第8届Hutton国际花岗岩及相关岩石研究探究会,同位素倒置岩浆混合

“Hutton国际花岗岩会议”是为纪念火成论派的创始人James Hutton(1726-
1797)对地质学的重要贡献而设立的针对花岗岩研究的专题学术讨论会,该会议于1987年在James
Hutton的出生地——英国Edinburgh首次召开,随后每4年召开1次,迄今已连续召开8届,已成为在地质学界有重要影响的国际学术会议。

岩浆混合作用是一种常见的地质过程,其中以镁铁质岩浆与长英质岩浆的混合最为常见。通常认为参与混合的镁铁质岩浆的同位素组成比长英质岩浆的同位素组成更为亏损。然而,南京大学地球科学与工程学院徐夕生教授课题组在研究华南赣杭带早白垩世泗岭杂岩体等花岗岩及相关岩石时,发现了相反的情形。泗岭杂岩体由辉长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩及碱性长石花岗岩组成,且后两者含较多的镁铁质暗色微粒包体。野外观察及LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果表明泗岭杂岩体各岩性单元近时形成,形成于约130Ma。

“第8届Hutton国际花岗岩及相关岩石研讨会”于2015年9月20-25日在巴西Santa
Catarina州的首府Florianopolis举行,与会代表200余人,其中中国代表10人。会议收到论文摘要187篇,主要采用主题报告、青年学者报告和展板形式进行学术交流。会议分4个专题,分别是:花岗质岩浆的源区与形成过程;浅位花岗岩与火山岩的联系;花岗岩形成的构造环境;花岗岩的时空分布与岩浆过程。每个专题安排3-4个主题报告,每个主题报告50分钟,随后就相关主题进行讨论。会间安排1天野外考察,主要考察Florianopolis岛发育的新元古花岗岩和熔结凝灰岩,以及白垩纪的镁铁质岩墙。会前和会后均安排有野外考察,会前的考察路线是对巴西米纳斯吉拉斯(Minas
Gerais,
Brasil)一带的TTG岩石组合与钙碱性花岗岩、花岗闪长岩进行考察,主要了解该区太古代基底的构造岩浆演化过程;会后的考察路线主要是对巴西南部Santa
Catarina州沿海新元古同构造花岗质岩浆作用进行考察,主要了解挤压造山背景下壳幔对花岗岩形成的贡献。

矿物学、岩石地球化学证据及数值模拟表明泗岭石英闪长岩、花岗闪长岩是富集地幔来源的辉长质岩浆与新生下地壳来源的花岗质熔体混合的结果。有趣的是,泗岭辉长岩具有比碱性长石花岗岩更富集的Sr-Nd-Hf同位素组成,结合国内外发表的研究资料,本文提出了两个新的概念:“同位素倒置(Reversed
isotope)”及“同位素倒置岩浆混合(Reversed isotope magma
mixing)”。“同位素倒置”是指镁铁质岩浆的同位素组成比时空上伴生的长英质岩浆同位素组成更富集。“同位素倒置岩浆混合”则表明幔源镁铁质岩浆的加入并不会使寄主长英质熔体同位素组成向亏损方向演化。因此,对花岗岩岩浆的起源是否有幔源岩浆的加入或幔源物质成分的贡献,需要考虑“同位素倒置岩浆混合”的可能性。同时,在利用Sr-Nd-Hf同位素组成讨论地壳的垂向增长时,也应充分考虑这一现象是否发生。

总体来看,本次会议的内容涉及TTG岩套与早期大陆地壳的形成与演化、花岗质岩浆的结晶与分异、花岗质岩浆形成的物理与化学过程、花岗质岩浆对成矿作用的制约等多方面。与会者普遍认为共生的镁铁质岩石和花岗岩的成因联系是理解大陆地壳形成与演化的关键。强调花岗岩地质的精细观察与岩浆过程研究是本次会议的主要特色。

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会议闭幕前,
印度、瑞典、美国和中国4个国家的代表依次进行了申办第9届Hutton国际花岗岩学术研讨会的陈述报告,随后由全体与会代表投票表决,根据两轮投票结果,
确定“第9届Hutton国际花岗岩及相关岩石研讨会”于2019年在中国南京举行,由南京大学承办。

图1 华南赣杭带早白垩世泗岭杂岩体锆石原位Hf同位素直方图

(地球科学与工程学院 邱检生 科学技术处)

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图2 华南赣杭带早白垩世泗岭杂岩体全岩Sr-Nd-Hf同位素组成

该研究论文在近期的《Journal of Geophysical Research: Solid
Earth》上发表:Magma mixing in a granite and related rock association:
insight from its mineralogical, petrochemical and “reversed isotope”
features.
博士研究生姜鼎盛为论文的第一作者,徐夕生教授为论文通讯作者。本研究得到国家自然科学基金(No.41430208)和国家重点研发计划(No.2016YFC0600203)联合资助。

论文链接:

(地球科学与工程学院 科学技术处)