华南中生代同熔系列花岗岩类的Nd-Sr同位素特征及成因讨论

本文讨论了华南20个同熔系列花岗岩类的Nd-Sr同位素组成。根据样品的同位素组成及其在￠Nd-T,(87Sr/86Sr)i-T和￠Nd-￠Sr图上的分布特征,认为这些同熔系列花岗岩类是华南上地壳端员和亏损地幔端员按一定比例混合的产物。利用简单二元混合方程计算了这些花岗岩体的壳幔混合比例。根据产出的大地构造环境和物质来源,华南同熔系列花岗岩类可划分为三种类型:大陆边缘型,大陆内部型和断裂拗陷带型。     

A型花岗岩的岩石学亚类及其物质来源

评述和总结了国内外Ａ型花岗岩的岩石学特征,指出目前被划归为这类的岩石至少包括非造山和造山两种环境的７种类型（或组合）,即：①环状杂岩体中的碱性及准碱准铝质岩类;②斜长岩微纹二长岩紫苏花岗岩和钾质（环斑）岩花岗岩类;③层状杂岩体中的酸性岩类;④正长岩花岗岩类;⑤二长正长花岗岩类;⑥碱长碱性花岗岩类;⑦碱钙性花岗岩类。认为这些岩石的差异本质上反映出它们物质来源的多样性,亏损地幔、原始地幔、富集地幔、壳幔和地壳物质是这些岩石的潜在源岩。     

华南花岗岩物源成因特征与陆壳演化

华南不同时代的花岗岩按物质来源及成因可划分为:幔源(分异)系列:幔-壳混源(同熔)系列;壳源改造(重熔)系列和幔-壳混源碱性系列等四个不同的系列,简要阐述了划分四类系列的岩石学、地球化学的依据。侧重根据Sm-Nd、Rb-Sr同位素成分,以二元混合模型计算了花岗岩源区物质组成中,上壳和亏损地幔组份各占的比例。在此基础上探讨了不同物源成因系列花岗岩形成与华南陆壳演化的内在联系:东安、雪峰旋回褶皱系阶段花岗岩物源成因类型比较多样,有幔源(分异)系列、不成熟壳源、成熟壳源改造(重熔)系列等;加里东,海西期以陆壳改造(重熔)系列为主;印支、燕山期活化区(地洼)阶段,在地幔活化激发下,中国东部陆缘形成幔—壳混源(同熔)系列花岗岩和相应的火山岩;但沿内部断裂带,在壳下地幔热传输及构造作用下引起陆壳重熔,形成属于壳源改造(重熔)系列花岗岩。同位素的研究证明了:地洼阶段的构造-岩浆活动主要动力是来自壳下地幔的活化。     

花岗岩类岩石形成的构造背景及成因类型综述

该文概述了花岗岩类岩石形成的构造背景及花岗岩类岩石的成因类型。特别介绍了造山带环境花岗岩类型的鉴别标志及构造环境。指出花岗岩浆一般说是地壳和地幔物质混合的结果。各种不同类型之间可能存在一种地幔源与地壳源之间的连续谱系．岩基规模的花岗岩仅出现于陆壳边缘或陆壳内部的活动带中．这一现象目前认为是板块俯冲或板块内部地体相互作用造成的。     

阿尔泰中蒙边界塔克什肯口岸后造山富碱侵入岩体的形成时代、成因及其地壳生长意义

塔克什肯口岸富碱侵入岩体是阿尔泰造山带典型的后造山岩体。本次锆石U-Pb定年给出~(206)Pb/~(238)U年龄286±1Ma(MSWD=0．05),代表其形成年龄。这为阿尔泰后造山岩浆作用提供了一个可靠的年代学证据。该岩体主要岩石类型为正长岩、石英二长岩、石英碱长正长岩、正长花岗岩,富钾、富钠、准铝,富集轻稀土、大离子亲石元素,亏损高场强元素,与区内相邻的碱性花岗岩(A型花岗岩)在岩石学、地球化学方面不同。该岩体Sr初始值变化于0．7038～0．7040,ε_(Nd)(t)值为正值(+6．2～+6．3),Nd模式年龄T_(DM)为542～546Ma,与中亚造山带典型的高(正)ε_(Nd)(t)值花岗岩类似。而且,其ε_(Nd)(t)值远高于区内同造山花岗岩,也高于造山带内部同时期的Ⅰ-A型后造山花岗岩。依据岩体构造特征、年代学、地球化学和区域地质背景综合分析,该岩体应为后造山岩体,在时空上可与蒙古南部碱性岩带对比,其形成可能与富集高场强元素的亏损地幔岩浆底侵,导致下地壳重熔,并发生岩浆混合有关。这说明,在阿尔泰造山带后造山阶段,除了可能的俯冲下埋的年轻洋壳或岛弧物质外,还有新的幔源物质加入到地壳。这为中亚造山带后造山阶段陆壳垂向生长提供了一个新证据。同时,也为东北北部-蒙古南部碱性岩带向西沿入阿尔泰造山带提供了证据。     

华南中生代同熔系列花岗岩类的Nd—Sr同位素特征及成因讨论

本文讨论了华南20个同熔系列花岗岩类的Nd-Sr同位素组成。根据样品的同位素 组成及其在€Nd-T,(87Sr/86Sr)-T,和€Nd-€sr:图上的分布特征，认为这些同熔系列花岗岩类是华南上地壳端员和亏损地慢端员按一定比例混合的产物。利用简单二元混合方程计算了这些花岗岩体的壳慢混合比例。根据产出的大地构造环境和物质来源，华南同熔系列花岗岩类可划分为三种类型:大陆边缘型，大陆内部型和断裂拗陷带型。     

大别造山带南坡晚白垩世玄武岩源区地幔特征

大别造山带南坡中生代断陷盆地中出露大量晚白垩世碱性玄武岩类。因岩浆受结晶分异和陆壳混染影响微弱,其成分基本可代表本区原生玄武岩浆。在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,本区玄武岩具有地壳富集组分Pb、K、Rb、Ba等的正异常和Nb、P、Hf等高场强元素的负异常。同位素和微量元素特征显示,玄武岩浆来自亏损地幔(DM)和富集地幔(EM+EM)混合源区。玄武岩源区地幔中Pb的富集和Nb、P、Hf等的亏损基本可由中国东部亏损地幔与榴辉岩的混合获得,由此揭示富集地幔端元组成特征可能与晚白垩世前造山带根部榴辉岩拆沉并参与地幔再循环有关。     

中国花岗岩与大陆地壳生长方式初步研究

中国大陆造山带花岗岩可分为东西两个区，西区的中亚造山带、秦祁昆造山带和青藏高原冈底斯造山带为与大洋发育有关的造山带花岗岩，东区主体的东北、华北和华南是形成于中国大陆拼合之后的燕山期造山带花岗岩。根据不同造山带花岗岩的形成背景、地质地球化学特征差异，以阿尔泰、东昆仑、华北燕山、东北和南岭造山带花岗岩为例讨论花岗岩与大陆地壳生长的关系，区分出中国大陆的5种大陆地壳生长方式：阿尔泰式是古亚洲洋背景上形成的古生代对流地幔物质、热输入和上地壳混合为主的方式；东昆仑式是元古代造山带TTG陆壳背景基础上古生代一早中生代对流地幔物质和热输入，改造元古宙造山带基底的方式；东北式是燕山期中亚造山带背景上对流地幔物质和热输入改造显生宙陆壳的生长方式；燕山式是燕山期对流地幔物质和热输入改造太古宙基底的方式；南岭式燕山期对流地幔输入大陆的是以热为主、物质为辅，大陆地壳生长是以陆壳物质再循环为主（零增长）的生长方式。它们构成中国大陆显生宙地壳生长的基本方式。     

埃塞俄比亚施瑞地区花岗岩地球化学特征及构造环境

埃塞俄比亚北部施瑞地区具有造山前、造山期和造山后3种花岗岩类型,全岩Sm-Nd等时线测年结果表明,造山前和造山后花岗岩成岩年龄分别为824.4±15.5Ma和517.9±5.8Ma.3类花岗岩主量元素和稀土微量元素成分存在明显差异,其中造山前花岗岩属于低钾过铝质花岗岩,稀土分配模式属轻稀土弱富集型,富集大离子亲石元素,亏损P和Ti高场强元素;造山期花岗岩为准铝质高钾钙碱性花岗岩,稀土分配模式属轻稀土富集型,富集大离子亲石元素和高场强元素;造山后花岗岩为弱过铝质高钾钙碱性花岗岩,稀土分配模式具强烈铕亏损的海鸥型,富集大离子亲石元素,明显亏损P和Ti高场强元素.综合研究表明:造山前和造山期花岗岩均为I型幔源花岗岩,构造环境处于被动大陆边缘-火山岛弧环境;造山后花岗岩为A2型壳源主花岗岩,是在洋盆关闭和阿拉伯-努比亚地盾成熟后,由减薄的地壳部分熔融产生.     

花岗岩类的地质环境—成因分类

根据成岩地质环境和岩石成因，花岗岩类总的可分为三大类，（１）板块俯冲－碰撞型－壳源重熔型（简称重熔型）及板块俯冲－碰撞型－壳幔混合源（心个地幔物质来源为主）同熔型（简称同熔型）成对花岗岩。（２）裂谷型－幔源分异型（简称分异型）花岗岩类，它包括大陆裂谷型－分异型碱性花岗岩和大洋裂谷型－分异型大洋斜长花岗岩两类。（３）地槽型－壳幔混合源（以陆壳或上地幔物质来源为主）花岗岩化型（简称花岗岩化型）花岗岩类     

青藏高原Pb同位素地球化学及其意义

根据青藏高原不同构造单元基底片麻岩、花岗岩类和火山岩等不同类型岩石的486套Pb同位素数据的整理和分析,发现青藏高原岩石圈存在3种主要类型,即亏损Pb同位素的特提斯洋地幔域端元、富集Pb同位素的喜马拉雅成熟大陆地壳端元和青藏高原北部的过渡型Pb同位素的地幔端元。这3类地球化学端元与前人通过Sr-Nd同位素研究获得的3类端元一致。拉萨地块内部不同类型岩石的Pb同位素地球化学特征指示出两类岩浆作用,一类是特提斯洋岩石圈俯冲消减再循环和亏损地幔物质注入导致的亲特提斯洋型岩浆作用,另一类是与类似于喜马拉雅大陆地壳物质加入导致的富集地幔源区有关的超钾质岩浆作用。岩浆作用的Pb同位素地球化学记录了特提斯洋俯冲消减作用和随后发生的印度大陆向北拼合、碰撞和俯冲过程,也记录了大规模的壳幔相互作用对高原岩石圈演化与隆升的贡献。     

埃塞俄比亚施瑞地区花岗岩地球化学特征及构造环境

埃塞俄比亚北部施瑞地区具有造山前、造山期和造山后3种花岗岩类型, 全岩Sm-Nd等时线测年结果表明, 造山前和造山后花岗岩成岩年龄分别为824.4±15.5 Ma和517.9±5.8 Ma.3类花岗岩主量元素和稀土微量元素成分存在明显差异, 其中造山前花岗岩属于低钾过铝质花岗岩, 稀土分配模式属轻稀土弱富集型, 富集大离子亲石元素, 亏损P和Ti高场强元素;造山期花岗岩为准铝质高钾钙碱性花岗岩, 稀土分配模式属轻稀土富集型, 富集大离子亲石元素和高场强元素;造山后花岗岩为弱过铝质高钾钙碱性花岗岩, 稀土分配模式具强烈铕亏损的海鸥型, 富集大离子亲石元素, 明显亏损P和Ti高场强元素.综合研究表明: 造山前和造山期花岗岩均为I型幔源花岗岩, 构造环境处于被动大陆边缘-火山岛弧环境;造山后花岗岩为A2型壳源主花岗岩, 是在洋盆关闭和阿拉伯-努比亚地盾成熟后, 由减薄的地壳部分熔融产生.      

中天山东段花岗岩类钕锶氧同位素及地壳形成年龄

作者对中天山东段7个花岗岩类岩体作了Nd、Sr和O同位素研究,认为平顶山、选矿场后山和天湖东岩体属原地-半原地改造型;砂垄东侧岩体属于幔源型和同熔型的过渡类型;尾亚岩体属同熔型;白石头泉岩体为高度分异的改造型。上述改造型花岗岩类来源于早、中元古代的地壳物质,而同熔型花岗岩类是来源于较年轻的地幔派生物与上述古老地壳物质的混合源区。中天山最老的地壳形成时代约为2.0Ga,然而也不排除外来的少量的晚太古代地幔物质参与了中天山陆壳增长。1.7～2.0Ga是中天山陆壳增长的重要时期,它与元古代时期内的一次全球性陆壳增长的重大地质事件相同步。     

内蒙古东乌珠穆沁旗阿木古楞复式花岗岩体时代、 成因及地质意义

阿木古楞岩体位于内蒙古东乌珠穆沁旗旗行政中心正北。路线地质调查可分解为两期岩石单元：灰黄色中细粒、粗中粒含巨斑二长花岗岩和灰白色细粒二长花岗岩。前者锆石U Pb加权平均年龄为3142±22Ma,为晚石炭世岩浆活动的产物,后者锆石U Pb加权平均年龄为1671±13Ma,为中—晚侏罗世岩浆活动的产物。这两期花岗岩副矿物均富含磁铁矿、独居石、磷灰石和榍石,中—晚侏罗世花岗岩还发育萤石矿物。在地球化学特征上,两期花岗岩也表现出相似性：主量元素表现为总体富Si,且有较高的分异指数（DI）及碱/铝（NK/A）、Fe2O/FeO比值,较低的总Fe、Ti、Mg、Ca和P含量;微量元素蛛网图则表现为富集大离子亲石元素Rb、Th、U、Pb,弱富集轻稀土元素La、Ce,明显亏损高场强元素Nb、Ba和Sr、Ti;而稀土元素配分图表现出相对富集轻稀土元素、亏损重稀土元素,轻重稀土元素分异较大、重稀土曲线却较为平坦的右倾型特征。综合分析认为：两期花岗岩单元均属于高分异准铝质—弱过铝质高钾钙碱性系列的I型花岗岩,其源区物质均可能为来自亏损地幔物质经过改造形成的年轻的陆壳高K、正常水含量的长英质陆壳岩石物质,且晚石炭世花岗岩单元长英质陆壳岩石物质来源中还混合有幔源的玄武质组分。而其中—晚侏罗世花岗岩单元岩浆来源更有可能源于早期的晚石炭世花岗岩的重熔或部分重熔,至少具有类似的岩浆源区。阿木古楞岩体中晚石炭世花岗岩单元形成于中亚造山挤压造山大地构造背景下的同碰撞晚期构造—岩浆事件,中—晚侏罗世花岗岩单元形成于蒙古—鄂霍次克洋和古太平洋构造域转换、大地构造背景以伸展拉张为主的后碰撞造山构造—岩浆事件。     

碰撞造山过程中热—构造状态演化与陆壳岩石熔融的关系

碰撞造山作用过程中陆壳岩石熔融形成花岗岩浆主要出现在加热期和伸展抬升期，是碰撞后岩石圈热状态调整引起陆壳物质化学分异的结果。陆壳碰撞前的构造历史，大陆岩石圈的热参数和地幔过程，造山带的几何学特征和运动学性质等制约了造山带花岗岩类的发育，尤其是与各种造成地幔高热流叠加于下部地壳的岩石调整过程关系密切。     

东蒙地区燕山期花岗岩Nd、Sr、Pb同位素及其岩石成因

由于缺乏系统的同位素分析研究工作，过去对东蒙地区燕山期岩浆岩的成因探讨，主要集中在大量岩石地球化学方面的分析研究，因此，其成因观点和岩浆起源的认识也各持己见，主要有3种认识：1)本区中生代壳源和幔源共生的“双模式”观点，认为锡多金属成矿与这种“双模式”的岩浆岩有成因联系；2)中生代花岗岩属于引张环境下，地幔上隆所引发的亚碱性一碱性非造山岩浆作用的产物；3)中生代岩浆岩是中生代大陆内部伸展造山环境下底侵作用形成的一套壳幔混熔岩浆的产物。总之，研究者多认为燕山期岩浆岩具有壳幔混合起源的特征。笔者对燕山期花岗质岩石的钕、锶、铅同位素进行了分析研究。其εNd(t)全为正值，变化范围为 0．75～ 8．12，平均值为 3．07，说明该区燕山期花岗岩的物质来源与亏损地幔有成因联系。其初始锶比值比较集中，变化于0．7028～0.7096，平均为0．7063，介于现代大洋玄武岩(0．702～0．706)和大陆地壳(0．706～0．718)之间，更接近大洋玄武岩。该区燕山期花岗岩的初始铅同位素的3个比值^206Pb/^204Pb、^207Pb／^204Pb、^308b／^204Pb都较高，平均值分别为18．3742，15．5500，38．1810。由钾长石的铅同位素比值计算出来的μ值介于9．51～8．91之间，低于μ=9．74的陆壳演化线。结合邻区兴蒙—北疆一带的岩浆岩同位素研究成果，笔者认为东蒙地区的燕山期花岗岩岩浆起源于亏损地幔的部分熔融作用和亏损地幔起源的晚华力西期古蒙古洋壳的部分熔融作用，即燕山期花岗岩浆最终起源于亏损地幔。并且提出了亏损地幔—古蒙古洋壳—边缘陆块活化的演化模式。     

俯冲循环组分对大洋地幔不均一性的定量约束

大洋地幔内部存在广泛的不均一性,其成因可有多种模式,其中俯冲循环作用对地幔组成的变化具有重要影响. 为明确各循环组分对亏损地幔的改造作用及其在富集源区中的相对贡献,系统总结了不同循环组分（远洋沉积物、俯冲洋壳、陆壳）的平均微量元素特征,计算了各循环组分在俯冲过程中经历的化学变化. 基于改造后的循环组分,开展与亏损地幔源区的混合和熔融模拟. 结果表明,HIMU型玄武岩可以由纯俯冲洋壳（≤10%）与亏损地幔（≥90%）混合形成的源区,经较低程度熔融（0.5%~1.5%）形成;而EMI型玄武岩可以由俯冲洋壳（≤10%）、俯冲剥蚀的下陆壳物质（≤3%）、亏损地幔（≥90%）混合形成的源区,经较低程度熔融（1%~2%）形成;EMII型玄武岩可以由俯冲洋壳（≤10%）、GLOSS-II（全球俯冲沉积物）或上陆壳物质（≤0.8%）与亏损地幔（≥90%）混合形成的源区,经较低程度熔融（1%~1.5%）形成.      

浙江莫干山花岗岩体锆石U-Pb、全岩Rb-Sr年代学、Sr-Nd-O同位素地球化学及成因研究

莫干山花岗岩体位于东天目山晚中生代火山盆地东端,用LA-ICPMS进行锆石U-Pb定年得到年龄为128.1±2.1Ma,全岩Rb Sr等时线定年结果为135.4±4.3 Ma,表明其属燕山晚期岩浆活动产物.莫干山花岗岩的Sr-Nd-O同位素分析结果为:初始87Sr/86Sr=0.70933;εNd(t)=-3.75～ - 6.4;δ18O=8.86‰～10.78‰,表明其成因类型属Ⅰ型花岗岩,是壳-幔物质混合形成的.按Sr Nd双变量二元混合模型计算得出源区物质中地壳端员和亏损地幔端员的贡献份额分别为47％～49％、51％～53％.莫干山花岗岩与建德群黄尖组火山岩的锆石U-Pb年龄、全岩Rb Sr等时线年龄基本一致,其Nd-Sr同位素组成也很相似,表明它们来自同一岩浆源.     

滇西漕涧地区崇山杂岩带始新世花岗岩的发现及其地质意义

崇山杂岩带为滇西三江造山系西侧边缘的一条重要边界构造,属青藏高原造山带的南东缘.带内岩浆活动强烈,前人认为其主要由晚元古代、中生代的花岗岩组成;而据地质调查发现,带内新生代的岩浆作用十分发育.本文对带内新发现的灰白色黑云二花岗岩进行研究,获得了锆石U-Pb LA-ICP-MS年龄为34.88 Ma和35.25 Ma,表明其侵位于古近纪始新世.岩石地球化学表明,黑云二花岗岩为钾玄质-高钾钙碱性系列的过铝质花岗岩类,稀土元素配分曲线为右倾,其中LREE明显富集,HREE为不同程度亏损,具明显的负Eu异常;富集Rb、Th、Ce、Sm和亏损K、Ba、Ta、Hf、Y等元素,且为淡色花岗岩特征;据锆石Hf同位素测试分析,εHf(t)值为–2.35～+2.33和TDM2为962～1259 Ma,表明了花岗岩岩浆源区为壳幔混合的产物,以及源岩主要源自中元古代—新元古代陆壳基底物质的部分熔融.综合研究认为,始新世黑云二长花岗岩形成于喜马拉雅期碰撞造山向造山晚期转换阶段,是一套典型的"超厚地壳"部分熔融和壳幔相互作用的淡色花岗岩;以及其侵位时间代表了漕涧地区喜马拉雅碰撞造山阶段的完成和造山晚期阶段的开始,且转换时间约为35 Ma.     

花岗岩源岩问题——关于花岗岩研究的思考之四

花岗岩源岩是花岗岩研究中最令人关注的问题之一,许多花岗岩的地球化学性质和分类实际上反映的是花岗岩的源岩问题.花岗岩幔源、壳源和壳幔混合源的说法被证明是不合适的,花岗岩不可能是幔源的,花岗岩都是壳源的,既然没有了幔源,也就无所谓壳幔混合源,因此,壳源本身也失去了意义.流行的花岗岩源岩组分混合计算的方法缺少理论依据,可变的因素太多,计算的结果可能没有多少实际意义.作者指出,对花岗岩来说第1位重要的是源区特征,它决定了花岗岩的基本面貌;其次是部分熔融程度、压力、温度和挥发分加入的情况;岩浆混合的意义可能是第3位的;而结晶分离作用可能是没有地位的.文中按照Nd-Sr同位素比值将花岗岩大致分为3个源区:即B、C和BC源区.B源主要由洋壳组成,C源主要由陆壳组成,BC源是二者的过渡.BC源区的组成很复杂,可能包括由交代地幔部分熔融形成的中基性岩浆岩,也可能是基性岩混染了陆壳物质的产物.B源与BC源可能与地幔亏损程度有关,B源来自强烈亏损的地幔,一部分BC源可能源于大陆下的富集地幔.文中还概略地讨论了中国各地花岗岩复杂的源区情况,指出中国花岗岩具区域性分布的特点说明花岗岩主要受源岩的制约.