提交单位：中国地质调查局武汉地质调查中心

项目负责人：黄圭成

档案号：0976

工作周期：2014年

主要成果：

（1）获得一批早古生代侵入岩和火山岩高精度成岩年龄数据，为研究湘桂粤地区早古生代岩浆活动期次及时空格架提供了可靠的基础数据资料。本项目共采集侵入岩和火山岩测年岩石样品48个（其中24个样品尚未取得年龄数据），经矿物分离选出其中的错石颗粒，采用LA-ICP-MS法进行错石原位定年。已取得年龄数据的岩体有：板杉铺、宏夏桥、吴集、宁潭、诗洞、茶山、罗定金陵、龙高山、紫云山和海陵岛石角山10个侵入岩体，始兴车八岭、始兴河口、开平马山3处火山岩体。这些数据中，湖南紫云山岩体（226～222Ma）和海陵岛石角山岩体（236Ma）为印支期，其他侵入岩（449～426Ma）和火山岩（454～438Ma）为加里东期。首次在开平市马山地区测得斑状流纹岩的形成年龄为442±2Ma，确定该区存在早古生代火山岩；测得双峰县紫云山岩体的形成年龄为226～222Ma，属于印支期，而非以前文献中所认为的加里东期。这些年龄数据为研究湘桂粤地区早古生代岩浆活动期次及时空格架提供了可靠的基础数据资料。

（2）根据本项目测定以及文献发表的高精度年龄数据，对湘桂粤地区早古生代岩浆岩的形成时代进行了系统总结。根据本项目测定以及文献发表的117个高精度同位素年龄数据统计结果（错石SHRIMP和LA-ICP-MS U-Pb年龄），湘桂粤地区加里东期岩浆岩的形成时代具有以下5个特征：①形成时代跨度较大，但峰值较明显。全区早古生代岩浆岩的形成时代分布于467～373Ma之间，时间跨度达94Ma，其中主体年龄为450～420Ma，峰值年龄为440Ma。岩浆活动高峰期为早古生代（加里东期），并一直持续到晚古生代早期。②单个岩体侵位时间跨度不均一。如越城岭和苗儿山岩体从南向北5个不同岩相形成年龄分别为435±4Ma、427±3Ma、417±6Ma、404±6Ma、382±2Ma，跨度达约53Ma；白马山岩体的4个年龄值分别为411±4Ma、411±4.5Ma、381±3Ma、373±6Ma，跨度达约38Ma。而诗洞岩体形成时代跨度小，年龄分布在449～439Ma之间。岩石组合相对复杂的岩体形成时代跨度相对较大。③岩浆岩的形成年龄从东南部云开地区向西北部白马山地区有变年轻的趋势。④具块状构造的岩体与具片麻状构造的岩体形成时代基本一致。前者形成于467～373Ma，集中于446～420Ma；后者形成于465～413Ma，集中于450～420Ma。块状构造的岩体侵位时限延续更长，直至早泥盆世。⑤火山岩与侵入岩的主体形成年龄基本一致。区内火山岩形成年龄集中于454～420Ma之间，与侵入岩的主体形成年龄（450～420Ma）一致。(www.daowen.com)

（3）全面总结了湘桂粤地区早古生代岩浆岩的空间分布特征。早古生代侵入岩在空间上具有面状分布的特点。从岩石构造特点分为两类：一是具块状构造的侵入岩体，一般呈岩基产出，呈面状展布于安化-罗城断裂以东至云开地区各地；二是具片麻状构造的侵入岩体，主要分布于云开地区。早古生代火山岩分布零星，并被后期地质作用肢解破坏。按地域大致分布于5个地区：①粤北地区，主要包括韶关市曲江区枫树湾镇到始兴县沈所镇一带，以及始兴县河口—车八岭一带；②粤中地区的开平市马山一带；③桂东-粤西地区，如岑溪市糯垌镇油茶林场和太平白板-大爽，贺州市的南初洞；④桂中大明山地区；⑤桂北地区的兴安县中峰、百里村一带。

（4）系统总结了湘粤桂地区早古生代岩浆岩的岩石组合。从岩石构造上，早古生代中酸性侵入岩可分为片麻状（眼球状）花岗岩类和块状花岗岩类两大类型，以后者为主。前者岩石呈片麻状（眼球状）构造，变余细中粒花岗结构、变余似斑状结构。后者岩石呈块状构造，以不等粒结构、似斑状结构为主。

根据侵入体中出现的岩石类型，进一步分为两类岩石组合：①以板杉铺、宏夏桥、大宁、永和、太保、桂东、吴集、白马山、益将、桂东、上堡、关田等岩体为代表的石英闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩组合，以花岗闪长岩为主，石英闪长岩次之，含少量的二长花岗岩，广泛发育暗色闪长质微粒包体，暗示源区可能有幔源物质的加入；②以彭公庙、万洋山、雪花顶、海洋山、都庞岭、宁潭岩、寨前、左安、东洛等岩体为代表的花岗闪长岩-二长花岗岩-黑云母花岗岩组合，多为S型花岗岩，代表陆壳物质重熔作用的产物。各地火山岩的岩石组合不一致，如岑溪市糯垌地区为各类玄武岩，开平马山地区、始兴河口地区以流纹岩类为主，车八岭地区以安山岩-英安岩类为主，未发现双峰式火山岩。

（5）在野外调查掌握岩浆岩地质特征的基础上，对岩浆岩的岩石化学和地球化学特征进行了较全面的研究与总结。区内多数侵入岩体属于高钾钙碱性系列，少部分为钾玄岩系列或钙碱性系列；同时多数岩体为过铝质，少数为准铝质。根据稀土和微量元素特征，将区内岩体分为两类：第一类，在微量元素蛛网图上呈现3个明显的低谷，亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素，富集轻稀土元素及Rb、Th、U、K等大离子亲石元素；稀土元素配分曲线为轻稀土富集型式，显示弱的Eu负异常。第二类，在微量元素蛛网图上呈现4个明显的低谷，强烈亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素，同时强烈亏损Ba、Sr等大离子亲石元素，富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素；稀土元素配分曲线呈明显的“V”字形，具有较强的Eu负异常。根据测试取得的同位素数据，湘粤桂地区早古生代火山岩和侵入岩体的Sr-Nd同位素组成特征相似，反映岩浆岩可能主要源于地壳物质重熔。其中Sr同位素变化范围较大，（87 Sr/86 Sr）i分布于0.705 97～0.725 49之间；Nd同位素变化范围较小，εNd（t）值分布于-10.9～-4.1之间，主要集中于-10～-7。火山岩和侵入岩的错石Lu-Hf同位素组成特征也大体相似。火山岩的错石εHf（t）值为-10.5～-5.1，侵入岩体的错石εHf（t）值亦多为小的负值。根据错石Lu-Hf同位素组成，侵入岩大致可分为两组：第一组包括板杉铺、宏夏桥、吴集和茶山等岩体，错石εHf（t）值主要分布在-8～-2，茶山岩体中少量分析点的εHf（t）值为正值，最大可达+2.8，TDM主要分布在1 300～2 000Ma之间。少数继承错石的εHf（t）值分布在-6.7～-3.8之间，TDM值为1 750～2 300；第二组包括诗洞、宁潭等岩体，错石εHf（t）值主要分布在-11～-4之间，诗洞岩体中少量分析点的εHf（t）值为正值，最大可达+3.5；TDM分布在1 400～2 300Ma之间。继承错石的εHf（t）值偏高，分布在-1.9～+7.8之间，TDM值为1 450～24 000Ma，个别古元古代继承错石的εHf（t）值偏低，为-12.5，对应的TDM值为3 741Ma。

（6）结合岩石学、地球化学以及同位素特征，对早古生代岩浆岩的源区进行了深入探讨。根据岩石学、地球化学以及同位素组成特征，大致可将湘桂粤地区的早古生代侵入岩分为两组：第一组侵入岩体主要来源于古元古代—中元古代基底中变火成岩物质的部分熔融作用，伴随有少量幔源物质的加入。第二组侵入岩体主要由含黑云母的变泥质岩源区脱水熔融形成，且源区含有少量变火成岩成分，可能有极少量幔源物质的加入。区内的中酸性熔岩与前述的第二组侵入岩体相似，暗示它们可能主要来源于古老基底中的变泥质岩。本区基性熔岩主要来源于富集地幔，且源区有一定量壳源物质的加入。

（7）对早古生代岩浆岩的构造属性进行了探讨。本次研究结果显示，湘桂粤地区的早古生代岩浆岩在空间上呈面状分布，与呈带状分布的弧岩浆岩明显不同。因此，这些早古生代岩浆岩可能并非弧-陆碰撞或洋壳俯冲的产物。虽然，它们在地球化学上显示出亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素，富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素等类似于弧岩浆岩的特征，但研究表明，上述特征也可出现在与地壳混染作用有关的造山后陆内伸展环境。研究区内出露的早古生代火山岩均显示出板内火山岩的特征，一定程度上也支持了陆内造山作用的观点。早古生代火山岩的出露以及前人所报道的I型花岗岩和基性岩的存在，表明壳幔作用对华南早古生代岩浆岩的形成过程中可能有一定的影响。众所周知，幔源岩浆活动多与伸展环境有关，暗示华南地区在早古生代时期可能处于伸展的构造背景之下。综合区域地质背景以及前人的研究成果，推断湘桂粤地区在约450Ma时期开始进入后造山伸展阶段。因此，本项目所研究的早古生代岩浆岩可能为后造山伸展背景下的产物。