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榍石矿物结构及地球化学组成指示华北南缘晚侏罗世时期存在广泛的壳幔岩浆混合
发布日期:2017-12-07

  华北克拉通南缘发育有规模仅次于胶东的我国第二大金矿集区—小秦岭大型金矿集区以及我国最大、全球第二的斑岩-矽卡岩型钼矿带。最新研究表明,小秦岭矿集区的金矿床及斑岩型钼矿床主要形成于154~118 Ma,并且有大量幔源组分的参与。尽管小秦岭及邻区发育与金矿床近于同时代的花岗岩基(158~125 Ma),如华山、文峪、娘娘山、合峪及蟒岭等花岗岩基,但一般认为这些花岗岩为壳源成因。本区是否存在晚侏罗世的幔源岩浆活动、这种幔源岩浆活动对区内花岗质岩基的成因有何作用、幔源岩浆是否参与了金-钼矿成矿作用等均是亟待解决的科学问题,对这些问题的正确认识有助于我们更好地理解华北克拉通晚侏罗世-早白垩世大型金钼矿床成因及金的来源。 

  本项目第四课题李建威教授研究组对华北克拉通南缘蟒岭复式岩体不同岩性中的副矿物榍石进行了较为细致的矿物结构、微量元素及铀-铅年代学研究,以揭示岩石成因及晚侏罗世幔源岩浆活动。蟒岭岩体位于华北克拉通南缘,主要由二长花岗岩及少量闪长岩组成;二长花岗岩中含有大量铁镁质暗色微粒包体并被基性岩脉侵入。上述各类岩性中均发育结构复杂的副矿物榍石,其中暗色微粒包体中的榍石(I类)自形程度高且发育扇形环带;包体附近的寄主岩石二长花岗岩则含有两类榍石(II类及III类),其中II类榍石分布最为广泛且具有明显的振荡环带,III类榍石核部通常含有铁-钛氧化物包裹体,而边部不发育包裹体并具有明显的振荡环带。暗色包体不发育的二长花岗岩其榍石(IV类)也具有弱的振荡环带,少部分榍石的核部有钛铁矿包裹体。基性岩岩脉中的榍石(V类)呈它形,具有散形环带(图1)。 

  榍石的U-Pb定年结果显示I, II, III类榍石的年龄分别为149±1 Ma148±1 Ma148±2 Ma,与暗色微粒包体、二长花岗岩及基性岩脉的锆石U-Pb年龄(150 ± 1 Ma, 150 ± 1 Ma 149 ± 1 Ma )在误差范围内完全一致,表明他们形成于同一时间,也表明暗色微粒包体和寄主岩可能均是岩浆混合作用的产物。与二长花岗岩中的榍石相比,暗色微粒包体及基性岩脉中的榍石具有低的Al2O3, REE, Nb/Zr, Y/Zr, Lu/Hf,但(Ce + Nd)/Y La/Ce比值却高得多(图2)。这种微量元素含量及比值的差异显示暗色微粒包体及二长花岗岩起源于两种不同的岩浆。II类榍石核部和边部的结构及微量元素组成具有明显的差异,反映了二长花岗岩中业已结晶的榍石(现今所见核部)与基性岩浆发生过结构和成分再平衡,之后在混合后且氧逸度下降的花岗质岩浆中继续结晶形成榍石的边部(图3)。IV类榍石核部局部具有铁-钛氧化物的包裹体,并具有与III类榍石相似的微量元素特征,同样反映了岩浆混合作用,但由于局部区域基性岩浆和酸性岩浆混合程度充分而没有形成暗色微粒包体。总之,榍石的矿物结构及地球化学和年代学资料显示蟒岭岩体是酸性岩浆及基性岩浆不同程度混合作用的产物。 

  近年来的其他一些研究也显示华北克拉通南缘晚中生代花岗质岩石普遍记录了幔源基性岩浆与壳源酸性岩浆的混合。这些发现不仅对认识本区花岗质岩石的成因提供了新的视角,而且对理解本区金钼矿床大规模成矿的构造背景和深部岩浆过程具有重要的启示。