华南云开地块早古生代光宁花岗岩体嘅地球化学与岩浆成因：对岩浆演化和构造环境的洞察

《Geobios》：Geochemistry and petrogenesis of the Early Paleozoic Guangning granitic pluton in the Yunkai Massif, South China: Insights into magma evolution and tectonic setting

华南地块云开群山早古生代花岗岩体的LA-ICP-MS U-Pb测年（452.3±1.3-448.5±1.6 Ma）与Nd、Hf同位素分析表明其形成于晚奥陶世，具高钾钙碱-过铝质特征，揭示华南地块早古生代构造-岩浆演化。

　　在南中国克拉通（South China Craton, SCC）的背景下，广宁地区是云开地块（Yunkai Massif）中一个重要的地质单元，其丰富的矿产资源和广泛的花岗岩侵入活动使其成为研究该区域地质演化的重要对象。然而，尽管广宁地区的花岗岩对矿化过程具有显著影响，其高精度年代学和同位素地球化学特征却长期未被系统研究。本文首次对广宁地区早古生代花岗岩进行了详细的年代学和地球化学分析，填补了该区域花岗岩岩浆历史研究的空白，并为理解南中国克拉通早古生代构造演化提供了关键的地质证据。

研究采用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术对锆石进行铀-铅（U-Pb）年代学测定，明确了广宁花岗岩侵入时间大致在452.3±1.3 Ma至448.5±1.6 Ma之间。这一结果表明，广宁花岗岩属于晚奥陶纪（约458–444 Ma）云开地块内一次显著的岩浆活动事件的一部分。结合前期研究，可以推测这一时期的岩浆活动可能与南中国克拉通从造山压缩向造山后伸展的构造转变密切相关。这一时期的构造环境变化，可能为广宁地区的花岗岩形成和矿化提供了有利条件。

从地球化学角度来看，广宁花岗岩表现出典型的高钾钙碱性系列特征，同时具有强烈的过铝性亲和力。其主要成分为二氧化硅（SiO?）和氧化铝（Al?O?），含量分别高达71.1–77.9 wt%和10.3–14.5 wt%，而氧化镁（MgO）、氧化钙（CaO）以及总铁氧化物（FeO）含量则相对较低，分别在0.03–0.90 wt%、0–1.42 wt%和0.58–1.89 wt%之间。这种高硅、高铝、低镁和低钙的特征，是过铝性S型花岗岩的典型表现。此外，广宁花岗岩在高场强元素（如Pb）方面富集，而在铌（Nb）、铈（Ce）、磷（P）以及大离子亲石元素（LILE）方面呈现亏损，这进一步支持其源自过铝性岩石的熔融作用。

稀土元素（REE）配分模式显示，广宁花岗岩具有明显的轻稀土元素（LREE）富集和铕（Eu）负异常，表明其经历了不同程度的分异作用。这些特征通常与岩浆结晶过程中某些矿物的优先结晶有关，例如斜长石、钾长石和黑云母。全岩εNd(t)值范围在?9.8至?8.7之间，同时表现出显著的钐/钕（Sm/Nd）负异常（?0.4至?0.3），这提示其源区可能经历了复杂的地壳演化过程，包括古老地壳物质的重熔和新地壳物质的加入。同时，二阶段Nd模型年龄（TDM2）约为1614–1528 Ma，表明其源区主要来源于古元古代至中元古代的地壳物质。锆石εHf(t)值主要分布在?5.5至?0.5之间，初始（1??Hf/1??Hf）i值集中在0.28234至0.28248之间，而二阶段亏损地幔模型年龄（TDM2）则约为1783–1468 Ma，这些数据进一步表明广宁花岗岩的源区具有显著的古老地壳成分。

广宁花岗岩的形成可能与古元古代至中元古代地壳中铝质泥质岩石的脱水熔融作用有关。这类岩石在较低温度下发生部分熔融，生成富含铝的花岗岩岩浆，随后在地壳浅部发生结晶作用，形成广宁地区的花岗岩体。这一过程可能与区域构造环境的变化密切相关，特别是在晚奥陶纪期间，南中国克拉通经历了从造山压缩向造山后伸展的构造转变。这一构造背景可能促进了地壳物质的重熔和岩浆的上升，从而形成了广宁地区的花岗岩侵入活动。

从区域地质背景来看，广宁地区位于华夏地块（Cathaysia Block）的怀集地块（Huaiji Terrane），具体位于云开隆起区的东北部。云开地块是南中国克拉通西南部的重要组成部分，其地壳结构和演化历史对理解整个克拉通的构造演化具有重要意义。该地块的早古生代花岗岩侵入活动，不仅反映了区域构造的动态变化，还可能与当时全球范围内的板块构造运动密切相关。广宁花岗岩的形成时间与云开地块的其他同期岩浆活动相吻合，表明这一区域在晚奥陶纪期间经历了广泛而活跃的岩浆作用。

在研究方法上，本文综合运用了多种技术手段，包括岩石学分析、全岩主微量元素和锶-钕（Sr-Nd）同位素地球化学研究、锆石阴极发光（CL）成像以及锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学测定，同时还结合了锆石Lu-Hf同位素数据。这些方法的综合应用，使得研究者能够更全面地了解广宁花岗岩的成因、演化过程及其与区域构造演化的关系。通过对这些数据的分析，研究者不仅能够确定广宁花岗岩的侵入时间，还能对其源区性质、岩浆演化路径以及构造背景进行深入探讨。

广宁地区的矿产资源丰富，包括金、铌-钽、钨和稀土元素等，这些矿产的形成与花岗岩的侵入活动密切相关。花岗岩在侵入过程中释放出的热液流体，可能在地壳浅部形成热液矿化作用，从而富集了多种金属元素。因此，广宁花岗岩不仅是区域构造演化的产物，也是矿产资源形成的载体。本文的研究成果为该地区的矿产勘探提供了新的地质依据，有助于进一步理解其矿化机制和成矿潜力。

此外，本文的研究还强调了广宁花岗岩在区域地质研究中的重要性。尽管早古生代花岗岩在南中国克拉通中具有广泛的分布，但相较于中生代花岗岩，其研究仍显不足。这主要是因为早古生代花岗岩的形成时间较早，且其地质特征较为复杂，使得研究难度较大。然而，随着地质研究技术的进步，特别是高精度年代学和同位素地球化学分析手段的应用，早古生代花岗岩的研究正逐渐受到重视。广宁花岗岩的研究成果，不仅为该区域的地质演化提供了新的视角，也为南中国克拉通早古生代构造演化研究提供了重要的数据支持。

从全球构造演化角度来看，早古生代是地球历史上一个重要的地质时期，标志着大陆的广泛形成和稳定。南中国克拉通作为冈瓦纳超大陆的一部分，其早古生代的构造演化过程对理解整个冈瓦纳超大陆的形成具有重要意义。广宁花岗岩的形成和演化，可能与当时南中国克拉通的构造活动密切相关，其研究有助于揭示该区域在早古生代期间的构造背景和演化路径。

本文的研究还指出，广宁花岗岩的形成可能受到地壳物质重熔和热液活动的共同影响。在岩浆演化过程中，不同的矿物结晶顺序和结晶条件可能对花岗岩的地球化学特征产生重要影响。例如，斜长石、钾长石和黑云母的优先结晶，可能导致了花岗岩中某些元素的富集和亏损。同时，热液活动可能在花岗岩形成后进一步改变了其化学组成，使其与原始岩浆有所不同。

总的来说，广宁花岗岩的研究不仅填补了该区域早古生代花岗岩岩浆历史研究的空白，还为理解南中国克拉通早古生代构造演化提供了新的地质证据。其高精度年代学和同位素地球化学特征，揭示了该地区在晚奥陶纪期间经历的显著岩浆活动，并与区域构造环境的变化密切相关。这些研究成果对于进一步探索南中国克拉通的地质演化历史，以及理解该区域的矿产资源形成机制，具有重要的科学价值和实际意义。