粤北罗岗钾玄质侵入岩的岩石成因及其动力学意义

Shoshonitic rocks have important significances for petrogenesis and regional tectonic evolution, and tracing the deep mantle characteritcs, crust-mantle interaction processes. Voluminous Caledonian granites occur in the South China. However, the Caledonian mafic rocks in the South China have rarely been reported. The proposal aims at the Mid-Ordovician shoshonitic intrusive rocks from the Luogang area, Northern Guangdong province. Based on systematical field investigation on geological characteritcs and indoor studies on mineralogy, petrology, element geochemistry, Sr-Nd-Pb-Hf isotope, precise zircon U-Pb and potassium-rich minerals 40Ar-39Ar age dating, as well as comparing to the Early Paleozoic mafic rocks from adjacent areas, the geological, petrological and geochemical characteristics of these mafic rocks will be summarized, and their petrogenesis and mantle sources will be discussed in detail. Taking into account the regional geological and magmatic rock data, the tectonic setting and geodynamic implications of these shoshonitic rocks will be further constrained, and the Early Paleozoic tectonic setting, mantle source, crust-mantle interaction and their implications for the beginning time of the Kwangsian movement.

钾玄质系列岩石不仅对于成因岩石学和区域构造演化研究具有特殊的意义，对于壳幔相互作用和深部地幔性质等的研究也具有重要意义。华南加里东期发育大量的花岗岩，但是，该区很少有同期基性岩的报道。本项目拟通过对粤北地区新发现的中奥陶世（461Ma）罗岗钾玄质侵入岩进行系统地野外地质调查和室内矿物学、岩石学、元素地球化学、Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学研究以及锆石U-Pb或富钾矿物40Ar-39Ar精确定年，并与区域上早古生代基性岩进行综合对比，查明其分布规模和分布规律，深入剖析这套钾玄质岩的地质、岩石、地球化学特征，分析其岩石成因和地幔源区特征。在以上研究成果的基础上，结合区域地质和岩浆岩的资料，探讨该期钾玄质岩浆活动对"广西运动"在粤北地区启动时限的可能启示以及区域深部地幔性质。

华南早古生代很少发育火山岩及相关的镁铁质岩，很大程度上制约了区域构造背景的探讨。依据系统的同位素年代学、地球化学和Sr-Nd同位素分析结果，本项目厘定了一些早古生代钾质-超钾质镁铁质岩，其锆石U-Pb年代学结果为445-424Ma。钾质-超钾质岩，包括龙川辉长岩、龙母辉绿岩、塘上闪长岩、弹前闪长岩、虎尾闪长岩、大宁煌斑岩，依据它们的地球化学特征可以划分为3组：第1组，形成时代为445-433Ma，具有低的SiO2（47.38- 54.16 wt.%），高的MgO（4.21-9.51 wt.%）、全碱含量（Na2O + K2O = 3.08- 5.57 wt.%）及高的K2O/Na2O比值（0.62- 1.82）。微量元素特征上，它们富集LREE而亏损Ba、Sr和Ta- Nb- Ti，具有相对高87Sr/86Sr初始值(0.70561-0.71128)和εNd(430 Ma)值(-8.4~ -3.2)。元素及同位素特征暗示着它们可能源自富集地幔的部分熔融；第2组，形成时代为424Ma，它们的SiO2= 45.68-52.87 wt.%、MgO= 5.79-9.25 wt.%、Mg#= 52-65。具有显著高的Th、Ce含量和Ce/Yb、Th/Yb比值。相对于第1组，它们具有相对低的87Sr/86Sr初始值(0.70501- 0.70599)和高的εNd(430 Ma)值(-2.1~ -1.5)，可能源自亏损地幔源区的部分熔融，在演化过程中遭受了少量地壳组分的混染；第3组，形成时代为445Ma，它们的SiO2= 41.73-45.22 wt.%、MgO= 13.74-15.16 wt.%、Mg#= 73-77和K2O/Na2O比值（>2.0），87Sr/86Sr初始值和εNd(430 Ma)值分别为0.62912 - 0.70384和-6.4 - -6.3，暗示着其源区组分与EMI富集地幔源区相近，且遭受显著的地壳物质混染。这些钾质-超钾质岩可能是华南早古生代后造山拆沉和岩石圈伸展作用的岩石学响应。拆沉作用可能具有规模小、影响弱而持续时间长的特征。