浙江天目山地區(qū)次火山巖鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義

劉健　陳小友　汪一凡　張建芳　劉風龍　陳津華

摘要： 通過對浙江天目山火山盆地進行詳細的野外地質(zhì)調(diào)查，在圈定火山機構(gòu)、劃分火山巖性巖相的基礎(chǔ)上，對該火山機構(gòu)的次火山巖和鄰區(qū)的火山巖進行巖石學(xué)、地球化學(xué)和鋯石U-Pb同位素年代學(xué)研究。所研究的巖石具準鋁質(zhì)特征，輕、重稀土元素分異較顯著，是晚期巖漿作用的產(chǎn)物，形成于火山弧構(gòu)造環(huán)境。測得次火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為126±2 Ma和132±4 Ma，表明該區(qū)火山噴發(fā)具有階段性和持續(xù)性，天目山地區(qū)火山作用的時間上限約為126 Ma，可與華南地區(qū)燕山期火山活動進行對比。

關(guān)鍵詞： 次火山巖;鋯石U-Pb年代學(xué);地質(zhì)意義;天目山;浙江

中圖分類號：P588.13;P597+.3

文獻標識碼：A

文章編號：2096-1871（2019）02-099-09

浙江天目山火山盆地位于江南造山帶北東端，是造山帶內(nèi)保存較完整的中生代火山盆地，屬于華南燕山期火山-巖漿大爆發(fā)的產(chǎn)物。天目山盆地主要出露中酸性火山巖，并產(chǎn)出少量次火山巖系，在火山噴發(fā)前后伴隨較多的中酸性巖體侵入活動。前人主要側(cè)重于天目山地區(qū)火山巖年代學(xué)研究[1-6]。王德恩等[7]對天目山火山盆地黃尖組下段流紋巖和英安巖進行鋯石U-Pb同位素定年，分別獲得了133.6±1.5 Ma和135.0±2.1 Ma的年齡;張萬林等[8]測得天目山火山盆地的流紋巖Rb-Sr等時線年齡約為132.14±0.25 Ma;顏鐵增等[9]、徐步臺等[10]和俞云文等[11]均認為天目山火山盆地黃尖組年齡為120～135 Ma。目前，對天目山火山活動末期的次火山巖及火山活動的持續(xù)性和階段性研究相對較少。

本文對浙江天目山火山盆地次火山巖及鄰區(qū)的火山巖進行研究，在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對次火山巖的巖石地球化學(xué)特征和鋯石U-Pb同位素年代學(xué)特征進行研究，為探討天目山盆地火山活動時限及構(gòu)造環(huán)境提供參考。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于江山—紹興拼合帶北西側(cè)，屬于江南造山帶北東段。該區(qū)火山巖堆積在下古生界之上，面積約800 km2，構(gòu)成數(shù)座海拔約1 500 m的山峰。火山活動可劃分為4個火山噴發(fā)韻律：第一韻律火山巖下部含凝灰質(zhì)砂巖和粉砂巖等火山沉積碎屑巖，上部為火山角礫巖，含流紋質(zhì)凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r和流紋巖，厚約1 250 m;第二韻律由一套深灰色、紫紅色流紋巖和流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r組成，厚約706 m;第三韻律主要由深灰色英安巖和英安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r組成，底部含火山集塊巖，厚約1 280 m;第四韻律主要由一套灰黑色安山巖組成，巖性較單一，厚>540 m。第一韻律和第二韻律火山活動的產(chǎn)物歸為黃尖組一段，第三韻律和第四韻律火山活動的產(chǎn)物歸為黃尖組二段。在天目山火山構(gòu)造洼地中心發(fā)育次火山巖，邊緣有早白堊世中酸性侵入巖侵入（圖1）。

2 樣品采集及分析方法

所研究的樣品采自天目山地區(qū)臨安市與安吉縣交界處的董嶺次火山巖體及附近的黃尖組火山巖。該次火山巖體受NE向斷裂控制，地表出露2個小巖體，均為二長花崗斑巖。巖石呈淺肉紅色-肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要為鉀長石（5%～10%）、斜長石（3%～6%）和石英（2%～3%）。鉀長石呈淺肉紅色，板條狀，可見少量鉀長石包裹斜長石生長邊;斜長石呈淺綠色，發(fā)育綠簾石化;石英無色透明，粒徑為1～5 mm，呈粒狀、碎裂拼合狀?；|(zhì)為灰-灰綠色霏細質(zhì)-微粒狀，主要由堿性長石和石英微晶組成，粒徑為0.1～ 0.2 mm，含極少量副礦物鋯石和磷灰石。

巖石地球化學(xué)測試工作在自然資源部杭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成。將挑選的新鮮樣品稱量約1 kg，清洗烘干，無污染完全粉碎至<200 μm。主量元素采用濕化學(xué)分析法，分析精度優(yōu)于1%;稀土元素和微量元素采用ICP-MS法，測試儀器為ThermoXSeriesⅡ電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀（SN01426C），分析精度優(yōu)于5%。在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成鋯石挑選，約5 kg的樣品經(jīng)破碎、重砂淘選、電磁選后，在雙目鏡下挑選出晶型較好的鋯石，送往北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司制靶，打磨、拋光至鋯石顆粒中心露出，對鋯石樣品進行陰極發(fā)光圖像（CL）及背散射電子圖像（BSE）分析。LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測試在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦作用國家重點實驗室完成。ICP-MS型號為Agilent7500a型，激光剝蝕系統(tǒng)為New Wave公司生產(chǎn)的UP213固體激光剝蝕系統(tǒng)，采用He氣作為載氣，激光脈沖重復(fù)頻率為5 Hz，脈沖能量為10～20 J/cm2，熔蝕孔徑為30～40 μm，背景測量時間為40 s，剝蝕時間為60 s，積分時間206Pb、207Pb、208Pb、232Th和238U 分別為15 ms、30 ms、0 ms、10 ms和15 ms，質(zhì)量分餾校正采用標樣GEMOC/GJ-1[13]，分析數(shù)據(jù)通過分析軟件GLITTER[14]計算獲得同位素比值、年齡、誤差、Th含量和U 含量。用204Pb進行普通鉛校正，單個測試數(shù)據(jù)誤差為1σ，206Pb/238U 加權(quán)平均年齡誤差為2σ。

3 地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

樣品的主量元素地球化學(xué)分析結(jié)果見表1， SiO2含量為60.48%～74.67%，TiO2 含量為0.14%～0.83%，CaO含量為1.14%～4.30%。TFe含量為1.58%～6.04%，Al2O3含量為12.60%～16.13%，MgO 含量為0.33%～2.55%，K2O含量為4.01%～5.60%，Na2O 含量為3.02%～3.92%，全堿含量為7.46%～9.39%，K2O/Na2O值為1.08～1.50。里特曼指數(shù)（σ）為1.79～3.72，表明巖石為鈣堿性-堿性巖。樣品A/CNK值為0.84～1.06，在A/CNK-A/NK圖（圖2）上，大部分樣品分布在準鋁質(zhì)區(qū)。在Harker圖解上（圖略），SiO2與K2O呈正相關(guān)，與Al2O3、MgO、TFe、TiO2、Na2O、CaO和P2O5呈負相關(guān)，說明該區(qū)次火山巖可能為同源巖漿分異演化的產(chǎn)物[15]。隨著分異演化程度提高，巖石逐漸向酸性演化，堿含量逐漸降低，反映深部巖漿可能發(fā)生一定程度的斜長石、磷灰石及鈦鐵礦分離結(jié)晶作用。在TAS分類圖（圖3）上，次火山巖落在粗面英安巖區(qū)。

3.2 微量元素和稀土元素

樣品的微量元素和稀土元素含量見表2。由原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖4）可知，樣品大離子親石元素（LILE）相對富集，Nb、Ta相對虧損，Pb呈正異常，Sr和Ti呈負異常。球粒隕石標準化稀土元素配分曲線（圖5）整體右傾，輕稀土元素相對富集，重稀土相對虧損，Eu負異常。（La/Yb）N為6.32～11.12，輕、重稀土元素分異較顯著，表明巖漿經(jīng)歷了一定程度的分異演化[17]。

3.3 構(gòu)造環(huán)境

在Rb-（Y+Nb）構(gòu)造環(huán)境判別圖解（圖6（a））上，所研究的火山巖樣品落在火山弧區(qū);在Nb-（Y+Nb）構(gòu)造環(huán)境判別圖（圖6（b））上均落在火山弧與同碰撞區(qū)，表明所研究的次火山巖可能形成于火山弧構(gòu)造環(huán)境。

5 討 論

浙江地區(qū)晚中生代火山巖分為上、下兩個火山巖系，其中下火山巖系稱為建德群（浙西北）和磨石山群（浙東南）。下火山巖系噴發(fā)主體時代為早白堊世早期，其中浙西北地區(qū)火山巖層位為建德群第一旋回勞村組、黃尖組和第二旋回壽昌組、橫山組，噴發(fā)時限為136～115 Ma[5，21]。本文研究的天目山火山盆地位于下?lián)P子陸塊南東緣，介于東南沿海火山巖區(qū)與長江中下游火山巖區(qū)之間，火山巖層位為下火山巖系第一旋回黃尖組，前人研究獲得其噴發(fā)時代為135～125 Ma[5，21]，與長江中下游成礦帶火山巖噴發(fā)時限（135～123 Ma）[22]一致。

本文獲得天目山火山盆地次火山巖的年齡分別為126 Ma和132 Ma，為早白堊世火山巖漿活動的產(chǎn)物，與華南早白堊世火山活動的時間對應(yīng)。研究表明，次火山巖是火山噴發(fā)旋回末期沿火山構(gòu)造侵入而形成的巖石，明顯受火山構(gòu)造控制，并遭受后期剝蝕出露地表，可限定寄主火山巖形成時代的上限。本文2處次火山巖體可能代表2個不同火山機構(gòu)，火山噴發(fā)結(jié)束時間分別為126 Ma和132 Ma，說明研究區(qū)火山噴發(fā)作用具有階段性和持續(xù)性，最后一次噴發(fā)直至約126 Ma才結(jié)束，即天目山地區(qū)火山巖的形成時代上限約為126 Ma。天目山地區(qū)初始噴發(fā)時間約為135 Ma[7]，一直持續(xù)到132 Ma，經(jīng)短暫間歇后，再次活化，至126 Ma，火山作用減弱，火山盆地基本形成。

燕山期，華南地區(qū)主要受古太平洋構(gòu)造體系控制，處在古太平洋板塊俯沖帶及其弧后擴張體系中，引發(fā)了大規(guī)?；鹕?侵入活動，形成大陸邊緣廣泛分布的鈣堿性火山巖系列[23-29]。舒良樹等[30]認為，印支期華南主要受特提斯構(gòu)造域控制，但自晚中生代開始，古太平洋板塊對歐亞大陸板塊進行消減，使華南地殼整體處于伸展應(yīng)力環(huán)境，經(jīng)歷了2個時期：燕山早期，主要發(fā)生在華南內(nèi)陸，特別是南嶺板內(nèi)巖漿活動階段;燕山晚期，主要發(fā)生在沿海陸緣弧巖漿活動階段和內(nèi)陸弧后階段，是大洋板片對大陸消減中伸展增生造山的早、晚兩個時期。地殼伸展-減壓熔融和玄武巖底侵，是產(chǎn)生燕山期花崗質(zhì)巖漿的主要原因。中晚侏羅世，華南地區(qū)主要為古太平洋構(gòu)造域活動大陸邊緣俯沖擠壓的造山環(huán)境[31-33]，在區(qū)域整體擠壓背景下，局部存在拉張[31];早白堊世早期，華南地區(qū)為碰撞造山后的陸內(nèi)伸展拉張環(huán)境[31-32]。在構(gòu)造環(huán)境判別圖上，本文所研究的樣品均落入火山弧區(qū)，應(yīng)為早白堊世早期伸展拉張環(huán)境下大規(guī)模巖漿噴發(fā)的產(chǎn)物。因此，該區(qū)火山活動可能是華南地區(qū)燕山期火山活動在該區(qū)的響應(yīng)。

6 結(jié) 論

（1）天目山火山盆地次火山巖鋯石U-Pb年齡分別為126±2 Ma和132±4 Ma，屬于早白堊世。

（2）天目山火山盆地火山噴發(fā)作用具有階段性和持續(xù)性，火山巖的形成時代上限約為126 Ma。

（3）天目山火山盆地形成于早白堊世早期伸展拉張的構(gòu)造環(huán)境，是華南地區(qū)燕山期火山活動在該區(qū)的響應(yīng)。

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Zircon U-Pb chronology of the sub-volcanic rocks in the

Tianmushan，Zhejiang and its geological significances

LIU Jian， CHEN Xiao-you， WANG Yi-fan， ZHANG Jian-fang， LIU Feng-long， CHEN Jin-hua

（Zhejiang Institute of Geological Survey，Hangzhou? 311203，China）

Abstract：Based on the detailed field geological survey in the Tianmushan volcanic basin and the petrofacies classification of volcanic rocks， this study conducted petrology， geochemistry and U-Pb isotopic geochronology analyses for the sub-volcanic rocks and adjacent volcanic rocks. The results show that the rocks studied are characterized by quasi-aluminum， distinct differentiation between LREE and HREE， indicating that they were the product of the late magmatism and formed in the volcanic arc environment. This study yielded two LA-ICP-MS zircon U-Pb ages of 126±2 Ma and 132±4 Ma for the sub-volcanic rocks， indicating that the volcanic eruption in this area was periodical and continuous. The upper timing limit of the volcanism in the Tianmushan volcanic basin is about 126 Ma， which can be comparable with the Yanshanian volcanism in South China.

Key words：sub-volcanic rocks;zircon U-Pb chronology; geological significance;Tianmushan;Zhejiang