魯西徂徠山南部花崗閃長斑巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年及其地質(zhì)意義

高明波

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟南 250014)

魯西地區(qū)中生代巖漿巖類型豐富但多數(shù)規(guī)模較小。徂徠山南部的花崗閃長斑巖是魯西地區(qū)燕山期巖漿活動的地質(zhì)記錄，通過對其形成時代進行研究可以為反演和恢復(fù)魯西中生代的巖漿活動提供依據(jù)。前人對魯西中生代巖漿巖進行了大量的研究[1-7]，但對花崗閃長斑巖的研究仍相對較少。該次通過野外地質(zhì)勘查，對徂徠山南部花崗閃長斑巖的分布范圍、野外特征等進行了詳細(xì)的野外調(diào)查和室內(nèi)鑒定，并進一步探討了其形成時代及其地質(zhì)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于魯中山區(qū)徂徠山南部，大地構(gòu)造位置位于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(qū)(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)新甫山-萊蕪斷隆(Ⅳ)新甫山凸起(Ⅴ)[2]，南部以徂徠山斷裂為界與汶東凹陷相接鄰，北鄰為泰萊凹陷，向東主要為新太古代TTG和表殼巖，向西主要為新太古代二長花崗巖等。魯西地區(qū)中生代侵入巖以中酸性侵入巖為主，少量基性侵入巖和火山巖，徂徠山地區(qū)中生代侵入巖主要有閃長玢巖和花崗閃長斑巖(圖1)。

2 樣品特征

研究區(qū)花崗閃長斑巖脈主要分布于員外莊村與澇洼村一帶，寬30～50m，出露面積小，呈南北向展布，可見閃長玢巖脈侵入其中，部分閃長玢巖中保留了花崗閃長斑巖捕虜體。

該次采集的花崗閃長斑巖，位于徂徠山363高地南約1.5km，澇洼村西約100m處附近?；◢忛W長斑巖石呈灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為霏細(xì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由斜長石、普通角閃石、石英組成，副礦物有榍石、金屬礦物等組成。斑晶以斜長石為主，其次少量普通角閃石和石英；基質(zhì)顆粒細(xì)小，顆粒間邊界不清晰。

3 分析方法

樣品鋯石單礦物分離工作由河北廊坊誠信地質(zhì)服務(wù)公司完成，分選量約25mg。在雙目鏡下挑選出無明顯裂隙、干凈透明的鋯石顆粒，將待測鋯石顆粒粘至環(huán)氧樹脂樣品座上，然后磨靶使鋯石剝露出來，拍攝鋯石靶反射光、透射光照片，鋯石靶陰極發(fā)光照相于中國冶金地質(zhì)總局山東局測試中心實驗室進行，選定最佳的待測鋯石點位。

1—松山單元二長花崗巖；2—姚營單元石英閃長巖；3—百草房單元變角閃輝長巖；4—花崗閃長斑巖；5—閃長玢巖；6—花崗細(xì)晶巖；7—第四系；8—地質(zhì)界線；9—采樣點圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖

Am—角閃石；Bt—黑云母；Pl—斜長石；Q—石英圖2 花崗閃長斑巖野外特征(a,b)及鏡下特征(c,d)

鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代分析在中國冶金地質(zhì)總局山東局測試中心完成，實驗采用的激光剝蝕系統(tǒng)為美國Conherent公司生產(chǎn)的GeoLasPro 193nm ArF準(zhǔn)分子系統(tǒng)，ICP-MS型號為ThermoFisher公司生產(chǎn)的iCAPQ。分析所用激光斑束直徑為30μm，采用國際標(biāo)樣91500為外標(biāo)進行同位素分餾校正；采用Plesovice和GJ-1標(biāo)準(zhǔn)鋯石作為外標(biāo)進行基體校正；成分標(biāo)樣采用NIST SRM 610，其中29Si作為單內(nèi)標(biāo)元素進行校正，每5～10個未知樣品點插入一組標(biāo)樣。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal軟件[8-9]完成，普通Pb校正采用ComPbCorr#3.17完成[10]，年齡計算及諧和圖的繪制采用Isoplot3.0完成[11]。

4 鋯石特征及定年結(jié)果

樣品中鋯石主要呈長柱狀，少量為短柱狀，粒徑在80～150μm之間，長短軸比值在1～2之間。鋯石CL圖像(圖3)均顯示顏色較深，且具有明顯的振蕩環(huán)帶特征，指示其為巖漿成因。選取樣品中的36顆鋯石進行了分析，共46個測點。其中，多顆鋯石具有明顯的核邊結(jié)構(gòu)，分別對其核部、邊部進行了年齡分析(圖3)。具體U-Pb同位素分析結(jié)果及對應(yīng)鋯石特征見表1和圖3、圖4，其中圖3、圖4僅對諧和度高于90%的鋯石年齡進行了標(biāo)注和分析。

表1 鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡分析結(jié)果

圖3 鋯石CL圖像特征

由鋯石CL圖像特征、分析結(jié)果和U-Pb年齡諧和圖(圖4)可以將鋯石分為3種：繼承性巖漿鋯石、巖漿鋯石和鉛丟失鋯石。該次僅對繼承性巖漿鋯石和巖漿鋯石中諧和度均大于90%的數(shù)據(jù)進行分析，其中對于小于1000Ma的鋯石采用206Pb/238U年齡討論，大于1000Ma的鋯石采用207Pb/206Pb年齡進行討論。

其中：①繼承性巖漿鋯石測點共26個，分析結(jié)果顯示：鋯石均表現(xiàn)為明顯的震蕩環(huán)帶特征，Th/U比值多在0.09～1.38之間，年齡在2437～2562Ma之間；②巖漿鋯石測點共11個，分析結(jié)果顯示：鋯石均表現(xiàn)為明顯的震蕩環(huán)帶特征，Th/U比值在0.02～0.58之間，年齡均在125～130Ma之間(圖4b)。經(jīng)加權(quán)平均后得到的年齡為(127.3±1.2)Ma(MSWD=1.3)；③鉛丟失鋯石測點共9個，鋯石諧和度均小于90%，對其年齡不予討論。

圖4 鋯石U-Pb同位素年齡諧和圖和年齡分布圖

5 討論

①花崗閃長斑巖的形成年齡

徂徠山南部的花崗閃長斑巖中既有巖漿鋯石，也存在繼承性巖漿鋯石，對其形成時代應(yīng)具體討論。經(jīng)過對鋯石CL圖像和分析測試數(shù)據(jù)進行具體分析認(rèn)為：諧和度大于90%、年齡均在125～130Ma之間，數(shù)據(jù)分布較集中的11測點是花崗閃長斑巖巖漿活動過程中形成的。經(jīng)分析得到花崗閃長斑巖的巖漿鋯石的加權(quán)平均年齡為(127.3±1.2)Ma(MSWD=1.3)，認(rèn)為這一年齡代表了花崗閃長斑巖的形成年齡。

②魯西地區(qū)中生代巖漿活動

魯西作為華北地塊東部的核心地帶，經(jīng)歷了燕山期古太平洋板塊俯沖的控制以及巖石圈大規(guī)模減薄等影響，其巖漿活動與太平洋板塊對歐亞板塊的俯沖和沂沭斷裂的活動有密切聯(lián)系[1,5-6]。大量魯西中生代巖漿巖年代學(xué)和地球化學(xué)研究揭示了巖漿巖的起源可能存在巨大不同，主要包括拆沉或加厚的下地殼部分熔融、洋殼板片的部分熔融等[12-17]。

該次研究在花崗閃長斑巖發(fā)現(xiàn)了大量年齡在～2.5Ga的高諧和度繼承性巖漿鋯石，由此說明了研究區(qū)花崗閃長斑巖的源區(qū)可能來自于華北古老基底或在侵位過程中遭受了古老基底的混染作用。

6 結(jié)論

通過對魯西徂徠山地區(qū)花崗閃長斑巖進行鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)研究，得到了其形成年齡為(127.3±1.2)Ma；另外，～2.5Ga繼承性巖漿鋯石的存在，說明了花崗閃長斑巖的源區(qū)可能來自于華北古老基底或在巖漿侵位過程中遭受了古老基底的混染作用。

致謝：該文得到了《山東省1∶5萬大汶口、樓德幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查》項目(SDZS-2015-GTT01)資助；此外該次實驗工作得到了中國冶金地質(zhì)總局山東局測試中心激光剝蝕電感耦合等離子體實驗室實驗人員的大力協(xié)助，在此表示感謝！