余晨穎，張健，尹常青，劉錦，陳國楷

(中山大學地球科學與工程學院∥廣東省地球動力作用與地質(zhì)災(zāi)害重點實驗室，廣東 廣州 510275)

自中生代以來，華南先后經(jīng)歷了印支和燕山兩大構(gòu)造運動，早中生代的印支運動使華南陸塊與華北陸塊碰撞拼合，形成了統(tǒng)一的中國東部大陸[1-2]；晚中生代的燕山運動以大規(guī)模的巖漿活動為特征，發(fā)育了遍布全區(qū)的花崗巖[1-2]。華南地區(qū)除零星分布的三疊紀侵入體外[3]，主要分布侏羅紀(燕山期早期)和白堊紀(燕山期晚期)火成巖，并從燕山早期至晚期呈帶狀向東南遷移[4]。

盡管普遍認為燕山期花崗質(zhì)巖漿作用與古太平洋板塊的俯沖作用有關(guān)，但是不同學者對于燕山早期和晚期的構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)換有不同的解釋。Zhou和Li[5]認為，燕山早期(J2～J3)古太平洋板塊以低角度、高速率向西斜向俯沖，燕山晚期(K1開始)板塊俯沖速度減慢、俯沖角不斷增大，造成華南形成了異常寬的巖漿弧，且具有花崗巖向洋分布年輕化的特征。但由于未考慮到燕山早期花崗巖是板內(nèi)巖漿作用的產(chǎn)物以及晚中生代華南處于伸展的構(gòu)造環(huán)境中，Zhou[6]對原有的俯沖模式進行了修正，提出了兩階段成因模型，即三疊紀的陸-陸碰撞造山作用形成了印支期花崗巖，晚中生代(J2～K2)古太平洋板塊對陸俯沖的伸展造山作用形成了燕山期花崗巖。Li和Li[7]則提出平板俯沖模型，認為自早三疊紀(～250 Ma)，古太平洋板塊以平板俯沖方式向華南內(nèi)陸遷移，燕山早期(180～150 Ma)花崗巖形成于與俯沖板片斷離相關(guān)的伸展背景中，燕山晚期(150 Ma后)花崗巖形成于與板片后撤等相關(guān)的大陸島弧環(huán)境。

作為大陸地殼重要組成，花崗巖記錄了地殼的形成與演化、改造增生和殼幔相互作用等過程，研究華南中生代花崗巖的形成時代、地球化學特征和成因類型，對華南區(qū)域構(gòu)造演化具有重要意義[8]。近年來，雖然對華南燕山期構(gòu)造—巖漿活動的動力學背景研究取得了較大的進展，但在一些重要問題上還未達成共識，如巖石成因、源區(qū)物質(zhì)成分和殼幔相互作用等，且以往研究主要集中于南嶺和閩浙沿海地區(qū)[8-9]?；洊|南珠海地區(qū)位于華夏地塊南緣、西太平洋邊緣火成巖帶內(nèi)，區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，燕山期花崗巖分布廣泛，主要出露侏羅紀花崗巖，是研究華夏地塊燕山期巖漿活動的理想?yún)^(qū)域。本文以粵東南珠海地區(qū)出露的鳳凰山巖體為研究對象，進行地球化學、LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年及Hf同位素研究，精確測定了該巖體的侵位年齡，并結(jié)合已有的研究成果，探討華南中生代巖石的成因機制及其構(gòu)造意義，為進一步揭示該區(qū)構(gòu)造演化提供了新的證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況與巖相學特征

華南陸塊作為中國三個主要地質(zhì)單元之一，長期以來備受地質(zhì)學者的關(guān)注。其位于亞洲東部大陸邊緣南段，東瀕西太平洋，西與龍門山-橫斷山脈接觸，南以昌寧-馬江斷裂為界，北依秦嶺-大別造山帶，由華夏和揚子陸塊在新元古代沿江南造山帶拼合而成[10](圖1a)。元古代以來，揚子地塊和華夏地塊經(jīng)歷了多次匯聚-裂解過程，至少經(jīng)歷了3次碰撞，直到中三疊世兩陸塊最終碰撞拼合形成華南陸塊，主要包括晉寧運動、加里東運動及印支運動[11]。據(jù)前人統(tǒng)計，華南陸塊從元古代到新生代均有發(fā)生巖漿活動，在燕山期達到了高潮，從新生代開始巖漿活動逐漸減弱。華南陸塊大面積的巖漿活動與揚子和華夏兩個地塊的碰撞以及古太平洋北西向的俯沖作用都緊密相關(guān)，在這些因素共同影響下，形成了華南多期次、多旋回的構(gòu)造-巖漿事件。

作為華南地塊重要組成部分，華夏地塊在地質(zhì)構(gòu)造演化過程中具有重要的作用。而粵東南珠海地區(qū)位于華夏地塊南緣、西太平洋邊緣火成巖帶內(nèi)，東南為西太平洋板塊，西北為江南造山帶。研究區(qū)發(fā)育在華夏前寒武紀早古生代變質(zhì)基底上，顯生宙經(jīng)歷了加里東期、印支期、燕山期等多期強烈的構(gòu)造熱事件[12]。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，分布一系列近東西向和北北東向的斷裂，巖漿活動頻繁，燕山期花崗巖分布最廣泛，主要出露侏羅紀花崗巖，其次為閃長巖，少量的基性、超基性巖[13]。區(qū)內(nèi)鳳凰山巖體以巖基狀產(chǎn)出，受斷裂帶控制沿北東向展布，巖石類型包括黑云母二長花崗巖、黑云母鉀長花崗巖(圖1b)。本次研究共采集了3件黑云母二長花崗巖樣品(樣品號18ZH01、18ZH02、18ZH03)以及4件黑云母鉀長花崗巖樣品(樣品號18ZH04、18ZH05、18ZH06、18ZH07)進行年代學、地球化學及Hf同位素研究。

黑云母二長花崗巖為中粗粒花崗結(jié)構(gòu)(圖2a、2c)，新鮮面為肉紅色，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為斜長石(25%～35%)+鉀長石(25%～40%)+石英(30%～40%)+黑云母(2%～10%)。其中，斜長石呈自形-半自形板狀，鏡下可見聚片雙晶，粒徑約為1.5～4.5 mm，個別大的粒徑可達到6 mm，常見絹云母、綠簾石化；鉀長石呈自形-半自形板狀，卡斯巴雙晶發(fā)育，部分鉀長石與出溶雨點狀、細脈狀鈉長石構(gòu)成條紋結(jié)構(gòu)；石英呈他形粒狀，粒徑約為2～5 mm；黑云母呈自形-半自形片狀，粒徑為0.5～2 mm。黑云母鉀長花崗巖為似斑狀結(jié)構(gòu)，主要礦物成分為鉀長石(25%～45%)+斜長石(15%～25%)+石英(30%～40%)+黑云母(2%～10%)(圖2b、2d)，斑晶：鉀長石呈自形-半自形板狀，卡斯巴雙晶發(fā)育，部分鉀長石與出溶雨點狀、細脈狀鈉長石構(gòu)成條紋結(jié)構(gòu)，粒徑約為3～8 mm，個別可到達10 mm；基質(zhì)：石英呈他形粒狀，粒徑約為2～5 mm；斜長石呈自形-半自形板狀，具有聚片雙晶，粒徑約為1.5～4.5 mm；黑云母呈自形-半自形片狀，粒徑為0.5～2 mm。

圖1 華夏地塊中生代花崗巖分布簡圖(a)和鳳凰山巖體地質(zhì)簡圖(b)Fig.1 Distribution of the Mesozoic granites in the Cathaysia block (a) and simplified geological map of the Fenghuangshan pluton (b)斷層：①江山-紹興斷裂帶；②郴州-臨武斷裂帶；③鄭和-大浦斷裂帶(圖1(a)據(jù)文獻[14]修改)

圖2 鳳凰山巖體花崗巖野外露頭及鏡下照片F(xiàn)ig.2 Outcrop-scale and microscopic photographs of the Fenghuangshan granites(a)(c)-黑云母二長花崗巖；(b)(d)-黑云母鉀長花崗巖；Q-石英；Pl-斜長石；Ksp-鉀長石；Bi-黑云母

2 分析方法

本文對所采集的樣品18ZH01、18ZH07在河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司進行人工重砂鋯石挑選及薄片制作，在中國科學院廣州地球化學研究所進行鋯石制靶。用重磁法挑選出樣品中的鋯石，然后在單偏光顯微鏡下手工挑選出晶形較好、透明度高的鋯石顆粒，粘貼在雙面膠帶上，灌注環(huán)氧樹脂，待其固定成型后，拋磨至鋯石的一半厚度用以進一步的測試。為了揭示鋯石顆粒的裂隙、包裹體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等信息，兩件年代學測試樣品的鋯石靶均拍攝了反射光、透射光以及陰極發(fā)光(CL)的照片，其中鋯石陰極發(fā)光(CL)照片在廣東省地球動力作用與地質(zhì)災(zāi)害重點實驗室完成拍攝。

在南京聚譜檢測科技有限公司進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測試和主量元素、微量元素分析。鋯石U-Pb定年采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Agilent 7700x)與193 nm ArF準分子激光剝蝕系統(tǒng)(RESOlution LR)聯(lián)機構(gòu)成的LA-ICP-MS系統(tǒng)。測試過程中，標準鋯石91500作為外標來校正儀器質(zhì)量歧視與元素分餾；標準鋯石GJ-1作為盲樣測試U-Pb定年數(shù)據(jù)質(zhì)量；NIST SRM 610作為為外標和Si作為內(nèi)標校準鋯石中的Pb元素含量，Zr作為內(nèi)標標定鋯石中其余微量元素含量[15]。原始數(shù)據(jù)采用ICPMSDataCal8.4軟件進行處理，樣品U-Pb年齡諧和圖的繪制及年齡加權(quán)平均值的計算均采用Isoplot軟件完成。使用帕納科AxiosMAXXRF分析測試主量元素，精密度和準確度滿足GB/T14506.28-2010。而微量元素以USGS地球化學標準巖石粉末當質(zhì)控盲樣，采用Agilent 7700x ICP-MS進行測試，。

在武漢上譜分析科技有限責任公司對部分U-Pb年齡數(shù)據(jù)諧和度較好的鋯石點進行Hf同位素分析測試，以He作為載氣，剝蝕激光斑束直徑為44 μm，包裹U-Pb定年的激光剝蝕坑上。分析過程中，91500和GJ-1作為測試參考物質(zhì)，91500的176Hf /177Hf 測試加權(quán)平均值為0.282 308±0.000 003(2σ，n=48)，GJ-1的176Hf /177Hf 測試加權(quán)平均值為0. 282 016±0.000 005(2σ，n=12)。處理數(shù)據(jù)時，二階段Hf模式年齡(TDM2)采用平均大陸殼176Lu/177Hf=0.015計算[16]。

3 測試結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年齡

樣品18ZH01(黑云母二長花崗巖)大部分鋯石呈柱狀自型晶，長約80～120 μm，長寬比大多2∶1至3∶1。CL圖上，大部分鋯石顆粒具有典型的巖漿鋯石的震蕩環(huán)帶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，少部分顆粒顯示出弱分帶或無分帶的內(nèi)部特征(圖3)。選取了16顆鋯石進行測試，獲得的數(shù)據(jù)具有較好的諧和度(96%～99%)，其中U含量為335～6 501 μg/g，Th含量為185～4 293 μg/g，Th/U比值為0.41～0.71，在典型巖漿成因的鋯石范圍內(nèi)(表1)。獲得的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為156±2 Ma(MSWD = 1.4，n= 16)(圖4a)。

樣品18ZH07(黑云母鉀長花崗巖)大部分鋯石呈柱狀自型晶，長約50～100 μm，長寬比大多1:1至3:1，陰極發(fā)光(CL)圖像上，鋯石顆粒顯示出了較好的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)，屬于巖漿結(jié)晶鋯石(圖3)。其中一些鋯石CL圖像偏暗，表明U和Th含量較高。對其中的27顆鋯石進行測試，有6個測點的鋯石年齡較高，鋯石206Pb/238U年齡值介于(445±7)～(360±6)Ma，應(yīng)為繼承鋯石，在計算巖體形成年齡時給予剔除。其余21個測點的諧和度較好(95%～99%)，U含量為101～2 835 μg/g，Th含量為166～851 μg/g，Th/U比值為0.27～1.64(表2)。21個有效測點所獲得的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為158±3 Ma (MSWD = 3.4，n=21)(圖4b)。

圖3 鳳凰山巖體代表性鋯石陰極發(fā)光圖像及U-Pb和Hf同位素分析點Fig.3 Cathodoluminescence (CL) images of representative zircons from the Fenghuangshan granites

圖4 黑云母二長花崗巖(a)和黑云母鉀長花崗巖(b)鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 Zircon U-Pb concordant plots of biotite monzogranite (a) and biotite syneogranite (b)

測點序號wB/(μg·g-1)PbThUTh/U同位素比值和誤差207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ(年齡±σ)/Ma207Pb/235U206Pb/238U0176.71 324 2 495 0.530.048 40.000 50.162 20.002 00.024 20.000 2153±2154±1021953 396 6 501 0.520.048 70.000 40.162 80.001 70.024 10.000 2153±2154±1031672 788 5 392 0.520.049 40.000 50.169 30.001 90.024 80.000 2159±2158±10471.71 188 2 034 0.580.049 90.000 70.172 20.002 50.025 00.000 2161±2159±10543.9731 1 432 0.510.050 10.000 60.169 60.002 60.024 50.000 2159±2156±1061633 229 4 926 0.660.048 70.000 60.158 70.002 10.023 60.000 2150±2150±20734.4628 1 100 0.570.049 10.000 70.164 20.002 90.024 20.000 2154±2154±10836.0767 1 076 0.710.048 30.000 80.162 60.002 90.024 40.000 3153±3155±20924.8359 795 0.450.049 80.000 80.172 50.003 00.025 10.000 2162±3160±2102214 294 6 728 0.640.048 40.000 50.162 00.001 80.024 20.000 2152±2154±11111.2186 336 0.550.048 50.001 30.168 10.004 10.025 50.000 2158±4162±11230.5630 891 0.710.049 50.000 80.167 30.002 90.024 50.000 2157±2156±21318.1304 557 0.550.050 40.000 90.173 40.003 30.024 90.000 2162±3159±11428.7555 907 0.610.050 70.000 80.167 20.003 10.023 90.000 3157±3152±11517.5330 510 0.650.049 80.001 00.170 90.003 60.025 00.000 2160±3159±21680.01 414 2 601 0.540.049 80.000 70.166 20.002 50.024 10.000 2156±2154±2

表2 樣品18ZH07的 LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 測年結(jié)果表1)Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results of the sample 18ZH07

1) *代表繼承鋯石

3.2 地球化學特征

本次研究共對黑云母二長花崗巖的6個樣品以及黑云母鉀長花崗巖的4個樣品進行了地球化學全巖分析(表3和4)。主量元素分析結(jié)果顯示，鳳凰山巖體兩組花崗巖均具有高硅(75.25%～76.63%)、高堿(K2O+Na2O=7.89%～9.43%)、低鎂(0.05%～0.54%)，高K2O/Na2O比值(1.82～9.43)和低P2O5含量(0.00～0.09%)的特征。在A/NK-A/CNK圖解中(圖5a)，樣品點均在A/CNK = 1.0～1.1之間變化，位于弱過鋁質(zhì)花崗巖區(qū)域。在SiO2- K2O圖中，樣品點主要落入高鉀鈣堿性系列區(qū)域(圖5b)，屬于高鉀鈣堿性花崗巖。進一步計算可得分異指數(shù)(DI)為87.37～95.74，固結(jié)指數(shù)(SI)為0.48～4.95。

圖5 鳳凰山巖體A/NK-A/CNK圖(a)(據(jù)文獻[17])、K2O-SiO2圖(b)(據(jù)文獻[18])Fig.5 A/NK-A/CNK classification diagram (a) (after the reference [17]) and K2O-SiO2classification diagram (b) (after the reference [18]) of the Fenghuangshan granites

圖6 鳳凰山巖體花崗巖稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖(a)和微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(b) (標準化值據(jù)文獻[19])Fig.6 Chondrite-normalized REE distribution patterns (a) and primitive mantle normalized trace element patterns (b) for the Fenghuangshan granites (normalization values after the reference [19])

在稀土元素配分圖中，鳳凰山巖體的樣品均表現(xiàn)不同程度的輕稀土富集、重稀土虧損。其中黑云母二長花崗巖輕重稀土分異不明顯，輕重稀土比值(LREE/HREE)平均值為2.0，(La/Yb)N平均值為7.62，具有強烈的Eu負異常(δEu=0.02)，呈“海鷗式”分布(圖6a)。而黑云母鉀長花崗巖輕稀土強烈富集，輕重稀土比值(LREE/HREE)平均值為7.25，(La/Yb)N平均值為18.71，具有相對較弱的Eu負異常(δEu=0.40)，稀土元素配分圖呈明顯“斜傾式”分布。在微量元素蛛網(wǎng)圖上(圖6b)，所有樣品均表現(xiàn)為富集Rb、Th、U等元素，虧損Ba、Sr、P、Ti等元素。Ba、Sr的虧損表明巖漿演化過程中斜長石和鉀長石的分離結(jié)晶作用，P、Ti的虧損表明磷灰石和鈦鐵礦等副礦物的分離結(jié)晶。

3.3 鋯石Hf同位素

在鋯石U-Pb年齡基礎(chǔ)上，本文對樣品18ZH01(黑云母二長花崗巖)的13個測試點和樣品18ZH07(黑云母鉀長花崗巖)的17個測試點進行鋯石Hf同位素分析(表5)，實驗結(jié)果顯示176Lu/177Hf比值均小于0.02，表明這些鋯石形成后由176Lu放射形成的177Hf含量較少，本實驗所測定的176Lu/177Hf比值能代表鋯石形成過程中Hf同位素的組成特征[20]。樣品18ZH01的13個測試點(176Hf/177Hf)i初始比值為0.282 433～0.282 523，εHf(t)值為-8.4～-5.4，二階段Hf模式年齡TDM2為1 741～1 545 Ma。樣品18ZH07的13個測試點(176Hf/177Hf)i初始比值為0.282 477～0.282 404，εHf(t)值為-9.4～-7.0，二階段Hf模式年齡TDM2為1 804～1 648 Ma。在t-εHf(t)圖解上(圖7)，樣品點均落在球粒隕石演化線之下。

表3 鳳凰山巖體主量元素分析結(jié)果(wB /%)1)Table 3 Major elements of the Fenghuangshan granites

1)ASI=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O);ALK=Na2O+K2O ;K/Na=K2O/Na2O；Fe/Mg=Fe2O3/MgO

表4 鳳凰山巖體微量元素分析結(jié)果(wB/(μg·g-1))Table 4 Trace elements of the Fenghuangshan granites

表5 鳳凰山巖體鋯石Hf同位素分析結(jié)果Table 5 Zircon Lu-Hf isotopic data of the Fenghuangshan granites

圖7 鳳凰山巖體鋯石Hf同位素演化圖解Fig.7 Hf isotopic diagram of zircons from Fenghuangshan granites

4 討 論

4.1 與華夏地塊晚侏羅世花崗巖對比

前人研究表明，華南中生代晚三疊世(230～210 Ma)花崗巖主要分布于武夷-云開地區(qū)，出露的面積較??；中晚侏羅世(170～150 Ma)花崗巖主要分布于南嶺地區(qū)；閩浙東南沿海和長江中下游地區(qū)則主要分布早中白堊世(137～80 Ma)花崗巖[21]。本次研究首次對粵東南珠海地區(qū)鳳凰山巖體進行了U-Pb鋯石定年，CL圖像表明兩組花崗巖樣品的鋯石均具有典型巖漿鋯石的震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，同時較高的Th/U比值(0.27～1.64)也指示了巖漿成因。黑云母二長花崗巖、黑云母鉀長花崗巖位于諧和線上的數(shù)據(jù)加權(quán)平均年齡為156±2 Ma、158±3 Ma，分別代表了它們的結(jié)晶年齡。因此我們認為鳳凰山巖體形成于晚侏羅世，侵位時間為158～156 Ma。

已有數(shù)據(jù)表明，南嶺南部的佛岡主體花崗巖形成于165～159 Ma，鋯石εHf(t)= -10.4～-3.1，對應(yīng)的Hf同位素二階段模式年齡介于1.9～1.4 Ga[22]；南嶺中部大東山巖體形成于165～159 Ma，鋯石εHf(t)= -11.8～-3.5，對應(yīng)的Hf同位素二階段模式年齡為2.0～1.4 Ga[23]。通過頻譜圖對比可見(圖8)，這些花崗巖體的鋯石εHf(t)和Hf同位素二階段模式年齡具有良好的匹配度，εHf(t)均為負值，峰值大約為-8；二階段模式年齡主要為中-古元古代(2.1～1.4 Ga)，峰值大約出現(xiàn)在1.6 Ga，都是中-古元古代古老地殼物質(zhì)改造、再循環(huán)的產(chǎn)物。由此可見，鳳凰山巖體的形成年齡、Hf同位素及對應(yīng)的TDM2與華南內(nèi)陸南嶺地區(qū)同期花崗巖具有較好的對比性，兩者之間具有親緣性，它們可能受到同一動力學環(huán)境所控制的巖漿活動，因此我們進一步推斷鳳凰山巖體可能屬于南嶺地區(qū)晚侏羅世巖漿巖在粵東南地區(qū)的南延部分。

4.2 巖石類型及成因

分異指數(shù)(DI)、固結(jié)指數(shù)(SI)、微量元素比值(如Rb/Sr、Rb/Ba、Nb/Ta)等是指示巖漿結(jié)晶分異程度的有效地球化學標志[24]。鳳凰山巖體主要礦物成分為石英、鉀長石、斜長石，接近最低共結(jié)點的富硅花崗巖，且SiO2(最高76.28%)、全堿含量(ALK=7.89%～9.43%)、Fe2O3/MgO比值(4.22～32.09)較高，Nb/Ta比值(7.30～15.3)和Zr/Hf比值(24.66～35.55)不同于球粒隕石的Nb/Ta(～19.9)和Zr/Hf(～34.4)比值[25]，表明其經(jīng)歷了一定程度的分異演化。值得注意是，在稀土元素配分圖中，黑云母二長花崗巖呈“海鷗式”分布，具有強烈Eu的負異常，而黑云母鉀長花崗巖呈“傾斜式”分布，輕稀土強烈富集，兩者具較明顯的差別，但它們主量元素特征及微量元素蜘網(wǎng)圖的基本輪廓相似，只是存在部分元素富集和虧損程度的不同，表明兩者之間仍存在成因聯(lián)系。與黑云母鉀長花崗巖相比，黑云母二長花崗巖Ba、Sr、P、Ti、Eu等元素虧損程度更高，表明在成巖過程中斜長石、鉀長石、磷灰石和鈦鐵礦等礦物的分離結(jié)晶更明顯。此外，黑云母二長花崗巖中鉀長石大多是微斜長石，分異指數(shù)DI較大、固結(jié)指數(shù)SI較小，稀土元素配分圖呈“海鷗式”分布，Eu負異常強烈，Rb/Sr、Rb/Ba比值較大，說明其巖漿經(jīng)歷較強烈的結(jié)晶分異。結(jié)合兩組花崗巖的Hf同位素測試結(jié)果，它們(176Hf/177Hf)i初始比值以及鋯石εHf(t)的變化范圍幾乎一致，TDM2相近，說明兩者應(yīng)為相似源區(qū)巖漿分異演化的產(chǎn)物，而黑云母二長花崗巖經(jīng)歷的巖漿分異演化程度更高。

目前，將花崗巖劃分為M,A,S,I型的分類方案被大多學者所接受，M型花崗巖可能是由地幔或俯沖的洋殼部分熔融形成的，但自然界中M型花崗巖含量極少[25]。A型花崗巖最初由Loiselle和Wones[26]定義為堿性、無水、非造山環(huán)境的花崗質(zhì)巖石，常含堿性暗色礦物，具有低Al高Ga(104Ga/Al>2.6)和高Zr(>250 μg/g),一般鋯石飽和溫度>900 ℃[27]。黑云母鉀長花崗巖雖然具有較高的104Ga/Al比值(2.42～3.57)，但其經(jīng)歷了一定程度的分異演化，導(dǎo)致元素地球化學行為發(fā)生變化，因而很難準確判別巖石的成因類型[24]。實驗表明若巖漿中Zr的含量達到飽和，鋯石飽和溫度即為巖漿初始溫度的上限，反之，即為巖漿初始溫度的下限[28]。兩組花崗巖CL圖顯示部分鋯石具有繼承核，且黑云母鉀長花崗巖的U-Pb定年研究表明還存在有400～300 Ma的古老年齡信息，表明巖漿源區(qū)的Zr含量達到了飽和狀態(tài)[29]。根據(jù)Miller[29]提出的鋯石飽和溫度計算公式得到鳳凰山巖體的初始巖漿溫度為769～818 ℃，即鳳凰山巖體的巖漿初始溫度不超過769～818 ℃，未達到A型花崗巖的形成溫度，且樣品的Zr含量均較低(<250 μg/g)，排除A型花崗巖的可能性。

S型花崗巖指沉積巖或變質(zhì)沉積巖等殼層沉積物重熔形成的花崗巖，特征礦物為堇青石等，一般為過鋁質(zhì)巖石[26]。在強過鋁質(zhì)花崗巖漿中，磷灰石溶解度較高，呈不飽和狀態(tài)，不會優(yōu)先結(jié)晶，而在弱過鋁質(zhì)花崗巖漿中溶解度較低，含量約為0.1%[30-31]。因此，在P2O5-SiO2圖解中，隨著SiO2增加，S型花崗巖的P2O5呈增高或基本不變的趨勢，I型花崗巖則出現(xiàn)降低的趨勢。鳳凰山巖體兩組花崗巖P2O5含量較低(<0.1%)，P2O5隨著SiO2含量的增加而降低(圖9a)，與I型花崗巖演化趨勢一致。P2O5-SiO2負相關(guān)系還得到了Th-Rb圖解中正相關(guān)趨勢的支持(圖9b)，鳳凰山花崗巖體可排除為S型花崗巖的可能性。因為前人研究表明，在S型花崗巖中，Th的含量較低，且隨著Rb增加而降低，而I型花崗巖的Th含量較高，并與Rb含量呈正相關(guān)關(guān)系[13]。I型花崗巖主要是未經(jīng)地表風化的火成巖重熔形成的，以角閃石為特征礦物，一般屬于弱過鋁質(zhì)[32]。鳳凰山花崗巖體形成溫度較低，具有高硅、富堿、富鉀和弱鋁質(zhì)(ASI<1.1)的特征，為高鉀鈣堿性系列，微量元素蜘網(wǎng)圖上表現(xiàn)出富集Rb、Th、U等元素，虧損Ba、Sr、P、Ti等元素，應(yīng)為I型花崗巖。

圖8 εHf(t)頻譜圖(A)和Hf模式年齡頻譜圖(B) Fig.8 Histograms of εHf(t) values (A) and Hf model ages (B)

綜上所述，鳳凰山巖體的黑云母二長花崗巖應(yīng)屬于高分異I型花崗巖，而黑云母鉀長花崗巖應(yīng)屬于弱分異I型花崗巖。

圖9 鳳凰山巖體成因判別圖Fig.9 Discrimination diagrams of petrogenetic types for the Fenghuangshan granites

4.3 大地構(gòu)造意義

近年來研究表明，花崗巖的地球化學特征主要與其源巖性質(zhì)、部分熔融的溫度和壓力等有關(guān)，僅靠主微量元素的構(gòu)造環(huán)境判別圖解難以得出真實的結(jié)論[13,24,33]，巖石學特征、鋯石U-Pb年代學、地球化學以及同位素等綜合研究才有可能判斷出花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境。前人研究表明，南嶺地區(qū)主要分布呈東西向帶狀的燕山早期(180～140 Ma)花崗巖[12,34]，以高鉀鈣堿性I型與A型花崗巖為主，伴有基性巖墻群、雙峰式火山巖以及陸內(nèi)裂谷玄武巖等[13,35]，且該時期區(qū)域內(nèi)的堿性巖和幔源玄武巖具有OIB的地球化學特征[13]，未顯示出島弧巖石的地球化學特征，表明燕山早期南嶺地區(qū)處于巖石圈伸展的構(gòu)造位置，未受到俯沖帶熔體的交代作用，不存在一個俯沖帶之上的地幔楔，而Zhou[6]所提出古太平洋對歐亞大陸的消減-伸展造山模式無法解釋該現(xiàn)象(圖10b)。同時，燕山晚期(140～90 Ma)花崗巖主要呈北東向帶狀分布于沿閩浙沿海地區(qū)，以具有大陸邊緣弧特征的鈣堿性I型花崗巖為主[12,35-36]，指示可能與古太平洋板塊俯沖引起的弧巖漿作用相關(guān)。這種巖漿作用與構(gòu)造環(huán)境的關(guān)聯(lián)很可能與Li和Li[7]所提出的平板俯沖-斷離下沉引發(fā)的陸內(nèi)巖漿活動、俯沖板塊后撤產(chǎn)生的弧巖漿作用有關(guān)，同時也與從沿海到內(nèi)陸地區(qū)異常寬的巖漿巖帶的時空分布規(guī)律是一致的(圖10c)。

如前所述，鳳凰山巖體(158～156 Ma)形成于燕山早期，與南嶺地區(qū)同期花崗巖的Hf同位素及對應(yīng)的TDM2均具有較好的對比性，同時，鳳凰山巖體的巖石類型不同于閩浙沿海地區(qū)鈣堿性I型花崗巖，與南嶺地區(qū)燕山早期的高鉀鈣堿性I型花崗巖的性質(zhì)相似。從鋯石U-Pb年齡、地球化學特征以及Hf同位素綜合分析可知鳳凰山巖體與南嶺地區(qū)燕山期花崗巖具有一定的親緣性，可能受到同一構(gòu)造動力學環(huán)境所控制。同時，由于花崗巖的形成溫度與受大地構(gòu)造環(huán)境影響的熱量和揮發(fā)分含量密切相關(guān)，所以花崗巖的形成溫度在一定程度上也可以反映可能的構(gòu)造環(huán)境。鋯石飽和溫度顯示鳳凰山巖體形成溫度較高(769～818 ℃)，位于有幔源物質(zhì)參加的佛岡高分異I型花崗巖的鋯石飽和溫度范圍之內(nèi)(圖11)，且洋陸俯沖帶和碰撞造山帶的花崗巖的形成溫度難以達到，可能是由于幔源物質(zhì)的上涌對其進行了加熱。因此，鳳凰山巖體及鄰區(qū)的同期花崗質(zhì)巖體很可能記錄了晚侏羅世大洋平板俯沖開始后撤、斷離，致使巖石圈發(fā)生伸展引起幔源巖漿上涌，令中-古元古代古老地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融的構(gòu)造演化過程。

圖10 華南中生代巖漿活動的地球動力學模型示意圖Fig.10 Sketches illustrating geodynamic model for Mesozoic magmatic activity in South China

圖11 鳳凰山巖體的鋁飽和指數(shù)(A/CNK)- 鋯石飽和溫度圖解Fig.11 Diagram of A/CNK and zircon saturation temperature for the Fenghuangshan granites

5 結(jié) 論

1) 鋯石U-Pb定年結(jié)果表明鳳凰山巖體侵位時間為158～156 Ma，與南嶺地區(qū)晚侏羅世花崗巖基本同期侵位。

2)鳳凰山巖體具有高硅、高鉀、低磷的特征，屬于高鉀鈣堿性、弱過鋁質(zhì)系列。稀土元素為輕稀土富集、重稀土虧損的右傾式配分模式，具有Eu的負異常；微量元素組成上富集Rb、Th、U等元素，虧損Ba、Sr、P、Ti等元素，具有I型花崗巖的地球化學特征。其中黑云母二長花崗巖中鉀長石大多是微斜長石，分異指數(shù)DI較大、固結(jié)指數(shù)SI較小，稀土元素配分圖呈“海鷗式”分布，Eu負異常強烈，Rb/Sr、Rb/Ba比值較大，應(yīng)為高分異I型花崗巖。

3)鳳凰山巖體很可能與南嶺地區(qū)燕山早期花崗巖處于同一構(gòu)造環(huán)境，是在巖石圈伸展構(gòu)造環(huán)境下，幔源巖漿上涌令中-古元古代古老地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融形成。

致謝：本研究數(shù)據(jù)處理和文章撰寫過程中，劉曉光、夏璿硯、和凌超、李理想、苗亞洲等給予了重要的指導(dǎo)和幫助，兩位匿名評審專家也對本文提出了建設(shè)性的修改意見，在此一并表示衷心的感謝！