張宏輝，謝財(cái)富，陳 凱，袁永盛，余楊忠，張瀝元，陳貴仁，李 鴻，詹華思，石海濤，蔡泉宇，于一帆

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 昆明自然資源綜合調(diào)查中心，云南 昆明 650100；2.東華理工大學(xué)，江西 南昌 330000；3.海南武華金源礦業(yè)股份有限公司，海南 東方 572633；4.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 地球物理調(diào)查中心，河北 廊坊 065000；5.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 海口海洋地質(zhì)調(diào)查中心，海南 ?？?571127；6.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 烏魯木齊自然資源綜合調(diào)查中心，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引 言

佛岡復(fù)式巖體分布于廣東省佛岡、懷集、陽(yáng)山、從化、英德、新豐、龍門(mén)、河源等縣(市)，出露面積為5 000～6 000 km2，是南嶺地區(qū)最大的花崗巖復(fù)式巖基。莊文明等將佛岡復(fù)式巖體劃分為14個(gè)超單元[1-2]，均為中侏羅世晚期的S型花崗巖侵入體；陳小明等在此基礎(chǔ)上將其劃分為5個(gè)階段巖漿活動(dòng)產(chǎn)物的5種巖性組合[3]，其全巖-礦物Rb-Sr等時(shí)線定年為(167.5±7.5) Ma；郭敏等認(rèn)為佛岡巖體主體巖性為中晚侏羅世的粗粒-斑狀黑云母花崗巖，為S型花崗巖，占巖體總體面積85%以上，形成時(shí)限為158～168 Ma[4]。近年來(lái)，越來(lái)越多的報(bào)道表明，佛岡復(fù)式巖體不僅有中侏羅世侵入體，還有早白堊世的細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖、早三疊世中細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖等侵入體[5-6]，可見(jiàn)佛岡復(fù)式巖體的形成過(guò)程是復(fù)雜的，其可能是更多期次的花崗巖類侵入體組成的。最近筆者通過(guò)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和進(jìn)一步的精確年代學(xué)、地球化學(xué)特征研究，在佛岡復(fù)式巖體北西緣的懷集縣大桂山一帶新發(fā)現(xiàn)了晚奧陶世中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖，為鋁質(zhì)A型花崗巖，而不是前人認(rèn)為的S型花崗巖，其LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(445.9±3.6) Ma，屬晚奧陶世。大桂山晚奧陶世中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖的發(fā)現(xiàn)為佛岡復(fù)式巖體的研究提供了新的資料和方向。本文首次對(duì)大桂山巖體開(kāi)展較為詳細(xì)的年代學(xué)、地球化學(xué)和同位素綜合分析研究，以豐富佛岡復(fù)式巖體的認(rèn)識(shí)和提高南嶺地區(qū)加里東期花崗巖的研究程度。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于粵西北懷集縣和陽(yáng)山縣交界地區(qū)，區(qū)內(nèi)花崗巖分布廣泛，自南往北可分為三個(gè)主要的東西向巖漿構(gòu)造帶南為研究區(qū)所在的佛岡巖漿構(gòu)造帶，中為大東山和貴東巖漿構(gòu)造帶，北為九峰山和諸廣山巖漿構(gòu)造帶[4](圖1(a))。大地構(gòu)造上位于揚(yáng)子板塊與華夏板塊結(jié)合帶之東側(cè)，區(qū)內(nèi)出露最老地層為寒武系。自寒武紀(jì)以來(lái)，區(qū)內(nèi)先后經(jīng)歷了加里東期、海西—印支期、燕山期及喜馬拉雅期等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，分別形成加里東期、海西—印支期和燕山期褶皺，以及以北東向、北北東向、北西向和近南北向?yàn)橹?，少量東西向的一系列斷層和燕山期大型逆沖推覆構(gòu)造。研究區(qū)出露地層為寒武系、下石炭統(tǒng)、上三疊統(tǒng)、下侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)及全新統(tǒng)，出露巖漿巖為晚奧陶世花崗巖、早白堊世花崗巖以及晚白堊世花崗巖(圖1(b))。

大桂山巖體屬于佛岡巖體的北西端部分，分布于粵西北懷集—陽(yáng)山一帶，在研究區(qū)出露面積約為50.66 km2，侵入寒武系，侵入最年輕地層為寒武系芙蓉統(tǒng)高灘組，切割地層層理；其外接觸帶發(fā)生熱接觸變質(zhì)，接觸帶寬300～500 m，形成黑云母、白云母(絹云母)、石英等新生礦物。大桂山巖體被上三疊統(tǒng)小云霧山組不整合覆蓋，接觸關(guān)系清晰，巖性為中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖。

2 巖相學(xué)特征

中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖巖石新鮮面為灰白色，風(fēng)化面呈紅色、淺紅色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2)，斑晶含量3%～5%，成分主要為鉀長(zhǎng)石，大小8 mm×16 mm～15 mm×30 mm，鉀長(zhǎng)石斑晶中發(fā)育鈉長(zhǎng)石條紋結(jié)構(gòu)，見(jiàn)卡氏雙晶，常發(fā)育黏土化，晶體中常見(jiàn)有斜長(zhǎng)石、石英、黑云母包體，偶見(jiàn)有斜長(zhǎng)石及石英斑晶。基質(zhì)為中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，粒徑以3～8 mm為主?；|(zhì)礦物組成：鉀長(zhǎng)石(條紋長(zhǎng)石)含量為35%～43%，半自形板柱狀-它形粒狀，粒徑0.3～8 mm；斜長(zhǎng)石含量為22%～28%，半自形板柱狀，粒徑0.25～6 mm，發(fā)育聚片雙晶，常發(fā)生弱絹云母化；石英含量30%～35%，它形粒狀，粒徑0.1～7 mm，部分見(jiàn)波狀消光；黑云母含量3%～5%，鱗片狀-叢狀，多數(shù)晶形差，填隙狀。斜長(zhǎng)石常發(fā)生絹云母化及綠泥石化，鉀長(zhǎng)石常綠泥化，黑云母綠泥石化、白云母化。巖石副礦物組合為鋯石-磁鐵礦-磷灰石-獨(dú)居石-黃鐵礦，部分樣品含少量鈦鐵礦、螢石、銳鈦礦，還含少量金紅石和榍石。

圖2 大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖野外(a)及鏡下照片((b)，正交偏光，Qz為石英，Bi為黑云母，Pl為斜長(zhǎng)石，Kfs為鉀長(zhǎng)石)Fig.2 Field(a) and microscope photographs(b) of the medium- /coarse-grained biotite syenogranite from the Daguishan pluton(Qz，quartz;Bi，biotite;Pl，plagioclase;Kfs，potash feldspar)

3 樣品分析及處理方法

對(duì)大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖選取一件樣品進(jìn)行鋯石U-Pb同位素測(cè)年，樣品編號(hào)為DP353。鋯石U-Pb同位素測(cè)年是在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用等離子體質(zhì)譜儀Agilent 7500a完成的。U-Pb分餾根據(jù)澳大利亞鋯石標(biāo)樣GEMOC GJ-1(608.5±1.5 Ma)進(jìn)行校正[7]，鋯石標(biāo)樣Mud Tank(732±5 Ma)作為內(nèi)標(biāo)控制分析精度[8]。每個(gè)測(cè)試流程的開(kāi)頭和結(jié)尾分別測(cè)2個(gè)GJ-1標(biāo)樣，另外測(cè)試1個(gè)Mud Tank標(biāo)樣和10～12個(gè)待測(cè)樣品點(diǎn)。詳細(xì)的分析方法和流程見(jiàn)文獻(xiàn)[9]，年齡諧和圖的制作和年齡加權(quán)平均計(jì)算采用軟件Isoplot 4.15完成。

Sr-Nd同位素組成的測(cè)定在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(GPMR)完成。Sr同位素利用TIMS測(cè)定，儀器型號(hào)是Triton Ti；Nd同位素用MC-ICP-MS測(cè)定，儀器型號(hào)是Neptnplus。詳細(xì)的分析流程見(jiàn)參考文獻(xiàn)[10]。

本次研究選取11件樣品進(jìn)行全巖主量、微量和稀土元素分析測(cè)試。碎樣和化學(xué)全分析均在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成。氧化物測(cè)試所采用的儀器為X熒光光譜儀3080E，測(cè)試結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2%～8%。巖石微量元素V、Cu、Pb、Co、Ni、Hf、Th、U、Ta、Sc、Cs和稀土元素La、Ce、Eu、Pr、Nd、Ho、Sm、Tm、Gd、Tb、Yb、Lu、Dy、Y、Er的測(cè)試儀器為等離子體質(zhì)譜儀Agilent 7500，微量元素Rb、Sr、Ga、Ba、Nb、Zn、Zr的測(cè)試儀器為X熒光光譜儀2100，大多數(shù)元素分析精度可達(dá)到10-8，少量含量較多元素為10-6(Zr、Ba)和10-7(Hf、Nb)。測(cè)試結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%。

4 結(jié)果分析

4.1 鋯石U-Pb年齡

前人曾對(duì)的大桂山巖體進(jìn)行過(guò)小比例尺研究，廣東省地質(zhì)局將其定為燕山中期黑云母花崗巖[11]；廣東省地質(zhì)調(diào)查院則進(jìn)一步將其定為晚侏羅世中粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖[12]；莊文明等曾在調(diào)查區(qū)南側(cè)約50 km的北市一帶測(cè)得中粗粒(含斑)黑云母花崗巖的Rb-Sr等時(shí)年齡為424 Ma[1]；而廣東省地質(zhì)調(diào)查院測(cè)得北市一帶的中粗粒黑云母花崗巖的鋯石U-Pb年齡為(449±11) Ma[6]。

為了獲得巖體較為精確的形成時(shí)間，本次開(kāi)展了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年研究。從鋯石陰極發(fā)光圖(圖3)中可以看出，鋯石晶體呈短柱或長(zhǎng)柱狀，晶形自形程度較好，部分鋯石少部分殘缺，呈棱角狀，未見(jiàn)磨圓。鋯石粒徑長(zhǎng)50～200 μm，寬40～80 μm，長(zhǎng)寬比2:1～6:1。具有較好的晶形，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，大多都可見(jiàn)清晰的鋯石振蕩生長(zhǎng)環(huán)，韻律帶清晰；Th/U比值除DP353-5外(0.39)其余測(cè)點(diǎn)均大于0.4(0.42～0.87)，具有巖漿鋯石的特征[13]。樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)試分析結(jié)果顯示18個(gè)點(diǎn)的分析結(jié)果具有一致的諧和年齡(圖4和表1)，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(445.9±3.6) Ma(MSWD=1.7，n=18)，屬于晚奧陶世，代表大桂山巖體的形成年齡。

4.2 地球化學(xué)特征

大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖的主量、稀土及微量元素分析結(jié)果及主要巖石化學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2。

4.2.1 主量元素

圖3 大桂山巖體樣品鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像及年齡Fig.3 CL images of zircons for samples from the Daguishan pluton and their ages

圖4 大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb諧和圖(a)及加權(quán)平均年齡圖(b)Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagram(a) and weighted average age diagram (b) for the medium- /coarse-grained biotite syenogranite from the Daguishan pluton

巖石樣品的SiO2含量高，為75.24%～78.36%，遠(yuǎn)高于華南地區(qū)花崗巖的平均值(72.05%)[14]，為超酸性花崗巖。其分異指數(shù)DI=92.24～97.93，為高分異花崗巖。K2O的含量較高，為4.32%～5.30%，K2O/Na2O值均大于1(1.24～1.62)，為高鉀系列巖石。巖石里特曼指數(shù)σ=1.57～2.13，小于3.3，均為鈣堿性系列巖石；堿度率AR=3.75～5.79，巖石堿度率較高[15]。在SiO2-K2O圖解上巖石樣品點(diǎn)全部落在高鉀鈣堿性系列范圍內(nèi)(圖5)。Al2O3=11.57%～12.91%，鋁飽和指數(shù)(A/CNK=1.05～1.18)大于1，為弱過(guò)鋁質(zhì)巖石；與華南地區(qū)花崗巖平均值相比，巖石還具有低鈣、低鎂、貧鐵的特點(diǎn)。巖石P2O5含量極低，小于0.03%。

4.2.2 稀土元素

稀土元素總量中等-偏低，REE為136.15×10-6～248.97×10-6，均值183.32×10-6。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(圖6(a))上，各樣品稀土元素配分模式較為一致，顯示出其成因的一致性。所有樣品分布曲線呈“海鷗型”，均具有強(qiáng)烈的負(fù)Eu異常；Ce基本不具備異常。輕重稀土元素之間分餾程度較低，LREE/HREE值為2.46～4.24，(La/Yb)N值為2.08～3.63。輕稀土元素之間分餾程度較弱，La至Sm基本呈較平緩右傾式折線，(La/Sm)N值為2.25～3.21；重稀土元素分餾程度很弱甚至反向分餾，(Gd/Yb)N為0.56～1.01，Gd至Yb曲線近于平坦并顯示M型四分組效應(yīng)。

4.2.3 微量元素

微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖6(b))顯示為總體右傾型曲線，明顯富集大離子親石元素Rb、Th、U、K、La、Ce、Nd等，虧損P、Sr、Ba、Ti，而Ta、Nb略有虧損，表明巖漿主要源自地殼物質(zhì)或與俯沖帶有親緣性。巖石Sr 和Ba含量很低，分別為4.37×10-6～21.96×10-6和12.4×10-6～155.4×10-6；而Y含量很高，為64.7×10-6～128×10-6；Yb含量高，為6.92×10-6～14.2×10-6。屬典型的低Sr、低Ba、高Y、高Yb花崗巖，指示其主要源自地殼，其次反映其熔融深度淺；源區(qū)沒(méi)有石榴子石及大量角閃石的殘留，但有大量斜長(zhǎng)石的殘留,反映巖漿熔融和分離結(jié)晶過(guò)程中可能有明顯的流體參與[16]。

表2 大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖樣品主量(%)、稀土(10-6)和微量(10-6)元素分析結(jié)果及相關(guān)參數(shù)

(續(xù))表2 大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖樣品主量(%)、稀土(10-6)和微量(10-6)元素分析結(jié)果及相關(guān)參數(shù)

圖5 大桂山巖體花崗巖樣品SiO2-K2O圖解(a)和A/NK-A/CNK圖解(b)Fig.5 SiO2-K2O(a) and A/NK-A/CNK(b) diagrams for samples from the Daguishan pluton

圖6 大桂山巖體樣品稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)(球粒隕石和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值引自參考文獻(xiàn)[22])Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram of samples from the Daguishan pluton(b) (base map after ref.[22])

大桂山巖體的Rb/Nb比值為23.93～56.01，明顯高于世界I型、S型花崗巖的Rb/Nb平均值(分別為13.73和18.08)[17]，說(shuō)明其不是正常的I型或S型花崗巖，可能和強(qiáng)分異或巖漿熔融、結(jié)晶過(guò)程中流體的參與有關(guān)。

K/Rb值通常用來(lái)示蹤巖漿演化的特征及流體參與程度[18]。大桂山巖體K/Rb值較小，為75.74～127.26，多數(shù)小于100，說(shuō)明巖體的演化過(guò)程在流體參與下經(jīng)歷了強(qiáng)的分異和自蝕變作用[19-20]。而巖石的Zr/Hf值為16.12～25.56，低于或顯著低于正常花崗巖的值(33～40)[21]，且絕大多數(shù)低于指示存在流體作用的值(25)[18]。這些特點(diǎn)反映流體明顯參與了其熔融作用和巖漿結(jié)晶作用。

表3 大桂山巖體樣品全巖Sm、Nd同位素組成

花崗巖的Rb/Sr>0.5，表示其主要來(lái)自殼源。其中，Rb/Sr>5 指示熔融反應(yīng)與白云母的脫水熔融作用有關(guān)，而Rb/Sr<5則與黑云母的脫水熔融作用有關(guān)[23]。大桂山巖體的Rb/Sr值為13.60～100.38，明顯大于5，反映巖漿可能由白云母的脫水熔融形成，在熔融和結(jié)晶過(guò)程中有流體的參與，且?guī)r漿經(jīng)過(guò)較強(qiáng)分異。

4.3 Sr、Nd同位素

大桂山巖體巖石Sr、Nd同位素分析結(jié)果見(jiàn)表3，樣品的(87Sr/86Sr)i值普遍低于球粒隕石值(0.698 97)，87Rb/86Sr比值高。以高87Rb/86Sr值樣品計(jì)算獲得的(87Sr/86Sr)i值存在極大變化，因而失去實(shí)際地質(zhì)意義。相對(duì)而言，由于Sm、Nd均是稀土元素，性質(zhì)相近而不易分餾，花崗巖中Sm、Nd含量都較高，其同位素比值測(cè)試準(zhǔn)確度較高，所以在高Rb/Sr比值巖體的研究中選用Sm-Nd同位素體系來(lái)示蹤物質(zhì)來(lái)源[24]。

大桂山巖體εNd(t)值較高，為-5.26～-3.15，指示巖體的源區(qū)為成熟度較低的地殼物質(zhì)或者是一定比例的殼幔物質(zhì)的混合[25]。由于花崗巖巖漿熔融和結(jié)晶分異都會(huì)導(dǎo)致Sm/Nd比值的顯著變化，二階段模式年齡能更好地代表其源區(qū)殼幔分異時(shí)間。巖體的Nd二階段模式年齡TDM2為1 440～1 610 Ma，平均1 525 Ma，與連陽(yáng)復(fù)式巖體中加里東期大寧巖體的相應(yīng)值1.67 Ga[26]、花山—連陽(yáng)—佛岡—新豐江巖帶上的佛岡主體黑云母花崗巖的相應(yīng)值1.46～1.68 Ga[3]及連陽(yáng)巖體燕山期主體和補(bǔ)體的模式年齡(1.56～1.68 Ga，1.54 Ga和1.71 Ga)[27]相近，但低于華南地殼的平均年齡(1.7～1.8 Ga)[28]。

5 討 論

5.1 巖石成因類型及物源

目前最為流行的花崗巖成因分類方案是將其劃分為S型(沉積巖或變沉積巖熔融巖漿產(chǎn)物)、Ⅰ型(火成巖或變火成巖熔融巖漿產(chǎn)物)、M型(幔源巖漿分異產(chǎn)物)、A型(堿性、貧水、非造山花崗巖)(S-I-M-A型)4大類。其中，A型又劃分為過(guò)堿性和鋁質(zhì)A型兩個(gè)亞類。但花崗巖S-I-A-M型分類也存在不少問(wèn)題，遭到不少質(zhì)疑。目前，許多人已認(rèn)識(shí)到，Ⅰ型、S型花崗巖的簡(jiǎn)單分類難以反映自然界復(fù)雜的現(xiàn)象，主張放棄這種分類[29]。

大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖副礦物以磁鐵礦為主，不同于S型花崗巖；常見(jiàn)獨(dú)居石和螢石，又不同于I型花崗巖。雖然其A/CNK值大于1.05，屬弱過(guò)鋁-強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)巖石，但早期巖石中并無(wú)堇青石、白云母等強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)礦物，也不同于S型花崗巖。計(jì)算的鋯石飽和溫度最高為773 ℃，考慮到結(jié)晶分異作用，原始巖漿液相線溫度應(yīng)高于該溫度，接近于鋁質(zhì)A型花崗巖的平均值(800 ℃)[30]。

圖7 大桂山巖體樣品的SiO2-Zr圖解(a)及(Zr+Nb+Y+Ce)-(K2O+Na2O)/CaO圖解(b)(底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[39]修改)Fig.7 SiO2-Zr(a) and (Zr+Nb+Y+Ce)-(K2O+Na2O)/CaO(b) discrimination diagrams for samples from the Daguishan pluton(base map after ref.[39])A.A型花崗巖； FG.分異長(zhǎng)英質(zhì)花崗巖; OGT.未分異的M、I和S型花崗巖

大桂山巖體中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖富硅、鉀(堿)，貧鎂、鐵、鈣、鈦，δEu值小，K/Rb、Zr/Hf、Nb/Ta值低，Rb/Sr高，是一種高分異花崗巖或低熔融程度花崗巖。Chappell和White[31]、吳福元等[32]認(rèn)為，無(wú)論是Ⅰ型、S型或者是A型，當(dāng)它們經(jīng)歷高度分異結(jié)晶作用之后，其礦物組成和化學(xué)成分都趨近于低共結(jié)的花崗巖，從而導(dǎo)致成因類型判定的困難甚至不可能。

但大桂山巖體具有A型花崗巖常見(jiàn)的“海鷗型”稀土配分模式，而且花崗巖結(jié)晶分異時(shí)，雖然稀土元素含量及δEu值往往會(huì)發(fā)生變化，但稀土元素配分曲線的斜率一般變化很小，保持基本一致[33]，也就是說(shuō)，大桂山巖體的原始巖漿就具有“海鷗型”稀土配分模式，而不是通過(guò)強(qiáng)結(jié)晶分異后才產(chǎn)生。

另外，大桂山巖體P2O5的含量很低，<0.03%，與絕大多數(shù)酸性S型花崗巖P2O5含量>0.1%且不隨SiO2含量增高而降低的特點(diǎn)不符[34]。

大桂山巖體地球化學(xué)特征與華南地區(qū)金雞嶺、千里山、錫田等鋁質(zhì)A型花崗巖體相似[35-37]，在判別A型花崗巖與非A型花崗巖的多種圖解中，樣品點(diǎn)多數(shù)都落在A型花崗巖區(qū)域內(nèi)(圖7)。但由于樣品的Zr+Nb+Ce+Y 值不太高以及部分樣品10000Ga/Al也不太高，在以這兩個(gè)參數(shù)投圖的判別圖中，樣品沒(méi)有或部分沒(méi)有落入A型區(qū)域，可能是由于在強(qiáng)烈的結(jié)晶分異作用、流體作用、蝕變作用的影響下，Ga、Zr、Ce、Nb等元素含量明顯降低的結(jié)果。雖然A型花崗巖因其富堿性質(zhì)而往往具有較高的Zr、Nb、Ce、Y和Ga含量，但如果經(jīng)歷強(qiáng)烈的結(jié)晶分異作用，這些元素的含量也會(huì)明顯降低，比如其Zr含量也可低至100×10-6左右[38]，從而表現(xiàn)出與高分異I型花崗巖相同的特點(diǎn)。

綜合大桂山巖體的巖石礦物學(xué)與地球化學(xué)特征，并與華南地區(qū)晚侏羅世金雞嶺巖體、千里山及錫田等鋁質(zhì)A型花崗巖對(duì)比，認(rèn)為大桂山中粗粒黑云母含斑正長(zhǎng)花崗巖可能為高分異或低熔融程度的鋁質(zhì)A型花崗巖。

圖8 大桂山巖體花崗巖的εNd(t)-t圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[41]修改)Fig.8 εNd(t)-t diagram for samples from the Daguishan pluton(base map after ref.[41])

大桂山巖體的εNd(t)值相對(duì)較高(-5.26～-3.15)，指示巖體的源區(qū)為成熟度較低的地殼物質(zhì)，或者是一定比例的殼幔物質(zhì)的混合[40]。在εNd(t)-t圖(圖8)上，樣品投點(diǎn)位于華夏元古宙麻源群變質(zhì)巖演化區(qū)域上方，明顯向指示地幔物質(zhì)方向偏移，表明其原始巖漿可能主要來(lái)自基底麻源群變質(zhì)巖的熔融，同時(shí)存在少量幔源物質(zhì)參與巖漿的形成。

Poitrasson等也主張鋁質(zhì)A型花崗巖起源于下地殼物質(zhì)的部分熔融，但他們認(rèn)為下地殼源區(qū)的成分應(yīng)主要是鎂鐵質(zhì)的，而堿性花崗巖則為幔源巖漿與下地殼物質(zhì)相互作用的產(chǎn)物[43]。Boullier等的研究表明，巖漿體系中F、Cl含量的差異可顯著影響巖漿分異演化途徑，A型巖漿富F，則有利于角閃石的分離結(jié)晶而使巖漿向過(guò)鋁質(zhì)方向演化；如果富Cl，則有利于斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶而使巖漿向過(guò)堿性方向演化[44]。劉昌實(shí)等指出南昆山鋁質(zhì)A型花崗巖的源區(qū)位于幔-殼邊界相互作用帶內(nèi)，由飽滿型長(zhǎng)英質(zhì)麻粒巖低度部分熔融作用形成[45]。綜上所述，絕大多數(shù)研究者認(rèn)為鋁質(zhì)A型花崗巖源于下地殼的部分熔融，爭(zhēng)論的焦點(diǎn)在于源巖是變火成巖還是變沉積巖，是熔融殘余源巖還是經(jīng)歷過(guò)幔源流體交代富集的源巖。

大桂山巖體可能是由位于下地殼頂部(深度小于30 km)的長(zhǎng)英質(zhì)巖石(長(zhǎng)英質(zhì)麻粒巖)低度部分熔融所形成，源區(qū)有大量斜長(zhǎng)石殘留，而無(wú)明顯的石榴子石和角閃石殘留；而且其源巖部分熔融前可能受到過(guò)地幔富鹵素(F)流體的交代作用，從而富集重稀土和Zr、Nb、Hf、Ga等高場(chǎng)強(qiáng)元素以及U、Th、K、Rb等不相容元素。在C/MF-A/MF圖解(圖9)上，大多數(shù)樣品投點(diǎn)落在變質(zhì)泥巖部分熔融區(qū)域內(nèi)，說(shuō)明源區(qū)巖石可能是以泥質(zhì)巖石為主。

圖9 大桂山巖體C/MF-A/MF源區(qū)判別圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[42]修改)Fig.9 C/MF-A/MF diagram for the Daguishan pluton(base map after ref.[42])

5.2 構(gòu)造環(huán)境

對(duì)于華南地區(qū)加里東期花崗巖類的形成構(gòu)造背景，雖然普遍認(rèn)為與造山有關(guān)，但它是屬于陸內(nèi)造山還是陸間造山(即造山時(shí)是否存在洋盆的閉合)還存在爭(zhēng)議，對(duì)其構(gòu)造演化歷史和動(dòng)力學(xué)機(jī)制也不太清楚。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，加里東期華南盆地為具有洋殼的洋盆[46-50]；另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為，華南大陸在震旦紀(jì)—早古生代無(wú)洋盆分隔，加里東期屬于陸內(nèi)或板內(nèi)造山[51-54]。對(duì)于陸內(nèi)或板內(nèi)造山的機(jī)制，有陸內(nèi)俯沖(華夏板塊向揚(yáng)子板塊俯沖)、揚(yáng)子板塊與華北板塊碰撞導(dǎo)致?lián)P子板塊—華夏板塊間夭折裂谷的陸內(nèi)加厚對(duì)東岡瓦納的澳大利亞—印度邊緣與華南地塊相互作用的響應(yīng)等不同的觀點(diǎn)。

陸內(nèi)俯沖引起地殼疊置加厚或陸內(nèi)褶皺加厚實(shí)際上難以形成大規(guī)模的花崗巖[55]，而且華南地區(qū)加里東期花崗巖面狀分布的特點(diǎn)，也不支持陸內(nèi)俯沖的觀點(diǎn)。華南地區(qū)加里東期也并不缺乏基性巖漿活動(dòng)的記錄，不但許多加里東期花崗巖中發(fā)育MME，而且也有越來(lái)越多的加里東期基性侵入巖甚至火山巖的報(bào)道，所以華南地區(qū)加里東期花崗巖形成的主要熱源仍應(yīng)是基性巖漿底侵而不是地殼加厚。

圖10 大桂山巖體的SiO2-Al2O3(a)及SiO2-TFeO/(TFeO+MgO)構(gòu)造環(huán)境判別圖解(b)(底圖據(jù)文獻(xiàn)[62]修改)Fig.10 SiO2-Al2O3(a) and SiO2-TFeO/(TFeO+MgO)(b) discrimination diagrams for the Daguishan pluton (base map after ref.[62])IAG.島弧花崗巖類;CAG.大陸弧花崗巖類;CCG.大陸碰撞花崗巖類;POG.后造山花崗巖類;RRG.與裂谷有關(guān)的花崗巖類;CEUG.與大陸的造陸抬升有關(guān)的花崗巖類

因此，筆者認(rèn)為揚(yáng)子板塊和華夏板塊之間在寒武紀(jì)之前可能存在小洋盆。在距今540～480 Ma，洋殼向華夏板塊俯沖，廣東和贛南寒武系中常有一些凝灰質(zhì)巖石、粵東惠陽(yáng)寒武紀(jì)高灘組的酸性火山巖、粵東北興寧約510 Ma的I型花崗巖[56]以及筆者所在項(xiàng)目組前期研究獲得寒武系中有大量500～550 Ma的巖漿鋯石[57]，可能反映了俯沖的巖漿記錄。該時(shí)段巖漿巖出露少的原因，一是可能由于洋盆小，俯沖弱[58]；二是碰撞后，華夏板塊大陸邊緣強(qiáng)烈逆沖而使俯沖階段形成的巖漿巖被剝蝕，湘贛地區(qū)中奧陶統(tǒng)砂巖中出現(xiàn)約490 Ma的巖漿型碎屑鋯石年齡峰值[54]可能是該事件的寫(xiě)照。

距今480～465 Ma時(shí)，屬于揚(yáng)子板塊與華夏板塊的主碰撞期，形成了少量殼源花崗巖和混合巖。由于加里東期巖漿作用以武夷—云開(kāi)地區(qū)最為發(fā)育，地殼的變質(zhì)變形作用也是在武夷—云開(kāi)地區(qū)最為強(qiáng)烈，因此拼合帶應(yīng)在武夷—云開(kāi)一帶，具體位置可能在云開(kāi)大山北西緣—武夷山西緣。

距今465～400 Ma時(shí)，武夷和湘桂贛地塊處于后碰撞(造山帶垮塌)的環(huán)境。先是由于深部山根垮塌，軟流圈上涌，引起地殼深部拉張松弛減壓發(fā)生部分熔融而形成殼源型花崗巖或混合巖，約在距今450 Ma時(shí)，幔源基性巖漿巖和鉀玄質(zhì)巖漿巖上侵或底侵[59]，引起大規(guī)模的殼?；旌闲?、殼源型花崗巖及少量鋁質(zhì)A型花崗巖形成，且越往后殼幔混合型花崗巖越多，這和秦嶺及天山地區(qū)造山帶花崗巖類的演化特點(diǎn)[57]類似。在距今445～440 Ma，在海南、廣西北流和粵東北地區(qū)發(fā)育的N-MORB或E-MORB型變玄武巖[60]，則可能反映了局部洋盆尚未關(guān)閉或是新的拉張作用的產(chǎn)物。距今435～ 420 Ma，由于造山帶垮塌，云開(kāi)地區(qū)產(chǎn)出了高鎂玄武巖和輝長(zhǎng)巖類[61]。后碰撞階段，雖然深部由于軟流圈上涌發(fā)生伸展，但地殼中淺部應(yīng)力狀況則較復(fù)雜，既可由于慣性匯聚而擠壓逆沖，也可發(fā)生大規(guī)模走滑，或者發(fā)生拉張伸展。

大桂山巖體形成時(shí)代為距今445～450 Ma，成因類型為鋁質(zhì)A型，在Pearce等的構(gòu)造環(huán)境判別圖[62]上，投影點(diǎn)落于后碰撞區(qū)域(圖10)，與區(qū)域環(huán)境演化階段相符合。

6 結(jié) 論

(1)位于粵西北地區(qū)的大桂山巖體為佛岡復(fù)式巖體的一部分，其巖性為中粗粒含斑黑云母正長(zhǎng)花崗巖。采用LA-ICP-MS測(cè)年方法對(duì)大桂山巖體測(cè)定了鋯石U-Pb年齡，獲得其鋯石U-Pb年齡為(445.9±3.6)Ma，屬加里東期晚奧陶世侵入巖，為佛岡復(fù)式巖體的組成提供了新的資料。

(2)巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)和Sm-Nd同位素研究表明，大桂山巖體巖石類型應(yīng)是高分異或低熔融程度的鋁質(zhì)A型花崗巖，由位于下地殼頂部的長(zhǎng)英質(zhì)巖石低度部分熔融所形成，主要熱源可能是基性巖漿底侵。

(3)大桂山巖體形成于加里東期的后碰撞環(huán)境，因造山帶垮塌、軟流圈上涌引起地殼伸展，由于地幔上隆，幔源基性巖漿巖和鉀玄質(zhì)巖漿巖上侵或底侵而形成，對(duì)大桂山巖體的研究也表明揚(yáng)子板塊與華夏板塊之間在寒武紀(jì)之前可能存在小洋盆。

致謝：評(píng)審老師提出了建設(shè)性的修改意見(jiàn), LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測(cè)定得到南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室武兵老師和李軍勇同學(xué)的幫助, 鋯石CL照相得到南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司袁秋云老師的幫助，武警黃金第九支隊(duì)的譚開(kāi)遠(yuǎn)、方夢(mèng)陽(yáng)、何建寧、周施陽(yáng)、向翻、王萬(wàn)虎、陳可忠、范太逵等在野外調(diào)查和采樣工作中給予幫助和支持，在此一并致謝。