江西湖溪花崗質(zhì)糜棱巖的鋯石U-Th-Pb年齡及地質(zhì)意義

李 娜, 王國(guó)芝, 王 東, 張永清, 耿建真, 付小文

(1.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059; 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610081;3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170; 4.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 物探隊(duì)，成都 610072)

江西湖溪花崗質(zhì)糜棱巖的鋯石U-Th-Pb年齡及地質(zhì)意義

李 娜1, 王國(guó)芝1, 王 東2, 張永清3, 耿建真3, 付小文4

(1.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059; 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610081;3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170; 4.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 物探隊(duì)，成都 610072)

通過(guò)對(duì)江西湖溪地區(qū)震旦紀(jì)地層中的花崗質(zhì)糜棱巖進(jìn)行野外和室內(nèi)的綜合研究表明，前人所稱(chēng)震旦系中的混合巖實(shí)際上為變形程度不同的花崗質(zhì)糜棱巖。陰極發(fā)光圖像顯示鋯石內(nèi)部發(fā)育振蕩環(huán)帶，具有重熔再造巖漿成因的特征。采用LA-ICP-MS方法對(duì)其年代學(xué)進(jìn)行限定，所獲得的919 Ma年齡為古老基底殘留鋯石年齡，412±3 Ma年齡為巖漿形成年齡。巖體形成后可能先后經(jīng)歷了 370±3 Ma B.P.和317±4 Ma B.P.兩次隆升冷卻。研究區(qū)廣泛發(fā)育的走滑變形和花崗巖的糜棱巖化應(yīng)當(dāng)是發(fā)生于317±4 Ma B.P.之后。

江西；花崗質(zhì)糜棱巖；鋯石；U-Th-Pb年齡

江南造山帶位于揚(yáng)子板塊和華夏板塊的結(jié)合部位，是研究華南區(qū)域構(gòu)造演化的關(guān)鍵地區(qū)。近年來(lái)，大量的同位素年齡數(shù)據(jù)表明揚(yáng)子和華夏板塊的碰撞事件發(fā)生于800～870 Ma B.P.期間[1-8]。由于是斜向碰撞，在揚(yáng)子與華夏間形成了一個(gè)古華南洋殘留洋盆[9,10]。加里東運(yùn)動(dòng)造成了該殘留洋盆的關(guān)閉[1,11]，并在碰撞后的隆升過(guò)程中形成了大量的加里東期花崗巖[12-15]，它們的同位素年齡大都集中在394～446 Ma[16-19]。位于江南造山帶內(nèi)江西湖溪附近的震旦系曾被認(rèn)為其中存在混合巖[20,21]。通過(guò)作者的野外地質(zhì)調(diào)查表明，那些具有眼球狀構(gòu)造的“混合巖”其實(shí)是變形程度不同的花崗質(zhì)糜棱巖。由于對(duì)這部分花崗質(zhì)糜棱巖的研究較少，本文選擇這些花崗質(zhì)糜棱巖作為重點(diǎn)研究對(duì)象，通過(guò)鋯石LA-ICP-MS U-Th-Pb測(cè)齡確定花崗質(zhì)巖石的形成年齡，對(duì)韌性變形的時(shí)間下限進(jìn)行限定，這對(duì)于解釋揚(yáng)子板塊與華夏板塊的拼接、探討江南造山帶的形成演化過(guò)程具有極為重要的科學(xué)意義。

1 樣品特征

江西省湖溪一帶大面積發(fā)育加里東花崗巖體，圍繞巖體分布有震旦系-古生界淺變質(zhì)-未變質(zhì)地層。樣品采自于震旦系地層中，靠近花崗巖體，前人稱(chēng)其為混合巖。采樣點(diǎn)地理坐標(biāo)為東經(jīng)26°10′3.6″，北緯114°44′16.8″。1∶200 000區(qū)調(diào)報(bào)告中所稱(chēng)的“混合巖”呈大小不等的透鏡體夾持于震旦系砂板巖之中，它們具有片麻狀構(gòu)造或眼球狀構(gòu)造，與圍巖界線截然，在側(cè)向上有的延伸較遠(yuǎn)、有的延伸不遠(yuǎn)就自然尖滅。它們實(shí)際為順層侵位的花崗巖脈，在后期的變形過(guò)程中形成了變形程度不同的花崗質(zhì)糜棱巖系列。巖石中可見(jiàn)明顯的碎斑結(jié)構(gòu)或糜棱結(jié)構(gòu)。糜棱面理上a線理發(fā)育，a線理產(chǎn)狀為50°∠17°，反映出一種強(qiáng)烈的走滑特征。

所研究樣品的寄主巖石由碎斑和碎基兩部分組成。碎斑含量(面積分?jǐn)?shù))>30%，粒度粗細(xì)不一，粒徑介于1～3 mm不等,呈不規(guī)則粒狀或橢圓狀,主要由鉀長(zhǎng)石和較少量斜長(zhǎng)石組成，均較純凈，前者常見(jiàn)含細(xì)粒斜長(zhǎng)石包體，呈無(wú)序分布，常見(jiàn)被蠕石英交代；后者不規(guī)則裂隙較發(fā)育，常具泥化及細(xì)粒絹云母交代，偶見(jiàn)較細(xì)密的聚片雙晶。巖石中偏細(xì)粒碎斑圓度及定向性相對(duì)較好，較粗粒碎斑往往不規(guī)則。碎基的面積分?jǐn)?shù)>50%，以偏細(xì)微粒不規(guī)則粒狀為主，主要由石英和較多細(xì)粒長(zhǎng)石混合組成，分布不太均勻，局部以石英為主。細(xì)粒長(zhǎng)石與石英集合體常呈不規(guī)則條帶狀，穿插于碎斑粒間或包繞碎斑分布，碎斑石英波狀消光明顯。黑云母呈中細(xì)粒不規(guī)則片狀，呈不完全帶狀定向展布，局部包繞碎斑，形成似片麻狀構(gòu)造。根據(jù)碎斑和碎基的組成，可恢復(fù)其未變形前的原巖可能為中粒二長(zhǎng)花崗巖,與附近大型花崗巖體的巖性基本一致。

2 鋯石LA-ICP-MS U-Th-Pb年齡研究

2.1 樣品的處理及測(cè)試方法

采用常規(guī)方法將樣品粉碎至80目以上，并采用電磁選方法進(jìn)行分選，再在雙目鏡下挑選出晶形和透明度較好、無(wú)包裹體、無(wú)裂紋、粒徑足夠大的鋯石顆粒作為測(cè)試對(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)部顯露出來(lái)；然后進(jìn)行鋯石顯微(反射光和透射光)照相、陰極發(fā)光(CL)顯微照相、圖像研究及LA-ICP-MS測(cè)試分析[22]。鋯石的陰極發(fā)光(CL)顯微照相是在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所同位素研究室的電子探針儀器上完成的。

鋯石U-Th-Pb同位素年齡分析是在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成的。分析儀器是NEPTUNE質(zhì)譜儀和激光剝蝕系統(tǒng)(193 nm準(zhǔn)分子激光器。波長(zhǎng)193 nm，脈沖寬度5 ns，脈沖頻率1～200 Hz)，激光剝蝕斑束直徑為35×10-9m。實(shí)驗(yàn)條件是接收器設(shè)置：L4-206Pb，L3-207Pb，L2-208Pb，C-219.26，H2-232Th，H4-238U。儀器參數(shù)：冷卻氣,16 L/min；輔助氣,0.85 L/min; Ar載氣,1.968 L/min; He載氣,0.86 L/min;RF功率，1 251 W；積分時(shí)間，0.131 s；信號(hào)采集時(shí)間，60 s(20 s空白)；能量密度，13～14 J/cm2；頻率，8～10 Hz。

鋯石年齡計(jì)算采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM作為標(biāo)樣，標(biāo)樣年齡為417 Ma。數(shù)據(jù)處理運(yùn)用ICPMSDataCal.軟件，處理過(guò)程中盡量選擇信號(hào)穩(wěn)定的區(qū)間，處理后的數(shù)據(jù)需扣除普通Pb。該樣品中大部分年齡較小，由于可用于測(cè)量的放射性成因Pb含量低和普通Pb校正的影響，因而結(jié)果采用更為可靠的206Pb/238U年齡值，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

2.2 鋯石陰極發(fā)光圖像特征

采用LA-ICP-MS分析方法對(duì)花崗質(zhì)糜棱巖樣品(LG278T)中精選的25顆鋯石進(jìn)行了年齡測(cè)試(表1)， Th/U比值變化范圍是0.137 7～0.741 1，大部分?jǐn)?shù)據(jù)集中在0.2～0.4。大量研究表明，不同成因鋯石有不同Th/U比值。巖漿成因鋯石的Th、U含量較高，且Th/U比值較大，巖漿成因鋯石的典型Th/U比值是0.1～1.0[23]。LG278T的Th/U數(shù)據(jù)測(cè)試均挑選晶形較好、大小不等的鋯石，其中少部分已經(jīng)破碎，從陰極發(fā)光的照片中判斷，屬于機(jī)械破碎[24]。大部分的鋯石具有明顯的振蕩環(huán)帶，表明為巖漿成因產(chǎn)物。以上特征說(shuō)明所測(cè)鋯石形成于巖漿作用過(guò)程中。

2.3 鋯石U-Pb年齡分布特征

花崗質(zhì)糜棱巖樣品的25個(gè)測(cè)點(diǎn)(表1)結(jié)果較好，雖然有個(gè)別點(diǎn)稍有偏移，但大部分在諧和線附近，可以分為6組年齡(圖1-A)：第一組年齡只有一個(gè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)為919 Ma(表1數(shù)據(jù)16)；第二組數(shù)據(jù)也只有一個(gè)點(diǎn)，為500 Ma(表1數(shù)據(jù)13)；第三組數(shù)據(jù)有4個(gè)測(cè)點(diǎn)(表1數(shù)據(jù)1,6,21,24)，加權(quán)平均年齡為412±3 Ma(圖1-B)，所測(cè)鋯石形態(tài)較好，柱狀晶體，具明顯的振蕩環(huán)帶，測(cè)點(diǎn)均靠近鋯石核部(圖2)；第四組有10個(gè)測(cè)點(diǎn)(表1數(shù)據(jù)2,4,5,7,10,14,15,18,23,25)，加權(quán)平均年齡為370±3 Ma(圖1-C)，這些鋯石的CL圖像顯示的形態(tài)和結(jié)構(gòu)與前一組鋯石基本相同，均為菱形和晶面發(fā)育的自形半自形晶，測(cè)點(diǎn)集中在核外一層環(huán)帶中(圖2)；第五組有3個(gè)測(cè)點(diǎn)(表1數(shù)據(jù)9,12,17)，加權(quán)平均年齡是317±4 Ma(圖1-D)，這些鋯石的CL圖像顯示的形態(tài)較好，具有較弱的分帶現(xiàn)象，但有一顆(LG278T.12)部分破碎，測(cè)點(diǎn)集中在環(huán)帶上，這組樣品的諧和性較好(圖2)，說(shuō)明樣品雖經(jīng)歷過(guò)動(dòng)力變質(zhì)作用，但無(wú)Pb的丟失；第六組有3個(gè)測(cè)點(diǎn) (表1數(shù)據(jù)3,20,22)，加權(quán)平均年齡是281±4 Ma(圖1-E)，這組樣品的諧和性較差，都偏離諧和線，Pb丟失較嚴(yán)重。

圖1 鋯石U-Pb諧和圖Fig.1 Concordia diagrams of zircon U-Pb ages of samples(A)數(shù)據(jù)總體諧和圖; (B)包括數(shù)據(jù)點(diǎn)1,6,21,24; (C)包括數(shù)據(jù)點(diǎn)2,4,5,7,10,14,15,18,23,25; (D)包括數(shù)據(jù)點(diǎn)9,12,17; (E)包括數(shù)據(jù)點(diǎn)3,20,22

圖2 鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像與分組圖Fig.2 CL images of zircons in groups

3 討 論

通過(guò)顯微鏡下碎斑和碎基組分確定的未變形前的原巖為二長(zhǎng)花崗巖，在取樣點(diǎn)附近也見(jiàn)到了規(guī)模較大的二長(zhǎng)花崗巖巖體。此外，所取樣品附近圍巖均發(fā)生了強(qiáng)烈的重結(jié)晶和變質(zhì)結(jié)晶作用，說(shuō)明圍巖受到了極度的烘烤變質(zhì)且圍巖的變質(zhì)與巖體的侵位具有密切的關(guān)系；熱接觸變質(zhì)巖所具有的定向構(gòu)造，說(shuō)明巖漿侵位時(shí)屬于同構(gòu)造的侵位，樣品雖經(jīng)過(guò)動(dòng)力變質(zhì)作用，但多數(shù)無(wú)Pb丟失，個(gè)別樣品Pb丟失情況發(fā)生于后期的地質(zhì)作用。

湖溪花崗質(zhì)糜棱巖發(fā)育糜棱結(jié)構(gòu)，糜棱面理與兩側(cè)的地層的層理基本保持一致。其暗色礦物只有黑云母而無(wú)角閃石及輝石，而且含一定量的白云母和變質(zhì)礦物，顯示出典型的S型花崗巖的成分特點(diǎn)。所獲得的一組年齡為919 Ma，測(cè)點(diǎn)位于鋯石的核部，樣品較渾圓，環(huán)帶明顯，與古老基底重熔形成的S型花崗巖中的鋯石形態(tài)相一致，應(yīng)當(dāng)為基底殘留的鋯石年齡[25-27]。由于采樣點(diǎn)靠近主巖體的邊部，圍巖受到巖漿烘烤變質(zhì)作用的特征明顯，相鄰的巖體又侵位于寒武系、志留系之中，泥盆系超覆于花崗巖體之上，說(shuō)明巖漿的侵位應(yīng)當(dāng)發(fā)生于志留紀(jì)與泥盆紀(jì)之間；相應(yīng)地測(cè)試所得到的500 Ma 年齡應(yīng)為原巖重熔殘留鋯石的年齡。所獲得的另外4組年齡(412±3 Ma, 370±3 Ma, 317±4 Ma, 281±4 Ma)中，412±3 Ma年齡測(cè)點(diǎn)大多位于鋯石的核部，它所代表的應(yīng)當(dāng)是母巖重熔形成巖漿的年齡，這一熱事件也與研究區(qū)在420～400 Ma B.P.前后經(jīng)歷過(guò)一次強(qiáng)烈的構(gòu)造-熱事件[21,28,29]相吻合。370±3 Ma年齡測(cè)點(diǎn)主要位于鋯石環(huán)帶邊部地區(qū)，它所代表的應(yīng)是巖體進(jìn)一步冷卻結(jié)晶年齡。317±4 Ma測(cè)點(diǎn)也是位于鋯石的邊部，它應(yīng)是另一次巖體隆升冷卻結(jié)晶年齡。281±4 Ma這組年齡誤差較大，相應(yīng)地該年齡失去其地質(zhì)意義，暫不討論。由于317±4 Ma代表的是巖體的最后一次隆升冷卻年齡，在后期的韌性走滑變形過(guò)程中又無(wú)新的鋯石形成，由此推知，廣泛發(fā)育于贛南的走滑作用[29-31]應(yīng)當(dāng)是發(fā)生于317±4 Ma B.P.之后。

綜上所述，412±3 Ma B.P.時(shí)期，揚(yáng)子與華夏板塊碰撞，古華南殘留洋盆關(guān)閉，基底巖石重熔形成同碰撞花崗巖。巖體先后于370±3 Ma B.P.和 317±4 Ma B.P.發(fā)生碰撞后的隆升冷卻。317±4 Ma B.P.之后，花崗巖脈受到走滑變形的改造形成花崗質(zhì)糜棱巖。

4 結(jié) 論

a.江西省湖溪一帶震旦紀(jì)地層中前人所稱(chēng)的混合巖實(shí)際上為變形強(qiáng)度不同的糜棱巖，未變形前為二長(zhǎng)花崗巖，屬于重熔型花崗巖。

b.在412±3 Ma B.P.時(shí)期，揚(yáng)子與華夏板塊碰撞，古華南殘留洋盆關(guān)閉，基底巖石重熔形成同碰撞花崗巖。巖體先后于370±3 Ma B.P.和 317±4 Ma B.P.發(fā)生碰撞后的兩次隆升冷卻。

c.研究區(qū)的走滑作用和花崗巖的糜棱巖化應(yīng)發(fā)生于317±4 Ma B.P.以后。

鋯石同位素測(cè)定工作得到天津地質(zhì)調(diào)查中心同位素實(shí)驗(yàn)室的李懷坤主任以及其他工作人員幫助與支持，在此向他們表示由衷的感謝！

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Zircon LA-ICP-MS U-Th-Pb ages and geologic significance of Huxi granitic mylonites, Jiangxi, China

LI Na1, WANG Guo-zhi1, WANG Dong2, ZHANG Yong-qing3GENG Jian-zhen3, FU Xiao-wen4

1.CollegeofEarthSciences,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;2.ChengduCenterofGeologicalSurveyofChinaGeologicalSurvey,Chengdu610081,China;3.TianjinCenterofGeologicalSurveyofChinaGeologicalSurvey,Tianjin300170,China;4.GeophysicalProspectingTeam,SichuanBureauofGeologicalExplorationandExplorationofMineralResources,Chengdu610072,China

LA-ICP-MS U-Th-Pb dating was employed in determining the age of granitic mylonites from Sinian in Huxi of Jiangxi Province. Based on the field investigation and experiment researches, the mylonites with different degrees of deformation in Sinian were misunderstood as migmatite by the predecessors. Cathodoluminescence indicates that the zircons in mylonites have obvious internal oscillation zones. These characteristics coincide with that of the remelting and reforming magma. The zircon age of 919 Ma represents that of the inherited zircon from the old basement and 412±3 Ma is the age of forming the magma. The pluton may have undergone another two processes of uplift and cooling at 370±3 Ma B.P. and 317±4 Ma B.P., respectively. The widely developed strike-slip deformation and the mylonitization of the granites should occur after 317±4 Ma B.P.

Jiangxi; granitic mylonite; zircon; U-Th-Pb age

10.3969/j.issn.1671-9727.2014.05.13

1671-9727(2014)05-0633-07

2013-12-04 [基金項(xiàng)目] 礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)國(guó)家重點(diǎn)培育學(xué)科建設(shè)基金資助項(xiàng)目(SZD0407)

李娜(1986-),女,碩士,助教,研究方向:礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué), E-mail:linaruirui@foxmail.com。

P588.332; P597.3

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