滇东南老君山地区晚白垩世花岗岩的成因

引用本文

刘艳宾, 莫宣学, 张达, 阙朝阳, 狄永军, 蒲兴明, 程国顺, 马慧慧. 2014. 滇东南老君山地区晚白垩世花岗岩的成因. 岩石学报,30(11): 3271-3286 复制到剪切板

Liu YB, Mo XX, Zhang D, Que CY, Di YJ, Pu XM, Cheng GS and Ma HH. 2014. Petrogenesis of the Late Cretaceous granite discovered in the Laojunshan region, southeastern Yunnan Province. Acta Petrologica Sinica,30(11): 3271-3286 (in Chinese with English abstract) 复制到剪切板

滇东南老君山地区晚白垩世花岗岩的成因

刘艳宾¹, 莫宣学^1,2 , 张达¹, 阙朝阳^1,3, 狄永军¹, 蒲兴明⁴, 程国顺⁴, 马慧慧¹

1. 中国地质大学, 北京 100083;
2. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 北京 10008;
3. 紫金矿业集团西北有限公司, 乌鲁木齐 830026;
4. 文山麻栗坡紫金钨业集团有限公司, 文山 663600

2014-2-25 收稿, 2014-6-29 改回.

基金项目：本文受中国地质调查工作项目(1212011220928)和县校合作项目联合资助.

第一作者简介：刘艳宾, 男, 1987年生, 博士生, 矿物学、岩石学、矿床学专业, E-mail:liuyanbin_geo@163.com

通讯作者：莫宣学, 男, 1938年生, 教授, 从事岩浆-构造-成矿研究, E-mail:moxx@cugb.edu.cn

摘要：老君山花岗岩体位于滇东南地区的文山州麻栗坡县境内,是个旧-薄竹山-老君山岩浆-成矿系统中最东部的一个岩体.该岩体侵入到老君山地区前寒武纪变质地层中,是一个多期次岩浆侵入形成的复式岩体,其岩性主要为似斑状黑云母花岗岩,粗粒-中粗粒黑云母/二云母花岗岩,中粗粒黑云母/二云母二长花岗岩.本文提供了老君山花岗岩6个锆石的LA-ICP-MS U-Pb定年结果,为88.9±1.1Ma~93.9±2.0Ma之间,表明老君山花岗岩是白垩世晚期岩浆作用产物.全岩化学分析结果显示老君山花岗岩属过铝质高钾钙碱性S型花岗岩.锆石的ε_Hf(t)值变化于-9.94~-5.01之间,平均值为-7.29,锆石Hf的两阶段模式年龄为t_DM^C=1.8~1.4Ga,上述特点表明,老君山花岗岩浆的源岩是滇东南地区早元古代结晶基底中的变泥砂质岩类.结合前人的研究资料,论证了老君山花岗岩的成因及其与区域成矿作用的关系,提出老君山花岗岩及其附近的钨锡多金属矿床同属于岩石圈板块强烈伸展作用下的产物,其中钨锡多金属矿床的形成与早期岩石圈板块的伸展及基底变质岩中成矿物质的活化迁移有关,而老君山花岗岩是在燕山晚期岩石圈强烈伸展与地幔物质上涌的背景下,由基底变泥砂质岩石的部分熔融作用形成的.燕山晚期岩石圈的强烈伸展、地幔上涌及花岗岩浆作用,不仅为成矿物质的活化迁移提供了热动力条件,而且还可能提供了成矿物质.正是因为燕山晚期岩石圈的强烈伸展、地幔上涌及花岗岩浆作用对早期矿床的叠加与改造,可能是该区大规模成矿作用的主要机制,也可能是形成该区大型与超大型钨锡多金属矿床的主要原因之一.

关键词：锆石U-Pb年龄 Hf同位素地球化学老君山花岗岩滇东南

Petrogenesis of the Late Cretaceous granite discovered in the Laojunshan region, southeastern Yunnan Province

LIU YanBin¹, MO XuanXue^1,2 , ZHANG Da¹, QUE ChaoYang^1,3, DI YongJun¹, PU XingMing⁴, CHENG GuoShun⁴, MA HuiHui¹

1. China University of Geosciences, Beijing 100083, China;
2. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 10008;
3. Zijin Mining Group Northwest Co. Ltd., Urumqi 830026, China;
4. Wenshan Malipo Zijin Tungsten Group Co. Ltd., Wenshan 663600, China

Abstract: The Laojunshan granitoids located in Malipo County of the Wenshan Autonomous Prefecture, in southeastern Yunnan Province, is the most eastern intrusion of the Gejiu-Bozhushan-Laojunshan magma-metallogenic system. The intrusion is a multistage complex granite intrusion and intruded into the Cambrian metamorphic strata in Laojunshan areas, it mainly composed of porphyritoid biotite granite, coarse-medium to coarse biotite/mica granite, coarse-medium to coarse biotite/mica monzonitic granite. Six zircon U-Pb ages from 88.9±1.1Ma to 93.9±2.0Ma, indicated that Laojunshan granitoids are the product of Late Cretaceous magmatism. The geochemical signatures showed that the pluton is high-K calc-alkaline peraluminous S-type granite. The zircon ε_Hf(t) values (-9.94 to -5.01), and the weighted average of 7.29, the two stage Hf model ages (1.8Ga to 1.4Ga), these signatures indicated that the granite originated from the metamorphic sandstone of the Early Proterozoic crystalline basement in southeastern Yunnan areas. This study also demonstrated the genesis of the Laojunshan granitoids and its relationship with regional mineralization combined with the previous research, and presented that the granite and its nearby W, Sn polymetallic deposits are formed in the strong extension of the lithosphere plate. Thereinto, the W, Sn polymetallic deposits are related to the extension of lithosphere plate in early phase and the mineral activation migration in basement metamorphic rocks, while the Laojunshan granitoids are formed from the partial melting of the basal metamorphous pelitic-sandy rock in the setting of the lithosphere plate extension and mantle material upwelling in Late Yanshanian. During Late Yanshanian, the lithosphere plate extension, mantle material upwelling and granitic magmatism are not only provided the thermodynamic conditions for mineral activation migration, but also the metallogenic material. These acting on the early superposition and transformation, may be the primary mechanism for large-scale mineralization in this area, or one of the prime reasons for the formation of large-giant W, Sn polymetallic deposits.

Key words: Zircon U-Pb ages Hf isotopes Geochemistry Laojunshan granitoids Southeastern Yunnan

1 引言

花岗岩是大陆地壳的重要组成，花岗岩浆作用记录了大陆地壳形成与演化过程中的大量深部信息，同时与成矿作用有密切的关系，因此花岗岩一直是地球科学研究的重点和热点(邓晋福等，1994；王德滋，2004；莫宣学等，2005；吴福元等， 2007，罗照华等，2007；张旗等，2010)。滇东南地区是我国重要的钨锡多金属成矿带(涂光炽，2002)，该区广泛出露了燕山晚期花岗岩，还有早古生代末的片麻状花岗岩和马关含地幔包体的新生代碱性玄武岩。前人对新生代玄武岩及其携带的地幔包体进行过一些研究(喻学惠等，2006；黄行凯等， 2011，2013)，用以探讨该区新生代地幔性质、热状态及其与区域地质构造演化之关系，取得若干重要进展。近些年紫金矿业集团在该区的地质找矿工作有重大突破，发现和评价了一系列新的钨锡多金属矿床，展示了该区具有广阔的资源前景。有关燕山晚期花岗岩浆作用与成矿作用的研究表明，滇东南地区一些大型、超大型钨锡等多金属矿床的成因与该区燕山晚期花岗岩岩浆活动之间有着密切的联系，并提出花岗质岩浆作用不仅为成矿物质的运移提供了热动力，而且是成矿物质的重要来源之一(刘玉平等，2007；徐启东等，2009；祝朝辉等，2009；冯佳睿等， 2010，2011a，b；张亚辉和张世涛，2011；欧阳永棚等，2013)。但是，由于花岗岩物质来源与成因的多样性(Chappell and White， 2001; Martin，2012; 邓晋福，1987; 王德滋，2004; 吴福元等，2007)和以往分析测试技术的限制，有关滇东南地区花岗岩的成因、岩浆作用的深部动力学背景，以及花岗岩浆作用与成矿作用的关系等问题，还有很多争议与尚未解开的科学问题。特别是该区地区具有三大构造体系(华南板块、扬子板块与特提斯造山带)结合带的复杂区域地质条件，以及多期次的复杂的花岗岩浆作用与大规模的钨、锡多金属成矿作用空间上密切共生等地质背景，如何分析与厘定花岗质岩石成因，动力学条件及其与成矿作用的关系，仍然是该区矿产资源评价与地质找矿工作中需要回答的基础地质问题。因此，深入开展与花岗岩成因有关的研究工作是非常必要的。

老君山花岗岩体位于滇东南地区的文山州麻栗坡县境内，是个旧-薄竹山-老君山岩浆-成矿系统中最东部的一个岩体，构成滇东南地区燕山晚期花岗岩的重要组成部分。个旧-薄竹山-老君山岩浆-成矿系统呈NW向展布，其中3个大型复式花岗岩体近等距，围绕岩体分布有个旧锡矿、白牛厂银多金属矿、都龙锡锌多金属矿、南温河钨矿等多个大型-超大型矿床(图 1b)，以及一系列的矿(化)点，形成的三个大型矿集区成为滇东南钨锡多金属成矿带的重要组成部分。冯佳睿等(2010)对瓦渣钨矿区老君山花岗岩体岩相学和U-Pb定年的研究，表明老君山花岗岩体成岩与钨矿床的成因有密切的联系。张洪培等(2006)和刘玉平等(2007)对老君山花岗岩体地质特征、同位素年龄与锡多金属矿床的成矿时代、矿床成因关系进行了研究，指出花岗岩浆是成矿物质来源和成矿热源，并揭示锡矿化主要与晚白垩世岩浆热液活动有关。本文以老君山花岗岩为研究对象，通过对该花岗岩岩石学、全岩化学与稀土微量元素地球化学研究，结合花岗岩中锆石U-Pb同位素定年与锆石Hf同位素分析，对老君山花岗岩的成因、演化及动力学背景等进行了研究，并对老君山花岗岩浆作用与钨锡等成矿作用的关系进行了初步探讨，为深入揭示滇东南地区燕山晚期花岗岩浆作用与大规模成矿作用的关系提供新的地质依据。

图 1 老君山花岗岩体地质简图(a，据官容生，1991；b，据云南省地质矿产局，1999a^① ，b^② ) Fig. 1 Regional geological map of the Laojunshan granitoids in Yunnan Province(a，modified after Guan，1991)

①云南省地质矿产局. 1999a. 都龙幅1：50000地质图说明书

②云南省地质矿产局. 1999b. 麻栗坡县幅1：50000地质图说明书 2 地质背景和老君山花岗岩特征

老君山地区位于云南省文山州麻栗坡县境内，岩体西部以红河断裂为界，东北部以文山-麻栗坡断裂为界，出露面积大致153km²。大地构造上老君山花岗岩处于华南板块与滇东南特提斯造山带之过渡区(图 1a)。据1：5万都龙幅、麻栗坡县幅区域地质资料，老君山地区在晚寒武世沉积了大量滨海-浅海相碎屑岩及碳酸盐，之后由于强烈的构造运动(褶皱、断裂及抬升)，使该区前寒武系地层发生了强烈的变形和变质作用，并且缺失了古生界地层(云南省地质矿产局， 1999a，b)(图 1b)。现今区内主要出露了一套元古界和寒武系浅变质-中深变质的板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、大理岩及斜长角闪岩等，局部有第四系沉积。老君山地区的构造非常复杂，主要表现为由若干北西向挤压破碎带和断裂组成文山-麻栗坡断裂带、南温河变质核杂岩和燕山期老君山花岗岩复式穹窿背斜。南温河变质核杂岩的成因与印支期地壳的强烈拉伸有关，而轴向近南北的燕山期老君山花岗岩复式穹窿背斜的成因很可能与南温河变质核杂岩边缘的拆离滑脱带和深断裂有关(云南省地质矿产局， 1999a，b)。

该区大规模岩浆活动主要有两期，其中加里东期岩浆岩和志留纪片麻状中细粒花岗岩为代表，而印支-燕山期岩浆活动以老君山花岗岩为代表(图 1b)。这两期岩浆活动为本区钨、锡等矿产资源的形成提供了物质基础和成矿条件。

老君山花岗岩体是一个由多期次侵入作用形成的复式岩基。1：5万都龙幅、麻栗坡县幅区域地质资料将该岩体划分为两期五个单元(云南省地质矿产局， 1999a，b)。冯佳睿等(2010)、张斌辉等(2012)等认为老君山岩体可以划分为三期。但是由于该区植被覆盖很厚，加上岩石较强烈的风化蚀变，各种花岗岩之间的接触关系和穿插关系不清楚，从野外露头以及钻孔、坑道中很难识别与划分花岗岩的期次。基于大量野外和室内薄片观察，我们认为老君山花岗岩总体以全晶质连续不等粒结构(花岗结构)，块状构造为主，但在岩体的不同部位，矿物颗粒的粒度变化较大，局部发育似斑状结构，有些地方还可见条带状构造、阴影状构造以及残留片麻理构造等特征。为此，我们根据老君山花岗岩的结构特征及主要矿物的相对含量，将该花岗岩划分为如下几种岩石类型：①似斑状黑云母花岗岩(图 2a)，②粗粒-中粗粒黑云母花岗岩或二云母花岗岩(图 2b，c)，③中粗粒黑云母或二云母二长花岗岩(图 2d)。

图 2 老君山花岗岩体主要岩石类型及岩相学特征
(a)-似斑状黑云母花岗岩;(b)-黑云母二长花岗岩;(c)-二云母花岗岩;(d)-二云母二长花岗岩.Q-石英;Kfs-钾长石;Pl-斜长石;Mus-白云母;Bt-黑云母 Fig. 2 Microscope images from the main rock types of the Laojunshan granitoids

老君山花岗岩的主要矿物成分为石英、钾长石、斜长石、黑云母和白云母，不含任何角闪石，也未见堇青石。其中石英为他形晶，粒度较粗(0.1~2mm不等)，多呈集合体状不均匀地分布在花岗岩中，含量在25%以上；碱性长石主要有正长石、微斜长石、条纹长石，这些碱性长石主要为自形-半自形晶，粒度变化很大，0.5~25mm不等，在似斑状结构的花岗岩中，正长石斑晶可达2~3cm，普遍发生泥化，含量高达30%~45%左右；斜长石也为自形-半自形晶，发育明显的聚片双晶或卡钠复合双晶，粒度较碱性长石小，多在0.1~5mm左右，沿斜长石的解理或双晶缝发育绢云母化，其含量总体低于碱性长石，个别样品中斜长石含量可达25%~30%；黑云母也是本区花岗岩中最常见的矿物，主要呈半自形片状，粒径在0.5~5mm不等，含量在10%左右，黑云母的绿泥石化非常明显；白云母是该花岗岩中常见的矿物，薄片中呈明亮干净的自形-半自形片状晶，一组极完全的解理、显著的闪突起、浅绿色-无色的多色性是其主要鉴定特征。在黑云母颗粒边缘有时还见自形程度较差的白云母，似为黑云母退色形成的。白云母的粒径较小，多在0.1~2mm左右，含量5%~10%左右。该花岗岩中付矿物种类多，常见磷灰石、锆石、榍石和磁铁矿等。老君山花岗岩的蚀变作用较强，最常见绢云母化、高岭土化和绿泥石化。此外，在花岗岩中还可见晚期云英岩细脉穿插。

3 老君山花岗岩的锆石U-Pb定年及全岩地球化学 3.1 分析方法

测试样品的加工与锆石的分离在河北省廊坊诚信地质技术服务公司完成。主量元素在中国地质科学院国家地质实验测试中心采用X荧光光谱仪(3080E)进行分析测试，分析精度优于5%。微量元素在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)利用Agilent 7500a ICP-MS分析完成。详细的测试方法和分析流程参见Liu et al.(2008)。

将挑选出的锆石粘贴制成环氧树脂样品靶，经过打磨抛光使锆石露出中心后进行投射光、反射光和阴极发光(CL)显微照相。锆石阴极发光照片在中国地质科学院地质研究所电子探针室完成。

LLJS2-001、LLJS3-003、LLJS8-005、LLJS9-009、LLJS11-004样品在中国科学院广州地球化学研究所同位素年代学和地球化学重点实验室进行了LA-MC-ICP-MS测定。使用的仪器为Naptune Plus多接收电感耦合离子质谱仪和新式的RESOlution M-50-LR型激光剥蚀系统，配有193nm的ArF准分子激光器。锆石的U-Th-Pb同位素定年测试时采用He和N₂作为剥蚀物质的载气，激光束斑直径为17μm。测定时²⁰⁶Pb/²³⁸U比值用标准锆石TEMORA作为外标校正。把标样TEMORA和标样Plésovice作为外部标样，每测定未知样品的五个点前后各测两次Plésovice，200次重复测定结果，²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb=0.0544±0.0001，²⁰⁶Pb/²³⁸Pb=0.0922±0.0005，²⁰⁷Pb/²³⁵Pb=0.5724±0.0038(2s，N=30)。每个点的误差(1σ)在表 1中。具体的操作方法和原理详见涂湘林等(2011)。锆石年龄计算以及谐和图用Isoplot(ver4.5)(Ludwig，2003)完成。锆石U-Pb同位素测定完成后，再在原位上用LA-MC-ICP-MS进行Hf同位素分析。实验过程中采用He作为剥蚀物质载气，激光束斑直径为33μm，能量为80mJ，重复频率为8Hz。Hf同位素分析点与锆石U-Pb分析点位置重合，采用蓬莱锆石作为参考物质(Li et al., 2010)，其精度为0.282882±0.000006(2s，N=56)。实验操作方法和原理详见Wu et al.(2007)。

表 1 老君山花岗岩类锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄数据 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb data of the Laojunshan granitoids

Spot No.	Pb	Th	U	Th/U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U		²⁰⁷Pb/²⁰⁶U		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U
Spot No.	(×10^-6)						Ratio	±1σ	Ratio	±1σ	Ratio	±1σ	Age(Ma)	±1σ	Age(Ma)	±1σ
LLJS2-001
1	13.22	418.6	658.0	Th/U	0.64	0.0499	0.0034	0.1028	0.0066	0.0150	0.0003	191	155	99	6	96	2
2	4.95	312.8	208.7	1.50	0.0482	0.0035	0.0979	0.0068	0.0150	0.0004	109	163	95	6	96	2
9	65.31	1009	3673	0.27	0.0472	0.0025	0.0997	0.0053	0.0142	0.0003	61	122	96	5	91	2
10	49.27	632.2	2802	0.23	0.0378	0.0026	0.0873	0.0070	0.0152	0.0004	23	102	85	7	97	2
14	42.12	2274	2328	0.98	0.0406	0.0027	0.0878	0.0055	0.0144	0.0003	39	116	85	5	92	2
16	5.08	356.4	222.6	1.60	0.0518	0.0041	0.1042	0.0075	0.0142	0.0004	280	181	101	7	91	2
19	21.47	701.2	1068	0.66	0.0584	0.0169	0.0976	0.0090	0.0150	0.0003	546	530	95	8	96	2
23	10.85	218.2	649.5	0.34	0.0587	0.0057	0.1110	0.0107	0.0143	0.0004	554	213	107	10	92	2
LLJS3-003
1	25.51	809.4	1492	0.54	0.0497	0.0021	0.0981	0.0041	0.0144	0.0002	183	100	95	4	92	1
2	10.88	452.8	583.8	0.78	0.0486	0.0024	0.0970	0.0050	0.0145	0.0002	128	117	94	5	93	1
3	61.66	1583	3405	0.46	0.0516	0.0013	0.1015	0.0027	0.0142	0.0001	265	59	98	3	91	1
4	8.39	427.4	409.1	1.04	0.0508	0.0026	0.0968	0.0049	0.0141	0.0002	232	120	94	4	90	1
6	9.85	376.6	523.9	0.72	0.0530	0.0025	0.1028	0.0050	0.0141	0.0002	332	109	99	5	91	1
7	11.39	498.9	593.0	0.84	0.0437	0.0022	0.0837	0.0042	0.0141	0.0002	60	90	82	4	90	1
9	11.89	297.0	659.7	0.45	0.0487	0.0022	0.0957	0.0046	0.0144	0.0003	200	103	93	4	92	2
11	12.56	740.9	588.1	1.26	0.0486	0.0025	0.0948	0.0052	0.0141	0.0002	128	128	92	5	90	1
12	21.01	556.8	1196	0.47	0.0472	0.0019	0.0944	0.0042	0.0144	0.0002	61	93	92	4	92	2
13	6.97	327.4	344.2	0.95	0.0497	0.0037	0.0977	0.0070	0.0143	0.0002	189	157	95	7	92	2
14	15.10	452.5	820.6	0.55	0.0482	0.0026	0.0993	0.0055	0.0148	0.0002	106	122	96	5	95	1
18	7.59	414.5	360.4	1.15	0.0487	0.0034	0.0975	0.0069	0.0142	0.0003	132	156	94	6	91	2
19	28.98	505.7	1859	0.27	0.0443	0.0020	0.0876	0.0040	0.0142	0.0003	67	81	85	4	91	2
21	26.30	1021	1390	0.73	0.0519	0.0024	0.1014	0.0047	0.0139	0.0002	280	110	98	4	89	1
22	16.43	553.0	906.1	0.61	0.0515	0.0028	0.1007	0.0054	0.0141	0.0002	265	92	97	5	90	1
LLJS8-005
4	31.62	354.5	2013	0.18	0.0485	0.0018	0.0947	0.0037	0.0141	0.0002	124	85	92	3	90	1
8	41.31	500.4	2650	0.19	0.0462	0.0015	0.0877	0.0029	0.0137	0.0002	6	74	85	3	88	1
9	48.28	175.2	3093	0.06	0.0466	0.0014	0.0910	0.0028	0.0141	0.0001	28	70	88	3	90	1
14	26.22	2424	1130	2.15	0.0491	0.0018	0.0972	0.0035	0.0143	0.0002	154	79	94	3	92	1
15	35.25	172.2	2154	0.08	0.0480	0.0015	0.0959	0.0029	0.0143	0.0001	102	69	93	3	92	1
16	4.98	101.5	282.9	0.36	0.0514	0.0032	0.1020	0.0061	0.0146	0.0003	261	136	99	6	93	2
17	28.24	537.8	1624	0.33	0.0463	0.0016	0.0958	0.0035	0.0146	0.0002	13	87	93	3	94	1
18	24.01	665.1	1350	0.49	0.0471	0.0036	0.0953	0.0077	0.0143	0.0003	54	174	92	7	91	2
LLJS9-009
3	9.72	512.4	487.9	1.05	0.0529	0.0030	0.0994	0.0051	0.0138	0.0002	324	132	96	5	88	1
4	22.62	742.5	1338	0.55	0.0489	0.0019	0.0946	0.0038	0.0139	0.0002	143	88	92	3	89	1
5	17.19	477.6	1008	0.47	0.0497	0.0020	0.0955	0.0037	0.0138	0.0002	189	123	93	3	88	1
6	19.70	1613	826.2	1.95	0.0490	0.0021	0.0960	0.0041	0.0140	0.0002	150	100	93	4	90	1
8	46.49	1923	2607	0.74	0.0538	0.0018	0.1054	0.0035	0.0142	0.0002	361	76	102	3	91	1
9	44.24	480.6	2918	0.16	0.0495	0.0014	0.0976	0.0030	0.0141	0.0002	172	69	95	3	90	1
11	57.98	2262	3135	0.72	0.0517	0.0015	0.1006	0.0028	0.0140	0.0001	333	67	97	3	89	1
16	12.16	598.8	637.5	0.94	0.0519	0.0024	0.0992	0.0046	0.0139	0.0002	280	108	96	4	89	1
17	48.69	1352	2714	0.50	0.0549	0.0016	0.1055	0.0031	0.0139	0.0001	409	65	102	3	89	1
18	46.63	615.6	2897	0.21	0.0490	0.0014	0.0933	0.0028	0.0138	0.0001	150	69	91	3	88	1
20	23.69	702.6	1374	0.51	0.0469	0.0017	0.0905	0.0033	0.0140	0.0001	56	72	88	3	89	1
22	68.96	378.7	4432	0.09	0.0485	0.0012	0.0946	0.0023	0.0141	0.0001	120	56	92	2	90	1
LLJS11-004
2	21.85	561.0	1209	0.46	0.0527	0.0024	0.1067	0.0050	0.0144	0.0002	322	102	103	5	92	2
3	12.73	1171	458.1	2.56	0.0480	0.0024	0.1009	0.0051	0.0151	0.0002	98	115	98	5	97	1
14	35.31	618.9	2023	0.31	0.0460	0.0017	0.0946	0.0035	0.0146	0.0002	141	88	92	3	94	1
16	35.17	262.8	2142	0.12	0.0463	0.0015	0.0942	0.0030	0.0146	0.0002	13	87	91	3	94	1
18	42.73	1151	2411	0.48	0.0798	0.0345	0.1070	0.0122	0.0144	0.0003	1192	677	103	11	92	2
21	20.71	361.6	1314	0.28	0.0473	0.0017	0.0944	0.0039	0.0144	0.0003	65	85	92	4	92	2
22	36.43	633.6	2065	0.31	0.0504	0.0014	0.0996	0.0030	0.0143	0.0001	213	65	96	3	91	1
CGS9
3	82.23	1005	4821	0.21	0.0468	0.0023	0.0888	0.0045	0.0142	0.0005	39	115	86	4	91	3
5	87.69	1066	4076	0.26	0.0644	0.0043	0.1314	0.0111	0.0142	0.0005	754	145	125	10	91	3
8	101.2	811.8	7838	0.10	0.0495	0.0018	0.0919	0.0033	0.0140	0.0004	172	85	89	3	89	2
9	93.57	620.2	7483	0.08	0.0511	0.0018	0.0972	0.0036	0.0142	0.0004	256	80	94	3	91	3
14	37.90	301.7	2844	0.11	0.0507	0.0031	0.0964	0.0059	0.0139	0.0003	233	141	93	5	89	2
15	63.39	178.6	5526	0.03	0.0495	0.0025	0.0949	0.0048	0.0138	0.0002	172	117	92	4	88	1
18	85.87	1712	2200	0.78	0.0472	0.0026	0.0901	0.0049	0.0137	0.0002	61	126	88	5	88	1
20	183.799	922.5	14755	0.06	0.0479	0.0014	0.0933	0.0028	0.0140	0.0001	95	72	91	3	89	1

表 1 老君山花岗岩类锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄数据 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb data of the Laojunshan granitoids

CGS9样品在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室进行了LA-MC-ICP-MS测定。U-Pb定年采用GeoLas2005 193nm激光发生器作为剥蚀系统，ICP-MS设备采用Agilent 7500a。激光束斑直径为32μm，激光脉冲为10Hz，能量为32~36mJ。实验中剥蚀物质的载气为He、Ar，锆石年龄校正采用国际标准锆石91500作为外标(Wiedenbeck et al., 1995)，元素含量校正采用美国国家标准物质局研制的人工合成硅酸盐玻璃Nist 610作为外标(Pearce et al., 1997)，²⁹Si作为内标进行校正，每隔5个数据点分别用两个91500标样校正。Hf同位素剥蚀系统同上，MC使用Thermo Scientific的Neptune Plus。分析激光束斑直径均为32μm，脉冲频率6Hz。Hf同位素原位测定的仪器参数以及测定方法参见Liu et al.(2010)。锆石U-Pb同位素和Hf同位素的分馏校正、积分信号区间调整和比值及年龄测算等离线处理采用ICPMSDataCal7.4进行处理。详细的仪器操作条件和数据处理方法参加Liu et al.(2008)。经过普通铅校正(Andersen，2002)后的数据使用Isoplot(ver4.5)(Ludwig，2003)完成锆石年龄计算以及谐和图。 3.2 锆石U-Pb年代学

对5个单元的花岗岩中分离出的6件锆石样品(样品位置图 1b)进行U-Pb定年及锆石原位Hf同位素分析。所有样品中的锆石均为无色透明，自形程度较好，主要为无色长柱状晶体，少量锆石呈短柱状，长约100~300μm，长度比为1.5：1~3：1之间。在阴极发光(CL)图像上可见明显的振荡环带结构，显示了典型岩浆锆石特征(图 3a)。仅少数样品含有继承锆石。本次分析所有测点的Pb含量分布在4.95×10^-6~183.8×10^-6之间，Th含量变化在101.5×10^-6~2424 ×10^-6之间，U含量介于208.7×10^-6~14755×10^-6之间，绝大多数Th/U比值介于之间0.10~2.56，且Th和U之间具有明显的正相关性(图 3b)，显示了Hoskin and Schaltegger(2003)典型岩浆锆石的特征。极少数锆石的Th/U比值较大，可能与后期热液影响有关；而另为少数锆石的Th/U比值小于0.1，可能经历过变质作用的影响(Hoskin and Black， 2000)。在分析过程中，选择环带发育的锆石边部打点，每个样品分析24个点，剔除异常点后，锆石U、Th、Pb同位素成分数据及谐和年龄见表 1。

图 3 老君山岩体锆石阴极发光图像(a)和Th-U协变图(b) Fig. 3 Cathodoluminescence(CL)images(a) and the covariant diagram(b)of Th-U for zircons from the Laojunshan granitoids

样品LLJS2-001的8个测点²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄值为93.6±2.3Ma(MSWD=1.7)，且分析点均在谐和线上或其附近(图 4a)。样品LLJS3-003中15个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄值为90.03±0.67Ma(MSWD=1.11)，分析点均分布在谐和线上或其附近(图 4b)。样品LLJS8-005中8个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄值为90.9±1.6Ma(MSWD=2.7)，分析点均分布在谐和线上或其附近(图 4c)。样品LLJS9-009中12个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄值为89.24±0.55Ma(MSWD=0.74)，分析点均分布在谐和线上或其附近(图 4d)。样品LLJS11-004中7个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄值为93.1±1.6Ma(MSWD=2.2)，分析点均分布在谐和线上或其附近(图 4e)。样品CGS中7个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄值为88.9±1.1Ma(MSWD=0.45)，分析点均分布在谐和线上或其附近(图 4f)。

图 4 老君山花岗岩类锆石U-Pb年龄协和图 Fig. 4 U-Pb age conordia plots from the Laojunshan granitoids

上述定年结果表明，老君山岩体成岩年龄变化于88.9~93.9Ma之间，当属晚白垩世。该结果与刘玉平(2007)和冯佳睿等(2010)获得的老君山岩体锆石U-Pb年龄范围83.3~92.9Ma基本一致。 3.3 全岩化学与稀土微量元素地球化学

常量元素化学成分分析及CIPW标准矿物计算结果列于表 2，老君山花岗岩具有富硅(SiO₂为71.26%~75.69%)，全碱含量较高(K₂O+Na₂O为7.35%~8.84%)，且K₂O/Na₂O＞1的特征，在岩石系列划分的图中(图 5a)属于高钾钙碱性系列。在标准矿物的岩石分类图中(图 5b)，老君山花岗岩主要为二长花岗岩，其次为花岗岩。铝饱和指数A/CNK值为1.06~1.60，为铝过饱和系列，在I-S型花岗岩分类图中落到S型花岗岩一侧(图 5c)。与标准矿物计算中所有样品均含刚玉分子(含量为1.14%~6.72%)一样显示了S型花岗岩的特征。

表 2 老君山花岗岩类的全岩主量元素(wt%)、微量元素(×10^-6)分析结果 Table 2 Whole-rock major(wt%)，trace(×10^-6)element data of the Laojunshan granitoids

样品号	CGS4	CGS5	CGS6	CGS8	CGS9	LLJS2-001	LLJS3-003	LLJS8-005	LLJS9-009	LLJS11-004
岩性	二云母花岗岩		二云母二长花岗岩			中粗粒黑云母或二云母二长花岗岩		粗粒-中粗粒黑云母花岗岩		似斑状黑云母花岗岩
SiO₂	73.25	71.26	72.58	71.70	73.40	73.66	72.30	72.33	75.69	72.82
TiO₂	0.20	0.32	0.20	0.19	0.15	0.20	0.19	0.17	0.22	0.23
Al₂O₃	14.91	15.61	14.94	15.50	14.91	13.90	14.78	15.61	12.41	14.58
Fe₂O₃	0.05	0.40	0.13	0.42	0.33	0.43	0.34	0.21	0.55	0.60
FeO	1.38	1.31	1.13	1.02	0.92	0.95	0.97	0.88	0.90	0.84
MnO	0.06	0.04	0.03	0.04	0.04	0.05	0.04	0.03	0.05	0.05
MgO	0.32	0.49	0.29	0.33	0.25	0.33	0.38	0.31	0.38	0.34
CaO	0.13	0.38	0.76	0.79	0.27	0.99	0.91	0.26	0.87	0.31
Na₂O	2.01	2.23	3.33	3.40	2.96	3.28	3.50	1.69	3.37	2.74
K₂O	5.34	5.78	5.51	5.27	5.31	4.80	5.19	5.79	4.24	4.98
P₂O₅	0.19	0.30	0.25	0.26	0.24	0.22	0.23	0.36	0.18	0.19
LOI	1.97	1.82	0.82	0.87	1.23	0.93	0.94	2.81	0.83	1.62
Total	99.81	99.94	99.97	99.79	100.01	99.74	99.77	100.45	99.69	99.3
Al₂O₃/TiO₂	74.55	48.78	74.70	81.58	99.40	69.50	77.79	91.82	56.41	63.39
K₂O+Na₂O	7.35	8.01	8.84	8.67	8.27	8.08	8.69	7.48	7.61	7.72
K₂O/Na₂O	2.66	2.59	1.65	1.55	1.79	1.46	1.48	3.43	1.26	1.82
A/CNK	1.60	1.47	1.17	1.22	1.34	1.12	1.14	1.64	1.06	1.39
A/NK	1.64	1.57	1.30	1.37	1.40	1.31	1.30	1.72	1.22	1.47
石英(Q)	40.49	35.36	30.25	30.04	35.35	34.10	29.99	40.27	37.95	37.72
刚玉(C)	5.95	5.79	2.74	3.43	4.34	2.06	2.33	6.72	1.14	4.68
正长石(Or)	32.26	34.81	32.84	31.49	31.77	28.71	31.03	35.04	25.35	30.13
钠长石(Ab)	17.38	19.23	28.42	29.08	25.36	28.09	29.96	14.65	28.85	23.74
钙长石(An)	0.00	0.00	2.16	2.25	0.00	3.51	3.05	0.00	3.18	0.30
紫苏辉石(Hy)	3.14	2.90	2.43	2.13	1.89	2.00	2.23	2.04	1.89	1.65
磁铁矿(Mt)	0.07	0.59	0.19	0.62	0.48	0.63	0.50	0.31	0.81	0.89
钛铁矿(Il)	0.39	0.62	0.38	0.37	0.29	0.38	0.37	0.33	0.42	0.45
磷灰石(Ap)	0.23	0.68	0.58	0.61	0.48	0.52	0.54	0.47	0.42	0.45
Sc	2.50	2.46	2.89	2.52	2.85	3.09	2.76	2.02	3.50	2.95
V	13.90	14.30	6.60	5.30	4.30	7.41	7.79	3.49	9.39	9.62
Cr	3.90	8.60	4.20	3.10	7.20	3.60	3.07	1.97	4.18	4.07
Co	1.71	2.40	1.56	1.59	1.41	1.49	1.64	1.23	1.97	2.16
Ni	2.29	2.90	2.45	2.30	2.07	1.12	0.99	0.78	1.50	1.30
Cu	71.21	52.20	42.61	35.28	2.73	5.49	18.16	6.27	3.84	3.28
Zn	172.74	182.94	112.80	196.34	60.29	57.47	51.53	59.49	55.95	57.54
Ga	28.41	27.74	30.01	27.67	26.40	25.15	25.16	25.78	22.68	26.64
Cs	96.41	57.89	46.89	40.33	43.67	30.73	28.93	37.72	14.13	21.22
Rb	666	520	507	524	498	483	531	529	448	555
Ba	155	283	181	156	150	215	259	182	237	357
Th	32.92	60.47	32.87	32.09	17.61	26.89	27.63	21.94	28.61	30.92
U	5.34	6.89	15.39	15.75	11.93	24.88	17.24	5.98	23.39	11.26
Nb	29.72	26.37	26.92	28.43	29.96	25.36	27.23	19.65	26.00	24.91
Ta	5.64	4.67	4.81	4.56	6.19	4.26	4.78	4.02	3.27	5.55
La	31.77	61.04	30.76	28.83	19.14	28.87	29.46	22.06	36.79	39.90
Ce	70.58	136.48	67.93	64.37	39.54	61.92	62.04	48.51	75.43	86.36
Pb	33.58	47.59	47.02	41.39	46.86	41.39	38.73	51.49	32.85	44.82
Pr	8.43	16.28	8.21	7.82	4.72	6.93	6.95	5.85	8.44	9.72
Sr	32.3	54.0	47.9	45.4	41.1	61.2	84.6	31.1	105.7	83.5
Nd	31.52	61.55	30.65	29.03	17.36	25.04	25.03	22.07	30.09	34.46
Zr	116	185	102	110	79.3	104	95.6	91.4	118	128
Hf	4.31	5.97	3.72	4.26	2.78	3.21	3.01	3.03	3.60	3.90
Sm	6.11	11.84	6.03	5.75	3.88	4.93	5.10	5.19	5.85	7.08
Eu	0.33	0.60	0.40	0.35	0.32	0.47	0.47	0.42	0.50	0.61
Gd	4.09	7.06	3.92	3.76	3.22	3.60	3.66	3.84	4.06	4.65
Tb	0.55	0.85	0.54	0.53	0.57	0.52	0.53	0.48	0.55	0.66
Dy	2.44	3.32	2.39	2.33	2.79	2.55	2.58	2.01	2.87	3.22
Y	9.27	12.28	10.42	10.60	12.31	13.34	12.97	7.02	15.51	15.83
Ho	0.34	0.45	0.34	0.34	0.42	0.41	0.41	0.27	0.46	0.51
Er	0.76	1.00	0.83	0.85	1.05	1.05	1.07	0.56	1.34	1.36
Tm	0.10	0.13	0.13	0.13	0.17	0.17	0.16	0.07	0.19	0.19
Yb	0.57	0.76	0.73	0.76	0.99	1.10	1.11	0.44	1.33	1.38
Lu	0.07	0.09	0.10	0.09	0.14	0.15	0.16	0.07	0.19	0.20
Rb/Sr	20.62	9.63	10.58	11.54	12.11	7.88	6.27	17.02	4.23	6.64
Rb/Ba	4.31	1.84	2.80	3.35	3.31	2.24	2.05	2.90	1.89	1.56
Sr/Ba	0.21	0.19	0.26	0.29	0.27	0.28	0.33	0.17	0.45	0.23
(La/Yb)_N	55.83	80.53	42.31	38.09	19.37	26.33	26.46	49.85	27.67	28.86
δEu	0.07	0.07	0.08	0.08	0.09	0.11	0.11	0.09	0.10	0.11
∑REE	157.7	301.5	152.9	144.9	94.29	137.7	138.7	111.8	168.1	190.3
LREE	148.7	287.8	144.0	136.2	84.95	128.2	129.0	104.1	157.1	178.1
HREE	8.92	13.67	8.98	8.80	9.34	9.55	9.68	7.73	11.00	12.17
LREE/HREE	16.67	21.05	16.04	15.48	9.09	13.43	13.33	13.46	14.29	14.64
Eu/Eu^*	0.20	0.20	0.25	0.23	0.28	0.34	0.33	0.29	0.32	0.33
T_Zr(℃)	796.40	830.44	757.93	767.36	750.57	758.27	750.37	776.47	766.47	794.26
注: T_Zr(℃)计算参见Watson and Harrison(1983); Eu/Eu^*=Eu_N/(Sm_N×Gd_N)^1/2

表 2 老君山花岗岩类的全岩主量元素(wt%)、微量元素(×10^-6)分析结果 Table 2 Whole-rock major(wt%)，trace(×10^-6)element data of the Laojunshan granitoids

图 5 老君山花岗岩类的K₂O-SiO₂图解(a，实线据Peccerillo and Taylor， 1976; 虚线据Middlemost，1985)、QAP图解(b，据Streckeisen，1976)和A/CNK-A/NK图解(c，据Maniar and Piccoli， 1989)

Fig. 5 K₂O-SiO₂(a，solid line after Peccerillo and Taylor， 1976; dash line after Middlemost，1985)，QAP classification diagram(b，after Streckeisen，1976) and A/CNK-A/NK(c，after Maniar and Piccoli， 1989)plots for the Laojunshan granitoids

老君山花岗岩稀土元素总量(表 2)变化于94.29×10^-6~301.5×10^-6之间，稀土元素分配曲线呈右倾平缓型(图 6a)，(La/Yb)_N为19.37~80.53，显示强烈富集轻稀土的特征。经原始地幔标准化的微量元素蛛网图中(图 6b)，显示了富集Rb、K等大离子亲石元素(LILEs)和Pb，相对亏损Nb、Ta、P、Zr、Ti等高场强元素(HFSEs)的特征。而且该花岗岩普遍具有明显的Sr、Ba负异常和Eu负异常(δEu=0.07~0.11)，Rb/Sr比值均大于1(为4.2~20.6)，Sr/Ba比值均小于0.5(为0.17~0.45)，不仅进一步证明该花岗岩为S型花岗岩，而且显示其源区存在斜长石的残留或者岩浆分异过程中发生过斜长石的分离结晶。

图 6 老君山花岗岩类的稀土元素球粒陨石标准化配分图(a，标准化值据Boynton，1984)及微量元素原始地幔标准化蛛网图(b，标准化值据Sun and McDonough， 1989) Fig. 6 Chondrite-normalized REE patterns(a，normalization values after Boynton，1984) and primitive mantle-normalized trace element patterns(b，normalization values after Sun and McDonough， 1989)for the Laojunshan granitoids

3.4 锆石Hf同位素组成

对6件锆石样品进行了原位Hf同位素分析，结果见表 3。6件锆石样品58个分析点的¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值较为均一，变化于0.28204~0.282711，相对应的ε_Hf(t)值变化于-9.94~-5.01之间(图 7a)，平均值为-7.29，对应的地壳模式年龄t_DM^C集中在1.8~1.4Ga(图 7b，c)，平均值为1.6Ga。且6件锆石f_Lu/Hf的平均值分别为-0.95664、-0.96399、-0.97123、-0.95332、-0.9612、-0.94409，明显小于Amelin et al.(2000)确定的镁铁质地壳的f_Lu/Hf值(-0.34)，也低于Vervoort et al.(1996)确定的硅铝质地壳的f_Lu/Hf值(-0.72)，因此该锆石样品Hf的二阶段模式年龄更能反映其源区物质从亏损地幔被抽取的时间(或其源区物质在地壳的平均存留年龄)。

表 3 老君山花岗岩类的锆石Hf同位素数据 Table 3 Zircon Hf isotopic data of the Laojunshan granitoids

Spot No.	Age(Ma)	¹⁷⁶Yb/¹⁷⁷Hf	¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf	¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf	±2σ	ε_Hf(0)	ε_Hf(t)	t_DM(Ma)	t_DM^C(Ma)	f_Lu/Hf
LLJS2-001
1	96	0.026327	0.000629	0.282452	0.000006	-11.3	-9.2	1119	1748	-0.98
2	96	0.028035	0.000737	0.282606	0.000007	-5.9	-3.8	907	1402	-0.98
9	91	0.124089	0.003110	0.282464	0.000013	-10.9	-9.1	1179	1732	-0.91
10	97	0.065171	0.001690	0.282533	0.000007	-8.5	-6.4	1036	1571	-0.95
14	92	0.078746	0.002201	0.282450	0.000014	-11.4	-9.5	1171	1761	-0.93
16	91	0.031131	0.000911	0.282397	0.000016	-13.3	-11.3	1205	1875	-0.97
19	96	0.035689	0.001127	0.282479	0.000015	-10.4	-8.3	1097	1691	-0.97
23	92	0.041989	0.001110	0.282496	0.000009	-9.8	-7.8	1073	1655	-0.97
LLJS3-003
1	92	0.055554	0.001470	0.282513	0.000008	-9.2	-7.2	1059	1617	-0.96
2	93	0.033044	0.000855	0.282554	0.000007	-7.7	-5.7	984	1522	-0.97
3	91	0.057368	0.001448	0.282597	0.000006	-6.2	-4.3	939	1430	-0.96
4	90	0.031558	0.000837	0.282615	0.000007	-5.6	-3.6	899	1388	-0.97
6	91	0.031508	0.000871	0.282533	0.000007	-8.5	-6.5	1014	1571	-0.97
7	90	0.025613	0.000710	0.282539	0.000007	-8.2	-6.3	1001	1557	-0.98
9	92	0.027919	0.000737	0.282536	0.000006	-8.4	-6.4	1007	1564	-0.98
11	90	0.047950	0.001306	0.282576	0.000010	-6.9	-5.0	964	1475	-0.96
12	92	0.066261	0.001888	0.282461	0.000008	-11.0	-9.1	1145	1735	-0.94
13	92	0.034287	0.000896	0.282544	0.000008	-8.1	-6.1	999	1546	-0.97
14	95	0.033675	0.001015	0.282428	0.000010	-12.2	-10.2	1166	1806	-0.97
18	91	0.046885	0.001285	0.282523	0.000011	-8.8	-6.9	1039	1595	-0.96
19	91	0.055400	0.001663	0.282463	0.000009	-10.9	-9.1	1136	1732	-0.95
21	89	0.073743	0.001986	0.282555	0.000009	-7.7	-5.8	1012	1526	-0.94
22	90	0.035913	0.000965	0.282574	0.000008	-7.0	-5.1	958	1479	-0.97
LLJS8-005
4	90	0.045384	0.000999	0.282430	0.000008	-12.1	-10.2	1162	1803	-0.97
8	88	0.030518	0.000636	0.282465	0.000007	-10.9	-9.0	1103	1726	-0.98
9	90	0.067735	0.001606	0.282309	0.000008	-16.4	-14.5	1352	2075	-0.95
14	92	0.023792	0.000595	0.282459	0.000006	-11.1	-9.1	1109	1735	-0.98
15	92	0.035055	0.000741	0.282639	0.000006	-4.7	-2.7	861	1331	-0.98
16	93	0.018292	0.000435	0.282374	0.000008	-14.1	-12.1	1222	1924	-0.99
17	94	0.067601	0.001598	0.282398	0.000007	-13.2	-11.3	1226	1875	-0.95
18	91	0.040801	0.001031	0.282533	0.000007	-8.5	-6.5	1018	1572	-0.97
LLJS9-009
3	88	0.030912	0.000806	0.282588	0.000009	-6.5	-4.6	935	1448	-0.98
4	89	0.027599	0.000713	0.282584	0.000008	-6.6	-4.7	938	1457	-0.98
5	88	0.034141	0.001022	0.282484	0.000009	-10.2	-8.3	1086	1682	-0.97
6	90	0.078879	0.001935	0.282553	0.000009	-7.7	-5.9	1014	1530	-0.94
8	91	0.088514	0.002338	0.282444	0.000008	-11.6	-9.8	1184	1776	-0.93
9	90	0.083066	0.002196	0.282459	0.000007	-11.1	-9.2	1158	1742	-0.93
11	89	0.081564	0.002045	0.282525	0.000009	-8.7	-6.9	1058	1595	-0.94
16	89	0.063600	0.001698	0.282504	0.000009	-9.5	-7.6	1078	1640	-0.95
17	89	0.073311	0.001852	0.282483	0.000007	-10.2	-8.4	1112	1686	-0.94
18	88	0.059511	0.001563	0.282519	0.000007	-9.0	-7.1	1053	1607	-0.95
20	89	0.025014	0.000694	0.282554	0.000008	-7.7	-5.8	980	1524	-0.98
22	90	0.062316	0.001735	0.282477	0.000007	-10.4	-8.6	1118	1701	-0.95
LLJS11-004
2	92	0.042006	0.001183	0.282508	0.000008	-9.4	-7.4	1058	1628	-0.96
3	97	0.039289	0.001046	0.282568	0.000008	-7.2	-5.1	969	1489	-0.97
14	94	0.037623	0.001044	0.282497	0.000007	-9.7	-7.7	1069	1651	-0.97
16	94	0.058010	0.001594	0.282436	0.000007	-11.9	-9.9	1172	1790	-0.95
18	92	0.059622	0.001553	0.282453	0.000007	-11.3	-9.4	1147	1752	-0.95
21	92	0.028625	0.000739	0.282450	0.000009	-11.4	-9.4	1126	1756	-0.98
22	91	0.067130	0.001858	0.282533	0.000009	-8.4	-6.6	1041	1574	-0.94
CGS9
3	91	0.065756	0.001435	0.282040	0.000007	-25.9	-24.0	1725	2673	-0.96
5	91	0.001603	0.002108	0.282711	0.000008	-2.2	-0.3	790	1175	-0.94
8	89	0.000750	0.002158	0.282556	0.000008	-7.6	-5.8	1016	1525	-0.93
9	91	0.002670	0.003723	0.282575	0.000006	-7.0	-5.2	1033	1487	-0.89
14	89	0.002234	0.001210	0.282574	0.000007	-7.0	-5.1	965	1481	-0.96
15	88	0.000687	0.000295	0.282580	0.000009	-6.8	-4.9	934	1465	-0.99
18	88	0.000465	0.001006	0.282571	0.000007	-7.1	-5.2	963	1487	-0.97
20	89	0.001746	0.002915	0.282641	0.000006	-4.6	-2.8	911	1335	-0.91
注：ε_Hf(t)=10000×{[(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_S-(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_S×(e^λt-1)]/[(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_CHUR.0-(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_CHUR×(e^λt-1)]-1}. t_DM=1/λ×ln{1+[(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_S-(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_DM]/[(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_S-(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_DM]}. t_DM^C=t_DM-(t_DM-t)×[(f_cc-f_s)/(f_cc-f_DM)]. f_Lu/Hf=(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_S/(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_CHUR-1. 其中: λ=1.867×10^-11/a(Soderlund et al., 2004);(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_S和(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_S为样品测量值;(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_CHUR=0.0332，(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_CHUR.0=0.282772;(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_DM=0.0384，¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_DM=0.28325(Blichert-Toft and Albarede， 1997; Griffin et al., 2000);(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)平均地壳=0.015; f_cc=[(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)平均地壳/(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_CHUR]-1; f_s=f_Lu/Hf; f_DM=[(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_DM/(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_CHUR]-1; t为锆石结晶年龄

表 3 老君山花岗岩类的锆石Hf同位素数据 Table 3 Zircon Hf isotopic data of the Laojunshan granitoids

图 7 老君山花岗岩类ε_Hf(t)值(a)、Hf同位素地壳模式年龄(t_DM^C)柱状图(b)和ε_Hf(t)值-U-Pb年龄图解(c) Fig. 7 Histograms of ε_Hf(t)values(a)，Hf-isotope crust model ages(b) and ε_Hf(t)values vs. U-Pb ages plot(c)of the Laojunshan granitoids

4 讨论 4.1 老君山花岗岩的源岩类型及岩石成因

老君山花岗岩普遍含有白云母，全岩化学具有富SiO₂(71.26%~75.69%)，低CaO(0.13%~0.99%)，K₂O/Na₂O＞1(为1.12~1.64)，铝饱和指数A/CNK＞1(达1.12~1.64)，且普遍含有刚玉标准矿物分子(1.14%~6.72%)，在A-C-F(图 8a)和SiO₂-Zr(图 8b)图解中，决大部分花岗岩均落入了S型花岗岩区，因此老君山花岗岩属于强过铝质高钾钙碱性S型花岗岩。

图 8 老君山花岗岩类岩石成因类型判别图
(a)-花岗岩ACF图解；(b)-SiO₂-Zr判别图 Fig. 8 Discrimination diagrams of genesis type for the Laojunshan granitoids

采用Sylvester(1998)有关S型花岗岩源岩类型判别的Al₂O₃/(FeO+MgO)-CaO/(MgO+FeO)图解(图 9b)，有5个样品落到变质泥岩区，2个样品落到变质泥岩与变质硬砂岩的重叠区，另有3个样品落到变质硬砂岩区。表明老君山花岗岩的源岩是以泥质岩石为主的沉积岩。因为S型过铝花岗岩中Rb-Sr-Ba的变化与泥质岩及砂屑岩的源岩一致，因此，Rb/Ba和Rb/Sr比值可以直接反映强过铝花岗岩的源区岩石成分特征(Sylvester，1998)。在Rb-Sr-Ba图解(图 9a)中，老君山花岗岩全部落入富粘土源区。老君山花岗岩具有异常高的Th(17.61×10^-6~60.47×10^-6)，Pb(32.85×10^-6~47.59×10^-6)和U(5.34×10^-6~24.88×10^-6)以及低的Eu/Eu^*比率(＜0.2~0.34)，与上地壳岩石的特征相似(Rudnick and Fountain， 1995)，这进一步证明老君山花岗岩起源于上地壳的泥砂质源岩。

图 9 老君山花岗岩类Rb/Ba-Rb/Sr(a)，Al₂O₃/(MgO+FeO^T)-CaO/(MgO+FeO^T)分子比(b)和CaO/Na₂O-Al₂O₃/TiO₂(c)图解(据Sylvester，1998) Be-澳大利亚拉克伦褶皱带中Bethanga岩体；Mo-阿尔卑斯造山带中的Moschum and l岩体；Vy-海西造山带中的Vysoky-Kamen岩体；Sh-喜马拉雅造山带中的Shisha Pangma岩体 Fig. 9 Rb/Ba-Rb/Sr(a)，Al₂O₃/(MgO+FeO^T)-CaO/(MgO+FeO^T)(b) and CaO/Na₂O-Al₂O₃/TiO₂(c)diagram of the Laojunshan granitoids(after Sylvester，1998)

Hf同位素示踪研究广泛地应用于一些重要地球化学储库(如亏损地幔、球粒陨石和地壳等)的源区判别(吴福元等，2007)，通常ε_Hf(t)＜0的岩石为古老地壳部分熔融而形成(Griffin et al., 2000; Vervoort et al., 1996)。老君山花岗岩两件锆石样品的Hf同位素组成比较均一，ε_Hf(t)变化于-9.94~-5.01之间，且Hf同位素二阶段模式年龄在1.8~1.4Ga之间，与该区结晶基底形成时间(1.83Ga以前，刘玉平等，2006)一致。在ε_Hf(t)-t图上(图 7c)，老君山花岗岩的锆石样品点均分布于亏损地幔线及球粒陨石演化线之下。因此，Hf同位素再次证明，老君山花岗岩是古老地壳物质部分熔融的产物，其物源区很可能就是滇东南地区早元古代结晶基底中的一套泥砂质副变质岩。

因为花岗岩中CaO/Na₂O比值主要受源区岩石中斜长石/粘土比例的控制，通常由贫斜长石富粘土的源岩形成的的强过铝花岗岩的CaO/Na₂O比值小于由富斜长石贫粘土的源岩所形成的花岗岩(Patino Douce and Johnson， 1991)。因此，CaO/Na₂O比值也是判别花岗岩源区成分的重要指标(Chappell and White， 1992)。通常泥质源岩形成的花岗岩CaO/Na₂O比值一般小于0.3，而碎屑岩源岩形成的花岗岩CaO/Na₂O比值一般大于0.3。老君山花岗岩的CaO/Na₂O比值为0.06~0.3，平均为0.19，明显小于0.3，进一步证明老君山花岗岩的源岩是泥质岩类。Sylvester(1998)基于对全球5个典型强过铝花岗岩发育带(喜马拉雅、阿尔卑斯、海西、澳大利亚Lachlan和加里东褶皱带)中88个长英质侵入体的统计分析和研究表明，CaO/Na₂O和Al₂O₃/TiO₂比值可以判别强过铝质花岗岩源岩的熔融温度(Sylvester，1998)。老君山花岗岩大多数样品的CaO/Na₂O比值在0.08~0.26之间，而Al₂O₃/TiO₂比值介于48.4~99.4之间(平均为73.8)，在CaO/Na₂O-Al₂O₃/TiO₂相关图中(图 9c)，老君山花岗岩成分点落到900℃附近，与我们采用Watson and Harrison(1983)提供的锆浓度饱和温度计计算的该花岗岩的结晶温度750~830℃(见表 2)相差不大，表明老君山花岗岩类岩浆形成温度相对较高，高于泥砂质变质岩初始熔融的温度，也高于花岗岩的初始熔融温度(邓晋福，1987)。因此，我们认为老君山花岗岩的成因与滇东南地区早元古代结晶基底中的泥(砂)质副变质岩的部分熔融作用有关。 4.2 老君山花岗岩形成的动力学背景及与成矿的关系

老君山岩体所在的滇东南地区是扬子板块、华南板块与滇西特提斯造山带交接转换的过渡区。据前人(Tapponnier et al., 1990; Chung et al., 1997; Roger et al., 2000; Maluski et al., 2001; 张岳桥等，2009; 刘翠等，2011; 刘俊来等，2011)对滇东南地区以及都龙-越北Song Chay穹窿形成机制与年代学研究发现，滇东南地区自中生代以来至少经历了3次构造-热事件，而且这3次构造-热事件都发生在燕山期板内伸展的构造背景下。都龙-Song Chay穹窿主要形成于86~78Ma，其形成机制与燕山晚期NNW-SSE向的伸展构造有关，并认为这样的伸展方向及其区域构造体制与中生代末期南海盆地北缘基底早期的张裂及华南板块大规模的区域伸展作用是一致的(颜丹平等，2005)。因此，滇东南地区老君山花岗岩等燕山晚期大规模花岗岩浆作用，是对该区晚白垩世岩石圈强烈伸展作用的一种响应。因为岩石圈的伸展减薄，常常伴随软流圈地幔物质的上涌和幔源岩浆的底侵，加热地壳使之发生部分熔融形成花岗岩(吴福元等，2007)。

冯佳睿等(2011a)获得了老君山岩体附近南秧田钨矿中辉钼矿的Re/Os年龄为209~214Ma，新寨钨矿矽卡岩中金云母Ar/Ar定年结果为209Ma，与老君山花岗岩的成岩年龄(88.9~93.9Ma，本文提供)相差较大，证明南秧田和新寨钨矿的成因与老君山花岗岩并没有直接的关系。因为南秧田和新寨夕卡岩型钨矿床与老君山花岗岩同为元古界和寒武系浅变质-中深变质岩在不同时期与不同伸展作用背景下的产物，前者(南秧田和新寨钨矿床)的成因主要与印支期-燕山早期岩石圈伸展诱发的基底岩石中成矿物质的活化迁移有关，而老君山花岗岩主要与燕山晚期岩石圈强烈伸展作用有关。燕山晚期岩石圈的强烈伸展诱发热的地幔物质的上涌，不仅导致基底岩石发生部分熔融形成老君山花岗岩，还为该区大规模成矿作用提供了热动力和成矿物质。根据南秧田钨矿成矿流体具有显著的岩浆流体特征，矿石S同位素具有深部地幔S同位素特征(冯佳睿等，2011b)等事实，以及锆石ε_Hf(t)变化范围较大(大于10个ε单位)，也暗示着源区可能经历过幔源物质的注入(Zhu et al., 2011，2012)。结合对本区钨矿床产出的区域地质背景的分析，我们认为该区燕山期以来大规模的花岗岩浆作用和钨多金属成矿作用都是在岩石圈强烈伸展与地幔物质上涌的背景下发生的，因此燕山晚期岩石圈的伸展与花岗岩浆作用对早期矿床的叠加与改造，可能是形成本区大规模成矿作用的重要原因。 5 结论

(1)老君山花岗岩为一个多期侵入形成的复式岩体，岩石类型主要为似斑状黑云母花岗岩，粗粒-中粗粒黑云母花岗岩或二云母花岗岩和中粗粒黑云母或二云母二长花岗岩等，全岩化学和稀土微量元素地球化学一致表明老君山花岗岩属于高钾钙碱性强过铝S型花岗岩。

(2)应用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年获得老君山花岗岩的成岩年龄集中在(88.9±1.1)~(93.9±2.0)Ma，与个旧、薄竹山地区花岗岩一样，同属于燕山晚期晚白垩世岩浆作用的产物。锆石的ε_Hf(t)值变化于-9.94~-5.01之间，平均值为-7.29，表明其物源区主要是壳源。锆石Hf的两阶段模式年龄为1.8~1.4Ga，表明老君山花岗岩的物源是滇东南地区早元古代结晶基底中的变泥砂质岩类。

(3)结合前人的研究成果，提出本区大规模成矿作用与花岗岩的成岩作用是元古界和寒武系基底变质岩在不同时期与不同伸展作用背景下的产物。老君山花岗岩是由元古代基底中的变质泥砂质源岩经部分熔融形成的S型花岗岩，其成因与动力学背景与燕山晚期华南岩石圈板块的伸展作用有关。燕山晚期岩石圈的伸展与花岗岩浆作用对早期矿床的叠加与改造，对本区大规模成矿作用可能具有重要的意义。

致谢野外工作得到云南省麻栗坡县政府、麻栗坡紫金钨业集团有限公司和各矿山等单位领导和工作人员的大力支持和帮助；锆石U-Pb定年及Hf同位素分析得到中科院广州地化所同位素实验室任钟元研究员、涂湘林高级工程师、张乐硕士的帮助；罗照华教授对本文进行悉心指导；在此一并致谢。

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岩石学报 2014, Vol. 30 Issue (11): 3271-3286	PDF