华南早古生代武夷-云开造山带是一个特殊的造山带,它既不同于喜马拉雅和阿尔卑斯等形成于俯冲碰撞背景下的造山带,也有别于仅分布零星岩浆岩的世界典型陆内造山带,如澳大利亚中部的Alice Springs造山带,Petermann造山带,新生代天山造山带和北美西部的Laramide造山带。它因发育强烈的变质、变形作用和广泛的岩浆活动而与Pyrenean陆内造山带相似。因此武夷-云开造山带受到了国内外众多地球科学家的广泛关注。
尽管现阶段对武夷-云开造山带做了大量的研究,但其构造属性和岩浆作用仍存在分歧和争议。关于华南早古生代的动力学背景主要存在两种观点:板内或陆内造山和洋-陆或陆-陆俯冲碰撞造山。众所周知,无论是活动大陆边缘陆壳的生长还是陆内环境下的大陆再造都伴随着大量花岗岩的形成。这些花岗岩的形成和演化记录了后期构造-热事件的重要信息,为探讨造山带的构造、成分和内部驱动机制提供了有力证据。然而目前关于花岗岩形成过程中幔源物质的性质(岩石圈地幔or软流圈幔)、作用方式(物理作用or化学作用)和参与程度亦不清楚。尽管过去针对以上问题,桂林理工大学时毓教授课题组联合南京大学胡修棉教授及其他合作者以武夷-云开造山带西南端的大宁-桂岭岩体为研究对象(图1),通过对它们进行野外地质、岩石学、岩石地球化学、锆石年代学和锆石Lu-Hf同位素等研究来尝试解决以上争议。近年来,在武夷-云开地区陆续识别出了越来越多的早古生代I型花岗岩,这将为探讨华南早古生代岩浆活动、构造演化和地球动力背景提供重要资料。几十年众多学者对华南早古生代S型花岗岩进行了大量的研究,但关于I型花岗岩的报道则相对较少。S型花岗岩主要来源于地壳物质的重熔作用,通常记录中上地壳物质的再造,而I型花岗岩被认为是壳幔混合源,而不是全部由下地壳物质熔融的观点已被广泛认同。因此,I型花岗岩可以更有效的反映其地幔源区性质以及深部动力学背景。
研究表明,大宁-桂岭I型花岗岩经历了复杂的成岩过程,包括下地壳混合源(变质沉积岩和变质玄武岩)的部分熔融、岩浆混合和分离结晶作用等。幔源岩浆在这些早古生代花岗岩的形成过程中发挥了重要作用。尽管古老且富集的岩石圈地幔物质直接参与了早古生代花岗岩的形成,但亏损的软流圈地幔可能仅为热量的供应,几乎不存在物质的加入。基于本次研究并综合考虑到其他区域地质资料,武夷-云开地区早古生代I花岗岩的形成不支持俯冲-碰撞造山的观点,相反,本次研究为华南早古生代陆内造山提供了证据。
上述研究成果发表在国际地学权威期刊《Journal of Asian Earth Sciences》上,桂林理工大学地球科学学院硕士研究生唐远兰为本论文的第一作者,时毓教授和刘希军教授为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金项目(41862003;41562005);广西杰出自然科学基金项目(2019GXNSFFA245005,2018GXNSFFA281009)和内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室(南京大学)开放基金项目(No.2020-LAMD-K09)等项目的资助.。
文章信息:Tang Y.L., Shi, Y*., Hu, X.M., Liu, X.J*., Huang, C.W., 2021. Petrogenesis of Early Paleozoic I-type granitoids in the Wuyi-Yunkai Orogen, South China: Implications for the tectono-magmatic evolution of the Cathaysia Block. Journal of Asian Earth Sciences, 220, 104906.
https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2021.104906