上海南部齊賢橋輝石閃長(zhǎng)巖體的鋯石U-Pb定年及其地質(zhì)意義

謝建磊

（1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430074；2. 上海市地質(zhì)調(diào)查研究院，上海 200072）

上海地區(qū)位于揚(yáng)子地塊和華夏地塊之間的欽杭結(jié)合帶東端，斷裂構(gòu)造比較發(fā)育?；鶐r除在西南部呈零星剝蝕殘丘出露外，廣為松散層覆蓋?，F(xiàn)有主要地質(zhì)構(gòu)造特征認(rèn)識(shí)主要是基于全市800多個(gè)基巖鉆孔、區(qū)域重磁場(chǎng)特征解釋和反演、MT等深部地球物理勘查資料，通過(guò)區(qū)域地質(zhì)條件對(duì)比獲得的。除局部為前震旦系—下古生界和上白堊統(tǒng)—古近系外，火山碎屑巖類、火山巖類和不同產(chǎn)狀的侵入巖類分布較為廣泛，多為燕山—喜馬拉雅山期建造。侵入巖多呈巖株、巖脈產(chǎn)出，尤其是在中、南部地區(qū)。20世紀(jì)90年代前，通過(guò)單礦物或全巖K-Ar法測(cè)年，獲得了一批119.6～40.7Ma間的年齡，并劃分了上海地區(qū)的侵入巖期次[1]。

K-Ar法測(cè)年自1950年首次被運(yùn)用以來(lái)，逐漸成為地質(zhì)學(xué)中一種常規(guī)定年方法，但該方法具有很大局限性，受封閉溫度較低、K易丟失、過(guò)剩Ar和礦物多期性等問(wèn)題的制約，后期熱事件的干擾會(huì)使該方法獲得的年齡偏小[2]。而鋯石由于性質(zhì)穩(wěn)定，U-Pb同位素體系封閉溫度極高，單顆粒鋯石原位定年已成為現(xiàn)代固體地球科學(xué)研究的關(guān)鍵技術(shù)之一[3]。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造、巖漿熱事件較多，中新世仍形成廣布的玄武巖類[1]。張堰地區(qū)侵入巖的K-Ar法測(cè)年結(jié)果差別較大[1]，除測(cè)年對(duì)象影響外，也表明后期熱事件的干擾作用，如石英閃長(zhǎng)巖119.6Ma（黑云母）、102.2Ma（金云母）、95.7Ma（全巖），角閃輝綠巖102Ma（角閃石）、112.7Ma（全巖），輝綠巖106Ma（全巖）和花崗斑巖88.1Ma（黑云母）。自2003年始，鄰區(qū)在早期K-Ar法測(cè)年基礎(chǔ)上，開始有相關(guān)巖體的鋯石U-Pb年齡報(bào)道，近幾年來(lái)明顯增多[4-～8]?；诖?，本文對(duì)上海南部齊賢橋輝石閃長(zhǎng)巖體進(jìn)行了LA-ΙCP-MS鋯石U-Pb定年，獲取了巖體的侵位年齡，并對(duì)其地質(zhì)構(gòu)造指示意義進(jìn)行了討論。

1 地質(zhì)特征概況

該巖體為隱伏巖體，主要由區(qū)域重力、航磁異常特征圈定，沿布格重力異常梯度帶分布，且航磁異常特征明顯，并為齊CK1、齊CK4、齊CK5、齊CK7等鉆孔驗(yàn)證。埋深在220～240m左右，規(guī)模較小，近圓形，直徑約4km，面積至少約2.8km2，呈小型巖株（圖1），侵位于上侏羅統(tǒng)火山碎屑巖類和下古生界碳酸鹽巖類之中。

構(gòu)造位置上處于朱涇—南匯復(fù)背斜和查山—大團(tuán)復(fù)向斜之間、松江—北橋斷陷盆地南緣。北東向張堰—南匯斷裂、北西向太倉(cāng)—奉賢斷裂和北西西向馬橋—金匯斷裂在巖體附近交匯。其中，張堰—南匯斷裂帶是區(qū)內(nèi)的一條重要北東向斷裂構(gòu)造，沿線分布有多個(gè)呈串珠狀的中酸性侵入體，主要巖性為石英閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和花崗斑巖。此外，鉆孔顯示還發(fā)育有輝綠巖類、煌斑巖等。齊賢橋輝石閃長(zhǎng)巖體位于該斷裂帶中部。

圖1 上海地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及研究巖體位置Fig.1 Regional geological sketch map of Shanghai area and position of the research pluton

2 巖石學(xué)特征

巖體巖石類型較多，以黑云母輝石閃長(zhǎng)巖為主，多見輝石閃長(zhǎng)巖、黑云母閃長(zhǎng)巖，偶見石英閃長(zhǎng)巖，穿插有花崗斑巖、沸石和長(zhǎng)石脈體，鉆孔顯示539m以下過(guò)渡為似斑狀花崗巖。在齊CK1孔401m和齊CK4孔464m處采集兩塊樣品進(jìn)行了巖石學(xué)特征研究和定年。

輝石閃長(zhǎng)巖巖石呈黑灰色，節(jié)理中方解石和黃鐵礦細(xì)脈充填，塊狀構(gòu)造，不等粒輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，板狀和柱狀礦物微定向排列。斜長(zhǎng)石約70～80%，板狀，聚片雙晶極發(fā)育，偶見微弱環(huán)帶結(jié)構(gòu)。具有至少兩個(gè)世代，被早期斜長(zhǎng)石和黑云母包含。鉀長(zhǎng)石含量約5%，以正長(zhǎng)石為主。部分長(zhǎng)石表面絹云母化。黑云母，片狀，約占5%，多分布在輝石和角閃石周圍。普通輝石，短柱狀，約占10%。角閃石偶見。暗色礦物蝕變較為明顯，多綠泥石化。此外，見有鋯石、磁鐵礦、磷灰石等副礦物。

3 分析方法

巖石碎樣和鋯石分選在河北省廊坊市科大巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司完成，樣品量2.5kg。經(jīng)過(guò)清洗、粗碎和細(xì)碎，使礦物單體最大限度分離，使用一次性網(wǎng)布層層過(guò)篩后，采用手工淘洗獲取重砂，再經(jīng)電磁選、重液（三溴甲烷和二碘甲烷）分離后，在雙目顯微鏡和偏光顯微鏡下挑出無(wú)裂痕、連晶及包體類型的鋯石。共挑選鋯石200粒，透明度較差，自形—半自形，晶形良好，短柱狀或長(zhǎng)柱狀，以短柱狀為主，部分呈不規(guī)則狀。

鋯石陰極發(fā)光和LA-ΙCPMS原位年齡測(cè)定在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。通過(guò)鋯石陰極發(fā)光圖像分析，選擇測(cè)點(diǎn)位置，然后采用激光剝蝕等離子體分析技術(shù)進(jìn)行微區(qū)原位單點(diǎn)U-Pb定年。

測(cè)試前，將挑選的鋯石置于環(huán)氧樹脂澆鑄的圓形靶上，磨蝕和拋光至約一半使鋯石內(nèi)部暴露，在JXA-8100電子探針配備的MonoCL3系統(tǒng)上進(jìn)行陰極發(fā)光照相。加速電壓為15Kv，工作電流為20nA，束斑直徑為1μm。鋯石激光測(cè)年使用的ΙCP-MS型號(hào)為Agilent 7500a，激光剝蝕為德國(guó)Lamda Physik公司的GeoLas 200M深紫外（DUV）193nm的ArF準(zhǔn)分子（excimer）系統(tǒng)。以哈佛大學(xué)標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作外標(biāo)校正，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)NΙST610中的Si29作為內(nèi)標(biāo)校正和儀器最佳化。測(cè)試的剝蝕激光直徑為32μm，普通鉛含量利用204Pb的計(jì)數(shù)來(lái)估算。同位素比值數(shù)據(jù)處理采用Gliter軟件完成，年齡計(jì)算和校正采用Ludwig（2003）的ΙSOPLOT（3.0版）程序計(jì)算。鋯石單點(diǎn)數(shù)據(jù)誤差均為1σ，加權(quán)平均年齡具有95%的置信度。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石成因

鋯石陰極發(fā)光圖像見圖2，類型多樣，多呈自形—半自形，大多呈典型的長(zhǎng)柱、短柱狀，個(gè)別不規(guī)則狀，多數(shù)晶形發(fā)育較差，長(zhǎng)軸一般在120～240μm，長(zhǎng)寬比多在1.3～3，晶面清晰可辯，光滑，晶棱平直，具有清晰的韻律狀環(huán)帶結(jié)構(gòu)，屬于典型的巖漿結(jié)晶產(chǎn)物[3]。

圖2 樣品中鋯石顆粒的陰極發(fā)光圖像及激光剝蝕點(diǎn)位Fig.2 Zircon CL images and the dating position

部分鋯石顆粒晶棱和晶角已圓化，成港灣狀，表面大多見溶蝕坑，且大多數(shù)鋯石振蕩環(huán)帶的寬度較寬，這些特征都反映出此巖體的成巖溫度較高。

大量的研究結(jié)果表明，不同成因鋯石有不同的Th、U含量及Th/U比值，巖漿鋯石的Th、U含量較高，Th/U比值較大（一般大于0.4）[3]。該巖體中的Th、U含量分別在58.88～390.52ppm、74.98～688.45ppm，Th與U含量之間整體上呈較好的正相關(guān)關(guān)系，Th/U比值在1.24～2.43（表1）。同樣表明為巖漿結(jié)晶鋯石。

表1 鋯石LA-ΙCP-MS的U-Th-Pb同位素分析結(jié)果Table 1 The analysis result of Zircon U-Th-Pb isotope by LA-ΙCP-MS

4.2 鋯石U-Pb年齡

共測(cè)試了20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，除3、6、19、20三個(gè)測(cè)點(diǎn)略偏離諧和曲線外，其余16個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)均落在了一致曲線上。206Pb/238U表面年齡比較集中，介于98.2±1.21 Ma～117.1±2.15Ma，加權(quán)平均年齡為99.5±1.2Ma，MSWD為4.8（圖3）。作為平行樣，在該巖體的齊CK4孔中采集了另外一塊樣品同時(shí)進(jìn)行定年，獲得的年齡值在100.56±0.57Ma，進(jìn)一步驗(yàn)證了本次測(cè)年的可靠性。因此，該巖體的侵位年齡應(yīng)在98.3～101.3Ma。

圖3 鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.3 U-Pb concordia plots for zircons from pluton sample

5 討論

5.1 區(qū)內(nèi)燕山晚期巖漿作用的年代學(xué)約束

本次研究獲得的齊賢橋輝石閃長(zhǎng)巖體98.3～101.3Ma的侵位年齡及其鋯石、巖石學(xué)特征進(jìn)一步對(duì)區(qū)內(nèi)巖漿作用提供了約束。鋯石晶形、晶體表面熔蝕形貌的形成，表明鋯石及其寄主巖石結(jié)晶后又曾受到熔蝕。一般地，巖漿溫度的升高與巖漿結(jié)晶作用釋放的潛熱有關(guān)，或與深部巖漿上升補(bǔ)給提供的熱量有關(guān)，或者是深部巖漿上升侵位減壓升溫所致[9]?；◢彴邘r巖脈穿插、似斑狀花崗巖、兩個(gè)世代的斜長(zhǎng)石等特征的發(fā)育，都表明本次侵入事件后，區(qū)內(nèi)仍有明顯的巖漿侵入作用。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)將區(qū)內(nèi)燕山晚期的巖漿作用劃分有四次，有從基性—中性—酸性的演化規(guī)律，并以楓涇—川沙斷裂為界，劃分為北部酸性巖區(qū)和南部中性巖區(qū)[1]。第一次基性侵入巖K-Ar年齡在102～112.7Ma，第二次基性—中性侵入巖K-Ar年齡在119.6～120.1Ma、102.2Ma、95.7Ma，第三次酸性侵入巖K-Ar年齡在107.1～112.2Ma，第四次酸性侵入脈巖K-Ar年齡在81～88.1Ma。從現(xiàn)有資料看，獲得102～112.7Ma的基性巖體都發(fā)生過(guò)明顯的熱變質(zhì)作用，甚至角巖化，接觸變質(zhì)作用的溫度變化范圍在多在30～900℃，因此，該年齡應(yīng)代表該期巖體以后的熱事件年代。基性—中性巖中獲得的102.2Ma、95.7Ma年齡與本研究獲得的巖漿侵位年齡相當(dāng)，應(yīng)該為該次巖漿熱事件的記錄。

區(qū)域上，170Ma之后至白堊紀(jì)結(jié)束是中國(guó)東南部巖漿活動(dòng)的活躍期，在約100百萬(wàn)年內(nèi)形成了巨量的火成巖。大量資料顯示，欽杭結(jié)合帶是一條構(gòu)造一巖漿活動(dòng)帶[10]，部分學(xué)者認(rèn)為浙西北地區(qū)的侵入作用大致在160～140Ma，浙東南地區(qū)在130～70Ma[11]；但近幾年，在杭州、臨安、安吉、紹興、富陽(yáng)等地報(bào)道了大量小于140Ma的年齡，如安吉塢山關(guān)雜巖體133.9±13Ma～141±1.4Ma、安吉石英二長(zhǎng)斑巖137.3±1.6Ma、臨安夏色嶺花崗巖體126.9±1.7Ma、臨安順溪花崗巖巖體125.5±1.1Ma～123.5±2.3Ma、富陽(yáng)神功村二長(zhǎng)花崗斑巖脈117.7±2.7Ma、杭州泗嶺花崗巖89.8～93.4Ma等[4～8,12]，表明巖漿侵入時(shí)期可以持續(xù)到早晚白堊世之交。此外，贛杭構(gòu)造帶中基性巖多形成于180Ma左右、145～150Ma、120～140Ma、95～110Ma和65～80Ma幾個(gè)階段，其中，120～140Ma和95～110Ma的峰值最為集中，為巖漿活動(dòng)最為強(qiáng)烈的期次[13]。

綜合區(qū)域巖漿侵入活動(dòng)和已有年齡數(shù)據(jù)特征，區(qū)內(nèi)燕山晚期侵入作用至少可限定有三次，約在119.6～120.1Ma、98.3～112.7Ma和81～88.1Ma左右，其他期次的識(shí)別還需要更多資料證實(shí)。該侵入巖階段的劃分也與浙西、浙東地區(qū)的火山作用階段基本一致。陶奎元等指出浙江中生代火山活動(dòng)時(shí)代為132～83Ma。浙西為130～117Ma，其中勞村組為130～128Ma、黃尖組129～127Ma、壽昌組124～121Ma、橫山組117Ma。浙東為130～83Ma，其中磨石山群為132～101Ma、永康群101～83Ma，110～100Ma是兩個(gè)構(gòu)造巖漿事件轉(zhuǎn)折的時(shí)期。大面積分布的浙西勞村組、黃尖組和浙東高塢組、西山頭組火山巖時(shí)代均集中在130～121Ma之間[14]。這表明，大面積分布的火山巖時(shí)代與本文劃定的第一階段巖漿侵入事件和浙西北地區(qū)報(bào)道的大量侵入巖年齡相當(dāng)。

5.2 欽杭成礦帶北部燕山晚期成巖成礦時(shí)間約束

欽杭成礦帶為一重要的區(qū)域成礦帶[10]，張堰地區(qū)發(fā)育上海地區(qū)唯一的矽卡巖型銅礦床，伴生Ag、Zn和Fe[15]，與成礦關(guān)系密切的石英閃長(zhǎng)巖為本次劃分的119.6～120.1Ma左右的巖漿侵入產(chǎn)物。已有成果證實(shí)中部德興地區(qū)往東部浙西一皖南一帶，成巖成礦時(shí)代具有逐漸變新的規(guī)律，浙江和江西一帶成巖成礦時(shí)代從170Ma到134Ma[8]，至上海境內(nèi)可至120Ma左右。

5.3 構(gòu)造意義

燕山晚期，中國(guó)大陸，乃至東亞大陸邊緣處于持續(xù)伸展階段，尤其是110Ma左右伸展作用趨于強(qiáng)烈[16]。鄰區(qū)的研究表明，本區(qū)141～137Ma前后已處于伸展體制背景之下[8]?；桶邘r脈和A型花崗巖通常是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后期松弛階段張性環(huán)境的產(chǎn)物。位于張堰—南匯斷裂帶西部的張堰地區(qū)在早期石英閃長(zhǎng)巖侵位形成后，有煌斑巖呈巖脈產(chǎn)出[15]，杭州A型花崗巖發(fā)育[12]，北橋—松江斷陷盆地發(fā)育，這些都指示燕山晚期區(qū)內(nèi)的伸展體制和該斷裂帶張性特征。

張堰—南匯斷裂帶形成歷史較早，在MT剖面上呈縱深低阻帶特征，與楓涇—川沙斷裂之間的軟流圈明顯上涌，反映斷裂切割較深[17]。據(jù)對(duì)鄰近坦直地區(qū)輝石閃長(zhǎng)巖的地球化學(xué)研究，輝石閃長(zhǎng)巖類的里特曼指數(shù)δ為3.62～3.83，呈堿性巖，且該類巖體含有較多的幔源組分[1,17]，可能與燕山晚期伸展體制下張堰—南匯斷裂帶的深切活動(dòng)相關(guān)。巖體形態(tài)規(guī)則、成近圓狀，顯示在伸展體制下，巖體的順斷裂被動(dòng)侵入特征，且稍長(zhǎng)軸向呈NE向，可能與北東向斷裂構(gòu)造關(guān)系密切。此外，由于太倉(cāng)—奉賢斷裂深切至上地幔，對(duì)中新統(tǒng)玄武巖的分布具有明顯控制作用[18]，可能對(duì)巖體具有一定的控制作用。

區(qū)內(nèi)侵入作用主要發(fā)生在119.6～120.1Ma之后，尤其是98.3～112.7Ma和81～88.1Ma左右，缺少之前中晚侏羅世以來(lái)的巖漿記錄，明顯比通常用于對(duì)比的浙西北地區(qū)火成巖年齡偏年輕，反而與溫州—鎮(zhèn)海斷裂帶、江山—紹興斷裂帶之間的浙東南地區(qū)火成巖年齡相似，可能指示燕山晚期以來(lái)浙東南和上海地區(qū)構(gòu)造體制的一致性。

6 結(jié)論

（1）奉賢齊賢橋輝石閃長(zhǎng)巖體形成于早晚白堊世之交，巖體侵位年齡在99.5±1.2Ma～100.56±0.57Ma。

（2）結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析，將區(qū)內(nèi)燕山晚期侵入作用劃分為三次，分別約在119.6～120.1Ma、98.3～112.7Ma和81～88.1Ma左右，以后兩者為主。進(jìn)一步證實(shí)欽杭成礦帶從中部德興地區(qū)往東部一帶成巖成礦時(shí)代逐漸變新的規(guī)律，至上海境內(nèi)可至120Ma左右。

（3）奉賢齊賢橋輝石閃長(zhǎng)巖體形成于燕山晚期的伸展拉伸體制背景下，主要受張堰—南匯斷裂帶控制呈被動(dòng)侵位特征，可能受太倉(cāng)—奉賢斷裂影響。

（4）燕山晚期以來(lái)，上海地區(qū)的巖漿作用年代與江山—紹興斷裂、溫州—鎮(zhèn)海斷裂帶間的浙東南地區(qū)具有很大相似性，可能指示該階段浙東南和上海地區(qū)構(gòu)造體制的一致性。

致謝：上海市地質(zhì)調(diào)查研究院徐明德高級(jí)工程師在樣品采集、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院湯華云副教授在鋯石陰極發(fā)光和U-Pb年齡數(shù)據(jù)的解釋中給予了幫助，在此一并表示感謝。

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