东华理工大学学报(自然科学版)投稿格式参考范文：赣南早古生代城坑岩体成因及其地质意义

　　引言

　　华南在早古生代时期(加里东期)经历了广泛且强烈的造山运动，导致中晚泥盆世的区域不整合、前泥盆纪地层强烈褶皱变形，形成大面积的酸性岩浆岩。有学者认为由于华南缺少典型的加里东期蛇绿岩、岛弧火山岩，且加里东期花岗岩源区没有明显的幔源物质贡献，因此华南早古生代造山带应属陆内造山机制。近年来，随着华南早古生代退变榴辉岩、洋中脊型玄武岩(MORB)、岛弧火山岩、蛇绿岩残片和俯冲增生杂岩的发现，部分学者更倾向于华南早古生代造山运动属于俯冲碰撞造山。因此，华南早古生代构造机制并没有得到统一的认识，还需要进一步研究。

　　华南加里东期花岗岩以 S 型花岗岩为主，I 型花岗岩出露较少且研究程度相对较低。研究表明，早古生代 I 型花岗岩可以提供更多岩浆岩源区信息，如湘东板杉铺岩体具有典型埃达克质岩石的特征，广东与广西交界处夏郢岩体较亏损的 Nd-Hf 同位素组成，指示洋陆俯冲背景下的壳幔相互作用。为此，笔者选取赣南地区新发现的早古生代城坑岩体，通过岩石学、地球化学、锆石 U-Pb 年代学和 Lu-Hf 同位素研究，探讨岩体形成时代和构造背景，为认识华南加里东期造山运动性质提供新依据。

　　1 地质背景

　　赣南地区出露大面积显生宙花岗岩，主要由加里东期、海西期、印支期和燕山期花岗岩组成。本次研究的城坑岩体位于赣州市安远县(高云山乡)、会昌县(清溪乡)、寻乌县(水源乡)三县交界处。早期研究认为该地区花岗岩由北东的海西期水头岩体和南西的加里东期三标岩体组成，之后研究均认为该区域花岗岩全部是早古生代岩体。然而，笔者发现清溪乡至高云山乡以北的花岗岩体为早白垩世侵入的高分异 I 型花岗岩，并不是前人认为的海西期或者加里东期岩体;南部岩体则为多期次侵入的复式岩体，根据矿物组合、变形特征和锆石 U-Pb 定年结果，可分为晚奥陶世黑云母二长花岗岩、中三叠世二云母花岗岩、燕山期花岗岩。其中，加里东期花岗岩出露范围明显小于前人研究认为的三标岩体。基于此，笔者沿用 1∶5 万区域地质调查工作资料，认为研究区早古生代岩体为城坑岩体。岩体侵入于南华纪和震旦纪浅变质碎屑岩中，出露面积约 80km²。

　　城坑岩体主要为灰白色似斑状黑云母二长花岗岩，局部变形较强，可见重结晶石英和黑云母弱定向排列。岩石主要矿物组成为石英(25%~30%)、钾长石(30%~35%)、斜长石(20%~30%)和黑云母(8%~10%)。钾长石斑晶多呈聚晶形式产出，个别粒径大于 3cm，卡式双晶发育。斜长石多为中长石，发育聚片双晶和韵律环带结构。黑云母多为自形半自形片状，常包裹锆石、磷灰石、独居石、榍石等副矿物。磷灰石可见灰白色长柱状和六边形断面。榍石横截面为菱形，部分与暗色 Fe-Ti 氧化物共生。

　　2 采样与测试

　　采集城坑岩体的 8 件新鲜岩石样品进行全岩地球化学成分分析，并选取 3 件代表性样品(XW7、HC-9、XW-10)进行了 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 同位素定年和原位 Lu-Hf 同位素分析。锆石分选由廊坊辰昌岩矿检测技术服务有限公司完成，阴极发光(CL)图像拍摄由北京中科矿研检测技术有限公司完成，采用仪器型号为 MIRA3 场发射扫描电镜。

　　锆石 U-Pb 定年在东华理工大学核资源与环境国家重点实验室利用 LA-ICP-MS 完成，仪器型号为 Agilent 7900，激光剥蚀系统为 GeoLasHD193nm。具体分析流程、测试条件和数据处理同王海洋等(2022)。

　　锆石 Lu-Hf 同位素原位分析在南京宏创地质勘查技术服务有限公司完成，采用 ResolutionSE 型 193nm 深紫外激光剥蚀进样系统(Applied Spectra，美国)连接 Neptune 多接收电感耦合等离子质谱仪(MC-ICP-MS，Thermo Finnigan)测定。激光束斑直径为 40μm，剥蚀深度约为 20μm，剥蚀时间为 31s，激光频率为 8Hz，能量密度为 1.5J/cm²。εHf (t) 值计算采用推荐的球粒陨石同位素值(ω(¹⁷⁶Lu)/ω(¹⁷⁷Hf)=0.033200，ω(¹⁷⁶Hf)/ω(¹⁷⁷Hf)=0.282772)。计算 Hf 模式年龄时，采用的亏损地幔 ω(¹⁷⁶Hf)/ω(¹⁷⁷Hf) 现在值为 0.283250，ω(¹⁷⁶Lu)/ω(¹⁷⁷Hf) 为 0.038400(GRIFFIN et al.，2000);计算两阶段模式年龄(TDM2)时采用地壳(ω(¹⁷⁶Lu)/ω(¹⁷⁷Hf))平均值 0.015000(GRIFFIN et al.，2002)。

　　全岩主、微量元素分析由广州澳实分析检测有限公司完成。主量元素分析采用 X 射线荧光光谱法(XRF)在 PANalytical PW2424 荧光光谱仪上完成，精度优于 5%;微量元素分析采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)在 Agilent 7900 上测试完成，相对标准偏差小于 10%。

　　3 测试结果

　　3.1 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 定年

　　对 3 件锆石定年样品各选取 25 颗锆石进行分析测试，其中谐和度小于 90% 的测点未列出。CL 图像显示锆石呈长柱状，长宽比为 1∶1~3∶1，粒径为 100~250μm，可见明显的震荡环带。所测锆石的 U、Th 质量分数分别为 252×10⁻⁶~2968×10⁻⁶和 104×10⁻⁶~1123×10⁻⁶，ω(Th)/ω(U)≥0.1，具岩浆锆石特征。分析结果表明城坑岩体的成岩年龄约 450Ma，属于晚奥陶世侵入岩体。

　　3.2 锆石 Lu-Hf 同位素

　　从城坑岩体的 3 件样品各选取 15 颗岩浆锆石进行了 Lu-Hf 同位素测试，采用单颗粒锆石 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄计算(ω(¹⁷⁶Hf)/ω(¹⁷⁷Hf))i、εHf (t) 和 TDM2。分析结果显示，3 件样品共计 45 颗锆石的同位素组成较为集中，(ω(¹⁷⁶Hf)/ω(¹⁷⁷Hf))为 0.282367~0.282515，εHf (t) 为 - 4.36~+1.03，TDM2 模式年龄为 1377~1715Ma，εHf (t) 和 TDM2 均显示单峰分布形态，反映城坑岩体源区较为均一;εHf (t) 和 TDM2 加权平均值分别为 - 1.92 和 1557Ma，表明主要物源区为古老陆壳基底的部分熔融形成，并存在明显的亏损幔源物质或新生地壳物质的贡献。

　　3.3 全岩地球化学特征

　　城坑花岗岩样品全岩主量、微量元素分析结果显示，与华南其他早古生代 I 型花岗岩相比，样品略富硅、富碱、富钾，K₂O+Na₂O 含量较高，在花岗岩图解中样品落入花岗闪长岩和花岗岩区域;略贫铝，Al₂O₃含量较低，铝饱和指数 A/CNK 为 1.03~1.15，具弱过铝质特征;略富钙、镁，贫铁，(ω(K₂O)+ω(Na₂O))/ω(CaO) 值和 ω(FeOᵀ)/ω(MgO) 值(2.83~4.05)均小于 5，反映岩体属于低分异二长花岗岩(WHALEN et al.，1987)。

　　从微量元素蛛网图可以看出，城坑岩体呈 Ba、Sr、Eu、P、Ti 负异常，指示长石、磷灰石等矿物的分离结晶作用，但样品 ω(Rb)/ω(Sr) 值(1.32~2.96)较低，而 ω(Zr)/ω(Hf) 值(30.82~39.11)较高，表明岩浆结晶分异并不显著。样品稀土总量为 196.50×10⁻⁶~314.72×10⁻⁶，富集轻稀土(ω(La) N/ω(Yb) N 为 5.63~18.48)，球粒陨石标准化稀土配分曲线呈现右倾趋势，轻、重稀土无明显分馏程度差异，Eu 负异常较明显(δEu 为 0.36~0.66)。

　　4 讨论

　　华南早古生代岩浆活动高峰期约为 440Ma(SHU et al.，2021)。本次研究的城坑岩体 3 件样品锆石 U-Pb 定年结果表明其形成时代为 450Ma，略早于华南早古生代花岗岩的形成峰期，是加里东造山运动早期岩浆活动产物，因此能够反映造山带早期构造属性。

　　4.1 城坑岩体 I 型花岗岩类型厘定

　　花岗岩常见的三种类型为 I、S、A 型，角闪石、堇青石和碱性暗色矿物是判别花岗岩类型的重要矿物学标志(吴福元等，2007)。尽管城坑岩体未发现这三种特征矿物，但有大量在 I 型花岗岩中出现的副矿物榍石(徐夕生等，2010);另外大多数样品 A/CNK 值小于 1.10，属于弱过铝质岩石，与华南其他加里东期 I 型花岗岩较为一致;样品较高的 ω(K)/ω(Rb) 值(平均值为 162.64)和较低的 ω(Rb)/ω(Sr) 值(平均值为 2.13)、ω(Rb)/ω(Ba) 值(平均值为 0.43)均与 I 型花岗岩较为相似(LI et al.，2021);同时运用全岩 Zr 饱和温度计(BOEHNKE et al.，2013)计算岩体形成温度为 745.63~809.81℃，低于典型 A 型花岗岩形成温度(WHALEN et al.，1987)。因此，推测城坑岩体为 I 型花岗岩体。

　　4.2 岩浆源区

　　岩浆岩中同位素比值并不会因为岩浆演化而发生变化，其更多反映的是岩浆源区的时代及其同位素演化特征(吴福元等，2007)。城坑岩体具有 I 型花岗岩特征，TDM2 为 1377~1715Ma，表明花岗岩主要来源于元古代火成岩的部分熔融。华夏地块古元古代岩浆岩主要出露于闽浙交界的武夷山地区，形成时代为 1925~1750Ma(ZHANG et al.，2021)，早于城坑岩体两阶段模式年龄;且城坑岩体锆石 εHf (t) 值均落在球粒陨石线附近并出现多个正值，表明岩浆源区存在较明显的新生地壳熔体的混合或者亏损幔源物质的贡献。未见研究区周边关于前寒武纪基性岩的报道，且前寒武纪岩浆活动主要出露于赣南闽西交界的桃溪地区。前人研究表明桃溪岩组原岩为一套新元古代中酸性岩浆岩(于津海等，2005;张爱梅等，2011)，岩浆锆石具有较富集的同位素组成(εHf (t)=-18.2~-2.3)，表明新元古代岩浆活动起源于古老陆壳物质的再循环，并没有形成新生地壳。因此，城坑岩体亏损的锆石 Hf 同位素组成表明岩浆源区存在亏损幔源物质的贡献，指示该岩体可能形成于与俯冲有关的构造环境。

　　4.3 构造意义

　　前人研究指出，早古生代花岗岩形成时代具有从东南沿海至内陆逐渐变年轻的趋势(王凯兴等，2024;LI et al.，2021)，且靠近沿海的岩浆岩具有弧岩浆岩特征，如赣西南粤北交界的河口、上洞、南迳中酸性火山岩，云开地区高镁安山岩和夏郢岩体等(丁辉等，2017;刘松峰，2018;LI et al.，2021;张山等，2021)。部分学者认为这些具有岛弧岩浆岩地球化学特征的 “俯冲印记” 是继承了新元古代俯冲地幔的部分熔融，在早古生代并没有俯冲事件的发生(WANG et al.，2018)。然而，城坑岩体位于华夏地块腹地，并不受新元古代俯冲地幔的影响，其相对亏损的锆石 Hf 同位素组成更可能是早古生代俯冲构造背景下壳幔相互作用的产物。

　　随着研究的深入，华南地区陆续发现了早古生代洋陆俯冲的证据。扬子与华夏前寒武系具有完全不同的碎屑锆石年龄峰值，表明二者在早古生代之前并没有拼合形成统一的华南大陆，而是以大洋相隔(WANG et al.，2023)。两大块体之间的界线 —— 江绍断裂带，沿线存在早古生代糯垌蛇绿混杂岩和鹰洋关、神山、陈蔡等构造混杂岩，形成于早古生代俯冲碰撞环境(赵希林等，2018;LIU et al.，2018;WANG et al.，2022)。

　　同时，华夏地块内部政和大埔断裂带沿线也存在早古生代洋壳俯冲证据。如杨照耀(2019)和 LI 等(2022)在福建建瓯与政和地区原以为是 “前寒武纪基底” 的马面山岩群中，识别出 530~520Ma 的蛇绿岩残片;福建蒲城和浙江龙泉地区也发育早古生代俯冲增生杂岩，其内有洋岛海山组合、岛弧基性岩和远洋沉积物等不同时代和构造属性的地质体(GE et al.，2020;张金国等，2022)。因此，政和大埔断裂带可能是东、西华夏地块早古生代俯冲碰撞形成的缝合带(ZHAO et al.，2022)。华南早古生代在江绍断裂带与政和大埔断裂带均可能存在洋壳俯冲作用，加里东期造山运动的性质应属于俯冲碰撞造山。

　　5 结论

　　城坑岩体的 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 加权平均年龄为 453~449Ma，早于加里东期花岗岩峰期年龄(440Ma)，为早古生代造山带早期岩浆产物。

　　城坑岩体与华南其他 I 型花岗岩相比，具有较高含量的 SiO₂(67.77%~70.98%)、K₂O(3.57%~6.06%)，较低的铝饱和指数(A/CNK 为 1.03~1.15)、较低的(ω(K₂O)+ω(Na₂O))/ω(CaO)、ω(FeOᵀ)/ω(MgO)、ω(Rb)/ω(Sr)、ω(Rb)/ω(Ba) 值和较高的 ω(Zr)/ω(Hf)、ω(K)/ω(Rb) 值，表明岩体为低演化的 I 型花岗岩。

　　城坑岩体的锆石 Hf 同位素组成较为均一，TDM2 模式年龄为 1377~1715Ma，表明岩体主要来源于元古代地壳部分熔融;εHf (t) 值为 - 4.37~+1.06，且出现多个正值，指示岩浆源区存在较明显的幔源岩浆贡献，并与早古生代洋陆俯冲作用有关。

曹明轩;张德富;张健仁;龚良信;钟 文;王先广,合肥工业大学资源与环境工程学院;江西应用技术职业学院;东华理工大学地球科学学院;江西省地质调查勘查院;江西省矿产资源保障服务中心,202502