湘東南萬(wàn)洋山巖體的鋯石SHRIMP U-Pb年齡、成因及構(gòu)造意義

陳　迪， 馬鐵球， 劉　偉， 劉耀榮， 馬愛(ài)軍， 倪艷軍

湘東南萬(wàn)洋山巖體的鋯石SHRIMP U-Pb年齡、成因及構(gòu)造意義

陳迪， 馬鐵球， 劉偉， 劉耀榮， 馬愛(ài)軍， 倪艷軍

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院， 湖南 長(zhǎng)沙 410116）

本文對(duì)湘贛交界地區(qū)發(fā)育的萬(wàn)洋山巖體進(jìn)行鋯石 SHRIMP U-Pb定年和巖石學(xué)、地球化學(xué)分析。該巖體由英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖組成， 本次主要討論英云閃長(zhǎng)巖及其中發(fā)育的石英閃長(zhǎng)巖包體， 并獲得英云閃長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡為438.0±3.0 Ma， 石英閃長(zhǎng)巖包體的鋯石U-Pb年齡為425.6±3.1 Ma， 為晚志留世。英云閃長(zhǎng)巖礦物組合為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、黑云母、石英以及少量的角閃石、磁鐵礦和榍石； 地球化學(xué)特征顯示為低硅、準(zhǔn)鋁質(zhì)及鈣堿性的花崗巖， 在巖石類型判別圖解中為 I型花崗巖。石英閃長(zhǎng)巖包體為細(xì)粒結(jié)構(gòu)， 礦物組合為角閃石、斜長(zhǎng)石、黑云母、石英及少量輝石， 表明巖石包體是巖漿成因的； 包體中存在異常共生礦物斜長(zhǎng)石斑晶、針狀磷灰石， CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算中未出現(xiàn)剛玉分子， 地球化學(xué)組成顯示其具有低硅、低堿、準(zhǔn)鋁質(zhì)的鈣堿性巖類特征； 包體還表現(xiàn)為富Mg、Fe以及高M(jìn)g#值（45～50）， 顯示出包體高鎂、偏基性的特征； 包體與寄主巖稀土元素配分模式圖和微量元素蛛網(wǎng)圖分布特征基本一致， 表明二者在成因上相關(guān)聯(lián)。石英閃長(zhǎng)巖包體分異指數(shù)DI=45～48與輝長(zhǎng)巖接近， SiO2含量略高于輝長(zhǎng)巖，表明石英閃長(zhǎng)巖包體源于上地?；暂x長(zhǎng)質(zhì)巖漿、經(jīng)巖漿混合演化形成。英云閃長(zhǎng)巖顯示為島弧巖漿巖、具有活動(dòng)大陸邊緣巖漿巖特征， 結(jié)合英云閃長(zhǎng)巖的巖石類型、巖石包體成因認(rèn)為： 萬(wàn)洋山巖體可能是揚(yáng)子板塊與華夏板塊在俯沖消減的地球動(dòng)力學(xué)背景下， 軟流圈地幔上涌， 誘發(fā)巖石圈地幔和上覆的古老地殼物質(zhì)重熔， 形成以殼源為主、殼幔混合成因的花崗巖。

萬(wàn)洋山巖體； 英云閃長(zhǎng)巖； 石英閃長(zhǎng)巖包體； 鋯石SHRIMP U-Pb年齡； 巖漿混合； I型花崗巖； 南嶺

0 引 言

南嶺加里東期萬(wàn)洋山巖體， 又稱寧岡巖體（沈渭洲等， 2008）， 位于湖南省炎陵縣和江西省井岡山市境內(nèi)， 地理坐標(biāo)范圍大致為 113°55′～114°30′E，26°10′～26°45′N。大地構(gòu)造位置上， 萬(wàn)洋山巖體位于揚(yáng)子與華夏兩大古陸塊碰撞拼貼帶的東南側(cè)（圖1a），在區(qū)內(nèi)受永新斷裂、黃坳斷裂控制（圖1b）， 巖體南北向展布， 呈巖基狀產(chǎn)出， 出露面積達(dá) 1000 km2， 是萬(wàn)洋山-諸廣山花崗巖帶的一個(gè)重要組成部分。

李獻(xiàn)華（1990， 1993）、李獻(xiàn)華和桂訓(xùn)唐（1991）、李獻(xiàn)華等（1992）對(duì)萬(wàn)洋山巖體的物質(zhì)來(lái)源、形成機(jī)制及巖漿的活動(dòng)時(shí)代方面進(jìn)行了研究， 巖體的巖石組合（吳俊華和李鐵華， 1999）、鈾成礦特征（姚振凱和朱蓉斌， 1991）方面已有過(guò)報(bào)道， 總體上關(guān)于巖體的研究程度偏低。因華南燕山期花崗巖與成礦關(guān)系密切，在新一輪的國(guó)土資源大調(diào)查中得到廣大地質(zhì)工作者的關(guān)注（華仁民等， 2005； 蔡新華和賈寶華， 2006； 趙葵東等， 2006； 毛景文等， 2007， 2011； 朱金初等，2009； 劉勇等， 2010； 周云等， 2013； 倪永進(jìn)等，2014）。而華南加里東期花崗巖在以往的研究中認(rèn)為弱成礦、甚至不成礦未得到足夠的重視（華仁民等，2013）。就萬(wàn)洋山巖體而言， 巖體的研究資料并未隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行更新和豐富， 盡管近年來(lái)伍光英等（2008）對(duì)巖體的地球化學(xué)特征、沈渭洲等（2008）對(duì)花崗巖的鋯石U-Pb年齡及構(gòu)造背景做過(guò)研究， 但對(duì)于萬(wàn)洋山巖體這樣的大型復(fù)式巖基來(lái)說(shuō)，目前研究程度還不夠。作者對(duì)萬(wàn)洋山巖體的地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)， 巖體主要由英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、黑云母二長(zhǎng)花崗巖及二云母二長(zhǎng)花崗巖組成， 已獲得的黑云母二長(zhǎng)花崗巖的鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡433.8±2.2 Ma（沈渭洲等， 2008）， 以及常規(guī)鋯石U-Pb年齡 463 Ma（全國(guó)同位素地質(zhì)年齡數(shù)據(jù)匯編小組，1975）， 但采用常規(guī) U-Pb 法測(cè)定的年齡與萬(wàn)洋山巖體侵入奧陶紀(jì)地層（圖 1b）的地質(zhì)事實(shí)明顯不符， 年齡值偏老（沈渭洲等， 2008）。張芳榮等（2009）將華南加里東期花崗巖劃分為早晚兩期， 時(shí)限分別為460～440 Ma、440～410 Ma， 舒良樹(shù)等（2008）并將加里東早期和晚期花崗巖歸屬為I型和S型， 而萬(wàn)洋山巖體的侵位時(shí)限及巖石類型等地質(zhì)問(wèn)題未得到系統(tǒng)的論述。本次研究獲得英云閃長(zhǎng)巖（較早侵位的巖石，呈巖株產(chǎn)出）的鋯石SHRIMP U-Pb年齡及一批地球化學(xué)數(shù)據(jù)， 本文擬將以此展開(kāi)對(duì)萬(wàn)洋山巖體侵位時(shí)限、巖石成因等問(wèn)題進(jìn)行探討。

圖1　萬(wàn)洋山巖體所處大地構(gòu)造位置（a， 據(jù)余心起等， 2010修改）及萬(wàn)洋山巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖（b， 據(jù)沈渭洲等， 2008修改）Fig.1 Tectonic location （a） and geological sketch map （b） of the Wanyangshan pluton

值得關(guān)注的是， 本次還對(duì)英云閃長(zhǎng)巖中發(fā)育的石英閃長(zhǎng)巖包體進(jìn)行了研究， 而對(duì)于華南加里東期花崗巖中發(fā)育的巖石包體在成因上存在不同的認(rèn)識(shí)：周新民（2003）認(rèn)為常見(jiàn)的巖石包體都是殘留體、殘影體； 張芳榮（2011）認(rèn)為基性巖石包體其巖石地球化學(xué)特征和同位素地球化學(xué)特征顯示幔源特性是由含有基性火山巖的中-新元古代地殼的加入引起， 而非地幔物質(zhì)的加入。華南加里東期花崗巖迄今還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)證據(jù)確切的、屬于巖漿混合成因的巖石學(xué)標(biāo)志（張芳榮等， 2009）。然而柏道遠(yuǎn)等（2006）在加里東期彭公廟巖體及伍光英等（2008）對(duì)萬(wàn)洋山巖體的研究中， 認(rèn)為巖石包體是巖漿混合成因的， 但巖漿混合成因的論述資料顯得不夠充分， 因此本文將對(duì)加里東期花崗巖中發(fā)育的巖石包體就鋯石 U-Pb年齡及巖石化學(xué)特征方面展開(kāi)探討。

1　巖體地質(zhì)特征

萬(wàn)洋山巖體主要由英云閃長(zhǎng)巖（γδo31）、花崗閃長(zhǎng)巖（γδ32）、黑云母二長(zhǎng)花崗巖（γ33）及二云母二長(zhǎng)花崗巖（γ34）組成， 各侵入期次的分布范圍及位置見(jiàn)圖（圖 1b）。本文主要討論英云閃長(zhǎng)巖及其中發(fā)育的石英閃長(zhǎng)巖包體。

細(xì)粒角閃石黑云母英云閃長(zhǎng)巖呈灰白色， 細(xì)粒結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造（圖2a）， 含有10%左右的長(zhǎng)石斑晶，斑晶呈自形-半自形， 大小在 0.8 mm×3 mm左右；巖石主要由礦物斜長(zhǎng)石（～54%）、微斜長(zhǎng)石（～8%）、石英（～22%）、黑云母（～15%）組成； 次要礦物為角閃石（～1%）， 副礦物可見(jiàn)鋯石、磷灰石、網(wǎng)狀金紅石、磁鐵礦等。斜長(zhǎng)石為半自形板狀， 具鈉長(zhǎng)石律雙晶、卡鈉復(fù)合雙晶等， 見(jiàn)環(huán)帶結(jié)構(gòu)； 微斜長(zhǎng)石為它形板狀， 少數(shù)呈它形-半自形板狀， 格子雙晶顯著； 石英為它形粒狀呈連晶出現(xiàn)； 黑云母為半自形板片狀，常呈聚晶產(chǎn)出。

圖2　萬(wàn)洋山巖體中的英云閃長(zhǎng)巖及發(fā)育暗色微粒包體Fig.2 Tonalite outcrops and mafic microgranular enclaves in the Wanyangshan pluton

角閃石黑云母英云閃長(zhǎng)巖中發(fā)育石英閃長(zhǎng)巖包體， 形態(tài)為長(zhǎng)條狀（圖2b）、橢圓狀、不規(guī)則狀等，包體大小一般在6 cm×8 cm左右， 大者長(zhǎng)軸可達(dá)30 cm； 巖石包體與寄主巖大多數(shù)呈截然接觸， 少數(shù)接觸邊界不清， 包體顏色較寄主巖深， 粒度較寄主巖細(xì)， 呈細(xì)粒、微細(xì)粒結(jié)構(gòu)。巖石包體主要由微斜長(zhǎng)石（～7%）、斜長(zhǎng)石（～61%）、石英（～12%）、黑云母（～10%）、角閃石（～10%）和少量單斜輝石組成（圖2c）， 副礦物可見(jiàn)磁鐵礦、榍石、磷灰石等， 部分磷灰石呈針狀， 其長(zhǎng)寬比為 10∶1（圖 2d）， 有的可達(dá)20∶1。包體中斜長(zhǎng)石為半自形板狀， 具鈉長(zhǎng)石律雙晶、卡鈉復(fù)合雙晶等； 黑云母為半自形板片狀與半自形柱狀角閃石共生； 單斜輝石為半自形柱狀與角閃石、黑云母共生； 石英、微斜長(zhǎng)石均為它形， 大多數(shù)為細(xì)粒， 少數(shù)呈中粒并包裹有細(xì)小的斜長(zhǎng)石、黑云母。

石英閃長(zhǎng)質(zhì)包體中可見(jiàn)寄主巖中的斜長(zhǎng)石捕擄晶， 捕擄晶普遍表現(xiàn)出被熔蝕的特征， 偶見(jiàn)捕擄晶邊緣呈熔蝕后再結(jié)晶的環(huán)斑； 巖體中石英閃長(zhǎng)質(zhì)包體的分布極不均勻， 有局部富集的特征， 且包體與寄主巖的接觸帶常見(jiàn)大量的斜長(zhǎng)石斑晶， 斜長(zhǎng)石斑晶沿包體邊緣分布。而局部巖石包體和寄主巖表現(xiàn)出均一化程度較高的特征， 只有在新鮮斷面才能依稀識(shí)別出包體的形態(tài)。

2　樣品分析測(cè)試

本文采集的巖石化學(xué)樣品以及鋯石 U-Pb測(cè)年樣品為新鮮無(wú)污染樣， 采集地多在新開(kāi)公路側(cè)或采石場(chǎng)，取樣避開(kāi)了斷裂帶、巖脈、石英脈發(fā)育的地方（如英云閃長(zhǎng)巖及暗色微粒包體的采樣點(diǎn)： 圖2a、b）。

巖石地球化學(xué)分析中， 先將樣品破碎至 200目后挑選50 g作為測(cè)試樣， 樣品測(cè)試在國(guó)土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢查中心完成， 其中主量元素采用四硼酸鋰熔片XRF分析法（FeO用硫酸-氫氟酸溶礦-重鉻酸鉀滴定法測(cè)定）， 在 X熒光光譜儀上完成； 微量元素采用四酸溶礦ICP-MS分析法， 在質(zhì)譜儀 Thermoelemental X7完成； 稀土元素采用過(guò)氧化鈉融熔 ICP-MS分析法， 在 Thermoelemental X7完成。

供鋯石 U-Pb測(cè)年的樣品碎樣和單顆粒鋯石的人工挑選在湖南省地質(zhì)調(diào)查院巖土巖礦測(cè)試中心完成， 然后將挑選出的純凈鋯石制靶。樣品的陰極發(fā)光圖像、透射光和反射光圖像在北京離子探針中心電鏡室完成。

鋯石 U-Pb同位素測(cè)年在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院北京離子探針中心SHRIMP-Ⅱ儀器上完成。詳細(xì)的分析流程和原理見(jiàn)Williams and Claesson （1987）、宋彪等（2002）。激光束斑直徑約為 25～30 μm， 采集的數(shù)據(jù)應(yīng)用鋯石 TEMORA（417 Ma）進(jìn)行校正， 應(yīng)用 SL13標(biāo)定樣品的U、Th和Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， 數(shù)據(jù)處理應(yīng)用Ludwig SQUIDI1.0和 ISOPLOT程序自動(dòng)完成（Ludwing， 2003）。所采用的206Pb/238U加權(quán)平均年齡具有95%的置信度，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

3　鋯石SHRIMP U-Pb年齡

萬(wàn)洋山巖體角閃石黑云母英云閃長(zhǎng)巖（樣號(hào)12-1）中鋯石大部分呈柱狀晶形， 粒徑100～300 μm， 長(zhǎng)寬比 2∶1～3∶1， 晶形比較完整， 發(fā)育典型的巖漿振蕩環(huán)帶（圖3a）， 選擇環(huán)帶清晰、無(wú)裂紋、鋯石表面干凈的位置進(jìn)行分析。15個(gè)分析點(diǎn)U、Th含量分別為154×10-6～1055×10-6， 66×10-6～441×10-6， Th/U比值 0.21～0.65， 具巖漿鋯石特征。鋯石的206Pb/238U年齡分布于 426.3±5.2～448.5±6.2 Ma， 其中分析點(diǎn)1.2為鋯石核，206Pb/238U年齡為446.3 Ma， 在其余測(cè)點(diǎn)變化范圍之內(nèi)， 15個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為438.0±3.0 Ma（2σ， MSWD=1.4）（圖4 a）， 代表角閃石黑云母英云閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡。

角閃石黑云母英云閃長(zhǎng)巖中巖石包體（樣號(hào)12-2）內(nèi)的鋯石大部分呈長(zhǎng)柱狀， 粒徑一般介于300～500 μm之間， 長(zhǎng)寬比在 3∶1～4∶1， 晶形比較完整， 裂紋不發(fā)育， 發(fā)育韻律環(huán)帶（圖 3b）。在樣品12-2中選擇鋯石表面干凈、無(wú)裂紋的位置進(jìn)行分析，共分析9顆鋯石。鋯石U、Th含量分為358×10-6～879×10-6， 125×10-6～470×10-6， Th/U比值0.27～0.65，具巖漿鋯石特征。9個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U年齡分布于419.0±9.2～435.6±9.8 Ma， 加權(quán)平均年齡為425.6±3.1 Ma（2σ， MSWD=1.3）（圖4b）， 代表角閃石黑云母英云閃長(zhǎng)巖中包體的結(jié)晶年齡。

圖3　萬(wàn)洋山花崗巖體英云閃長(zhǎng)巖及包體的鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.3 Cathodoluminescence images of zircons from the tonalite and enclaves of the Wanyangshan granite

表1　萬(wàn)洋山英云閃長(zhǎng)巖（樣品12-1）和石英閃長(zhǎng)質(zhì)包體（樣品12-2）的SHRIMP鋯石U-Pb分析結(jié)果Table 1 Zircon SHRIMP U-Pb dating results for samples 12-1 and 12-2

4　地球化學(xué)特征

萬(wàn)洋山巖體花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖（D174、 D193、D198）、英云閃長(zhǎng)巖（D201-1、D202-1）及英云閃長(zhǎng)巖中包體（D201-2、D202-2、12-1、12-2）的主量、微量和稀土元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。

圖4　萬(wàn)洋山花崗巖體英云閃長(zhǎng)巖及包體鋯石U-Pb諧和曲線圖Fig.4 U-Pb concordia diagrams of zircon grains from the tonalite and enclaves of the Wanyangshan pluton

表2　萬(wàn)洋山巖體花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖及巖石包體樣品主量元素（%）、稀土元素和微量元素（×10ˉ6）組成Table 2 Major （%）， REE and trace element （×10ˉ6） concentrations of the granite， tonalite and enclaves of the Wanyangshan pluton

續(xù)表2：

花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖、巖石包體的SiO2含量依次降低， 分別為70.03%～66.65%，64.77%～63.94%， 62.42%～58.09%， 其中巖石包體為中性巖； 全堿含量（Na2O+K2O）分別為6.46%～5.66%，5.89%～5.82%， 5.45%～4.39%， 在TAS圖解（圖5a）上投點(diǎn)位于亞堿性的花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖及閃長(zhǎng)巖區(qū)域， TAS分類命名與薄片定名一致。

花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖的 K2O含量為 3.01%～4.17%， Na2O含量為 1.49%～2.86%，K2O/Na2O比值在1.06～2.8， 巖石體現(xiàn)為富鉀的特征，在 K2O-Na2O圖解中顯示為鉀質(zhì)巖石， 僅個(gè)別為高鉀質(zhì)（圖5b）； 在A/CNK-A/NK圖解（圖5c）中顯示為過(guò)鋁質(zhì)， 樣品的 CIPW 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)礦物中， 花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)分子剛玉， 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.28%～7.36%， 也顯示為過(guò)鋁質(zhì)特征。

巖石包體的 K2O=1.95%～2.85%， Na2O=2.43%～2.65%， K2O/Na2O=0.8～1.11， 體現(xiàn)為富鉀的特征。在K2O-Na2O 圖解（圖 5b）中顯示為鉀質(zhì)巖石； 在 A/CNK-A/NK圖解（圖 5c）中顯示為偏鋁質(zhì)， 樣品的CIPW 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)礦物中， 巖石包體中未出現(xiàn)剛玉標(biāo)準(zhǔn)分子， 這與弱過(guò)鋁質(zhì)花崗巖特征相似（劉敏等，2010）； 里特曼指數(shù)（δ）值為1.18～1.59， 為鈣堿性巖， 在鈣堿指數(shù)圖解（圖 5d）中， 樣品投點(diǎn)落在鈣性及鈣性-鈣堿性邊界區(qū)域， 顯示包體偏鈣性的特征。

花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖及巖石包體的具有相似的微量元素和稀土元素配分模式圖。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖 6a）中， 富集大離子親石元素Rb、K、Th， 虧損Ba、Sr 和高場(chǎng)強(qiáng)元素 Nb、Ti。樣品的ΣREE=153×10-6～311×10-6， LREE/ HREE=1.74～4.04， 富集 LREE， 稀土配分模式曲線呈右傾（圖6b）， 具明顯的Eu負(fù)異常（δEu= 0.42～0.8）。

5　討 論

5.1萬(wàn)洋山巖體的侵位時(shí)限

關(guān)于萬(wàn)洋山巖體侵位時(shí)代方面的研究， 已獲得的年齡資料（二長(zhǎng)花崗巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡433.8±2.2 Ma（沈渭洲等， 2008）、常規(guī)鋯石U-Pb 等時(shí)線年齡434±1.4 Ma（李獻(xiàn)華， 1990））表明為加里東期花崗巖無(wú)疑。近年來(lái)， 大量研究者對(duì)華南花崗巖研究， 將華南加里東期花崗巖劃分為早晚兩期巖漿活動(dòng)、并提出了早晚兩期花崗巖的侵位時(shí)限， 早期：460～440 Ma、晚期： 440～410 Ma（舒良樹(shù)， 2006； 張芳榮等， 2009）， 從部分萬(wàn)洋山巖體的年齡數(shù)據(jù)（鋯石U-Pb年齡458 Ma， 伍光英等， 2008； 1∶20萬(wàn)區(qū)調(diào)在萬(wàn)洋山巖體中獲得鋯石U-Pb法和獨(dú)居石U-Pb法年齡值分別為462 Ma、441 Ma）來(lái)看， 萬(wàn)洋山巖體應(yīng)屬于加里東早期侵位的巖石， 但是這與直觀的野外地質(zhì)證據(jù)不符。萬(wàn)洋山巖體主要侵位于奧陶系， 侵入接觸帶均發(fā)生不同程度的圍巖蝕變， 在巖體邊部，局部還可見(jiàn)巖體侵位時(shí)捕獲奧陶系天馬山組中的石英砂巖捕虜體。因此， 為解決地質(zhì)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾的現(xiàn)象， 對(duì)萬(wàn)洋山巖體侵位上限的研究就顯得非常重要。

圖5　萬(wàn)洋山巖體花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖、及巖石包體的巖石化學(xué)圖解Fig.5 Geochemical diagrams for the granite， tonalite and enclaves from the Wanyangshan Pluton

圖6　花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖及巖石包體原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖（a）和球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖（b）（標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough， 1989）Fig.6 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram （a） and chondrite-normalized rare earth element patterns （b） of the granite， tonalite and enclaves

萬(wàn)洋山巖體的巖性為英云閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖組合， 局部發(fā)育細(xì)晶巖脈， 本次樣品的鋯石來(lái)自于英云閃長(zhǎng)巖（巖石出露于巖體邊部， 呈巖株產(chǎn)出）， 應(yīng)為萬(wàn)洋山巖體早期侵位的巖石， 獲得的鋯石SHRIMP年齡438.0±3 Ma代表了巖體的侵位上限年齡， 比以往報(bào)道的巖體年齡數(shù)據(jù) 458 Ma（伍光英等， 2008）、463 Ma偏小， 新獲得的年齡數(shù)據(jù)438.0±3.0 Ma、434±1.4 Ma（李獻(xiàn)華， 1990）及433.8± 2.2 Ma（沈渭洲等， 2008）更符合萬(wàn)洋山巖體從偏基性的英云閃長(zhǎng)巖ˉ酸性的二長(zhǎng)花崗巖的演化趨勢(shì)， 并且早期侵位的巖石年齡 438 Ma與巖體侵入奧陶系的地質(zhì)事實(shí)相符。巖體西南側(cè)， 巖體邊部的二長(zhǎng)花崗巖被中泥盆統(tǒng)跳馬澗組不整合覆蓋， 接觸面上普遍可見(jiàn)1～2 m厚的花崗質(zhì)礫屑， 張永忠等（2005）認(rèn)為覆蓋于巖體之上、位于跳馬澗組底部的這一套礫屑為古風(fēng)化殼。因此， 萬(wàn)洋山巖體的侵位時(shí)限至少可以限制在438 ～397 Ma之內(nèi)。在巖體中， 可見(jiàn)發(fā)育酸性程度較高的二云母二長(zhǎng)花崗巖脈以及獲得英云閃長(zhǎng)巖中巖石包體的鋯石 U-Pb年齡 425.6± 3.1 Ma。這一年齡數(shù)據(jù)與鄰區(qū)彭公廟巖體中細(xì)晶巖脈鋯石U-Pb年齡426.5±2.5 Ma（張文蘭等， 2011）、姑婆山巖體中發(fā)育閃長(zhǎng)質(zhì)包體的鋯石 U-Pb年齡428± 4.0 Ma， 輝鉬礦的Re-Os的年齡424.6±5.7 Ma （李曉峰等， 2009）相差不大， 年齡都均集中在425 Ma左右。而巖體中發(fā)育的細(xì)晶巖脈、石英輝鉬礦脈以及巖石包體很有可能是巖體侵位晚階段巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，因此萬(wàn)洋山巖體侵位的下限年齡值可能在 425 Ma左右。

華南加里東運(yùn)動(dòng)作為一次強(qiáng)烈而廣泛的地殼運(yùn)動(dòng)形成了大量的花崗巖， 這些花崗巖體集中于政和-大埔及紹興-江山-萍鄉(xiāng)兩條區(qū)域性深大斷裂構(gòu)成的喇叭形區(qū)域之間， 具線狀分布的特點(diǎn)（王永磊等，2012）。對(duì)這些花崗巖體的研究， 近年來(lái)獲得了一大批高精度的年齡資料， 但不同的研究者對(duì)這些數(shù)據(jù)的綜合分析得出的結(jié)論不盡相同， 因此本文作者對(duì)華南加里東期花崗巖、加里東期形成的輝鉬礦以及巖石包體公開(kāi)發(fā)表的年齡數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（數(shù)據(jù)見(jiàn)表 3）， 分析結(jié)果顯示（圖 7）年齡集中分布在 445～430 Ma間、470～450 Ma間出現(xiàn)一個(gè)小峰值， 430 Ma以后也有部分年齡數(shù)據(jù)（含石英輝鉬礦脈、巖石包體）。鋯石年齡頻數(shù)圖特征與華南加里東早期花崗巖的侵位時(shí)限460～440 Ma（張芳榮等， 2009）基本吻合，但這階段侵位巖石的報(bào)道并不多， 這可能指示華南加里東早期僅有規(guī)模不大的花崗巖侵位； 而對(duì)這階段巖石類型的歸屬問(wèn)題， 舒良樹(shù)等（2008）將加里東早期花崗歸屬為I型、晚期為S型， 這種歸屬是否符合華南加里東期花崗巖的特征， 還需進(jìn)一步探討。張芳榮等（2009）將華南加里東晚期花崗巖的時(shí)限劃分為440～410 Ma， 劉善寶等（2012）劃分為427～409 Ma，但在統(tǒng)計(jì)的年齡頻數(shù)中， 年齡分布峰值在430～445 Ma，考慮到這階段的巖體侵位于奧陶系（如萬(wàn)洋山巖體、桂東巖體、湯湖巖體； 李獻(xiàn)華， 1990）， 而晚奧陶世頂界時(shí)限為443 Ma， 因此認(rèn)為華南加里東晚期花崗巖集中在440～430 Ma 侵位， 而430 Ma以后則主要為一些小規(guī)模的巖漿侵位活動(dòng)， 已獲得該期最小年齡數(shù)據(jù)為江西樂(lè)安巖體二長(zhǎng)花崗巖的年齡 409 Ma（張芳榮等， 2009）。綜上分析認(rèn)為， 本文研究的萬(wàn)洋山巖體形成于晚志留世， 時(shí)限為438～425 Ma， 屬華南加里東晚期侵位的花崗巖體。

圖7　華南加里東期花崗巖鋯石年齡頻數(shù)圖Fig.7 Histograms of zircon ages for the Caledonian granites in South China

表3　華南加里東花崗巖類鋯石U-Pb測(cè)年、輝鉬礦Re-Os測(cè)年數(shù)據(jù)表Table 3 Zircon U-Pb ages of the Caledonian granites and molybdenite Re-Os ages of deposits in South China

續(xù)表3：

5.2巖石包體的成因

萬(wàn)洋山巖體英云閃長(zhǎng)巖中發(fā)育的巖石包體與寄主巖多呈截然接觸， 包體為細(xì)粒、微細(xì)粒結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)上比寄主巖細(xì)）， 礦物組合主要為微斜長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、角閃石和黑云母， 為巖漿成因， 定名為石英閃長(zhǎng)巖。石英閃長(zhǎng)巖包體的鋯石U-Pb年齡425.6±3.1 Ma，晚于寄主巖石， 從而否定了包體的捕虜體或殘留體成因。因英云閃長(zhǎng)巖出露的新鮮露頭有限， 野外未能追索到包體巖漿混合成因的一些典型證據(jù)（如淬冷邊， 反向脈等； 王德滋和謝磊， 2008）， 但包體中出現(xiàn)了不平衡礦物針狀磷灰石（圖 2d）及斜長(zhǎng)石的捕擄晶。實(shí)驗(yàn)表明， 針狀磷灰石為巖漿快速冷卻的產(chǎn)物（Wyllie et al.， 1962）， 一般認(rèn)為是巖漿混合過(guò)程中基性巖漿注入到溫度較低酸性巖漿中， 從而導(dǎo)致基性巖漿溫度迅速下降形成針狀磷灰石（Hibbard， 1991）；王德滋和謝磊（2008）研究認(rèn)為包體中的捕擄晶是從寄主巖中捕獲來(lái)的， 英云閃長(zhǎng)巖中捕擄晶斜長(zhǎng)石普遍表現(xiàn)出被溶蝕的特征， 少部分可見(jiàn)環(huán)邊。因此， 包體中出現(xiàn)這種異常共生礦物， 暗示包體是巖漿混合成因的（張建軍等， 2012）。巖石包體較寄主巖富Mg、Fe（表 2）， 包體的 Mg#介于 45～50， 顯示出高鎂、偏基性的特征。包體與寄主巖的稀土配分模式圖和微量元素蛛網(wǎng)圖分布特征基本一致也表明， 這種相似的地球化學(xué)組成指示包體與寄主巖具有成因聯(lián)系。在SiO2-A/CNK圖中， 花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖及包體的投點(diǎn)沿殼源熔體、幔源熔體的混合線方向分布（圖8a）， 在 MgO-FeOT圖解中， 投點(diǎn)遠(yuǎn)離結(jié)晶分異趨勢(shì)線， 沿巖漿混合趨勢(shì)線分布（圖 8b）， 顯示了巖漿混合的趨勢(shì)（熊富浩等， 2010）。包體和寄主巖的主要氧化物比值協(xié)變圖中， 同分母氧化物比值協(xié)變圖（圖9a、b）上表現(xiàn)為線性相關(guān)， 在多元素不同分母比值圖（圖9c、d）上表現(xiàn)為雙曲線演化關(guān)系； 協(xié)變圖解顯示良好的協(xié)變關(guān)系， 暗示它們?cè)诔梢蛏洗嬖诿芮械穆?lián)系（張曉琳等， 2005）， 可能指示包體與寄主巖之間發(fā)生過(guò)巖漿混合作用（Langmuir et al.， 1978）。根據(jù)Watson and Harrison （1983）提出的鋯石飽和溫度計(jì)（TZr（℃）=｛12900/［lnDZr（鋯石/熔體）+0.85M+2.95］｝-273。其中M為全巖巖石化學(xué)參數(shù)， M=（2×Ca+Na+K）/（Si×Al）， 對(duì)包體和寄主巖進(jìn)行結(jié)晶溫度的估算（假設(shè)不做鋯石礦物的 Zr、Hf校正， 純鋯石中含 Zr= 497657×10ˉ6， 用全巖Zr含量近似代表熔體Zr含量，計(jì)算得鋯石飽和溫度； 計(jì)算方法參見(jiàn)楊策等， 2006； 付強(qiáng)等， 2011）， 包體中鋯石的結(jié)晶溫度為 822～858 ℃，平均溫度為841 ℃； 寄主巖中鋯石結(jié)晶溫度為839～870 ℃， 平均溫度為 854 ℃， 結(jié)果表明， 包體與寄主巖結(jié)晶溫度基本一致， 巖石包體與寄主巖結(jié)晶過(guò)程達(dá)熱平衡的特征， 為巖漿混合作用的發(fā)生提供了佐證。

圖8　英云閃長(zhǎng)巖、花崗巖及巖石包體的SiO2-A/CNK圖解（a， 據(jù)張亮亮等， 2010）和MgO-FeOT圖解（b， 據(jù)Didier and Barbarin， 1991）Fig.8 Diagrams of SiO2vs. A/CNK （a）， and MgO vs. FeOT（b） for the tonalite， granite， and enclaves

圖9　萬(wàn)洋山巖體英云閃長(zhǎng)巖、花崗巖及巖石包體的主量元素協(xié)變圖解Fig.9 Covariant diagrams of major elements for the tonalite， granite， and enclaves of the Wanyangshan pluton

巖漿混合的特征是基性端元的巖漿與酸性端元的巖漿混合（鄒滔等， 2011）， 一般表現(xiàn)為殼幔巖漿混合模式（陳斌等， 2009）， 本文研究的巖石包體基性程度較寄主巖高， 在包體中未出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)剛玉分子， 包體中斜長(zhǎng)石（An=61～72）富鈣偏基性， 這些特征表明巖石包體的巖漿為巖漿混合中的基性端元。然而萬(wàn)洋山巖體中發(fā)育的石英閃長(zhǎng)巖包體是否來(lái)源于深部地幔？包體中的鋯石提供了重要的信息。包體的礦物組合中出現(xiàn)單斜輝石（含量＜5%）、包體的分異指數(shù)（DI=45～48）， 寄主巖的DI=54～63（輝長(zhǎng)巖DI=30， 閃長(zhǎng)巖 DI=48）， 包體 DI值介于輝長(zhǎng)巖與閃長(zhǎng)巖之間、包體的SiO2含量58%略高于輝長(zhǎng)巖的最高含量（輝長(zhǎng)巖 SiO2＜53%）， 以上這些特征表明本次研究的包體與地幔輝長(zhǎng)質(zhì)巖漿密切相關(guān)。因此， 巖石包體最可能的成因是在萬(wàn)洋山巖體侵位的晚期（包體與寄主巖的鋯石 U-Pb年齡 425.6±3.1 Ma、438.0±3.0 Ma）基性端元的輝長(zhǎng)質(zhì)巖漿與偏酸性的巖漿發(fā)生了巖漿混合作用， 在巖漿混合的均一化過(guò)程中， 基性的巖漿被酸化導(dǎo)致 SiO2含量升高、分異指數(shù)增大。

5.3萬(wàn)洋山花崗巖體巖石類型及意義

沈渭洲等（2008）的研究（未討論英云閃長(zhǎng)巖及巖石包體）認(rèn)為萬(wàn)洋山巖體為古老地殼組分（Nd模式年齡為 1888 Ma）通過(guò)部分熔融的方式形成 S型花崗巖。但本次研究的英云閃長(zhǎng)巖及包體為準(zhǔn)鋁質(zhì)、CIPW 標(biāo)準(zhǔn)礦物中不出現(xiàn)剛玉分子、副礦物組合中普遍出現(xiàn)磁鐵礦、榍石而未見(jiàn)富鋁礦物， 這些特征明顯不同于強(qiáng)富鋁的S型花崗巖。而英云閃長(zhǎng)巖和包體中均含礦物角閃石， 這是 I 型花崗巖的典型礦物學(xué)標(biāo)志（王濤等， 2005）； 英云閃長(zhǎng)巖、和包體的A/CNK值為0.85～0.99， 均值為0.91， 也顯示為I 型花崗巖的特點(diǎn)（S 型花崗巖/CNK值＞1.1， Chappell and White， 1992）； 英云閃長(zhǎng)巖及包體的稀土元素配分模式為輕稀土富集的右傾型也與 I 型花崗巖相似（張萬(wàn)平等， 2011）。（Zr+Nb+Ce+Y）-FeOT/MgO 散點(diǎn)圖（圖10a）及花崗巖I、A型成因類型圖解（圖10b）， 都顯示英云閃長(zhǎng)巖及包體為I型花崗巖。樣品的P2O5含量隨SiO2含量增加而降低（圖10c）， 與I型花崗巖的演化趨勢(shì)一致而不同于S型花崗巖； 在ACF圖解中， 石英閃長(zhǎng)巖包體、英云閃長(zhǎng)巖投點(diǎn)落在I型花崗巖、I型和S型花崗巖的分界線附近區(qū)域， 而花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖則顯示為S型花崗巖（圖10d）。綜上分析認(rèn)為， 萬(wàn)洋山巖體中石英閃長(zhǎng)巖包體、英云閃長(zhǎng)巖為I型花崗巖， 而構(gòu)成萬(wàn)洋山巖體主體巖石花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖則為 S型花崗巖。Chappell and Stephens （1988）認(rèn)為I 型花崗巖由殼內(nèi)變質(zhì)中基性火成巖部分熔融而來(lái)， 但本文討論的英云閃長(zhǎng)巖及其來(lái)源于地幔的巖石包體具有殼?；旌显吹奶卣鳎?萬(wàn)洋山巖體發(fā)育的I型花崗巖其成因極可能為幔源基性巖漿底侵誘發(fā)古老地殼物質(zhì)部分熔融形成。

在（La/Yb）N-YbN圖解和（Sr/Y）-Y圖解中（圖11a、b）， 樣品投點(diǎn)位于島弧巖石區(qū)域， 在微量元素蛛網(wǎng)圖中 Nb虧損明顯也與活動(dòng)大陸邊緣的鈣堿性玄武巖地球化學(xué)特征相似（曹豪杰等， 2013）， 且張芳榮（2011）、伍光英等（2008）等獲得鍶同位素初始比值（87Sr/86Sr）=0.71172～0.71937較高、εNd（t）= -7.1～ -9.27較低反映其具有俯沖消減作用， 而英云閃長(zhǎng)巖顯示為I型花崗巖也與俯沖有關(guān)（張旗等， 2008）， 因此認(rèn)為萬(wàn)洋山巖體早期侵位的巖石形成于與俯沖消減作用有關(guān)的島弧環(huán)境。最近， 覃小鋒等（2013）報(bào)道了兩廣交界壺垌片麻狀復(fù)式巖體（鋯石U-Pb年齡443.1± 2.0 Ma）為大陸邊緣弧型巖漿巖； 巫建華等（2012）在廣東北部發(fā)現(xiàn)了加里東期火山巖， 并獲得碎斑熔巖鋯石SHRIMP年齡443.5±5.4 Ma， 這些報(bào)道為揚(yáng)子板塊與華夏板塊在加里東期存在俯沖作用提供了佐證。

圖10　萬(wàn)洋山巖體英云閃長(zhǎng)巖、花崗巖及巖石包體的巖石類型判別圖解Fig.10 The Discriminative diagrams of rock type for the tonalite， granite， and enclaves of the Wanyangshan pluton

圖11?。↙a/Yb）N-YbN圖解（a， 據(jù)Martin， 1999）和Sr/Y-Y圖解（b， 據(jù)Drummond and Defent， 1990）Fig.11 Diagrams of （La/Yb）Nvs. YbN（a）， and Sr/Y vs. Y （b）

綜上討論， 加里東期萬(wàn)洋山巖體可能是揚(yáng)子板塊與華夏板塊在俯沖消減的地球動(dòng)力學(xué)背景下， 軟流圈地幔上涌， 誘發(fā)巖石圈地幔和上覆的古老地殼物質(zhì)重熔， 形成以殼源為主、殼?；旌铣梢虻幕◢弾r。

6　結(jié) 論

（1） 本文研究的英云閃長(zhǎng)巖為I型花崗巖， 礦物組合中出現(xiàn)角閃石、磁鐵礦和榍石， 地球化學(xué)特征顯示為低硅、準(zhǔn)鋁質(zhì)、鈣堿性； 石英閃長(zhǎng)巖包體為細(xì)粒的巖漿結(jié)構(gòu)， 礦物組合為角閃石、斜長(zhǎng)石、黑云母、石英及少量輝石， 表明巖石包體是巖漿成因的， 地球化學(xué)特征顯示包體為低硅、低堿、準(zhǔn)鋁質(zhì)的鈣堿性巖類。

（2） 石英閃長(zhǎng)巖包體中存在異常共生礦物斜長(zhǎng)石斑晶， CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算中未出現(xiàn)剛玉分子， 富Mg、Fe以及高M(jìn)g#值； 包體與寄主巖稀土配分模式圖和微量元素蛛網(wǎng)圖分布特征基本一致， 綜合SiO2-A/CNK、MgO-FeOT協(xié)變圖解判別表明石英閃長(zhǎng)巖包體為巖漿混合成因。結(jié)合礦物學(xué)、地球化學(xué)特征， 認(rèn)為石英閃長(zhǎng)巖包體源于上地?；暂x長(zhǎng)質(zhì)巖漿、經(jīng)巖漿混合作用演化形成。

（3） 英云閃長(zhǎng)巖及石英閃長(zhǎng)巖包體的 SHRIMP鋯石U-Pb年齡438.0±3.0 Ma和425.6±3.1 Ma， 表明萬(wàn)洋山巖體為華南加里東晚期的花崗巖； 而包體鋯石U-Pb年齡則指示巖漿混合作用的時(shí)間為晚志留世。

（4） 英云閃長(zhǎng)巖具有島弧巖漿巖的地球化學(xué)特征， 結(jié)合巖石類型、包體成因認(rèn)為萬(wàn)洋山巖體可能是揚(yáng)子板塊與華夏板塊在俯沖消減的地球動(dòng)力學(xué)背景下， 軟流圈地幔上涌， 誘發(fā)巖石圈地幔和上覆的古老地殼物質(zhì)重熔， 形成以殼源為主的殼?；旌铣梢虻幕◢弾r。

致謝： 感謝中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院北京離子探針中心頡頏強(qiáng)研究員、馬銘株博士、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）周久龍博士在樣品測(cè)試中的幫助； 感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）研究生周文達(dá)在論文撰寫過(guò)程中的幫助； 感謝江西省地質(zhì)調(diào)查研究院張芳榮博士、匿名審稿專家對(duì)本文提出寶貴的意見(jiàn)及修改建議； 感謝湖南省地質(zhì)調(diào)查院陳必河高級(jí)工程師以及茶陵ˉ寧岡項(xiàng)目隊(duì)對(duì)本研究工作的支持和幫助。

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Zircon SHRIMP U-Pb Age， Petrogenesis and Tectonic Implication of Wanyangshan Pluton in Southeast Hunan Province

CHEN Di， MA Tieqiu， LIU Wei， LIU Yaorong， MA Aijun and NI Yanjun
（Hunan Institute of Geological Survey， Changsha 410116， Hunan， China）

This paper analyze the zircon SHRIMP U-Pb dating， petrology and geochemistry of Wanyangshan pluton developed in the boundary of Hunan and Jiangxi， which is composed of tonalite， granodiorite and monzonitic granite. Tonalite and quartz diorite enclave developed in it are mostly discussed， the age of tonalite is 438.0±3 Ma and the age of quartz diorite enclave is 425.6±3.1 Ma， which suggest these rocks are granite in Late Silurian Epoch. Tonalite is composed of plagioclase， potash feldspar， biotite， quartz， with a little of amphibolite， magnetite and sphene，considereing to be low Silicon， quasi-aluminous and calc-alkali granite， and showing to be I-type granite in the rock type discriminated diagrams. Quartz diorite enclave is fine-grained， which comprised of hornblende， plagioclase， biotite，quartz and a little pyroxene， suggesting rock enclave is magmatic. Also there are abnormal paragenetic mineral plagioclase phenocryst and acicular apatite in enclave， without corundum molecule in CIPW standard mineral calculation. Geochemically， the enclaves are showed to be low Silicon， low alkali， quasi-aluminous and cal-alkali rocks ，which are also rich in Mg， Fe and with a high value of Mg#（45～50）， suggesting these enclaves have the characteristic of high-Mg and partial-bacic. The distributing characteristic of enclave and parasitic rock is basicly identical in the rare element distributed patterns and trace element spider diagram， which suggest their genesis are relative. Combined with the characteristic of petrology， petrogeochemistry， zircon U-Pb age， and by means of SiO2-A/CNK， MgO-FeOT，covariant sketch， quartz diorite enclaves are magmatic mixing. The characteristic of zircon crystal in quartz diorite enclave is showed to be simple platelike annule， which is the same as that of gabbro， the differentiation index of enclaves （DI=45～48） is close to gabbro， while the value of SiO2is a little higher than gabbro， suggesting quartz diorite enclaves come from mantle basic gabbroic magma which were evolved by magmatic mixing. Tonalite has the characteristic of island-arc magma and active marginal continental magma， combined with the rock type of tonalite and the genesis of enclave， we consider that Wanyangshan Pluton are probably fromed mostly by crust source and with crust-mantle mixed， when asthenosphere mantle upwelling， causing remelting of lithosphere mantle and old earth matter under the geodynamical background of subduction between Yangzi Plate and Huaxia Plate.

Wanyangshan pluton； tonalite； quartz diorite enclace； zircon SHRIMP U-Pb age； magmatic mixing； I-type granite； Nanling

P595； P597

A

1001-1552（2016）04-0873-018

2014-06-10； 改回日期： 2014-11-18

項(xiàng)目資助： 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南嶺成礦帶中西段地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目（121201009000150002）、湖南1∶5萬(wàn)鐵絲塘、草市、冠市街、樟樹(shù)腳幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目（12120114024101）和湖南1∶5萬(wàn)腰陂、高隴、茶陵縣、寧岡縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目（1212011120796）聯(lián)合資助。

陳迪（1985-）， 男， 助理工程師， 從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作。Email： 542309852@qq.com