扬子北缘黄陵球状花岗闪长岩的形成过程及构造背景

Orbicular rocks are characteristic for their spherical structure. Due to their special structure, rare exposure, various composition and long history of formation, orbicular rocks are recognized as geological curiosities and the best choice to study the physical and chemical process of the magma system. However, their petrogenesis are still controversial. Different kinds of orbicular granodiorite exposed on the Huangling igneous complex, northern Yangtze Craton. The orbicules from the orbicular rocks have different structures (no layer, one layer and multiple layers) and compositions (core made up of dark-colored minerals or felsic minerals). Does the orbicular granodiorite related to the granodiorite and tonalite from the Huangling igneous complex? What is the petrogenesis of the orbicular granodiorite? Still unkown! Hence, this project plan to do complex research including geological survey, quantitative textural analysis, in-situ geochemical analysis (major elements, trace element and Sr isotopes) and zircon U-Pb-O-Hf isotopes analysis. Consider the rock structure as the binder, link the formation time, space and component together, and then analyze the formation process and the tectonic implications of the orbicular rocks. In that case, we could study the physical and chemical process together and Huangling orbicular rocks could be a sample of the integrated study of magma system. Besides, the formation process of the Huangling orbicular rocks could help us to give a better understanding of the crust evolution of the Yangtze Craton.

球状岩是具有球状结构的岩石总称，因其结构独特、出露少、成分变化大、形成年代跨越久远，被认为是谜一般的地质珍品，也是开展岩浆系统物理与化学过程综合研究的极佳对象。然而，其成因还存在不同认识。扬子北缘黄陵深成复式岩体出露多种类型的球状花岗闪长岩，它们有：1.不同结构（无壳、单壳、多壳）的球状体共存；2.不同成分（核心单纯为暗色矿物与核心以长英质矿物为主）的球状体共存等特征。这些球状岩石与复式岩体中花岗闪长岩、石英闪长岩有何成因联系? 经历了怎样的物理、化学过程? 均不清楚! 项目拟对黄陵球状岩石开展详细野外地质调查基础上的定量化结构分析，微区原位主、微量元素、Sr同位素分析，锆石U-Pb-O-Hf同位素分析，以岩石结构为纽带，将时间、空间、成分有机联系在一起，进而分析球状岩的形成过程及构造背景，为开展岩浆系统物理化学综合研究提供线索，并提升对新元古代扬子地壳深熔再造精细过程的认识。

球状岩是具有球状结构的岩石总称，因其结构独特、出露少、成分变化大、形成年代跨越久远，被认为是谜一般的地质珍品，也是开展岩浆系统物理与化学过程综合研究的极佳对象。然而，其成因还存在不同认识。扬子北缘黄陵深成复式岩体出露有不同结构（羽状单壳结构和韵律多壳结构）的球状岩石—球状花岗闪长岩。项目围绕黄陵球状花岗闪长岩与复式岩体中花岗闪长岩、石英闪长岩有何成因联系，经历了怎样的物理、化学过程等科学问题开展研究，发现代表性球状岩不同区域的锆石呈现不同的结构特征和U-Pb-Hf同位素信息，不同区域的斜长石An含量也呈现不同的分布规律，结合野外接触关系、局部全岩微量元素分析，指示黄陵球状花岗岩的球状体和基质具有不同的母岩浆性质，即黄陵球状岩花岗闪长岩由“球状体熔体”与“基质熔体”接触形成。具体过程为：石英闪长质岩浆与花岗闪长岩接触导致局部部分熔融，温度较高的石英闪长质岩浆在温度较低的花岗闪长质岩浆中“萃火”，由外向内快速结晶。两种岩浆接触的时间被限定为新元古代852 ± 6 Ma。在此基础上，首次提出韵律多壳球状体和羽状单壳球状体均由角闪石－斜长石二元体系在过冷状态下不平衡结晶形成。韵律多壳球状体和羽状单壳球状体分别对应低生长速率、高成核率（晶体粒度小）以及高生长速率、低成核率（晶体粒度大）。具体而言，韵律多壳球状体经历了由“不平衡结晶”（形成韵律壳）到“近平衡结晶”（形成球状体核部）的两阶段过程。在不平衡结晶状态下，角闪石先结晶，形成富角闪石壳层，剩余熔体中的斜长石组分过饱和，再形成富斜长石壳层，过冷状态驱使该二元体系交替形成韵律壳。多壳球状体的韵律层数量由过冷状态持续的时间决定，韵律层中每一层的宽度（或厚度）由冷却速率决定。羽状单壳球状体则类似于一对“厚”的富角闪石壳层与“厚”的富斜长石壳层。如果“球状体熔体”中有过量的角闪石组分，则最终形成的球状体核心为暗色。反之，核心为浅色。