桂北中生代花岗岩地球化学特征及其构造环境

【文章编号】１００４—７３４４（２０１３）０６—０１７６—０２　桂北中生代花岗岩地球化学特征及其构造环境　曾秋月　冯佐海　（广西地矿资源勘查开发有限责任公司　广西南宁５３００２３）　摘要：本文在野外地质调查的基础上，运用大地构造学、同位素年代学和岩石地球化学等研究方法和手段，对桂北中生代花岗　岩体的地球化学特征和形成的构造环境进行了研究。结果显示，桂北中生代花岗岩体主要形成于２１５～７７．７Ｍａ。岩石组合主要为二长　花岗岩，为准铝质一过铝质高钾钙碱性花岗岩；具有较明显的负铕异常；岩石相对富集ｕＬＥ，贫化ＨＦＳＥ。多组构造环境判别图解显示，　桂北中生代花岗岩体总体形成于印支运动后由碰撞挤压向板内裂解拉张转化的地球动力学背景。花岗岩体的形成与华南构造动力体　制的时一空转换域存在明显的耦合关系，符合造山带构造演化的一般过程。同时证实了中生代华南开始拉张的时问是白垩纪，而不是　些研究者认为的燕山早期。　关键词：花岗岩；构造环境；地球化学特征；中生代；桂北　一１前言　包括桂北（广西北部）在内的华南内陆中生代岩浆活动强烈，其构造　环境与大地构造背景问题一直备受地学研究者的关注，并颇多争议。桂　北处于南岭西段，位于扬子板块和华夏板块的最终拼合带上，大地构造　位置上地位独特；且桂北在印支期、燕山早期和晚期均有花岗岩体形成　和出露，大部分花岗岩体是南岭中生代花岗岩带的重要组成部分，故从　桂北中生代的时空分布特征来看，对桂北中生代构造环境的研究，对佐　证华南的构造环境与大地构造背景具有典型性和代表性。　３＿３桂北中生代花岗岩时空分布特征　本文在区域地质研究的基础上，通过整理近几年关于桂北中生代花　岗岩年龄的报道，桂北中生代花岗岩体主要形成于２１５　７７．７Ｍａ，形成时　代晚于主碰撞事件（２２０Ｍａ）。　桂北位于扬子板块与华夏板块的拼合带一南华活动带上，北西为扬　子板块，南东为华夏板块，恰位于上述两板块的最终拼合带上，大地构造　位置地位独特。　４桂北中生代花岗岩的地球化学特征　本次研究工作中所采用的化学成分数据来源于指导老师实测、１：５　万区域地质调查报告、１：２５万区域地质调查报告及公开发表的文献等。　２区域地质特征　地壳演化具有明显的阶段性，自中元古代以来，经历了复杂的地质　演化过程，总的趋势是由活动性向稳定性的发展。区域出露的地层有四　４．１岩体主量元素特征　由桂北中生代各花岗岩体的岩石化学成分分析结果及相关参数、图　堡群、丹洲群、南华一震旦系、寒武系、奥陶系、上古生界和中生界等。本区　　经历了四堡、丹洲、加里东、印支、燕山等多期构造运动，构造十分复杂。　解得知：区域岩浆活动强烈，经历了前寒武纪、加里东期、海西期、印支期、燕山期　（１）与华南花岗岩平均值相比，桂北中生代花岗岩体具富ＳｉＯ：、ＭｎＯ、　Ｎａ２０和Ｋ２０，贫ＭｇＯ、ＣａＯ和Ｐ２０　的特点；　等多期岩浆活动，形成了一系列的基性岩、酸性岩和火山岩。　（２）则桂北Ａｌ２０，含量总体偏低。其中，都庞岭、姑婆山一花山及连阳　３桂北中生代花岗岩的类型及时空分布特征　花岗岩体属准铝质到过铝质花岗岩；栗木、圆石山和大厂花岗岩体属过　３．１桂北中生代花岗岩地质特征　铝质花岗岩；　本文主要研究桂北都庞岭、姑婆山一花山、栗木、圆石山、连阳和大厂　（３）里特曼指数　和Ｋ２０一ＳｉＯ　图解显示桂北中生代花岗岩属高钾钙　等六个中生代花岗岩体，除大厂花岗岩体出露于桂西北外，其余岩体集　碱性系列；　中分布于桂东北部。出露面积为１．５　１５２１．３３ｋｍ２，呈岩基、岩床及岩株等　（４）ＴＡＳ图显示桂北中生代花岗岩均为中酸性，但以酸性岩为主：　出露于寒武、奥陶、泥盆、石炭系。　（５）分异指数ＤＩ显示桂北中生代花岗岩分异程度高。　３．２岩石学特征　在深成岩类岩石分类ＱＡＰ图（图１）中，桂北花岗岩绝大多数样品投　影点落入二长花岗岩和碱长花岗岩区域中，结合野外及手标本的观察，　可知桂北花岗岩主要以二长花岗岩和碱长花岗岩为主，花岗岩类型主要　为黑云母二长花岗岩、黑云母花岗岩、黑云母花岗岩、（石英）闪长玢岩、　花岗斑岩和白岗岩等，主要矿物为　英、钾长石、斜长石、黑云母等。　４．２岩体稀土素特征　由桂北中生代各花岗岩体的稀土元素分析结果及相关参数、图解可　知：　（１）与广西花岗岩平均值相比，除栗木和大厂花岗岩体稀土元素总　量较低外，其余岩体的总量较高；　（２）轻稀土相对重稀土富集明显｛　（３）轻稀土分馏相对明显，重稀土部分分馏相对不明显：　（４）Ｅｕ亏损明显；　（５）稀土元素配分曲线图表明各岩体具有相似的岩浆来源和演化过　程：　（６）Ｗ（Ｇｄ）／ｗ（Ｌｕ）表明都庞岭和栗木花岗岩体以挤压环境为主，其余　岩体均表现为挤压环境向拉张的构造环境演化的趋势。　４．３岩体微量元素特征　由桂北中生代各花岗岩体的微量元素分析结果及相关参数、图解可　知：　ＩＩ一碱长花岗岩；１３一花岗岩（＝：长花岗岩）：１４一花岗闪长岩；１６－富石英花岗岩类；１７一硅英岩（英石岩）　Ｑ～石英　Ａ一碱性长石（正长岩、微斜长石、蕞纹长石、歪长石、钠长石Ａｎ＝００，．．Ｏ５：ｐ－斜长石Ａｎ＝０５～１００；Ｑ＋Ａ＋Ｐ＝１００。　（１）桂北除都庞岭花岗岩体外，各花岗岩体的Ｒｂ／Ｓｒ、Ｒｂ／Ｂａ两个比值　对的范围都很大，反应了岩体经历了高度的分异演化作用；　（２）岩体高Ｋ、Ｒｂ、Ｂａ和１１ｌｌ，相对亏损Ｎｂ和Ｔａ，强烈亏损Ｙ和Ｙｂ。　原始地幔微量元素标准化配分图暗示其为同时代和同环境岩浆作用的　产物。　图１桂北中生代花岗岩体分类图解　４．４岩体同位素特征　＿　㈣　嗍　晰　。　嗍　ｍ　．　姑婆山一花山和连阳花岗岩体的　Ｓｒ，８６ｓｒ初始值表明前者为壳幔混　合源，后者为壳源。　５桂北中生代花岗岩形成的构造环境　５．１岩石学特征对构造环境的制约　按Ｂａｒｂ　ｎ（１９９９）的花岗岩类的分类方案，总体上桂北中生代花岗　岩体为富钾钙碱性花岗岩类（ＫＣＧ）和含角闪石钙碱性花岗岩类（ＡＣｃ）。　表明桂北花岗岩体整体形成于由板块碰撞挤压到拉张转换的大地构造　背景。　５．２岩体地球化学特征对构造环境的制约　按Ｍａｎｉａｒ和Ｐｉｃｃｏｌｉ的花岗岩构造环境分类方案，从有关参数及图　解得知（表１），桂北中生代花岗岩体形成的构造环境均为造山花岗岩类，　主要为有ＣＣＧ型（大陆碰撞花岗岩类）和ＰＯＧ型（后造山花岗岩类），表　明表明桂北花岗岩体整体形成于由板块碰撞挤压到拉张转换的大地构　造背景。　图３桂北部分岩体Ｒｂ／３０一Ｈｆ一＿ｒａ×３图解（据Ｈａｒｒｉｓｅｔａ１．。１９８６）　Ｒｒ－Ｒ２图解上（图２），桂北中生代花岗岩样品投影点大多落于同碰撞　（２）桂北中生代花岗岩体具壳源和壳幔混合源的特征，为一套准铝　及造山晚期花岗岩区内；多组主元素构造环境判别图解表明桂北中生代　质一过铝质高钾钙碱性花岗岩。　花岗岩体形成于同碰撞到后造山构造的过渡环境中；Ｒｂ／３Ｏ—Ｈｆ＿Ｔａ×３图　（３）桂北中生代花岗岩体具有Ｂａｒｂａｒｉｎ花岗岩分类中与俯冲作用有　解（图３）显示了桂北中生代花岗岩体经历了同碰撞一后碰撞一板内花岗　关的ＫＣＧ（富钾及钾长石斑状钙碱性花岗岩类）和ＡＣＧ（含角闪石钙碱　岩构造演化阶段：多组微量元素构造环境判别图解显示都庞岭、姑婆山一　性花岗岩类）的特征，表明其形成于构造体制转换和板块俯冲作用下的　花山和栗木花岗岩体为后碰撞构造环境，圆石山和连阳花岗岩体为后造　地球动力学背景。　山构造环境，大厂和姑婆山一花山中的银平花岗岩体为板内构造环境。　（４）稀土元素特征表明其具有挤压环境向拉张的构造环境演化的趋　势。　（５）多组主元素和微量元素构造环境判别图解显示，桂北中生代花　岗岩体总体形成于印支运动后由碰撞挤压向板内裂解拉张转化的地球　动力学背景。其中，都庞岭花岗岩体、姑婆山一花山花岗岩体和栗木花岗　岩体为后碰撞花岗岩，形成于主碰撞期后由挤压体制向拉伸体制转变的　…　…　。　后碰撞构造环境；圆石山花岗岩体和连阳花岗岩体形成于碰撞造山向非　Ｒ１＋　　｛　萼　　…　…　ｌ１，　　０造山（板内）过渡的后造山环境；姑婆山一花山花岗岩体中的银屏花岗岩　ｔ　／ｏ－：；　ｔ＂＂／，：；－　ｔ／ｏ　体和大厂花岗岩体则形成于伸展体制为主的板内环境。桂北中生代花岗　岩体的形成与华南构造动力体制的时一空转换域存在明显的耦合关系，　符合造山带构造演化的一般过程。同时证实了中生代华南到白垩纪时才　开始拉张的，而不是一些研究者认为的燕山早期。　参考文献　地幔分异：②一碰撞前：⑧一碰撞后隆起；④一造山晚期｝⑤一非造山：⑥一同碰撞；　…柏道远，黄建中，李金东，等．华南中生代构造演化过程的多地质要素约　⑦一造山后。Ｒ］＝４Ｓｉ一１１（№＋Ｋ）一２（Ｆｅ＋Ｔｉ）￣Ｒ：＝ＡＩ＋２Ｍｇ＋６Ｃａ。　束，２００７，（１）：１１－２１．　图２桂北中生代花岗岩体Ｒｒ．Ｒ　构造环境图解（据Ｂ　ｈ　ｌｏｒａ１．。１９８５）　［２１郭令智，施央申，马瑞．西太平洋中生代活动大陆边缘和岛弧构造的形　５．３讨论　成及演化　．地质学报，１９８３，（１）：１　１－２１．　综上所述，桂北中生代花岗岩形成于印支运动后由碰撞挤压向裂解　【３】殷鸿福，吴顺宝，杜远生，等．华南是特提斯多岛洋体系的一部分Ⅲ．地　拉张演进的时一空转换域内，其中都庞岭、姑婆山一花山和栗木花岗岩体　球科学，１９９９，２４（１）：１－１２．　为后碰撞构造环境，圆石山和连阳花岗岩体为后造山构造环境，大厂和　｜４１李献华．华南地壳增长和构造演化的年代学格架与同位素制约．矿物岩　姑婆山一花山中的银平花岗岩体为板内构造环境，花岗岩体的形成与华　石地球化学通讯，１９９３，（３）：１１　１～ｌ１５．　南构造动力体制的时一空转换域存在明显的耦合关系。同时也表明了桂　【５】史明魁，熊成云，贾德福，等．湘桂粤赣地区有色金属隐伏矿床综合预　北地区甚至华南是在白垩纪时才处于拉张背景，而不是燕山早期开始拉　测．北京：地质出版社，１９９３：ｌ　３３．　张的。　【６］陈毓川，毛景文．桂北地区矿床成矿系列和成矿历史演化轨迹．南宁：广　６结论　西科学技术出版社，１９９５：１　１２７．　通过本文研究，共得到以下几点成果和认识：　ｆ７１冯佐海．广西姑婆山一花山花岗岩体侵位过程及构造解析ｆＤ］中南大学，　（１）桂北中生代花岗岩体主要形成于２１５～７７．７Ｍａ，形成时代晚于主　２（）０３．　碰撞事件（２２０Ｍａ）。　表１桂北中生代花岗岩的构造环境判别表　岩体　都庞岭　姑婆山一花山　栗木　圆石山　连阳　大厂　时代／Ｍａ　２１５一ｌ２１．２　２１Ｏ．５一ｌ４５．６７　ｌ５９－ｌ８５　ｌ５４　１４４．３：ｔＯ．８　１４０—８０　Ｎａ２０／ＣａＯ　Ｐ０Ｇ　ＣＣＧ　ＰＯＧ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　Ｎａ２０／Ｋ￣Ｏ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　Ｐ０Ｇ　ＰＯＧ　ＣＣＧ　判别参数　ＭｇＯ／（ＴＦｅＯ）　ＰＯＧ　ＣＣＧ　ＰＯＧ　ＰＯＧ　ＰＯＧ　ＰＯＧ　ＭｇＯＪ　ＭｎＯ　Ｐ０Ｇ　ＣＣＧ　ＰＯＧ　ＰＯＧ　ＰＯＧ　ＣＣＧ　Ａ１２０ｓ／ＮａｚＯ＋Ｋ２０　ＣＣＧ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　，ＮＣＫ　ＰＯＧ　ＰＯＧ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　ＰＯＣ　ＣＣＧ　Ｓｉ０２－Ａ１２０３　ＰＯＧ　Ｐ０Ｇ　ＰＯＧ：ＣＣＧ　ＰＯＧ　ＰＯＧ　ＰＯＣ　判别图解　Ｓｉ０２－（ＴＦｅＯ）／［（ＴＦｅＯ）＋Ｍｓｏ】　ＰＯＧ　ＰＯＧ：ＣＣＧ　ＰＯＧ　ＰＯＧ；ＣＣＧ　Ｐ０Ｇ；ＲＲＧ＋ＣＥＵＧ　ＰＯＧ；ＲＲＧ＋ＣＥＵＧ　ＣａＯ－（ＴＦｅＯ）＋ＭｇＯ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　ＣＣＣ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　ＣＣＧ　日匦　撞　２０１３年３月