贛南大埠巖體年齡測定及其地質(zhì)意義

劉靜，張展適，吳奕，孟雷，邵飛，陳銳

（1.東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330013；2.核工業(yè)270研究所，南昌 330200）

贛南大埠巖體年齡測定及其地質(zhì)意義

劉靜1，張展適1，吳奕1，孟雷1，邵飛2，陳銳1

（1.東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330013；2.核工業(yè)270研究所，南昌 330200）

贛南大埠巖體缺乏精確的同位素定年證據(jù)。選擇大埠巖體西南部的中粗粒黑云母二長花崗巖進(jìn)行了鋯石激光剝蝕-多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜（LA-MC-ICPMS）U-Pb定年。研究結(jié)果顯示，巖體中鋯石的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（423.3±3.5）Ma，表明該巖體形成于志留紀(jì)，對應(yīng)加里東晚期巖漿熱事件。加里東期花崗巖的形成與揚(yáng)子陸塊和華夏陸塊的拼合有關(guān)，反映南嶺加里東期巖漿活動的一個重要階段。而703.2 Ma的殘留鋯石年齡的發(fā)現(xiàn)，說明大埠巖體在成巖過程中至少有新元古代地層加入。

大埠巖體；鋯石；LA-MC-ICPMSU-Pb定年；加里東期

在花崗巖類巖石中，鋯石是普遍存在的副礦物之一，因?yàn)槠湮锢砘瘜W(xué)條件穩(wěn)定，硬度高，耐磨性好，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，富含U、Th放射性元素等特點(diǎn)。所以，鋯石U-Pb同位素定年在花崗巖年代學(xué)研究中具有重要地位。近年來，隨著離子探針和激光剝蝕-多接收器電感藕合等離子質(zhì)譜（LA-MC-ICPMS）技術(shù)的發(fā)展，單顆粒鋯石微區(qū)U-Pb定年技術(shù)的精度得到了大幅度提升。近年來許多學(xué)者提出花崗巖鋯石U-Pb年齡可以代表花崗巖侵位年齡的觀點(diǎn)［1-4］。贛南花崗巖分布廣泛，發(fā)現(xiàn)大量與花崗巖關(guān)系密切的礦床，早在1907年就發(fā)現(xiàn)了聞名世界的西華山鎢礦，由于石英脈型黑鎢礦主要形成于燕山期，因此很多巖體被定位為燕山期花崗巖［5-9］。隨著同位素年代學(xué)定年技術(shù)的長足發(fā)展，贛南以前部分劃分為燕山期的巖體現(xiàn)重新厘定為加里東期或印支期，如韓坊巖體、湖南洞巖體、陽埠巖體、萬田巖體等重新測定為加里東期［10-13］。

迄今前人已在大埠巖體內(nèi)、外發(fā)現(xiàn)有稀土、鎢（錫）及鈾等礦產(chǎn)分布，其中中部和北部分布有長坑、庵前灘、黃婆地等鎢礦床，東部馬嶺復(fù)式巖體已發(fā)現(xiàn)有牛嶺鈾礦床和均田鈾礦床。但未準(zhǔn)確厘定大埠巖體的成巖年齡。故擬通過鋯石LA-MC-ICPMSU-Pb定年，準(zhǔn)確厘定大埠巖體的成巖時代，不僅為加里東期含鈾花崗巖成巖時代提供證據(jù)，也為華南加里東期花崗巖的年代學(xué)研究提供信息。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

大埠巖體位于南嶺東段江紹斷裂南側(cè)，處于南嶺EW向花崗巖型鈾成礦帶和大王山—于山NNE向花崗巖型鈾成礦帶的交匯部位。行政區(qū)隸屬江西省贛州市，涵蓋贛縣、安遠(yuǎn)和于都三縣（圖1）。大埠巖體和貴東巖體同處于南嶺多金屬成礦帶，兩者均受EW向的斷裂控制，在郯廬—贛江和上虞—鄭和—大埔斷裂上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個大型鈾礦田（床），如下莊鈾礦田、桃山鈾礦田等。

2 樣品采集和U-Pb 定年

2.1 樣品采集

11—加里東期花崗巖；12—燕山期花崗巖。圖1大埠巖體地質(zhì)簡圖（A）和華南區(qū)域構(gòu)造簡圖（B）（據(jù)1:20萬于都幅地質(zhì)圖修改）Fig.1 Geological sketch of Dabu pluton（A）and tectonic setting sketch of South China（B）（Modified after 1:200 000 GeologicalMap of Yudu Sheet）

大埠巖體巖性主要為淺肉紅色中粗粒黑云母二長花崗巖，呈巖墻和巖床產(chǎn)出，1∶20萬于都幅地質(zhì)圖將其劃分為燕山早期第1階段花崗巖［14］。用于鋯石LA-MC-ICPMSU-Pb定年的樣品（DB22）（圖1），采集于大埠巖體西南448縣道水湖—安遠(yuǎn)方向水渠旁（N25° 36.075′，E115°16.113′）。樣品呈淺肉紅色，中粗粒似斑狀結(jié)構(gòu)（圖2），塊狀構(gòu)造，主要由長石、石英、白云母和黑云母等礦物組成。斑晶主要為鉀長石，次為斜長石，斑晶大小5～8mm，個別可達(dá)到12 mm，基質(zhì)為石英和長石。鉀長石含量約25%，自形程度較低，可見簡單雙晶和格子狀雙晶；斜長石含量約25%，具有聚片雙晶；石英為30%左右，呈他形粒狀，具有波狀消光；黑云母含量10%左右，具有多色性。

圖2 大埠巖體露頭照片（A）和似斑狀黑云母二長花崗巖（B）Fig.2 Outcrop picture of Dabu p luton（A）and porphyritic biotitemonzogranite（B）

2.2 樣品準(zhǔn)備及測年方法

鋯石樣品的挑選由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成，鋯石樣品靶的制備和陰極發(fā)光照片由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。鋯石LA-MC-ICPMSU-Pb定年在中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。電感耦合等離子體質(zhì)譜由日本安捷倫公司制造，型號為Agilent 7700x。激光剝蝕系統(tǒng)由德國Lamda Physik公司制造，型號為GeoLasPro。ArF準(zhǔn)分子激光發(fā)生器產(chǎn)生193 nm深紫外光束，經(jīng)勻化光路聚焦于鋯石表面。采用激光束斑直徑為32μm，能量密度10 J·cm-2，剝蝕頻率為5 Hz，共計40 s，剝蝕顆粒物被氦氣送入質(zhì)譜完成測試。

測試過程中以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo)校正元素分餾，以標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1與Ple?ovice作為盲樣監(jiān)控數(shù)據(jù)質(zhì)量。以NIST SRM 610為外標(biāo)，以Si為內(nèi)標(biāo)測定鋯石中的Pb元素含量，以Zr為內(nèi)標(biāo)測定其余微量元素含量［15-16］。測試數(shù)據(jù)經(jīng)過ICPMSDataCal軟件離線處理完成［15，17］。利用Isoplot（ver3.23）進(jìn)行諧和曲線和加權(quán)平均年齡的投影和計算。同位素比值和年齡誤差為1σ（表1）。

3 鋯石LA-MC-ICPMS U-Pb 測試結(jié)果及地質(zhì)意義

表1 大埠巖體鋯石LA-MC-ICPMSU-Pb分析結(jié)果Table 1 U-Pb dating data of zircon by LA-MC-ICPM S for Dabu pluton

測試采用32μm的激光剝蝕斑徑對樣品DB22中具有代表性鋯石顆粒進(jìn)行了LA-MCICPMSU-Pb定年，分析數(shù)據(jù)見表1。

圖3 大埠花崗巖巖體鋯石特征和LA-MC-ICPMS測點(diǎn)位置Fig.3 Zircon characteristics and dating spots of LA-MC-ICPMS from Dabu pluton

圖3反映了大埠花崗巖體鋯石特征和LA-MC-ICPMS測點(diǎn)位置，表明大埠巖體中的鋯石以柱狀為主，生長環(huán)帶發(fā)育。部分鋯石晶形良好，呈柱狀、長柱狀，環(huán)帶發(fā)育（圖中點(diǎn)1、2、3、4、9、10）；也有一些鋯石呈磨圓狀（圖中點(diǎn)7），另外有些鋯石在陰極發(fā)光中顯示具有渾圓狀核心，表明是繼承鋯石（點(diǎn)11）。樣品DB22中鋯石分析點(diǎn)的部分測點(diǎn)U、Th含量較大（6 806×10-6、563×10-6）（表1），導(dǎo)致這部分樣品的陰極發(fā)光圖像中鋯石顏色較深，難以看清環(huán)帶［18］。

Hoskin認(rèn)為鋯石的Th/U比值可以用來指示鋯石的成因，如巖漿成因鋯石的Th/U比值一般大于0.5，而變質(zhì)成因鋯石的Th/U比值一般小于0.1［19］。大埠巖體鋯石的Th/U比值變化在0.08～0.43之間，僅DB22-2號鋯石的Th/U比值小于0.1，表明鋯石屬于巖漿成因。206Pb/238U年齡變化范圍在416.71～429.88 Ma之間。在圖4上，采集的10個鋯石U-Pb年齡值均位于諧和線上或附近，說明鋯石在結(jié)晶后U-Pb體系處于封閉體系，后期地質(zhì)事件對其沒有造成影響。而10個數(shù)據(jù)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（423.3±3.5）Ma，MSWD＝3.0，說明大埠巖體中粗粒黑云母二長花崗巖形成于志留紀(jì)，對應(yīng)加里東晚期巖漿-構(gòu)造熱事件。

本次研究除了獲得加里東期的年齡數(shù)據(jù)外，還得到11號測點(diǎn)的206Pb/238U年齡為703.2 Ma，背散射電子圖像顯示11號點(diǎn)的位置為繼承鋯石（圖3），可能是大埠巖體在巖漿上侵時捕獲新元古代圍巖鋯石或新元古代花崗巖鋯石的殘留，指示源區(qū)曾存在新元古代地層，并經(jīng)歷多旋回、多期次的巖漿作用。陳毓川等研究認(rèn)為在南嶺成礦帶的地質(zhì)歷史上，揚(yáng)子陸塊和華夏陸塊在新元古代晉寧期到加里東期發(fā)生了多次微型陸-陸碰撞造山活動，導(dǎo)致形成了多種類型的花崗巖侵位和噴出活動［20］。王德滋和沈渭洲認(rèn)為華夏地塊與揚(yáng)子地塊之間至少存在晉寧期、加里東期和海西—印支期3次大的碰撞貼合，從而形成了3期碰撞型花崗巖［21］，而大埠巖體成巖時代為（423.3±3.5）Ma，對應(yīng)加里東期構(gòu)造事件。王登紅等認(rèn)為贛南繼承鋯石較多為元古宙，如淋洋巖體（929.9～970.8 Ma、780.05 Ma）；韓坊巖體中粗粒花崗巖（933.8 Ma）、細(xì)粒花崗巖（1 228.8、968.84和395.0 Ma）；吉埠黃沙巖體發(fā)現(xiàn)至少有（2 593.7、1 104.7和717.2Ma）新太古代和中新元古代鋯石，這些巖體位于贛南的不同區(qū)域，這意味著贛南地區(qū)廣泛分布著前寒武紀(jì)的基底，而后期的巖漿巖至少在物質(zhì)上繼承了這些古老基底［22］。

圖4 大埠巖體鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 U-Pb concordia diagrams of representative zircons from Dabu pluton

對于燕山期巖體的含礦性前人已累積大量資料，以往的研究普遍認(rèn)為加里東期巖體不成礦。但近年來，與加里東期花崗巖相關(guān)的成礦作用越來越受到重視。陳希清等的研究表明，廣西桂北銀山嶺中細(xì)粒含斑黑云母二長花崗巖鋯石SHRIMP年齡為（426.3±4.2）Ma，為加里東期花崗巖。在該巖體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)錫礦（化）體2個、鉛（銀）銅礦2個，其儲量已達(dá)到小型。銀山嶺錫鉛鋅多金屬礦床形成于印支期，銀山嶺巖體僅為賦礦圍巖［23］。對加里東期花崗巖與錫鉛多金屬成礦的關(guān)系值得進(jìn)一步研究。張文蘭等對湖南彭公廟花崗巖體進(jìn)行鋯石LA-MC-ICPMSU-Pb定年，表明巖體主體（中粗粒黑云母花崗巖）年齡為（435～436）Ma，且?guī)r體中發(fā)育白鎢礦的細(xì)晶巖脈亦屬加里東期（436.5 Ma），并且為進(jìn)一步尋找加里東期含鎢花崗巖具有指示意義［24］。華仁民等最近研究了南嶺部分含鈾巖體，結(jié)果顯示張家花崗巖巖體鋯石LA-MC-ICPMS U-Pb年齡為（431.8±7.0）Ma和（432.5±2.7）Ma；贛南隘高鈾礦區(qū)龍州巖體的鋯石結(jié)晶年齡為（432±3）Ma和（432±4）Ma，均為加里東期［25］。楊振等對桂北牛塘界鎢礦進(jìn)行研究，利用鋯石LA-MC-ICPMSU-Pb定年，測得與鎢礦化關(guān)系密切的細(xì)粒二云母花崗巖侵位年齡為（431.8±2.4）Ma，為加里東期年齡。對夕卡巖中白鎢礦進(jìn)行Sm-Nd同位素分析，獲得鎢成礦年齡（421±24）Ma，表明巖體與成礦作用均發(fā)生在加里東期［26］。

列舉的上述礦床中巖體實(shí)例，其年齡均在419～445 Ma之間，屬于加里東晚期花崗巖，其中不論是花崗巖型鈾礦，還是石英脈型鎢礦或是夕卡巖型鎢礦，均與華南加里東期花崗巖關(guān)系密切。因此，南嶺地區(qū)加里東期巖體同樣具有找礦意義，今后應(yīng)加強(qiáng)對該區(qū)巖體成礦性的研究。

4 結(jié)論

采用鋯石LA-MC-ICPMS U-Pb定年技術(shù)，準(zhǔn)確厘定了大埠巖體的形成時代，獲得中粗粒黑云母二長花崗巖的鋯石U-Pb年齡為（423.3±3.5）Ma，代表了大埠花崗巖的形成時代。與華仁民等研究的鄰區(qū)張家產(chǎn)鈾巖體（431.8±7.0）Ma和（432.5±2.7）Ma和隘高鈾礦區(qū)龍州巖體形成年齡（432±3）Ma和（432±4）Ma時代基本一致，應(yīng)同屬于華南加里東晚期巖漿活動的產(chǎn)物，其形成可能與揚(yáng)子陸塊與華夏陸塊的拼合有關(guān)，反映了南嶺加里東期巖漿活動的一個重要階段。而703.2 Ma殘留鋯石年齡的發(fā)現(xiàn)，意味著大埠巖體在成巖過程中有新元古代地層帶入。

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Age dating of Dabu pluton and its geological im p lication in South Jiangxi

LIU Jing1，ZHANG Zhanshi1，WU Yi1，MENG Lei1，SHAO Fei2，CHEN Rui1
（1.Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment，Ministry of Education，East China Institute of Technology，Nanchang 330013，China；2.Research Institute No.270，CNNC，Nanchang 330200，China）

Dabu pluton in the south of Jiangxi is lack of accurate isotope dating evidence.The medium-coarse-grained biotite monzogranite from south-west of Dabu pluton was used for zircon laser ablation-multiple collector inductively coupled plasmamass spectrometry（LA-MC-ICPMS）U-Pb dating. The results show that the weighted average206Pb/238U age of the zircon in pluton is（423.3±3.5）Ma，which means the pluton forms in Silurian and corresponds to themagmatic activity in late Caledonian. The formation of the Caledonian granite is relative to the collision of Yangtze landmass and Cathaysia landmass，it reflects an important phase of the Nanling Caledonianmagmation.The discoveries of the 703.2Ma age of remain zircon indicate that Neoproterozoic strata was involved in the diagenesis of Dabu intrusions.

Dabu pluton；zircon；LA-MC-ICPMSU-Pb dating；Caledonian

P58；P5

A

1672-0636（2015）02-0101-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2015.02.008

國家自然科學(xué)基金項目（41272101，40972068）；東華理工大學(xué)研究生創(chuàng)新基金（DYCA13007）；東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地自主基金［Z201404］

2014-10-27

劉靜（1990—），女，新疆烏魯木齊人，在讀碩士研究生，主要研究礦床地球化學(xué)。

E-mail:jingliu@yeah.net