華北克拉通東南緣蚌埠隆起帶荊山—涂山巖體地質(zhì)地球化學(xué)特征再認(rèn)識

康叢軒 ，楊獻(xiàn)忠，蔡逸濤，宗 雯，黃先覺，孔廣林，李朝維

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局 南京地質(zhì)調(diào)查中心，江蘇 南京 210016；2.河海大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 211100；3.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210018；4.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)，安徽 蚌埠 233040)

0 引 言

蚌埠隆起帶位于華北克拉通東南緣。前人對區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)侵入體的研究已積累了大量的年代學(xué)和同位素地球化學(xué)數(shù)據(jù)[1-10]。宋利宏等通過對晚中生代巖體的研究證明該區(qū)經(jīng)歷了中—晚侏羅世(167～148 Ma)和早白堊世(130～112 Ma)兩期巖漿活動，巖體的變形記錄指示華北克拉通東部晚中生代由擠壓向伸展構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變發(fā)生在148～130 Ma期間[10]。華北克拉通東部晚中生代伸展活動的峰期出現(xiàn)在早白堊世，伴隨著強(qiáng)烈的巖漿活動與巖石圈減薄，從而導(dǎo)致了克拉通的破壞[11-20]。

本文結(jié)合作者的野外與室內(nèi)工作，通過對蚌埠隆起帶荊山—涂山巖體進(jìn)行系統(tǒng)巖石學(xué)、年代學(xué)、地球化學(xué)分析，在前人研究成果基礎(chǔ)上對巖體地質(zhì)地球化學(xué)特征進(jìn)行討論，總結(jié)并歸納其成因，以期進(jìn)一步了解華北克拉通東南部巖漿作用及動力學(xué)演化。

圖1 蚌埠隆起帶地質(zhì)簡圖(據(jù)《安徽省東部1∶20萬地質(zhì)圖》和宋利宏等[10]修編)Fig.1 Geological sketch map of Bengbu uplift belt(modified after 1∶200,000 Eastern Anhui Map and Song Lihong et al.[10])

1 地質(zhì)概況及巖石學(xué)特征

蚌埠隆起帶東接郯廬斷裂，南鄰大別造山帶后陸盆地。區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖體出露廣泛，巖漿作用以中生代和新生代最為強(qiáng)烈，侵入巖以中酸性花崗巖類為主。區(qū)內(nèi)侵入體主要出露于懷遠(yuǎn)、蚌埠、鳳陽一帶，多呈東西向展布，部分呈北北東向展布，多呈巖瘤狀、少為巖株?duì)町a(chǎn)出，侵入圍巖為五河群雜巖(圖1)。荊山—涂山巖體出露于蚌埠隆起帶西側(cè)，巖體年齡集中在(160.4±1.3)～(162.8±1.8) Ma之間，巖性為片麻狀二長花崗巖。荊山—涂山巖體地表表現(xiàn)為兩個侵入體，深部可能連為一體，長軸沿蚌埠復(fù)背斜呈東西向延伸，出露面積約17 km2。巖體可分為邊緣相和內(nèi)部相，邊緣相為中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，內(nèi)部相為中粗粒結(jié)構(gòu)。侵入圍巖為五河群西崮堆巖組和莊子里巖組斜長角閃巖、黑云斜長片麻巖夾大理巖，二者界線清楚，在童郢一帶巖體中含有角閃斜長片麻巖捕虜體，呈圓滑狀，且?guī)r體的巖石中暗色礦物含量相對較多，具有弱片麻狀構(gòu)造[21]。

荊山巖體巖石具有斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為石英(9%～13%)、斜長石(8%～12%)和鉀長石(17%～21%)，鉀長石主要為條紋長石和微斜長石；基質(zhì)具有顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，含量為50%～55%；另可見少量暗色礦物黑云母(2%～4%)和普通角閃石(1%～4%)。石英斑晶多熔蝕，呈渾圓狀和港灣狀，粒徑變化較大，邊部具有基質(zhì)嵌入現(xiàn)象。斜長石斑晶一部分呈自形板狀，另一部分晶界熔蝕明顯，粒徑變化較大；鉀長石斑晶自形程度稍差，主要為條紋長石和微斜長石，部分顆粒具有石英和斜長石嵌晶。黑云母呈片狀，邊部可見較多暗化現(xiàn)象，角閃石為普通角閃石，呈柱狀，可見兩組閃石式解理(圖2)。

圖2 荊山巖體野外露頭(a)及鏡下顯微照片((b)斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu))Fig.2 Outcrop photo (a) and thin section microphotograph (b) of the Jingshan granites

圖3 涂山巖體野外露頭(a)及鏡下顯微照片((b)斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶強(qiáng)烈泥化和絹云母化)Fig.3 Outcrop photo (a) and thin section microphotograph (b) of the Tushan granites

涂山巖體巖石具有斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)至隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，斑晶主要為石英(9%～14%)、斜長石(12%～15%)和鉀長石(14%～19%)。石英斑晶自形程度較高，為四邊形或六邊形，邊部可見熔蝕，呈港灣狀，并見機(jī)械破碎，碎裂帶中充填有次生石英，粒徑變化較大；斜長石呈自形板狀或長柱狀，發(fā)育典型的聚片雙晶，部分顆?？梢姍C(jī)械破碎和熔蝕，多具有強(qiáng)烈的高嶺土化和絹云母化，粒徑變化較大；鉀長石主要為正長石和條紋長石，呈自形板狀，多可見鉀長石中包含小顆粒的斜長石，部分鉀長石斑晶也見邊部環(huán)繞有斜長石集合體，構(gòu)成二長結(jié)構(gòu)，鉀長石整體較新鮮(圖3)。

2 樣品采集及分析方法

本次研究所采樣品盡量保證采集新鮮未蝕變或蝕變較弱的巖石。巖石全巖主量、微量元素的測試分析在國土資源部華東礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成，主量分析儀器為波長色散X射線熒光光譜儀。微量及稀土元素分析儀器為電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，型號為美國Thermo Fisher公司的ICAPQ。

單礦物挑選在河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成。將挑選出的鋯石顆粒置于環(huán)氧樹脂制靶，固化之后拋光，用于CL陰極發(fā)光照相、鋯石U-Pb定年及Lu-Hf同位素分析。本次鋯石制靶

及CL陰極發(fā)光照相在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。

鋯石U-Pb定年及Lu-Hf同位素測試在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心完成，所用儀器為多接收等離子體質(zhì)譜儀。采樣過程以氦氣作為載氣，束斑直徑為40 μm。采樣方式為單點(diǎn)剝蝕、跳峰采集。普通鉛校正采用Anderson(2002)提出的ComPbCorr#3.17校正程序，U-Pb諧和圖、年齡分布頻率圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算采用Isoplot/Ex_ver 3[22]程序完成；Lu-Hf同位素測試所用儀器為Neptune II MC-ICP-MS，對鋯石測試點(diǎn)進(jìn)行原位分析。測定時使用鋯石國際標(biāo)樣 GJ1 作為參考物質(zhì)。全巖Sm-Nd同位素測定在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成，所用儀器為 IsoProbe熱電離質(zhì)譜儀，儀器型號為ISOPROBE-T。

3 分析結(jié)果

3.1 巖石地球化學(xué)特征

圖4 荊山—涂山巖體全堿-硅分類 ((a)底圖據(jù)Middlemost[23])及SiO2-AR關(guān)系圖((b)底圖據(jù)Wright[24]) Fig.4 Total alkali vs. silica classification diagram ((a)Base map after Middlemost[23]) and SiO2 vs. AR diagram ((b) Base mapafter Wright[24]) of the Jingshan-Tushan granitesIr.Irvine 分界線，上方為堿性，下方為亞堿性

蚌埠隆起帶荊山—涂山巖體全巖主量元素分析結(jié)果列于表1。結(jié)合前人研究成果，由測試數(shù)據(jù)分析顯示，SiO2含量介于72.34%～74.92%之間，平均為73.23%；分異指數(shù)(DI)為88.94%～93.56%，反映了巖體經(jīng)過高程度的分異演化作用；巖石全堿(K2O+Na2O)含量介于7.63%～8.88%之間，平均值8.37%，表明巖漿堿硅質(zhì)分異演化較為徹底，屬亞堿性花崗質(zhì)巖石(圖4)。TAS圖解顯示樣品投點(diǎn)基本為高鉀鈣堿性系列(圖5(a))；巖石鈉鉀比變化于0.87～1.54之間；鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為0.98～1.38；鋁堿比為1.19～1.41，總體上鋁堿比偏高，鈣堿比偏低；A/CNK-A/NK圖解顯示樣品投點(diǎn)屬準(zhǔn)鋁—過鋁質(zhì)類型(圖5(b))。

表1荊山—涂山巖體主量元素組成(wB/%)

Table1MajorelementcompositionsoftheJingshan-Tushangranites(%)

樣品SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2ODJS-173.040.0714.650.320.280.031.570.133.73DJS-272.630.1014.550.440.460.031.260.173.92DJS-372.420.1014.920.520.560.041.840.183.20DJS-474.920.0913.940.200.680.060.141.413.71DTS-172.340.0715.110.420.470.041.910.133.33DTS-273.490.0714.170.300.290.021.260.064.22DTS-373.670.0713.900.560.680.080.221.374.49DTS-473.350.0813.940.480.830.030.431.524.25樣品K2OP2O5燒失量總量Na2O+K2OK2O/Na2OσA/CNKA/NKDJS-14.740.020.8099.388.471.272.391.271.30DJS-24.960.020.8099.348.881.272.661.201.23DJS-34.920.020.6299.348.121.542.241.371.41DJS-43.920.020.5599.647.631.061.821.081.35DTS-14.870.020.7199.428.201.462.291.381.41DTS-24.600.010.9399.428.821.092.551.181.19DTS-33.900.030.4799.448.390.872.300.991.20DTS-44.200.050.3799.538.450.992.350.981.21

注:DJS-4、DTS-3、DTS-4樣品數(shù)據(jù)來源于《1∶25萬蚌埠市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》；其余數(shù)據(jù)為本文實(shí)測，測試單位為國土資源部華東礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心。

圖5 荊山—涂山巖體K2O-SiO2圖解((a)實(shí)線據(jù) Peccerillo等[25]；虛線據(jù) Middlemost[26])和A/CNK-A/NK圖解((b)底圖據(jù)Middlemost[23])Fig.5 K2O vs. SiO2 diagram ((a)solid line after Peccerillo[25]; dotted line after Middlemost [26] ) and A/CNK vs. A/NK diagram ((b)base map after Middlemost[23]) of the Jingshan-Tushan granites

樣品PbCrNiCoRbSrBaVScNbTaZrHfDJS-139.6012.3017.10410.00107.00457.001 700.00 13.001.205.101.4050.70<1DJS-222.4012.5014.60243.00103.00479.002 090.00 16.301.807.001.1051.10<1DJS-340.7012.9015.00344.0097.10545.001 960.00 12.002.4012.301.5071.701.10DJS-4-4.702.100.20109.00443.001 947.00 -1.307.900.4091.602.90DTS-125.1013.8016.30289.0080.20527.001 480.00 13.801.605.001.1042.50<1DTS-226.0012.3019.20466.00116.00331.001 700.00 12.401.707.901.4063.401.20DTS-3-9.201.602.6080.00508.001851.30508.00-6.20-94.00-樣品UThLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErDJS-10.671.806.2010.701.304.800.940.650.870.140.870.190.65DJS-21.201.606.3010.801.304.600.970.730.950.181.100.230.67DJS-32.402.106.7011.601.405.101.000.700.880.110.500.080.21DJS-40.502.507.5911.671.925.711.220.331.090.211.530.371.23DTS-10.711.605.409.501.204.100.830.550.820.140.950.200.61DTS-20.902.005.6010.001.204.300.920.620.940.181.200.290.94DTS-3-1.108.4615.601.706.171.220.460.960.171.240.330.94樣品TmYbLuYΣREELREE/HREE(La/Yb)NLREEHREEδEuδCeDJS-10.120.930.166.1028.526.264.7824.593.932.160.88DJS-20.110.720.117.2028.776.076.2824.704.072.300.88DJS-30.030.240.042.6028.5912.6920.0226.502.092.230.88DJS-40.231.630.289.6135.014.333.3428.446.570.860.73DTS-10.100.680.116.2025.195.985.7021.583.612.010.88DTS-20.181.300.2210.0027.894.313.0922.645.252.020.90DTS-30.130.740.107.6638.227.298.2033.614.611.250.95

注:DJS-4、DTS-3樣品數(shù)據(jù)來源于《1∶25萬蚌埠市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》；其余數(shù)據(jù)為本文實(shí)測，測試單位為國土資源部華東礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心。

荊山—涂山巖體稀土、微量元素分析結(jié)果見表2。稀土元素總量25.19×10-6～38.22×10-6，輕稀土元素總量為21.58×10-6～33.61×10-6，重稀土元素總量為2.09×10-6～6.57×10-6，輕重稀土元素比值(LREE/HREE)為4.31～12.69，輕稀土元素相對富集；(La/Yb)N=3.09～20.02，稀土元素配分模式圖顯示了明顯的正Eu異常，結(jié)合Sr的富集表明，源區(qū)無穩(wěn)定的斜長石殘留相，且?guī)r漿源區(qū)的斜長石熔融進(jìn)入了原始巖漿；δEu=0.86～2.30，平均為1.83；δCe=0.73～0.95，顯示鈰異常不明顯或無異常。荊山—涂山巖體稀土元素異常的樣品可能是由于后期受風(fēng)化及熱動力改造作用影響，導(dǎo)致元素活性改變，尤其重稀土元素活性改變，在此不單獨(dú)討論。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖顯示K、P和Ti有較明顯的虧損，Rb、Ba、U、La、Sr、Zr和Sm元素相對富集(圖6)。

3.2 鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡

荊山—涂山巖體樣品中的鋯石顆粒在CL陰極發(fā)光照片下顯示具典型的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，半自形—自形，結(jié)構(gòu)簡單，絕大多數(shù)晶形較完整，部分碎裂，粒徑60～200 μm，部分鋯石內(nèi)部見小晶核或有熔蝕現(xiàn)象，可能為捕獲或繼承鋯石[28-29]。

圖6 荊山—涂山巖體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a)及原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)Sun等[27]) Fig.6 Chondrite-normalized REE pattern(a) and primitive mantle-normalized spider diagram(b) of the Jingshan-Tushan granites (normalizing values after Sun et al.[27])

本次研究測年樣品中荊山巖體(DJS-1)選取17個測點(diǎn)進(jìn)行微區(qū)定年，獲得年齡值變化于(158.7±1.6)～(228.6±2.4) Ma之間，1個測點(diǎn)未參與年齡計(jì)算；其中14個測點(diǎn)年齡集中在(158.7±1.6)～(168.1±2.6) Ma之間，其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(162.8±1.8) Ma，MSWD=1.6；涂山巖體(DTS-1)選取23個測點(diǎn)進(jìn)行定年，獲得年齡(158.4±2.3)～(246.9±3.7) Ma，其中19個測年年齡集中于(158.4±2.3)～(168.1±2.8) Ma之間，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(162.6±2.3) Ma，MSWD=1.5(表3)。以上年齡在諧和圖上均投影在諧和線上或附近，代表了巖體的結(jié)晶年齡(圖7)。

3.3 Lu-Hf同位素組成

鋯石原位Hf同位素示蹤研究越來越受到人們的重視[30-33]，前人對蚌埠隆起帶中生代花崗質(zhì)侵入體的同位素研究做過大量的工作，認(rèn)為荊山—涂山巖體深部連為一體；結(jié)合相似的地球化學(xué)特征，本次Lu-Hf同位素測試選擇荊山巖體鋯石。結(jié)果(表4)顯示荊山巖體176Hf/177Hf比值介于0.282 084～0.282 358之間，平均值為0.282 216；計(jì)算所得εHf(t)值介于-21.14～17.51之間，大多數(shù)集中于-19～-12之間；二階段模式年齡TDM2變化范圍為1.31～2.54 Ga之間，平均為2.20 Ga。fLu-Hf值介于-0.99～-0.88之間，小于鎂鐵質(zhì)地殼的fLu-Hf(-0.34[31])和硅鋁質(zhì)地殼的fLu-Hf(-0.72[30])，二階段模式年齡反映了其源區(qū)物質(zhì)從虧損地幔被抽取的時間。Hf同位素相關(guān)計(jì)算公式中采用陸殼的176Hf/177Hf平均比值為0.015[33]。

3.4 全巖Sm-Nd同位素

由全巖Sm-Nd同位素?cái)?shù)據(jù)(表5)可知，荊山巖體2個樣品(DJS-1,DJS-2)εNd(t)值分別為-18.02、-17.91，147Sm/144Nd比值為0.113 20、0.123 90，143Nd/144Nd比值為0.511 71、0.511 72，二階段模式年齡(TDM2)為2.26 Ga、2.29 Ga；涂山巖體(樣品DJS-1)εNd(t)=-16.73，147Sm/144Nd=0.120 30，143Nd/144Nd=0.511 70，二階段模式年齡(TDM2)為2.31 Ga。fSm/Nd總體變化于-0.42～-0.37之間。

圖7 荊山—涂山巖體鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡諧和圖Fig.7 LA-ICP-MS zircon U-Pb age concordia diagrams for the Jingshan-Tushan granites

樣號t/Ma176Yb/177Hf176Lu/177Hf176Hf/177Hf2σεHf(0)εHf(t)TDMTDM2fLu-HfDJS-1-11590.071 140 0.002 629 0.282 084 0.000 016 -24.34-21.141 7182 542-0.92DJS-1-21 724 0.079 330 0.003 112 0.282 281 0.000 022 -17.3617.511 4511 312-0.91DJS-1-31630.065 974 0.002 473 0.282 260 0.000 019 -18.12-14.811 4572 150-0.93DJS-1-41630.023 143 0.000 917 0.282 358 0.000 020 -14.64-11.181 2601 920-0.97DJS-1-51630.077 667 0.002 859 0.282 204 0.000 024 -20.10-16.831 5542 276-0.91DJS-1-61610.086 668 0.003 337 0.282 257 0.000 023 -18.22-15.051 4962 162-0.9DJS-1-71640.049 394 0.001 493 0.282 154 0.000 022 -21.86-18.441 5682 378-0.96DJS-1-81660.066 884 0.002 472 0.282 221 0.000 023 -19.48-16.131 5122 233-0.93DJS-1-91660.083 528 0.002 965 0.282 166 0.000 022 -21.43-18.111 6142 359-0.91DJS-1-101640.010 036 0.000 358 0.282 139 0.000 015 -22.38-18.821 5422 404-0.99DJS-1-111660.055 563 0.002 150 0.282 162 0.000 016 -21.57-18.181 5842 363-0.94DJS-1-121630.066 689 0.002 496 0.282 269 0.000 019 -17.78-14.451 4442 128-0.92DJS-1-131640.111 115 0.003 713 0.282 189 0.000 024 -20.61-17.421 6132 312-0.89DJS-1-142290.096 219 0.003 130 0.282 276 0.000 027 -17.54-12.991 4592 083-0.91DJS-1-151680.035 265 0.001 136 0.282 138 0.000 021 -22.42-18.881 5752 409-0.97DJS-1-161650.029 932 0.000 930 0.282 179 0.000 018 -20.98-17.471 5102 319-0.97DJS-1-171620.120 376 0.004 043 0.282 335 0.000 028 -15.47-12.361 4081 991-0.88

注:巖體數(shù)據(jù)為本文實(shí)測，測試單位為中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心。

表5 荊山—涂山巖體Sm-Nd同位素組成

注:測試單位為核工業(yè)北京地質(zhì)研究院。

4 討 論

4.1 巖體成因

圖8 荊山巖體t-εHf(t)相關(guān)圖解Fig.8 Temperature vs. εHf(t) diagram of the Jingshan granites

荊山—涂山巖體分布于蚌埠隆起帶西部，是區(qū)內(nèi)燕山期形成最早的地質(zhì)單元。野外地質(zhì)調(diào)查顯示區(qū)域內(nèi)花崗質(zhì)侵入體總體侵入于五河群西崮堆組和莊子里組斜長角閃巖、黑云斜長片麻巖夾大理巖，二者界線清楚。前人根據(jù)野外構(gòu)造及礦物特征揭示，巖體為主動侵位，且原巖物質(zhì)可能有富錳(鐵)沉積巖的參與[1]；繼承鋯石上交年齡為(850±85) Ma，暗示該花崗巖可能起源于華南地塊地殼物質(zhì)的熔融；大部分繼承鋯石核部年齡平均值為(217.1±6.6) Ma，意味著巖漿源區(qū)物質(zhì)在220 Ma左右經(jīng)歷了一次重要的Pb丟失，因此巖漿源區(qū)可能既有揚(yáng)子陸塊基底物質(zhì)又有華北陸塊基底物質(zhì)的參與[8]。

巖體總體富硅，SiO2含量平均73.23%，富堿，巖石全堿(K2O+Na2O)含量平均為8.37%，鋁飽和指數(shù)(A/CNK)=0.98～1.38，屬鈣堿性準(zhǔn)鋁—過鋁質(zhì)類型。LREE相對富集，具明顯的正銪異常，鈰異常不明顯。K、P和Ti有較明顯的虧損，Rb、Ba、U、La、Sr、Zr和Sm元素相對富集，反映了陸殼為主的源巖深熔作用特征，暗示其母巖巖漿可能來自于火成巖部分熔融。分異指數(shù)(DI)為88.94～93.56，固結(jié)指數(shù)(SI)變化范圍為1.62～16.67，顯示其可能是表殼巖系部分熔融的產(chǎn)物。

巖體鋯石大多自形程度較好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰，部分有重結(jié)晶現(xiàn)象。CL圖像顯示鋯石具細(xì)微振蕩生長環(huán)帶，表明其典型巖漿鋯石特征并暗示鋯石結(jié)晶時可能為中低溫環(huán)境。荊山巖體Th/U比值介于0.07～0.23之間；涂山巖體Th/U比值為0.07～0.27，均反映了巖漿鋯石特征。鋯石Th/U比值總體較低，這與蚌埠隆起帶中生代花崗巖基本一致(多數(shù)0.1～0.3)[2]。本文將荊山—涂山巖體的年齡限定在(160.4±1.3)～(162.8±1.8) Ma之間，與前人研究大體一致，為晚侏羅世巖漿活動的產(chǎn)物。

荊山—涂山巖體P2O5平均含量為0.02%，低于高分異S型花崗巖；Na2O平均含量為3.86%，高于高分異S型花崗巖[34]，Na2O/K2O值平均為1.19，A/CNK值平均為1.18，SiO2含量總體小于76%，(La/Yb)N值多數(shù)小于5。從巖體野外特征和礦物組合特征，結(jié)合K2O-Na2O成因類型判別圖上投影點(diǎn)分布情況，認(rèn)為荊山—涂山巖體具備I型花崗巖特征(圖9)。

巖體除1個異常點(diǎn)外，εHf(t)全部為負(fù)值，說明其主要為殼源成因，巖漿源區(qū)應(yīng)為古老的下地殼物質(zhì)。εHf(t)與年齡相關(guān)圖解(圖8)中，古老的二階段Hf模式年齡(2.20 Ga)，說明其物質(zhì)起源主要為新太古代陸殼物質(zhì)。參與成巖作用的巖漿來源于地殼火成巖的部分熔融，后期可能有少量地幔物質(zhì)參與改造和再循環(huán)，這與華北克拉通主體形成于太古宙，并以2.40～2.50 Ga為主，部分地區(qū)經(jīng)歷了古元古代的高級變質(zhì)作用相一致[35-36]，說明其巖漿源區(qū)主要為華北克拉通下地殼物質(zhì)。

巖體樣品εNd(t)值總體介于-16.73～-16.18之間，147Sm/144Nd值小于0.13，說明成巖時Sm/Nd分餾不明顯，Nd單階段年齡2.16～2.43，Nd二階段年齡2.26～2.31 Ga，古老的模式年齡代表了樣品從地幔分離的時間，較新的模式年齡暗示物質(zhì)分離時間較短。

圖9 荊山—涂山巖體成因類型判別圖(底圖據(jù)Collin等[37]) Fig.9 Petrogenetic discrimination diagrams of Jingshan-Tushan granites (base map after Collins et al.[37])

4.2 動力學(xué)背景

圖10 荊山—涂山巖體(Y+Nb)-Rb及(Yb+Ta)-Rb構(gòu)造環(huán)境判別圖解(底圖據(jù)Pearce等[43])Fig.10 Tectonic discrimination diagrams of (Y+Nb) vs. Rb (a) and (Yb+Ta) vs.Rb (b) for the Jingshan-Tushan granites(base map after Pearce et al.[43])WPG.板內(nèi)花崗巖; ORG.大洋脊花崗巖; VAG.火山弧花崗巖; syn-COLG.同碰撞花崗巖

自三疊紀(jì)末期揚(yáng)子陸塊與華北陸塊碰撞、拼接以來,以發(fā)育大型逆沖、推覆構(gòu)造和郯廬斷裂帶大規(guī)模走滑平移為標(biāo)志,該區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造變形,并產(chǎn)生一系列巖漿作用[38-39]。晚侏羅世期間，華北克拉通出現(xiàn)局部伸展與巖漿活動及區(qū)域性隆升[40-42]。荊山—涂山巖體構(gòu)造環(huán)境判別圖解(圖10)投影點(diǎn)均落入火山弧花崗巖范疇，暗示揚(yáng)子克拉通沿郯廬斷裂帶俯沖于華北克拉通之下的構(gòu)造背景，這與華北克拉通晚侏羅世期間的動力學(xué)背景相一致。

隨著揚(yáng)子克拉通沿北西方向俯沖于華北克拉通之下，華北克拉通發(fā)生了陸殼的加厚，晚三疊世(205～225 Ma)堿性巖漿作用階段，華北克拉通東部相繼出現(xiàn)的板片斷離以及超高壓巖石的快速折返是華北克拉通東部巖石圈減薄的開始，而拆沉作用則是引起中生代早期巖石圈減薄的主要機(jī)制；中晚侏羅世(155～160 Ma)花崗質(zhì)巖漿作用階段，形成于造山期后的伸展環(huán)境,代表中生代巖石圈減薄的繼續(xù)和發(fā)展[8]。

蚌埠隆起初始陸殼的形成時限為中太古代晚期(2 886±28) Ma，基底巖石可能經(jīng)歷較為復(fù)雜的演化過程[39]。本文對荊山—涂山巖體鋯石原位測試結(jié)果獲得的較古老的兩階段Hf模式年齡(2.20 Ga)也證明了其物質(zhì)起源與蚌埠隆起初始陸殼形成時間上的一致性。

5 結(jié) 論

(1)荊山—涂山巖體年齡為(160.4±1.3)～(162.8±1.8) Ma，為研究區(qū)內(nèi)晚侏羅世巖漿活動的產(chǎn)物。

(2)巖石地球化學(xué)研究顯示荊山—涂山巖體巖石屬高鉀鈣堿性系列，準(zhǔn)鋁—過鋁質(zhì)類型；巖石學(xué)研究顯示其具備Ⅰ型花崗巖特征，是巖漿強(qiáng)烈分異的結(jié)果；Lu-Hf同位素研究顯示其物質(zhì)起源主要為新太古代陸殼物質(zhì)，參與成巖作用的巖漿來源于地殼火成巖的部分熔融，巖漿源區(qū)主要為華北克拉通下地殼物質(zhì)。

(3)構(gòu)造環(huán)境研究顯示俯沖擠壓后的伸展背景，隨著揚(yáng)子克拉通沿北西方向俯沖于華北克拉通之下，地殼增厚和下地殼-巖石圈的拆沉作用而引發(fā)大規(guī)模巖漿活動，導(dǎo)致地殼快速隆升和隨后的伸展。

致謝:中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心黃光召研究員在巖石薄片鑒定工作中給予了幫助，審稿專家對本文提出了寶貴意見和建議，在此一并表示感謝。