魯西蒙山龜蒙頂、云蒙峰巖體的鋯石SHRIM P U-Pb測年及形成時代

王世進,萬渝生,王偉,宋志勇,董春艷,王立法,楊恩秀

(1.山東省地質(zhì)調(diào)查院,山東濟南 250013;2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037;3.北京離子探針中心,北京 100037)

地質(zhì)與礦產(chǎn)

魯西蒙山龜蒙頂、云蒙峰巖體的鋯石SHRIM P U-Pb測年及形成時代

王世進1,萬渝生2,3,王偉2,3,宋志勇1,董春艷2,3,王立法1,楊恩秀1

(1.山東省地質(zhì)調(diào)查院,山東濟南 250013;2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037;3.北京離子探針中心,北京 100037)

蒙山主峰龜蒙頂為片麻狀花崗閃長巖,原劃為新太古代早期侵入巖。根據(jù)新測的2件樣品鋯石SHRIM P UPb年齡分別為(2 539±17)Ma,(2 544±15)Ma,其形成時代確定為新太古代晚期。蒙山北部云蒙峰為中粒二長花崗巖,鋯石SHRIM P U-Pb年齡為(2 534±8)Ma,其侵入龜蒙頂巖體片麻狀花崗閃長巖。龜蒙頂巖體屬嶧山巖套TTG質(zhì)花崗巖,是地幔巖漿侵入混入地殼物質(zhì)形成的。云蒙峰巖體屬傲徠山巖套二長花崗巖,為上地殼物質(zhì)重熔(深熔)作用形成。

新太古代;SHRIM P U-Pb測年;龜蒙頂巖體;云蒙峰巖體;花崗閃長巖;魯西蒙山;山東省

魯西新太古代侵入巖頗為發(fā)育,出露的 TTG和殼源花崗質(zhì)巖石[1,2],廣布于郯廬斷裂帶安丘-莒縣斷裂以西的魯西地塊上,自早到晚劃分為早期、中期、晚期[3]。新太古代早期巖漿活動形成2 700 M a的英云閃長質(zhì)片麻巖、條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖;新太古代中期巖漿活動形成2 630～2 610 Ma的片麻狀奧長花崗巖、花崗閃長巖;新太古代晚期巖漿活動從地幔巖漿侵入到地殼深熔大規(guī)模的鉀質(zhì)花崗巖形成2 560～2 500 Ma的中基性—中酸性侵入巖,導(dǎo)致大規(guī)模陸殼的形成。區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料與近年來新的SHRIM P鋯石定年,為了解魯西早前寒武紀(jì)基底演化提供了有力的支持[2,4]。蒙山地區(qū)出露的新太古代早期侵入巖,被新太古代晚期嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀花崗閃長巖侵入,后者又被新太古代晚期傲徠山巖套二長花崗巖侵入(圖1)。

1 主要巖體基本特征

1.1 龜蒙頂片麻狀中?；◢忛W長巖

蒙山龜蒙頂片麻狀中?；◢忛W長巖,屬嶧山巖套龜蒙頂單元,出露于蒙山南部龜蒙頂一帶,為蒙山主峰。巖體展布與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。巖體中含有泰山巖群變質(zhì)地層及南官莊單元斜長角閃巖包體,侵入泰山巖套條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖,被傲徠山巖套二長花崗巖侵入。巖石呈灰色—灰白色,中?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu),片麻狀構(gòu)造,局部巖石中的暗色礦物呈條帶狀產(chǎn)出。主要礦物成分斜長石45.8%、鉀長石18.2%、石英28.5%、黑云母7.1%,少量蝕變礦物綠簾石、鈉長石、絹云母、黝簾石,副礦物有磷灰石、鋯石、磁鐵礦。巖石化學(xué)成分 SiO2平均含量71.57%,為硅酸過飽和巖石,分異指數(shù)84.75,反映巖石分異程度較高。

1.2 云蒙峰中粒二長花崗巖

蒙山云蒙峰中粒二長花崗巖,屬傲徠山巖套松山單元,主要出露于蒙山北部望海樓、云蒙峰一帶,是蒙陰縣蒙山國家地質(zhì)公園的主體巖石,呈巖株狀產(chǎn)出,NW向展布,總體走向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致,巖體邊界清楚。侵入并捕虜望府山條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖,侵入嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀花崗閃長巖。巖石呈淺肉紅色,中?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為石英、斜長石、鉀長石、黑云母等,石英27%～38%,斜長石30%～40%,微斜長石25%～39%,黑云母1%～3%。巖石化學(xué)成分SiO2含量為68.36%～73.62%,屬鋁過飽和SiO2過飽和酸性巖。里特曼指數(shù)為2.41～2.93,屬鈣堿性。

圖1 山東蒙山地區(qū)早前寒武紀(jì)地質(zhì)略圖1—顯生宙沉積蓋層;2—新太古代表殼巖;3—古元古代早期第一階段閃長巖;4—新太古代晚期第三階段中粒二長花崗巖;5—新太古代晚期第三階段斑狀中細(xì)粒二長花崗巖;6—新太古代晚期第二階段斑狀中細(xì)粒含黑云花崗閃長巖;7—新太古代晚期第二階段細(xì)粒含黑云花崗閃長巖;8—新太古代晚期第二階段片麻狀中粒含黑云花崗閃長巖;9—新太古代晚期第二階段中粒黑云英云閃長巖;10—新太古代晚期第二階段弱片麻狀中細(xì)粒含黑云角閃石英二長閃長巖;11—新太古代晚期第一階段中粗粒變角閃輝長巖;12—新太古代中期第二階段片麻狀中細(xì)?；◢忛W長巖;13—新太古代中期第二階段片麻狀細(xì)粒含黑云奧長花崗巖;14—新太古代早期第二階段中細(xì)粒黑云英云閃長質(zhì)片麻巖;15—新太古代早期第二階段中粒含黑云角閃英云閃長質(zhì)片麻巖;16—新太古代早期第二階段條帶狀細(xì)粒黑云英云閃長質(zhì)片麻巖; 17—新太古代早期第二階段細(xì)粒含角閃黑云石英閃長質(zhì)片麻巖;18—新太古代早期第一階段基性巖;19—地質(zhì)界線;20—性質(zhì)不明斷層;21—韌性剪切帶;22—采樣位置及編號

2 分析測試技術(shù)

重砂分選、制靶以及透、反射光和陰極發(fā)光在北京離子探針中心完成。年齡測定在SHRIM P II儀器上進行,分析流程與W illiam s類似[5],一次離子流強度約 7 nA,束斑直徑約 30μm,標(biāo)準(zhǔn)鋯石BR266(U含量為909μg/g)和 TEMORA(年齡為417M a)[6]用于未知樣品U含量標(biāo)定和年齡校正。選取放射性損傷弱的鋯石進行年齡測定,TEMORA和待測樣之比為1∶4。所有樣品測定為5組掃描,待測樣品數(shù)據(jù)點以207Pb/206Pb比值計算鋯石年齡,普通鉛做年齡校正。數(shù)據(jù)處理采用SQU ID和ISOPLOT程序[7]。單個數(shù)據(jù)點誤差為1σ。

3 主要巖體鋯石特征和測年結(jié)果

3.1 龜蒙頂巖體鋯石特征和測年結(jié)果

蒙山龜蒙頂片麻狀花崗閃長巖,樣品S0709采自龜蒙山頂石刻處(圖2a),大部分鋯石呈長柱狀,少數(shù)為短柱狀,長軸通常大于150μm。透射光下,部分鋯石可見其他礦物的微粒包體,大多數(shù)鋯石干凈透明,少數(shù)為不透明的褐色并發(fā)育裂隙,陰極發(fā)光下多數(shù)鋯石環(huán)帶不明顯,部分鋯石存在殘余核(圖3)。共在18顆鋯石上進行了18個數(shù)據(jù)點分析,普通鉛占總鉛比例的0～0.42%, U,Th含量和 Th/U比值分別為(61～1 166)×10-6,(22～2 107)×10-6和0.17～1. 97(表1),大部分鋯石存在強烈鉛丟失。數(shù)據(jù)點1.1和18.1分別得到(2 710±16)Ma和(2 608±12)M a的諧和年齡,明顯大于其他分析點,陰極發(fā)光下這2個數(shù)據(jù)點鋯石發(fā)育核邊結(jié)構(gòu)部,分析點位于鋯石核部,因此代表殘余鋯石的年齡。其他多數(shù)數(shù)據(jù)點分布在諧和線下方,對靠近諧和線的4個數(shù)據(jù)點207Pb/206Pb作加權(quán)平均年齡計算,結(jié)果為(2 539 ±17)M a,M SWD=1.7(圖4),代表巖漿鋯石的形成年齡。

圖2 嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀中?；◢忛W長巖野外照片(a)龜蒙山頂石刻處嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀中粒花崗閃長巖(SD709);(b)龜蒙頂賓館北側(cè)路邊嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀中?；◢忛W長巖(SD711)

表1 嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀花崗閃長巖(S0709,S0711)鋯石SHRIM P U-Pb年齡分析結(jié)果

表2 蒙山傲徠山巖套松山單元中粒二長花崗巖(S0717)鋯石SHRIMP U-Pb年齡分析結(jié)果

樣品S 0 7 1 1采自龜蒙頂賓館北側(cè)路邊(圖2 b),鋯石呈長柱狀,部分為短柱狀或近渾圓狀,長軸通常大于100μm。透射光下,少數(shù)鋯石可見其他礦物的微粒包體,絕大部分鋯石干凈透明,少數(shù)為不透明的褐色,陰極發(fā)光下鋯石具板狀環(huán)帶(圖3),部分鋯石環(huán)帶結(jié)構(gòu)不明顯。共在11顆鋯石上進行了11個數(shù)據(jù)點分析,普通鉛占總鉛比例的0～1.18%,U,Th含量和Th/U比值分別為(28～629)×10-6,(38～655)×10-6和1.04～1.77(表1),部分鋯石存在鉛丟失。數(shù)據(jù)點10.1得到(2 483±26)Ma的諧和年齡,小于其他分析點,陰極發(fā)光下這個數(shù)據(jù)點鋯石結(jié)構(gòu)特征與其他數(shù)據(jù)點類似,推測可能由于分析原因造成該點年齡偏小。除去數(shù)據(jù)點10.1和其他不諧和數(shù)據(jù)點,對靠近諧和線的7個數(shù)據(jù)點207Pb/206Pb作加權(quán)平均年齡計算,結(jié)果為(2 544±15)M a,M SWD =1.0(圖4),代表巖漿鋯石的形成年齡。

圖3 龜蒙頂單元片麻狀中?；◢忛W長巖(SD709,SD711)鋯石陰極發(fā)光圖像

3.2 蒙山云蒙峰巖體鋯石特征和測年結(jié)果

蒙山云蒙峰巖體中粒二長花崗巖屬傲徠山巖套松山單元,樣品(S0717)采自蒙陰縣蒙山國家地質(zhì)公園上山索道站西山門邊(圖5),大多數(shù)鋯石呈長柱狀,少數(shù)為短柱狀或近渾圓狀,長軸通常大于150μm。透射光下,部分鋯石可見其他礦物的微粒包體,少數(shù)鋯石干凈透明,多數(shù)為不透明或半透明的褐色,陰極發(fā)光下鋯石通常在邊部發(fā)育環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖6)。共在18顆鋯石上進行了18個數(shù)據(jù)點分析,普通鉛 n (206Pb)占總鉛比例的0.07%～1.55%,U,Th含量和Th/U比值分別為(46～622)×10-6,(42～395)×10-6和0.54～1.40(表2),部分鋯石存在強烈鉛丟失。除去明顯反向不一致數(shù)據(jù)點7.1和其他不諧和點,對靠近諧和線的8個數(shù)據(jù)點 n(207Pb)/n(206Pb)作加權(quán)平均年齡計算,結(jié)果為2 534±8 Ma,MSWD=0.42(圖7),代表巖漿鋯石的形成年齡。

圖5 蒙山傲徠山巖套松山單元中粒二長花崗巖野外照片

圖6 蒙山傲徠山巖套松山單元中粒二長花崗巖(SD717)鋯石陰極發(fā)光圖像

圖7 蒙山傲徠山巖套松山單元中粒二長花崗巖(SD717)SHRIM PU-Pb鋯石年齡

4 討論和結(jié)論

蒙山主峰龜蒙頂巖體由片麻狀中?；◢忛W長巖組成,屬嶧山巖套龜蒙頂單元,SHRIM P U-Pb鋯石定年為(2 539±17)Ma,(2 544±15)Ma。蒙山北部云蒙峰巖體由中粒二長花崗巖組成,屬傲徠山巖套松山單元,SHRIM P U-Pb鋯石定年為(2 534±8) M a。上述巖體形成時代均為新太古代晚期。野外接觸關(guān)系表明,傲徠山巖套二長花崗巖明顯侵入嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀花崗閃長巖。

嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀花崗閃長巖分布于魯西新太古代早期泰山巖群變質(zhì)地層和泰山巖套組成的古陸核的西南側(cè),被新太古代晚期傲徠山巖套二長花崗巖侵入。嶧山巖套中的暗色巖石包體比較常見,是巖漿混合作用形成微晶閃長質(zhì)包體或暗色微粒包體。在較淺色的花崗質(zhì)巖石中常常發(fā)育暗色的微粒閃長質(zhì)包體,被認(rèn)為是巖漿混合作用的重要記錄,常常看作為巖漿的機械混合作用的產(chǎn)物[8,9]。嶧山巖套各單元間的侵入關(guān)系比較清楚,屬同熔型深成花崗巖,是由幔源組分和殼源組分不等量混熔而成。稀土元素總量和分餾程度在總體增長的過程中波動較大,表明在巖漿演化過程中不斷有殼源物質(zhì)的加入,逐步成為以殼源物質(zhì)為主的混源型巖漿巖類。該套侵入巖在區(qū)域上呈NW向帶狀展布,侵入體內(nèi)部的巖石包體長軸方向也具同樣的展布方向,并與區(qū)域韌性剪切帶的方向一致,顯示斷裂擴張式定位特征。在巖漿沿斷裂上侵過程中,受構(gòu)造應(yīng)力作用影響,巖石發(fā)生韌性變形而形成構(gòu)造片麻理、變形分異條帶和韌性剪切帶。嶧山巖套同構(gòu)造花崗巖意味著花崗巖漿侵位與變形是同時的,而且是相輔相成的。古老地體中的花崗巖穹隆是這方面的一個很好的證據(jù)[10]。

傲徠山巖套二長花崗巖,主要分布于魯西新太古代早期泰山巖群變質(zhì)地層和泰山巖套組成的古陸核的東北側(cè),在古陸核的西南側(cè)也有出露,是上地殼物質(zhì)重熔(深熔)作用形成的,屬殼源重熔型花崗巖類。泰山地區(qū)未變形或弱變形的二長花崗巖形成于2 500～2 520 Ma[4,11],沂水地區(qū)大山二長花崗巖的侵位結(jié)晶年齡為(2 545±10)M a[12],與蒙山地區(qū)殼源花崗巖的時代基本一致,蒙山云蒙峰巖體由中粒二長花崗巖SHRIM P U-Pb鋯石定年為(2 534±8) Ma,平邑邱子峪二長花崗巖鋯石的蒸發(fā)沉積法年齡(207Pb/206Pb)平均值為(2 521±2)M a[13]。魯西早前寒武紀(jì)基底殼源花崗巖主要形成于新太古代晚期2.50～2.53 Ga。其形成的構(gòu)造背景為陸塊碰撞,屬同碰撞(造山)花崗巖。其宏觀展布特征顯示其強力膨脹式和底辟刺穿式就位機制。嶧山巖套 TTG類巖石是魯西地塊新太古代殼幔巖漿活動的產(chǎn)物,而傲徠山巖套二長花崗巖是 TTG類陸殼巖漿活動之后在新太古代晚期發(fā)生的大規(guī)模陸殼增生活動形成的[14]。全球范圍內(nèi),太古宙克拉通廣泛記錄了2 700M a的構(gòu)造巖漿熱事件,與之不同的是,華北克拉通則記錄了大量2 500～2 550 M a構(gòu)造熱事件信息[15],25億年期間殼熔花崗巖活動非常強烈,花崗巖事件與區(qū)域性的高級變質(zhì)作用和混合巖化關(guān)系密切[16]。新太古代晚期除廣泛分布的TTG質(zhì)花崗巖外,殼源花崗巖在五臺、膠遼、吉南等地也有分布[17-19]。作為華北克拉通重要組成部分,魯西早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底不僅有 >2.70Ga花崗-綠巖帶[20,21],而且大量2 500～2 550M a的花崗質(zhì)巖石遍布魯西各地[4],大規(guī)模殼源花崗巖的形成時代與華北克拉通其他地區(qū)十分相近。

太古宙富鉀花崗巖多形成于構(gòu)造運動后期(posttectonic),為地殼部分熔融(或深熔)作用產(chǎn)物,標(biāo)志著古陸塊克拉通化結(jié)束。魯西地區(qū)殼源花崗巖巖體內(nèi)多含斜長角閃質(zhì)或閃長質(zhì)包體,具大量殘余鋯石(年齡通常>2.55 Ga),這些古老地殼物質(zhì)的再循環(huán)是華北克拉通新太古代晚期強烈構(gòu)造熱事件的結(jié)果,標(biāo)志魯西和華北古陸塊克拉通化完成。表明2 500 Ma的巖漿活動是該區(qū)主要的地質(zhì)事件,可能是新太古末期向古元古代過渡時,地殼重新活動加劇的反映[13]。大陸生長是指地幔物質(zhì)通過各種作用進入地殼,導(dǎo)致地殼物質(zhì)數(shù)量增加和體積增大[8],魯西地塊前寒武紀(jì)變質(zhì)基底主要在2 500～2 550Ma的新太古代晚期大規(guī)模巖漿侵入活動形成。

致謝:樣品靶由陶華、葉青制作。鋯石標(biāo)準(zhǔn)由Nasdala和Black提供。該文得到山東省地質(zhì)系列圖件編制與綜合研究項目(1212010811029)和北京離子探針中心基礎(chǔ)研究項目的資助。

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SHRIM P U-Pb Age Dating and the Formation Age of Zircon in Guimengding Rock and Yunmengshan Rock in Mengshan Area of Luxi

WANG Shijin1,WAN Yusheng2,3,WANGWei2,3,SONG Zhiyong1,DONG Chunyan2,3,WANG Lifa1, YANG Enxiu1
(1.Shandong Geological Surveying Institute,Shandong Jinan 250013,China;2.Chinese Academ y of Geological Sciences,Beijing 100037,China;3.Beijing SHRIM P Center,Beijing 100037,China)

Guimengding is the main peak of M engshan mountain.Its rock p roperty is gneissic granodio rite. According to new ly dating resultsof two samp les,their zircon SHRIM PU-Pb ages are(2 539±17)M a and (2 544±15)M a seperately.It w as fo rmed in the late period of Neoarchean.Yunmengfeng in no rth part of Mengshan mountain is particlesmonzogranite.Its zircon SHRIM P U-Pb age is(2 534±8)M a,w hile its intrusive rock is gneissic granodio rite.Guimengding rock belongs to TTG granite in Yishan rock set.It was formed by mantlemagma and intruded by crustalmagma.Yunmengfeng rock belongs to monzogranite rock in Aolaishan rock set.It was formed by deep penetration at the upper part of the crust.

Neoarchean;SHRIM P U-Pb dating;Guimengding rock;Yunmengfeng rock;granodiorite; M engshan in Luxi area(w estern Shandong);Shandong p rovince

book=1,ebook=208

P534.2;P533

A

2010-04-15;

2010-05-05;編輯:陶衛(wèi)衛(wèi)

王世進(1950—),男,山東煙臺人,教授級高級工程師,主要從事區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)、農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查研究工作;E-mail:shijinw63@ 163.com。