安徽廬山早白堊世a型花崗巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

安徽廬山早白堊世a型花崗巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

1與長(zhǎng)江中游巖漿巖帶的地質(zhì)關(guān)系長(zhǎng)江中下游地區(qū)是中國(guó)的一個(gè)重要巖漿成礦帶（常印佛等，1991；翟玉生等，1992；唐永成等，1998；潘桂龍，1999）。長(zhǎng)期以來(lái)，許多研究者對(duì)該地區(qū)晚中生代巖漿巖進(jìn)行了深入的研究，并在巖漿巖的形成時(shí)代、地球化學(xué)特征、深部過(guò)程及其成礦作用等方面取得了許多重要成果和研究進(jìn)步（常印佛等，1991；任啟江等，1991；翟玉生等，1992；邢鳳鳴、徐翔、1999；王德子等，1996；吳才來(lái)等，2003；潘桂龍，1999；劉紅等，2002；趙金華和土光裕，2003；張鶴等，2003；王燕斌等，2004；陳江峰等，2005；周濤發(fā)等，2005年；zhou等人，2007年；mao等人，2006；王等人，2006；呂青田等人，2007）。但是,與這些巖漿巖有關(guān)的一些基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題仍存在爭(zhēng)論,如:沿長(zhǎng)江分布的大面積晚中生代巖漿巖形成的動(dòng)力學(xué)背景究竟是與古太平洋板塊俯沖作用有關(guān)的大陸邊緣擠壓環(huán)境(鄧晉福等,1992;汪洋等,2004)?板內(nèi)裂谷拉張環(huán)境(邢鳳鳴和徐祥,1999)還是大陸邊緣環(huán)境向陸內(nèi)斷塊環(huán)境的過(guò)渡環(huán)境(周濤發(fā)等,2005;陳江峰等,2005)?長(zhǎng)江中游巖漿巖帶主要由三個(gè)系列巖漿巖組成:(1)高堿鈣堿性系列,發(fā)育在以銅陵、安慶地區(qū)為代表的隆起區(qū)(常印佛等,1991);(2)橄欖安粗巖系列,發(fā)育在以廬樅、寧蕪地區(qū)為代表斷陷火山巖盆地內(nèi)(任啟江等,1991;王德滋等,1996);(3)A型花崗巖類(堿性侵入巖和花崗巖),沿長(zhǎng)江斷裂分布,隆起區(qū)和斷陷區(qū)均有出露(邢鳳鳴和徐祥,1999)。章邦桐等(1988)和邢鳳鳴和徐祥(1999)對(duì)該區(qū)A型花崗巖類進(jìn)行了地質(zhì)特征的初步研究,認(rèn)為安徽沿江地區(qū)存在南、北兩條A型花崗巖帶。王強(qiáng)等(2005)、樓亞兒和杜楊松(2006)報(bào)道了兩條A型花崗巖條帶中部分巖體的年代學(xué)成果。與長(zhǎng)江中下游地區(qū)高堿鈣堿性系列和橄欖安粗巖系列巖漿巖相比,該區(qū)A型花崗巖類的研究明顯滯后和不足,A型花崗巖帶的形成時(shí)代未能加以精確的年代學(xué)約束,其形成的地球動(dòng)力學(xué)背景有待深入研究。鑒于此,本文以這些A型花崗巖體為主要研究對(duì)象,在前人研究和本次深入細(xì)致的野外地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上,應(yīng)用LA-ICP-MS同位素測(cè)年方法,對(duì)主要A型花崗巖進(jìn)行鋯石U-Pb精確定年,以確定它們的形成時(shí)代,并結(jié)合前人對(duì)長(zhǎng)江中下游地區(qū)區(qū)域巖漿巖的研究成果,進(jìn)一步探討長(zhǎng)江中下游地區(qū)晚中生代的巖漿巖形成的地球動(dòng)力學(xué)背景。2板石嶺-江南帶在長(zhǎng)江中下游地區(qū)安徽境內(nèi),沿長(zhǎng)江兩岸分布兩條A型花崗巖帶(邢鳳鳴和徐祥,1999),一條在長(zhǎng)江北岸(江北帶),由安慶的大龍山巖體,經(jīng)樅陽(yáng)縣的城山巖體到黃梅尖巖體,呈NE方向延伸,長(zhǎng)約75km;另一條在長(zhǎng)江南岸(江南帶),由貴池的花園鞏巖體,經(jīng)毛坦巖體,南陵縣的板石嶺巖體到繁昌縣的浮山巖體,亦為NE方向延伸,長(zhǎng)約100km(圖1a)。這些巖體大都是復(fù)式巖體,主要由石英正長(zhǎng)巖和堿性花崗巖組成,其中,北帶A型花崗巖中大部分巖體出露在廬樅盆地南緣,是廬樅火山巖盆地的重要組成部分。本次工作選擇北帶A型花崗巖帶中出露面積較大,具有代表性的四個(gè)巖體:城山巖體、花山巖體、黃梅尖巖體和樅陽(yáng)巖體(圖1b),分別采集了四個(gè)巖體代表性新鮮巖石樣品L29-01、L28-01、L34-01和L43-01進(jìn)行年代學(xué)測(cè)定,四個(gè)巖體的簡(jiǎn)要地質(zhì)特征如下:2.1統(tǒng)羅嶺組j21城山巖體位于廬樅地區(qū)南部樅陽(yáng)縣金家沖附近,呈巖株?duì)町a(chǎn)出,北東向展布,在平面上呈不規(guī)則橢圓形,出露面積約19km2(圖1b),巖體侵入的圍巖為中侏羅統(tǒng)羅嶺組(J21)。主要巖性為為堿性花崗巖,似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。巖石的主要礦物為條紋長(zhǎng)石(70%)、石英(20%)、斜長(zhǎng)石(8%)及少量的霓石、鈉鐵閃石和黑云母等(<2%)。條紋長(zhǎng)石呈半自形他形晶,可見(jiàn)聚片雙晶,一般晶徑1mm～2mm左右、最大達(dá)3mm左右。斜長(zhǎng)石呈似斑晶,粒徑2mm～3mm,自形半自形板狀,具不同程度的絹云母化,泥化;石英主要為他形晶,晶徑約0.2mm～0.5mm,最大可達(dá)2mm。霓石、鈉鐵閃石等堿性鐵鎂礦物呈他形粒狀充填。2.2石英及微量元素地球化學(xué)花山巖體位于樅陽(yáng)縣梅林鎮(zhèn)西北約3km左右,呈巖株?duì)町a(chǎn)出,北東向展布,出露面積約21km2(圖1b),巖體侵入的圍巖為中三疊統(tǒng)東馬鞍山組(T2m)?；ㄉ綆r體相帶發(fā)育,邊緣相為中細(xì)粒石英正長(zhǎng)巖;內(nèi)部相為中粗粒堿性花崗巖?；ㄉ綆r體的主要巖性為堿性花崗巖,似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。巖石的主要礦物為條紋長(zhǎng)石(70%)、石英(20%)、斜長(zhǎng)石(約10%)及少量的霓石、鈉鐵閃石和黑云母等(<1%)。鉀長(zhǎng)石呈半自形他形晶,可見(jiàn)聚片雙晶,一般晶徑1mm～2mm左右、最大達(dá)4mm左右。斜長(zhǎng)石呈似斑晶,粒徑2mm～3mm,自形半自形板狀,具不同程度的絹云母化,泥化;石英主要為他形晶,晶徑約0.5mm～1mm,最大可達(dá)2mm。霓石、鈉鐵閃石等堿性鐵鎂礦物呈他形粒狀充填。2.3巖漿巖石特征黃梅尖巖體位于樅陽(yáng)縣周潭鎮(zhèn)附近,呈巖墻狀產(chǎn)出,總體呈北東向展布,出露面積約57km2(圖1b),是廬樅地區(qū)出露面積最大的巖體,巖體東側(cè)侵入中侏羅統(tǒng)羅嶺組(J21),西側(cè)侵入于早白堊統(tǒng)磚橋組火山巖(K1z)。黃梅尖巖體的主要巖性為石英正長(zhǎng)巖。巖石呈暗紅色,中粗粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,偶見(jiàn)暗色巖石包體。巖石的主要礦物成分為為正長(zhǎng)石(80%)、斜長(zhǎng)石(10%)、石英(8%)及少量黑云母等(<1%)。正長(zhǎng)石呈他形粒狀分布,粒徑0.5mm～3mm,部分發(fā)生絹云母化、綠泥石化;斜長(zhǎng)石含量較少,粒徑1mm～3mm,自形半自形板狀,部分高嶺土化;石英呈他形顆粒,粒徑0.2mm～0.8mm,充填于長(zhǎng)石顆粒間隙中;暗色礦物以黑云母為主,呈半自形柱狀。2.4陽(yáng)巖體巖石樅陽(yáng)巖體位于樅陽(yáng)縣縣城附近,平面形態(tài)為不規(guī)則的長(zhǎng)條形,呈巖枝狀產(chǎn)出,出露面積約10km2(圖1b)。巖體南緣侵入中三疊統(tǒng)銅頭尖組(T2t),東緣侵入中侏羅統(tǒng)羅嶺組(J21)。樅陽(yáng)巖體相帶發(fā)育,可分為兩個(gè)相帶,邊緣相為中細(xì)粒堿性花崗巖;內(nèi)部相為斑狀堿性花崗巖。樅陽(yáng)巖體的主要巖性為堿性花崗巖,似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。巖石的主要礦物成分為條紋長(zhǎng)石(70%)、石英(20%)、斜長(zhǎng)石(12%)及少霓石、鈉鐵閃石和黑云母等(<1%)。條紋長(zhǎng)石呈半自形—它形晶,可見(jiàn)聚片雙晶,一般晶徑2mm～3mm左右、最大達(dá)5mm左右。斜長(zhǎng)石呈似斑晶,粒徑1mm～3mm,自形半自形板狀,具不同程度的絹云母化,泥化;石英主要為它形晶,晶徑約0.5mm～1mm,最大可達(dá)3mm。霓石、鈉鐵閃石等堿性鐵鎂礦物呈他形粒狀充填。3巖體微量元素特征上述四個(gè)巖體的常量元素、稀土元素和微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。從表1中可見(jiàn),城山巖體、花山巖體、黃梅尖巖體和樅陽(yáng)巖體的硅含量和全堿含量均較高,SiO2含量在71.92%～73.95%之間,K2O含量在4.95%～6.12%之間,Na2O含量在2.57%～4.77%之間,ALK(K2O+Na2O)總量在8.69%～10.73%之間。四個(gè)巖體的Fe203(0.78%～2.59%),FeO(0.48%～0.72%),MnO(0.02%～0.15%),MgO(0.17%～0.75%),CaO(0.03%～0.65%),TiO2(0.15%～0.36%)和P2O5(0.03%～0.16%)含量均較低。四個(gè)巖體的Al2O3含量在11.43%～14.85%之間,堿鋁比(NK/A=(K2O+Na2O)/Al2O3)在0.94～0.96之間,鋁過(guò)飽和度A/CNK值(Al2O3/(CaO+K2O+Na2O))在0.96～1.03之間,為準(zhǔn)鋁質(zhì)。由此可見(jiàn)四個(gè)巖體的常量元素特征均滿足Whaletal.(1987)提出的以NK/A=0.85和ALK=8.5%作為判別A型花崗巖套下限值的條件。巖體的微量元素特征是判別花崗巖類型的有效手段,A型花崗巖判別圖解(圖2)顯示,城山巖體、花山巖體、黃梅尖巖體和樅陽(yáng)巖體均屬于A型花崗巖,進(jìn)一步判別顯示其均屬于A1型花崗巖。從表1中可見(jiàn),四個(gè)巖體的∑REE范圍在168.42×10-6～316.22×10-6;δEu范圍0.26～0.38,LREE/HREE比值范圍8.99～11.70,表現(xiàn)為強(qiáng)Eu虧損,分配圖呈略右傾的海鷗型(圖3),與A1型花崗巖的稀土元素特征類似(劉昌實(shí)等,2003).4方法及流程及基本信息用于鋯石年代學(xué)測(cè)試的樣品首先經(jīng)過(guò)破碎,經(jīng)浮選和電磁選等方法挑選出單顆粒鋯石,然后在雙目鏡下挑純,選樣工作在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成。手工挑出晶形完好、透明度和色澤度好的鋯石,粘于環(huán)氧樹(shù)脂表面,經(jīng)拋光后進(jìn)行透射光和反射光照相,據(jù)此選擇晶體特征良好的鋯石陰極發(fā)光(CL)分析(部分圖像如圖4所示),最后根據(jù)陰極發(fā)光照射結(jié)果選擇典型的巖漿鋯石進(jìn)行LA-ICP-MS測(cè)年分析,鋯石的CL圖像和U-Pb年齡測(cè)定分別在澳大利亞塔斯馬尼亞州立大學(xué)國(guó)家優(yōu)秀礦床研究中心(CODESofExcellence,UniversityofTasmania)電子探針?lè)治鍪液蚅A-ICP-MS室完成。分析儀器為HP4500型四極桿質(zhì)譜儀和德國(guó)MicroLas公司生產(chǎn)的GeoLas200M型激光剝蝕系統(tǒng)。采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣,用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NISTLSRM610進(jìn)行儀器最佳化。鋯石U-Pb年齡分析采用的光斑直徑為30μm,并采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),外標(biāo)校正方法為每隔4～5個(gè)樣品分析點(diǎn)測(cè)一次標(biāo)準(zhǔn),保證標(biāo)準(zhǔn)和樣品的儀器條件完全一致。樣品的同位素?cái)?shù)據(jù)處理采用Glitter(4.0版)軟件進(jìn)行,普通鉛校正采用Andersen的方法(Andersen,2002),年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用Isoplot(3.23版)進(jìn)行(Ludwig,2003),測(cè)試中的誤差標(biāo)準(zhǔn)為1σ,實(shí)驗(yàn)詳細(xì)的流程參見(jiàn)Blacketal.(2004)。本次實(shí)驗(yàn)除去古老鋯石及異常的鋯石年齡(未在表中列出),有效的測(cè)試數(shù)據(jù)為51個(gè),具體分析結(jié)果見(jiàn)表2。5鋯石巖漿的形成過(guò)程廬樅地區(qū)A型花崗巖體中鋯石為無(wú)色透明或淺黃色,結(jié)晶較好,呈典型的長(zhǎng)柱狀晶形。鋯石中的Th/U比值可以指示鋯石的成因(表2),巖漿鋯石的Th/U比值一般大于0.1,而變質(zhì)鋯石的Th/U比值一般小于0.1(Belousovaetal,2002)。廬樅地區(qū)花崗巖體鋯石中Th/U比值變化范圍在0.86～2.42之間,均大于0.1,屬于典型的巖漿成因鋯石。由鋯石的陰極發(fā)光圖像可以看出,所有的鋯石均具有清晰的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和典型的巖漿震蕩環(huán)帶,不具有核-幔結(jié)構(gòu),無(wú)后期變質(zhì)殼,表明這些鋯石是巖漿形成后一次結(jié)晶形成的,應(yīng)代表的是巖漿冷卻結(jié)晶及巖體侵位的時(shí)代。定年結(jié)果表明(圖5),城山巖體(L29-01,堿性花崗巖)206Pb/238U加權(quán)平均年齡為126.5±2.1Ma(1σ,MSWD=1.3);花山巖體(L34-01,堿性花崗巖)206Pb/238U加權(quán)平均年齡為126.2±0.8Ma(1σ,MSWD=0.54);黃梅尖巖體(L28-01,石英正長(zhǎng)巖)206Pb/238U加權(quán)平均年齡為125.4±1.7Ma(1σ,MSWD=0.94);樅陽(yáng)巖體(L43-01,堿性花崗巖)206Pb/238U加權(quán)平均年齡為124.8±2.2Ma(1σ,MSWD=0.8),上述年齡均代表了這些巖體的侵位時(shí)代。以上測(cè)試結(jié)果顯示,廬樅地區(qū)A型花崗巖年齡變化范圍在126～124Ma之間。6討論6.1狀況及年齡及形成時(shí)代前人在上個(gè)世紀(jì)八九十年代已對(duì)廬樅地區(qū)分布的A型花崗巖已進(jìn)行了較多的同位素測(cè)年工作,但由于早期測(cè)年方法多為傳統(tǒng)的K-Ar、Rb-Sr方法(任啟江等,1991;邢鳳鳴和徐祥,1999),所得年齡的誤差值較大,如黃梅尖巖體的30余個(gè)同位素的年齡值范圍為85～133Ma,樅陽(yáng)巖體的同位素年齡值范圍為110～157Ma,上述K-Ar、Rb-Sr同位素年齡測(cè)定值極不統(tǒng)一,變化范圍極大,且許多年齡值和地質(zhì)事實(shí)相矛盾,未能準(zhǔn)確厘定該地區(qū)A型花崗巖的形成時(shí)代。本次工作所獲得的廬樅地區(qū)四個(gè)A型花崗巖體的鋯石LA-ICP-MS年齡誤差小,精度高,為該地區(qū)A型花崗巖的形成時(shí)間提供了可靠的年代學(xué)證據(jù)。本次研究的花崗巖體主要出露在廬樅火山巖盆地的南部,前人和本次野外地質(zhì)研究均表明(任啟江等,1991),它們是廬樅地區(qū)侵入時(shí)間最晚的巖體,本次工作獲得4個(gè)樣品的鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡介于126～124Ma之間(表2,圖5),指示廬樅地區(qū)最晚期的巖漿侵入事件發(fā)生在125Ma左右,為早白堊世巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。長(zhǎng)江中下游地區(qū)產(chǎn)出的兩條A型花崗巖帶(圖1a)的形成時(shí)代一直是人們所關(guān)注的問(wèn)題(邢鳳鳴和徐祥,1999),由于帶內(nèi)主要巖體高精度年代學(xué)數(shù)據(jù)不多,尚未形成共識(shí)?？偨Y(jié)新近的年代學(xué)成果可見(jiàn),江南A型花崗巖帶內(nèi)的南陵縣板石嶺黑云母花崗巖和繁昌縣浮山花崗巖的鋯石SHRIMPU-Pb年齡分別為125.3±2.9Ma和124.3±2.5Ma(樓亞兒和杜楊松,2006),江北A型花崗巖帶內(nèi)安慶大龍山巖體的鋯石SHRIMP年齡為125.6±1.2Ma(周濤發(fā)等,待刊),均與本次測(cè)得的四個(gè)巖體年齡非常相近,可以看出這兩條A型花崗巖帶的形成時(shí)代均在126～124Ma之間。因此,可以確定長(zhǎng)江中下游地區(qū)兩條A型花崗巖條帶內(nèi)多個(gè)A型花崗巖(堿性侵入巖)幾乎是同時(shí)侵位的,它們均形成于早白堊世早期。沿江兩條A型花崗巖帶的形成均受NNE向長(zhǎng)江斷裂系的控制,帶內(nèi)產(chǎn)出的花崗巖是一次集中而強(qiáng)烈?guī)r漿活動(dòng)的產(chǎn)物,它們形成應(yīng)受統(tǒng)一的動(dòng)力學(xué)背景控制。6.2巖漿巖時(shí)代及演化趨勢(shì)本次工作研究的城山巖體、花山巖體、黃梅尖巖體和樅陽(yáng)巖體均產(chǎn)于廬樅火山巖盆地的邊部,其形成時(shí)代分別為126.5±2.1Ma、126.2±0.8Ma、125.4±1.7Ma和124.8±2.2Ma,稍晚于廬樅火山巖盆地最晚噴發(fā)的浮山組火山巖(127.1±1.2Ma),而明顯晚于廬樅盆地內(nèi)龍門院組、磚橋組和雙廟組火山巖以及二長(zhǎng)巖侵入體的形成時(shí)代(134～129Ma,Zhouetal.,2008),表明廬樅盆地內(nèi)的巖漿活動(dòng)在126Ma之后基本結(jié)束,盆地邊緣的花崗巖的分布主要受區(qū)域NNE向長(zhǎng)江深大斷裂系控制,而與火山盆地機(jī)構(gòu)無(wú)關(guān)。長(zhǎng)江中下游地區(qū)高精度的巖漿巖年齡統(tǒng)計(jì)(包括SHRIMP鋯石U-Pb法、LA-ICP-MS鋯石U-Pb法和單礦物40Ar-39Ar法)表明,該地區(qū)巖漿活動(dòng)在時(shí)空上表現(xiàn)出明顯的分區(qū)性和演化趨勢(shì)(周濤發(fā)等,2005,2007;陳江峰等,2005)。在以銅陵、安慶為代表的隆起區(qū)內(nèi)發(fā)育高鉀鈣堿性中酸性侵入巖,其形成時(shí)代為145～136Ma,是銅金礦化的主要時(shí)期(吳才來(lái)等,2003;王彥斌等,2004;周濤發(fā)等,2005;Zhouetal.,2007;張樂(lè)駿等,2008);以廬樅盆地、寧蕪盆地為代表的火山巖盆地(凹陷區(qū))內(nèi)發(fā)育的橄欖安粗巖系,其形成時(shí)代為135～127Ma,是鐵礦化的主要時(shí)期(周濤發(fā)等,2007;袁峰等,2008);之后的A型花崗巖集中形成于126～124Ma,既可以產(chǎn)出于隆起區(qū),又可以產(chǎn)出于凹陷區(qū)(圖1a),基本與成礦無(wú)關(guān),僅有少量的鈾、金礦化。因此,本次工作進(jìn)一步證實(shí)長(zhǎng)江中下游地區(qū)巖漿巖的形成時(shí)代分期集中在145～136Ma、135～127Ma、126～124Ma等三個(gè)時(shí)期(周濤發(fā)等,2008)。6.3早白堊世巖漿-太平洋事物資源形勢(shì)展望長(zhǎng)江中下游地區(qū)中生代巖漿巖是中國(guó)東部火成巖省的重要組成部分,其形成受中國(guó)東部中生代燕山期的地球動(dòng)力學(xué)背景的制約。三疊紀(jì)以來(lái)?yè)P(yáng)子與華北兩大板塊的碰撞造山和大陸深俯沖作用,形成了以超高壓變質(zhì)為特征的秦嶺—大別造山帶(Amesetal.,1993;李曙光和楊蔚,2002;Zhengetal.,2003),晚侏羅世—白堊紀(jì)中國(guó)東部完成了古特提斯構(gòu)造體制向環(huán)太平洋構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)換和古太平洋俯沖(任紀(jì)舜等,1998;毛景文等,2005;鄧晉福等,1992;汪洋等,2004),形成了北東向分布的火山—侵入巖帶。許多學(xué)者研究認(rèn)為,早白堊世巖漿事件是華北克拉通東部(馬昌前等,2003;許文良等,2004a,b;楊德彬等2005;裴福萍等,2005;Zhaoetal.,2005;楊承海等,2008)乃至中國(guó)東部(羅振寬和苗來(lái)成,2002;林強(qiáng)等,2003;戴圣潛等,2003)最強(qiáng)烈的一期巖漿事件。國(guó)內(nèi)外A型花崗巖的研究認(rèn)為,A1亞型花崗巖主要與地幔熱柱,裂谷作用有關(guān),在造山作用巖漿活動(dòng)時(shí)間序列中是最晚的一次,長(zhǎng)江中下游兩條花崗巖帶內(nèi)部分巖體的詳細(xì)Sr、Nd同位素研究表明它們是殼-?；煸闯梢虻?并以地幔組分貢獻(xiàn)