折返的产物郑永飞 () ) 等 * 和赵子福等 & 认为俯冲的扬子地壳分为上中下地壳层大别片麻岩是上中地壳经历超高压折返作用后形成的而白垩纪花岗岩则是下地壳经过深融作用形成的从这个角度讲大别片麻岩应与白垩纪花岗岩拥有共同的源区即俯冲扬子地壳北缘但它们分别来自扬子地壳的不同层位在俯冲过程中分别发生了超高压变质作用和碰撞后深熔作用赵子福等 & 因此它们两者之间不是源岩与演化岩浆这种母子关系而是扬子地壳的不同层位经历了两种不同演化方式的产物印证了它们在地球化学和同位素组成上存在的亲缘性 "* 地球化学动力学背景与新县花岗岩岩基成岩同期西大别地区在白垩纪早期发生过一期大规模的岩浆作用形成了灵山和夏店两个花岗岩岩基以及宝安寨大银尖汤家坪千鹅冲母山等一系列小的花岗岩岩株其形成时代主要介于之间陈江峰等 &&' ( )!"&& 周红升等 & 魏国庆等杨梅珍等 #( )!" 在这一时期东大别地区也发生了一次大规模的两阶段岩浆作用早阶段为层状含角闪石的花岗岩被认为是地壳物质在深度大于 '9 加厚下地壳发生部分熔融的产物晚阶段为的未发生形变且不含角闪石的花岗岩被认为是地壳物质在小于 '9 下地壳发生部分熔融的产物 ;/) ) )!"&& #9) )!"&& 薛怀民等马昌前等 5 )!"( /)!" ; ) ( )!"*;/. )!" 我们认为区分这两期成岩作用的重要证据除了年龄上的差别就是岩体是否发生形变和含不含有角闪石而在西大别地区岩体年龄都小于且未发现形变也不含有角闪石结合前面稀土元素特征图表明西大别花岗岩的成岩作用应与东大别地区白垩纪晚阶段成岩作用相对应是在深度小于 '9 非加厚下地壳部分熔融的产物处于造山作用的最后阶段华南板块于三叠纪俯冲进入华北陆块之下形成的大陆碰撞型造山带 (/ / )!"&&&& ) )!"&&&&*( 4./ )!"&&() ) )!" 深俯冲大陆岩石圈可能在上地幔顶部停滞几十个至上百个百万年后才发生熔融赵子福等 & 直至白垩纪早期左右造山带碰撞造山后由挤压收缩向拉张伸展转换加厚造山带发生拉张垮塌地幔物质上涌俯冲的扬子下地壳由于受到地幔物质的加热发生了部分熔融并在拉张伸展的构造背景下侵入于地壳上部最终形成西大别地区早白垩世花岗岩 ' 结论新县花岗岩岩基具有高硅富碱贫镁铁和钙富集轻稀土元素大离子亲石元素 4( 1 和亏损重稀土元素高场强元素和 5 的特征属于高钾钙碱性型花岗岩是下地壳物质在深度小于 '9 环境下部分熔融作用的产物全岩 0 同位素和锆石原位同位素示踪表明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型岩浆岩锆石 1 定年表明新县花岗岩岩基属于早白垩世产物是在构造环境由挤压收缩向拉张伸展转换加厚下地壳发生垮塌地幔物质上涌诱发俯冲的扬子下地壳部分熔融背景下形成的注释河南省地质局区域地质调查队 "&" 新县大悟幅万区域地质调查报告 " 参考文献陈江峰谢智刘顺生! 04 "&&'" 大别造山带冷却年龄的 & 和裂变径迹年龄测定 " 中国科学 8 辑 ' *&" 从柏林 "&&*" 大别苏鲁造山带超高压变质岩 " 北京科学出版社 '"

12 ( ---" )./! "# 0,+ #( 0)+" + 年郭铁朋 "" 天目山钼矿区地球化学特征及找矿标志 " 物探与化探 &" 高剑峰陆建军赖鸣远林雨萍濮巍 "" 岩石样品中微量元素的高分辨率等离子质谱分析 " 南京大学学报自然科学版 &*'" 侯可军李延河邹天人曲晓明石玉若谢桂青 "" 锆石同位素的分析方法及地质应用 " 岩石学报 '&'*" 李世长陈宗驯徐万斌 "&&" 大别山地区同位素年龄与区域变质作用构造运动关系 " 合肥工业大学学报自然科学 *'& *" 李石王彤 "&&" 桐柏山 7 大别山花岗岩类地球化学 " 武汉中国地质大学出版社 " 马昌前杨坤光许长海李志昌! "&&&" 大别山中生代钾质岩浆作用与超高压变质地体的剥露机理 " 岩石学报 ' &&'" 马昌前杨坤光明厚利林广春 "" 大别山中生代地壳从挤压转向伸展的时间花岗岩的证据 " 中国科学 &" 邱顺才 "* " 河南省母山钼矿地质特征及找矿方向 " 矿产与地质 '" 邱顺才 "* " 河南大银尖钼钨铜矿床地质特征 " 矿业快报 **" 邱检生胡建王孝磊蒋少涌王汝成徐夕生 "'" 广东河源白石冈岩体一个高分异的型花岗岩 " 地质学报 &' '" 王银喜顾连兴张遵忠吴昌志张开钧李惠民杨杰东 "*" 博格达裂谷双峰式火山岩地质年代学与 0 同位素地球化学特征 " 岩石学报 ''" 王银喜顾连兴张遵忠吴昌志李惠民杨杰东 "" 东天山晚石炭世大石头群流纹岩 0 同位素地球化学研究 " 岩石学报 &''" 魏国庆高昕宇赵太平陈伟杨岳衡 "" 大别山北麓汤家坪花岗斑岩锆石 1 定年和岩石地球化学特征及其对岩石成因的制约 " 岩石学报 *''''*" 续海金叶凯马昌前 "" 北大别早白垩世花岗岩类 0 和锆石同位素及其构造意义 " 岩石学报 " 薛怀民董树文刘晓春 "" 北大别东部白垩纪埃达克质火山岩及其锆石 1 年代学 " 地球化学 '''*" 杨梅珍曾键年覃永军李法岭万守权 "" 大别山北缘千鹅冲斑岩型钼矿床锆石 1 和辉钼矿 ) 年代学及其地质意义 " 地质科技情报 &'''" 杨梅珍曾键年李法岭潘思东陆建培任爱群 "" 河南新县大银尖钼矿床成岩成矿作用地球化学及地质意义 " 地球学报 &&" 杨泽强 "" 河南商城县汤家坪钼矿辉钼矿铼锇同位素年龄及地质意义 " 矿床地质 *&&'" 张理刚刘敬秀王可法 "&&'" 东亚岩石圈块体地质上地幔基底和花岗岩同位素地球化学及其地球动力学 " 北京科学出版社 '" 赵子福郑永飞 "&" 俯冲大陆岩石圈重熔大别苏鲁造山带中生代岩浆岩成因 " 中国科学 8 辑地球科学 & &&" 郑永飞 "" 超高压变质与大陆碰撞研究进展以大别苏鲁造山带为例 " 科学通报 ' &'" 周红升苏华马昌前 "&" 灵山岩体的形成时代构造背景及其型花岗岩的厘定 " 信阳师范学院学报自然科学版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

13 第期陈伟等河南新县花岗岩岩基的岩石成因来源及对西大别构造演化的启示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15 第期陈伟等河南新县花岗岩岩基的岩石成因来源及对西大别构造演化的启示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解放军理工大学学报自然科学版

解放军理工大学学报自然科学版第卷第期解放军理工大学学报自然科学版年月温差和荷载引起的钢组合梁界面剪应力分析朱坤宁万水为了解钢组合梁桥的连接界面受力特性分析外荷载对桥面板与钢纵梁连接界面的剪应力分布的影响利用接触面层间纵向伸长相等条