華北克拉通北緣中生代高鍶花崗巖巖石化學(xué)特征

1巖石地球化學(xué)特征于行武福源和孫德永，于1987年至1989年在北京地區(qū)發(fā)現(xiàn)了中生代花崗巖（張德全、孫桂英，河北省地質(zhì)秘書(shū)處，1989；遼寧省地質(zhì)秘書(shū)處，1989；王繼良等，1994；陳義賢、陳文福，1997；曲儀秀等，1997；譚國(guó)平，1997；吳福源，孫德佑，1999；劉鳳山和石準(zhǔn)立，1998；趙海玲等，2001；）。在這些花崗質(zhì)巖石中,既有侵入巖也有噴出巖;既有普通鈣堿性巖石又有高鉀鈣堿性巖石。本文研究的對(duì)象主要為那些具有高鍶/低重稀土元素豐度等獨(dú)特地球化學(xué)特征的花崗質(zhì)侵入巖類,簡(jiǎn)稱高鍶花崗巖(類)。利用天然巖石地球化學(xué)反演其源區(qū)性質(zhì)和巖漿過(guò)程是現(xiàn)代成因巖石學(xué)研究采用的主要手段(AllegreandMinster,1978;Hanson,1978;Clarke,1992;HarrisandInger,1992;Normanetal.,1992;Brown,1994;Green,1994;Castroetal.,1999)。但對(duì)于花崗質(zhì)巖石而言,由于其源巖、源區(qū)過(guò)程和巖漿過(guò)程比那些直接起源于地幔的玄武巖類具有更大的復(fù)雜性(Hess,1989;Pitcher,1997),因而使得這種反演往往出現(xiàn)多解性,這類似于用標(biāo)準(zhǔn)礦物組成反推巖石的精確全巖化學(xué)組成一樣。盡管如此,隨著熔融實(shí)驗(yàn)研究的深入及采用的實(shí)驗(yàn)初始物質(zhì)更具廣泛的代表性(Pati～noDouce,1999),大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)可以對(duì)這種多解性施以強(qiáng)有力的端元約束。需要指出的是,人們已完成的熔融實(shí)驗(yàn),主要側(cè)重于部分熔融過(guò)程中的相關(guān)系、殘留礦物組合在P-T空間的變化,以及部分熔體主元素組成和熔體分?jǐn)?shù)的大小(Rushmer,1991;WolfandWyllie,1994;VielzeufandMontel,1994;Gardienetal.,1995;Pati～noDouce,1995;Pati～noDouceandHarris,1998;Rapp,1995;RappandWatson,1995;SinghandJohannes,1996;SkjerlieandJohnston,1996;MontelandVielzeuf,1997;Litvinovskyetal.,2000;JohannesandKoepke,2001);但對(duì)于部分熔體中微量元素的行為及其與耐火殘余組合之間的量化表達(dá)還沒(méi)有給與特別的重視,僅有少數(shù)實(shí)驗(yàn)者做了一點(diǎn)試探性的定性刻劃(Rapp,1995;RappandWatson,1995;Pati～noDouce,1999;Litvinovskyetal.,2000)。因此,現(xiàn)在人們利用微量元素討論巖漿源區(qū)性質(zhì)時(shí)多為定性描述,即使那些基于礦物/熔體分配系數(shù)建立的定量模型,也只能十分簡(jiǎn)化地進(jìn)行有限端元組分/過(guò)程的模擬(AllegreandMinster,1978)。花崗巖類的源區(qū)性質(zhì)及其地球動(dòng)力學(xué)背景研究是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜、一時(shí)難以得到具普遍意義解釋模式的論題(Fyfe,1973;Arculusetal.,1986;AthertonandSanderson,1987;Castroetal.,1991;Davidsonetal.,1991;Normanetal.,1992;Turneretal.,1996;PetfordandAtherton,1996)。對(duì)此,人們目前廣泛接受的共識(shí)是,花崗質(zhì)熔體的生成及其地球化學(xué)特征主要取決于它的源區(qū)性質(zhì)(包括源巖組成、源巖中含水礦物的種類及其相對(duì)比例,以及源巖部分熔融的溫壓條件等)(Rapp,1995),而非取決于花崗質(zhì)巖石形成的大地構(gòu)造環(huán)境(Hess,1989;Williamsonetal.,1992;Pitcher,1997;Morrisetal.,2000)。雖然后者可能在誘發(fā)源區(qū)部分熔融方面提供必要的動(dòng)力機(jī)制和/或熱能(ThompsonandConnolly,1995;Thompson,1999,2001)而出現(xiàn)構(gòu)造事件與花崗質(zhì)巖漿作用之間的時(shí)空耦合,但將二者簡(jiǎn)單地定位為必然的因果聯(lián)系往往導(dǎo)致構(gòu)造環(huán)境的誤判。例如,以往人們總是將中酸性鈣堿系列巖石的形成與同俯沖機(jī)制和消減環(huán)境相聯(lián)系(Ringwood,1974;Gill,1981;DavisandStevenson,1992),但越來(lái)越多的證據(jù)表明(GlanznerandUssler,1989;Ewartetal.,1992;FalknerandMiller,1995;Hawkesworthetal.,1995;Spenceretal.,1995;MorrisandHooper,1997)這種簡(jiǎn)單的判斷是錯(cuò)誤的。因而這種成因解釋對(duì)所有鈣堿性巖漿并不具有普遍的適用性。大量的熔融實(shí)驗(yàn)研究表明,在中下地殼/上地幔的溫壓條件下,絕大多數(shù)構(gòu)成地殼的巖石(從沉積巖到火成巖)的部分熔融都可以生成廣義的花崗質(zhì)熔體,不同源巖和溫壓條件(尤其是壓力)對(duì)于部分熔體的組成、性質(zhì)和地球化學(xué)特征具有決定性的約束(Pati～noDouce,1999)。除此之外,花崗巖類還可以通過(guò)幔源基性巖漿的分離結(jié)晶及其與殼源巖漿的混合作用而生成(Petford,1995;Pitcher,1997;Pati～noDouce,1999)。由此可見(jiàn),上述諸多潛在的花崗質(zhì)巖漿的形成途徑,不僅造就了花崗質(zhì)巖石類型的多樣性,而且對(duì)研究其源區(qū)性質(zhì)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在我們見(jiàn)到的花崗巖類及其攜帶的巖石地球化學(xué)信息是源區(qū)性質(zhì)和巖漿過(guò)程的綜合反映。只有在成功地剝離巖漿過(guò)程效應(yīng)的基礎(chǔ)上,才有可能對(duì)其源區(qū)性質(zhì)作出較為接近事實(shí)的評(píng)估。因而認(rèn)為,高鍶花崗巖類為我們提供了一個(gè)研究其源區(qū)性質(zhì)的良好機(jī)會(huì),這是因?yàn)?其巖石地球化學(xué)特征主要記錄的是源區(qū)的性質(zhì),而巖漿過(guò)程并沒(méi)有對(duì)該類巖石的最終形成帶來(lái)顯著的影響。高鍶花崗巖類因具有極為特殊的地球化學(xué)特征(如高鋁、富鈉、高鍶、重稀土強(qiáng)烈虧損、不發(fā)育明顯的負(fù)Eu異常等),使它很容易與非高鍶花崗巖相區(qū)別;也正是由于這些地球化學(xué)特殊性,使它基本上排除了部分熔體從源區(qū)抽取后可能經(jīng)歷的復(fù)雜巖漿過(guò)程(如分離結(jié)晶、同化混染和巖漿混合等)(Pitcher,1997);因而它良好地繼承了源區(qū)性質(zhì)和源區(qū)過(guò)程。近年來(lái)人們?cè)趪?guó)內(nèi)外的許多造山帶地區(qū)已識(shí)別出大量的高鍶花崗巖類(但多數(shù)研究者沒(méi)有用高鍶花崗巖稱之,而是將它們稱為埃達(dá)克巖或埃達(dá)克質(zhì)巖,或者作為一般的花崗巖進(jìn)行研究)。例如,中國(guó)東部晚中生代的許多侵入巖和火山巖(李伍平等,2001;潘國(guó)強(qiáng)等,2001;王強(qiáng)等,2001;王焰和張旗,2001;許繼峰等,2001;張旗等,2001)、北美西部?jī)?nèi)側(cè)的中、新生代的一系列巖基和巖體,如加拿大的CoastalRange巖基(AthertonandSanderson,1985;Hess,1989)、美國(guó)的Idaho巖基(Normanetal.,1992)、SierraNevada巖基(Bateman,1992,1993)、PeninsularRange巖基(SilverandChappel,1988;Hess,1989)、北俄勒岡Cornucopia巖體(Johnsonetal.,1997);北美阿巴拉契亞造山帶RockfordGranite、BluffSprings、Almond、BlacksFerry、HogMountain、Camphill和CCG等巖體(Drummondetal.,1997);南美西部安第斯山內(nèi)側(cè)秘魯著名的CordilleraBlanca巖基(Cobbingetal.,1981;Mason,1985;AthertonandSanderson,1987;PetfordandAtherton,1992,1996);法國(guó)中央地塊晚古生代Velay花崗雜巖(Williamsonetal.,1992)等都屬于高鍶花崗巖類。由此可見(jiàn),高鍶花崗巖類的出現(xiàn)可能是造山帶巖漿作用的一個(gè)重要特征,同時(shí)也指示造山作用和地殼加厚可能是誘發(fā)高鍶花崗巖質(zhì)巖漿作用的重要機(jī)制。本研究的主要目的為:描述華北克拉通北緣中生代高鍶花崗巖類的巖石學(xué)和地球化學(xué)特征;借助天然巖石脫水熔融實(shí)驗(yàn)所獲得的重要認(rèn)識(shí)及其對(duì)實(shí)驗(yàn)熔體的巖石地球化學(xué)約束,深入探討該地區(qū)高鍶花崗巖類的源區(qū)性質(zhì)和可能的源區(qū)過(guò)程。2華北北緣高硅火山巖類研究地區(qū)位于華北克拉通北緣的東段,其地理范圍為圍場(chǎng)斷裂以南、豐寧斷裂以東的冀北和遼西地區(qū)。該地區(qū)廣泛出露太古宙-古元古宙高級(jí)變質(zhì)基底巖石(主要為花崗質(zhì)片麻巖及麻粒巖地體)及中生代侵入巖和火山-沉積巖系。研究區(qū)的中南部還發(fā)育元古代以來(lái)的蓋層沉積。因此,太古宙-古元古宙高級(jí)變質(zhì)基底巖系和中生代侵入-火山巖系構(gòu)成了研究區(qū)出露巖石的主體。其中,中生代侵入巖主要由高鉀鈣堿系列、普通鈣堿系列和少量過(guò)堿性花崗巖類構(gòu)成,而中基性侵入巖的分布則十分局限,且多以小型侵入體或巖墻的形式出現(xiàn)。本文的研究對(duì)象——中生代高鍶花崗巖類在研究區(qū)分布十分廣泛。其侵位年齡從早中生代一直延續(xù)到晚中生代的中晚期(230～110Ma)(據(jù)張德全和孫桂英,1988;王季亮等,1994),巖石類型從普通鈣堿性系列到高鉀鈣堿性系列。一般而言,高鍶花崗巖中的低硅巖石多屬普通鈣堿系列,而高硅巖石多為高鉀鈣堿系列。高鍶花崗巖類或單獨(dú)構(gòu)成獨(dú)立的巖體或巖株,或與非高鍶花崗巖類共同構(gòu)成較大規(guī)模的多相復(fù)式巖體或巖基。因此,高鍶與非高鍶花崗巖之間通常存在較為密切的時(shí)空和成因聯(lián)系。根據(jù)我們的野外考察和分析結(jié)果,結(jié)合近年來(lái)發(fā)表的文獻(xiàn)及1∶5萬(wàn)區(qū)調(diào)資料,在冀北和遼西地區(qū)起碼可以確認(rèn)有64個(gè)中生代花崗巖體屬于或部分屬于(有的大型復(fù)式巖體也包含有非高鍶花崗巖類)(表1)。如果將該地區(qū)發(fā)育的中生代高鍶火山巖類考慮在內(nèi),可以想象,華北北緣地區(qū)中生代高鍶花崗巖漿活動(dòng)是十分強(qiáng)烈和普遍的。本文所發(fā)表的數(shù)據(jù)來(lái)自于該地區(qū)的16個(gè)巖體,因此認(rèn)為它們具有良好的代表性。3不十分常見(jiàn)的過(guò)渡巖石根據(jù)野外觀察和鏡下鑒定,華北北緣中生代高鍶花崗巖主要有四種常見(jiàn)巖石類型:二長(zhǎng)花崗巖、石英二長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)巖。同時(shí),在這四個(gè)主要類型之間還有一些不十分常見(jiàn)的過(guò)渡巖石類型。這些巖石在野外露頭上多呈灰白色或淡灰色,因而與常見(jiàn)的鉀長(zhǎng)花崗巖類或堿長(zhǎng)花崗巖類(因富含鉀長(zhǎng)石而多呈淡肉紅色或粉灰色)在外觀上容易區(qū)別。在標(biāo)準(zhǔn)礦物Q-A-P三角圖解上(圖1F),樣品主要落在二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)巖區(qū),少數(shù)樣品落在石英二長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖區(qū);這與上述巖相學(xué)的劃分十分接近。(1)礦物組成及礦物成分巖石通常呈灰白色,粗中粒似斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶為微斜條紋長(zhǎng)石(8%～12%),粒徑5～10mm。基質(zhì)由斜長(zhǎng)石(40%～50%)、鉀長(zhǎng)石(20%～25%)、石英(20%～25%)、黑云母(<2%)、角閃石及微量的副礦物榍石、磷灰石、鋯石、褐簾石、磁鐵礦等構(gòu)成。斜長(zhǎng)石為自形-半自形板狀,為典型的液相線礦物,粒徑0.5～2.1mm,有時(shí)可達(dá)3mm,發(fā)育不均勻土化、絹云母化和簾石化,局部被鉀長(zhǎng)石交代而發(fā)育蠕蟲(chóng)或凈邊結(jié)構(gòu),其成分為An12-15。鉀長(zhǎng)石為微斜條紋長(zhǎng)石,有的鉀長(zhǎng)石晶體內(nèi)可見(jiàn)到斜長(zhǎng)石的包體,格子雙晶明顯,粒度較斜長(zhǎng)石大。石英呈他形粒狀,粒度較大,有時(shí)可見(jiàn)粒內(nèi)波狀消光。黑云母呈黃褐色的葉片狀,發(fā)育不均勻的綠泥石化。角閃石(<4%)少量,呈綠色,有時(shí)發(fā)育輕度的陽(yáng)起石-透閃石化,且常與黑云母相鄰分布,可見(jiàn)到后者交代前者的現(xiàn)象。(2)巖石學(xué)一般特征巖石通常呈淡灰色和灰白色,細(xì)?；蛑写至＝Y(jié)構(gòu)。常見(jiàn)礦物為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石和石英,并含有少量黑云母、角閃石和微量的副礦物磷灰石、鋯石、榍石和磁鐵礦等。斜長(zhǎng)石(40%～60%,成分An21-24)呈半自形-它型粒狀結(jié)構(gòu)(0.5～1mm),因發(fā)育土化、絹云母化使其在鏡下較為混濁,邊界也不十分清晰。鉀長(zhǎng)石為微斜長(zhǎng)石和正長(zhǎng)石,它形粒狀(0.5～2.1mm)鏡下較干凈,有的鉀長(zhǎng)石中含有斜長(zhǎng)石包體。角閃石(3%～8%)為普通角閃石,綠色柱狀或粒狀(0.5～5mm),發(fā)育輕微的綠泥石化、綠簾石化或黑云母化。石英(5%～7%),它形粒狀,常具波狀或帶狀消光。黑云母(6%～9%),褐色鱗片狀,發(fā)育輕微綠泥石化,且多與角閃石相伴而生。有的石英二長(zhǎng)巖中局部出現(xiàn)似斑狀結(jié)構(gòu),斑晶為斜長(zhǎng)石。(3)模糊品格雙晶質(zhì)巖石通常呈灰白色,中粗粒似斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶(8～13mm)以正條紋長(zhǎng)石為主,亦可見(jiàn)少量斜長(zhǎng)石斑晶。正條紋長(zhǎng)石斑晶一般含量為4%～8%,呈半自形-它形粒狀或板狀,有時(shí)可見(jiàn)到不均勻分布的模糊格子雙晶?；|(zhì)由斜長(zhǎng)石(42%～50%)、鉀長(zhǎng)石(12%～17%)、石英(20%～25%)、黑云母(<5%)和角閃石(<5%)及少量副礦物榍石、磷灰石、鋯石、磁鐵礦等。斜長(zhǎng)石(An21-25)呈半自形板狀,可見(jiàn)卡鈉聯(lián)合雙晶,局部發(fā)育絹云母化、簾石化,有時(shí)可見(jiàn)環(huán)帶構(gòu)造。正條紋長(zhǎng)石主要為它形粒狀,輕微土化,晶體內(nèi)有時(shí)包含有細(xì)小的自形斜長(zhǎng)石,因交代斜長(zhǎng)石而出現(xiàn)交代凈邊和蠶食結(jié)構(gòu)。石英呈它形粒狀,均勻地分布在長(zhǎng)石和其它礦物之間。角閃石和黑云母多呈半自形粒狀隨機(jī)分布于巖石中。(4)礦物學(xué)一般特征巖石通常呈灰白色、灰色,中細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)(0.5～3.3mm)。主要礦物為斜長(zhǎng)石(40%)、鉀長(zhǎng)石(15%)、石英(10%)、角閃石(15%)黑云母(15%)及少量的磁鐵礦、鈦鐵礦、磷灰石、鋯石、黃鐵礦等副礦物。斜長(zhǎng)石為中長(zhǎng)石(An36-38),半自形-自形斑條狀,聚片雙晶發(fā)育,可見(jiàn)環(huán)帶結(jié)構(gòu),發(fā)育不均勻的高嶺土化和絹云母化。鉀長(zhǎng)石為條紋長(zhǎng)石,其鈉長(zhǎng)石條紋呈不規(guī)則狀,半自形-它形粒狀,有的晶體內(nèi)包含由黑云母或小的自形斜長(zhǎng)石晶體,發(fā)育高嶺土化;黑云母呈褐色葉片狀,并且具有明顯的多色性,發(fā)育輕微的綠泥石化。角閃石為普通角閃石,半自形粒狀,有時(shí)可見(jiàn)黑云母的反應(yīng)邊,發(fā)育不均勻的陽(yáng)起石化和透閃石化。在我們采集的高鍶花崗巖樣品中,二長(zhǎng)花崗巖和和石英二長(zhǎng)巖占主導(dǎo)地位,其次為花崗閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)巖。4巖化和化學(xué)4.1分析方法及樣品在巖石薄片鑒定的基礎(chǔ)上,挑選那些沒(méi)有明顯次生變化或次生變化較弱的新鮮樣品用清水沖洗干凈,再用巖石切刀切除巖石表層部分。之后對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行人工破碎至0.5～1.2cm的小塊,再用無(wú)污染的小型瑪瑙球磨機(jī)將這些樣品碎至200目,完成初步制樣。主元素和微量元素的分析均在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。主量元素分析樣品的實(shí)驗(yàn)室制樣和測(cè)定方法為:(1)精確稱取樣品0.4g和無(wú)水Li2B4O70.4g,倒入鉑黃坩堝內(nèi)攪拌均勻,再加入濃度為120mg/ml的溴化銨溶液5滴,并根據(jù)樣品的組成加入適量的氧化劑。(2)將坩堝裝在Claisse(加拿大)自動(dòng)熔融制樣機(jī)上,按既定程序進(jìn)行熔融(約20分鐘)。(3)將熔好的高溫熔體注入成型模具(鉑-金制成)中冷卻后裝入塑料袋內(nèi)待測(cè)。(4)使用Philips公司的PW1400順序式X-熒光光譜儀測(cè)定樣品主元素的含量。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)采用GSR-1(花崗巖)和GSR-5。分析過(guò)程中隨機(jī)抽取樣品作平行樣,標(biāo)準(zhǔn)曲線采用30余個(gè)國(guó)內(nèi)外標(biāo)樣和管理樣進(jìn)行線性回歸。(5)樣品的FeO含量采用標(biāo)準(zhǔn)的濕化學(xué)法進(jìn)行測(cè)定(高錳酸鉀)。(6)燒失量采用標(biāo)準(zhǔn)灼燒法測(cè)定。微量元素分析的制樣和測(cè)定方法為:(1)在稱取的40mg樣品中加入1mlHF,0.3mlHNO3(1∶1),在150℃電熱板上蒸至近干;再加入1mlHF,0.3mlHNO3(1∶1)擰緊盒后放入不銹鋼套內(nèi),在200℃烘箱內(nèi)溶3天。(2)開(kāi)蓋蒸至近干加入2mlHNO3浸出,再注入不銹鋼套內(nèi)于150℃烘箱內(nèi)保溫過(guò)夜。(3)蒸至近干,再加入2mlHNO3(1∶1)浸出,保溫2～3小時(shí),以確保樣品的全溶。加入1ml500μg/g銦內(nèi)標(biāo),用1%HNO3稀釋至50ml,待測(cè)。(4)分析儀器采用德國(guó)FinninganMAT公司生產(chǎn)的ElementICP-MS,其儀器條件為:RF功率125W;采樣錐1.1mm,Ni;分辨率300;截取錐0.8mm,Ni;樣品氣流量1.04L/min;分析室真空0.6×10-6Pa;輔助氣流量0.96L/min;去熔溫度160℃;冷卻氣流量14.0L/min。(5)分析標(biāo)樣采用GSR-1,隨機(jī)抽取平行樣進(jìn)行質(zhì)量控制。樣品的主量、微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。4.2低硅巖石的ko本區(qū)高鍶花崗巖具有“雙峰”分布特征。從表2和圖3A中可以看出,華北北緣中生代高鍶花崗巖屬于中-酸性巖石(SiO2=53%～74%),并以酸性巖石為主。61個(gè)代表性樣品主要集中分布為兩組:低硅巖石組(SiO2=53%～60%)高硅巖石組(65%～74%),而SiO2=60%～65%區(qū)間內(nèi)僅有一個(gè)樣品(圖1A),從而出現(xiàn)明顯的“雙峰”分布的特點(diǎn)(圖1B)。這種“雙峰”分布現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能有二:其一可能因采樣數(shù)量不足而出現(xiàn)的樣品代表性問(wèn)題,其二可能由于巖石成因方面的原因。由于我們?cè)诓蓸舆^(guò)程中十分注意巖石類型的代表性,而且在采樣時(shí)預(yù)先并不知道哪一種巖石屬于高鍶花崗巖,因此第一種可能性不大。關(guān)于第二種可能性目前還沒(méi)有成熟的認(rèn)識(shí),但傾向性認(rèn)為,這可能與低硅巖石的源巖在較大熔體分?jǐn)?shù)時(shí)部分熔融很少生成這一SiO2含量區(qū)間的熔體有關(guān)(RappandWatson,1995)。富鈉、高鉀是本區(qū)高鍶花崗巖類的一個(gè)重要巖石化學(xué)特點(diǎn)。在K2O-SiO2圖(圖1A)上,高硅巖石樣品的K2O含量普遍較高但變化范圍不大,因而集中分布在高鉀鈣堿系列區(qū),只有少數(shù)樣品屬于普通鈣堿系列;而低硅巖石因其K2O含量變化較大,因而樣品在K2O-SiO2圖上的分布十分離散,既有屬于高鉀鈣堿和普通鈣堿系列的巖石,也有K2O含量十分低的島弧拉斑玄武巖系列和K2O含量很高的鉀玄巖系列巖石(圖1A)。上述現(xiàn)象說(shuō)明,巖石的K2O含量的增高,雖然主要取決于其SiO2含量的增高,但也可能與巖石生成過(guò)程中其他因素有關(guān)(如源巖性質(zhì))。盡管該地區(qū)高鍶花崗巖的K2O含量普遍較高,但絕大多數(shù)樣品(包括高硅巖石)的Na2O/K2O比值仍然大于1(圖1C),因而可以說(shuō)該區(qū)高鍶花崗巖類總體上屬于富鈉巖石。這與本地區(qū)非高鍶花崗巖類明顯不同,因?yàn)楹笳逳a2O/K2O比值通常小于1。在標(biāo)準(zhǔn)礦物Ab-An-Or圖解上(圖3),華北北緣中生代高鍶花崗巖樣品主要落在花崗巖、奧長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖和英云閃長(zhǎng)巖四個(gè)區(qū)域中,且集中分布于Ab頂點(diǎn)附近,這也印證了高鍶花崗巖的富鈉特征。高鋁是該區(qū)高鍶花崗巖類的又一巖石化學(xué)特點(diǎn)。所有樣品的Al2O3含量變化于13.99%～20.39%,平均為16%(圖1D),這一數(shù)值明顯高于非高鍶的中酸性巖石(一般<15%)。由于高硅巖石的Al2O3總體上高于低硅巖石,因而所有樣品的Al2O3與SiO2之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系,但這種負(fù)相關(guān)關(guān)系卻不能用分離結(jié)晶作用來(lái)解釋,因?yàn)檫@些樣品來(lái)自于多個(gè)地理上相距較遠(yuǎn)的不同巖體,它們之間不存在演化關(guān)系。由于高鍶花崗巖類的富鋁原因,從而使得許多高硅樣品的A/CNK(molarAl2O3/(CaO+Na2O+K2O))大于1,屬于過(guò)鋁質(zhì)巖石。盡管低硅巖石Al2O3含量高于高硅巖石,但因其CaO含量較高(表2),多數(shù)低硅巖石樣品的A/CNK小于1,屬于偏鋁質(zhì)巖石(圖1E)。A/CNK與SiO2之間的正相關(guān)關(guān)系,從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了低硅巖石的斜長(zhǎng)石牌號(hào)高于高硅巖石。4.3高硅巖石的ree分析高鍶花崗巖類以其非常獨(dú)特的微量元素地球化學(xué)特征區(qū)別于非高鍶花崗類(AthertonandSanderson,1987;Normanetal.,1992;PetfordandAtherton,1992,1996)。當(dāng)然,高鍶花崗巖類作為地殼巖石部分熔融的產(chǎn)物,其巖漿性質(zhì)和地球化學(xué)將不可避免地受全巖成分(高硅、堿含量)、源巖性質(zhì)、源區(qū)過(guò)程甚至巖漿過(guò)程的制約,從而會(huì)保留源巖和/或過(guò)程的一些地球化學(xué)特點(diǎn)。對(duì)于后者,高鍶花崗巖的微量元素特征總體上與火山弧/活動(dòng)大陸邊緣的鈣堿性巖漿或造山花崗巖類(同碰撞及碰撞后)有許多相似之處。鍶的高度富集是高鍶花崗巖類的具鑒定意義地球化學(xué)特征之一。無(wú)論是絕對(duì)豐度還是相對(duì)豐度,高鍶花崗巖類的Sr含量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非高鍶花崗質(zhì)巖石。根據(jù)華北北緣中生代高鍶花崗巖類的分析結(jié)果(表2,圖1G),巖石的Sr含量變化于229.1～1829.25μg/g,平均值為740.42μg/g,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非高鍶花崗巖石(它們一般低于100μg/g)。在NMORB標(biāo)準(zhǔn)化的不相容元素蛛網(wǎng)圖上,不管是低硅巖石還是高硅巖石,Sr總表現(xiàn)出極為明顯的正異常(圖3A、B),其含量為NMORB的5～20倍;而Sr的正異常是非高鍶花崗質(zhì)巖石所不具有的。巖石中Sr與SiO2之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性(圖1G),而B(niǎo)a/Sr和Rb/Sr比值則隨SiO2的增高而增大(圖1H、I),這指示高硅巖石的鉀長(zhǎng)石的含量高于低硅巖石,從而使更多的Ba和Rb有更多機(jī)會(huì)進(jìn)入鉀長(zhǎng)石中,這與高鍶花崗巖的巖相學(xué)和巖石化學(xué)特征是兼容的。HREE(包括Y)的極度虧損是高鍶花崗巖類又一獨(dú)特地球化學(xué)特征(AthertonandSanderson,1987;Normanetal.,1992;PetfordandAtherton,1992,1996)。根據(jù)分析結(jié)果,61個(gè)樣品的Yb和Y的豐度分別變化于0.27～2.33μg/g(平均0.81μg/g)(圖1J)和2.52～20.46μg/g(平均7.78μg/g)(圖1K),它們分別僅為球粒隕石的4～10倍(圖2C、D)和NMORB的1倍以下(圖2A、B)。同時(shí),在不相容元素蛛網(wǎng)圖上清晰地顯示,HREE比所有其它不相容元素都虧損(圖2A、B)。由于巖石的重稀土元素虧損與輕稀土(LREE)富集二者的耦合,使高鍶花崗巖的REE圖譜呈現(xiàn)強(qiáng)烈的LREE/HREE分餾樣式((La/Yb)cn=7.27～90.27,平均值為26.39)(圖2C、D),而且LREE/HREE的分餾程度還與HREE分餾程度呈正相關(guān)關(guān)系(圖1L)。在巖石的REE圖譜上還可以看出,與高硅巖石相比,低硅巖石的HREE的分餾程度要明顯高一點(diǎn),因而其HRRE曲線的傾斜度大一些(圖2C、D);與低硅巖石不同的是,高硅巖石的中稀土元素(MREE)卻有一定程度的虧損,從而使其REE圖譜的右半部出現(xiàn)不同程度的輕度下凹(圖2D)。這一現(xiàn)象常被人們(Hanson,1978)解釋為源巖部分熔融和/或巖漿分異過(guò)程中有角閃石參與的緣故,這是因?yàn)榻情W石是常見(jiàn)巖漿礦物中的中稀土元素的主要捕獲者。對(duì)于高鍶花崗巖類而言,用源巖部分熔融時(shí)殘留固相中存在角閃石來(lái)解釋其MREE虧損可能是一種接近事實(shí)的選擇。由于高鍶花崗巖類Sr和Y(或HREE)的高度解耦,因而使巖石的Sr/Y比值非常高。對(duì)該地區(qū)的高鍶花崗巖類而言,其Sr/Y比值變化于35～330之間,許多樣品的Sr/Y比值在100以上(圖1M)。高Sr/Y比值也是Adakite和TTG巖系的重要地球化學(xué)特征(Jahnetal.,1984;DefantandDrummond,1990;DrummondandDefant,1990),但根據(jù)目前可檢索到的發(fā)表數(shù)據(jù),后二者Sr/Y比值>100的情形只是極少數(shù)?；蛟S,高鍶花崗巖類奇高的Sr/Y比值可以作為與后二者相區(qū)別的一個(gè)地球化學(xué)指標(biāo)。高鍶花崗巖類還具有另一個(gè)重要特征,那就是不發(fā)育明顯的負(fù)Eu異常,甚至出現(xiàn)明顯的正Eu異常。在華北北緣地區(qū),中生代高鍶花崗巖的Eu/Eu*變化于0.75～1.91,平均值為1.12(圖1N),可見(jiàn)許多樣品發(fā)育極為明顯的正Eu異常。同時(shí),相對(duì)于低硅巖石,高硅巖石的正Eu異?？傮w上表現(xiàn)得更為明顯(圖2C、D)。在中酸性巖漿體系中,Eu2+的捕獲者主要為長(zhǎng)石及一些副礦物相(如榍石、鋯石、金紅石、褐簾石等),但由于巖漿體系中長(zhǎng)石比這些副礦物相在數(shù)量上占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),因此人們普遍將中酸性巖石的Eu異常主要?dú)w因于長(zhǎng)石的貢獻(xiàn),而副礦物對(duì)于全巖的Eu異常貢獻(xiàn)并不重要(Hanson,1978)。根據(jù)高鍶花崗巖類無(wú)明顯的負(fù)Eu異常這一特征可以得出一個(gè)重要的推論:它不僅指示在源巖部分熔融生成高鍶花崗巖熔體時(shí)殘留固相組合中沒(méi)有或很少有長(zhǎng)石的存在,而且也指示這種熔體從源區(qū)抽取后的巖漿過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生過(guò)明顯的長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。否則,只要有上述任何一種情況曾經(jīng)發(fā)生過(guò),巖石則必然出現(xiàn)明顯的負(fù)Eu異常。除上述獨(dú)特地球化學(xué)特征以外,由于本區(qū)大多數(shù)高鍶花崗巖仍屬于普通鈣堿或高鉀鈣堿系列巖石,因而它們理所當(dāng)然應(yīng)具有鈣堿性巖類的一些共同特征。在不相容元素蛛網(wǎng)圖(圖2A、B)上可以看出,該地區(qū)高鍶花崗巖普遍富集大離子親石元素(LILE,如Ba、Rb、Cs、Pb等),虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFS,如Nb、Ta、Zr、Hf、P、Ti等)。這種LILE/HFS之間的解耦是鈣堿性和高鉀鈣堿性巖漿的共同特征,并通常被解釋為消減板片脫水后形成的富含LILE的水流體進(jìn)入楔形地幔,導(dǎo)致巖漿源區(qū)的大離子親石元素的富集,而HFS因其相對(duì)的惰性而滯留在脫水后殘余板片內(nèi),這一過(guò)程使弧巖漿的LILE與HFS發(fā)生解耦(Ringwood,1974;Gill,1981;DavisandStevenson,1992;TatsumiandEggins,1995)。但是,我們不認(rèn)為上述成因解釋對(duì)本地區(qū)的高鍶花崗巖類是合適的,而是繼承了源巖的地球化學(xué)屬性。雖然華北北緣中生代高鍶花崗巖具有鈣堿性巖漿的LILE富集和HFS虧損等特征,但就此也有自身的特點(diǎn),尤其在分別考慮低硅和高硅巖石時(shí)更具特色。主要表現(xiàn)為:(1)相對(duì)于高硅巖石,低硅巖石中Nb的虧損程度更高,并且其LILE的豐度變化也更大(圖2A);(2)高硅巖石中P和Ti的虧損程度更高(圖2B),而它們?cè)诘凸鑾r石中并沒(méi)有明顯的虧損。上述特點(diǎn)就使低硅和高硅巖石的不相容元素蛛網(wǎng)圖的形態(tài)呈現(xiàn)明顯的差異:低硅巖石蛛網(wǎng)圖譜的左半部(Cs-Pr)起伏變化很大,右半部(Pr-Lu)則十分平滑;而高硅巖石的圖譜則與前者呈相反的形態(tài)。這兩類巖石Nb/Ta比值的變化也明顯不同:高硅巖石的Nb/Ta比值較低且十分集中,低硅巖石的較高又十分離散(圖1O)。5討論5.1臨界熔體分?jǐn)?shù)花崗巖類是構(gòu)成大陸地殼的重要巖石類型(Pitcher,1997;Pati～noDouce,1999),而花崗質(zhì)巖漿作用對(duì)于太古宙以來(lái)的地殼生長(zhǎng)、殼內(nèi)和殼幔物質(zhì)循環(huán)及地殼物質(zhì)分異作出了重要貢獻(xiàn)(Tepperetal.,1993;Castroetal.,1999)。人們現(xiàn)在似乎不再懷疑絕大多數(shù)花崗質(zhì)巖漿起源于中下地殼這一認(rèn)識(shí),但天然花崗質(zhì)巖石在成分上呈現(xiàn)出的多樣性,強(qiáng)烈暗示它們可能起源于不同的源巖,或花崗質(zhì)熔體經(jīng)歷了相當(dāng)復(fù)雜的巖漿演化過(guò)程,以及地幔物質(zhì)以不同方式/程度直接或間接地參與了花崗質(zhì)巖漿的形成(Pati～noDouce,1999)。近二十年來(lái),人們?cè)诘蛪?、水飽和條件下熔融實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,又開(kāi)展了大量基于常見(jiàn)天然巖石/天然礦物人工混合物為初始物質(zhì),在貧水/無(wú)自由水條件下的中、高壓巖石熔融實(shí)驗(yàn)研究(Pati～noDouce,1995;Pati～noDouceandHarris,1998;RappandWatson,1995),建立了一系列具重要意義的相圖,也積累了大量實(shí)驗(yàn)熔融體及其共存殘留固相的成分?jǐn)?shù)據(jù)。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于認(rèn)識(shí)不同類型天然花崗質(zhì)巖石的源區(qū)性質(zhì)和巖漿過(guò)程提供了重要的對(duì)比參照和端員約束。熔融實(shí)驗(yàn)不僅證實(shí)了幾乎所有常見(jiàn)的地殼巖石發(fā)生部分熔融都可以生成廣義的花崗質(zhì)熔體,而且源巖組成(全巖成分、含水礦物構(gòu)成和比例)和溫壓條件對(duì)部分熔體性質(zhì)及成分具有強(qiáng)烈的約束(Pati～noDouce,1999),這些因素同時(shí)也是造成天然花崗質(zhì)巖石類型多樣性的重要原因。通過(guò)對(duì)高級(jí)變質(zhì)地體中混合巖的野外觀察和部分熔體從源區(qū)抽取/運(yùn)移機(jī)制的研究(BrownandFyfe,1970;Brown,1994),人們認(rèn)識(shí)到只有部分熔體的數(shù)量達(dá)到一定的程度時(shí),才能有效地發(fā)生熔體/殘余固相之間的分離并運(yùn)移至離源區(qū)較遠(yuǎn)的高位巖漿房,最終形成較大規(guī)模的巖漿侵入或噴發(fā);否則,部分熔體可能難以從源區(qū)發(fā)生有效的抽取,而是存留在源區(qū)附近形成類似于混合巖中的淡色體。“流變臨界熔體分?jǐn)?shù)”(rheologicallycriticalmeltfraction)(Arzi,1978)或“臨界熔體分?jǐn)?shù)”(criticalmeltfraction,簡(jiǎn)稱CMF,vanderMolenandPaterson,1979)的概念就是在上述認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上提出的。CMF的估計(jì)值一般為26%～40%(Roscoe,1952;Arzi,1978;Brown,1994;Brownetal.,1995),它的變化應(yīng)歸于不同體系熔體性質(zhì)的差異及部分熔融時(shí)源區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)(Rushmer,1995)。這里之所以提到CMF,是因?yàn)橄挛挠懻搶?shí)驗(yàn)熔體與天然花崗質(zhì)巖石之間對(duì)比時(shí),不僅要考慮二者在成分上的相似性,還要考慮這種熔體是否在特定的源區(qū)條件下可以有效地抽取并形成具一定規(guī)模的巖體。需要強(qiáng)調(diào)的是,在研究天然巖石與實(shí)驗(yàn)熔體之間關(guān)系時(shí),不能僅憑它們的成分和性質(zhì)的相似性,就匆忙得出天然巖石的源區(qū)性質(zhì)及部分熔融發(fā)生的溫壓條件,而必須考慮此條件下部分熔融時(shí)實(shí)驗(yàn)熔體分?jǐn)?shù)的大小。地殼巖石部分熔融(生成花崗質(zhì)巖漿)主要發(fā)生在中下地殼,尤其是下地殼底部及殼幔過(guò)渡帶(BrownandFyfe,1970,Brown,1994;Brownetal.,1995;ZandtandAmmon,1995;Pousetal.,1995;Kriegsman,2001;Thompson,2001),而在此條件下幾乎不可能存在足以使大規(guī)模熔融發(fā)生的飽和水條件(RutterandWyllie,1988;Brownetal.,1995;Harrisetal.,1995;ThompsonandConnolly,1995;Pati～noDouce,1999),含水礦物的脫水部分熔融應(yīng)當(dāng)是形成絕大多數(shù)花崗質(zhì)熔體的主要機(jī)制(Castroetal.,1999;Thompson,1999)。因此,天然地殼巖石的脫水熔融(dehydrationmelting)成為近二十年來(lái)人們了解花崗質(zhì)熔體形成條件的實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究的主流。與本文的主題相適應(yīng),我們?cè)谡砗脱芯壳叭说膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),主要選擇那些脫水熔融實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果。同時(shí),我們還十分注意實(shí)驗(yàn)初始物質(zhì)(源巖)在地殼中的代表性,包括了地殼中常見(jiàn)的巖石類型:富堿玄武巖、高鋁玄武巖、低鉀橄欖拉斑玄武巖、太古宙拉斑玄武巖(Rapp,1995;RappandWatson,1995)、堿性玄武巖、島弧拉斑玄武巖(Rushmer,1991)、玄武質(zhì)角閃巖(WolfandWyllie,1994)、石英角閃巖、黑云母片麻巖(Pati～noDouceandBeard,1995)、英云閃長(zhǎng)巖(SinghandJohannes,1996)、變質(zhì)火山碎屑巖(SkjerlieandJohnston,1996)、變質(zhì)雜砂巖(MontelandVielzeuf,1997)、白云母片巖、二云母片巖(Pati～noDouceandHarris,1998)、黑云母片麻巖、二云母泥質(zhì)巖(Gardienetal.,1995)、紫蘇花崗巖、淡色花崗巖(Litvinovskyetal.,2000)、黑云母片巖+高鋁橄欖拉斑玄武巖、泥質(zhì)巖+高鋁橄欖拉斑玄武巖(Pati～noDouce,1995)。上述巖石基本上包括了地殼中常見(jiàn)的巖石類型,因而作為花崗質(zhì)巖石的源巖來(lái)說(shuō),這些實(shí)驗(yàn)的初始物質(zhì)具有廣泛的代表性。在源巖和溫壓條件(尤其是壓力)框架下對(duì)不同實(shí)驗(yàn)熔體成分的一些標(biāo)志性參數(shù)(如CIPW巖石類型、SiO2含量、Na2O/K2O、A/CNK等)的對(duì)比后,我們注意到一些對(duì)追溯高鍶花崗巖類源區(qū)性質(zhì)非常有意義實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:(1)當(dāng)源巖為玄武質(zhì)巖石(玄武巖或玄武質(zhì)角閃巖)時(shí)(Rushmer,1991;Pati～noDouceandBeard,1995;Rapp,1995;RappandWatson,1995),在0.8～3.2GPa,850～1100℃的條件下生成的熔體幾乎全部為奧長(zhǎng)花崗質(zhì)和英云閃長(zhǎng)質(zhì)熔體(圖4A、B、C、D),并且其SiO2<64%,Na2O/K2O?1;但是在熔體分?jǐn)?shù)<2～10vol%的低度熔融時(shí)(RappandWatson,1995)可以生成SiO2≥70%的花崗閃長(zhǎng)質(zhì)或花崗質(zhì)熔體,此時(shí)的Na2O/K2O比值仍然>1。部分熔融程度對(duì)于熔體的A/CNK的大小具有決定性的影響:當(dāng)熔融發(fā)生在amphibole-out(角閃石消失相界)的左側(cè)時(shí),熔體分?jǐn)?shù)從0～20vol%緩慢增加至30vol%,此時(shí)A/CNK>1,屬過(guò)鋁質(zhì);在amphibole-out上發(fā)生的部分熔體的A/CNK=1,屬準(zhǔn)鋁質(zhì);在amphibole-out右側(cè)的部分熔體的A/CNK<1,屬偏鋁質(zhì)。而且在amphibole-out兩側(cè)附近熔融時(shí)的熔體分?jǐn)?shù)增加最快(RappandWatson,1995)。壓力的變化對(duì)于殘留固相礦物的相對(duì)比例有極為顯著的影響:在garnet-in(石榴子石穩(wěn)定)相界附近(1.0～1.2GPa),石榴子石雖然出現(xiàn)但不是殘留固相的主要構(gòu)成;然而隨壓力的逐漸增大,尤其是P>1.5GPa時(shí),石榴子石就成為殘留固相的主要成分,而斜長(zhǎng)石則逐漸減少甚至消失。由此可以認(rèn)為,玄武質(zhì)源巖部分熔融主要生成富鈉的低硅熔體(奧長(zhǎng)花崗質(zhì)/英云閃長(zhǎng)質(zhì));如果考慮有利于熔體抽取和分凝所要求的較大熔體分?jǐn)?shù)時(shí),那么其部分熔融程度就需要接近或越過(guò)amphibole-out相界,此時(shí)的熔融溫度一般應(yīng)超過(guò)1000℃,熔體的A/CNK略大于1或≤1。雖然玄武質(zhì)源巖部分熔融可以生成狹義的花崗質(zhì)熔體,但此時(shí)因熔體分?jǐn)?shù)過(guò)小(一般<3～8vol%)而不利于抽取和分凝,因而不太可能最終形成規(guī)模性的花崗巖體,而可能會(huì)形成類似于混合巖中的淡色體。(2)當(dāng)源巖為中酸性火成巖或變質(zhì)泥砂質(zhì)沉積巖時(shí)(Pati～noDouce,1995;Pati～noDouceandBeard,1995;SinghandJohannes,1996;SkjerlieandJohnston,1996;MontelandVielzeuf,1997;Pati～noDouceandHarris,1998;Litvinovskyetal.,2000),在0.2～2.5GPa,750～1200℃的條件下生成的熔體幾乎全部為花崗質(zhì)和花崗閃長(zhǎng)質(zhì)熔體(圖4E、F、G、H、I、J、K、L),絕大多數(shù)熔體具有SiO2>70%,Na2O/K2O<1和A/CNK>1(過(guò)鋁質(zhì)),只有英云閃長(zhǎng)質(zhì)源巖在P≤10kbar的壓力下部分熔融才生成SiO2=65%～70%的熔體。由于中酸性火成巖或變質(zhì)泥砂質(zhì)沉積巖源巖中通常含有較多種類的含水礦物(如綠泥石、綠簾石、白云母、黑云母、角閃石等),其脫水熔融反應(yīng)要比玄武質(zhì)角閃巖類(含水礦物主要為角閃石)復(fù)雜得多(Pati～noDouceandBeard,1995;MontelandVielzeuf,1997),其可熔性(fertility)一般要比玄武角閃巖類源巖要高(Pati～noDouce,1999),其潛在含義在于相同的溫壓條件下前者可能會(huì)生成較多的熔體。二者比較相似的地方主要體現(xiàn)在壓力對(duì)殘留固相組合及相對(duì)比例的控制上:中酸性火成巖或變質(zhì)泥砂質(zhì)沉積巖源巖脫水部分熔融的garnet-in相界一般亦位于1.0～1.5GPa,該相界附近的石榴子石不是殘留固相的主要構(gòu)成,隨著壓力的逐漸增大石榴子石就成為殘留固相的主要成分,而斜長(zhǎng)石則逐漸減少甚至消失(如MontelandVielzeuf,1997;Litvinovskyetal.,2000)。綜合上述分析,我們可以根據(jù)部分熔體的主元素成分較為清晰地區(qū)分出兩大類可能的源巖(盡管二者之間存在小范圍的疊置),同時(shí)結(jié)合溫壓條件的約束還可以定性地推斷殘留固相組合及其相對(duì)比例。在圖4可以進(jìn)一步看到,屬于同一大類的不同源巖在不同溫壓條件下生成的熔體在Ab-An-Or空間中分布明顯不同,這使我們?cè)趯?duì)比實(shí)驗(yàn)熔體和天然花崗質(zhì)巖石時(shí)綜合考慮源區(qū)性質(zhì)的多個(gè)層面(源巖組成、溫度和壓力等)成為可能。將華北北緣中生代高鍶花崗巖類在Ab-An-Or圖解中的分布(圖3)與圖4中多種實(shí)驗(yàn)熔體進(jìn)行對(duì)比,同時(shí)考慮它們的SiO2含量、Na2O/K2O比值、A/CNK及實(shí)驗(yàn)熔體分?jǐn)?shù),我們發(fā)現(xiàn),只有玄武質(zhì)角閃巖類在1.2～3.2GPa,1000～1100℃條件下生成的熔體(圖4A、B、C),以及英云閃長(zhǎng)巖(圖4E)/變火山碎屑巖(圖4F)/紫蘇花崗巖和淡色花崗巖(圖4I)在1.0～2.5GPa,925～1200℃條件下生成的熔體,才與華北北緣中生代高鍶花崗巖類樣品在Ab-An-Or圖上的分布重合良好。值得注意的是,玄武質(zhì)巖石的實(shí)驗(yàn)熔體主要分布在低硅富鈉的奧長(zhǎng)花崗巖和英云閃長(zhǎng)巖區(qū),而英云閃長(zhǎng)巖、變火山碎屑巖、紫蘇花崗巖和淡色花崗巖的實(shí)驗(yàn)熔體則主要分布在高硅、富鉀的花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖區(qū),它們分別與高鍶花崗巖樣品中低硅巖石和高硅巖石在Ab-An-Or圖解上相對(duì)應(yīng)。因此我們初步認(rèn)為,高鍶花崗巖類中,低硅巖石的源巖主要為玄武質(zhì)角閃巖,而高硅巖石的源巖則主要是中酸性火成巖類。高鍶花崗質(zhì)熔體總體上應(yīng)在較大壓力(P≥1.0～1.2GPa)和較高溫度(T≥925～1100℃)下通過(guò)上述源巖的部分熔融而生成。5.2地球化學(xué)機(jī)制高鍶花崗質(zhì)熔體可能是高壓、高溫、貧水、分離結(jié)晶作用不明顯的較為原始的熔體。前面根據(jù)實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)約束對(duì)高鍶花崗巖熔體的源巖和源區(qū)性質(zhì)進(jìn)行了初步推斷,如果這些推斷可靠的話,它必然在巖相學(xué)及地球化學(xué)方面有所反映。華北北緣中生代高鍶花崗巖類,尤其是那些高硅巖石,普遍發(fā)育各種類型的條紋長(zhǎng)石。雖然僅憑條紋長(zhǎng)石的普遍出現(xiàn)不能確定其巖漿結(jié)晶時(shí)的具體有多高溫度,但它也能定性地指示巖漿是在相對(duì)較高的溫度和貧水的條件下發(fā)生結(jié)晶的(起碼在結(jié)晶的早期如此),否則不會(huì)普遍出現(xiàn)條紋長(zhǎng)石。盡管我們還沒(méi)有證據(jù)表明高鍶花崗巖漿與A型花崗巖漿在起源上有無(wú)相同之處,但也有理由推斷它們的結(jié)晶條件有相似性,即貧水和高溫。高鍶花崗巖漿結(jié)晶晚期出現(xiàn)黑云母等含水礦物水礦物并不奇怪。高鍶花崗類的鍶高度富集和不發(fā)育明顯的負(fù)Eu異常,不僅指示其熔體從源區(qū)抽取到大規(guī)模結(jié)晶前沒(méi)有發(fā)生過(guò)顯著的長(zhǎng)石結(jié)晶分異作用,而且源巖部分熔融時(shí)留在源區(qū)的殘留固相組合中沒(méi)有或缺乏長(zhǎng)石類礦物。這是由于長(zhǎng)石組分是Sr和Eu2+的主要捕獲者,而前者又是花崗巖熔體的主要組份,如果上述兩種情形(長(zhǎng)石分離結(jié)晶和部分熔融時(shí)殘留長(zhǎng)石)有一個(gè)顯著地發(fā)生過(guò),那么就必然出現(xiàn)貧鍶和負(fù)Eu異常。重稀土極度虧損、LREE/HREE強(qiáng)烈分餾可能主要起因于源區(qū)殘留大量的石榴子石(Pati～noDouceandBeard,1995;Rushmer,1991)。從稀土元素在中酸性巖漿體系中不同礦物的分配系數(shù)得知,由于石榴子石、角閃石和鋯石是重稀土元素的主要捕獲者,從而使得它們的稀土配分曲線呈現(xiàn)強(qiáng)烈LREE虧損的陡左傾形態(tài)(ArthandBarker,1976;Hanson,1978;EvansandHanson,1993)。因鋯石為副礦物,其絕對(duì)含量可能不足以引起體系中重稀土元素分配的明顯變化。同時(shí)在CMF的約束下,角閃石也可能因脫水熔融