花岗岩建造系列的微量元素地球化学特征
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发布时间：2022-05-18 21:28
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时间：2023-11-05 21:57
一、系列Ⅱ与系列I花岗岩微量元素特征
1.岩石的微量元素特征
系列H花岗岩的样品取自小坑、扶溪、大宝山、佛岗、联合、四会、黄田、伍村、轮水、岗美、屋背岭和石菉等岩体，有22个岩石样品基本上覆盖了所有系列Ⅱ花岗岩，代表性比较强；系列I花岗岩的样品取自小坑、诸广山、大东山、贵东、佛岗、莘蓬、大王山、锡山、鹦鹉岭、小南山、新兴和圹口等岩体，28个岩石包括了几乎所有系列I花岗岩，代表性也比较强（表2-10）。岩石分析了29个元素，虽然每个样品微量元素分析并不全，但从随机得出的平均值看，两个系列花岗岩的微量元素特征具有明显区别。
（1）过渡元素（Cr、Ni、Co、V、Mn），系列Ⅱ花岗岩的多数元素的平均值高于系列I花岗岩，高达1至数倍；有色金属成矿元素组（Mo、Cu、Pb、Zn），除Pb外，系列Ⅱ花岗岩平均值也明显高于系列Ⅰ；贵金属成矿元素组（As、Bi、Au、Ag），系列Ⅱ花岗岩的Au、Ag平均值高于系列Ⅰ，As、Bi相反，系列Ⅱ低于系列Ⅰ。从这三组微量元素平均值对比中可大体看出，系列Ⅱ花岗岩特征的微量元素为过渡元素组、有色金属成矿元素组以及贵金属组的Au、Ag等，反映出系列Ⅱ花岗岩来源较深的某些特征，并与系列Ⅱ的成矿系列Fe→Cu（Au）→Mo（W）→Zn、Pb→Pb（Ag）（王联魁等，1982）的元素地球化学特征基本一致，从而可以说明，花岗岩成岩系列与成矿系列间具有某种密切成因联系。
（2）稀有元素成矿组（Nb、Ta、Be、Sn、W）、挥发分元素组（B、F、Cl）和放射性元素组（Th、U），除个别元素外，系列I花岗岩明显高于系列Ⅱ花岗岩，从而可以看出，对系列I花岗岩特征的微量元素是稀有元素组Nb、Ta、Be、Sn、W，挥发分元素组B、F、和放射性元素组Th、U，也反映了系列Ⅰ花岗岩应是浅源再循环地壳物源的特点，同时，这些元素也与系列I花岗岩的成矿系列REE→Nb、Ta（Li、Rb、Cs）→Be、Sn、W、Mo、Bi→As、Cu、Zn、Pb→Sb、Hg、U（王联魁等，1982）的成矿元素地球化学特征相似，也暗示花岗岩系列I与成矿系列间有密切联系。
（3）亲石元素组（Rb、Sr、K、Ba、Zr、Hf）中，系列I花岗岩的特征元素Rb、K、Hf平均值高于系列Ⅱ，而系列Ⅱ的特征元素Sr、Ba高于系列Ⅰ，这在不同程度上反映出花岗岩物质来源的某些信息，系列Ⅰ的特征元素可能与浅源再循环地壳物质地球化学富K、Rb有关，而系列Ⅱ花岗岩的特征元素可能与富Ca、Mg的原生地壳物质或上地幔有关。
表2-10 吴川－四会断裂带花岗岩微量元素含量（wB/10-6）
吴川－四会断裂带铜金矿控矿条件和成矿预测
续表
吴川－四会断裂带铜金矿控矿条件和成矿预测
续表
吴川－四会断裂带铜金矿控矿条件和成矿预测
注：①广东省地矿局705地质大队，211矿区地质特征及成矿规律，1986；②宜昌地质矿产研究所，粤北大宝山及其外围地区多金属成矿条件、构造控岩控矿规律及隐伏矿床预测，1989；③广东省地矿局706地质大队，1:5万石潭沙河幅区调报告；④广东省地质矿产局，1988；⑤广东省地矿局区调大队，1:5万潭水幅区调报告；⑥广东省地矿局704地质大队，1:5万阳春幅区调报告；⑦广东省地矿局区调大队，广东省岩浆岩，1977；⑧广东省地矿局719地质大队，区调资料，1989。
（4）系列Ⅱ与系列Ⅰ花岗岩某些元素对的比值区别更明显。系列I花岗岩的w（Rb）/w（Sr）、w（F）/w（Cl）高于系列Ⅱ数倍至数十倍，w（Ba）/w（Sr）也是系列I高于系列Ⅱ。系列I花岗岩的w（K）/w（Rb）则低于系列II花岗岩。在图2-7、图2-8上，也清楚地看出，系列Ⅰ与系列Ⅱ花岗岩分别投于不同区域内，系列I花岗岩投入高w（F）/w（Cl）、w（Rb）/w（Sr）比值区内，系列Ⅱ花岗岩在低比值区内（图2-7）；同时，系列Ⅱ花岗岩投入高w（K）/w（Rb）比值区，系列Ⅰ花岗岩在低比值区（图2-8），因此，两个系列花岗岩微量元素比值可作为区分或判别两个系列花岗岩的标志。
图2-7 系列Ⅰ（Ⅰ）和系列Ⅱ（Ⅱ）花岗岩w（Rb）/w（Sr）—w（F）/w（CL）图
图2-8 系列Ⅰ（Ⅰ）和系列Ⅱ（Ⅱ）花岗岩w（Rb）—w（K）/w（Rb）图
2.黑云母的常量元素和微量元素
黑云母微量元素比两个系列花岗岩的岩石微量元素区别更明显，系列Ⅰ花岗岩黑云母TiO2含量低，为1.75%（平均值，下同），Li2O含量高，为1.15%；系列Ⅱ则相反，TiO2高、Li2O低，分别为4.09%和0.05%，两个系列黑云母TiO2、Li2O平均含量相差数倍至数十倍，表现在w（TiO2）/w（Li2O）上更明显，系列I平均仅为2.82，系列Ⅱ平均达96（表2-11）。系列Ⅰ黑云母的w（F）/w（Cl）高，达30.23（平均，下同），系列Ⅱ低，仅为2.82。以上表明，两个系列花岗岩的黑云母微量元素特征与岩石微量元素一致，均说明系列Ⅰ花岗岩具有相对富Li、F，贫Ti、Cl的地球化学特征；系列Ⅱ则相反，只是系列Ⅰ与系列Ⅱ黑云母比岩石反映出的地球化学特征更明显。
黑云母的Mg、Fe和fo2特征，于两个系列花岗岩中区别也很明显（图2-9、图2-10），系列Ⅰ与系列Ⅱ花岗岩黑云母分别投入不同区内，系列I多数落在铁质黑云母区（杨文金等，1988）和低fo2区，fo2平均为0.18（表2-12），系列Ⅱ多数投入Mg－质黑云母区和高fo2区，fo2平均达0.23。这表明黑云母元素地球化学特征类似于岩石，都可以反映出系列I花岗岩相对贫Mg和形成于相对还原环境。而系列Ⅱ花岗岩是相对富Mg和相对氧化环境产物。
表2-11 吴川－四会断裂带两个系列花岗岩黑云母w（TiO2）/w（Li2O）与w（F）/w（Cl）对比
注：①广东省地矿局区调大队，广东省岩浆岩，1977；②龚温书等（1989）；③广东省地质矿产局（1988）。
图2-9 系列Ⅰ（Ⅰ）和系列Ⅱ（Ⅱ）花岗岩黑云母成分图
图2-10 系列Ⅰ（Ⅰ）和系列Ⅱ（Ⅱ）花岗岩黑云母fo2-N（Mg2+）图
表2-12 吴川－四会断裂带两个系列花岗岩黑云母氧化系数（fo2）对比
注：黑云母的氧化系数fo2=Fe3+/（Fe3++Fe2+）；部分资料来源于广东省地矿局区调大队和705、706地质大队等。
花岗岩微量元素组平均值、元素的比值和黑云母元素地球化学以及图解等，均说明系列Ⅱ花岗岩富集过渡元素组、有色金属元素成矿组、贵金属组微量元素和高w（K）/w（Rb）、w（TiO2）/w（Li2O）、fo2与低w（F）/w（Cl）以及含Mg质黑云母等，反映了来源上以深源原生地壳物质为主或上地幔为主的某些特点；系列Ⅰ花岗岩富集稀有元素成矿元素组、挥发分元素组（特别是B、F）和放射性元素组微量元素，具高的w（Rb）/w（Sr）、w（F）/w（Cl）、w（Ba）/w（Sr）和低的w（TiO2）/w（Li2O）、fo2，以及高w（F）/w（Cl）和含Fe质黑云母等，指示花岗岩来源以浅源再循环地壳物质为主的一些地球化学特征；它们还可能反映出系列Ⅱ花岗岩形成于相对温度高和氧化的环境，而系列I花岗岩形成于相对温度低和相对还原环境等。
二、两个系列花岗岩构造环境的微量元素判别
根据Pearce（1984）微量元素环境判别模式，本区花岗岩大多属板内或碰撞后构造环境花岗岩。
图2-11、图2-12中，莘蓬、小南山、鹦鹉岭、锡山和大王山等岩体系列I花岗岩的微量元素模式曲线，共同特征是：K、Rb、Th、Ta、Nb较洋中脊花岗岩富集，Rb-Ba-Th峰谷明显，从Hf至Yb接近正常洋中脊花岗岩值看，这种曲线类型或被划入板内花岗岩类型。本区的特点是系列Ⅰ花岗岩Ba异常低，甚至低于洋中脊花岗岩，这可能与后期交代作用或区域地球化学背景特征有关。
图2-13、图2-14中，轮水、岗美、伍村、黄田和联合等岩体的系列Ⅱ花岗岩曲线特征是，K、Rb、Ba、Th比洋中脊花岗岩富集，而Zr、Sm、Y、Yb相对亏损，特别是Y、Yb的亏损与火山弧型花岗岩模式曲线相似，从明显高的Rb正异常、Ba与相邻元素呈负异常看，又与碰撞后构造的花岗岩相似。不过其中联合（H73-1）和四会（H71）岩体从Ce至Yb接近正常和K、Rb、Th、Ta、Nb高正异常看，可与板内花岗岩对比。因此，以上曲线指示本区系列Ⅱ花岗岩类似于火山弧花岗岩或接近碰撞后花岗岩，亦或板内花岗岩类型，结合其他特点看，系列Ⅱ花岗岩应属碰撞后花岗岩或板内（衰减*岩石圈）花岗岩类型。
三、深熔花岗岩和混合岩建造微量元素对比（表2-10）
这两个建造的微量元素分析数据较少，深熔花岗岩建造仅有广宁、合水岩体的3个样品，混合岩建造也只有石涧、铁硐等岩体的6个样品。两建造的微量元素含量平均值总体上都比较接近，但又有一定差异性。混合岩建造比深熔花岗岩建造的过渡元素组、有色金属成矿元素组、贵金属元素组和放射性元素略高，而稀有元素组和挥发分组则略低；在亲石元素组中，混合岩的Sr与Zr相对略高，而深熔花岗岩的K、Rb、Ba相对略高。这种差异也可能反映两种建造深熔程度不同，深熔花岗岩的深熔程度相对较高，因此相对富集K、Rb、Ba和稀有、挥发分元素组，而混合岩深熔程度相对低，残留一定源岩固体残留体，导致相对升高过渡元素组和有色金属成矿元素组微量元素。
两种建造的微量元素含量相近，在元素的比值w（Rb）/w（Sr）、w（K）/w（Rb）、w（Th）/w（U）上，两者几乎相等，同样，在洋中脊花岗岩标准化曲线（图2-15）上，两者形态完全一致，几乎重合，说明深熔花岗岩建造、混合岩建造在物质来源上的相似性，两种建造均为以浅源再循环地壳物质为主所形成的岩石（系列Ⅰ），按系列划分，深熔花岗岩应归入喜马拉雅系列（系列Ⅰ），混合岩应属云开系列（系列Ⅰ）（王联魁等，1989）。
图2-11 系列Ⅰ花岗岩微量元素构造环境判别图（一）
应当指出，图2-15的两种建造洋中脊花岗岩标准化曲线特征，均类似于碰撞型或火山弧型花岗岩；从Rb的富集和Ba的相对亏损看，更接近碰撞型花岗岩。
