贛中早古生代古嶂花崗巖體的巖石學特征及其成因

（東華理工大學地球科學學院，南昌 330000）

在贛中地區分布著大量火山巖，在此地區前人做了一定程度的研究，但大部分都是對于燕山期和印支期的研究，本次以贛中地區古嶂加里東期花崗巖體作為研究對象，綜合分析其巖相學特征及地球化學特征，探討古嶂花崗巖的巖石類型及巖石成因，結合整個華南地區在加里東期的構造演化過程，探討古嶂花崗巖形成的構造背景。

1 地質背景及成巖年代

研究區域位于江西中部于都縣，古嶂花崗巖巖體展布方向為NNE向，位于于山巖體西南部，展布方向與于山巖體方向一致。加里東期花崗巖主要分布在研究區東部及南部和西南部，沿著北東向展布，與鄰區的片麻狀付坊花崗巖（434～444Ma，張芳榮等，2010）構成了一條加里東期花崗巖帶。這些加里東期花崗巖包括古嶂花崗巖。

2 巖相學及地球化學特征

2.1 巖石學及巖相學特征

古嶂花崗巖的主體部分主要為中粗粒黑云母花崗巖，有少量花崗閃長巖。巖石呈灰色、深灰色，有少部分呈肉紅色。巖石可見主要礦物有石英（30%）、鉀長石（30%）、斜長石（35%）、黑云母（5%）等，呈中、粗粒花崗結構，巖石主要為塊狀構造，有少數片麻狀構造（圖1a）。

圖1 古嶂巖體野外及鏡下特征

花崗巖巖石礦物薄片在主要礦物為石英（25%～30%）、鉀長石（40%～45%）、斜長石（20%～25%）、黑云母（4%）、白云母（1%）；副礦物主要有鋯石、磷灰石、綠簾石、磁鐵礦、獨居石等。呈中、粗粒花崗結構。黑云母呈半自型片狀，為褐色、褐黃色具多色性，部分發生泥化，部分黑云母含放射性礦物，見明顯放射暈，表明其結晶應在巖漿活動早期，暗示巖漿并不貧水（圖1b）；

白云母大部分為原生白云母，此部分白云母顆粒較大，晶型較好（圖1c），少部分次生白云母是以交代黑云母和長石出現，發育很差，晶體顆粒很小。

圖2 古嶂花崗巖主量元素圖解

2.2 主量元素地球化學特征

從古嶂花崗巖主量元素分析結果即表1可看出，古嶂巖體中，花崗巖巖體主量元素中，有較高的SiO2含量（72.3%～73.1%,平均72.7%）、K2O+Na2O含量為（7.61%～7.75%，K2O/Na2O>1）；有較高的Al2O3（13.50%～13.90%，平均值為13.70%）；較低的CaO（0.44%～0.92%，平均為0.65%）和P2O5（0.23～0.24，平均值0.23）、有較高的Fe2O3含量（2.17%～2.81%），較低的MgO含量（0.51%～0.55%）；FeOT/MgO有較高的比值（3.83～4.60，平均4.56），屬于鐵質花崗巖；P2O5的含量較高（0.23%～0.24%），隨著SiO2含量的增加其含量并沒有明顯的變化，這表明其初始巖漿為過鋁質巖漿(Chappell,1999;Li et al.,2007)。

2.3 微量元素地球化學

圖3 （a）古嶂花崗巖稀土配分圖（球粒隕石數據自Boynton and Henderson，1984）

圖3 （b）微量元素蛛網圖（原始地幔數據自Sun and Mcdonough，1989）

在微量元素蛛網圖中（圖3b）可看出，古嶂花崗巖體主要是相對富集Rb、Th、U和稀土元素Ce、Sm、Nd，相對虧損Ba、Sr、Nb。分布曲線呈明顯的左側“隆起”，右側“平緩”的特征。古嶂花崗巖有很高的Rb/Sr比值（2.49～4.48，平均值為3.18），明顯高于中國東部上地殼（0.31）（高山，1999），花崗巖的Rb/Sr比值大于0.5，暗示其主要來源于地殼（陳衛鋒等，2007）；Rb/Nb比值（6.9～12.8），也明顯高于中國東部上地殼（6.8）（高山，1999）；Zr/Hf平均比值（33.26），Nb/Ta平均比值（12.84）。

古嶂花崗巖體稀土總量（163.6～198.5ppm）,與華南古生代其他地塊花崗巖相比其含量較高。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）。古嶂花崗巖巖體稀土模式配分圖呈輕微右傾型，富集輕稀土（圖3a）。

在銪虧損方面，古嶂花崗巖Eu（δEu=0.12～0.15），有明顯的Eu 負異常，形成明顯的“谷”（圖3a），反應巖漿在巖漿結晶過程中可能存在斜長石明顯的結晶分異或源區有斜長石殘留。

2.4 巖石類型及構造背景

通常來說，S型花崗巖中含有原生白云母、石榴子石、堇青石等富鋁礦物，并且都為強過鋁質花崗巖。古嶂花崗巖富含鋁礦物白云母，且大多為原生白云母，P2O5的含量也較高，僅發現少量角閃石在花崗閃長巖中出現，這是過鋁質花崗巖的特征；巖石中黑云母多色性均為褐色到黃色，而不是褐色到紅色，是典型的S型花崗巖特征；通過其主量元素特征可知巖體的A/CNK比值為1.15～1.29，平均1.23，屬過鋁質-強過鋁質，這些特征表明古嶂花崗巖為S型花崗巖。古嶂花崗巖體屬于S型花崗巖，巖漿起源于變質沉積巖。同時古嶂花崗巖體屬于低Ba-Sr花崗巖，在巖漿起源上不像高Ba-Sr花崗巖那樣與洋殼俯沖有關，也不與富Ba、Sr 鐵鎂質的巖漿底侵、或巖石圈受碳酸鹽流體交代富集成因有聯系，而很可能是殼源物質地部分熔融的產物（蘭鴻鋒，2016）。古嶂花崗巖體3個樣品的CaO/Na2O比值為0.16、0.34、0.23，Sylvester（1998）提出可以根據CaO/Na2O的比值判定花崗巖物源成分：CaO/Na2O＞3，表示源區是砂質巖；CaO/Na2O＜3，表示源區是泥質巖成分。所以古嶂花崗源巖應該是以泥質成分為主，含部分砂質成分。

圖5 古嶂花崗巖Rb-Y+Nb圖解

表1 古嶂花崗巖主量元素（wt%）

表2 古嶂花崗巖微量元素（ppm）

通過本次研究，在Rb-Y+Nb圖解中，古嶂花崗巖投點都投在后碰撞花崗巖中（圖4），此外，在SiO2-K2O圖解（圖2c）中，古嶂花崗巖都落入高鉀鈣堿系列中，而高鉀鈣堿系列巖漿也是后碰撞巖漿活動的重要標志之一（唐文龍，2007），所以表明，古嶂花崗巖是形成于后碰撞環境。

3 結論

1）古嶂花崗巖巖體主要以黑云母花崗巖為主，有部分花崗閃長巖，主要為塊狀構造。巖體地球化學特征表明，古嶂花崗巖A/CNK＞1.1，屬于過鋁質—強過鋁質巖。根據ACF圖，及發現有明顯的原生白云母，表明其屬于S型或殼源型花崗巖類。

2）古嶂花崗巖體樣品在SiO2-K2O圖解都入高鉀鈣堿系列中，高鉀鈣堿系列巖漿也是后碰撞巖漿活動的重要標志之一，加上在Rb-Y+Nb圖解中，樣品都落入后碰撞區域內，所以可以證明古嶂花崗巖體是形成于后碰撞伸展構造環境中，屬后碰撞花崗巖。