通化地區中生代大川花崗巖巖體成因與REE賦存狀態

摘要：吉林南部地區位于華北克拉通北緣東段，是一個經歷了太古宙、元古宙、古生代、中生代以及新生代漫長地質歷史演化的地質構造區，廣泛發育晚中生代富集稀土元素的堿長花崗巖。本文選取該區富集稀土元素的大川花崗巖體，開展巖相學、鋯石U-Pb年代學與Hf同位素、巖石地球化學研究，結果表明：該巖體主要由細粒、中粒和粗粒黑云母堿長花崗巖所組成，其次是花崗偉晶巖；主量元素具有高硅（w（SiO2）=72.56%～84.09%）、低鋁（w（Al2O3）=8.15%～14.76%）、準鋁—強過鋁質（A/CNK=0.98～1.60）的特征，屬于高鉀鈣堿性系列；樣品稀土質量分數較高（w（ΣREE）=88.53×10-6～839.95×10-6），（La/Yb）N=2.30～41.24，富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，稀土配分模式為右傾型，Eu負異常比較明顯，δEu值為0.05～0.60，分異指數（ID=86.72～97.69）較高，固結指數（IS=0.16～1.13）較低，顯示在巖漿演化過程中經歷了斜長石、黑云母、磷灰石等礦物不同程度的分離結晶作用，結合巖相學特征，初步認為大川堿長花崗巖為高分異花崗巖；粗粒黑云母堿長花崗巖單顆粒鋯石U-Pb同位素年齡為（120.8±1.6）Ma；鋯石εHf（t）值全部為負值（-10.7～-5.2），對應的Hf同位素二階段模式年齡為2 587～2 090 Ma；基于同位素與巖石地球化學數據，初始巖漿起源于新太古代—古元古代陸殼物質的部分熔融，巖體為同源巖漿房經巖漿結晶分異作用后巖漿上侵就位的產物。巖礦鑒定及全巖微量顯示，隨著巖漿的演化，石英含量逐漸升高，黑云母含量逐漸降低，稀土總量也逐漸降低，稀土主要富集在粗粒黑云母堿長花崗巖相中。

關鍵詞：

通化地區；元素地球化學；U-Pb同位素定年；Hf同位素；巖石成因；REE賦存狀態

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20220290

中圖分類號：P588.12;P597

文獻標志碼：A

Abstract： The southern part of Jilin is located in the eastern section of the northern margin of the North China craton， which has experienced a long geological evolution in the Archean， Proterozoic， Paleozoic， Mesozoic and Cenozoic. The alkalifeldspar granite enriched in rare earth elements in the Late Mesozoic is widely developed in this area. In this paper， the Dachuan granite enriched in rare earth elements was selected to carry out petrography， zircon U-Pb dating and Hf isotope， petrogeochemistry analysis. The results show that the granite is mainly composed of finegrained， mediumgrained and coarsegrained biotite alkalifeldspar granite， followed by granitepegmatite. The main elements have the characteristics of high silicon （w （SiO2） =72.56%-84.09%）， low aluminum （w （Al2O3） =8.15%-14.76%）， quasi aluminumstrong peraluminum （A/CNK= 0.98-1.60）， belonging to the high potassium calcalkaline series. The samples have a high rare earth mass fraction （w （ΣREE） =88.53×10-6-839.95×10-6）， （La/Yb）N=2.30-41.24， enriched in light rare earth elements， depleted in heavy rare earth elements. The partition pattern of rare earth elements is rightleaning type， with obvious negative Eu anomaly and δEu value ranging from 0.05 to 0.60. The differentiation index （ID=86.72-97.69） is high， and the consolidation index （IS=0.16-1.13） is low， indicating that the magma evolution has experienced different degrees of separation and crystallization of plagioclase， biotite， apatite and other minerals. Combined with the petrographic characteristics， the Dachchuan alkalifeldspar granite is preliminarily considered as highly differentiated granite. The single zircon U-Pb isotopic age of coarsegrained biotite alkali feldspar granite is （120.8±1.6） Ma. The εHf（t） values of zircons are all negative （-10.7--5.2）， and the corresponding Hf isotope secondorder model ages of the zircons are 2 587-2 090 Ma. Based on isotope and petrogeochemical data， the initial magma originated from partial melting of the Neoarchean and Paleoproterozoic continental crust， and the rock mass was the product of magma emplacement after magma crystallization differentiation in the homologous magma chamber. Mineral identification and whole rock trace elements show that with the evolution of magma， the quartz content gradually increased， the biotite content gradually decreased， and the total rare earth contents also gradually decreased. The rare earth elements are mainly enriched in coarsegrained biotite alkali feldspar granite phase.

Key words：

Tonghua area; element geochemistry; U-Pb isotopic dating; Hf isotope; petrogenesis; REE occurrence state

0 引言

花崗巖通常可以指示一定的地質背景，其形成時代研究有助于建立構造演化時空格架，其成因、源區、構造背景研究對于重塑區域地質演化過程、探討殼-幔物質組成與相互作用過程及地球動力學過程具有重要意義，因而一直受到地質學界的關注。吉林南部通化地區位于華北克拉通北緣東段，地質演化復雜，經歷了太古宙克拉通化、古元古代裂谷及造山、中新元古代—古生代海盆收縮和興蒙造山、中生代揚子板塊碰撞以及古太平洋俯沖等運動，屬于復合構造、巖漿成礦區。其復雜的地質演化歷史與多期次發育的巖漿運動，使得該區成為具備有色、貴金屬以及稀有稀土礦產成礦條件的優勢地區之一，目前區域已經發現和探明許多稀有金屬礦床、礦化點，如：砂礦型稀土礦床（東清獨居石砂礦床）、斑巖型礦床（吉中地區鉬礦床中伴生鎵）。在全省鋅、金、鉬、銅、鉛、鎳、硫鐵、鐵、銀等礦產中，均不同程度伴生稀有稀土礦產資源。近期筆者在參加吉林省“三稀”元素成礦潛力調研過程中，發現通化地區大川堿長花崗巖巖體具有相對高的稀土、稀有金屬含量，具有確定稀土礦的工業礦體可能性很大。為了揭示其巖體成因和REE賦存狀態，本文開展了巖相學、

鋯石U-Pb同位素定年、Lu-Hf同位素與巖石地球化學研究與取證。

1 區域地質和研究區地質概況

吉南地區位于華北克拉通北緣東段，地處遼東（隆起）成礦帶的鐵嶺—靖宇（次級隆起）成礦帶，經歷太古宙中高級變質變形、元古宙—古生代海相-海陸交互相沉積和中生代太平洋板塊俯沖作用，為大陸邊緣復合構造成巖成礦構造區（圖1a）。區域上出露地層由老到新主要為太古宙表殼巖系、元古宙和古生代地層、中生代火山-陸源碎屑巖建造和新生代碎屑沉積物。侵入巖從侵位時代方面可分為4期，即：古元古代（2.2～1.85 Ga）、三疊紀（244～203 Ma）、侏羅紀（180～156 Ma）和早白堊世（134～117 Ma），其中，早白堊世侵入巖為研究區構造的主體部分。巖石類型方面，中酸性侵入巖為研究區巖石的主要類型。構造以線性斷裂為主，大致呈北西方向、北東方向及近東西方向3種組合形態。區域整體以發育大面積中生代花崗雜巖和晚侏羅世火山-沉積巖為特征，其次是古元古代、古生代地層以及第四紀碎屑沉積物；構造演化至少經歷了太古宙基底的形成階段、古元古代裂谷階段、新元古代和古生代蓋層沉積階段以及中新生代大陸邊緣活動作用等幾個重要的地質發展階段；受裂谷和渾江斷裂帶的控制，區內構造主要以近東西向、北東向的斷裂構造為主，北西向的斷裂次之；其中東西向構造屬多期活動構造，控制了中生代侵入巖的分布；從成礦地質背景來看，大致經歷太古宙、古元古代、中—新元古代、古生代和中生代5個成巖成礦期。

研究區以大川巖體為中心，北東和南西兩側分布果松組，出露面積320 km2；東側發育三疊紀二長花崗巖，出露面積80 km2；北西側為新太古代花崗質片麻巖，出露面積240 km2（圖1b）；發育近南北、北西向斷裂；整體呈現以大川巖體為中心的花崗穹窿式構造格局。果松組為一套中性火山巖系，下部以礫巖、砂巖為主，產少量植物化石；上部為中性熔巖、安山巖、安山質凝灰熔巖，局部地區出現少量流紋巖、流紋質凝灰巖。區內果松組下部噴溢相以氣孔狀玄武巖類為主，上部爆發相為安山質晶屑凝灰巖夾少量安山巖、角礫巖；大川復式巖體主要由黑云母堿長花崗巖組成。

2 巖相學特征

野外地質調查顯示，該巖體地表近似橢圓形，北西—南東方向延伸，長約12 km，寬約10 km，出露地表面積120 km2。可劃分細粒黑云母堿長花崗巖、中粒黑云母堿長花崗巖、粗粒黑云母堿長花崗巖和花崗偉晶巖巖相（圖1b）。

細粒黑云母堿長花崗巖（GS-4） 該巖相巖石風化面呈淺肉紅色，新鮮面呈肉紅色，細粒花崗結構，塊狀構造。主要礦物為堿性長石、石英、斜長石以及少量黑云母，副礦物有磁鐵礦、鋯石和磷灰石等。其中，堿性長石為正長石，多呈自形—半自形板狀，粒徑大小為0.5～2.0 mm，體積分數為70%～75%；石英，無色透明，粒徑大小為0.5～1.0 mm，體積分數為15%～20%；斜長石呈自形—半自形板狀，體積分數為5%～8%；黑云母，半自形—他形片狀，體積分數低于3%（圖2a、b）。

中粒黑云母堿長花崗巖（GS-10、GS-28、GS-29） 為大川巖體的主體巖相，其風化面呈淺肉紅色，新鮮面呈肉紅色，中粒花崗結構，塊狀構造。主要礦物有堿性長石、石英、斜長石和少量黑云母等暗色礦物，副礦物有鋯石、獨居石、磁鐵礦和磷灰石等。其中，堿性長石主要為正長石，多為半自形板狀，粒徑大小為1.0～4.0 mm， 體積分數為60%；

石英，為無色透明，他形，粒徑為0.5～2.0 mm， 體積分數為25%；

斜長石，為灰白色，呈自形—半自形板狀，粒徑為2.0～3.0 mm， 體積分數為6%；

黑云母，呈半自形板片狀，粒徑為0.5～1.0 mm，體積分數為8%；含有很少的副礦物，體積分數為1%左右（圖2c、d）。

粗粒黑云母堿長花崗巖（GS-34、GS-35） 該巖相發育在巖體內部，呈巖柱狀產出（圖1b），巖石呈粗粒花崗結構，塊狀構造。主要礦物為堿性長石、石英、斜長石和黑云母，副礦物有磁鐵礦、榍石、鋯石和磷灰石等。其中：堿性長石主要為正長石和條紋長石，多呈半自形板狀，二者礦物粒徑主要集中在4.0～6.0 mm，體積分數為45%～50%；石英呈半自形—他形粒狀或不規則狀，礦物粒徑主要集中在2.0～4.0 mm，體積分數為20%～25%；斜長石與堿性長石共生，多呈半自形板柱狀，體積分數為25%～30%；黑云母呈半自形板片狀，粒徑3.0～5.0 mm，體積分數為6～8%；另外零星分布細小白云母，體積分數為1%左右（圖2e、f）。

花崗偉晶巖（GS-3） 該巖相分布在大川巖體西部，呈脈狀產出，巖石呈現肉紅色，呈花崗偉晶結構，塊狀構造。主要礦物為堿性長石、石英，含極少的白云母和副礦物磁鐵礦、鋯石和磷灰石等。其中：堿性長石體積分數為55～60%，呈半自形板狀，偶見石英細脈插入正長石礦物內部，粒徑為1.0～2.0 cm；石英呈他形不規則狀或細粒狀或細脈狀，體積分數為40%～45%。副礦物中，磁鐵礦體積分數為1%～3%，呈細粒狀分布在長石和石英礦物間隙。（圖2g、h）。

3 分析方法

3.1 鋯石U-Pb同位素定年與原位Lu-Hf同位素分析

鋯石單礦物分離采用常規方法，即首先進行碎樣和分選，在雙目顯微鏡下挑純；然后將分選后的鋯石和標準鋯石參考樣（TEM）放在玻璃板上，用環氧樹脂固定、拋光；最后利用反射光和透射光顯微照片，在陰極發光掃描電鏡下進行圖像分析，檢查鋯石的內部結構。實驗樣品制備靶、反射光和透射光照相在河北省區域地質調查大隊地質實驗室完成。LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年測試分析在吉林大學東北亞礦產資源評價自然資源部重點實驗室完成，所用激光設備為德國相干公司COMPExPro型ArF準分子激光器（激光波長193 nm，激光束斑32 μm），質譜儀為美國安捷倫公司7900型四極桿等離子質譜。采用電感耦合等離子體質譜儀（LA-ICP-MS）對鋯石進行了U-Pb同位素分析。測定過程中激光束斑直徑為63 μm，激光脈沖寬度為15 ns，采用He作為剝蝕物質載氣，鋯石年齡標準物質為國際標準鋯石91500（1 062 Ma）作為外標和NIST610硅酸鹽玻璃進行優化，詳細的實驗和分析過程詳見文獻。實驗數據結果見表1。

在測年基礎上，開展了原位Hf同位素測試，分析在天津地質礦產研究所同位素實驗室完成。Lu-Hf同位素測試分析實驗采用193 nm激光的Neptune多接電感耦合等離子體質譜（LA-MC-ICP-MS）進行，激光束直徑為50 μm，激光脈沖頻率為11 Hz，100 mJ的激光強度，使用氦氣作為燒蝕氣溶膠的載氣。

樣品的176Lu/177Hf和176Hf/177Hf采用176Lu/175Lu（0.026 55）和176Yb/172Yb（0.585 45）進行同質異位的干擾校正。外標為標準鋯石GJ-1，推薦標準值為0.282 006±0.000 24。鋯石εHf（t）值的計算采用176Lu衰變常數＝1.867×10-11a-1，球粒隕石的176Hf/177Hf=0.282772，176Lu/177Hf=0.0332，Hf虧損地幔二階段模式年齡（TDMC）的計算采用平均陸殼的176Lu/177Hf值0.015。具體Hf同位素數據結果見表2。

3.2 全巖主量、微量、稀土元素分析

全巖地球化學數據（主量元素和微量元素）測試實驗在吉林省有色金屬地質勘查局研究所完成。在去除蝕變表面后，選取新鮮的樣品，經過蒸餾水清洗，在瑪瑙磨樣機研磨制成粉末（直徑200目）進行分析。干燥后測量主量元素的氧化物和微量元素，包括稀土元素（REE）。主量元素采用X熒光光譜（XRF）玻璃熔片法分析，分析精度優于±1％。微量和稀土元素分析采用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）進行，采用BHVO-1、AVG-1、G-2等國際標準物質進行質量監控，并作空白樣進行質量監控，分析精確度優于±2％。本次實驗數據列于表3。

4 分析結果

4.1 鋯石U-Pb年代學

從CL圖像和分析結果可知：粗粒黑云母花崗巖樣品（GS-35）單顆粒鋯石普遍為灰白色自形—半自形結構，長柱狀晶體居多，部分為短柱狀、粒狀，長軸長度介于120 ～ 200 μm之間，長短軸之比為2∶1～3∶1（圖3a）。15個測試分析點數據具有良好的諧和性，206Pb/238U表面年齡變化范圍介于125～117 Ma之間，232Th/238U值范圍介于0.98～2.29 之間（表1），均大于0.1，且大部分鋯石具有明顯振蕩環帶結構，為典型的巖漿成因鋯石；從諧和年齡和鋯石圖像特征來看（圖3b），加權平均年齡（120.8±1.6）Ma。

4.2 Hf同位素

本次獲得大川粗粒黑云母堿長花崗巖（Gs-35）鋯石的Hf同位素表明：Lu-Hf同位素特征是176Yb/177Hf為0.025 08～0.049 15，176Lu/177Hf為0.000 916～0.001 740 ，176Hf/177Hf為0.282 405～0.282 551，對應的εHf（t）值變化范圍為-10.7～-5.2、TDM為1 230～1 010 Ma、TDM2為2 587～2 090 Ma和fLu/Hf為-0.97～-0.95（表2）。

4.3 主量、稀土和微量元素

從表3和圖4可知，大川花崗質復式巖體的各巖相具有高硅（w（SiO2）=72.56%～84.09％）、低鋁（w（Al2O3）=8.15%～14.76％）、準鋁—強過鋁質（A/CNK=0.98～1.60，A/NK=0.98～1.63）的特征，在TAS圖解（圖4a）

中樣品都落入花崗巖區域；富堿（w（Na2O+K2O）=5.93% ～ 9.55%）、富鉀（Na2O/K2O=0.80～2.98），屬于高鉀鈣堿性系列（圖4b、c），富Fe、貧Mg（w（Fe2O3）=1.27%～3.95%，w（MgO）=0.01％～0.12％），低P、Ti、Ca（

w（P2O5）=0.01%～0.03%，

w（TiO2）=0.06％～0.23％，w（CaO）=0.04%～0.44%）。

稀土和微量元素分析結果顯示（表3）：稀土總量較高（w（ΣREE）=（88.53×10-6～839.95×10-6），（La/Yb）N=2.30～41.24，輕稀土元素富集，而重稀土元素出現虧損，稀土配分模式為右傾型，δEu值為0.05～0.60，Eu負異常比較明顯（圖5a、b）。具有較高的Rb/Sr（1.04～26.78）以及Zr/Hf（21.76～43.31）值，富集Rb、La、Ce、Nd、Hf等元素，相對虧損Nb、Sr、Ti、P等元素（圖5c、d）。通過對比，粗粒黑云母堿長花崗巖稀土元素質量分數高于區域上花崗巖的稀土元素質量分數，也高于普通高分異花崗巖中稀土質量分數，具有一定的成礦潛力。

5 討論

5.1 大川巖體花崗質復式巖體就位時代

關于吉林南部通化地區花崗質巖石形成時代的確定，前人通常依據其侵入中生代地層而將其確定為中生代，而缺乏精確的同位素年代學證據。大川巖體主要由細粒黑云母堿長花崗巖、中粒黑云母堿長花崗巖、粗粒黑云母堿長花崗巖和花崗偉晶巖組成，為一套花崗質雜巖體系。LA-ICP-MS單顆粒鋯石U-Pb同位素定年數據顯示，所測鋯石大多數自形程度較好，發育韻律環帶結構，Th/U值gt;0.1等，各方面均表現出巖漿鋯石的特征，所以206Pb/238U表面年齡統計加權平均值可以代表巖漿侵位結晶的時代，即大川巖體的成巖時代為（120.8±1.6）Ma（MSWD=0.88），表明大川巖體為早白堊世巖漿活動的產物。

區域早白堊世巖體可劃分為吉南南部和吉南北部，其中：吉南南部的早白堊世巖體主要包括榆林巖體（正長花崗巖（118.3±2.0）Ma）、綠江村巖體（二長花崗巖（119±2）Ma）、鎮江巖體（花崗閃長巖（129±3） Ma）、上綠水橋巖體（鉀長花崗巖（121.4±0.8） Ma）、高臺子巖體（鉀長花崗巖（124.1±0.9） Ma）、石湖巖體和集安巖體（正長花崗巖和花崗斑巖127～120 Ma）等；北部早白堊世巖體主要包括仙人橋巖體（二長巖和石英二長巖129～128" Ma）、老嶺巖體（花崗斑巖（122.5±1.0） Ma）、六道溝巖體（二長花崗巖（125±1.0） Ma）、頭道溝巖體（正長花崗巖（125.2±1.5） Ma）和幸福山巖體（花崗閃長巖（128±2） Ma）等。吉林南部早白堊世巖體成巖年代為129～118 Ma，可見本文大川巖體巖漿事件與吉南地區早白堊世巖漿作用期次相一致。

5.2 巖石成因與形成機理

5.2.1 巖石成因類型

大川花崗巖體具有高Si，富K，富堿，低Ti，少

Ca、Mg，貧P等特征，表明其可能經歷了分異演化。另外以下證據還表明其很有可能屬于高分異花崗巖類：1）花崗巖體與偉晶巖共生，花崗巖中出現少量白云母、榍石和獨居石，個別樣品鋁飽和指數高（A/CNK最高值至1.60）（圖4d）；2）礦物組成接近低共結組分（石英+鉀長石+斜長石）；3）斜長石牌號（0.68～5.47）＜15，高分異指數（ID=86.72～97.69），低固結指數（IS=0.16～1.13），高硅（w（SiO2）=72.56%～84.09%），富堿（w（K2O+Na2O）=5.93%～9.55%），相對低鈣鎂（w（CaO）=0.04%～0.44%、w（MgO）=0.01%～0.12%）；4）隨分異系數增大，Rb/Sr值顯著升高，δEu、K/Rb、Zr/Hf、La/Yb和Nb/Ta值顯著變小 （圖6 ），稀土出現四分組效應。此外，在分異指數與元素比值的相關性圖解（圖6）中，大川堿長花崗巖體也表現出明顯的分異結晶趨勢。因此，筆者認為大川堿長花崗巖體為高分異花崗巖。

由于經歷了較強的分異結晶，花崗巖的礦物和化學組成趨近于低共結花崗巖，很難將高分異的I型、S型和A型花崗巖相區分。5個樣品屬準鋁質—弱過鋁質，2個樣品為強過鋁質（圖4d），7個樣品的A/CNK平均值為1.13；過鋁質巖漿體系中，磷灰石為優先結晶礦物，SiO2與P2O5質量分數負相關，而過鋁質S型花崗巖的SiO2與P2O5質量分數呈正相關，

且大多數P2O5質量分數大于0.1%。本文獲得的花崗巖SiO2與P2O5質量分數呈微弱負相關，且P2O5質量分數極低（0.01%～0.03%），不符合S型花崗巖分異演化趨勢。利用常用的Whalen等系列圖解很難將高分異I型花崗巖與高分異A型花崗巖（也稱鋁質A型花崗巖）相區分。前人研究表明，相對于高分異I型花崗巖，鋁質A型花崗巖是一種高溫花崗巖，根據Waston等實驗所得的鋯石飽和溫度計，計算得到大川花崗巖的巖漿溫度為804.70～985.80 ℃（表3），高于通常判別為未分異I型和S型花崗巖的形成溫度（一般低于800.00 ℃，經歷結晶分異后則更低）。并且該估算溫度代表了巖漿經歷高度分異后殘余熔體的結晶溫度，而非巖漿初始形成溫度，意味著巖漿的形成溫度要高得多。此外，高分異I型花崗巖的TFeO質量分數通常小于1.00%，而大川堿長花崗巖的TFeO質量分數為1.27%～3.95%，因此，筆者傾向于本文花崗巖為A型的觀點，但是由于經歷了強烈的分異結晶，暫無法絕對排除高分異I型花崗巖的可能。

5.2.2 巖漿源區、演化機理

花崗巖的成因模式主要有以下幾種可能：酸性、基性巖漿混合作用，玄武質巖漿分離結晶作用，以及下部陸殼物質發生部分熔融。本文認為大川花崗巖巖體形成于下部陸殼物質的部分熔融，證據在于：1）通化市大川地區出露巖性為中酸性巖石，排除了玄武質巖漿分離結晶的可能性；2）花崗巖中未發現暗色包體并且鋯石同位素成分較為均一，排除了酸性、基性巖漿混合作用；3）大川花崗巖巖體具有高硅（w（SiO2）=72.56%～84.09%），富堿（w（K2O+Na2O）=5.93%～9.55%），相對低鈣鎂磷（w（CaO）

=0.04%～0.44%、w（MgO）=0.01%～0.12%、w（P2O5）=0.01%～0.03%）的特征，微量元素顯示出輕稀土富集的“右傾”配分模式，富集大離子親石元素Rb、Sm、U、K等，虧損高場強元素Nb、Ta、Ti、P等。綜上所述，大川花崗巖巖體形成于下部陸殼物質的部分熔融。

鋯石Hf同位素對于巖漿源區的示蹤具有重要意義，若εHf（t）值為正值，說明來源于虧損地幔或較多幔源物質參與新生地殼部分熔融；當εHf（t）值為負值時，證明源區存在古老地殼物質。本文獲得大川巖體單顆粒鋯石的εHf（t）值全部為負值（-10.7～-5.2）（表2、圖7a、b），并且在εHf （t）-t圖解（圖7a）上，樣品點全部落在球粒隕石演化線之下，結合對應的二階段模式年齡（TDM2為2 587～2 090 Ma），暗示其巖漿具有殼源巖漿的性質。fLu/Hf（-0.97～-0.95）變化范圍較小，證明巖漿成分均一，指示花崗巖巖漿來源于古老地殼物質的部分熔融，源巖為新太古代—古元古代古老地殼物質。

在巖漿演化過程中，隨著分異作用的增強，地球化學性質相似元素的比值會呈現規律性變化。大川花崗巖的分異指數特征與元素比值的相關性研究顯示（圖6），K/Rb、La/Yb、Nb/Ta和 δEu的值均隨分異程度增強而減小，Rb/Sr 的值均隨分異程度增強而增大，符合分異作用加強的特征，表明大川花崗巖體很有可能是由同源巖漿分離結晶形成的。在結晶分異作用過程中，Sr、Eu 的負異常主要受斜長石分離結晶影響，在配分模式圖和蛛網圖解（圖5）中，大川花崗巖顯示出不同程度的負 Eu 異常和 Sr 虧損，表明巖漿可能經歷了鉀長石和斜長石的分離結晶。Ti的虧損表明在巖漿演化過程中鈦鐵礦、榍石等含鈦礦物發生分離結晶作用，P的虧損是磷灰石引起的。隨著分異指數的升高Zr/Hf值逐漸降低，暗示其存在鋯石的分離結晶（圖6d）。

5.3 構造環境

早白堊世，研究區整體為環太平洋構造域演化體系，全區在伸展構造背景下，發生劇烈構造巖漿活動。隨著古太平洋向西南方向的俯沖作用，中國東部盆地拉張造成巖石圈的減薄并發生減壓熔融（140～125 Ma）；俯沖持續到約125 Ma，太平洋板塊漂移方向大幅度轉折，巖石圈停止減薄并逐漸增厚，出現了巖漿寧靜期；到約110 Ma俯沖板塊開始后撤，出現東西向伸展的拉分盆地，形成弧后陸內拉張構造環境，地幔巖漿上涌底侵下地殼，下地殼發生高溫變質作用以及部分熔融，致使中國東北早白堊世發生劇烈構造巖漿活動。

本文測得大川花崗巖體具有高分異花崗巖的地球化學屬性，在Nb-Y-Ce圖解（圖8a）中投點落入A1非造山花崗巖區域，在Rb/10-Hf-3Ta三角圖解和w（Nb） -w（Y）、w（Rb）-w（Y+Nb）構造環境判別圖解（圖8b、c、d）中數據投點大多落入板內花崗巖區域，反映該花崗巖為板內構造背景下的巖漿作用產物。前人研究發現，150～140 Ma華北板塊東部開始從擠壓構造逐漸向伸展構造轉變，110～100 Ma結束；本文測得大川巖體的成巖時代為早白堊世（（120.8±1.6）Ma），處于非造山伸展構造背景下，與本文投圖結果一致。在伸展的構造環境下，壓力的降低有利于巖石的熔融，同時，地殼的拉張減薄還伴隨著深部軟流圈地幔的上涌和幔源巖漿的底侵作用，使下地殼加熱進一步發生部分熔融形成花崗巖，而上涌的軟流圈地幔和幔源巖漿也為大川花崗巖體的形成提供了高溫環境。綜上所述，認為大川花崗巖巖體形成于古太平洋板片俯沖作用下的陸內伸展環境，是下部陸殼物質發生部分熔融形成的花崗巖類。

5.4 REE富集狀態

通過全巖微量分析數據可以看出，粗粒黑云母堿長花崗巖全巖稀土總量較高（w（∑REE）=

A1. 非造山型花崗巖；A2. 造山型花崗巖；

VAG. 火山弧花崗巖；ORG. 洋中脊花崗巖；WPG. 板內花崗巖；synCOLG. 同碰撞花崗巖。

750.36×10-6和839.95×10-6，平均為795.15×10-6），中粒黑云母堿長花崗巖全巖稀土總量w（∑REE）=106.99×10-6～339.64×10-6，細粒黑云母堿長花崗巖全巖稀土總量w（∑REE）=239.27×10-6，花崗偉晶巖全巖稀土總量最低（w（∑REE）=88.53×10-6）；隨著巖漿的演化，石英含量逐漸升高，黑云母含量逐漸降低，稀土總含量也逐漸降低，稀土元素主要富集在粗粒黑云母堿長花崗巖巖相中，并伴生高場強元素（如：Nb、Ta、Zr）等的輕微富集。

6 結論

1）LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測定結果表明，大川花崗雜巖體成巖年齡為（120.8±1.6）Ma，代表其侵位時代為中生代早白堊世。

2）鋯石Hf同位素地球化學特征揭示，其巖漿起源于新太古代—古元古代陸殼物質的重熔作用，形成于古太平洋板片俯沖作用下的陸內伸展環境。

3）元素地球化學特征表明，粗粒黑云母堿長花崗巖巖相明顯富集稀土元素，大川巖體整體具高分異花崗巖的性質。

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