皖南石耳山新元古代花岗岩锆石U-Pb定年以及元素和氧同位素地球化学研究

摘要

对皖南新元古代石耳山花岗岩样品进行了锆石微区U-Pb定年、全岩主微量元素分析和Sr-Nd同位素分析以及矿物氧同位素分析.结果表明,石耳山花岗岩中存在两个时代的岩浆锆石,对应的U-Pb年龄分别为777±9 Ma和827±15 Ma.总体上石耳山花岗岩的特征为:高SiO2(74.7%～78.5%)、高K2O(3.99%～5.64%)和高K2O/Na2O比值(1.5～3.0),以及很低的基性组分含量(ΣTiO2+ FeO+MgO=1.2%～3.0%),显示出高度演化的地壳物质.并具有LREE富集的右倾模式和强烈的Eu负异常(Eu/Eu*=0.2～0.4).全岩εNd(t)值(-0.53～+0.72),指示其岩浆源区含有显著的亏损地幔组分.样品的锆石δ18O值为2.4‰～7.1‰,显示石耳山花岗岩为低δ18O值岩浆岩;相对较大的δ18O值变化范围,说明其成因与高温超固相热液蚀变作用有关.其余矿物与锆石相比,大多数表现出很大的δ18O值变化范围,表明经历了不同程度的高温热液蚀变.根据这些岩石的同位素年代学和地球化学特征,认为U-Pb年龄为827±15 Ma的锆石应为继承来源,而年龄为777±9 Ma的锆石可解释为同时代岩浆成因.因此在1000～880 Ma中,皖南出现过大规模的幔源岩浆活动,沿着大陆边缘形成初生地壳.约827±15 Ma热事件(地幔超柱活动?)使岩石圈地幔及其上覆地壳加热,导致拉伸加厚地壳内部的初生地壳重熔形成岩浆岩.随着裂谷的快速打开,约780 Ma幔源岩浆沿裂谷带上涌, 启动了中上地壳裂谷带高温热液蚀变, 同期喷发了大量的火山岩.裂谷带内的岩浆围岩经受了不同程度的水-岩交换, 形成各种低δ18O值的蚀变围岩.在约805 ℃时,蚀变围岩开始部分熔融并且同期侵位冷却固结,形成花岗岩.较老的继承锆石大多被熔融,大量形成的是约777±9 Ma结晶的岩浆锆石.由于处于熔体状态的时间很短,使得岩浆未能均一化,而生成具有不同低δ18O值的花岗岩.石耳山花岗岩初生地壳的形成至少经历了2个阶段部分熔融成岩过程,因而具有高硅、高钾和低基性组分等高度演化的地壳物质特征.