南岭东段中-新生代构造-岩浆演化

如题所述

20世纪初,翁文灏(1919)曾指出,南岭花岗岩与长江中下游的花岗岩有所不同, 前者与钨、锡矿床有关,后者与铁、铜矿床关系密切。随后的半个多世纪,众多地学工作 者对南岭地区岩浆岩进行了广泛研究,先后建立了花岗岩的多时代地质框架(黄汲清, 1945;南京大学地质系,1981),确认了花岗岩成因类型(徐克勤等,1960,1963, 1989),总结了与花岗岩有关的稀有和有色金属矿产的成因关系和成矿规律(莫柱荪等, 1980;程裕淇,1994;陈毓川等,1989;裴荣富等,1999),探讨了深部地壳性状和岩浆 岩的成因机制和演化规律(王德滋和周新民,2002;周新民等,2000;黄萱等,1986;沈 渭洲等,1989;Zhou et al.,2000;Jahn et al.,1990;Martin et al.,1994;Lappierre et al.,1997;Chen et al.,1998;Hong et al.,1998),认识到南岭过铝花岗岩是多时代、 多成因,由地壳物质经混合岩化、花岗岩化及部分熔融(深熔)作用形成的(徐克勤等, 1960,1963;南京大学地质学系,1981;地矿部南岭项目花岗岩专题组,1989)。

然而,以往对南岭花岗岩的研究较多地关注其形成方式及其与矿产的关系,而对占南 岭花岗岩2/3以上的过铝花岗岩的成因机制、大地构造意义以及构造-岩浆演化等问题未 能给予足够的重视;因而导致有关南岭岩浆岩,尤其是晚中生代岩浆岩的起源、成因及其 构造制约等仍然众说纷纭,莫衷一是,有的观点和资料甚至相互矛盾。对华南花岗岩形成 的构造背景的认识出现了多种不同的观点。一部分学者认为,中国东南部中-新生代的大 规模岩浆活动是受由地幔柱活动引起的(谢窦克等,1996;李子颖等,1998;毛景文等, 1999;路凤香等,2000);李献华等(1997)综合粤北的基性岩脉和相关的花岗岩、火山 岩,以及盆地资料,认为华南白垩纪构造应力场以拉张应力为主;周新民等(2000)、 Zhou et al.(2000)从大尺度视野,审视了中国东南部晚中生代花岗岩和火山岩岩浆活动, 认为中国东南部晚中生代大部分岩浆活动都发生在由消减作用诱发的伸展构造应力体制 中,是岩石圈消减作用与玄武岩底侵作用、地壳深熔作用相综合作用的结果;张旗等(2001)则认为中国东部晚中生代岩浆活动与地壳拉张环境下岩石圈减薄导致的软流圈上 涌及其引发的玄武岩底侵作用有关,而与古太平洋板块的俯冲作用无关,中国东部不属于 环太平洋构造-岩浆带。由此可见,对南岭地区强过铝花岗岩形成的构造背景、成因机制、 构造-岩浆演化及其与成矿的关系的认识仍然存在许多分歧,尚有待于进一步的深入研究。

南岭东段地处太平洋板块与欧亚大陆板块的结合部位,是构造体制转换位置之一(舒良树等,2002)。区内发育有时代、性质和特点互不相同的两套重要构造体制(任纪 舜等,1990,1998),先后经历了新元古代、早古生代、晚古生代—早中生代和晚中生代 等多期构造-岩浆热事件,构造活动强烈,岩浆活动频繁,岩浆岩分布广泛,类型复杂, 时代齐全,存在多期多阶段活动的特征,在形成时代上具有从内陆向沿海由老变新的趋势(图7-1)。活动时代最早可追溯到中元古代四堡运动,最晚直到新生代构造事件,其间 经历早古生代、晚古生代—早中生代和晚中生代等多个阶段(表7-1),在区内形成了一 系列呈EW向和NE-NNE向展布的岩浆岩带,它们在空间展布上受特提斯和环太平洋两 种构造体制影响明显。中-新生代以来,该区构造-岩浆活动主要受太平洋构造体制的控 制,在区内形成了大量准铝和过铝质花岗岩(表7-2)。其中准铝质(铝饱和指数A/CNK 比值为1.0~0.9)、弱过铝(1.1~1.0)和强过铝(>1.1)的岩体分别为36%,42%和 22%。强过铝花岗岩主要分布在武夷山以西,特别是罗霄山—诸广山两侧和南岭西段,准 铝质(钙碱性和过碱性)花岗岩主要在武夷山以东和南岭东段,弱过铝花岗岩则在武夷 山两侧都有分布(周新民等,2000)。

南岭地区过铝质花岗岩对深入认识南岭东段构造-岩浆演化及其与铀成矿的关系具有 十分重要的意义。强过铝花岗岩一直被认为主要侵位于两个大陆岩石圈聚合所引起的地壳 增厚区,是构造演化过程中碰撞造山作用的重要标志(Pearce et al.,1984;Harris et al., 1986),区内广泛分布的中-新生代过铝质花岗岩是太平洋构造体制下强烈的构造活动与 岩浆作用耦合的结果。大量研究表明(Miller,1985;Ayres et al.,1997;Pearce et al., 1984;Searle,1997),原先被认为形成于碰撞挤压构造背景下的强过铝花岗岩与伸展构造 有关,而南岭东段花岗岩型和火山岩型铀矿床几乎都形成于大陆裂解的伸展环境。孙涛(2003a)对南岭东段6个代表性的强过铝花岗岩形成的构造背景、物质来源及成因演化 等研究后,认为南岭东段中生代强过铝花岗岩形成于228~208Ma和159~155Ma两个时 代,分别属于早中生代和中-晚侏罗世,其中早中生代强过铝花岗岩形成于早中生代运动 的后碰撞的伸展环境,中-晚侏罗世的则形成于古太平洋板块向欧亚板块之下俯冲背景的 弧后伸展环境。张敏(2003)对南岭中段大东山、佛岗、九峰和连阳等中-晚侏罗世花 岗岩的地球化学特征及其成因和演化研究后表明,上述岩体具典型的后造山S形花岗岩地 球化学特征和高钾钙碱性特点,其岩浆源区来自华南早中元古代从原始地幔中分异出来的 地壳,源区地壳部分熔融形成的花岗质岩浆在演化过程中有大量流体参与,并显示出主体 岩浆分异演化形成补体的可能性。这表明,本区强过铝质岩浆可能是由准铝质或弱过铝质 岩浆演化而来,亦即南岭地区早中元古代地壳通过部分熔融作用形成的原始岩浆,经长时间分异和演化形成强过铝质岩浆可能是南岭东段强过铝花岗岩形成的重要途径之一。这一 认识符合所有的花岗岩类型,准铝质、过铝质和过碱质花岗岩都可以在成因上通过演化联系起来的观点(Bonin,1998)。

图7-1 中国东南部晚中生代火成岩分布(据周新民等,2000)

表7-1 南岭花岗岩形成时代表

南岭地区早中生代花岗岩主要形成于距今230~205Ma之间,中-晚侏罗世的岩浆活 动开始于180Ma左右,其间205~180Ma的岩浆活动记录较为少见(表7-3;图7-2)。 这一期间的岩浆活动相对宁静期正是特提斯构造域和太平洋构造域在南岭地区发生转换的 过渡时期,代表着特提斯构造域的结束和太平洋构造域的开始(孙涛等,2003b)。

如前所述,古太平洋板块对欧亚板块的俯冲碰撞最初发生于早中生代造山运动。早侏 罗世,太平洋板块对欧亚板块的高速低角度俯冲,对大陆造成了强烈的挤压,伴随着挤压 应力的进一步加强,在大陆一侧深部莫霍面附近形成了宽度较大的水平的减压面。在这种 减压背景下,发生了源区地壳物质的部分熔融作用,并形成了准铝质或弱过铝质原始岩浆,它们在水平减压面以岩床形式反复侵入并滞留于中、下地壳。至晚中生代早期,随着俯冲 角度变陡和俯冲速度变缓,太平洋板块对欧亚板块的挤压应力逐渐减小,在大陆一侧地壳 产生了与俯冲带走向近于平行的直立张裂减压面。此时,形成于早期低角度俯冲时以岩床 形式滞留于中-下地壳的准铝质或弱过铝质花岗质岩浆,在经历了从早中生代到中-晚侏 罗世岩浆活动宁静期的长时间分异演化后,分异演化成为过铝质岩浆,沿这一时期直立的 构造薄弱减压面以主动形式向上侵位,发生底侵或底辟作用,形成了南岭东段大面积分布 的过铝质花岗岩。大东山、佛岗、九峰和连阳等中-晚侏罗世花岗岩所具有的高钾钙碱性 特点(张敏,2003),是后造山S形花岗岩的重要特征(Chappell et al.,1992),它为后 造山S形花岗岩能够形成于岩石圈减薄和伸展的地球动力学背景提供了有力的证据。

表7-2 南岭地区部分已发表年龄数据花岗岩体铝饱和指数(A/CNK)

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表7-3 南岭地区已发表的不同时代花岗岩年龄数据表

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*产铀花岗岩。

图7-2 南岭地区花岗岩同位素年龄直方图

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