通化地区中生代大川花岗岩岩体成因与REE赋存状态——来自岩石地球化学、锆石U-Pb定年和Hf同位素制约

摘要

吉林南部地区位于华北克拉通北缘东段,是一个经历了太古宙、元古宙、古生代、中生代以及新生代漫长地质历史演化的地质构造区,广泛发育晚中生代富集稀土元素的碱长花岗岩。本文选取该区富集稀土元素的大川花岗岩体,开展岩相学、锆石U-Pb年代学与Hf同位素、岩石地球化学研究,结果表明:该岩体主要由细粒、中粒和粗粒黑云母碱长花岗岩所组成,其次是花岗伟晶岩;主量元素具有高硅(w(SiO_(2))=72.56%~84.09%)、低铝(w(Al_(2)O_(3))=8.15%~14.76%)、准铝—强过铝质(A/CNK=0.98~1.60)的特征,属于高钾钙碱性系列;样品稀土质量分数较高(w(ΣREE)=88.53×10^(-6)~839.95×10^(-6)),(La/Yb)_(N)=2.30~41.24,富集轻稀土元素,亏损重稀土元素,稀土配分模式为右倾型,Eu负异常比较明显,δEu值为0.05~0.60,分异指数(ID=86.72~97.69)较高,固结指数(IS=0.16~1.13)较低,显示在岩浆演化过程中经历了斜长石、黑云母、磷灰石等矿物不同程度的分离结晶作用,结合岩相学特征,初步认为大川碱长花岗岩为高分异花岗岩;粗粒黑云母碱长花岗岩单颗粒锆石U-Pb同位素年龄为(120.8±1.6)Ma;锆石ε_(Hf)(t)值全部为负值(-10.7~-5.2),对应的Hf同位素二阶段模式年龄为2 587~2 090 Ma;基于同位素与岩石地球化学数据,初始岩浆起源于新太古代—古元古代陆壳物质的部分熔融,岩体为同源岩浆房经岩浆结晶分异作用后岩浆上侵就位的产物。岩矿鉴定及全岩微量显示,随着岩浆的演化,石英含量逐渐升高,黑云母含量逐渐降低,稀土总量也逐渐降低,稀土主要富集在粗粒黑云母碱长花岗岩相中。