赣南关西花岗岩岩石成因及对稀土富集机制的启示OA

我国南岭地区发育全球规模最大、最具特色的花岗岩风化壳型稀土矿床,其成矿机制一直备受关注。大量研究表明,风化壳型稀土矿床的成矿母岩在成岩过程中已发生稀土元素的预富集。本次研究以赣南地区关西风化壳型轻稀土矿床的成矿母岩为研究对象,在详细的野外地质工作基础上,通过系统的岩相学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学以及锆石原位Lu-Hf同位素分析等方法,探讨了关西花岗岩的成岩时代、岩石成因以及其对稀土元素预富集的制约。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析获得^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄为200 Ma左右,表明关西花岗岩侵位于早侏罗世(燕山早期)。全岩主微量元素分析显示,关西花岗岩高硅(SiO_(2)=72.81%~78.96%)、富碱(Na_(2)O+K_(2)O=6.80%~8.76%)、弱过铝质(ACNK=0.96~1.23),贫铁(TFe_(2)O_(3)=0.73%~1.71%)、镁(MgO=0.09%~0.38%)、钙(CaO=0.32%~1.25%),富集Rb、Th、U、Pb、Zr、Hf等元素,具有显著的Eu负异常(δEu=0.03~0.26)并强烈亏损Ba、Sr、P、Ti等元素,表明其源区主要为地壳。关西花岗岩10000×Ga/Al>2.6,Zr+Nb+Ce+Y>340×10^(-6),在(Nb+Y)-Rb图解中所有样品全部投影于板内花岗岩范围,表现出铝质A型花岗岩的特征。LA-ICP-MS锆石原位Lu-Hf同位素分析显示,关西花岗岩具有较为亏损的Hf同位素组成(ε_(Hf)(t)=+1.16~+7.49),表明其源区有亏损物质的加入,综合岩石地球化学特征,关西花岗岩主要起源于亏损地幔演化而成的新生地壳,并有少量泥质组分的加入,泥质组分中的黏土矿物可以吸附稀土元素,有利于形成富集稀土元素的岩浆源区。此外,关西花岗岩具有较高的全岩锆饱和温度(T_(Zr)=830~924℃),高温一方面可以促进富稀土矿物的熔融,释放出稀土元素,另一方面抑制富稀土矿物的分离结晶,从而提高熔体中稀土元素的含量,形成富集稀土元素的岩浆源区。