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中科院地质地球所揭示胶北古元古代淡色花岗岩岩石成因 |
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淡色花岗岩具有极低的暗色矿物含量（≤5%），是一种特殊的花岗岩类型。由于淡色花岗岩通常与碰撞造山过程有关，且常伴生有W、Sn、Nb和Ta等重要的稀有金属矿床，因此淡色花岗岩的岩石成因研究备受关注。淡色花岗岩具有高的铝饱和指数（A/CNK ≥ 1.1），且含有石榴石和白云母等富铝矿物，通常认为淡色花岗岩是变沉积岩经过白云母等矿物脱水部分熔融形成，即淡色花岗岩是S型花岗岩的典型代表。同时，近年来也有学者认为，部分淡色花岗岩更可能是高分异花岗岩。
在上述背景下，中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室工程师李友连、研究员郭敬辉等人对胶北回里镇附近出露的一个古元古代淡色花岗岩体进行了详细的岩石学、年代学和地球化学研究，对以上争论给出了新的约束。
研究发现，回里镇淡色花岗岩体由钾长花岗岩和贯入其中的钠长花岗岩构成，锆石U-Pb年代学表明它们都形成于约1.86Ga。二者均具有高的SiO2含量（71.68 - 74.79 wt.%），地球化学特征显示二者均为高分异花岗岩，且均一的Nd同位素组成显示它们来自同一源区。钾长花岗岩具有较低的Na2O（=2-3wt%）和较高的K2O（=6-7%）含量，相反，钠长花岗岩具有高的Na2O（=6-8wt%）和低的K2O（=0.5-1.5wt%）含量。同时，相比于钾长花岗岩，钠长花岗岩具有低的Rb、Ba、Pb和Cs等Kf相容元素含量，清楚地指示了岩浆演化过程中钾长石分离结晶作用的显著影响。
此外，钾长花岗岩具有正常的放射性成因Pb同位素组成，而钠长花岗岩具有极高的放射性成因Pb同位素组成(206Pb/204Pb高达116)。并且，二者均形成良好的Pb-Pb等时线，给出~1.8Ga的等时线年龄，这与锆石U-Pb年龄1.86Ga在误差范围内一致（图1）。上述特征表明，钠长花岗岩在高U/Pb比值体系下经历了漫长的演化，Pb-Pb等时线年龄指示高U/Pb比值特征出现在岩石形成时代，进一步揭示了岩浆演化过程中钾长石分离结晶作用的特殊效应。该研究表明，回里淡色花岗岩为高分异花岗岩。在钾质花岗岩向钠长花岗岩的岩浆演化过程中，钾长石的结晶分异起了重要作用（图2），表明高分异的花岗质岩浆能够进一步发生分离结晶演化。
上述研究成果近期发表于国际地球化学期刊Chemical Geology(Li et al. Petrogenesis of the HuiliPaleoproterozoicleucogranite in the JiaobeiTerrane of the North China Craton: A highly fractionated albite granite forced by K-feldspar fractionation. Chemical Geology, 2017, 450: 165-182)。（来源：中国科学院地质与地球物理研究所）
图1 回里淡色花岗岩207Pb/204Pb-206Pb/204Pb和87Sr/86Sr-87Rb/86Sr等时线年龄
图2 回里钠长花岗岩的形成过程示意图
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