粤西云开地区早古生代花岗岩-混合岩成因与地壳深熔作用

The formation of the early Paleozoic extensive felsic magmatic rocks and the magmatic-tectonic evolution of the Cathaysia Block are the major concerns of the South China Block (SCB) in recent years. However, previous studies of the early Paleozoic magmatism in the SCB focused mainly on the peraluminous granite, less attention was paid to the relationship between the magmatic rocks and migmatite, heat sources for crustal anatexis, and the mechanism of crustal anatexis. This project intends to carry out detailed petrogenesis and phase equilibria studies on the migmatite and granite in Yunkai district, cathaysia Block, which are yet to be investigated substantially. The aims of the work proposed here are (1) to unravel the key roles that control the element contents, isotopic compositions, formation and transfer of melts generated during crustal anatexis; (2) to elucidate the heat source for these voluminous felsic magmatic rocks and migmatites; (3) to reveal the relationship between the composition of granites and their source components, partial melting conditions, and the coeval mantle-derived magmas, etc., with particular attention on the difference on mineral and whole-rock geochemical compositions between the granite and migmatite. This work will help to enhance our understanding on the petrogenesis of the early Paleozoic extensive felsic magmatic rocks in the Cathaysia Blcok, and provide new insights into the tectonic-magmatic evolution of the early Paleozoic Cathaysia Blcok.

华夏地块早古生代大规模长英质岩浆岩成因及构造-岩浆作用机制是华南板块近年来研究的热点问题之一。目前针对华夏地块早古生代岩浆作用的研究仍聚焦于大面积分布的过铝质花岗岩，对早古生代大面分布的混合岩及其与同时期岩浆岩之间的成因联系、地壳深熔作用的热量来源和地壳深熔机制等研究关注较少。本项目拟重点针对以往投入研究相对较少的粤西云开地区早古生代岩浆岩-混合岩区带，选择典型混合岩剖面和多类型花岗岩进行系统的岩石成因和相平衡模拟研究，探索深熔作用过程中熔体元素含量和同位素组成变化的控制因素，以及熔体的产生和迁移机制，探讨研究区地壳深熔作用热量来源，解析花岗岩成分与源岩成分、部分熔融条件及幔源岩浆活动之间的关系，特别关注不同类型花岗岩与深熔混合岩（混合花岗岩）在矿物组成及全岩地球化学特征上的差异，从而强化对华夏地块早古生代大规模长英质岩浆岩成因的认识，为华夏地块早古生代构造-岩浆作用这一重大问题做出努力。

本项目以华夏地块云开地区早古生代辉长岩、花岗岩和混合岩等为研究对象，以辉长岩–花岗岩–混合岩之间的成因联系及地壳深熔作用在混合岩–花岗岩形成过程中的作用为研究思路，以野外地质学–岩相学–岩石地球化学–锆石年代学以及Sr–Nd–Hf–O同位素联合示踪为研究手段，结合华夏地块早古生代岩浆岩已有研究成果，对研究区辉长岩–花岗岩–混合岩进行了综合性的研究，取得主要认识如下：. （1）华夏地块早古生代镁铁质岩浆岩多数富集流体活动性元素且具有富集Sr–Nd–Hf–O同位素特征，这些壳源特征源自于壳源长英质熔体中富水流体诱发的选择性混染，而非继承自富集岩石圈地幔——即在镁铁质–长英质岩浆交互作用过程中，来自富水壳源长英质岩浆的超/亚临界流体携带流体活动性元素迁移至相对贫水的幔源镁铁质岩浆，导致镁铁质岩浆选择性富集流体活动性元素（如LILE，LREE等），并表现出富集的Sr–Nd–Hf–O同位素组成。考虑到部分华夏地块早古生代中基性岩浆岩具有相对高的εNd(t)值，我们提出华夏地块岩石圈地幔在早古生代应该中–高度亏损的。. （2）幔源岩浆底侵在云开南部地区早古生代紫苏花岗岩和混合岩的形成过程中起到重要作用——即幔源岩浆底侵诱发大范围的地壳深熔，形成云开南部地区广泛分布的混合岩，而来自于幔源镁铁质岩浆的含CO2流体促进了紫苏花岗岩中斜方辉石的形成，即幔源镁铁质岩浆在紫苏花岗岩的形成过程中提供了部分物质贡献。. （3）幔源岩浆底侵为云开北部早古生代花岗岩类的形成提供了热量和部分物质贡献——该地区不仅发育具有富集Sr–Nd同位素特征的早古生代含石榴子石花岗岩和黑云母花岗岩，同时代的石英闪长岩则具有相对高的εNd(t)值，暗示幔源镁铁质岩浆底侵在这些岩浆岩的形成过程中提供了物质贡献，同时也表明华夏地块早古生代可能存在大范围的幔源岩浆底侵。