云开地块广宁地区石英脉锆石U-Pb年代学与地球化学特征：对Grenville期构造演化及金成矿的指示

《Frontiers in Earth Science》：Zircon geochronology and geochemical characteristics of quartz veins in the Guangning area, Yunkai Massif: implications for tectonic evolution and mineralization

　　

广宁地区位于云开地块东北缘，因广泛出露石英脉和古老基底岩石，是研究华南地块构造-岩浆活动的理想场所。为揭示云开地块新元古代基底演化及其成矿意义，研究人员利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和原位微量元素地球化学分析，对广宁地区石英脉进行了系统研究。结果表明，研究区大多数锆石发育典型的岩浆振荡环带，Th/U比值均大于0.1。其稀土元素（REE）配分模式以轻稀土（LREE）亏损、重稀土（HREE）富集以及明显的正Ce异常和负Eu异常为特征，表明其主要为岩浆成因。四个样品的锆石年龄谱高度一致，均以约1.0 Ga的显著峰值为特征，证实云开地块深部地壳中存在与Grenville期构造-岩浆事件相关的物质。计算得出锆石结晶温度介于640.2 °C至943.8 °C之间，平均值为790.1 °C。岩浆的平均相对氧逸度（ΔFMQ）为?2.3，表明深部岩浆形成于高温且相对还原的条件下。岩浆在演化过程中经历了显著的斜长石和磷灰石分离结晶。基于锆石微量元素的地球化学判别表明，锆石形成于大陆弧环境，记录了从弧-陆碰撞到碰撞后伸展垮塌的构造转变。本研究证实了云开地块深部地壳存在Grenville期构造-岩浆活动。古老的深部物质可能为区域金成矿提供了成矿组分；高温还原系统有利于金的活化与迁移；构造断裂的形成则为成矿流体提供了运移通道和沉淀空间。这些发现为区域金矿勘查提供了理论依据。

云开地块广宁地区石英脉锆石U-Pb年代学与地球化学特征的研究，为理解华南地块深部地壳演化及区域金成矿作用提供了新的制约。以下是对该论文主体内容的解读。

研究背景方面，华南地块由华夏地块与扬子地块于新元古代沿江南造山带拼合而成，经历了多期构造-岩浆事件，是研究大陆地壳生长与再造的理想区域。云开地块位于华夏地块西南部，出露前寒武纪变质基底，记录了复杂的构造演化历史。广宁地区地处云开地块东北缘，广泛发育石英脉和古老基底岩石，是研究该区深部地壳物质组成及构造-岩浆活动的关键窗口。然而，以往研究多聚焦于该区多期花岗岩体的全岩地球化学，对利用石英脉中锆石重建深部岩浆温度、氧逸度以及探讨Grenville期构造事件与成矿关系的研究相对薄弱。为此，研究人员以广宁地区石英脉为研究对象，系统开展了锆石U-Pb年代学、稀土元素及原位微量元素分析，以揭示云开地块新元古代基底演化及其对金成矿的指示意义。

该研究从广宁地区采集了四个石英脉样品（编号730-4、729-6、726-15–2、724-16），在河北省廊坊拓轩岩矿测试有限公司完成锆石分选与制靶，并在北京研笃中石检测技术有限公司利用NWR 193 nm ArF准分子激光系统与Analytik Jena Plasma Quant MS ICP-MS联用，采用38 μm和27 μm激光剥蚀束斑，对锆石进行了U-Pb定年及原位微量元素分析。数据处理分别使用ICPMSDataCal和Zskitsc软件，谐和图和年龄计算使用Isoplot软件。同时结合锆石阴极发光（CL）图像、Ti-in-zircon温度计和Loucks锆石氧逸度计，约束了锆石成因、深部岩浆的结晶温度与氧化还原状态。

研究结果如下。

锆石成因方面，阴极发光图像显示，石英脉中分选出的锆石多为灰黑色、自形短柱状或圆粒状，发育清晰振荡环带，Th/U比值均大于0.1，稀土配分呈LREE亏损、HREE富集、明显正Ce异常和负Eu异常，指示其为岩浆成因。部分锆石显示异常的LREE富集，但并未发育热液溶蚀海绵状结构，结合判别图解，这种异常可归因于锆石内磷灰石包裹体的存在。

温度与氧逸度方面，利用Ti-in-zircon温度计计算获得锆石结晶温度为640.2 °C至943.8 °C，平均为790.1 °C；采用Loucks锆石氧逸度计获得的log_fO₂介于?20.7至?10.8，平均为?17.2，相对于FMQ缓冲剂的ΔFMQ平均值为?2.3，表明深部岩浆结晶时总体处于相对还原条件。

岩浆演化方面，锆石的Th/U和Zr/Hf比值随Hf含量增加而系统降低，记录了持续的岩浆分异过程。Eu/Eu*_N值的变化指示斜长石分离结晶作用；Yb/Gd和Ce/Sm比值的判别图以及P、Y含量的逐步降低表明磷灰石分离结晶在岩浆演化中占主导，而榍石分离结晶作用较弱。

成矿意义方面，四个样品的锆石年龄谱高度一致，均以约1.0 Ga的显著年龄峰为主，该年龄与全球Grenville造山事件时限吻合，指示云开地块深部地壳存在Grenville期构造-岩浆物质。锆石微量元素U/Yb-Y和log₁₀(Nb/Yb)-log₁₀(Sc/Yb)判别图显示，锆石形成于大陆弧环境；而Y-U和(REE+Y)-P判别图中数据点的分散特征，可能反映了新元古代研究区经历了从弧-陆碰撞到碰撞后伸展垮塌的构造体制转换。这种复杂过程产生的深大断裂和剪切带，为成矿流体提供了运移通道和沉淀空间。同时，高温还原的岩浆体系有利于金以Au(HS)₂^-配合物形式活化、迁移，而古老深部地壳物质则可能为金成矿提供了部分成矿物质。

讨论部分综合认为，云开地块深部地壳中存在Grenville期构造-岩浆事件记录，该期古老物质可能参与了区域金矿化作用。高温相对还原的岩浆条件和构造断裂系统共同控制了金的活化、运移与沉淀，为广宁地区及区域金矿勘查提供了理论支持。

研究结论可概括为：研究区锆石主要为岩浆成因，少量锆石因含磷灰石包裹体而显示异常LREE富集；锆石温度和氧逸度计结果表明深部岩浆在高温（平均790.1 °C）、相对还原（平均ΔFMQ=?2.3）条件下结晶，岩浆演化过程中发生了显著的斜长石和磷灰石分离结晶；锆石年龄谱以约1.0 Ga的显著峰值为特征，与全球Grenville造山事件时限一致，证实云开地块深部地壳可能存在Grenville期构造-岩浆物质，这些古老深部物质可能为金成矿提供了部分成矿组分。