来自埃及东南部沙漠Al-Faráid地区的高度分异花岗岩：岩石学、地球化学及地质动力学演化

《Journal of Affective Disorders》：Highly fractionated granites from Mount Al-Faráid area, South Eastern Desert, Egypt: Petrology, geochemistry and geodynamic evolution

该区域晚新元古代花岗岩侵入体具有极高稀土元素富集（ΣREE达367 ppm），首次发现该区存在 Bastnaesite-(Y) 和 Allanite-(Ce) 稀土矿物。岩石具有强烈过铝质特征（ASI>1.2）和铁质成分，显示后碰撞伸展构造环境。热液分异和有限地壳混染导致稀土元素高度分馏，暗示下地壳原始熔体经部分熔融和多次分异作用形成。该研究为阿拉伯-努比亚盾牌 crustal growth 过程及稀有金属矿床勘探提供了新依据。

　　在埃及南部的东沙漠地区，Mount Al-Faráid区域以其独特的地质特征而引人注目，特别是其晚新元古代（Neoproterozoic）的花岗岩侵入体。这些花岗岩包括粒岩（granodiorite）、单长花岗岩（monzogranite）和正长花岗岩（syenogranite），它们的形成与阿拉伯-努比亚盾（Arabian–Nubian Shield, ANS）的后碰撞阶段密切相关。研究发现，这些花岗岩具有显著的轻稀土元素（LREE）富集特征，ΣREE的含量高达约367 ppm，这是该地区首次报道的含稀土元素矿物。主要的LREE宿主矿物包括 bastnaesite-(Y) 和 allanite-(Ce)，它们的出现不仅揭示了该花岗岩系统的稀土元素预算，还对岩浆演化和流体-熔体相互作用提供了关键信息。

这些花岗岩的高铝性（ASI > 1.2）和铁质特征（ferroan）表明它们属于A2型花岗岩，这通常与地壳拉伸和减压环境下的岩浆活动相关。地热压计（geothermobarometry）的结果显示，这些花岗岩的结晶温度在650至710摄氏度之间，而侵入压力则约为4至7千巴，对应于地壳中19至26公里的深度。这种温度和压力条件支持其形成于后造山阶段的伸展构造环境。此外，黑云母的组成暗示了中间氧化条件（intermediate fO?），进一步确认了该区域的构造背景。

从岩浆成因的角度来看，这些花岗岩的微量元素比值（如K/Rb约为188至430；Zr/Hf小于23；Nb/Ta为9至175）表明其源区可能经历了地壳演化过程，包括部分熔融和有限的地壳混染。这些特征暗示了花岗岩的形成可能与年轻地壳源区的演化有关，尤其是在地壳减薄和造山后崩塌的背景下。研究认为，这些花岗岩可能是在地幔物质上涌和地壳物质部分熔融的过程中形成的，特别是在阿拉伯-努比亚盾的后造山阶段，地壳的减薄导致了岩浆的生成和侵入。

在Sinai和东沙漠地区，高度分异且富含稀有金属的花岗岩被划分为三种类型：（1）富Nb、Zr和Y的碱性花岗岩；（2）富Li和正长石的高铝性花岗岩，其Ta含量高于Nb，并且与Sn、W和Be矿化有关；（3）受交代作用影响的花岗岩，其Nb含量显著高于Ta，并且与Sn、Zr、Y和U的矿化有关。这些花岗岩的形成时间大致在620至530百万年前，即后造山阶段的构造活动期间。在东沙漠的花岗岩系统中，这类高度分异的花岗岩通常与富含稀土元素的矿物有关，如bastnaesite和allanite。

bastnaesite是一种相对罕见的轻稀土元素氟碳酸盐矿物，通常出现在高度分异的花岗岩、正长岩、 pegmatites 和热液脉中。它在碱性花岗岩中较为常见，如南西沙漠的花岗岩，但在东沙漠的钙碱性花岗岩中却很少见。这一现象表明，该区域的花岗岩系统在矿物组成上具有一定的独特性。另一方面，allanite 是一种含稀土元素的绿帘石族矿物，尽管其在岩石中的模态含量较低，但它能够容纳大量的轻稀土元素和钍（Th）。allanite 在高度演化和酸性岩浆系统中广泛存在，其化学成分的变化可以反映岩浆演化过程中从岩浆期到晚期岩浆期（或热液期）的转变。因此，这两种矿物的存在与否，可以作为判断岩浆演化程度和流体-熔体相互作用的重要指标。

Mount Al-Faráid区域的花岗岩侵入体在地质特征上具有重要的意义。首先，它们的形成与阿拉伯-努比亚盾的构造演化密切相关，尤其是在后造山阶段的伸展构造背景下。这一时期，由于地壳的减薄和造山后崩塌，地幔物质上涌并导致部分地壳熔融，从而形成了这些高度分异的花岗岩。其次，这些花岗岩的稀土元素富集特征表明其可能成为稀有金属矿化的重要目标。在该区域，bastnaesite和allanite的出现为稀土元素的富集提供了关键的证据，这不仅有助于理解地壳演化过程，还对稀有金属资源的勘探具有重要意义。

此外，研究还强调了这些花岗岩在地壳生长过程中的作用。在阿拉伯-努比亚盾的构造演化过程中，花岗岩的形成与地壳物质的重新分配和熔融密切相关。高度分异的花岗岩通常被认为是地壳演化过程中重要的产物，它们的形成涉及复杂的岩浆演化机制，包括部分熔融、结晶分异和流体-熔体相互作用。这些过程不仅影响了花岗岩的矿物组成和化学特征，还对区域内的矿化作用产生了深远的影响。

从矿物化学的角度来看，Mount Al-Faráid花岗岩中的长石成分提供了关于岩浆演化的重要信息。K长石（K-feldspar）和斜长石（plagioclase）的组成反映了不同的结晶分异趋势。K长石通常表现为正长石（orthoclase）或微云母（microcline），并且在部分结晶的情况下表现出正长石-钠长石的条带结构（perthitic texture）。通过微探针分析，发现这些K长石的成分接近正长石端元（Or95Ab5），其中部分区域含有析出的钠长石（Ab95），这进一步支持了岩浆在结晶过程中经历高度分异的观点。这些矿物的化学特征表明，岩浆在结晶过程中经历了复杂的演化路径，包括结晶分异和流体的参与。

在岩石地球化学方面，Mount Al-Faráid花岗岩的整体化学成分显示其为高度演化、高硅含量的岩石，SiO?含量从最不完全分异的粒岩（约67 wt%）到最完全分异的正长花岗岩（约75 wt%）不等。这种高硅含量通常与岩浆在结晶过程中经历高度分异有关，尤其是在富硅的源区条件下。此外，这些花岗岩的稀土元素特征也支持了它们的高分异性质，表明它们可能经历了显著的结晶分异过程，导致轻稀土元素的富集。这种分异过程不仅影响了花岗岩的矿物组成，还可能对区域内的稀有金属矿化产生了促进作用。

关于结晶条件的研究，通过多种技术手段（如双长石热计量、黑云母和钛铁矿的热压计）计算得出，这些花岗岩的结晶温度和压力条件与地壳中上部的环境相符。这一结果表明，它们的形成与地壳减薄和伸展构造背景密切相关。此外，黑云母的化学组成暗示了中间氧化条件，这在高度分异的花岗岩系统中较为常见。这种氧化条件可能对流体-熔体相互作用和稀有金属的富集起到了关键作用。

综上所述，Mount Al-Faráid区域的花岗岩侵入体不仅提供了对阿拉伯-努比亚盾后碰撞阶段构造演化的重要见解，还揭示了高度分异花岗岩在稀有金属矿化中的潜力。通过综合分析该区域的地质特征、矿物组成和地球化学数据，可以更深入地理解地壳生长过程和稀有金属资源的形成机制。这些发现对于未来的稀有金属勘探和地壳演化研究具有重要的指导意义。