尼日利亚中北部花岗岩成因及伴生关键金属富集机制:地质地球化学制约摘要
沿Gindi AKwati非造山Ropp杂岩西缘出露的前寒武纪花岗岩岩体是一个具有多阶段造山运动(Eburnean、Kibaran和泛非运动)印记的经典研究对象,对它的研究有助于揭示尼日利亚地体中Ⅰ型花岗质岩石形成的地球动力学背景。前寒武纪花岗质片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为2157Ma、1427Ma和631 Ma,同时较老花岗岩(O1der Granite,OG)年龄为620 Ma,表明变质作用发生于1.43 Ga,在2.16 Ga(Eburnean造山运动)和0.63-0.62 Ga(泛非造山运动)之间。这些侵入体锆石具有负到正的 εHf(t)值(花岗片麻岩=-16.25~+6.09,较老的花岗岩(-3.96-+3.86),指示其母岩浆源于古老地壳熔融,并有地幔物质加入。低Mg#(1 V)具有较高的稳定性,而硫化物在Eh>0.2 V时变得不稳定,这会造成一种假象,即在地表氧化物矿石的丰度要高于硫化物矿石。蚀变矿物(绢云母-黄玉-锂云母-萤石矿物组合)、较年轻花岗岩中再平衡的锂云母温度(约500℃)、结合稳定同位素和流体包裹体,表明云英岩和脉体的热液开始时以较高温度(均一温度高于300℃)、低至中等盐度(6.7 wt%NaCl eq.)、低密度流体(≤0.7 g/cm3)和高于20 Mpa的捕获压力为特征。含矿硫化物同位素组成(δ34S=-1.30-+0.87‰)与典型的岩浆流体非常相似。以上表明,源于非造山花岗岩的晚期热液流体使围岩(OG)的云英岩化区域发生了矿化。DutsenWai和Ropp杂岩体是尼日利亚中北部50多个板内碱性杂岩体的组成部分之一。这些杂岩主要为A型花岗岩,侵位时间在175Ma(DutsenWai)和1149Ma(Ropp)之间。锆石εHf(t)为中等程度负值(-9.8~-5.86),地壳模型年龄(TDMc)为古元古代(1597~1884 Ma),表明幔源母岩浆己被地壳物质的同化作用改变。花岗岩的HFSEs(Nb、Zr)和LILE(Rb、REE)含量较高,这些元素在过碱性岩的含量高于铝质花岗岩,但花岗岩亏损CaO、MgO、Ba、Sr等相容元素。这是典型的与稀有金属成矿有关的高度分异花岗岩特征。过碱性岩体在稀土元素配分上表现出强烈的负Eu异常,具有明显的 M 型四组分效应(TE1,3=1.16-1.32)。Na2O 和 Nb(r2=0.92)、Nb 和 TE1,3呈正相关关系(r2=0.7),钠长石化程度的增加,花岗岩的低共熔点朝Ab-Qtz线偏移,这些特征指示了富Na流体在开放体系中对于络合F和其它的不相容元素具有重要作用。氟的存在有利于这些关键金属在过碱熔体中保留到岩浆阶段的晚期,在此期间F-HF SEs和F-REE络合物发生分解,伴随着烧绿石和含稀土副矿物的结晶。我们认为这些A型花岗岩的侵位可能与中生代冈瓦纳大陆裂解前盛行的转换拉张机制有关,这使一些泛非深大断裂重新活跃。这种构造环境反过来导致压力释放并引导流体,从而诱发岩石圈地幔下部的部分熔融。
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