揚(yáng)子地塊西北緣劉家坪地區(qū)大灘花崗巖體年代學(xué)、地球化學(xué)及其構(gòu)造環(huán)境

李佐臣，裴先治，李瑞保，裴磊，劉成軍，陳國(guó)超， 陳有炘，徐通，楊杰，魏博

1)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安,710054； 2)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京,100083

內(nèi)容提要：對(duì)揚(yáng)子地塊西北緣后龍門山地區(qū)大灘花崗巖體進(jìn)行了鋯石U-Pb年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，以便對(duì)其形成時(shí)代和巖石成因進(jìn)行約束。研究結(jié)果表明，大灘花崗巖體中鋯石均發(fā)育巖漿韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)，具有較高的Th/U比值(0.22～1.57)，為巖漿成因鋯石。LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果表明其形成于806±19Ma(MSWD=0.56)，為新元古代晚期。大灘花崗巖體具有高SiO2(74.12%～77.10%)和較高的Al2O3(11.86%～12.56%)含量，A/CNK在0.95～1.05之間(平均為1.01)，屬過(guò)鋁質(zhì)花崗巖，具有I型花崗巖特征；稀土元素總量(∑REE)為(97.69～189.60)×10-6(平均為140.85×10-6)，稀土元素配分曲線顯示具Eu弱—中等虧損的輕稀土富集型；高場(chǎng)強(qiáng)元素(Th、Nb、Ta、P等)具有明顯的負(fù)異常，大離子親石元素(Rb、Sr、Ti等)具有明顯的負(fù)異常。巖體是以火成巖部分熔融形成的花崗質(zhì)巖漿上升侵位過(guò)程中形成的，是一種典型的殼源成因類型。大灘花崗巖體巖漿起源于下地殼，是新元古代揚(yáng)子地塊西北緣活動(dòng)大陸邊緣俯沖以及弧陸碰撞造山作用導(dǎo)致的地殼增厚下地殼部分熔融的產(chǎn)物，形成于同碰撞(擠壓環(huán)境)向碰撞后(伸展環(huán)境)轉(zhuǎn)化階段，即后造山期，是Rodinia超大陸初始裂解階段產(chǎn)物。

龍門山造山帶位于揚(yáng)子地塊西北緣，處于上揚(yáng)子地塊—碧口地塊—松潘—甘孜造山帶—東西秦嶺造山帶交界區(qū)域，是中國(guó)大陸構(gòu)造中的主要構(gòu)造結(jié)之一(張國(guó)偉等，2004a)，也是青藏高原東部邊緣地帶，是諸多地塊和不同類型造山帶匯聚交接地區(qū)(圖1a，1b)，發(fā)育不同板塊或陸塊之間的拼合匯聚邊界，是塊體相互作用、物質(zhì)相互交換滲透的構(gòu)造界面和場(chǎng)所(羅志立，1991；許志琴等，1992；劉和甫等，2001；張國(guó)偉等，2004a)，具有復(fù)雜的構(gòu)造圖象和拼合歷史，是研究中國(guó)大陸構(gòu)造和大陸動(dòng)力學(xué)的關(guān)鍵地區(qū)。

圖 1 中國(guó)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖(a)；揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶及其鄰區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖(b)； 龍門山造山帶大灘花崗巖體分布圖(c)Fig. 1 Simplified tectonic map of China (a); geological sketch of the Longmen orogenic belt and its adjacent areas in northwest margin of the Yangtze block (b); geological sketch map of the Datan granite in the Longmen orogenic belt (c)Q—第四系；T1f—下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組；P—二疊系；Smx—志留系茂縣群；S—志留系；O1-2ch—中—下奧陶統(tǒng)陳家壩組；O1—下奧陶統(tǒng)；O—奧陶系；∈1-2—中下寒武統(tǒng)；∈1—下寒武統(tǒng)；∈1q—下寒武統(tǒng)邱家河組；Nh—Z—南華系—震旦系；Pt3l—新元古界劉家坪群；Pt3bk—新元古界碧口群Q—Quaternary；T1f—Lower Triassic Feixianguan Formation；P—Permian；Smx—Silurian Maoxian Group；S—Silurian；O1-2ch—Middle—Lower Ordovician Chenjiaba Formation；O1—Lower Ordovician；O—Ordovician；∈1-2—Middle—Lower Cambrian；∈1—Lower Cambrian；∈1q—Lower Cambrian Qiujiahe Formation；Nh—Z—Nanhuan—Sinian(Ediacaran) System；Pt3l—Neoproterozoic Liujiaping Group；Pt3bk—Neoproterozoic Bikou Group

龍門山造山帶經(jīng)歷了在Rodina超大陸匯聚與裂解基礎(chǔ)上南華紀(jì)—中三疊世伸展裂陷到被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造演化(裴先治?，1989，1992；許志琴等，1992；張國(guó)偉等，1995；孫衛(wèi)東等，2000；裴先治等，2002；顏丹平等，2002；Zhou Meifu et a1.，2002)，晚三疊世以后轉(zhuǎn)入后造山板內(nèi)構(gòu)造演化時(shí)期(裴先治，1992；張國(guó)偉等，2004a，2004b)。龍門山造山帶主要發(fā)育三條平行的北東向斷裂帶，西界斷裂為青川—陽(yáng)平關(guān)斷裂，東界斷裂為安縣—都江堰斷裂，北川—映秀斷裂是龍門山造山帶的中央斷裂，該斷裂將龍門山造山帶分為南北兩部分，以北為后龍門山造山帶，以南為前龍門山褶皺沖斷帶。前人的研究大多集中在前龍門山地區(qū)以及川西前陸盆地，對(duì)后龍門山造山帶的研究也較多的集中在其中南段的彭灌地區(qū)和寶興地區(qū)，而對(duì)其北段研究較少。Pei Xianzhi等(2009)對(duì)出露于后龍門山地區(qū)轎子頂花崗巖體中變形花崗巖和塊狀花崗巖中巖漿鋯石的SHRIMP U-Pb定年結(jié)果分別為793±11 Ma和792±11 Ma，轎子頂花崗巖體為S型花崗巖，具有后碰撞巖漿活動(dòng)的特征，認(rèn)為是新元古代揚(yáng)子地塊西北緣活動(dòng)大陸邊緣俯沖以及弧陸碰撞造山作用導(dǎo)致的地殼增厚下地殼部分熔融的產(chǎn)物，是Rodinia超大陸初始裂解階段在揚(yáng)子地塊西北緣的體現(xiàn)。而對(duì)后龍門山北段的大灘花崗巖體前人研究較少，僅局限于區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，認(rèn)為該花崗巖體為加里東期花崗巖—石英閃長(zhǎng)巖(地質(zhì)部陜西省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)二十三分隊(duì)，1967?)，這與野外的實(shí)際觀察在局部地帶南華紀(jì)地層不整合覆蓋其上的事實(shí)不符。

基于此，本文選擇揚(yáng)子地塊西北緣后龍門山造山帶劉家坪穹窿構(gòu)造核部出露的新元古代大灘花崗巖體進(jìn)行了鋯石U-Pb年代學(xué)和巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)分析，并探討其巖石成因和物質(zhì)來(lái)源，為揚(yáng)子地塊西北緣新元古代的構(gòu)造背景以及在Rodinia超大陸的聚合—裂解演化中的作用提供了新的約束。

1 區(qū)域地質(zhì)背景和巖體地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

龍門山造山帶在縱向上以北川—安縣與臥龍—大邑一線為界可分為北段、中段和南段，北段以出露轎子頂基底雜巖和劉家坪基底雜巖及其前緣疊瓦沖斷系為主要特征，中段以出露彭灌基底雜巖及其前緣發(fā)育飛來(lái)峰為典型特征，南段以出露五龍、寶興基底雜巖及其前緣發(fā)育飛來(lái)峰為典型特征(李智武等，2008)。

劉家坪穹隆構(gòu)造出露于龍門山造山帶的北段，其南側(cè)為漢南—米倉(cāng)山構(gòu)造帶，北側(cè)為碧口地塊，北東側(cè)以勉略帶與南秦嶺造山帶相鄰(圖1b)。劉家坪穹隆構(gòu)造是一個(gè)長(zhǎng)軸呈NNE—SSW向展布的短軸狀穹隆構(gòu)造，南北長(zhǎng)約15km，東西寬5～8km，主要由新元古代基底巖系和南華系—志留系沉積蓋層組成。基底巖系包括新元古代劉家坪群中酸性火山巖系和侵入其中的大灘花崗巖體。沉積蓋層主要為南華系—志留系海相沉積巖系，圍繞劉家坪基底巖系呈環(huán)狀展布(圖1c)。

1.2 野外地質(zhì)與巖石學(xué)特征

大灘花崗巖體主要分布在寧強(qiáng)縣燕子砭鎮(zhèn)劉家坪和廣元市朝天區(qū)大灘之間(圖1)，由兩個(gè)巖體組成，其中較大的巖體出露面積約為40 km2，較小的巖體出露面積0.5 km2。大灘花崗巖體侵位于劉家坪群火山巖系之中，與上覆南華—震旦系地層呈角度不整合或斷層接觸關(guān)系，與下寒武統(tǒng)邱家河組現(xiàn)呈斷層接觸關(guān)系。主要巖性為淺灰色—灰白色中細(xì)?；◢弾r，巖石呈塊狀構(gòu)造，除斷層附近外，無(wú)變形變質(zhì)作用，靠近斷層處巖石較為破碎，節(jié)理較為發(fā)育。巖石中發(fā)育有大量的石英細(xì)脈。

花崗巖：分布較廣，呈淺灰色—灰白色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，局部見(jiàn)有顯微文像結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由斜長(zhǎng)石(50%～55%)、鉀長(zhǎng)石(15%～20%)、石英(20%～25%)組成，角閃石(1%～5%±)和黑云母少量，副礦物有：榍石、磷灰石、鋯石、磁鐵礦等。斜長(zhǎng)石為巖石的主要礦物成分，斜長(zhǎng)石呈較自形的柱狀、板柱狀，顆粒大小一般在(0.4～0.6)×(1.0～1.6) mm2之間。斜長(zhǎng)石蝕變較強(qiáng)，表面布滿絹云母與細(xì)小簾石集合體，顏色較深，有時(shí)可見(jiàn)較為明亮的鑲邊。且簾石集合體大體定向平行分布于斜長(zhǎng)石核部。斜長(zhǎng)石表面渾濁不清，故聚片雙晶模糊不清。鉀長(zhǎng)石自形程度略差于斜長(zhǎng)石，為半自形狀，顆粒大小與斜長(zhǎng)石相當(dāng)，以高嶺土化為主，可見(jiàn)格子雙晶和條紋雙晶。石英在巖石中含量較高，呈它形粒狀分布于長(zhǎng)石顆粒之間，有時(shí)可見(jiàn)粗大的石英顆粒，可達(dá)2～2.4 mm±，石英表面裂紋較為發(fā)育，裂紋呈不規(guī)則狀，有時(shí)可見(jiàn)石英具波狀消光現(xiàn)象。角閃石和黑云母零散分布于巖石中，角閃石幾乎被綠泥石及綠簾石所取代，殘留甚少。

2 樣品采集及分析方法

2.1 鋯石U-Pb 年齡分析方法

用于鋯石測(cè)年研究的樣品采集1件(5553-1，N32°48.179′，E105°55.226′，圖1)，樣品先采用常規(guī)方法進(jìn)行粉碎至80～100目，并用常規(guī)浮選和電磁選方法進(jìn)行分選，再在雙目鏡下挑選出晶形和透明度較好的鋯石顆粒作為測(cè)定對(duì)象。將鋯石顆粒粘在雙面膠上，然后用無(wú)色透明的環(huán)氧樹(shù)脂固定，待環(huán)氧樹(shù)脂充分固化后，對(duì)其表面進(jìn)行拋光至鋯石內(nèi)部暴露，然后進(jìn)行反射光和透射光照相。鋯石的反射光和透射光顯微照相及陰極發(fā)光(CL)顯微照相在北京離子探針中心掃描電鏡實(shí)驗(yàn)室完成。測(cè)試點(diǎn)的選取首先根據(jù)鋯石反射光和透射光顯微照片進(jìn)行初選，再與CL圖像反復(fù)對(duì)比，力求避開(kāi)內(nèi)部裂隙和包裹體以及不同成因的區(qū)域，以期獲得較準(zhǔn)確地年齡信息。

測(cè)試在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的LA-ICP-MS儀器上用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定程序進(jìn)行。分析儀器為Elan 6100DRC型四極桿質(zhì)譜儀和Geolas200M型激光剝蝕系統(tǒng)，激光器為193nmArF準(zhǔn)分子激光器。激光剝蝕斑束直徑為30μm，激光剝蝕樣品的深度為20～40μm。單個(gè)分析點(diǎn)的同位素比值和同位素年齡的誤差(標(biāo)準(zhǔn)偏差)為1σ，采用年齡為206Pb/238U年齡，其加權(quán)平均值具有95%的置信度。實(shí)驗(yàn)原理和流程及儀器參數(shù)見(jiàn)Yuan Honglin等(2004)。

鋯石年齡計(jì)算均采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，元素含量采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)局人工合成的硅酸鹽玻璃NIST SRM610作為外標(biāo)，29Si作為內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行校正，樣品的同位素比值和元素含量數(shù)據(jù)處理采用GLITTER(4.0版，Macquarie University)軟件，并采用Andersen(2002)軟件對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行普通鉛校正，年齡計(jì)算及諧和圖采用ISOPLOT(2.49版，Ludwig，2003)軟件完成。

2.2 地球化學(xué)分析方法

巖石地球化學(xué)樣品等間距采集14件(圖1c)。樣品分別進(jìn)行主量元素和微量元素分析。樣品磨碎至200目后，在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行主量和微量元素分析測(cè)試。主量元素使用X-射線熒光光譜儀(XRF-1500)法測(cè)試。用0.5g樣品和5g四硼酸鋰制成的玻璃片在Shimadzu XRF-1500上測(cè)定氧化物的含量，精度優(yōu)于2%～3%。微量元素及稀土元素利用酸溶法制備樣品，使用ICP-MS(Element Ⅱ)測(cè)試，分析精度為：按照GSR-1和GSR-2國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)元素含量大于10×10-6時(shí)，精度優(yōu)于5%，當(dāng)含量小于10×10-6時(shí)，精度優(yōu)于10%?；瘜W(xué)分析測(cè)試流程參考Chen Fukun等(2000，2002)介紹的方法。

圖 2 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體(5553-1)單顆粒鋯石CL圖像和年齡值Fig. 2 CL images and ages of single zircon U-Pb of the Datan granite (5553-1) in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block

圖 3 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體(5553-1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡圖Fig. 3 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagram of the Datan granite (5553-1) in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block

3 大灘花崗巖體鋯石LA-ICP-MS年代學(xué)

3.1 鋯石特征

大灘花崗巖體樣品(5553-1)中鋯石為自形晶，淺黃色—無(wú)色透明色。鋯石的陰極發(fā)光(CL)圖像如圖2所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)大多數(shù)較為清楚。圖像表現(xiàn)出典型的巖漿生長(zhǎng)振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)、韻律結(jié)構(gòu)，屬于巖漿結(jié)晶產(chǎn)物(Belousova et al.，2002；Wu Yuanbao et al.，2004；Siebel et al.，2005)。根據(jù)鋯石結(jié)構(gòu)可分為三組：第一組有9顆鋯石(10個(gè)測(cè)點(diǎn)，為測(cè)點(diǎn)02-03，08，13-17，25-26，圖2a)，呈長(zhǎng)柱狀、半截錐狀和近橢圓狀，鋯石顆粒粒徑介于50～150μm之間，晶體長(zhǎng)寬比為1∶1～2∶1，鋯石02、13/14和26具有明顯的殘留核，鋯石結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，鋯石16在CL圖像上較暗，其余鋯石結(jié)構(gòu)則表現(xiàn)較為清楚；第二組有10顆鋯石(11個(gè)測(cè)點(diǎn)，為測(cè)點(diǎn)01，05-07，09-10，18-22，圖2b)，呈柱狀、半截錐狀，CL圖像上顯示較強(qiáng)的發(fā)光性(06除外)，鋯石顆粒粒徑介于50～200μm之間，晶體長(zhǎng)寬比為1∶1～3∶1；第三組有4顆鋯石(5個(gè)測(cè)點(diǎn)，為04，11-12，23-24，圖2c)，呈長(zhǎng)柱狀、近橢圓狀，鋯石顆粒粒徑介于50～150μm之間，柱狀晶體長(zhǎng)寬比為1∶1～3∶1，長(zhǎng)柱狀、半截錐狀。

3.2 測(cè)試結(jié)果

在26個(gè)測(cè)點(diǎn)中(表1)，第一組鋯石的Th含量變化為21.13×10-6～1758.96×10-6，U含量變化范圍為69.97×10-6～1203.03×10-6，Th/U比值變化為0.22～1.51；第二組鋯石的Th含量變化為35.91×10-6～919.59×10-6，U含量變化范圍為55.06×10-6～1053.45×10-6，Th/U比值變化為0.33～0.87；第三組鋯石的Th含量變化為118.62×10-6～1828.33×10-6，U含量變化范圍為184.85×10-6～2030.98×10-6，Th/U比值較大，在0.63～1.57之間。Th/U比值較大，均大于0.1，且大多數(shù)大于0.4，表明這些鋯石為巖漿鋯石(Belousova et al.，2002；Wu Yuanbao et al.，2004；Siebel et al.，2005)。

大灘花崗巖體鋯石U-Pb年齡可以分為三組：第一組年齡有10個(gè)測(cè)點(diǎn)(02～03，08，13～17，25～26)，其206Pb/238U年齡介于1913～857Ma之間(圖3a)，可能是巖漿捕獲的基底巖系的鋯石年齡；第二組有11個(gè)測(cè)點(diǎn)(01，05～07，09～10，18～22)，其206Pb/238U年齡介于843～776 Ma之間，大多數(shù)測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U和207Pb/235U諧和性較好(圖3b)，其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為806±19Ma(MSWD=0.56)(圖3c)，代表了大灘花崗巖體的結(jié)晶年齡；第三組有5個(gè)測(cè)點(diǎn)(04，11～12，23～24)，206Pb/238U年齡分別為457Ma、559Ma、517Ma、403Ma和469Ma，可能為巖體中穿插的石英脈侵入年齡。因此，本文將大灘花崗巖體的結(jié)晶年齡確定為806±19Ma，其形成時(shí)代為新元古代晚期。

4 大灘花崗巖體地球化學(xué)特征

4.1 主量元素地球化學(xué)

大灘花崗巖體的主量元素(表2)具有如下特征：巖石的SiO2含量較高且變化范圍較窄(74.12%～77.10%)，顯示硅過(guò)飽和。在TAS巖石分類圖解(圖4)上，大灘花崗巖體落入花崗巖區(qū)域內(nèi)。Al2O3含量較高(11.86%～12.56%)，A/CNK在0.93～1.05之間，平均為1.01；FeO/FeO+MgO比值較低(0.69～0.89)，顯示準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì)特征，在A/NK—A/CNK圖解上(圖5)數(shù)據(jù)點(diǎn)大多數(shù)落入過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)，只有兩個(gè)點(diǎn)(5555)落入準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)。全堿含量較低(5.55%～6.45%)，K2O/Na2O比值在0.21～0.30之間，平均為0.26，里特曼指數(shù)σ在1.00～1.28之間，在SiO2—K2O圖解中(圖6)大灘花崗巖體均落入低鉀—鈣堿系列和中鉀—鈣堿系列界線附近。在主量元素與SiO2的Harker圖解(圖7)中，Al2O3、TFeO、TiO2、MgO、CaO、P2O5與SiO2呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系；SiO2/MgO—Al2O3/MgO、Na2O/CaO—Al2O3/CaO、Na2O/CaO—SiO2/CaO呈正相關(guān)關(guān)系，反映大灘花崗巖體的原始巖漿可能為同源巖漿。

表 2 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體主量元素(%)和微量元素(×10-6)組成Table 2 Major element data components (%) and trace element abundance (×10-6) for the Datan granite in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block

注：A/CNK=n( Al2O3)/[n(CaO)+n(Na2O)+n(K2O)]；δEu=2 EuN/(SmN+GdN)，用于標(biāo)準(zhǔn)化的球粒隕石數(shù)據(jù)據(jù)Sun等, 1989。

圖 4 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體TAS圖解(據(jù)Middlemost, 1994)Fig. 4 TAS diagrams for the Datan granite in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block (after Middlemost, 1994)

圖 5 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體A/NK—A/CNK圖解(據(jù)Maniar等，1989，虛線代表I型和S型花崗巖之間的邊界，據(jù)Chappell等，1992)Fig. 5 A/NK—A/CNK diagrams for the Datan granite in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block (after Maniar and Piccoli，1989，Dashed line represents boundary between I- and S-type granitoides, after Chappell et al., 1992)

圖 6 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體SiO2—K2O圖解(據(jù)Rickwood，1989)Fig. 6 SiO2—K2O diagrams for the Datan granite in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block(after Rickwood, 1989)

4.2 微量元素地球化學(xué)

大灘花崗巖體稀土元素(表2)特征表明，REE總量較低(97.69×10-6～189.60×10-6，平均為140.85×10-6)；輕、重稀土元素之間分餾較明顯(LREE/HREE為3.03～5.71，平均為4.19)。LREE相對(duì)富集，HREE相對(duì)虧損，LREE內(nèi)部分異較為明顯，(La/Sm)N為2.18～3.97，平均為2.79。重稀土明顯虧損可能是殘留體中含較大數(shù)量的極富重稀土的石榴子石和角閃石(Patino-Douce et al.，1991)造成的。La/Yb為3.40～7.72，平均為4.93；(La/Yb)N為2.44～5.54，平均為3.54，表明是在陸殼底部高壓力下源區(qū)巖石脫水熔融形成的。在稀土元素配分圖上(圖8)顯示具Eu弱—中等虧損的的輕稀土富集型，Eu的虧損可能是斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶引起。δEu為0.55～0.81，平均為0.63，區(qū)別于幔源型花崗巖和花崗巖化型花崗巖。

圖 7 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體Harker圖解Fig. 7 Harker diagrams of the Datan granite in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block

圖 8 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)Sun等，1989)Fig. 8 Chondrite-normalized REE patterns for the Datan granite in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block(chondrite data for normalization taken from Sun et al., 1989)

由表2和圖9可知，大灘花崗巖體微量元素具有如下特征：低Rb、高Ba和較低的Rb/Sr(0.06～0.38)、Rb/Ba(0.04～0.07)以及高的K/Rb(165.70～315.32)比值。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上，顯示高場(chǎng)強(qiáng)元素Th、Nb、Ta、P和大離子親石元素Rb、Sr、Ti明顯虧損，而Ba、U、La、Zr、Hf、Nd等元素具有明顯的正異常。Nb、P的虧損說(shuō)明斜長(zhǎng)石作為熔融殘留相或結(jié)晶分離相存在，即在熔融過(guò)程中斜長(zhǎng)石沒(méi)有耗盡(Patino-Douce et al.，1991，1995，1998；Patino-Douce，1999)。Sr、P、Ti的虧損表明了花崗巖具有正常大陸弧花崗巖的特征，Nb的虧損表明其與成熟大陸弧花崗巖相異，反映該花崗巖更具有大陸殼的特征，是增生在大陸邊緣的新的地殼。Zr的富集和Nb、Ta、Ti的虧損表明巖漿源區(qū)巖石中以陸殼組分為主(Green et al.，1987；Green，1995；Barth et al.，2000)。Nb、P、Ti的虧損和Ba的富集顯示了I型花崗巖的特征。Nb虧損同時(shí)還伴隨著Nb/Ta比下降，Nb/Ta比值較低(11.58～17.70，平均為15.73)，這表明Nb/Ta這一對(duì)互代元素已開(kāi)始分餾，是一種典型的殼源的成因類型。各樣品的微量元素蛛網(wǎng)圖與稀土元素配分曲線形態(tài)幾乎完全一致，表明其為同時(shí)代和同來(lái)源的產(chǎn)物。

5 討論

5.1 巖漿源區(qū)及巖石成因

在礦物學(xué)方面，大灘花崗巖體中普遍出現(xiàn)了I型花崗巖的典型礦物學(xué)標(biāo)志角閃石，副礦物組合中普遍出現(xiàn)榍石、磁鐵礦，而未見(jiàn)富鋁礦物，CIPW 標(biāo)準(zhǔn)礦物中大多出現(xiàn)了剛玉分子，但含量較低(0%～0.63%)，均小于1%，區(qū)別于S型花崗巖(Chappell et al.，1974)。

圖 10 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體La—La/Sm(a)和Zr—Zr/Sm(b)圖解(據(jù)Allegre等，1978)Fig. 10 La—La/Sm (a) and Zr—Zr/Sm (b) diagrams for the Datan granite in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block (after Allegre et al.，1978)

圖 9 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)Sun等，1989)Fig. 9 Trace element spider diagram for the Datan granite in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block (primitive mantle data for normalization taken from Sun et al., 1989)

圖 11 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體巖石類型判別圖(a) 據(jù)Jahn等，1999；(b)、(c) 據(jù)Chappell等，1992；(d) 據(jù)Collins等, 1982Fig. 11 Diagrams of rock type for the Datan granite in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block (a) after Jahn et al., 1999; (b), (c) after Chappell et al., 1992; (d) after Collins et al., 1982

在地球化學(xué)方面，大灘花崗巖體的Eu具有弱—中等的負(fù)異常，La/Nb(1.94～4.66，平均2.88)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1.0而區(qū)別于地幔來(lái)源的巖漿(DePaolo et al.，2000)，Rb/Sr比值介于0.06～0.38之間，平均值為0.24，遠(yuǎn)小于0.9，接近大陸殼的平均值(0.24，Taylor et al.，1985)，表明該花崗巖的源巖來(lái)自于陸殼物質(zhì)。在La—La/Sm和Zr—Zr/Sm圖解(圖10)中得到印證，所有的樣品點(diǎn)都具有部分熔融的特征，區(qū)別于分離結(jié)晶。在高場(chǎng)強(qiáng)元素Rb/Y—Nb/Y比值圖解(圖11a)上，所有數(shù)據(jù)點(diǎn)均落入下地殼范圍之內(nèi)，反映它們起源于下地殼，與俯沖帶富集地?；蛘哧憵せ烊緹o(wú)關(guān)。已有的研究表明，Rb/Sr比值能靈敏地記錄源區(qū)物質(zhì)的性質(zhì)，當(dāng)Rb/Sr>0.9時(shí)，為S型花崗巖；Rb/Sr<0.9時(shí)，為I型花崗巖(王德滋等，1993)。因此，大灘花崗巖體應(yīng)屬I型花崗巖。大灘花崗巖體為準(zhǔn)過(guò)鋁質(zhì)巖石(A/CNK<1.1)，主量元素相對(duì)富Na2O(Na2O>3.2%)、而貧K2O(4.60%～4.96%)、K2O/Na2O較低<1(0.21～0.32)、P2O5(0.02%～0.06%)，P2O5隨 SiO2的增加而呈現(xiàn)明顯的降低趨勢(shì)(圖11b)，與S型花崗巖演化趨勢(shì)具有明顯差異，與 I型花崗巖演化趨勢(shì)一致。這種趨勢(shì)也可以得到A/CNK—A/NK(圖5)和Rb—Y圖解(圖11c)的支持。在K2O—Na2O圖解(11d)中所有數(shù)據(jù)點(diǎn)均投入到I型花崗巖區(qū)域內(nèi)。低的Rb/Sr(<0.9)和Rb/Ba比值以及高的K/Rb比值，均表明該花崗巖是典型的I型花崗巖(Whalen et al.，1987)。

5.2 構(gòu)造環(huán)境

在Rb—(Yb+Ta)(圖12a)上，數(shù)據(jù)點(diǎn)大多數(shù)落入火山弧花崗巖區(qū)域內(nèi)，部分落在火山弧花崗巖與板內(nèi)花崗巖界線上。在Nb—Y圖解中(圖12b)數(shù)據(jù)點(diǎn)均落入火山弧和同碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi)；在Rb—(Y+Nb)圖解(圖12c)上，數(shù)據(jù)點(diǎn)均落入后碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi)。在Rb/30—Hf—3Ta圖解(圖12d)中數(shù)據(jù)點(diǎn)較集中地落入火山弧花崗巖區(qū)域內(nèi)。

大灘花崗巖體主微量元素特征表明該花崗巖為硅過(guò)飽和、準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì)、鈣堿性系列的花崗巖，Eu具有弱—中等的負(fù)異常，為I型花崗巖。這些花崗巖具有后碰撞花崗巖的特征，巖漿來(lái)源于下地殼基性巖部分熔融，是形成于后碰撞環(huán)境大陸邊緣花崗巖類。

5.3 構(gòu)造意義

新元古代碧口古洋盆向南俯沖到揚(yáng)子地塊西北緣之下而形成揚(yáng)子地塊西北緣的弧—盆體系(裴先治?; 裴先治，1992)，形成了通木梁島弧、彭灌島弧、西鄉(xiāng)島弧和碧口南部的島弧和北部的古洋盆組成的弧溝系活動(dòng)大陸邊緣。后龍門山轎子頂穹隆構(gòu)造核部的通木梁群島弧型鈣堿性火山巖系和碧口地塊中以碧口群火山巖為代表的洋中脊玄武巖、洋島堿性玄武巖、洋島拉斑玄武巖等幾種殘余洋殼的組成單元(Lai Shaocong et al.，2007)，代表了新元古代揚(yáng)子地塊西北緣活動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造體系，是對(duì)新元古代揚(yáng)子地塊周緣Rodinia超大陸聚合事件的響應(yīng)。

圖 12 揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶大灘花崗巖體微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解(a)、(b) 據(jù)Pearce等，1984；(c) 據(jù)Pearce，1996；(d) 據(jù)Harris等，1986Fig. 12 Diagrams of the tectonic setting of trace elements for the Datan granite in the Longmen orogenic belt, northwest margin of the Yangtze block. (a) and (b) after Pearce et al., 1984；(c) after Pearce, 1996；(d) after Harris et al., 1986) Post-COLG—后碰撞花崗巖;WPG—板內(nèi)花崗巖；VAG—火山弧花崗巖；Syn-COLG—同碰撞花崗巖； ORG—洋脊花崗巖；LPCG—晚碰撞—碰撞后花崗巖 Post-COLG—Post-Collision Granites; WPG—Within Plate Granites；VAG—Volcanic Arc Granites；Syn-COLG—Syn-Collision Granites；ORG—Ocean Ridge Granites；LPCG—late-Collision and Post-Collision Granites

最新的研究表明，碧口群火山巖南部形成于島弧環(huán)境(閆全人等，2004；李永飛等，2006；Li Yongfei et al.，2007)，北部董家河變質(zhì)火山巖帶為一典型的蛇綠巖套，是碧口群火山巖系的重要組成部分(Lai Shaocong et al.，2007)，表明曾經(jīng)發(fā)育過(guò)古洋盆，其中的輝長(zhǎng)巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為839.2±8.2Ma(Lai Shaocong et al.，2007)，碧口地塊北側(cè)橫丹群濁積巖系碎屑鋯石SHRIMP U-Pb測(cè)年結(jié)果為850～750Ma(Druschke et al.，2006)，東段勉(縣)—略(陽(yáng))—寧(強(qiáng))三角區(qū)的蛇綠巖中鎂鐵質(zhì)巖的形成時(shí)代為827±14～815±24Ma(閆全人等，2007)，表明這套輝長(zhǎng)巖與基性火山巖為同一時(shí)期形成的產(chǎn)物，說(shuō)明碧口火山巖系形成時(shí)代為新元古代(Li Yongfei et al.，2007)。后龍門山造山帶南側(cè)的漢南—米倉(cāng)山構(gòu)造帶中新元古代鐵船山組火山巖系主要由堿性—亞堿性系列的基性、酸性火山熔巖—火山碎屑巖—碎屑沉積巖組成(馬潤(rùn)則等，1997)，總體屬略富堿的熔巖系列(李庭柱等，1995)，形成于新元古代(李建林等，1978)，為陸上火山噴發(fā)環(huán)境(李建林等，1978；唐海清，1984)，而北部的西鄉(xiāng)群火山—沉積巖系，為一套底部為海相向上漸變?yōu)楹ｊ懡换ハ嗟木藓窕鹕匠练e巖系，其形成時(shí)代在946～820Ma之間(Zhang Zongqing et al.，2001；凌文黎等，2002；趙鳳清等，2006)，形成于大陸邊緣島弧環(huán)境(陶洪祥等，1982a，1982b，1986；程建萍等，2000；凌文黎等，2001，2002)。后龍門山造山帶中南段的彭灌地區(qū)出露的新元古代中酸性侵入巖的形成時(shí)代在859～699Ma(馬永旺等，1996)，形成于俯沖匯聚和島弧構(gòu)造環(huán)境(詹行禮等，1986；劉肇昌等，1990；張沛等，2008)?？刀ㄈ盒鋷r的形成時(shí)代約為830Ma，認(rèn)為揚(yáng)子地塊西緣新元古代為島弧環(huán)境(杜利林等，2007)。另外，通過(guò)對(duì)前龍門山褶皺沖斷帶和后龍門山造山帶的前寒武紀(jì)到三疊紀(jì)碎屑沉積巖研究也證實(shí)了新元古代揚(yáng)子地塊西緣的島弧構(gòu)造環(huán)境(Chen Yuelong et al.，2005；陳岳龍等，2006)。而后龍門山轎子頂穹隆構(gòu)造核部通木梁群火山巖具有島弧火山巖的特征，形成于俯沖型火山島弧環(huán)境，LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡值介于1000±7～829±6Ma之間(裴先治未刊資料)。因此，揚(yáng)子地塊西北緣活動(dòng)大陸邊緣的發(fā)育主要在新元古代青白口紀(jì)，而發(fā)生自北西向南東方向的洋殼俯沖以及弧陸碰撞造山作用時(shí)間主要在810Ma之前。反映在以碧口群火山巖為代表的古洋殼向南的俯沖作用形成了新元古代通木梁群島弧型火山巖系，應(yīng)是揚(yáng)子地塊西北緣對(duì)Rodinia超大陸聚合事件的響應(yīng)。

810Ma之后進(jìn)入Rodinia超大陸的裂解階段，主要表現(xiàn)為大規(guī)模的巖漿侵入，在巖漿侵入之前局部有火山巖的噴發(fā)?；鹕綆r以劉家坪穹隆構(gòu)造核部的劉家坪群火山巖系為代表，該套火山巖為一套酸性鈣堿性火山巖，具有大陸裂谷流紋巖特征，為典型的殼源巖漿系列，形成于大陸邊緣，處于從擠壓到拉張的狀態(tài)，是增厚地殼在重力作用下發(fā)生伸展垮塌的裂谷作用的產(chǎn)物，其形成時(shí)代為809±11Ma(MSWD=2.2)，表明在810Ma之后后龍門山造山帶已處于初始裂解環(huán)境(李佐臣，2009)。侵入巖出露較多，范圍較廣，為基底巖系的主體，在大多數(shù)構(gòu)造單元中均有分布(碧口地塊除外)。其中在后龍門山造山帶中大灘I型花崗巖具有正常大陸弧花崗巖的特征，巖漿起源于下地殼，是后碰撞大陸邊緣環(huán)境下形成的花崗巖，鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為806±19Ma。轎子頂過(guò)鋁質(zhì)花崗巖體的鋯石SHRIMP U-Pb年齡為793±11Ma和792±11Ma，代表了后碰撞型花崗巖，是碰撞造山過(guò)程中地殼加厚伸展跨塌階段形成的(Pei Xianzhi et al.，2009)。漢南—米倉(cāng)山構(gòu)造帶的新元古代侵入巖主要包括霓霞巖—堿性輝長(zhǎng)巖系列和正長(zhǎng)巖系列兩個(gè)系列(許繼鋒，1993)，形成于大陸裂谷環(huán)境(馬潤(rùn)則等，1997；肖淵甫等，1997；程建萍等，2000)，裂解的時(shí)限在810～710Ma之間(陸松年，1998；陸松年等，2003)。形成于820～780Ma的望江山和畢機(jī)溝雜巖體，被認(rèn)為是與新元古代羅迪尼亞大陸裂解的產(chǎn)物(Zhou Meifu et al.，2002)。揚(yáng)子地塊西緣的鹽邊群玄武質(zhì)巖石巖漿結(jié)晶年齡為782±53Ma，形成于弧后盆地環(huán)境(杜利林等，2005)。侵入于西鄉(xiāng)群中的侵入巖體形成時(shí)代基本在785～760Ma之間，形成于陸內(nèi)裂谷環(huán)境(肖潤(rùn)甫等，1998；凌文黎等，2001；趙鳳清等，2006)。南秦嶺耀嶺河群裂谷型變質(zhì)基性火山巖和凝灰?guī)r的TIMS法鋯石U-Pb同位素年齡808±6Ma和746±2Ma(李懷坤等，2003)。而南秦嶺周庵超鎂鐵質(zhì)巖體被認(rèn)為是揚(yáng)子板塊北緣新元古代 Rodinia超大陸裂解過(guò)程最晚期的產(chǎn)物(Wang Mengxi et al.，2013)。李獻(xiàn)華等(2012)通過(guò)對(duì)揚(yáng)子地塊東部和西部前寒武紀(jì)碎屑鋯石年齡譜統(tǒng)計(jì)研究表明東西部均存在一個(gè)810Ma顯著的峰，認(rèn)為揚(yáng)子塊體沉積巖中新元古代鋯石的比例占絕對(duì)多數(shù)，和整個(gè)揚(yáng)子塊體上大規(guī)模的新元古代花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。因此，在810Ma之后，區(qū)域上屬于裂解構(gòu)造環(huán)境，盡管也顯示島弧/碰撞型地球化學(xué)特征，但它們不太可能是在板塊俯沖或碰撞階段形成的，而應(yīng)該是統(tǒng)一的裂解機(jī)制下形成的，Rodinia超大陸的初始裂解階段產(chǎn)物。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)揚(yáng)子地塊西北緣后龍門山大灘花崗巖體的鋯石U-Pb年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，可以得到如下結(jié)論：

(1)大灘花崗巖體的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果表明其形成于806±19Ma(MSWD=0.56)，其形成時(shí)代為新元古代晚期。

(2)大灘花崗巖體為典型的I型花崗巖，具有硅過(guò)飽和、準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì)、鈣堿性系列的巖石，Eu具有弱—中等的負(fù)異常，巖漿起源于下地殼，是下地殼部分熔融的產(chǎn)物。

(3)大灘花崗巖體具有后碰撞巖漿活動(dòng)的特征，為后造山花崗巖。大灘花崗巖體是Rodinia超大陸初始裂解階段產(chǎn)物。

致謝： 本文中LA-ICP-MS單顆粒鋯石U-Pb年齡測(cè)試得到了西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室柳小明博士、弓虎軍博士、第五春榮博士的幫助和指導(dǎo)；主量元素、微量元素分析測(cè)試得到中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李禾的大力支持; 參加野外工作的還有馮建赟碩士、孫雨碩士; 審稿專家提出了寶貴修改意見(jiàn)；在此謹(jǐn)致謝忱！

注釋/Notes

? 裴先治. 1989. 揚(yáng)子板塊西北緣碧口地區(qū)前震且系構(gòu)造特征及其演化. 導(dǎo)師：宮同倫, 尚瑞鈞, 陶洪祥. 西安：西安地質(zhì)學(xué)院碩士學(xué)位論文，1～151.

? 地質(zhì)部陜西省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)二十三分隊(duì), 1967. 1∶20萬(wàn)碧口幅地質(zhì)圖和區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(內(nèi)部資料).