广东乳源宝山岩体花岗岩成因以及构造环境

刘启，赖健清（中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083）



广东乳源宝山岩体花岗岩成因以及构造环境

刘启*，赖健清
（中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083）

摘 要宝山岩体所在的南岭地区关于花岗岩的研究一直是国内的热点，本文利用地球化学的方法研究了该地区花岗岩的成因和构造环境。将主量元素投入地球化学成因分类图，可以判定宝山岩体是具有S型特征的强过铝质高钾钙碱性花岗岩；根据地球化学构造判别图，分析出该区域的花岗岩为后造山期板内构造作用生成的产物；结合文献推断研究区燕山早期地壳发生“伸展—拉张”的板内活动，使得深层岩浆上涌继而发生地壳重熔。解释了本区域花岗岩的成因以及构造背景。

关键词壳源花岗岩；后造山期；燕山期；南岭；宝山岩体

花岗质岩石是大陆地壳的重要组成部分，探究其来源的问题是地球化学的主要研究方向之一。广东乳源所在的南岭地区关于花岗岩的研究成果丰硕，但对研究区花岗岩地球化学成因和构造背景缺乏深入研究。华仁民等认为南岭地区在燕山期进入以伸展拉张为主的后造山环境[1]；张敏、马铁球等对研究区南侧的大东山岩体进行地球化学特征研究，认为该区花岗岩为燕山期产物，属过铝质高钾钙碱性系列[2,3]；裴太昌、吴桂捷等认为宝山岩体为地壳重熔产物并且由大东山岩体演化而来[4,5]。本文利用岩相学和地球化学方法，结合前人的研究成果，对研究区花岗岩的成因和构造背景进行深入研究，以期进一步了解宝山岩体构造—岩浆作用的地球动力学性质。

1　研究区地质背景

南岭地区位于华南陆块中部，自古生代以来，该地区经历了加里东期造山运动、印支期造山运动、燕山期构造—岩浆运动，并形成了大规模多期次的、不同成因类型的花岗岩岩体。

研究区位于韶关乳源一六—梅子冲地区，系华南陆块南岭纬向构造带中段，北部有九峰—诸广山复式岩体，南部有大东山—贵东复式岩体，属海西—印支沉积坳陷区（图1）。

图1　广东韶关地区构造图Fig.1 Tectonic sketch map of the Shaoguan,Guangdong

宝山岩体所在的梅子冲地区出露地层有泥盆系、石炭系、上三叠统、下侏罗统、第四系等。其中，上泥盆统天子岭组由深灰色中厚层灰岩及黑色薄层灰岩组成，被宝山岩体西部切割，其与岩体接触面上矽卡岩化较强；下石炭孟公坳组岩石主要岩性为灰黑色、灰白色厚层夹薄层灰岩或大理岩化灰岩，宝山岩体大部分面积落在了该地层上；上泥盆统帽子峰组由深灰色厚层灰岩、砂页岩组成，被宝山岩体的东部穿过。

梅子冲主要的构造有西部的F1断层、中部的F2断层和东部的F3断层，均成南北走向。其中，岩体的东部和西部分别落在断层F1、F2上，F2断层生成时代为印支期，为帽子峰组与孟公坳组地层分界线，孟公坳组与天子岭组地层逆冲形成F1断层，断裂深至地壳[8]，且两条断层都为压扭性逆冲断裂，在两条断裂带处于沿其方向的引张应力状态时，压力减低，导致地壳部位岩浆上侵和定位，形成了不同构造变形区。

梅子冲区域内岩浆岩十分发育，有大面积多期次岩体生成，形成时代集中于燕山期，岩性以侵入岩为主，火山岩次之。侵入岩以花岗岩为主，还有少量石英闪长岩分布；火山岩有区域南部的隐爆角砾岩和玄武岩等。宝山花岗岩呈岩株产出（图2），其它大多呈岩脉的形式出现，各类岩浆岩与沉积岩接触界线比较清楚，围岩变质作用强烈，其蚀变有矽卡岩化、大理岩化和角岩化。

图2　宝山岩体地质简图Fig 2 Geological map of Baoshan pluton

2　岩石学特征

研究区岩浆活动比较强烈，宝山地区出露岩体为含白云母和黑云母的花岗岩。白云母碱长花岗岩，石英含量约40%；钾长石含量约40～45%，板状，表面较脏；白云母含量约10～15%，无色或浅绿色，呈片状分布于钾长石四周；局部具花岗结构、交代结构和溶蚀结构。黑云母二长花岗岩石英含量为45%；钾长石含量为20～25%；斜长石含量约10～15%，板状；黑云母含量6～10%，褐色或绿色，片状；还有磷灰石1～3%，无色透明针状；白云母含量1～3%，呈浅绿色片状；局部具花岗结构和溶蚀结构。花岗闪长岩石英含量为25%；碱性长石50～55%，斜长石10～15%；石黑云母5%；白云母少量；局部具似斑状花岗结构及文象结构[6]（图3a、b、c）。

3　岩石化学分析

本次工作在研究区范围内挑选了6件样品，测定了主量元素、微量元素及稀土元素含量。

图3　宝山岩体花岗岩显微照片Fig.3 Micrograph of granites in Baoshan pluton

主量元素化学分析数据SiO2含量较高，介于74.23～78.50%之间，全部大于70%；Al2O3含量较高，在9.91～13.90%之间，平均值12.41；岩石的总碱含量w(K2O+Na2O)为4.880～8.450%，平均值6.828，K2O＞Na2O（表1）；铝饱和指数A/CNK为1.366～2.389，平均1.654，全部大于1.1，A/NK为1.501～2.590，平均1.880，全部大于1.0；里特曼指数σ值0.71～2.29，全部小于3.3，属钙碱性。

宝山地区花岗岩稀土总量(ΣREE)变化范围是179.39～249.83μg/g，平均196.41μg/g；轻稀土（LREE）含量在108.52～196.95μg/g之间变化，平均139.43μg/g；重稀土(HREE)含量在50.28～70.87μg/g，平均值为56.98μg/g；轻稀土与重稀土比值（L/H）在1.53～3.72间，平均值为2.52；岩石的铕异常（δEu）介于0.05～0.09之间，平均0.07（表2）。

表1　花岗岩全分析数据及参数数据（wt%）Table 1 Compositional data and parameter data of the granites

表2　岩浆岩样品的稀土微量元素测试结果（含量单位μg/g）Table 2 Test results of rare earth elements and trace elements in the magmatite samples

4　讨论

4.1 花岗岩成因类型

将分析参数投入铝饱和指数图中可以看到，所有数据落入了过铝质范围内，表示该区域的花岗岩属于过铝质饱和（图4）；在K2O-SiO2图上可见，样品数据投在高钾钙碱性—钾玄岩系列范围内（图5）。

综合以上数据特征和投图结果可以看到，在所有花岗岩样品中，SiO2的平均含量达到75.5，属于高SiO2类型；碱含量方面，钾含量（平均5.36）偏高，钠（平均1.47）明显低于钾的含量；在铝质饱和图里，所有样品的A/CNK值大于1.1，属于强过铝质饱和；经CIPW标准矿物计算得出刚玉（C）的大部分参数大于或者接近1%，平均2.85%。以上地球化学特征均基本满足S型花岗岩的条件[9]。将数据投入K2O-Na2O图（图6）中，绝大多数样品落在了S型花岗岩区域。

4.2 花岗岩构造背景

研究区花岗岩测得的K-Ar年龄161.1 Ma（裴太昌，1988），属于燕山早期构造活动产物。前人研究指出，宝山岩体所在的南岭地区在燕山期为后造山时期，岩石圈产生了“伸展—裂解”、“拉张—减薄”的板内构造环境[1]。

将宝山岩体样品数据投在两组主量元素花岗岩构造环境判别图中（图7），绝大多数数据落在了POG（后造山花岗岩）区域内，表明该区域岩浆岩为造山期后的岩浆活动的产物。

图4　花岗岩铝饱和指数图[7]Fig.4 Diagram of A/NK vs A/CNK for granites

图5　K2O-Si2O图解[8]Fig.5 Diagrams of K2O-Si2O

图6　Na2O-K2O图解[10]Fig 6.Diagrams Na2O-K2O

图 7　花岗岩形成的构造环境判别图[7]Fig.7 Diagrams for discrimination of structural environment of granites

在Nb-Y和Ta-Yb图上，几乎所有岩浆岩的样品都落在板内花岗岩（WPG）的范围内；在图Yb+Ta-Rb中，数据都落在WPG附近，Yb+Nb-Rb图中，样品落在syn-COLG（同碰撞花岗岩）区域，大陆板内岩浆岩环境复杂，是可与COLG、VAG区重叠，时间上、空间上与会聚边界密切相关的伸展花岗岩可投在WPG、VAG和COLG区内[11]。由此推断，该区的岩浆活动可能是大陆板内构造作用形成的产物。

图8　花岗岩构造环境判别图[12]Fig.8 Discrimination diagram of tectonic environment of granite

在稀土配分图（图9）中可以看到，数据曲线的趋势比较相似，轻重稀土两端的曲线趋于平缓，表明该区花岗岩并没有很强的分异性；且所有岩石都具有明显的负铕（Eu）异常，负δEu异常的程度指示了花岗岩源区的深浅，说明本区花岗岩源区较深，据曲线形状分析，该地区可能发生过地壳熔融[13]。梅子冲地区三条北东—南西向断层为宝山岩体控岩的主要因素（图2），这些破坏部位应张力状态时，压力减低，岩石表面积增大，导致地壳深部断裂使地壳熔融的花岗岩上侵[5]。

微量元素蛛网图（图10）显示，Ba、Sr、P、Ti元素有明显亏损，微量元素丰度变化较大，以上都反映了本区花岗岩具大陆壳特征[14]。所有曲线分布特征相似，表明该区域岩浆岩可能有相同的源区。

裴太昌认为，宝山岩体是由其南侧大东山岩体演化而来，属壳源重熔型花岗岩系列[4]，张敏研究了大东山花岗岩体的地球化学特征认为，大东山岩体锆石U-Pb年龄为为（155.9±1）Ma，是具有S型特征的花岗岩[2]，其花岗岩的稀土配分图以及蛛网图曲线的趋势、形状和微量元素亏损也都与宝山岩体地球化学特征类似，也佐证两种岩体的演化过程可能为相同模式，这对研究宝山岩体成因与构造环境有指示作用。

图 9　宝山岩体稀土元素配分图Fig.9 Chondrite-normalized REE patterns for Baoshan pluton

图10　宝山岩体微量元素蛛网图Fig.10 Primitive mantle-normalized trace element spider diagramfor Baoshan granite pluton

5　结论

（1）研究区岩浆岩多出露含白云母的花岗岩；岩体里特曼指数小于3.3，属钙碱性岩石，投入岩浆岩成因分类图显示各样品具有强过铝质高钾钙碱性特征，经CIPW矿物表的计算得出刚玉大部分参数接近或大于1%，结合以上研究结果得出宝山岩体为S型花岗岩。

（2）将岩体样品数据投入主量微量构造判别图显示宝山花岗岩为后造山期板内活动产物。

（3）稀土配分图显示轻重稀土两端曲线较平缓，无明显分馏，铕异常较明显表明本区花岗岩为地壳重熔生成且源区较深。微量元素标准化曲线展布形式一致，为统一源区特点，Ba、Sr、P、Ti元素有明显亏损，微量元素丰度变化较大，以反映了本区花岗岩具大陆壳特征。

参考文献/Reference

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Genesis and Tectonic Environments of Baoshan Pluton in Ruyuan,Guangdong

Liu Qi,Lai Jianqing
(School of Geosciences and Info-Physics,Central South University,Changsha Hunan 410083)

Abstract:Studies about granites in Nanling region,where the Baoshan pluton was located,have always been hot spots of China.This research investigated the genesis and the tectonic environment of granites in this region by using geochemistry.It can be judged that Baoshan pluton was strongly peraluminous high-K calc-alkaline granites with S-type characteristics when put major elements into the Geochemical genesis figure.And it suggested that the granites in this area were the products of post-orogenic inner-plate tectonics of continents,according to the tectonic discrimination diagrams of geochemistry.Reviewing literature concerned,it was inferred that it was the early Yanshanian extensional inner-plate activities that caused the deep magma upwelling and the following crust remelting.Therefore,the genesis and the tectonic evolution background of granites in thisregion were illustrated.

Key Words:crustal-derived granite;post-orogenic period;Yanshanian ;Nanling;Baoshan pluton

收稿日期：2016-2-11；改回日期：2016-3-9。

*第一作者简介刘启，男，1989年生，中南大学硕士在读，构造地质学。E-mail：253139544@qq.com

文章编号：1672-5603（2016）01-014-8

中图分类号：P542

文献标识码：A