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本文将以里松花岗岩及其中的大量镁铁质暗色微粒包体为研究对象,对里松燕山早期花岗岩的岩浆混合作用进行研究。通过对里松花岗岩和其中的镁铁质暗色微粒包体的岩石学、矿物学、岩石地球化学、同位素地球化学和放射性同位素年代学的研究,以及对包体及寄主岩石形成的温度和压力条件的估算、大地构造归属等方面的研究,揭示岩石包体形成的岩浆混合机制和物质来源,为南岭地区燕山早期花岗岩浆的混合作用提供证据,并进一步探讨区域壳幔作用和燕山早期岩石圈动力学背景。获得下列初步结论:
(1)里松岩体的地质学、岩相学与微区成分分析揭示,包体与寄主花岗岩具有混合成因花岗岩的特点,暗色包体为地幔来源的基性岩浆与地壳长英质岩浆不完全混合的产物。暗色包体具有岩浆混合的大部分岩相学证据,如包体的浑圆状外形、塑性形变、反向脉、冷凝边、复合包体、环斑长石等,是岩浆成因的重要宏观证据;在里松二长花岗岩及其包体基质内均发现斜长石An的双模式分布,An分别为43-66和15-25;针状磷灰石、长石捕虏晶的熔蚀与次生加大等微观证据是长英质岩浆结晶产物与较热的基性岩浆相互混合的特殊现象。
(2)暗色包体属于钾玄质岩系,其K2O含量既与SiO2含量无明显的消长关系,也与其是否含钾长石斑晶无关,显示包体的富钾特征是混合岩浆或其基性端元的固有特征,推测包体的钾玄质特征继承了来自富集地幔的基性岩浆的富钾特点。它们的主量元素在相关图上呈不同程度的直线变异关系。在微量元素方面,包体和寄主花岗岩都富含大离子亲石元素和高场强元素。与原始地幔相比,包体的Ba、Nb、Sr、P、Ti都有不同程度的亏损,而Rb、Th、LREE、Zr等有不同程度的富集,但这些不相容元素的富集或亏损程度均较寄主花岗岩的低。综合上述地球化学证据,里松暗色包体是富集地幔岩浆与地壳长英质岩浆之间的岩浆混合作用的产物。
(3)里松暗色微粒包体与其寄主花岗岩的单颗粒锆石的SHRIMP U—Pb谐和年龄分别为162±2Ma和162±3Ma,里松花岗岩和其暗色包体结晶年龄基本一致,从一个方面否定了暗色包体是围岩捕虏体的可能性,暗色包体岩浆与寄主花岗岩岩浆属同期岩浆活动,这为它们的岩浆混合成因提供了重要依据。
(4)通过对里松岩体温压条件的估算,里松花岗岩的锆石饱和温度为793~820℃,结晶时压力范围为3.7~5.1Kb;暗色包体的锆石饱和温度为822~824℃,结晶时压力范围范围为3.5~4.6Kb。包体与寄主岩体结晶时的温度和压力条件十分相近。
(5)在花岗岩类构造判别图上,里松暗色包体与其寄主花岗岩均落在造山期后(POG)或板内环境(WPG),其成因可能与地壳拉张减薄、地幔上升等有关。笔者推测。印支期造山运动后的岩石圈地幔伸展和软流圈地幔上升,是本区花岗岩类形成的动力学环境。南岭地区燕山早期的高钾钙碱性和A型中酸性岩浆岩,是岩浆混合作用及壳幔作用过程的产物。