华南大容山S型花岗岩体岩石学和锆石U-Pb-Hf-O同位素研究:变沉积岩熔融与紫苏花岗岩成因

摘要

紫苏花岗岩一般是指含紫苏辉石的火成岩,常发育于高级变质地体中.这种花岗岩的含量虽不多,但其地球化学特征和强度参数有很宽的变化范围.它们常形成典型的斜长岩-二长岩-紫苏花岗岩-花岗岩(AMCG)岩套,但与S型花岗岩的共生却很少见.出露在华南广西省的大容山S型花岗岩体(DSGC)包括很多小的岩体,以大容山岩体、旧州岩体和台马岩体为代表.其特征的镁铁质矿物组合依次从Bt+Crd(大容山岩体),到Opx+Grt+Bt+Crd(旧州岩体),到Opx+Crd±Bt(台马岩体),对应的化学成分从镁质钙碱性到铁质钙碱性.尽管该区已有不少前人的研究工作，但DSGC的成因，甚至是精确的侵位时代仍未达到共识。为了明确该区紫苏花岗岩的成因以及与S型花岗岩的成因联系，本文在详细的岩石学研究的基础上，首次报道了各岩体SIMS高精度锆石U-Pb年龄。结果显示该区各岩体基本同时侵位，时代为ca.249 Ma。锆石的SIMS U-Pb年龄在误差范围内与锆石的一致。锆石原位Hf-0同位素分析揭示出DSGC的源区主要来自变沉积岩的部分熔融作用(δ180zircon= ca.11‰;εHf(t)zircon=ca.-10），地幔物质的贡献很少。这与该区还原的环境相一致（△log FMQ≤0；自磷灰石Mn含量氧逸度计）。该区氧同位素的变化特征(δ180=7.8_12.9‰)可能指示了混合作用，而Hf同位素的变化(εHf(t) =-31.9 - -1.8）可能是混合和不平衡熔融共同作用的结果。转熔型石榴石的带入可能是引起该区矿物和地球化学成分的变化的主要原因。最后，认为幔源基性岩浆的侵入／底侵作用带来的热造成了中下地壳的部分熔融作用和花岗质岩浆的形成。其形成的背景为弧后环境，而基性岩浆作用则与晚二叠-早三叠世古太平洋板块俯冲板片的盾撤(roll-back)和撕裂(tearing)直接相关。