赣中早古生代古嶂花岗岩体的岩石学特征及其成因

（东华理工大学地球科学学院，南昌 330000）

在赣中地区分布着大量火山岩，在此地区前人做了一定程度的研究，但大部分都是对于燕山期和印支期的研究，本次以赣中地区古嶂加里东期花岗岩体作为研究对象，综合分析其岩相学特征及地球化学特征，探讨古嶂花岗岩的岩石类型及岩石成因，结合整个华南地区在加里东期的构造演化过程，探讨古嶂花岗岩形成的构造背景。

1 地质背景及成岩年代

研究区域位于江西中部于都县，古嶂花岗岩岩体展布方向为NNE向，位于于山岩体西南部，展布方向与于山岩体方向一致。加里东期花岗岩主要分布在研究区东部及南部和西南部，沿着北东向展布，与邻区的片麻状付坊花岗岩（434～444Ma，张芳荣等，2010）构成了一条加里东期花岗岩带。这些加里东期花岗岩包括古嶂花岗岩。

2 岩相学及地球化学特征

2.1 岩石学及岩相学特征

古嶂花岗岩的主体部分主要为中粗粒黑云母花岗岩，有少量花岗闪长岩。岩石呈灰色、深灰色，有少部分呈肉红色。岩石可见主要矿物有石英（30%）、钾长石（30%）、斜长石（35%）、黑云母（5%）等，呈中、粗粒花岗结构，岩石主要为块状构造，有少数片麻状构造（图1a）。

图1 古嶂岩体野外及镜下特征

花岗岩岩石矿物薄片在主要矿物为石英（25%～30%）、钾长石（40%～45%）、斜长石（20%～25%）、黑云母（4%）、白云母（1%）；副矿物主要有锆石、磷灰石、绿帘石、磁铁矿、独居石等。呈中、粗粒花岗结构。黑云母呈半自型片状，为褐色、褐黄色具多色性，部分发生泥化，部分黑云母含放射性矿物，见明显放射晕，表明其结晶应在岩浆活动早期，暗示岩浆并不贫水（图1b）；

白云母大部分为原生白云母，此部分白云母颗粒较大，晶型较好（图1c），少部分次生白云母是以交代黑云母和长石出现，发育很差，晶体颗粒很小。

图2 古嶂花岗岩主量元素图解

2.2 主量元素地球化学特征

从古嶂花岗岩主量元素分析结果即表1可看出，古嶂岩体中，花岗岩岩体主量元素中，有较高的SiO2含量（72.3%～73.1%,平均72.7%）、K2O+Na2O含量为（7.61%～7.75%，K2O/Na2O>1）；有较高的Al2O3（13.50%～13.90%，平均值为13.70%）；较低的CaO（0.44%～0.92%，平均为0.65%）和P2O5（0.23～0.24，平均值0.23）、有较高的Fe2O3含量（2.17%～2.81%），较低的MgO含量（0.51%～0.55%）；FeOT/MgO有较高的比值（3.83～4.60，平均4.56），属于铁质花岗岩；P2O5的含量较高（0.23%～0.24%），随着SiO2含量的增加其含量并没有明显的变化，这表明其初始岩浆为过铝质岩浆(Chappell,1999;Li et al.,2007)。

2.3 微量元素地球化学

图3 （a）古嶂花岗岩稀土配分图（球粒陨石数据自Boynton and Henderson，1984）

图3 （b）微量元素蛛网图（原始地幔数据自Sun and Mcdonough，1989）

在微量元素蛛网图中（图3b）可看出，古嶂花岗岩体主要是相对富集Rb、Th、U和稀土元素Ce、Sm、Nd，相对亏损Ba、Sr、Nb。分布曲线呈明显的左侧“隆起”，右侧“平缓”的特征。古嶂花岗岩有很高的Rb/Sr比值（2.49～4.48，平均值为3.18），明显高于中国东部上地壳（0.31）（高山，1999），花岗岩的Rb/Sr比值大于0.5，暗示其主要来源于地壳（陈卫锋等，2007）；Rb/Nb比值（6.9～12.8），也明显高于中国东部上地壳（6.8）（高山，1999）；Zr/Hf平均比值（33.26），Nb/Ta平均比值（12.84）。

古嶂花岗岩体稀土总量（163.6～198.5ppm）,与华南古生代其他地块花岗岩相比其含量较高。LREE/HREE的值（2.97～3.54，平均值3.11），(La/Yb)N的值（0.96～1.92，平均值1.43）、(La/Sm)N的值（0.33～0.46，平均值0.41）、(Gd/Yb)N的值（1.63～2.37，平均值1.92）。古嶂花岗岩岩体稀土模式配分图呈轻微右倾型，富集轻稀土（图3a）。

在铕亏损方面，古嶂花岗岩Eu（δEu=0.12～0.15），有明显的Eu 负异常，形成明显的“谷”（图3a），反应岩浆在岩浆结晶过程中可能存在斜长石明显的结晶分异或源区有斜长石残留。

2.4 岩石类型及构造背景

通常来说，S型花岗岩中含有原生白云母、石榴子石、堇青石等富铝矿物，并且都为强过铝质花岗岩。古嶂花岗岩富含铝矿物白云母，且大多为原生白云母，P2O5的含量也较高，仅发现少量角闪石在花岗闪长岩中出现，这是过铝质花岗岩的特征；岩石中黑云母多色性均为褐色到黄色，而不是褐色到红色，是典型的S型花岗岩特征；通过其主量元素特征可知岩体的A/CNK比值为1.15～1.29，平均1.23，属过铝质-强过铝质，这些特征表明古嶂花岗岩为S型花岗岩。古嶂花岗岩体属于S型花岗岩，岩浆起源于变质沉积岩。同时古嶂花岗岩体属于低Ba-Sr花岗岩，在岩浆起源上不像高Ba-Sr花岗岩那样与洋壳俯冲有关，也不与富Ba、Sr 铁镁质的岩浆底侵、或岩石圈受碳酸盐流体交代富集成因有联系，而很可能是壳源物质地部分熔融的产物（兰鸿锋，2016）。古嶂花岗岩体3个样品的CaO/Na2O比值为0.16、0.34、0.23，Sylvester（1998）提出可以根据CaO/Na2O的比值判定花岗岩物源成分：CaO/Na2O＞3，表示源区是砂质岩；CaO/Na2O＜3，表示源区是泥质岩成分。所以古嶂花岗源岩应该是以泥质成分为主，含部分砂质成分。

图5 古嶂花岗岩Rb-Y+Nb图解

表1 古嶂花岗岩主量元素（wt%）

表2 古嶂花岗岩微量元素（ppm）

通过本次研究，在Rb-Y+Nb图解中，古嶂花岗岩投点都投在后碰撞花岗岩中（图4），此外，在SiO2-K2O图解（图2c）中，古嶂花岗岩都落入高钾钙碱系列中，而高钾钙碱系列岩浆也是后碰撞岩浆活动的重要标志之一（唐文龙，2007），所以表明，古嶂花岗岩是形成于后碰撞环境。

3 结论

1）古嶂花岗岩岩体主要以黑云母花岗岩为主，有部分花岗闪长岩，主要为块状构造。岩体地球化学特征表明，古嶂花岗岩A/CNK＞1.1，属于过铝质—强过铝质岩。根据ACF图，及发现有明显的原生白云母，表明其属于S型或壳源型花岗岩类。

2）古嶂花岗岩体样品在SiO2-K2O图解都入高钾钙碱系列中，高钾钙碱系列岩浆也是后碰撞岩浆活动的重要标志之一，加上在Rb-Y+Nb图解中，样品都落入后碰撞区域内，所以可以证明古嶂花岗岩体是形成于后碰撞伸展构造环境中，属后碰撞花岗岩。