S型花崗巖通常由沉積巖在白云母脫水熔融或水致熔融作用下形成,其形成溫度一般較低(650–800℃)。然而,野外觀察表明,部分較為罕見的S型花崗巖中含有堇青石和斜方輝石,指示其形成溫度超過850℃,該類S型花崗巖的成因尚不明確。
近期,我院青年教師聶虎與來自意大利帕多瓦大學的Omar Bartoli教授、加拿大皇后大學的Spencer 教授以及我院夏小平教授、李文霞老師等國內外學者一起合作一起,針對我國華南大容山-十萬大山地區(qū)出露的一套典型的高溫/超高溫S型花崗巖(圖1),重點分析了磷灰石中的氟、氯、水含量及氫氧同位素特征以探討其巖石成因及大地構造過程。

圖1 華南大容山-十萬大山地區(qū)地質簡圖
研究發(fā)現,熔體的Cl/F比值自西南向東北短暫升高后逐漸遞減,揭示源區(qū)鹵素組成包含東北方向俯沖板片脫水的貢獻,暗示其與古特提斯洋殼俯沖相關(圖2)。磷灰石的δ18O值高于地幔值并且相對一致(9.7‰–12.1‰),指示其為變沉積巖部分熔融;而δD值變化較大,最低可達 –238.6±27.2‰,與地幔過渡帶特征相符,表明該套S型花崗巖形成過程中存在深部地幔流體的參與(圖3)。

圖2華南大容山-十萬大山地區(qū)花崗巖Cl/F比值空間變化規(guī)律

圖3華南大容山-十萬大山地區(qū)花崗巖H2O/F比值和氫同位素特征
綜合揮發(fā)組分特征與區(qū)域構造背景,研究認為:古特提斯洋的東北向俯沖及隨后的板片撕裂誘發(fā)深部地幔熔融,基性巖漿底侵促使地殼熔融,從而形成了該高溫S型花崗巖帶(圖4)。該成果不僅拓展了對高溫S型花崗巖成因機制的理解,也為厘清晚古生代至早中生代華南板塊的構造演化提供了關鍵證據。

圖4華南大容山-十萬大山地區(qū)花崗巖巖石成因和構造模式
該研究創(chuàng)新性地利用揮發(fā)性示蹤流體來源,為花崗巖成因及大地構造研究開辟了新路徑。該成果已發(fā)表在《GSA Bulletin》上,我院聶虎講師和夏小平教授分別為第一作者和通訊作者。該研究受到國家自然科學基金(42130304)和中國地質大學(武漢)國重實驗室開放基金的聯合資助。(編輯 王繼敏 審核 夏小平)
論文信息:Hu Nie, Xiao-Ping Xia Omar Bartoli, Christopher J. Spencer, Yang Meng, Wen-Xia Li, 2025, Volatiles and hydrogen isotopes in apatite reveal slab tearing-induced high temperature S-type granitic magmatism in South China: GSA Bulletin, https://doi.org/10.1130/B37968.1.