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1 2016 年 9 月, 第 22 卷, 第 期,1-2 页 Sep 2016,Vol. 22,No., pp. 1-2 高校地质学报 Geological Journal of China Universities DOI: /j.issn 江西中部新丰街花岗质岩体 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年代学 元素和 Sr-Nd-Hf 同位素地球化学特征及岩石成因 朱书奇, 姜耀辉 *, 王国昌, 倪春雨, 青龙 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 摘要 : 对江西中部新丰街花岗质岩体开展了岩相学 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年代学以及元素和 Sr-Nd-Hf 同位素地球化学研究, 并探讨了岩石成因及其构造意义 结果表明, 新丰街岩体由二云母花岗岩和黑云母花岗组成 ; 两者均形成于晚侏罗世 (~18 Ma); 二云母花岗岩 SiO 2 含量为 75.71%~78.6%, 为弱过铝质 强过铝质岩石, 属高钾钙碱性系列,Mg # 变化于 0.26~ 0., 具有较低的 Ga/Al 比值 ( 绝大部分 < ) 和较低的 Zr+Nb+Ce+Y 含量 (< ), 全岩 ε Nd(t) 为 -10~-8.2, 锆石原位 ε Hf(t) 为 -15.7~-9.; 黑云母花岗岩 SiO 2 含量为 71.25%~7.1%, 主要为准铝质 弱过铝质岩石, 也属于高钾钙碱性系列, Mg # 变化于 0.2~0.7, 同样具有较低的 Ga/Al 比值 ( 绝大部分 < ) 和较低的 Zr+Nb+Ce+Y 含量 (< ), 全岩初始 Sr/ 86 Sr 比值为 0.716~0.715,ε Nd(t) 为 -10.0~-8.9, 锆石原位 ε Hf(t) 值为 -16.5~-10.9 通过综合研究认为二云母花岗岩具有 S 型花岗岩特征, 是由下地壳中变质泥岩在相对较低温度下发生部分熔融而形成的 ; 黑云母花岗岩具有 I 型花岗岩特征, 是由下地壳中长英质火成岩在相对较高温度下发生部分熔融而形成的 岩体侵位于由古太平洋板块俯冲引起的陆缘弧构造环境 关键词 : 新丰街岩体 ; 江西中部 ;LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年龄 ;Sr-Nd-Hf 同位素 ;S 型和 I 型花岗岩中图分类号 :P 文献标识码 :A 文章编号 : (2016) LA-ICP-MS Zircon U-Pb Geochronology, Elemental and Sr-Nd-Hf Isotopic Geochemistry of the Xinfengjie Granitic Intrusion in Central Jiangxi Province, SE China, and Its Petrogenesis ZHU Shuqi, JIANG Yaohui *, WANG Guochang, NI Chunyu, QING Long State Key Laboratory for Mineral Deposits Research, School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing 21002, China Abstract: In this study, we present detailed LA-ICP-MS zircon U-Pb chronology, major and trace elements, and Sr-Nd-Hf isotopic data for the Xinfengjie pluton in central Jiangxi province, and discuss its petrogenesis and tectonic implications. Our results show that the Xinfengjie granites are composed of two-mica granites and biotite granites, both of which were formed in late Jurassic (ca. 18 Ma). The two-mica granites have SiO 2 contents of 75.71~78.6%. They are weakly peraluminous to strongly peraluminous rocks, and belong to high-k calc-alkaline series. Their Mg # vary from 0.26 to 0., and they have low Ga/Al ratios (mostly < ) and low Zr + Nb + Ce + Y contents (< ). They have whole-rack ε Nd(t) of -10~-8.2, and zircon in-situ ε Hf(t) of -15.7~-9.. The biotite granites have SiO 2 contents of 71.25~7.1%. They are metaluminous to weakly peraluminous rocks, and also belong to high-k 收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金项目 (127208); 国家 97 项目 (2012CB16706) 作者简介 : 朱书奇, 男,1989 年生, 硕士研究生, 矿物学岩石学矿床学专业 ; zhushuqi@126.com * 通讯作者 : 姜耀辉, 男,196 年生, 博士, 教授 ( 博导 ), 主要从事岩浆岩岩石学和矿床学研究 ; yhj186@hotmail.com

2 2 高校地质学报 2 2 卷 期 calc-alkaline series. Their Mg # vary from 0.2 to 0.7, and they also have low Ga/Al ratios (mostly < ) and low Zr+Nb+Ce+Y contents (< ). They have initial Sr/ 86 Sr ratios of 0.716~0.715, ε Nd(t) of -10.0~-8.9, and zircon in-situ ε Hf(t) of -16.5~ Through our comprehensive research, we consider that the two-mica granites show characteristics of S-type granites, and were formed at lower temperature by partial melting of meta-pelite in the lower crust, while the biotite granites exhibit I-type affinity, and were formed at higher temperature by partial melting of felsic rocks in the lower crust. This pluton emplaced in a continental-arc tectonic regime which was induced by the subduction of the paleo-pacific plate. Key words: Xinfengjie granites; Central Jiangxi province; LA-ICP-MS zircon U-Pb age; Sr-Nd-Hf isotopes; S- and I-type granites Corresponding author: JIANG Yaohui, Professor; yhj186@hotmail.com 中国东南部在晚中生代时期发生了大规模构造岩浆活动, 形成了一条宽约 600 km 平行于现今海岸线的火山 - 侵入杂岩带 区内花岗岩广泛分布, 时代跨度大, 成因类型繁多, 并且与成矿作用关系密切, 一直受到国内外学者的高度关注 前人已对区内花岗岩进行了大量年代学 地球化学和岩石成因研究, 取得了一系列研究成果, 并提出了各种构造演化模式 (Zhou and Li,2000;Li and Li,2007;Jiang et al.,2009,2015) 综观前人研究成果, 区内尚有一部分岩体缺乏年代学和地球化学数据, 从而局限了对区域岩浆岩时空分布规律和构造演化的认识 新丰街岩体是江西中部一个出露面积较大的花岗质岩体, 研究程度较弱, 至今未见较精确的成岩年龄报道, 也没有开展详尽的地球化学和岩石成因研究 本文报道了该岩体 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年龄, 并通过元素及 Sr-Nd-Hf 同位素地球化学系统研究, 探讨了岩石成因及其构造意义 1 区域地质背景及岩体地质特征 华南大陆是由华夏地块和扬子地块在新元古时期拼贴而成, 随后又经历了加里东期陆内造山作用和印支期陆 - 陆碰撞造山作用 晚中生代大规模岩浆作用主要发生在华南东南部, 不仅形成了一条火山 - 侵入杂岩带, 还形成了一系列大致平行的呈北东向延伸的地堑式盆地, 类似于东太平洋沿岸的盆岭省, 被称作中国东南盆岭省 (Gilder et al.,1991) 十杭带 是该盆岭省的北西边界 (Gilder et al.,1996) 火山岩主要分布在沿海地区, 侵入岩以花岗质岩石为主, 基性侵入岩出露较少 前人通常认为花岗岩主要属于 I 型和 S 型 (Zhou et al.,2006) 最近几年来又相继报道了一系列 A 型花岗岩 (Li et al., 200; Zhu et al., 2009; 付建明等, 200; 朱金初等, 2006a, b; 姚远等, 201;Jiang et al., 2015) 新丰街岩体分布于 十杭带 南东侧 ( 图 1), 具体位于江西南丰县西约 0 km 处, 出露面积约 50 km 2 ( 图 1) 区内出露地层主要为震旦系, 还零星分布有古生代和中生代地层 ; 除燕山期花岗岩外, 还出露有加里东期和印支期花岗岩 ; 新丰街岩体侵入到震旦系和印支期花岗岩中 ( 图 1) 该岩体由二云母花岗岩和黑云母花岗岩组成, 岩石组合类型为二长花岗岩 - 正长花岗岩 - 碱长花岗岩 ( 图 2) 二云母花岗岩具有中粒花岗结构, 块状构造, 主要由钾长石 石英 斜长石 白云母和黑云母组成 ( 图 a) 黑云母花岗岩具有中粒花岗结构 ( 局部显示似斑状结构 ), 块状构造, 主要由钾长石 石英 斜长石和黑云母组成 ( 图 b,c) 岩石较新鲜, 仅发生轻微的蚀变, 表现为长石的泥化和绢云母化及黑云母的绿泥石化 局部地段蚀变相对较严重 ( 图 d) 2 样品采集与分析方法 本次研究从新丰街岩体共采集了 9 件岩石样品, 采样位置如图 1 所示 所有样品采用玛瑙研钵研磨至 200 目大小, 用作全岩地球化学分析 用于定年和 Hf 同位素测试的锆石采用传统的浮选和磁选方法, 并在双目镜下挑纯 将锆石颗粒用环氧树脂固定于样品靶上, 并研磨抛光至锆石晶体近中心截面, 用于阴极发光 (CL) 和 U-Pb 定年测试 全岩地球化学分析均在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室进行 其中主量元素运用 XRF 完成 ; 微量元素运用 ICP-MS 测定 ( 型号为 Finnigan ElementⅡ), 分析方法参考高剑峰等 (200);Sr-Nd 同位素采用 BioRad AG 50W 8 阳离子树脂纯化 Sr 和 Nd 元素, 详细的化学分离流程参考濮巍等 (2005) 提纯后的样品用 TIMS

3 期朱书奇等 : 江西中部新丰街花岗质岩体 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年代学 元素和 Sr-Nd-Hf 同位素地球化学特征及岩石成因 1 图 1 新丰街岩体地质简图 ( 据江西省地矿局和孙涛,2006 修编 ) Fig. 1 Sketch map showing geology of the Xinfengjie pluton 图 2 新丰街花岗岩 Q -Anor 分类图 ( 底图据 Streckeisen and Le Maitre,1979) Fig. 2 Q -Anor classification diagram for the Xinfengjie granites ( 型号为 Finnigan Triton TI) 分析测试 Sr 和 Nd 同位 素比值, 分析方法见濮巍等 (200), 测试过程中 86 采用 Sr/ Sr=0.119 和 Nd/ 1 Nd= 校正质量 分馏 多次重复测定 Sr 和 Nd 同位素标样,Sr 同位 素标样 (NIST9) 的测定结果为 Sr/ 86 Sr= ±16 (2σ,n=18),Nd 同位素标样 (JNdi-1) 的测定结果为 1 Nd/ 1 Nd = ±5 (2σ,n=18) 锆石 U-Pb 定年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采用 LA-ICP-MS 完 成 ICP-MS 型号为 Agilent 7500a 型, 激光剥蚀系 统为 New Wave 公司生产的 UP21 固体激光剥蚀系 统 质量分馏校正采用标样 GEMOC / (608 Ma), 每 轮 (RUN) 测试约分析 15 个点, 开始和结束前分 别分析 GJ-1 标样 2 次, 中间分析未知样品约 11 次, 其中包括 1 次已知年龄的锆石样品 Mud Tank (75 Ma,Black and Gulson,1978) 测试过程中激 光束斑的剥蚀孔径为 25 μm, 剥蚀时间 60 s, 背景扫 206 描时间 0 s, 激光脉冲重复频率 5 Hz, 采集 Pb 207 Pb 208 Pb Th 和 U 的计数来测定年龄 实验 原理和详细的测试方法见 Jackson 等 (200) ICP-MS 的分析数据通过即时分析软件 GLITTER (Griffin et al.,2008) 计算获得同位素比值年龄和 1 江西省地矿局区域地质调查大队 中华人民共和国地质图广昌幅 1:20 万.

4 高 校 地 质 学 报 22卷 期 a 二云母花岗岩 b c 和 d 黑云母花岗岩; Bt: 黑云母 Mus: 白云母 Pl: 斜长石; Kfs: 钾长石 Qz: 石英 Ser: 绢云母 (a): two-mica granites, (b), (c) and (d): biotite granites; Bt: biotite, Mus: Muscovite, Pl: plagioclase, Kfs: K-feldspar, Qz: quartz, Ser: Sericite Fig. 图 新丰街花岗岩显微照片 正交偏光 Photomicrographs of the Xinfengjie granites (under crossed polars) 误 差 普 通 铅 校 正 采 用 Andersen 2002 的 方 法 结果用 Isoplot 程序(V..2)完成年龄计算和谐 和图的绘制 Ludwig 200 锆石原位 Hf 同位素组成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 Neptune 多 部结构和典型的岩浆振荡环带 图 也有部分 锆石在 CL 图像中呈灰黑色 环带不明显 样品 XFJ-6 中锆石的 Th 和 U 含量变化较大 分 别 为 ~ 和 ~ Th/U 变 化 于 0.25~1.8 除 一 个 位 于 核 部 的 测 点 接收等离子质谱和 New Wave Arf 19nm 激光剥蚀 22.1 所获得的 206Pb/28U 年龄为 5 Ma 外 其余 率为 5 Hz 详细的分析条件以及分析过程与 Griffin 龄为 18.2±1. Ma 图 a 代表花岗岩的结晶年 系统上完成 激光剥蚀束斑直径为 5 μm 剥蚀频 等 2000 类似 采用 Bouvier 等 2008 的球粒 陨石数据进行εHf 值的计算 分析结果.1 锆石 U-Pb 年龄 本次工作分别对二云母花岗岩 XFJ-6 和黑 云母花岗岩 XFJ- 进行了锆石 U-Pb 年代学测 试 测试结果见表 1 所测锆石无色透明或浅黄 色 多呈自形柱状 长100~00 μm 宽50~l00 μm 长宽比为 1:1~:1 在 CL 图像上 锆石具明显的内 测点的 206Pb/28U 年龄为 12 ~ 15 Ma 加权平均年 龄 锆石核部测点年龄推测为继承锆石年龄 样品 XFJ- 中锆石的 Th 和 U 含量变化较大 分 别为 ~ 和 ~ 除 了位于锆石核部测点 20.2 的 Th/U 为 0.08 外 其余测点的 Th/U 变化于 0.9~1.7 之间 相应的 除了 20.2 测点的 206Pb/28U 年龄为 17 Ma 以外 其 余测点的 206Pb/28U 年龄变化于 1~155 Ma 之间 加权平均年龄为 18.±1. Ma 图 b 这一年龄 应代表花岗岩的结晶年龄 锆石核部测点年龄推 测为继承锆石年龄

5 期朱书奇等 : 江西中部新丰街花岗质岩体 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年代学 元素和 Sr-Nd-Hf 同位素地球化学特征及岩石成因 5 Table 1 表 1 新丰街岩体 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 和原位 Hf 同位素数据 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating and zircon in-situ Hf isotope for the Xinfengjie granites 样品 XFJ XFJ Th( 10-6 ) U( ) Th/U Pb/ 206 Pb ±% Pb/ 25 U ±% Pb /28 U ±% Pb/ 28 U (age/ma) ± 1σ Lu/ Hf Hf/ 177 Hf ±2σ εhf(t) TDM1(Hf) (Ga) TDM2(Hf) (Ga) 全岩地球化学.2.1 二云母花岗岩二云母花岗岩 SiO 2 含量为 75.71%~78.6% ( 表 2), 为弱过铝质 强过铝质岩石 ( 图 5a) 岩石相对富碱 ( 图 5b), 并且高 K 2O ( 图 5c) Mg # 变化于 0.26~0. 之间, 与纯地壳部分熔融体基本一致 ( 图 5d) 稀土配分曲线显示样品富集轻稀土元素 (LREE), 具有显著的 Eu 负异常 ( 图 6a) 微量元 素蛛网图显示样品具有显著的 Ba Sr-P Nb-Ta 和 Ti 负异常 ( 图 6b) 二云母花岗岩初始 Sr/ 86 Sr

6 6 高校地质学报 2 2 卷 期 Fig. 图 新丰街花岗岩锆石 LA-ICP-MS U-Pb 年龄谐和图 Concordia diagram of LA-ICP-MS zircon U-Pb dating for the Xinfengjie granites 比值为 ~0.7127,ε Nd(t) 为 -8.2~-10.0 ( 表 2; 图 7) 岩石具有古元古代的模式年龄 (1.61~1.75 Ga), 平均为 1.65 Ga ( 表 2).2.2 黑云母花岗岩 黑云母花岗岩 SiO 2 含量为 71.25%~7.1% ( 表 2), 主要为准铝质 - 弱过铝质岩石 ( 样品 XFJ-1 和 XFJ-5 较高的 A/CNK 值可能是由于较强的蚀变或源 区性质不均一性所致, 见. 部分 )( 图 5 a) 岩石 相对富碱 ( 图 5 b), 并且高 K 2O ( 图 5 c) Mg # 变 化于 0.2~0.7 之间, 与纯地壳部分熔融体基本一 致 ( 图 5 d) 与二云母花岗岩相比, 黑云母花岗 岩具有较低的 SiO 2 和较高的 TiO 2 Fe 2O T MgO Al 2O CaO 以及 P 2O 5 含量 ( 图 7) 在微量元素特 征上, 黑云母花岗岩比二云母花岗岩具有相对较 低的 Rb 和重稀土以及相对较高的 Ba 和 Sr 含量 ( 表 2; 图 6,7) 黑云母花岗岩初始 Sr/ 86 Sr 比值为 0.716~0.715, ε Nd(t) 值为 -8.9~-10.0 ( 表 2; 图 7) 黑云母花岗岩同样具有古元古代的模式年龄 (1.66~1.76 Ga), 平均为 1.72 Ga ( 表 2) 黑云母花 岗岩的 ε Nd(t) 值与二云母花岗岩相似, 但其初始 Sr/ 86 Sr 比值比二云母花岗岩高 考虑到二云母花岗岩 具有较高的 Rb/ 86 Sr 比值 (>7), 且与初始 Sr/ 86 Sr 比值呈负相关 ( 图 8), 笔者认为二云母花岗岩的 初始 Sr/ 86 Sr 比值是不可信的. 锆石 Hf 同位素 对新丰街岩体已做锆石 U-Pb 定年的二件样品 进行了原位 Hf 同位素组成测定, 表 1 列出了测试 结果以及根据年龄计算出的有关参数 由表中数 据可以看出, 二云母花岗岩样品 (XFJ-6) 中锆石 176 的 Hf/ 177 Hf 变化于 ~ 之间, 相应 的 ε Hf(t) 值为 -15.7~-9., 二阶段模式年龄为 1.76~ 2.15 Ga ( 表 1) 黑云母花岗岩样品 (XFJ-) 中锆 176 石的 Hf/ 177 Hf 变化于 ~ 之间, 相 应的 ε Hf(t) 值为 -16.5~-10.9, 二阶段模式年龄为 1.86~2.21 Ga ( 表 1) 讨论.1 岩体形成时代 在本次工作之前, 仅沈渭洲等 (1999) 报道 了该岩体中黑云母花岗岩的 Rb-Sr 等值线年龄 (175 Ma) 本次采用 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 定年方 法, 测得该岩体中二云母花岗岩和黑云母花岗岩 年龄分别为 18.2 Ma 和 18. Ma, 表明新丰街岩体 形成于晚侏罗世.2 花岗岩成因类型 新丰街花岗岩中暗色矿物相对较自形, 不呈 它形填隙状, 同时它们具有较低的 Ga/Al 比值 ( 绝 大部分 < ) 和较低的 Zr+Nb+Ce+Y 含量 (< )( 表 2), 从而排除它们属于 A 型花岗岩 的可能性 (Whalen et al.,19) 二云母花岗岩含 有原生白云母, 同时具有较高的 A/CNK 值 (1.06~ 1.16); 而黑云母花岗岩除了样品 XFJ-1 和 XFJ-5 ( 见. 部分讨论 ) 以外为准铝质 弱过铝质岩 石 因此, 笔者认为二云母花岗岩属于 S 型花岗 岩, 而黑云母花岗岩具有 I 型花岗岩的特征 同 时, 这些岩石具有较低的 FeO T/MgO 比值 ( 绝大部

7 期朱书奇等 : 江西中部新丰街花岗质岩体 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年代学 元素和 Sr-Nd-Hf 同位素地球化学特征及岩石成因 7 (b) 底图据 Frost 等 (2001);(c) 底图据 Peccerillo 与 Taylor(1976);(d) 低钾玄武岩 (8~16 Kbar,1000~1050 C) 脱水部分熔融区域据 (Rapp and Watson, 1995), 中 - 高钾玄武岩 (1.7~2. wt. % H2O,7 Kbar,825~950 C) 部分熔融区域据 (Sisson et al.,2005), 泥质岩 (7~1 Kbar,825~950 C) 部分熔融区域据 (Patiño and Johnston,1991), 黑云母片岩和石英角闪岩 (7~15 kbar and 900~1000 C) 部分熔融区域据 (Patiño and Beard,1995) (b) after Frost et al.(2001); (c) after Peccerillo and Taylor(1976); (d) fields of pure crustal partial melts determined in experimental studies on dehydration melting of low-k basaltic rocks at 8~16 kbar and 1000~1050 C(Rapp and Watson,1995), of moderately hydrous (1.7~2. wt.% H2O) medium-to high-k basaltic rocks at 7 kbar and 825~950 C(Sisson et al.,2005), of pelitic rocks(patiño and Johnston,1991), and of biotite gneiss and quartz amphibolite at 7~15 kbar and 900~1000 C(Patiño and Beard,1995) Fig. 5 图 5 新丰街岩体 A/CNK 值 (a) K 2O+Na 2O-CaO(b) K 2O(c) Mg # (d) 与 SiO 2 关系图 A/CNK (a); K 2O+Na 2O-CaO (b), K 2O (c), Mg # (d) vs. SiO 2 diagram for the Xinfengjie granites Fig. 6 图 6 新丰街花岗岩稀土元素球粒陨石标准化配分图 (a) 和微量元素原始地幔标准化蛛网图 (b) ( 球粒陨石标准化值据 Boynton,198, 原始地幔标准化值据 McDonough and Sun, 1995) Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b) for the Xinfengjie granites

8 8 高校地质学报 2 2 卷 期 表 2 新丰街花岗质岩体主量元素 (wt. %) 微量元素( 10-6 ) 以及 Sr-Nd 同位素组成 Table 2 Major and trace elements and Sr-Nd isotopic data of the Xinfengjie granites 元素 SiO2 TiO2 Al2O Fe2O T MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 LOI TOTAL A/CNK Mg# FeOT FeOT/MgO V Cr Ga Rb Sr Y Zr Nb Ba La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta Pb Th U Ga/Al Zr+Nb+Ce+Y δeu TZr ( C) Rb/ 86 Sr Sr/ 86 Sr ±2σ ( Sr/ 86 Sr)i 17 Sm/ 1 Nd 1 Nd/ 1 Nd ±2σ εnd(t) TDM2(Nd) (Ga) XFJ XFJ 黑云母花岗岩 XFJ XFJ XFJ XFJ 二云母花岗岩 XFJ T 注 :FeOT, 全铁含量以 FeO 计, 根据 Fe2O 计算出 ;TZr ( C), 锆石饱和温度, 计算公式据 Watson and Harrison(198,2005) XFJ XFJ

9 期朱书奇等 : 江西中部新丰街花岗质岩体 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年代学 元素和 Sr-Nd-Hf 同位素地球化学特征及岩石成因 9 Fig. 7 图 7 新丰街花岗岩哈克图解 Harker diagram for the Xinfengjie granites 分 <), 表明它们并不是高分异花岗岩. 岩石成因二云母花岗岩中原生白云母的存在要求熔体中含有较高的水 (Wyllie,1977;Zen,1988), 这表明其源区以富粘土的泥质岩为主 这一结论与这些岩石具有较低的 CaO/Na 2O 比值 (<0.)( 图 9 a) 和较高的 Rb/Ba 及 Rb/Sr 比值 ( 图 9 b) 相一致 锆石饱和温度计提供了一种有效估计花岗质岩石形成温度的方法 (Watson and Harrison, 198, 2005) 经计算可知, 二云母花岗岩具有较低的锆石饱和温度 (671~761 )( 图 9 c), 这与它们较低 的 FeO T+MgO+TiO 2 含量 ( 图 9 d) 和较高的 Al 2O / TiO 2 比值 ( 图 9a) 所反映的较低的温度 (Sylvester,1998) 相一致 二云母花岗岩具有与纯地壳部分熔融体相似的 Mg # ( 图 5 d), 表明泥质岩石发生部分熔融形成的熔体没有与幔源岩浆发生混合 二云母花岗岩较低的 FeO T/MgO 比值表明这些壳源熔体也没有发生强烈的结晶分异作用 黑云母花岗岩具有相对较高的锆石饱和温度 (707~796 )( 图 9 c), 这与它们相对较高的 FeO T+ MgO+TiO 2 含量 ( 图 9 d) 和较低的 Al 2O /TiO 2 比值 ( 图 9 a) 所反映的较高的温度 (Sylvester,1998)

10 0 高校地质学报 2 2 卷 期 图 8 新丰街岩体初始 Sr/ 86 Sr 比值 (( Sr/ 86 Sr)i) 与 Rb/ 86 Sr 比值关系图 Fig. 8 The initial Sr/ 86 Sr ratios (( Sr/ 86 Sr)i) vs. Rb/ 86 Sr ratios diagram for the Xinfengjie granites 相一致 黑云母花岗岩具有较高的 CaO/Na 2O 比值 ( 绝大部分 >0.)( 图 9a) Sylvester (1998) 研究 认为, 岩石的 CaO/Na 2O 比值反映了源区岩石性 质 岩石较高的 CaO/Na 2O 比值 (>0.) 表明其源区主要为贫粘土的粗碎屑岩 但 Sylvester (1998) 同时认为, 较高的 CaO/Na 2O 比值 (>0.) 也可以由泥质岩及其中的玄武岩夹层同时发生部分熔融而形成, 或者由长英质火成岩发生部分熔融而形成, 还可以由泥质岩起源的熔体与玄武质岩浆发生混合而造成 新丰街黑云母花岗岩如果是由泥质岩及其中的玄武岩夹层同时发生部分熔融而形成的话, 它应该具有比二云母花岗岩更高的 ε Nd(t), 这与事实不符 ( 表 2; 图 7), 从而排除这一可能性 由图 7 可知, 黑云母花岗岩与二云母花岗岩具有不同的化学成分演化趋势, 并未表现出线性相关关系, 从而排除黑云母花岗岩是由泥质岩起源的熔体与玄武质岩浆发生混合而形成的可能性 这一结论得到黑云母花岗岩具有与纯地壳部分熔融体相似的 Mg # ( 图 5d) 的进一步支持 因此, 黑 图 9 (a)cao/na 2O 与 Al 2O /TiO 2 关系图 ;(b)rb/ba 与 Rb/Sr 关系图 ;(c)t Zr ( C) 与 SiO 2 关系图 ;(d)feot+mgo+tio 2 与关系 Fig. 9 (a) CaO/Na 2O vs. Al 2O /TiO 2; (b)rb/ba vs. Rb/Sr; (c) T Zr( C) vs. SiO 2; (d) FeOT+MgO+TiO 2 vs. SiO 2 diagram for the Xinfengjie granites (a, b and d after Sylvester,1998)

11 期朱书奇等 : 江西中部新丰街花岗质岩体 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年代学 元素和 Sr-Nd-Hf 同位素地球化学特征及岩石成因 1 云母花岗岩可能是由源区中的粗碎屑岩或长英质火成岩发生部分熔融而形成的 考虑到粗碎屑岩发生部分熔融形成的熔体主要是强过铝质的, 因而, 新丰街黑云母花岗岩是由源区中的长英质火成岩发生部分熔融而形成的可能性更大 黑云母花岗岩与二云母花岗岩之间地球化学特征的差异是由源区性质以及由温度所控制的部分熔融程度的不同所致 例如, 独居石与磷灰石等含 P 矿物的熔融程度随着温度的升高而增加 (Huang et al.,2015), 故黑云母花岗岩中 P 2O 5 含量比二云母花岗岩高 黑云母花岗岩中强过铝质样品可能与相对较强的蚀变有关 (XFJ-1) 或与源区不均一性有关 (XFJ-5) Zhao 等 (2015) 的研究表明, 随着部分熔融程度增大, 源区物质变得不均一, 从而造成熔体的 A/CNK 值分布范围变大 综上所述, 新丰街二云母花岗岩主要是由地壳深处 ( 变质 ) 泥质岩石在相对较低温度下发生部分熔融而形成的, 具有 S 型花岗岩的特征, 黑云母花岗岩则可能是由地壳深处长英质火成岩在相对较高温度下发生部分熔融而形成的, 具有 I 型花岗岩的特征 在它们的成岩过程中并没有发生强烈的分离结晶作用和壳幔岩浆的混合作用. 构造意义前人已对中国东南部晚中生代花岗岩岩石成因进行了较系统研究, 但有关其深部动力学机制还存在很大的争论 Zhou 和 Li (2000) 认为花岗岩成因与古太平洋板块俯冲角的改变有关 ;Li 和 Li (2007) 提出了古太平洋板块平板俯冲模式来解释花岗岩成因及时空演变 ;Jiang 等 (2009) 则认为区内花岗岩成因与古太平洋板块平缓俯冲及随后的板片后退密切相关 该模式表明, 古太平洋板块于早侏罗纪晚期 中侏罗世早期俯冲到十杭带附近, 随后发生板片后退, 并诱发弧后拉张, 从而造成岩石圈减薄并伴随软流圈物质上涌 底侵的玄武质岩浆诱使减薄的下地壳岩石发生部分熔融, 形成沿十杭带分布的晚侏罗世 A 型花岗岩, 如姑婆山 花山 金鸡岭 西山 千里山 骑田岭和锡田等 ( 付建明等,200;Jiang et al., 2006;Zhao et al.,2012; 姚远等,201) 本次研究成果进一步支持这一模式 新丰街花岗质岩体位于十杭带南东侧 ( 图 1), 形成于晚侏罗世, 属于 I 型和 S 型花岗岩, 暗示十杭带南东侧在晚侏罗 世处在陆缘弧环境 板片释放的流体诱发地幔楔发生部分熔融, 底侵的玄武质岩浆又诱使正常厚度的下地壳岩石发生部分熔融, 从而形成区内晚侏罗世 I 型和 S 型花岗岩, 如新丰街花岗岩 黄陂花岗岩 (Zhao et al.,2011) 和九峰花岗岩 (Huang et al.,2015) 等 5 结论 (1) 新丰街岩体由二云母花岗岩和黑云母花岗岩组成, 形成于晚侏罗世 (~18 Ma) (2) 二云母花岗岩具有 S 型花岗岩特征, 是由下地壳中变质泥岩在相对较低温度下发生部分熔融而形成的 ; 黑云母花岗岩具有 I 型花岗岩特征, 是由下地壳中长英质火成岩在相对较高温度下发生部分熔融而形成的 () 岩体侵位于由古太平洋板块俯冲引起的陆缘弧构造环境 参考文献 (References) 付建明, 马昌前, 谢才富, 等 湖南九嶷山复式花岗岩体 SHRIMP 锆石定年及其地质意义 [J]. 大地构造与成矿学, (): 高剑峰, 陆建军, 赖鸣远, 等 岩石样品中微量元素的高分辨率等离子质谱分析 [J]. 南京大学学报 ( 自然科学版 ),(6): 濮巍, 高剑峰, 赵葵东, 等 利用 DCTA 和 HIBA 快速有效分离 Rb-Sr Sm-Nd 的方法 [J]. 南京大学学报 ( 自然科学版 ), (): 濮巍, 赵葵东, 凌洪飞, 等 新一代高精度高灵敏度的表面热电离质谱仪 (Triton TI) 的 Nd 同位素测定 [J]. 地球学报,(2): 沈渭洲, 凌洪飞, 李武显, 等 中国东南部花岗岩类 Nd-Sr 同位素研究 [J]. 高校地质学报,5 (1): 孙涛 新编华南花岗岩分布图及其说明 [J]. 地质通报, (): 姚远, 陈骏, 陆建军, 等 湘东锡田 A 型花岗岩的年代学 Hf 同位素 地球化学特征及其地质意义 [J]. 矿床地质,(): 朱金初, 张佩华, 谢才富, 等. 2006a. 南岭西段花山 - 姑婆山侵入岩带锆石 U-Pb 年龄格架及其地质意义 [J]. 岩石学报,(9): 朱金初, 张佩华, 谢才富, 等. 2006b. 桂东北里松花岗岩中暗色包体的岩浆混合成因 [J]. 地球化学,5 (5): Andersen T Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report 20 Pb [J]. Chemical Geology, 192 (1-2): Black L P and Gulson B L The age of the mud tank carbonatite, strangways range, northern territory [J]. BMR Journal of Australian Geology and Geophysics, (): Bouvier A,Vervoort J D and Patchett P J The Lu-Hf and Sm-Nd isotopic composition of CHUR: Constraints from unequilibrated chondrites and implications for the bulk composition of terrestrial planets [J]. Earth and Planetary Science Letters, 27 (1-2): Boynton W V Cosmochemistry of the rare earth elements: meteorite

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