高铁镁S型花岗岩成因剖析——以华南早古生代金溪花岗岩为例.pdf

第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW105高铁镁 S 型花岗岩成因剖析以华南早古生代金溪花岗岩为例一宋振韬1,2)，徐夕生2)1)延安大学石油工程与环境工程学院，陕西延安，716000；2)南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京，210023注：本文为南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室开放基金资助项目（编号：2023-LAMD-K07）的成果。收稿日期：2023-04-10；改回日期：2023-04-30；责任编辑：周健。DOI：10.16509/j.georeview.2023.s1.041作者简介：宋振韬，男，1996 年生，博士，讲师，主要从事火成岩岩石学研究；Email:。关键词：关键词：华南；高铁镁 S 型花岗岩；次生黑云母S 型花岗岩是大陆上地壳分布最广泛的火成岩，一般被认为起源于古老变质沉积岩的部分熔融。近年来，越来越多的研究指出世界上有一些 S型花岗岩，比如南非 Cape 花岗岩岩基、美国Cardigan 岩体以及中国九岭岩体等，均显示出比变沉 积 岩 实 验 熔 体 更 高 的 全 岩 铁 镁 含 量（FeOT+MgO 4%）。目前国内外针对这类特殊的 S型花岗岩开展的研究还比较欠缺，高铁镁 S 型花岗岩的成因仍存在争议和亟待解决的问题。1金溪花岗岩概况金溪花岗岩（锆石 U-Pb 年龄约 442 Ma）位于北武夷地区的江西省金溪县，靠近武夷云开造山带核部北缘，出露面积约 300 km2。金溪花岗岩岩性为黑云母花岗岩，具中粗粒花岗结构和片麻状、块状构造，主要造岩矿物包括石英、斜长石、钾长石和黑云母，副矿物主要为锆石和磷灰石，一些样品中也可以见到少量石榴子石，它们均为独立产出，与其他矿物之间没有交代反应关系。2金溪花岗岩高铁镁特征成因金溪花岗岩表现出显著变化的全岩FeOT+MgO含量（1%7%），这明显不同于变沉积岩熔融实验熔体以及华南同时代其他壳源S 型花岗岩普遍贫铁镁的特点（FeOT+MgO 4%），且二者的全岩地球化学成分（比如微量元素组成）常常呈互补关系（Bachmann and Huber,2016）。而金溪花岗岩表现出连续的化学变化趋势，缺乏明显的硅间断，在地球化学成分上也没有明显的互补关系。此外，金溪高铁镁花岗岩中不存在石榴子石聚晶和被他形石英充填的长石骨架结构以及紧密排列的石英颗粒等指示堆晶作用的微观结地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1106构。综上所述，晶体堆积模式不能解释金溪高铁镁花岗岩的形成。（4）转熔/变质石榴子石夹带：转熔/变质石榴子石的夹带也可能导致金溪花岗岩的高铁镁含量（冯帆等，2022）。金溪花岗岩中的石榴子石均具有高的 MnO 含量（7%），且其边缘的锰铝榴石含量明显增加，它们的锰铝榴石含量（17%52%摩尔比）显著高于钙铝榴石含量（2%5%摩尔比），符合岩浆结晶成因石榴子石的特点。在金溪花岗岩的石榴子石中，无论是熔体包裹体还是黑云母包裹体都没有被发现。而且这些石榴子石都是独立的颗粒，不与矽线石共存。上述特征都说明金溪花岗岩中石榴子石是岩浆结晶成因而非转熔或变质成因。此外，金溪花岗岩铁镁含量与 A/CNK 值、重稀土元素含量之间也未见显著的正相关关系，金溪花岗岩的高 Mg#值和低重稀土含量也排除了夹带富铁、富重稀土的石榴子石的可能。石榴子石夹带模式不能解释金溪花岗岩的高铁镁特征。（5）次生蚀变作用：金溪高铁镁花岗岩中黑云母的含量比低铁镁花岗岩更高，最高可达 20%，这明显高于花岗岩直接结晶黑云母的含量（约 5%）。金溪高铁镁花岗岩中的黑云母多呈定向加长的集合体产出，不与矽线石共生，也不显示石榴子石的假晶，在成分上显示出贫钛（TiO23%）的特征，指示其为后期沿裂隙充填形成的次生黑云母。所以金溪花岗岩的高黑云母含量和高铁镁的特征应该是后岩浆过程导致的。在后岩浆蚀变过程中，热液流体可以将铁镁元素带进花岗岩，导致黑云母化蚀变花岗岩比同类型新鲜花岗岩的铁镁含量更高，这可 能 是 金 溪 高 铁 镁 花 岗 岩 的 铁 镁 元 素 来 源（Parsapoor et al.,2015）。3结论金溪S型花岗岩的高铁镁特征应是后岩浆蚀变过程导致的，后岩浆过程对花岗岩成分和矿物成分的影响在花岗岩成分多样性研究当中也应被考虑。参考文献/References冯帆,徐仲元,董晓杰,连光辉,贾振杨.2022.内蒙古乌拉山地区石榴子石花岗岩中石榴子石转熔成因的显微结构及矿物学证据.地质学报,96(11):38193833.Bachmann O,Huber C.2016.Silicic magma reservoirs in the earths crust.American Mineralogist,101(11):23772404.Clemens J D,Stevens G.2012.What controls chemical variation in graniticmagmas?Lithos,134135:317329.Parsapoor A,Khalili M,Tepley F,Maghami M.2015.Mineral chemistryandisotopiccompositionofmagmatic,re-equilibratedandhydrothermal biotites from Darreh-Zar porphyry copper deposit,Kerman(Southeast of Iran).Ore Geology Reviews,66:200218.Xia Y,Xu X S.2019.A fragment of Columbia supercontinent:Insight forCathaysia block basement from tectono-magmatic evolution andmantle heterogeneity.Geophysical Research Letters,46:20122024.SONG Zhentao,XU Xisheng:Petrogenesis of high-maficityS-type granites:Insight from the early Paleozoic Jinxigranite,South ChinaKeywords:South China；high-maficity S-type granite；secondary biotite图 1金溪花岗岩主量元素协变图：（a）MgOSiO2图解；（b）FeOTSiO2图解