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嵩山地区位于华北克拉通南缘,是我国前寒武纪地质研究的典型地区之一。该地区新太古代和中元古代岩浆活动强烈,其中新太古代岩浆活动已有众多学者进行过研究,研究程度较高,但中元古代岩浆活动研究相对薄弱。石秤花岗岩体是嵩山地区出露面积最大的中元古代花岗岩体,但研究程度较低。 本次研究以石秤花岗岩体为研究对象,通过对岩体的岩石学特征、岩相学特征、地球化学特征、地质年代学、成因及构造环境等系统的研究,取得主要地质成果如下: (1)石秤花岗岩体呈东西延伸的岩株状分布,长约11km,宽约5km,出露面积约55.5km2。岩体主要岩性为黑云母正长花岗岩,呈淡黄色和浅肉红色,中粗粒花岗结构、似斑状结构,块状构造,主要矿物为微斜长石、石英、黑云母。 (2)岩体主量元素 SiO2平均为66%;Al2O3为14.4%;Fe2O3为5.7%;TiO2为0.34%;P2O5为0.05%;CaO为0.51%;MgO为0.25%;K2O为9.5%;Na2O为1.63%;MnO为0.04%,总体表现出高硅、富铝、富碱、贫钙镁的特征,具有准铝质A型花岗岩和碱性花岗岩的特征。 (3)岩体稀土元素ΣREE平均为831.43×10-6,ΣLREE平均为784.74×10-6,ΣHREE平均为46.69×10-6,LREE/HREE平均为14.15,δEu为0.16~0.46,表现为轻稀土富集,重稀土亏损,轻重稀土分异明显,Eu具强烈负异常的特征。 (4)岩体大离子亲石元素Rb明显富集,K、Ba含量较高,Sr相对亏损;高场强元素Th明显富集,Nb、Ta略微富集,Zr、Hf、P相对亏损。 (5)岩体锆石U-Pb定年获得207Pb/206Pb加权平均年龄为1857±42Ma,属中元古代,为王屋山期岩浆活动产物。 (6)岩体地质地球化学特征及地质年代学特征,指示其是在华北克拉通伸展拉张形成板内大陆裂谷的构造环境下,以新太古代末期所形成的花岗质岩石为主的表壳岩再循环而形成的,属于与板块碰撞作用密切相关的非造山碱性 A型花岗岩,为华北克拉通中元古代拉张体制下壳内再循环的产物。 野外地质调查过程中首次在石秤花岗岩体中发现密集分布、规模较大的稀土矿化体,其为岩浆后期热液成矿,是以石秤花岗岩为成矿物质来源,在其后期岩浆演化过程中含矿热液沿裂隙充填而形成。