ESR:華南三疊紀花崗巖成因及構造意義

2021-02-07 EarthScience讀書會

華南地區普遍存在顯生宙花崗巖,它們在時空上與熱液礦床密切相關,因此,人們對這些花崗巖的成因進行了大量的研究。為了解釋華南地殼改造過程和地球動力學演化過程,近二十年來,人們對三疊紀花崗巖給予了極大的關注(e.g., Chen and Jahn, 1998, Zhou et al., 2006, Li and Li, 2007, Wang et al., 2013a)。已識別出各種花崗巖類型,包括含角閃石的金屬花崗巖(e.g., Mao et al., 2013, Xu et al., 2014a, Xu et al., 2014),含堇青石的過鋁花崗巖,以及更普遍的黑雲母和兩雲母花崗巖。此外,還報告了越來越多的含鋁A型花崗巖。通過對這些花崗巖進行詳細的地質年代學和地球化學分析,這些結果為三疊紀花崗巖的巖石成因提供了許多基本觀察和顯著進展(e.g.,Zhou et al.,2006,Zhou et al.,2007a,Li and Li,2007,Wang et al.,2013)。然而,在以往的文獻中,存在著許多誤解、模稜兩可的結論和膚淺的爭議。這些問題主要與華南花崗巖的來源性質、不同巖石類型之間的成巖關係、控制大陸巖石圈演化的構造體制以及華南陸內花崗巖的產生有關。


除了三疊紀時期的主要花崗巖外,華南也零星出現了同時代輝長巖、輝綠巖和正長巖(e.g.,Wang et al.,2005,Xie et al.,2005,Dai et al.,2008,Mao et al.,2013,Tang et al.,2013,Wang et al.,2013)。此外,在三疊紀含角閃石的金屬花崗巖中發現了鎂鐵質微粒包體(MME)(例如,Chen et al.,2007,Xu et al.,2014a)。這些觀察結果提出了一個基本問題,即幔源鎂鐵質巖漿是否參與了金屬花崗巖甚至過鋁花崗巖的起源(e.g.,Collins,1996,Patiño Douce,1999,Kemp et al.,2007,Clemens and Stevens,2012,Gao et al.,2016b)。關於過鋁質和金屬質花崗巖之間的成因關係,存在著長期的爭論:它們是否起源於不同的源巖(例如,Chappell and White,1974,Chappell and White,1992,Chappell et al.,2012,Clemens and Stevens,2012,Gao et al.,2016b)或它們是否通過將鎂鐵質巖漿添加到長英質巖漿中,以增加比例,產生從過鋁質到金屬質的花崗巖(例如,Gray,1984,Collins,1996,Patiño Douce,1999,Kemp et al.,2007)。因此,不同類型火成巖之間的巖石成因關係有待於基於廣泛數據集的明確澄清。


另外,華南三疊紀花崗巖形成的構造背景已經被廣泛討論了30多年(例如,Holloway,1982,Huang et al.,1987,Hsüet al.,1990,Zhou et al.,2006,Zhou et al.,2007a,Li and Li,2007,Wang et al.,2007a,Wang et al.,2013a)。目前主要有兩種模式:(1)古太平洋板塊俯衝(e.g.,Li et al.,2006,Li et al.,2012a,Li and Li,2007)和(2)大陸碰撞造山運動(e.g.,Zhou et al.,2006,Zhou et al.,2007a,Wang et al.,2007a,Wang et al.,2013a)。俯衝模型假設三疊紀花崗巖是在二疊紀以來華南古太平洋板塊俯衝作用下產生的,而碰撞模型則強調花崗巖巖漿作用與華南與華北、南方與Indochina碰撞的關係( Zhou et al., 2006Zhou et al., 2007aWang et al., 2007a, Wang et al., 2013)。兩種模式都有自己的基礎,但也有局限性。俯衝模式值得懷疑,因為在華南東南部,與俯衝有關的晚二疊世至三疊紀弧火山巖的有力證據很少。此外,碰撞模型忽略了巖漿巖(如輝長巖、正長巖和A型花崗巖)的產狀。



由於三疊紀是東南亞印支造山運動的重要時期,本文對華南三疊紀花崗巖地球化學進行了綜述。巖石學研究表明,這些花崗巖可分為五類:含堇青石的花崗巖、含角閃石的花崗巖、黑雲母花崗巖、含白雲母的花崗巖和A型花崗巖。這些花崗巖都分布在以新元古代巖漿巖為主的地區。根據三疊紀花崗巖及其伴生巖漿巖的分布,劃分出三個巖漿帶:西南帶、東北帶和中部帶。除含堇青石的花崗巖只在晚二疊世至三疊紀早期侵位外,其餘4組花崗巖的侵位時間為≥240Ma~210Ma。地球化學數據不支持含角閃石花崗巖通過巖漿混合或同化-分離結晶與鎂鐵質巖漿有成巖聯繫的可能性。此外,黑雲母花崗巖並非由含角閃石的花崗巖巖漿經分離結晶而形成,但有些含白雲母的花崗巖確實是由黑雲母花崗巖巖漿演化而來。A型花崗巖大多為過鋁質花崗巖,其中許多花崗巖具有變質沉積源,這些源巖先前經歷了大量含水長英質熔體的萃取。根據三疊紀花崗巖的主要微量元素特徵、初始Nd同位素組成和殘餘鋯石U-Pb年齡及其與新元古代巖石的空間重疊,推斷三疊紀花崗巖主要來源於新元古代巖石的部分熔融,包括沉積巖和火成巖。雖然早三疊世有收縮到晚三疊世伸展的構造轉換,但花崗巖巖漿活動主要受構造伸展的驅動。印支期巖漿作用主要是新元古代變質火成巖和變質沉積巖的改造作用,它們在新元古代造山帶中有露頭。





參考文獻:Gao, P., Zheng, Y.-F., Zhao, Z.-F., 2017. Triassic granites in South China: A geochemical perspective on their characteristics, petrogenesis, and tectonic significance. Earth-Science Reviews 173, 266-294.

翻譯:張松超

校稿:張青莉

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