南岭诸广山地区中生代花岗岩成因及其对铀成矿作用的启示

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花岗岩的形成与大陆地壳的形成和演化,以及多种稀有和有色金属矿床的形成密切相关。华南地块上分布了大规模的中生代花岗岩,即三叠纪花岗岩(也称印支期花岗岩)、侏罗纪花岗岩(也称燕山早期花岗岩)和白垩纪花岗岩(也称燕山晚期花岗岩)。对这些花岗岩成因的研究可以帮助我们了解中生代时期华南地块的构造演化过程和地球动力学机制。位于华南腹地的南岭地区,因发育大量中生代花岗岩及与之相关的金属矿床而闻名于世。它是世界上最大的钨、锡、铌、钽的成矿区,同时也是我国花岗岩型铀矿床集中分布的区域。因此,对南岭地区中生代花岗岩的研究可进一步增进我们对华南地块内中生代的构造演化及其与相关成矿作用之间关系的认识。位于南岭中段的诸广山地区,其内中生代岩浆活动发育。同时,该地区也是我国花岗岩型铀矿床的重要矿集区之一。本文选取诸广山地区的多个中生代花岗岩作为研究对象,包括了坪田二长花岗岩、棉土窝黑云母花岗岩、灵溪花岗闪长岩,以及诸广山复式花岗岩体内部的乐洞二云母花岗岩、寨地二云母花岗岩、白云黑云母花岗岩、龙华山黑云母花岗岩、江南黑云母花岗岩、九峰黑云母花岗岩、三江口二云母花岗岩和长江黑云母花岗岩。本文通过对上述岩体开展系统的岩石学、锆石U-Pb年代学、矿物地球化学、全岩元素和Sr-Nd同位素地球化学,以及锆石Lu-Hf同位素的研究工作,阐明了上述岩体的岩石成因和源岩组成,从而为进一步认识华南地块中生代构造演化过程,以及花岗岩型铀矿床的成矿物质来源提供了新的线索。本文研究揭示,棉土窝岩体和坪田岩体均形成于233 Ma,二者均表现出准铝质-弱过铝质A型花岗岩特征。利用锆石饱和温度计和磷灰石饱和温度计得到二者的岩浆温度均在800~980 ℃。棉土窝岩体和坪田岩体的87Sr/88Sr初始比值分别为0.7151~0.7185和0.7170~0.7189,εNd(t)值分别为-9.8~-8.6 和-9.7~-9.1,锆石εHf(t)值分别为-10.4~-6.6 和-9.5~-4.6。依据上述特征,本文认为它们是在幔源物质底侵或侵入地壳的情况下,由下地壳基性-中性岩石部分熔融形成的。诸广山复式岩体中的寨地岩体、乐洞岩体、江南岩体、白云岩体和龙华山岩体则形成于234~231 Ma。其中,江南岩体表现出准铝质-过铝质特征和较高的CaO/Na2O比值(0.15~0.89),显示其源岩成分可能以富长英质为特征;寨地岩体则表现出强过铝质S型花岗岩特征和较低的CaO/Na2O比值(0.11~0.22),其应来自泥质岩的部分熔融;乐洞岩体、白云岩体和龙华山岩体则表现出介于S型花岗岩和A型花岗岩之间的过渡特征:A/CNK值、高场强元素含量、Ga/Al比值均呈现较大范围的变化,εNd(t)值变化范围大于寨地岩体,而锆石εHf(t)则相对稳定。本文认为乐洞岩体、白云岩体和龙华山岩体的源岩可能是由泥质岩与火成岩共同组成的。研究区内的S型花岗岩和A型花岗岩之间形成条件的区别主要在于源岩成分和部分熔融时温压条件的不同。本文在诸广山地区上述花岗岩研究的基础上,结合前人研究成果,构建了三叠纪时期华南地块内陆地区的构造-岩浆作用演化模型:在早-中三叠世时期(234 Ma之前),华南地块主要受到华南与印支板块和华北板块之间的碰撞的影响而处于陆内挤压构造环境,因而,这一时期华南地块上仅形成了少量S型花岗岩;印支期A型花岗岩的出现标志了构造环境由挤压转向了后碰撞伸展,构造转换的时间节点在南岭地区大约为233 Ma,在此背景下,江绍断裂带以南的华夏地块在233~224 Ma间出现了较大规模的岩浆活动,而在扬子板块上由挤压向伸展的构造转换出现的时间相对较晚(可能约在225 Ma左右),与之对应地,在223~214 Ma间,多数花岗岩产出在江南造山带;在214 Ma之后,华南地块上的花岗岩岩浆活动逐步减弱,宣告了由同碰撞挤压到后碰撞伸展的构造旋回的结束。本文研究确定,九峰岩体、长江岩体和三江口岩体形成于燕山早期,成岩时代分别为168 ± 2 Ma、166 ±3 Ma和157 ±2 Ma。九峰岩体表现出Ⅰ型花岗岩的特征,源岩成分应主要为中酸性火成岩,并可能有极少量的幔源物质加入,长江岩体和三江口岩体均为S型花岗岩,前者源岩成分主要为变质杂砂岩,可能有少量泥质岩参与,后者源岩主要为变泥质岩。而灵溪岩体形成时代为100 Ma,具有埃达克质岩特征,是由古老的下地壳物质在至少12 kbar的压力(相当于至少40 km的地壳厚度)下部分熔融形成的。本文认为华夏地块在早白垩世晚期的一次挤压事件中发生加厚,导致地壳达到至少40 km的厚度。在此次挤压事件之后,受到古太平洋板块高角度俯冲的影响,华夏地块进入伸展拉张的构造环境。随着岩石圈的伸展,地壳受到上涌的软流圈物质的加热并发生部分熔融,从而形成了灵溪埃达克质岩以及其它早白垩世晚期-晚白垩世花岗岩。通过对诸广山产铀花岗岩的研究,并对比南岭地区典型产铀花岗岩以及欧洲晚古生代产铀花岗岩的特点,本文认为产铀花岗岩通常具有以下特点:以二云母花岗岩或含白云母的黑云母花岗岩为主;多数为S型花岗岩;源岩组成通常为古老的地壳物质,岩浆演化过程中没有明显的地幔物质加入;在地球化学特征上往往显示出与流体相互作用的特征,并且一定程度的流体-岩浆相互作用可以促进U和Th的分异,在Th-U-Zr/5图解中,产铀花岗岩中U的相对含量相对较高。在上述研究结果的基础上,本文对华南三叠纪A型花岗岩的产铀能力进行了简要评估,结果显示清溪岩体的成矿潜力较高,锡田岩体次之,而本文所研究的棉土窝和坪田A型花岗岩产铀能力较低。
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