馬鑫,汪相

南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,南京,210023

內(nèi)容提要：華南印支期花崗巖主要分布在湘、贛、桂及其鄰區(qū),其巖體數(shù)量之多、出露面積之廣使得它們成為華南花崗巖研究的重要組成部分,但是,對于它們的構(gòu)造屬性及其與成礦作用的關(guān)系仍眾說紛紜。筆者等選取湘西雙峰縣紫云山和桂東北資源縣石板彎兩個(gè)印支期復(fù)式花崗巖體,對它們的主體相和補(bǔ)體相分別開展了巖相學(xué)、巖石化學(xué)和鋯石學(xué)的系統(tǒng)研究,從而確定:① 這兩個(gè)復(fù)式花崗巖體的主體相的巖性分別為(紫云山)花崗閃長巖和(石板彎)黑云母二長花崗巖,具有正常的花崗巖巖石化學(xué)成分(如:SiO2含量為67.23%～71.94%、FeOT含量為2.03%～3.73%),富相容的微量元素(如:Ba、Sr、Zr等),不明顯的Eu負(fù)異常(Eu/Eu*平均值為0.49);它們的巖漿鋯石U-Pb年齡和εHf(t)值分別為239.6±2.3 Ma和-4.9～-1.0(紫云山花崗閃長巖)、239.7±3.3 Ma和-8.8～-1.1(石板彎黑云母二長花崗巖);因此,它們屬于印支早期的同造山花崗巖。② 這兩個(gè)復(fù)式花崗巖體補(bǔ)體相的巖性分別為(紫云山)白云母堿長花崗巖和(石板彎)二云母堿長花崗巖,具有較高的SiO2含量(73.92%～76.55%)和較低的FeOT含量(0.71%～1.21%),富不相容的微量元素(如:Rb、Ta、U等),強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常(Eu/Eu*平均值為0.14);它們的熱液鋯石U-Pb年齡和εHf(t) 值分別為217.4±2.8 Ma和-7.3～-1.3(紫云山白云母堿長花崗巖)、217.4±2.2 Ma和-10.3～-3.1(石板彎二云母堿長花崗巖)。因此,它們屬于印支晚期的造山后花崗巖。另外,石板彎復(fù)式花崗巖體中云頭界鎢礦石中的熱液鋯石U-Pb年齡和εHf(t) 值分別為217.7±2.8 Ma和-10.5～-3.7,與石板彎二云母堿長花崗巖中的熱液鋯石U-Pb年齡和Hf同位素組成完全一致,說明兩者具有密切的成因聯(lián)系。筆者等認(rèn)為:在早三疊世,華南板塊受到印支板塊、華北板塊、太平洋板塊等多個(gè)構(gòu)造單元的擠壓作用,造成華南地塊地殼加厚和深熔作用;在～239 Ma,該區(qū)的擠壓作用達(dá)到高峰,深部巖漿房中的初始花崗巖漿主動(dòng)侵位形成同造山花崗巖(即復(fù)式花崗巖體的主體相);擠壓高峰后,深部巖漿房中巨量的花崗巖漿開始漫長的分離結(jié)晶作用,導(dǎo)致巖漿房上部出現(xiàn)高度富集成礦物質(zhì)的殘余巖漿;在～225 Ma,該區(qū)的構(gòu)造環(huán)境由擠壓轉(zhuǎn)為伸展,并在～217 Ma達(dá)到伸展作用的高峰期,此時(shí)深部巖漿房中高度分異的、體量很小的殘余巖漿沿著張性斷裂被動(dòng)侵位;由于壓力和溫度的驟減,上升過程中的殘余花崗巖漿發(fā)生流體—熔體溶離作用而分解為含大量成礦物質(zhì)的硅質(zhì)流體和堿性過鋁質(zhì)熔體,前者形成石英脈型或云英巖型巖漿熱液礦床,而后者則形成造山后花崗巖(即復(fù)式花崗巖體的補(bǔ)體相)。根據(jù)該區(qū)同造山花崗巖的定位年齡所代表的擠壓作用高峰期(～239 Ma)和造山后花崗巖的定位年齡所代表的伸展作用高峰期(～217 Ma)及大量的成巖和成礦作用的年代學(xué)資料,筆者等建議華南印支運(yùn)動(dòng)的時(shí)間范圍可分為擠壓環(huán)境的印支早期(250～225 Ma)和伸展環(huán)境的印支晚期(225～215 Ma)兩個(gè)階段,而絕大多數(shù)的巖漿熱液礦床應(yīng)該形成在印支晚期伸展作用的高峰期(～217 Ma)。

華南印支期花崗巖主要分布在湖南省、江西省、廣西壯族自治區(qū)及周邊地區(qū)(中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所,1979)。經(jīng)過前人幾十年來的大量研究,我們對該地區(qū)印支期花崗巖的巖石學(xué)和地球化學(xué)特征、形成年齡和成礦作用都有了充分的了解,但在其成因認(rèn)識上卻產(chǎn)生了較大的分歧。對這些花崗巖成因的認(rèn)識主要有:① 加厚地殼熔融作用的結(jié)果(王岳軍等,2005);② 后碰撞階段伸展環(huán)境下的產(chǎn)物(柏道遠(yuǎn)等,2007);③ 巖石圈減薄和基性巖漿底侵作用的結(jié)果(郭鋒等,1997)。造成上述成因認(rèn)識分歧的主要原因可以歸結(jié)為我們尚未正確地把握該地區(qū)印支期花崗巖的時(shí)間分布規(guī)律。具體地說,目前仍然存在花崗巖形成年齡上的3個(gè)關(guān)鍵問題:

(1) 該地區(qū)印支期花崗巖漿活動(dòng)的起始與結(jié)束時(shí)間?目前,部分作者認(rèn)為最早的印支期花崗巖出現(xiàn)在258 Ma左右(張龍升等,2012;覃曉云等,2017),最晚的印支期花崗巖出現(xiàn)在204 Ma左右(張懷峰等,2014;覃洪鋒等,2018)。但兩者之間50 Ma以上的時(shí)間跨度已經(jīng)超出一次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成的花崗巖漿活動(dòng)的時(shí)限(如:10～20 Ma,據(jù)Patino Douce et al.,1990;～20 Ma,據(jù)Liotta et al.,2008;～22 Ma,據(jù)汪相和樓法生,2022)。

(2) 在50 Ma以上的時(shí)間跨度內(nèi),該區(qū)印支期花崗巖可否分作兩個(gè)階段?目前,許多學(xué)者認(rèn)為該區(qū)印支期花崗巖可分為“印支早期”和“印支晚期”兩個(gè)階段(王岳軍等,2002;于津海等,2007;Wang Yuejun et al.,2007;徐先兵等,2009;張龍升等,2012;張懷峰等,2014;覃曉云等,2017;覃洪鋒等,2018)。但這兩個(gè)階段時(shí)間范圍的劃分尚存在明顯的分歧。張龍升等(2012)認(rèn)為“印支早期”和“印支晚期”花崗巖的侵入時(shí)間范圍分別為243～258 Ma和205～234 Ma;而張懷峰等(2014)認(rèn)為兩者分別為228～244 Ma和204～220 Ma;這兩種分類具有較大的時(shí)間錯(cuò)位。

(3) 如果確實(shí)存在“印支早期”和“印支晚期”的花崗巖,這兩期花崗巖分別具有何種構(gòu)造意義與成礦作用指示性?雖然大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為印支早期花崗巖為同造山花崗巖,而印支晚期花崗巖為造山后花崗巖(王岳軍等,2002;于津海等,2007;徐先兵等,2009;Mao Jianren et al.,2011;張龍升等,2012;張懷峰等,2014;李宏衛(wèi)等,2016;覃曉云等,2017;覃洪鋒等,2018)。但這兩種不同構(gòu)造屬性的花崗巖卻可出現(xiàn)相似的巖相學(xué)和地球化學(xué)特征,如既有237 Ma的黑云母二長花崗巖(如:陽明山巖體,據(jù)Wang Yuejun et al.,2007),又有210 Ma的黑云母二長花崗巖(如:溈山巖體,據(jù)彭冰霞等,2006)。同時(shí),大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為印支晚期花崗巖與成礦作用密切相關(guān)(南京大學(xué)地質(zhì)系,1981;梁華英等,2011;李曉峰等,2012;伍靜等,2012)。但該區(qū)也存在印支早期的成礦作用,如廣西高嶺和云頭界鎢礦的成礦年齡分別為227.3 Ma和226.2 Ma(李曉峰等,2012)。

印支造山運(yùn)動(dòng)把印支、華南和華北三個(gè)地塊連成一體,形成了統(tǒng)一的東亞大陸(Carter et al.,2001),是中國東部地殼構(gòu)造發(fā)展史上一個(gè)重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(任紀(jì)舜等,1999)。因此,介于松馬和秦嶺—大別兩條印支期縫合帶之間的華南地塊上的印支期花崗巖的成因問題已然成為一個(gè)深刻認(rèn)識東亞大陸印支造山運(yùn)動(dòng)演化過程的關(guān)鍵要素。

上述3個(gè)印支期花崗巖形成年齡上的科學(xué)問題可以構(gòu)成一個(gè)內(nèi)容豐富、意義重大的研究課題。但如何找到一個(gè)切中答案的研究方向和研究內(nèi)容呢?筆者等認(rèn)為印支期復(fù)式花崗巖體是一個(gè)最佳的研究樣本。本文的“復(fù)式花崗巖體”(不同于花崗雜巖體)可以被描述為:在同一次造山運(yùn)動(dòng)中,早期主動(dòng)侵位的花崗巖巖基/巖株構(gòu)成主體花崗巖,晚期被動(dòng)侵位的花崗巖巖枝/巖瘤構(gòu)成補(bǔ)體花崗巖(后者可以出現(xiàn)在前者的中部或周邊位置)(陳斌等,2011;汪相,2018;Wang Xiang et al.,2021;汪相和樓法生,2022)。目前,一些學(xué)者把部分復(fù)式花崗巖體歸為印支早期(李宏衛(wèi)等,2016;張萬良等,2018),另一些學(xué)者把部分復(fù)式花崗巖體歸為印支晚期(徐先兵等,2009;張懷峰等,2014),而沒有充分地認(rèn)識到:所有復(fù)式花崗巖體的主體花崗巖可能均為印支早期,而補(bǔ)體花崗巖可能均為印支晚期。筆者等試圖以兩個(gè)印支期復(fù)式花崗巖體——湖南紫云山復(fù)式花崗巖體和廣西石板彎復(fù)式花崗巖體——為研究對象,對兩者的主體花崗巖和補(bǔ)體花崗巖開展巖相學(xué)、巖石化學(xué)和鋯石學(xué)研究,以及對石板彎復(fù)式花崗巖體內(nèi)的云頭界鎢礦中熱液鋯石的系統(tǒng)分析,從而確定它們的構(gòu)造屬性及其與印支期成巖成礦作用的內(nèi)在聯(lián)系。

1 區(qū)域地質(zhì)和樣品分析方法

1.1 區(qū)域地質(zhì)

湖南紫云山復(fù)式花崗巖體和廣西石板彎復(fù)式花崗巖體的野外地質(zhì)特征為:

(1)紫云山復(fù)式花崗巖體出露于湖南省雙峰縣城以東20 km處,出露面積約271 km2(圖1a)。在大地構(gòu)造位置上,它處于揚(yáng)子地塊和華夏地塊結(jié)合帶北側(cè)的江南造山帶南緣。巖體的大部分侵入在新元古界板溪群中,其東側(cè)出露在元古宇的陸源碎屑沉積巖中,其西側(cè)出露在震旦系—奧陶系的碎屑巖、碳酸鹽巖中(文春華等,2017);它的南側(cè)受北東向的長壽街—雙牌深大斷裂控制。紫云山復(fù)式花崗巖體侵入在羅山復(fù)式背斜的核部,該區(qū)發(fā)育較多的斷裂,它們的走向以北東向和南北向?yàn)橹鳌Ｔ搹?fù)式花崗巖體由3期花崗巖侵入而成:最早侵入的是中?；◢忛W長巖(出露面積約191 km2),構(gòu)成復(fù)式巖體的環(huán)狀外周;隨后侵入的是中粒黑云母花崗巖(出露面積約80 km2),出露在復(fù)式巖體的中央部位;最后侵入的是細(xì)粒白云母花崗巖,呈零星狀分布于整個(gè)復(fù)式巖體內(nèi)(劉凱等,2014;文春華等,2017)。筆者等將紫云山復(fù)式花崗巖體中第一期的花崗閃長巖和第二期的黑云母花崗巖合并為主體花崗巖,而將第三期的白云母花崗巖認(rèn)作補(bǔ)體花崗巖。

本研究在通往紫云山頂?shù)墓愤?北緯27°22′52.25″、東經(jīng)112°22′36.23″)和紫云山土地廟旁(北緯27°22′43.33″、東經(jīng)112°22′35.58″)分別采得兩個(gè)白云母花崗巖樣品(DPR-2和DPR-3)。在山間公路旁(北緯27°23′55.33″、東經(jīng)112°21′13.40″)和曾國藩故居外(北緯27°24′37.99″、東經(jīng)112°27′33.55″)分別采得兩個(gè)花崗閃長巖樣品(DPR-6和ZYS-3)。本研究在地質(zhì)圖上的黑云母花崗巖區(qū)域采集了一個(gè)樣品(北緯27°23′58.29″、東經(jīng)112°22′28.74″),后經(jīng)顯微鏡下鑒定為二云母花崗巖,故筆者等僅將花崗閃長巖(DPR-6和ZYS-3)和白云母花崗巖(DPR-2和DPR-3)分別認(rèn)作為紫云山復(fù)式花崗巖體的主體相和補(bǔ)體相。

在紫云山巖體的白云母花崗巖(補(bǔ)體相)中,經(jīng)鉆探發(fā)現(xiàn)5條近東西向的銣礦脈,礦脈長度為610～1247 m,寬度為23～150 m,稱之為“大坪銣礦”(文春華等,2017)。該礦Rb2O品位為0.042%～0.137%,總體儲量較低(文春華等,2017),尚未被工業(yè)開采,故本研究在野外考察中未采得其礦石樣品。

(2)石板彎復(fù)式花崗巖體位于廣西壯族自治區(qū)資源縣以西25 km處。在大地構(gòu)造位置上,它靠近揚(yáng)子地塊與華夏地塊的結(jié)合帶,處于揚(yáng)子地塊上“桂北隆起”的東部。巖體四周出露的地層以奧陶系為主,包括黃隘組厚層細(xì)砂巖及板巖、升坪組炭質(zhì)板巖等。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造走向以北北東向?yàn)橹?少量呈南東向。石板彎復(fù)式花崗巖體出露在苗兒山復(fù)式背斜南西翼,它由兩期花崗巖組成(圖1b):早期侵入的中粒黑云母二長花崗巖(呈巖基產(chǎn)出)和晚期侵入的細(xì)粒二云母二長花崗巖(以巖脈或巖瘤形式侵入于早期花崗巖巖基中)(黃文婷等,2015;梁裕平等,2019)。筆者等將早期的黑云母二長花崗巖和晚期的二云母二長花崗巖分別認(rèn)作為石板彎復(fù)式花崗巖體的主體相和補(bǔ)體相。本研究在穿越石板彎巖體的公路邊(北緯26°4′30.79″、東經(jīng)110°24′7.39″)采得一個(gè)二云母二長花崗巖樣品(SBW-1)。在上一個(gè)采樣點(diǎn)的北東方向400多米處(北緯26°4′54″、東經(jīng)110°24′14″)采得一個(gè)黑云母二長花崗巖樣品(SBW-3)。

與石板彎復(fù)式花崗巖體有關(guān)的云頭界鎢礦分布于補(bǔ)體花崗巖的外接觸帶,故它的形成很可能與細(xì)粒二云母二長花崗巖(補(bǔ)體相)有關(guān)。云頭界鎢礦呈平行密集斜列的礦脈組分布,其礦脈走向?yàn)楸睎|—北北東。已發(fā)現(xiàn)的工業(yè)礦脈有4條,礦脈長度一般為100～400 m,最長達(dá)600 m,脈幅為0.05～0.60 m,WO3品位可達(dá)到5%(蘇富彬,2010;梁裕平等,2019)。在云頭界鎢礦區(qū)內(nèi)(北緯26°4′11″、東經(jīng)110°24′23″),本研究采得一個(gè)礦石樣品(YTJ-1)。

1.2 樣品分析方法

本研究將采得的巖石樣品磨制成薄片,首先在偏光顯微鏡下進(jìn)行巖相學(xué)觀察,確定巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物組成及其含量;隨后,本研究利用南京大學(xué)內(nèi)生金屬成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的JEOL JXA-8100M型電子探針儀對薄片中的斜長石和重砂中分選出的鋯石進(jìn)行化學(xué)成分分析。電子探針的工作條件為:加速電壓15 kV,束斑電流20 nA,束斑直徑2 μm,峰值計(jì)數(shù)時(shí)間10 s。通過電子探針分析獲得的晶體化學(xué)數(shù)據(jù)將與巖相學(xué)觀察結(jié)果結(jié)合,以對花崗巖作出精確的巖相學(xué)定名。

本研究采用XRF方法測定全巖主量元素成分,分析儀器為南京大學(xué)現(xiàn)代分析中心的ARL9800XP+X熒光光譜儀,助溶劑為Li2B4O7和LiBO2,使用Glaisse高溫自動(dòng)燃?xì)饫訕訖C(jī)制樣,工作時(shí)X射線的電壓為50 kV,電流為50 mA,相對于標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值,元素豐度>1.0%時(shí)相對誤差為±1%,元素豐度<1.0%時(shí)相對誤差為±10%。微量元素含量分析則通過南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的德國生產(chǎn)的Finnigan Element Ⅱ型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測試完成,檢測限優(yōu)于0.5%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差優(yōu)于5%。

在鋯石同位素分析之前,本研究先在顯微鏡下完成鋯石顆粒的透射光和反射光的觀察與照相,然后在南京大學(xué)內(nèi)生金屬成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成鋯石切面上的陰極發(fā)光成像分析,選擇無裂紋和無包裹體的位置進(jìn)行鋯石原位U-Pb和Lu—Hf同位素分析。

鋯石原位U-Pb同位素由南京大學(xué)內(nèi)生金屬成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的New Wave UP213激光剝蝕系統(tǒng)與Agilent7500a ICP-MS測定。測試方法為氦氣載體攜帶標(biāo)準(zhǔn)剝蝕池中經(jīng)激光剝蝕的鋯石樣品,在混合室內(nèi)與氬氣混合后通過ICP-MS,剝蝕頻率5 Hz,束斑直徑25 μm。鋯石GJ-1(推薦n(206Pb)/n(207Pb)年齡為608.5±1.5 Ma,據(jù)Jackson et al.,2004)作為外標(biāo),標(biāo)準(zhǔn)鋯石Mud Tank(截距法年齡732±5 Ma,據(jù)Black et al.,1978)用于監(jiān)測分析準(zhǔn)確度。U-Pb年齡由原始數(shù)據(jù)通過軟件GLITTER(ver.4.4)(Griffin et al.,2008)計(jì)算得出,U-Pb年齡的加權(quán)平均計(jì)算和諧和圖使用ISOPLOT(v.2.06)軟件(Ludwig,2003)處理。

鋯石原位Lu—Hf同位素分析在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的激光剝蝕多接收等離子質(zhì)譜(LA-MC-ICPMS)上完成,激光剝蝕系統(tǒng)采用193 nm的氣體準(zhǔn)分子激光源的UP193FX(New Wave,USA),質(zhì)譜使用Thermo Fisher公司的Neptune Plus型多接收等離子質(zhì)譜。分析時(shí)激光束直徑35 μm,激光脈沖頻率10 Hz,信號采集次數(shù)200次,采集時(shí)間1 min左右。

2 巖相學(xué)

2.1 紫云山復(fù)式花崗巖體

紫云山復(fù)式花崗巖體由主體相的花崗閃長巖和補(bǔ)體相的白云母花崗巖構(gòu)成(圖1a)。兩者的巖相學(xué)特征如下:

(1)紫云山花崗閃長巖(主體相)呈灰白色,塊狀構(gòu)造,中?；◢徑Y(jié)構(gòu)。在野外,該巖石中包含不規(guī)則狀的暗色微粒包體,其長徑可達(dá)幾十厘米。該巖石的組成礦物為斜長石(37%±)、石英(25%±)、鉀長石(18%±)、黑云母(11%±)、普通角閃石(5%±)(圖2a、b)。斜長石呈自形板狀,最大粒徑達(dá)4 mm,常見環(huán)帶構(gòu)造,聚片雙晶發(fā)育。電子探針分析結(jié)果(表1)顯示,斜長石的牌號變化范圍為An32.34～46.34(平均值為An39.42),為中長石。石英呈他形粒狀充填在其他礦物粒間,粒徑大小為1～2 mm;鉀長石為自形—半自形粒狀,最大粒徑達(dá)3.5 mm,可見卡氏雙晶,表面呈現(xiàn)泥化蝕變現(xiàn)象。黑云母常呈聚晶出現(xiàn),粒徑最大達(dá)1.5 mm,常含鋯石和磷灰石等副礦物,少量黑云母顆粒分散在其他礦物粒間,局部發(fā)生綠泥石化,并析出不透明礦物。普通角閃石在單偏光下顯現(xiàn)黃—綠多色性,粒徑較小,為0.5～0.7 mm,常被黑云母包裹,呈反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)。副礦物有磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦和鋯石。

表1 湘西紫云山和桂東北石板彎復(fù)式花崗巖中主體相與補(bǔ)體相花崗巖的斜長石電子探針分析結(jié)果(%)

圖2 湘西紫云山復(fù)式花崗巖體中花崗閃長巖顯微照片(a)(單偏光)、(b)(正交偏光)和白云母堿長花崗巖(c)(正交偏光)、(d)(正交偏光);桂東北石板彎復(fù)式花崗巖體中黑云母二長花崗巖(e)(單偏光)、(f)(正交偏光)和二云母堿長花崗巖(g)(正交偏光)、(h)(正交偏光)

(2)白云母堿長花崗巖(補(bǔ)體相)呈灰白色,風(fēng)化面為黃褐色,塊狀構(gòu)造,細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)。該巖石的組成礦物為石英(35%±)、鉀長石(30%±)、鈉長石(25%±)、白云母(7%±)、副礦物(3%±)(圖2c、d)。石英呈他形粒狀或不規(guī)則狀,粒徑大小在0.5～0.8 mm之間,充填在斑晶礦物之間,個(gè)別呈斑晶的石英顆粒顯示熔蝕邊形態(tài)(圖2d)。鉀長石為自形—半自形,可見格子雙晶,并含有出溶的鈉長石條紋,大部分顆粒作為基質(zhì)出現(xiàn),少數(shù)鉀長石斑晶呈現(xiàn)泥化蝕變現(xiàn)象,粒徑大小在1.0～3.0 mm之間。斜長石斑晶呈現(xiàn)為半自形,最大粒徑達(dá)1.5 mm,可見細(xì)密的聚片雙晶葉片。電子探針分析結(jié)果(表1)表明,斜長石的牌號變化范圍為An1.70～3.25(平均值為An2.39),為鈉長石,故文獻(xiàn)中提到的“白云母花崗巖”(文春華等,2017)應(yīng)該準(zhǔn)確地定名為“白云母堿長花崗巖”(以下同)。白云母斑晶端面清晰,半自形,最大粒徑達(dá)1.5 mm,顯示出原生白云母的光性特征(Miller et al.,1981)。該巖石還含有少量富鋁礦物(如:鐵錳質(zhì)的石榴子石)、金屬礦物(如:銳鈦礦、微晶石、黑鎢礦、錫石、磷釔礦、黃銅礦、輝鉬礦、磁黃鐵礦和毒砂)和揮發(fā)分礦物(如:黃玉、電氣石),這些副礦物含量最高可達(dá)3%±。

2.2 石板彎復(fù)式花崗巖體

石板彎復(fù)式花崗巖體由主體相的黑云母二長花崗巖和補(bǔ)體相的二云母二長花崗巖構(gòu)成(圖1b)。兩者的巖相學(xué)特征如下:

(1)黑云母二長花崗巖(主體相)為灰白色,塊狀構(gòu)造,中?；◢徑Y(jié)構(gòu)。該巖石的組成礦物為鉀長石(32%±)、石英(30%±)、斜長石(28%±)、黑云母(8%±)、副礦物(2%±)(圖2e、f)。鉀長石為半自形—他形,粒徑粗大,最大可達(dá)4 mm,常為條紋長石,其表面呈泥化和絹云母化。石英呈他形粒狀與鉀長石共生,粒徑大小在1.0～2.0 mm之間。斜長石為半自形板狀,最大粒徑達(dá)2.0 mm,偶顯韻律環(huán)帶,輕微絹云母化。電子探針分析結(jié)果(表1)顯示,斜長石的牌號變化范圍為An20.88～24.76(平均值為An22.91),為更長石。黑云母呈他形鱗片狀,粒徑大小在0.5～1.5 mm之間,可包裹磷灰石和鋯石等副礦物,少量黑云母顆粒發(fā)生綠泥石化。副礦物為磷灰石、褐簾石、榍石、鋯石、磁鐵礦等。

(2)二云母堿長花崗巖(補(bǔ)體相)為淺灰色,塊狀構(gòu)造,斑狀細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)。該巖石的組成礦物為石英(35%±)、鈉長石(30%±)、鉀長石(25%±)、白云母(6%±)、黑云母(3%±)和少量副礦物(1%±)(圖2g、h)。石英呈他形粒狀充填在斑晶礦物之間,粒徑為0.3～0.8 mm。斜長石斑晶為半自形板狀,可見聚片雙晶,粒徑為～1.5 mm。電子探針分析結(jié)果(表1)顯示,斜長石的Ab含量均大于94%,An牌號變化范圍為An2.22～4.27(平均值為An3.50),為鈉長石,故文獻(xiàn)中提到的“二云母二長花崗巖”(梁裕平等,2019)應(yīng)該準(zhǔn)確地定名為“二云母堿長花崗巖”(以下同)。鉀長石為半自形—他形粒狀,粒徑為0.5～1.0 mm,常為條紋長石且表面有泥化。白云母呈現(xiàn)為半自形,最大粒徑達(dá)1.5 mm,而黑云母則粒徑較小,呈鱗片狀充填于其他礦物粒間。該巖石含有少量原生的錳鋁—鐵鋁榴石及揮發(fā)分礦物(如:黃玉、電氣石、螢石和方解石),它們可以呈較小的斑晶出現(xiàn),因此該花崗巖也可稱為Li—F花崗巖。

3 巖石化學(xué)

3.1 主量元素

湖南紫云山復(fù)式巖體中的花崗閃長巖(主體相)與白云母堿長花崗巖(補(bǔ)體相)和廣西石板彎復(fù)式巖體中的黑云母二長花崗巖(主體相)與二云母堿長花崗巖(補(bǔ)體相)的主量元素含量分析結(jié)果及部分文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)已列在表2。數(shù)據(jù)分析表明,主體花崗巖與補(bǔ)體花崗巖在SiO2、Al2O3、FeOT、MgO、CaO、Na2O、TiO2、P2O5含量上顯示出較大的差異性(圖3):

表2 湘西紫云山和桂東北石板彎復(fù)式花崗巖中主體相與補(bǔ)體相花崗巖的主量元素含量(%)

圖3 湘西紫云山和桂東北石板彎復(fù)式花崗巖體的Al2O3—SiO2(a)、Na2O—CaO(b)、MgO—FeOT(c)和P2O5—TiO2(d)圖解(數(shù)據(jù)來自表2)

(1)兩個(gè)復(fù)式花崗巖體的主體花崗巖均具有正常花崗巖的化學(xué)成分。它們的SiO2含量為67.23%～71.94%(平均值為69.26%)、Al2O312.90%～14.84%(平均值 14.00%)、Na2O 2.91%～3.66% (平均值3.28%)、CaO 2.48%～3.88%(平均值3.1%)、MgO 0.66%～1.87%(平均值1.30%)、FeOT2.03%～3.73%(平均值 2.99%)、P2O50.16%～0.21%(平均值0.19%)、TiO20.28%～0.54%(平均值0.40%),均接近于世界花崗巖的平均化學(xué)成分(黎彤等,1998)。

一邊說著，胖子一邊掏出一包煙，拿著煙盒抖出一根遞給老道，老道笑著謝過。胖子自己點(diǎn)了一根，等候老道答復(fù)。

(2)兩個(gè)復(fù)式花崗巖體的補(bǔ)體花崗巖具有不同于主體花崗巖的化學(xué)成分。它們的SiO2含量為73.92%～76.55%(平均值為75.54%)、Na2O 3.45%～4.44%(平均值 3.70%),兩者均明顯高于主體花崗巖的相應(yīng)主量元素含量;相反,它們的Al2O312.35%～14.81%(平均值13.36%)、CaO 0.23%～0.67%(平均值0.48%)、MgO 0.01%～0.19% (平均值0.14%)、FeOT0.71%～1.21%(平均值0.87%)、P2O50.02%～0.27%(平均值 0.09%)、TiO20.01%～0.04% (平均值0.03%),均明顯低于主體花崗巖的相應(yīng)主量元素含量。這種巖石化學(xué)特征與補(bǔ)體花崗巖富鈉長石和石英、貧暗色礦物(角閃石和黑云母)和副礦物(鈦鐵礦和磷灰石)有關(guān)。

上述主量元素巖石化學(xué)特征顯示,主體花崗巖的巖漿分異程度較低,而補(bǔ)體花崗巖具有高分異的特征(Liverton and Botelho,2001),這暗示著補(bǔ)體花崗巖的母巖漿很可能是從主體花崗巖漿分異而來的。

3.2 微量元素

兩個(gè)復(fù)式花崗巖體中的主體花崗巖和補(bǔ)體花崗巖的微量元素含量分析結(jié)果及部分文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)見表3。作為相容的微量元素,Ba、Sr、V、Cr、Co、Ni、Zr、Hf、Th等元素的含量在花崗巖漿演化過程中趨于下降;而Rb、Cs、W、Sn、Bi、Nb、Ta、U等不相容元素的含量在花崗巖漿演化過程中趨于上升(Cerny et al.,2005;Zaraisky et al.,2008),這2類元素的含量在主體花崗巖和補(bǔ)體花崗巖表現(xiàn)出明顯的差異(圖4a):

表3 湘西紫云山和桂東北石板彎復(fù)式花崗巖中主體相與補(bǔ)體相花崗巖的微量元素含量(×10-6)

圖4 湘西紫云山和桂東北石板彎復(fù)式花崗巖體的微量元素含量對比圖

(1)Ba和Sr:主體花崗巖的Ba和Sr的平均含量(Ba:766.5×10-6;Sr:207.5×10-6)遠(yuǎn)高于補(bǔ)體花崗巖(Ba:28.1×10-6;Sr:17.4×10-6)(表3和圖4a),這與前者富含黑云母、磷灰石、牌號較高的斜長石的特征一致。

(2)V、Cr、Co、Ni:主體花崗巖的V、Cr、Co、Ni的平均含量(V:29.5×10-6;Cr:33.8×10-6;Co:14.4×10-6;Ni:8.2×10-6)遠(yuǎn)高于補(bǔ)體花崗巖(V:2.5×10-6;Cr:6.9×10-6;Co:0.5×10-6;Ni:2.3×10-6)(表3和圖4a),這應(yīng)該與前者富鐵鎂礦物緊密相關(guān)。

(3)Zr、Hf、Th:主體花崗巖的Zr、Hf、Th的平均含量(Zr:377.7×10-6;Hf:11.5×10-6;Th:30.9×10-6)明顯遠(yuǎn)高于補(bǔ)體花崗巖(Zr:44.9×10-6;Hf:2.3×10-6;Th:7.7×10-6)(表3和圖4a),這與前者相對富集鋯石、釷石和獨(dú)居石的特征完全一致。

(4)Rb:主體花崗巖Rb的平均含量(Rb:174.4×10-6)明顯低于補(bǔ)體花崗巖(Rb:1194.5×10-6)(表3和圖4a),這與后者貧斜長石和鐵鎂礦物有關(guān)。

(5)Nb、Ta、U:主體花崗巖的Nb、Ta、U的平均含量(Nb:20.67×10-6;Ta:2.48×10-6;U:4.59×10-6)明顯低于補(bǔ)體花崗巖(Nb:47.70×10-6;Ta:22.23×10-6;U:26.95×10-6)(表3和圖4a),這與后者富集錫石、黑鎢礦、螢石等副礦物緊密相關(guān)。

3.3 稀土元素

兩個(gè)復(fù)式花崗巖體中主體和補(bǔ)體花崗巖的稀土元素含量分析結(jié)果及部分文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)見表4。主體花崗巖與補(bǔ)體花崗巖的稀土元素含量及其球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式完全不同(圖4b):

(1)輕稀土元素:輕稀土元素包括La到Eu等6個(gè)元素,它們通常傾向于進(jìn)入花崗質(zhì)巖漿早期結(jié)晶的副礦物中(如:獨(dú)居石、磷灰石、褐簾石、榍石等),表現(xiàn)出相容性行為(Ohlander et al.,1989)。主體花崗巖輕稀土元素總含量在51.96×10-6～360.41×10-6(平均值為208.97×10-6),而補(bǔ)體花崗巖的則在6.73×10-6～66.46×10-6(平均值為25.84×10-6)(表4和圖4b),主體花崗巖輕稀土元素含量明顯高于補(bǔ)體花崗巖,這與補(bǔ)體花崗巖缺少上述副礦物密切相關(guān)。

(2)重稀土元素:重稀土元素包括Gd到Lu等8個(gè)元素,它們的離子半徑和電價(jià)與Y元素相近,呈現(xiàn)不相容元素的性質(zhì)(Ohlander et al.,1989),在花崗質(zhì)巖漿的分離結(jié)晶過程中趨于富集在殘余巖漿中。主體花崗巖重稀土元素總含量在8.12×10-6～35.16×10-6(平均值為22.08×10-6),而補(bǔ)體花崗巖的則在1.50×10-6～17.09×10-6(平均值為7.51×10-6)(表4和圖4b)。補(bǔ)體花崗巖常含有磷釔礦和鈮鉭礦物等富重稀土元素的礦物而表現(xiàn)出富重稀土元素的特征,但本文中補(bǔ)體花崗巖出現(xiàn)了重稀土元素的虧損,這種情況可用鋯石等副礦物的分離結(jié)晶作用來解釋(Bea,1996),即補(bǔ)體花崗巖中低含量的鋯石等副礦物導(dǎo)致其全巖的重稀土元素虧損。

主體花崗巖稀土元素總量相對較高(平均值為234.12×10-6),富輕稀土元素和貧重稀土元素(LREE/HREE平均值為9.11),Eu負(fù)異常不明顯(Eu/Eu*平均值為0.49),導(dǎo)致稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈“右傾型”(圖4b);而補(bǔ)體花崗巖稀土元素總量較低(平均值為52.59×10-6),貧輕稀土元素和相對富重稀土元素(LREE/HREE平均值為3.38),強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常(Eu/Eu*平均值為0.14),導(dǎo)致稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈“海鷗型”(圖4b)。相對于前者,后者的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式充分顯示了補(bǔ)體花崗巖是高分異花崗巖漿的結(jié)晶產(chǎn)物(Abdel-Rahman,2001)。

綜上所述,主體花崗巖表現(xiàn)出低分異花崗巖漿的特征;而補(bǔ)體花崗巖則表現(xiàn)出與主體花崗巖相反的地球化學(xué)特征,顯示出它的母巖漿經(jīng)歷過強(qiáng)烈的分離結(jié)晶作用所導(dǎo)致的高分異特征。

4 鋯石學(xué)

4.1 形態(tài)學(xué)

筆者等通過重力和磁力方法分選出兩個(gè)復(fù)式花崗巖體及云頭界鎢礦石中的鋯石顆粒,經(jīng)環(huán)氧樹脂固結(jié)后切割和拋光而制成分析樣品。在光學(xué)顯微鏡和陰極發(fā)光儀下,這些鋯石顆粒顯現(xiàn)出不同的形態(tài)學(xué)特征:

(1)主體花崗巖中的鋯石:無色透明,含有細(xì)柱狀磷灰石,顯示出自形的{100}+{110}復(fù)方柱體和{101}+{211}復(fù)方錐體的晶型(圖5a、c中左邊的照片)。它們的CL亮度較強(qiáng)且有明顯的韻律環(huán)帶和砂鐘構(gòu)造(圖5a、c中右邊的照片),呈現(xiàn)出花崗巖中的巖漿結(jié)晶鋯石的特征(Pupin,1980;Wang Xiang et al.,2021)。

圖5 鋯石顆粒的顯微鏡(左)和CL(右)照片:(a)湘西紫云山花崗閃長巖(DPR-6)中的巖漿鋯石;(b)紫云山白云母堿長花崗巖(DPR-3)中的熱液鋯石;(c)桂東北石板彎黑云母二長花崗巖(SBW-3)中的巖漿鋯石;(d)石板彎二云母堿長花崗巖(SBW-1)中的熱液鋯石;(e)云頭界鎢礦石(YTJ-1)中的熱液鋯石

(2)補(bǔ)體花崗巖中的鋯石:淺褐色—淺棕色,透明—半透明,顯示出自形的{110}+{100}復(fù)方柱體和{101}錐體的晶型(圖5b、d中左邊的照片)。它們的CL亮度較弱且缺少明顯的內(nèi)部構(gòu)造(圖5b、d中右邊的照片)。這些特征與花崗巖中的熱液鋯石相一致(Wang Xiang et al.,2017;汪相,2018;Wang Xiang and Ren Minghua,2019)。補(bǔ)體花崗巖普遍富含揮發(fā)分礦物(如:黃玉、電氣石、螢石等)和稀有金屬礦物(如:銳鈦礦、細(xì)晶石、磷釔礦等),它們(包括熱液鋯石)是高分異的殘余花崗巖漿在經(jīng)歷流體—熔體分離作用后殘留在熔體中的少量流體的結(jié)晶體,故被稱為熱液礦物(Wang Xiang et al.,2017;汪相,2022)。

(3)云頭界鎢礦石中的鋯石:棕色,透明度較差,{110}柱體+{101}錐體的簡單晶型(圖5e中左邊的照片)。它們的CL亮度最弱而見不到任何內(nèi)部構(gòu)造,往往呈增生邊包裹在殘留鋯石之上(圖5e中右邊的照片)。這些特征與南嶺鎢礦中的熱液鋯石非常相似(Wang Xiang et al.,2017;Wang Xiang and Ren Minghua,2019)。

4.2 晶體化學(xué)

鋯石的電子探針分析結(jié)果(表5)顯示主體花崗巖中的巖漿鋯石與補(bǔ)體花崗巖中的熱液鋯石的化學(xué)成分完全不同,而補(bǔ)體花崗巖中的熱液鋯石與礦石中的熱液鋯石的化學(xué)成分基本相同(圖6):

表5 湘西紫云山巖體和桂東北石板彎巖體中主體相與補(bǔ)體相花崗巖及云頭界鎢礦中的鋯石電子探針分析結(jié)果(%)

圖6 湘西紫云山和桂東北石板彎復(fù)式花崗巖體和云頭界鎢礦中的鋯石HfO2—(UO2+ThO2+Y2O3)圖解(數(shù)據(jù)來自表5)

(1)主體花崗巖中的巖漿鋯石:它們的HfO2含量在1.11%～1.76%之間變化(平均值為1.50%),UO2、ThO2和Y2O3含量很低(一般低于檢測限),表現(xiàn)出巖漿鋯石的晶體化學(xué)特征(Wang Xiang et al.,2010,2011)。Hf和Zr的離子半徑非常接近(Shannon,1976),因此在接近平衡結(jié)晶條件下,鋯石和巖漿中的Zr/Hf值較接近(Wang Xiang et al.,2010);相反,由于U、Th、Y的離子半徑較大,很難進(jìn)入鋯石晶格,因此在巖漿鋯石中它們的含量很低(Wang Xiang et al.,2011)。

(2)補(bǔ)體花崗巖中的熱液鋯石:它們的HfO2含量在1.90%～5.33%之間變化(平均值為3.38%),UO2、ThO2和Y2O3含量也較高(三者之和的平均值為1.32%),表現(xiàn)出熱液鋯石的晶體化學(xué)特征(Wang Xiang et al.,2017)。在過冷的結(jié)晶條件下,較大的晶體生長速度導(dǎo)致晶體內(nèi)的雜質(zhì)元素增加(Carpéna et al.,1987)。因此,補(bǔ)體花崗巖中熱液鋯石的富UO2、ThO2和Y2O3與熱液中鋯石的快速結(jié)晶作用有關(guān),而熱液應(yīng)該為高分異花崗巖漿中因溫度壓力的急速降低而溶離出來的流體(Wang Xiang et al.,2017)。

(3)云頭界鎢礦石中的熱液鋯石:它們的HfO2含量在2.39%～2.72%之間變化(平均值為2.58%),UO2、ThO2和Y2O3三者之和的平均值為0.81%,這種富Hf和(U+Th+Y)的特征反映了礦石中的鋯石為典型的熱液鋯石(Wang Xiang et al.,2016)。它們的化學(xué)成分與補(bǔ)體花崗巖中熱液鋯石的化學(xué)成分基本相同,說明兩者的熱液是同源的,即成礦熱液是從補(bǔ)體花崗巖漿中分離出來的(Wang Xiang et al.,2017)。

4.3 U-Pb年代學(xué)

筆者等利用LA-ICP-MS儀分析了主體花崗巖和補(bǔ)體花崗巖以及礦石中鋯石的U-Pb同位素比值,它們的n(206Pb)/n(238U)和n(207Pb)/n(235U) 值和表面年齡數(shù)據(jù)見表6。利用ISOPLOT軟件將這些n(206Pb)/n(238U)和n(207Pb)/n(235U)值投影在鋯石U-Pb年齡諧和圖上(圖7),得到以下3點(diǎn)認(rèn)識:

表6 湖南紫云山巖體與廣西石板彎巖體中主體相與補(bǔ)體相花崗巖及云頭界鎢礦的鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析結(jié)果

(1)主體花崗巖中的巖漿鋯石:在紫云山花崗閃長巖的巖漿鋯石(DPR-6)上共獲得21個(gè)分析點(diǎn),它們集中地落在諧和線上,故獲得加權(quán)平均年齡為239.6±2.3 Ma(圖7a)。在石板彎黑云母二長花崗巖的巖漿鋯石(SBW-3)上共獲得17個(gè)分析點(diǎn),它們均投影在諧和線上或附近,獲得加權(quán)平均年齡為239.8±2.4 Ma(圖7b)。上述兩個(gè)巖漿鋯石的結(jié)晶年齡分別代表紫云山花崗閃長巖和石板彎黑云母二長花崗巖的侵位年齡,可以說明湘贛桂及鄰區(qū)存在一期大規(guī)模的花崗巖漿活動(dòng)(詳見5.1節(jié))。

(2)補(bǔ)體花崗巖中的熱液鋯石:在紫云山白云母堿長花崗巖的熱液鋯石(DPR-3)上共獲得19個(gè)分析點(diǎn)、在石板彎二云母堿長花崗巖的熱液鋯石(SBW-1)上共獲得28個(gè)分析點(diǎn),各自構(gòu)成一條不一致線,其下交點(diǎn)年齡分別為217.4±2.8 Ma和217.4±2.2 Ma(圖7c、d)。由于這些鋯石富U而發(fā)生了一定程度的變生作用,可能有輕微的U的丟失,所以這些下交點(diǎn)年齡可以代表它們的結(jié)晶年齡(Wang Xiang et al.,2016)。這兩個(gè)下交點(diǎn)年齡分別代表紫云山白云母堿長花崗巖和石板彎二云母堿長花崗巖的侵位年齡,表示湘贛桂及鄰區(qū)存在另一期相當(dāng)規(guī)模的花崗巖漿活動(dòng)(詳見5.2節(jié))。

(3)云頭界鎢礦石中的熱液鋯石:在云頭界鎢礦石的熱液鋯石(YTJ-1)上共獲得11個(gè)分析點(diǎn),它們均投影在諧和線上,故獲得加權(quán)平均年齡為217.7±2.8 Ma(圖7e)。該年齡與石板彎鎢礦的賦礦花崗巖的鋯石U-Pb年齡(216±4.9 Ma,據(jù)伍靜等,2012)和鎢礦石的輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡(216±7.5 Ma,據(jù)伍靜等,2012)幾乎一致,說明筆者等獲得的云頭界鎢成礦年齡具有較大的可靠性。

基于上述主體花崗巖和補(bǔ)體花崗巖的定位年齡,可以推測兩次巖漿活動(dòng)的時(shí)間間隔為～22 Ma,而礦石和補(bǔ)體花崗巖具有幾乎相同的鋯石U-Pb年齡,暗示了成礦作用與白云母或二云母堿長花崗巖有關(guān)。

4.4 Hf同位素

筆者等利用LA-MC-ICPMS儀測得兩個(gè)復(fù)式花崗巖體及云頭界礦石中鋯石的n(176Lu)/n(177Hf)和n(176Hf)/n(177Hf)同位素值,計(jì)算得到它們的n(176Hf)/n(177Hf)初始值、TDM1、TDM2和εHf(t)值(表7)。上述樣品的Hf同位素成分具有以下特征:

表7 湘西紫云山巖體與桂東北石板彎巖體中主體相與補(bǔ)體相花崗巖及云頭界鎢礦的鋯石LA-MC-ICPMS Lu-Hf同位素分析結(jié)果

(1)紫云山巖體中花崗閃長巖(DPR-6)和白云母堿長花崗巖(DPR-3)的鋯石n(176Hf)/n(177Hf)初始值分別為0.282480～0.282551、0.282426～0.282596(表7),兩者的變化范圍基本重疊,說明它們是同源的。

(2)石板彎巖體中黑云母二長花崗巖(SBW-3)和二云母堿長花崗巖(SBW-1)的鋯石n(176Hf)/n(177Hf)初始值分別為0.282368～0.282587、0.282340～0.282546,云頭界鎢礦石(YTJ-1)的鋯石n(176Hf)/n(177Hf)初始值為0.282336～0.282529(表7),三者的變化范圍也基本重疊,說明它們也是同源的。

(3)紫云山巖體中花崗閃長巖(DPR-6)和白云母堿長花崗巖(DPR-3)的鋯石εHf(t)值分別為-4.9～-1.0和-7.3～-1.3(表7和圖8),對應(yīng)的TDM1值(地殼模式年齡)分別為1.13～0.92 Ga和1.24～0.92 Ga(表7),說明它們的源巖為中元古界的地殼巖石;石板彎巖體中黑云母二長花崗巖(SBW-3)和二云母堿長花崗巖(SBW-1)的鋯石εHf(t)值分別為-8.8～-1.1和-10.3～-3.1(表7和圖8),對應(yīng)的TDM1值分別為1.22～0.91 Ga和1.24～0.92 Ga(表7),其源巖同樣也為中元古界的地殼巖石。

圖8 湘西紫云山復(fù)式花崗巖體中的花崗閃長巖(DPR-6)和白云母堿長花崗巖(DPR-3)、桂東北石板彎復(fù)式花崗巖體中的黑云母二長花崗巖(SBW-3)、二云母堿長花崗巖(SBW-1)和礦石(YTJ-1)中巖漿鋯石和熱液鋯石的εHf(t)值變化范圍(數(shù)據(jù)來自表7)

文獻(xiàn)資料顯示,紫云山巖體中花崗閃長巖和白云母堿長花崗巖的全巖n(87Sr)/n(86Sr)初始值分別為0.71452～0.71726和0.72794,全巖εNd(t)值分別為-7.44～-8.70和-11.05(王凱興等,2012),表明它們是殼源的。石板彎巖體中黑云母二長花崗巖和二云母堿長花崗巖具有相似的同位素成分,n(143Nd)/n(144Nd)值在0.511942～0.512477之間變化,全巖εNd(t)值在-8.52～-11.76之間變化(黃文婷等,2015),說明兩者均為殼源。

5 討論

大量的印支期花崗巖分布在湘贛桂及鄰區(qū),帶來了豐富的金屬礦產(chǎn)資源(南京大學(xué)地質(zhì)系,1981)。對于這些印支期花崗巖的成因尚存在不同的觀點(diǎn):① 它們可能是島弧環(huán)境的產(chǎn)物(Hsü et al.,1990);② 它們可能是巖石圈減薄和基性巖漿底侵作用的結(jié)果(郭鋒等,1997);③ 它們疑是陸殼疊置加厚作用的表現(xiàn)(金文山,1997;王岳軍等,2005)。根據(jù)該地區(qū)印支期花崗巖呈面型分布的特征(任紀(jì)舜,1990;張國偉等,2013),筆者等認(rèn)為第一種成因觀點(diǎn)應(yīng)該不成立;又根據(jù)該地區(qū)很少發(fā)育印支期基性侵入巖和基性火山巖的特征(柏道遠(yuǎn)等,2007),筆者等認(rèn)為第二種成因觀點(diǎn)似乎也不成立;相反,根據(jù)該地區(qū)發(fā)育大量的印支期逆沖斷裂與褶皺變形(金文山,1997;柏道遠(yuǎn)等,2006)和面狀分布的花崗巖的特征(任紀(jì)舜,1990;張國偉等,2013),筆者等認(rèn)同第三種成因觀點(diǎn)。在早三疊世印支陸塊向北運(yùn)動(dòng),在越南北部的松馬(Song Ma)構(gòu)造帶拼接到華南陸塊上(孫濤等,2003),導(dǎo)致了湘贛桂及鄰區(qū)的印支期陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)。一個(gè)理想的造山運(yùn)動(dòng)包括同造山(擠壓作用)和造山后(伸展作用)兩個(gè)階段(肖慶輝等,2002),分別產(chǎn)生同造山和造山后花崗巖(肖慶輝等,2002;汪相,2022;汪相和樓法生,2022)。事實(shí)上,在湘贛桂及鄰區(qū)確實(shí)出現(xiàn)了印支早期和印支晚期兩個(gè)階段的花崗巖(Wang Yuejun et al.,2007;于津海等,2007;徐先兵等,2009;Mao Jianren et al.,2011;張龍升等,2012;張懷峰等,2014;覃曉云等,2017;覃洪鋒等,2018),兩者分別顯示出同造山和造山后的構(gòu)造屬性(Wang Yuejun et al.,2007;于津海等,2007;徐先兵等,2009;Mao Jianren et al.,2011;張龍升等,2012;張懷峰等,2014)。然而,這兩類花崗巖在巖相學(xué)和巖石化學(xué)方面有何種差異?它們以何種方式侵入定位?兩者的定位年齡有多大的差別?它們是如何伴生各種類型的巖漿熱液礦床的?這些成巖—成礦作用的驅(qū)動(dòng)力來自哪里?顯然,對這些科學(xué)問題開展討論和解答,有益于我們深刻理解華南的印支運(yùn)動(dòng),故具有極其重要的地質(zhì)意義。

5.1 同造山花崗巖

造山運(yùn)動(dòng)都始于擠壓作用,但當(dāng)擠壓作用達(dá)到高峰時(shí),加厚地殼內(nèi)部才發(fā)生深熔作用,形成深部巖漿房(Hutton and Reavy,1992);隨后,深部巖漿房中的殼源花崗巖漿沿地殼規(guī)模的深大斷裂主動(dòng)侵位,從而形成大規(guī)模的同造山花崗巖(Harris et al.,1986)。通過對紫云山和石板彎兩個(gè)復(fù)式花崗巖體的巖相學(xué)、巖石化學(xué)和鋯石學(xué)研究,筆者等發(fā)現(xiàn)主體花崗巖具有鮮明的同造山花崗巖的特征,具體闡述如下:

(1)殼源性:紫云山花崗閃長巖和石板彎黑云母二長花崗巖中鋯石的εHf(t)值變化范圍為-1.0～-7.3(表7和圖8),屬于殼源花崗巖(Vervoort et al.,2000)。紫云山花崗閃長巖的全巖n(87Sr)/n(86Sr)初始值為0.71452～0.71726,全巖εNd(t)值為-7.44～-8.70(王凱興等,2012);石板彎復(fù)式花崗巖體的εNd(t)值在-8.52～-11.76之間變化(黃文婷等,2015),說明它們的源巖物質(zhì)來自深部地殼。張國偉等(2013)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示,華南印支期花崗巖的n(87Sr)/n(86Sr)初始值為0.7101～0.7325,εNd(t)值為-6.4～-10.8,鋯石εHf(t)值為-2.0～-20.2,對應(yīng)于Nd和Hf的模式年齡集中于1.2～2.5 Ga,說明它們來源于前寒武紀(jì)陸殼物質(zhì)。因此,筆者等推測這兩個(gè)印支期花崗巖漿來自地殼加厚過程中產(chǎn)生的深部巖漿房。

(2)巖基產(chǎn)狀:由于強(qiáng)烈的擠壓作用,巖漿房中大量的花崗巖漿主動(dòng)侵位形成同造山的花崗巖基。李獻(xiàn)華等(2007)、汪相和樓法生(2022)的研究顯示,南嶺地區(qū)的金雞嶺、龍?jiān)磯?、姑婆山、佛岡、大東山、武平等花崗巖基形成于燕山早期的擠壓環(huán)境中;拉薩地塊的曲水、岡仁波齊等巖基則形成于印度—亞洲大陸碰撞的環(huán)境中(莫宣學(xué)等,2005)。本文的紫云山和石板彎復(fù)式花崗巖體的主體花崗巖都為巖基產(chǎn)狀(伍靜等,2012;文春華等,2017)。湘贛桂及鄰區(qū)的許多復(fù)式花崗巖體(如:湖南五峰仙巖體,據(jù)陳迪等,2017;湖南白馬山巖體,據(jù)王川等,2021;湖南關(guān)帝廟巖體,據(jù)趙增霞等,2015;湖南大義山巖體,據(jù)伍光英等,2005;江西大富足巖體,據(jù)張萬良,2006;江西桂坑巖體,據(jù)熊建等,2019;廣西苗兒山和越城嶺巖體,據(jù)伍靜等,2012;廣東諸廣山巖體,據(jù)王凱興等,2012;廣東油洞巖體,據(jù)黃國龍等,2012;廣東貴東巖體,據(jù)徐夕生等,2003)中的主體花崗巖均以巖基產(chǎn)出,其中湖南大義山主體花崗巖的出露面積約210 km2(伍光英等,2005),江西大富足主體花崗巖的出露面積達(dá)400 km2(王登紅等,2012)。另外,同造山花崗巖漿基本上是沿著推覆構(gòu)造主動(dòng)侵位的(Hutton and Reavy,1992),因此同造山花崗巖往往平行深大斷裂分布,且產(chǎn)于(復(fù))背斜的軸部(舒良樹,2007)。在構(gòu)造上,紫云山復(fù)式花崗巖體受長壽街—雙牌深大斷裂的控制且走向大致與其平行,并且它出露在羅山復(fù)式背斜的軸部(劉凱等,2014;魯玉龍等,2017),而石板彎復(fù)式花崗巖體則受到越城嶺深大斷裂的控制(蘇富彬,2010)。湘贛桂及鄰區(qū)的許多花崗巖體也有類似現(xiàn)象,如:江西大富足主體花崗巖的定位與邵武—河源斷裂密切相關(guān)(張萬良,2006)、湖南大義山主體花崗巖受彬州—邵陽構(gòu)造帶嚴(yán)格控制(伍光英等,2005)。傅昭仁等(1999)的研究也發(fā)現(xiàn),湘贛地區(qū)的同造山花崗巖基本上發(fā)育于復(fù)背斜核部,且以巖基狀產(chǎn)出。

(3)低分異性:由于同造山花崗巖漿的產(chǎn)生與定位都發(fā)生在擠壓作用的高峰階段,它們在巖漿房中停留時(shí)間很短而沒有發(fā)生充分的分離結(jié)晶作用,所以同造山花崗巖總是顯示出低分異的地球化學(xué)特征(汪相,2018,2022)。巖相學(xué)觀察顯示,紫云山和石板彎復(fù)式花崗巖體的主體花崗巖的主要礦物為鉀長石、斜長石(平均牌號為An31.2,見表1)、石英、黑云母和少量角閃石,副礦物為鋯石、磷灰石、獨(dú)居石、Ti—Fe氧化物等(見第2節(jié)),為普通花崗巖的礦物組成。在巖石化學(xué)上,這兩個(gè)巖石具有正常的主量元素(Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K等)含量(表2和圖3),富相容元素Ba、Sr、V、Cr、Co、Ni、Zr、Hf、Th及輕稀土元素等,貧不相容元素Rb、Nb、Ta、U、Ga、Y及重稀土元素等,Eu負(fù)異常不明顯(Eu/Eu*平均值為0.49)(表3、4和圖4)。這些巖相學(xué)和巖石化學(xué)特征表明,它們的母巖漿分異程度很低,即它們來自剛形成的深部巖漿房(汪相,2018,2022)。湘贛桂及鄰區(qū)許多復(fù)式巖體的主體花崗巖(如:江西金灘黑云母花崗巖,據(jù)趙葵東等,2013;江西大富足黑云母花崗巖,據(jù)張萬良,2006;湖南白馬山黑云母花崗巖,據(jù)王川等,2021;湖南瓦屋塘黑云母花崗巖,據(jù)柏道遠(yuǎn)等,2006;湖南陽明山黑云母花崗巖,據(jù)劉偉等,2014)同樣具有與上述兩個(gè)花崗巖完全相同的巖相學(xué)和巖石化學(xué)特征,皆被認(rèn)為是低分異花崗巖漿的結(jié)晶產(chǎn)物。

(4)早期的定位年齡:紫云山和石板彎復(fù)式花崗巖體中主體花崗巖的成巖年齡分別為239.6±2.3 Ma和239.4±3.1 Ma(見4.3節(jié))。這兩個(gè)年齡值與湘贛桂及鄰區(qū)印支早期花崗巖的形成年齡峰期(～239 Ma,見圖9)完全吻合,而那些印支早期花崗巖已被許多學(xué)者確定為同造山花崗巖(Charvet et al.,1996;王岳軍等,2002;Wang Yuejun et al.,2007;于津海等,2007;徐先兵等,2009;Mao Jianren et al.,2011;張懷峰等,2014)。值得注意的是,華南地區(qū)高級變質(zhì)巖的峰期變質(zhì)年齡為236 Ma(Wang Yuejun et al.,2013),非常接近同造山花崗巖侵位年齡的峰值。

圖9 湘贛桂及鄰區(qū)印支期同造山花崗巖、造山后花崗巖定位年齡和巖漿熱液礦床成礦年齡的直方圖(數(shù)據(jù)來自表8)

(5)擠壓環(huán)境:湘贛桂及鄰區(qū)在早中三疊遭受了強(qiáng)烈的陸內(nèi)擠壓造山或陸內(nèi)碰撞匯聚造山作用,形成了大量褶皺帶和逆沖推覆構(gòu)造,造成了陸殼的增厚(莊錦良等,1988;孫濤等,2003;柏道遠(yuǎn)等,2007)。例如,湘東南地區(qū)泥盆紀(jì)—中三疊世早期地層褶皺回返和海洋盆地封閉(柏道遠(yuǎn)等,2006);沿北北東向茶陵—郴州斷裂發(fā)生強(qiáng)烈的陸內(nèi)俯沖匯聚作用(莊錦良等,1988;傅昭仁等,1999)。金文山(1997)、王岳軍等(2005)、柏道遠(yuǎn)等(2007)認(rèn)為,印支期花崗巖是陸殼疊置加厚作用的結(jié)果,而不應(yīng)該是巖漿底侵作用的產(chǎn)物(基于同期基性巖缺失的事實(shí))。王岳軍等(2002)通過湖南印支期花崗巖的形成環(huán)境數(shù)值模擬和綜合分析得出結(jié)論,地殼的疊置加厚可導(dǎo)致中下地殼界面溫度升高到700℃以上,從而引起中地殼片麻質(zhì)巖石熔融而形成花崗巖漿房。另一方面,在260～230 Ma期間,華南大量發(fā)育了逆沖推覆構(gòu)造(彭少梅和彭松柏,1995;Chen Aigen,1999),而逆沖斷裂已被認(rèn)為是同造山花崗巖漿主動(dòng)侵位的天然通道(Hutton and Reavy,1992),這與華南印支期花崗巖漿的侵位普遍受深大斷裂控制(Yu Jinhai et al.,2007)的事實(shí)是一致的。值得一提的是,紫云山花崗閃長巖中包含大量的暗色微粒包體,而汪相(2023)認(rèn)為擠壓環(huán)境是暗色微粒包體形成的必要條件。

基于以上討論,筆者等認(rèn)為紫云山花崗閃長巖和石板彎黑云母二長花崗巖(包括湘贛桂及鄰區(qū)～239 Ma定位年齡、低分異、巖基產(chǎn)狀的花崗巖體)為典型的同造山花崗巖。

5.2 造山后花崗巖

在印支造山運(yùn)動(dòng)的擠壓高峰(以大量同造山花崗巖的侵入作用為標(biāo)志)后,湘贛桂及鄰區(qū)的構(gòu)造環(huán)境由擠壓向松弛過渡(鐘大賚,1998;王岳軍等,2022)。與此同時(shí),深部巖漿房中巨量的花崗巖漿開始漫長的分離結(jié)晶作用,即高熔點(diǎn)而較早結(jié)晶的鐵鎂礦物、副礦物、鈣質(zhì)斜長石等在重力作用下沉向巖漿房底部,而巖漿房上部則聚集富含不相容組分的殘余巖漿(Cerny et al.,2005;Wang Xiang et al.,2021)。至晚三疊世,本區(qū)的構(gòu)造環(huán)境由松弛進(jìn)入拉張(孫濤等,2003;于津海等,2007),表現(xiàn)為印支早期發(fā)育的壓扭斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)閺埮嗔?導(dǎo)致深部巖漿房中高度分異的、體量較小的殘余巖漿沿著這些斷裂被動(dòng)侵位,以補(bǔ)體花崗巖的形式侵入到主體花崗巖(同造山花崗巖)巖基中,形成復(fù)式花崗巖體。由于它們的巖漿在巖漿房中經(jīng)歷了高度的分離結(jié)晶作用,它們的巖性呈現(xiàn)為高分異的二云母/白云母堿長花崗巖。通過對紫云山和石板彎兩個(gè)復(fù)式花崗巖體中補(bǔ)體花崗巖的巖相學(xué)、巖石化學(xué)和鋯石學(xué)研究,筆者等確定,紫云山白云母堿長花崗巖和石板彎二云母堿長花崗巖為造山后花崗巖。這一點(diǎn)可得到下列事實(shí)的支持:

(1)同源性:紫云山巖體中白云母堿長花崗巖(補(bǔ)體花崗巖)和花崗閃長巖(主體花崗巖)中的鋯石n(176Hf)/n(177Hf)初始值和εHf(t)值幾乎完全相同,石板彎巖體中二云母堿長花崗巖(補(bǔ)體花崗巖)和黑云母二長花崗巖(主體花崗巖)中的鋯石n(176Hf)/n(177Hf)初始值和εHf(t)值也幾乎完全一致(表7和圖8),說明補(bǔ)體花崗巖和主體花崗巖是同源的。鐘玉芳等(2011)測得印支期江西蒙山復(fù)式巖體的黑云母花崗巖(主體花崗巖)和細(xì)?；◢弾r(補(bǔ)體花崗巖)的全巖n(87Sr)/n(86Sr)初始值分別為0.7117和0.7122,證明兩者是同源的;柏道遠(yuǎn)等(2016)通過微量元素(稀土元素)分析也發(fā)現(xiàn)印支期湖南瓦屋塘復(fù)式巖體的早期侵入體(黑云母花崗巖)和晚期侵入體(二云母花崗巖)是同源的,但后者的巖漿分異程度明顯高于前者。

(2)高分異性:造山后花崗巖漿就是產(chǎn)生同造山花崗巖漿的巖漿房中的殘余巖漿,因?yàn)槠浣?jīng)歷了長時(shí)間的分離結(jié)晶作用而表現(xiàn)出高分異的巖相學(xué)和地球化學(xué)特征(汪相,2018,2022)。紫云山白云母堿長花崗巖和石板彎二云母堿長花崗巖(皆為補(bǔ)體花崗巖)的主要礦物為鉀長石、鈉長石(平均牌號為An2.83,見表1)、石英、白云母,含較多的揮發(fā)分礦物和金屬硫化物(見第2節(jié));富Si貧(Ca+Mg+Fe)和(Ti+P)(表2和圖3),貧相容元素(Ba、Sr、V、Cr、Co、Ni、Zr、Hf、Th和輕稀土元素),富不相容元素(Rb、Nb、Ta、U、Ga、Y),且有強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常(Eu/Eu*平均值為0.14)(表3、4和圖4)。這些巖相學(xué)和巖石化學(xué)特征表明,它們的母巖漿經(jīng)歷過高度的分離結(jié)晶作用,為深部巖漿房中的殘余巖漿(汪相,2018,2022)。湘贛桂及鄰區(qū)許多復(fù)式巖體中的補(bǔ)體花崗巖(如:江西金灘二云母花崗巖,據(jù)趙葵東等,2013;湖南瓦屋塘二云母花崗巖,據(jù)柏道遠(yuǎn)等,2016;湖南陽明山白云母花崗巖,據(jù)劉偉等,2014;湖南白馬山二云母花崗巖,據(jù)王川等,2021;廣西栗木白云母花崗巖,據(jù)羊士贛和王瑞湖,2004)也有相似的巖相學(xué)和巖石化學(xué)特征,說明它們都經(jīng)歷過長時(shí)間的分離結(jié)晶作用,故被認(rèn)為是造山后花崗巖。

(3)晚期的定位年齡:紫云山白云母堿長花崗巖和石板彎二云母堿長花崗巖(皆為補(bǔ)體花崗巖)的成巖年齡分別為217.4±2.8 Ma和217.4±2.2 Ma(見4.3節(jié)),這兩個(gè)年齡都落在湘贛桂及鄰區(qū)印支晚期花崗巖的定位年齡峰期內(nèi)(～217 Ma,見圖9),比印支早期同造山花崗巖的峰期定位年齡(～239 Ma,見圖9)晚了～22 Ma。丁興等(2005)和王麗娟等(2007)的研究顯示225～207 Ma的花崗巖具有板內(nèi)—碰撞后的特征,屬于造山后花崗巖。文獻(xiàn)資料反映,大多數(shù)印支晚期花崗巖已被定性為造山后花崗巖(王岳軍等,2002;陳衛(wèi)鋒等,2006;Wang Yuejun et al.,2007;于津海等,2007;徐先兵等,2009;Mao Jianren et al.,2011;張懷峰等,2014)。

(4)巖瘤/巖脈產(chǎn)狀:根據(jù)上述同源性、高分異性和晚期定位年齡的特征,造山后花崗巖漿可以被認(rèn)為是同造山花崗巖漿在巖漿房中經(jīng)過了長時(shí)間(～22 Ma)的分離結(jié)晶作用后的殘余巖漿,故它們的體量一般很小(汪相,2018,2022)。在野外,作為補(bǔ)體相的紫云山白云母堿長花崗巖和石板彎二云母堿長花崗巖分別以巖脈和巖瘤產(chǎn)狀出露(圖1),這與它們的造山后花崗巖的構(gòu)造屬性基本吻合。實(shí)際上,印支晚期白云母/二云母堿長花崗巖普遍以巖株/巖瘤/巖脈的產(chǎn)狀出露于早期侵位的花崗巖基中(如:江西金灘二云母花崗巖,據(jù)趙葵東等,2013;湖南陽明山白云母花崗巖,據(jù)劉偉等,2014;湖南瓦屋塘二云母花崗巖,據(jù)柏道遠(yuǎn)等,2016)。

(5)伸展環(huán)境:大量研究結(jié)果顯示,至晚三疊世湘贛桂及鄰區(qū)由松弛進(jìn)入伸展的構(gòu)造環(huán)境(Charvet et al.,1996;于津海等,2007;Wang Yuejun et al.,2007,2013;徐先兵等,2009;Mao Jianren et al.,2011)。通過華南板塊印支期最早侵位的基性巖(湖南道縣玄武巖中輝長巖捕擄體)的測年工作,范蔚茗等(2003)認(rèn)為,華南地區(qū)在220 Ma時(shí)存在一次巖石圈伸展減薄事件;同時(shí),大量出現(xiàn)的A型花崗巖(如:浙西南靖居A型花崗巖,據(jù)李萬友等,2012;湖南錫田A型花崗巖,據(jù)姚遠(yuǎn)等,2013;江西蔡江A型花崗巖,據(jù)Zhao Kuidong et al.,2013)也證實(shí)了印支晚期的伸展環(huán)境。

基于以上討論,筆者等認(rèn)為紫云山白云母堿長花崗巖和石板彎二云母堿長花崗巖(包括湘贛桂及鄰區(qū)～217 Ma定位年齡、高分異、巖瘤/巖株產(chǎn)狀的花崗巖體)為典型的造山后花崗巖。

5.3 湘贛桂及鄰區(qū)的印支運(yùn)動(dòng)

“印支運(yùn)動(dòng)”最早是Deprat(1914)提出的,源于越南三疊紀(jì)Pre-Norian(前諾利階)和Pre-Rhaetian(前瑞替階)間的兩個(gè)不整合面。目前該運(yùn)動(dòng)已被定義為:由印支地塊與華南地塊之間的碰撞引起的一次發(fā)生在三疊紀(jì)的造山作用(Deprat,1914;任紀(jì)舜,1990;Carter et al.,2001;Faure et al.,2014)。前人已針對該構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在華南地區(qū)的強(qiáng)烈表現(xiàn)(如:逆沖推覆構(gòu)造、地層缺失、花崗巖漿活動(dòng)及成礦作用等)展開了廣泛深入的研究工作,取得了一系列重大認(rèn)識(Wang Yuejun et al.,2007,2013;柏道遠(yuǎn)等,2016)。然而,如何界定華南地區(qū)的“印支運(yùn)動(dòng)”?即:它始于什么時(shí)間?分作幾個(gè)階段?終于什么時(shí)間?尚未有確切的定論。筆者等依靠湘贛桂及鄰區(qū)的花崗巖的定位年齡和構(gòu)造屬性等大量的文獻(xiàn)資料,試圖對上述問題開展討論。

首先,筆者等認(rèn)為華南地區(qū)印支運(yùn)動(dòng)的擠壓作用階段始于～250 Ma,終于～225 Ma,即印支早期的時(shí)間跨度為～250 Ma至～225 Ma,基于以下4點(diǎn)理由:

(1)華南板塊與印支板塊陸陸碰撞開始于早三疊世(Lepvrier et al.,1997;Faure et al.,2014),具體地說為258～243 Ma之間(Lepvrier et al.,1997;Carter et al.,2001),其中值為～250 Ma。因此,許多學(xué)者都把～250 Ma作為印支運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間(于津海等,2007;張國偉等,2013;覃洪鋒等,2018;王岳軍等,2022)。

(2)三疊紀(jì)初的華南板塊可能還受到峨眉山地幔柱活動(dòng)(謝桂青等,2001)、揚(yáng)子地塊碰撞(許靖華等,1987)和古太平洋俯沖作用(Li Zhengxiang et al.,2007)等多個(gè)構(gòu)造體制的影響,造成陸內(nèi)地殼物質(zhì)疊置加厚(地殼厚度可達(dá)45 km以上,據(jù)王岳軍等,2002),從而產(chǎn)生面型分布的印支早期花崗巖(任紀(jì)舜,1990;張國偉等,2013)。結(jié)合筆者等的年齡測試數(shù)據(jù)(見4.3節(jié))和年齡數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析(圖9)以及前人的構(gòu)造學(xué)分析(徐先兵等,2009;張國偉等,2013;張懷峰等,2014),印支期同造山花崗巖的定位年齡峰值出現(xiàn)在～239 Ma,即同造山作用開始后的～10 Ma之后才出現(xiàn)大量的同造山花崗巖,這一點(diǎn)與南嶺地區(qū)同造山花崗巖的形成時(shí)間(～155 Ma,據(jù)汪相和樓法生,2022)晚于燕山運(yùn)動(dòng)的起始時(shí)間(～165 Ma,據(jù)汪相和樓法生,2022)約10 Ma的事實(shí)非常相似。

(3)在該同造山作用階段,華南地區(qū)發(fā)育了大量逆沖推覆構(gòu)造(彭少梅和彭松柏,1995)、韌性剪切帶(蔡建新,2006)和蓋層褶皺(柏道遠(yuǎn)等,2006;徐先兵等,2009),也出現(xiàn)了走向北西西或近東—西向具右旋走滑壓扭性逆沖構(gòu)造體系(王岳軍等,2022)和南北向的擠壓縮短(Wang Yuejun et al.,2013)。

(4)許多學(xué)者認(rèn)為印支運(yùn)動(dòng)的擠壓作用向伸展作用的轉(zhuǎn)換發(fā)生在中三疊世至晚三疊世之間(Wang Yuejun et al.,2007;宋博等,2013;張懷峰等,2014;覃洪鋒等,2018),少數(shù)學(xué)者明確地定為～225 Ma(于津海等,2007;Wang Yuejun et al.,2010)。

值得指出的是,秦嶺—大別超高壓碰撞造山帶形成于～240 Ma(李曙光等,1993),與華南板內(nèi)大規(guī)模同造山花崗巖漿作用同時(shí)發(fā)生,這意味著在印支早期發(fā)生了華南板塊與華北板塊的碰撞拼合作用。

其次,筆者等認(rèn)為華南地區(qū)印支運(yùn)動(dòng)的伸展作用階段始于～225 Ma,終于～215 Ma,即印支晚期的時(shí)間跨度為～225 Ma至～215 Ma,基于以下3點(diǎn)理由:

(1)從晚三疊世開始,華南地區(qū)進(jìn)入造山后的伸展作用階段(Charvet et al.,1996;鐘大賚,1998;于津海等,2007;Mao Jianren et al.,2011;張懷峰等,2014;覃洪鋒等,2018)。部分學(xué)者認(rèn)為該伸展階段可以持續(xù)到～215 Ma(覃洪鋒等,2018)。

(2)大規(guī)模造山后花崗巖的侵入作用指示了伸展作用達(dá)到高潮,同時(shí)也預(yù)示了伸展作用即將結(jié)束(汪相和樓法生,2022;汪相,2022)。事實(shí)上,南嶺地區(qū)燕山期造山后花崗巖的定位年齡為～133 Ma,伸展作用結(jié)束的時(shí)間為～130 Ma(汪相和樓法生,2022),兩者之間相差～3 Ma。筆者等的年齡測試結(jié)果(見4.3節(jié))和年齡數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析(圖9)以及前人的構(gòu)造學(xué)分析(于津海等,2007;徐先兵等,2009;張國偉等,2013;張懷峰等,2014)都顯示華南地區(qū)造山后花崗巖的定位年齡峰值出現(xiàn)在～217 Ma。因此,筆者等采納印支期伸展作用的結(jié)束時(shí)間為～215 Ma(覃洪鋒等,2018),兩者之間相差約2 Ma。

(3)在該造山后作用階段,廣西憑祥三疊世盆地中出現(xiàn)219 Ma的堿質(zhì)基性巖(宋博等,2013);而在華南地區(qū),發(fā)現(xiàn)有多個(gè)A型花崗巖體(覃曉云等,2017;Xu Xianbing et al.,2018),它們的定位年齡接近于伸展作用的高峰期,如:福建高溪的A型花崗巖(214.6 Ma,據(jù)陳迪云等,1997)和浙江靖居的正長花崗巖(215 Ma,據(jù)李萬友等,2012)。

因此,筆者等認(rèn)為華南地區(qū)整個(gè)印支運(yùn)動(dòng)開始于～250 Ma,結(jié)束于～215 Ma,其中印支早期(即同造山階段)的時(shí)間范圍為～250 Ma至～225 Ma(以同造山花崗巖的峰期年齡～239 Ma為標(biāo)志),印支晚期(即造山后階段)的時(shí)間范圍為～225 Ma至～215 Ma(以造山后花崗巖的峰期年齡～217 Ma為標(biāo)志)(圖9)。

5.4 成礦作用

南嶺地區(qū)(即湘贛桂及鄰區(qū))的燕山期花崗巖一枝獨(dú)秀,是最主要的成礦花崗巖(陳毓川等,2014)。近年來的找礦勘探工作發(fā)現(xiàn),一些原本為燕山期的礦床被確定為印支期(如:湖南荷花坪錫多金屬礦,據(jù)蔡明海等,2006;江西仙鵝塘鎢錫礦,據(jù)劉善寶等,2008)。事實(shí)上,在南嶺地區(qū),印支期花崗巖具有不可估量的成礦能力(華仁民等,2010)。它們可以產(chǎn)生許多超大型—大型的巖漿熱液礦床(如:湖南錫礦山銻礦,據(jù)匡文龍,2000;湖南川口鎢礦,據(jù)蔡富成等,2021;廣東諸廣山鈾礦,據(jù)陳培榮等,2007;廣西栗木鎢錫礦,據(jù)楊鋒等,2009)。然而,與印支期成礦作用相關(guān)的是哪個(gè)年齡段、哪種成因類型的花崗巖?印支期巖漿熱液礦床是如何形成的?筆者等通過廣西云頭界鎢礦的成礦年齡測定和湘贛桂及鄰區(qū)巖漿熱液礦床的成礦年齡統(tǒng)計(jì)分析確定這些巖漿熱液礦床主要形成于印支晚期(215～225 Ma),它們的“成礦母巖”是印支晚期的造山后花崗巖,依據(jù)如下:

(1)毛景文等(2008)和李曉峰等(2012)發(fā)現(xiàn)南嶺地區(qū)的印支期的成礦作用集中在220～210 Ma之間。筆者等通過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),湘贛桂及鄰區(qū)印支期巖漿熱液礦床的成礦年齡主要分布在224～212 Ma范圍內(nèi)(表8和圖9),這與該地區(qū)大量的造山后花崗巖的形成年齡(224～212 Ma,見表8和圖9)完全吻合。筆者等測定的石板彎復(fù)式花崗巖體中云頭界鎢礦的成礦時(shí)間為217.7±2.8 Ma,補(bǔ)體相二云母堿長花崗巖的形成年齡為217.4±2.2 Ma(見4.3節(jié)),兩者完全相等且落在印支晚期的時(shí)間段內(nèi)。湘贛桂及鄰區(qū)其他礦床也有類似特征,即成礦年齡與造山后花崗巖的定位年齡相等,如:栗木巖體的錫成礦年齡(214.3 Ma,據(jù)李曉峰等,2012)和白云母花崗巖的定位年齡(218.3 Ma,據(jù)康志強(qiáng)等,2012)、王仙嶺巖體的鎢成礦年齡(219.5 Ma,據(jù)嚴(yán)宸,2019)和二云母花崗巖的定位年齡(217.8 Ma,據(jù)嚴(yán)宸,2019)、川口巖體中的鎢成礦年齡(224.6 Ma,據(jù)蔡富成等,2021)和白云母花崗巖的定位年齡(223.1 Ma,據(jù)蔡富成等,2021)。

表8 湘贛桂及鄰區(qū)印支早期同造山花崗巖、印支晚期造山后花崗巖及其巖漿熱液礦床的代表性年代學(xué)數(shù)據(jù)一覽表

(2)筆者等揭示出,大坪銣礦與紫云山復(fù)式巖體中的白云母堿長花崗巖(補(bǔ)體花崗巖)伴生在一起,云頭界鎢礦與石板彎復(fù)式巖體中的二云母堿長花崗巖(補(bǔ)體花崗巖)相鄰,巖漿—熱液礦床與補(bǔ)體花崗巖之間具有緊密的空間關(guān)系(圖1)。毛景文等(2008)提到,湘贛桂及鄰區(qū)的印支期巖漿熱液礦床往往圍繞造山后花崗巖(主要為二云母堿長花崗巖)分布,如:廣西都龐嶺二云母花崗巖與鎢錫礦緊密接觸(鄒先武等,2009)、廣西栗木錫礦體產(chǎn)在白云母花崗巖中(康志強(qiáng)等,2012)、江西九龍腦二云母花崗巖在空間上與鈾礦關(guān)系密切(王登紅等,2016)、湖南崇陽坪補(bǔ)體花崗巖在空間上與鎢成礦關(guān)系密切(蘇康明等,2016)、湖南王仙嶺二云母花崗巖產(chǎn)出鎢礦(嚴(yán)宸,2019)。

(3)筆者等通過對紫云山和石板彎復(fù)式花崗巖體中的補(bǔ)體花崗巖的巖相學(xué)(見第2節(jié))和地球化學(xué)(見第3節(jié))分析發(fā)現(xiàn),它們具有高分異花崗巖的特征,這一點(diǎn)也充分地表現(xiàn)在湘贛桂及鄰區(qū)成礦的造山后花崗巖上(見5.2節(jié))。柏道遠(yuǎn)等(2007)發(fā)現(xiàn),印支期成礦花崗巖普遍富集成礦元素、揮發(fā)分,并具有明顯的Eu負(fù)異常,而高分異的花崗巖漿正是巖漿熱液成礦作用的必要條件(翟裕生等,2011)。

(4)通過比較鋯石的n(176Hf)/n(177Hf)初始值可以判斷鋯石結(jié)晶介質(zhì)的起源特征(Wang Xiang et al.,2003)。本文的云頭界鎢礦和石板彎二云母堿長花崗巖的鋯石分別具有0.282336～0.282529和0.282340～0.282546的n(176Hf)/n(177Hf)初始值以及-10.3～-1.3和-10.5～-3.7的εHf(t)值,兩者的Hf同位素成分幾乎完全一致,顯示出成礦物質(zhì)與高分異的造山后花崗巖是同源的。

綜上所述,印支晚期的巖漿熱液礦床的“成礦母巖”應(yīng)該是印支晚期的造山后花崗巖。然而,造山后花崗巖的產(chǎn)狀通常為巖瘤或巖枝(如:紫云山白云母堿長花崗巖和石板彎二云母堿長花崗巖,見圖1),從質(zhì)量平衡的角度看,這種花崗質(zhì)巖瘤或巖枝不可能分異出中型—大型的稀有金屬礦。事實(shí)上,印支晚期的造山后花崗巖幾乎都是細(xì)?；蛭⒘＝Y(jié)構(gòu)(圖2),暗示著它們的巖漿是快速定位和結(jié)晶的,即它們沒有足夠的時(shí)間“將有用物質(zhì)聚集起來”(翟裕生等,2011)而形成巖漿熱液礦床。那么,造山后花崗巖是如何成為巖漿熱液礦床的“成礦母巖”的呢?

這里,筆者等完全地借用南嶺地區(qū)燕山期(汪相和樓法生,2022)和中國東南部黃山期(汪相,2022)花崗巖漿活動(dòng)及其成礦作用的成礦模式,來闡述湘贛桂及鄰區(qū)印支期花崗巖的成巖—成礦作用。本研究顯示,湘贛桂及鄰區(qū)的～239 Ma主體花崗巖(同造山花崗巖)、～217 Ma補(bǔ)體花崗巖(造山后花崗巖)和～217 Ma稀有金屬礦(表8)構(gòu)成了典型的“三位一體”的時(shí)空特征,它充分地說明了:① 湘贛桂及鄰區(qū)在～239 Ma 達(dá)到擠壓高峰,形成了深部巖漿房及其印支早期同造山花崗巖;② 隨后,留存在深部巖漿房中的大量花崗巖漿開始漫長的分離結(jié)晶作用,導(dǎo)致在巖漿房頂部演化出富含成礦物質(zhì)的殘余巖漿;③ 當(dāng)湘贛桂及鄰區(qū)的構(gòu)造環(huán)境在～217 Ma達(dá)到伸展高峰時(shí),巖漿房中殘余的少量的高分異花崗巖漿沿著張性斷裂快速上升定位;④ 由于壓力和溫度的急劇下降,殘余巖漿中的流體大量逸出而分解成兩部分:富含成礦物質(zhì)的硅質(zhì)流體和堿性長英質(zhì)熔體(Veksler,2004);⑤ 前者的密度和黏度較低,故率先進(jìn)入張性體系的上端,形成脈型或云英巖型巖漿熱液礦床;后者在張性構(gòu)造的下部冷凝結(jié)晶而形成造山后花崗巖。因此,～217 Ma的造山后花崗巖與巖漿熱液礦床是一對同源分體,兩者的時(shí)空分布及其成因聯(lián)系顯示了完整的(成礦物質(zhì))“源—運(yùn)—儲”的成礦過程。當(dāng)然,這個(gè)“三位一體”(主體花崗巖—補(bǔ)體花崗巖—巖漿熱液礦床)的成礦模式能否成立的關(guān)鍵在于:深部巖漿房是否可以在地殼深部存活20 Ma以上。Wang Xiang等(2021)已通過熱力學(xué)計(jì)算證明,在地殼20 km深處的、體積大于475 km3的花崗巖漿房,從初始巖漿溫度(約950℃,據(jù)Hall,1996)下降到固相線溫度(約600℃,據(jù)London et al.,1989)可以持續(xù)20 Ma以上。

6 結(jié)論

通過對湖南紫云山和廣西石板彎兩個(gè)復(fù)式花崗巖體的巖相學(xué)、巖石化學(xué)和鋯石學(xué)的系統(tǒng)研究,本文初步獲得以下結(jié)論:

(1)兩個(gè)復(fù)式花崗巖體的主體相具有正?；◢弾r的組成礦物(斜長石、鉀長石、石英、黑云母和普通角閃石)和巖石化學(xué)成分(如:SiO2含量為67.23%～71.94%、FeOT含量為2.03%～3.73%),富相容的微量元素(如:Ba、Sr、Zr),貧不相容的微量元素(如:Rb、Ta、U),Eu負(fù)異常不明顯(Eu/Eu*平均值為0.49)。它們的(巖漿)鋯石U-Pb年齡平均值為239.7±3.3 Ma,(巖漿)鋯石εHf(t)值變化范圍為-8.8～-1.0,代表華南印支運(yùn)動(dòng)的同造山花崗巖。

(2)兩個(gè)復(fù)式花崗巖體的補(bǔ)體相具有高分異特征的組成礦物(鉀長石、鈉長石、石英、白云母和少量揮發(fā)分礦物)和巖石化學(xué)成分(富Si貧Ca、Mg、Fe),貧相容元素(如:Ba、Sr、Zr),富不相容元素(如:Rb、Ta、U),并具有強(qiáng)烈Eu負(fù)異常(Eu/Eu*平均值為0.14)。它們的(熱液)鋯石U-Pb年齡平均值為217.4±3.6 Ma,(熱液)鋯石εHf(t)值變化范圍為-10.3～-1.3,故它們是由與主體花崗巖同源的高分異花崗巖漿結(jié)晶而成,代表華南印支運(yùn)動(dòng)造山后花崗巖。

(3)云頭界鎢礦石中的(熱液)鋯石U-Pb年齡為217.7±2.8 Ma、(熱液)鋯石εHf(t)值為-10.5～-3.7,與石板彎二云母堿長花崗巖的(熱液)鋯石U-Pb年齡和(熱液)鋯石Hf同位素成分完全相同,說明兩者之間具有密切的成因聯(lián)系。

結(jié)合湘贛桂及鄰區(qū)的構(gòu)造地質(zhì)資料和花崗巖漿活動(dòng)及其成礦作用的年代學(xué)數(shù)據(jù),筆者等建議華南印支運(yùn)動(dòng)始于～250 Ma,終于～215 Ma,其中印支早期(250～225 Ma)的擠壓作用高峰和印支晚期(225～215 Ma)的伸展作用高峰分別出現(xiàn)在～239 Ma和～217 Ma,后者伴生了大量的巖漿熱液成礦作用。

致謝:兩位審稿專家對本文提出了多方面、建設(shè)性的修改意見,湖南省地質(zhì)調(diào)查院文春華高級工程師提供了紫云山復(fù)式花崗巖體的野外資料,南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院潘宇觀工程師、陳佳妮工程師、馬建碩士,協(xié)助完成了部分野外采樣和室內(nèi)分析工作,在此一并表示衷心感謝。