贛南銀坑晚白堊世早期安山玢巖年代學及地球化學特征

于長琦 賀根文 周興華 李偉 曾載淋 盧國安

*收稿日期：20200307修訂日期：20200409責任編輯：葉海敏

基金項目：中國地質(zhì)調(diào)查局“整裝勘查區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查與找礦預測（編號：DD2019015922）”項目資助。

第一作者簡介：于長琦，1990年生，男，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查工作。Email：798389174@qq.com。

通信作者簡介：賀根文，1988年生，男，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查工作。Email：429056423@qq.com。

摘要： 銀坑安山玢巖位于贛南雩山成礦帶中部中生代斷陷盆地邊部。為研究巖漿巖侵位時代、巖石成因及構(gòu)造背景，該文進行了巖相學、鋯石UPb年代學、地球化學等測試分析。研究表明：贛南銀坑地區(qū)安山玢巖為高鉀鈣堿性系列巖石，巖石明顯富集大離子親石元素（K、Ba、Rb）、輕稀土元素和不相容元素（Th、U），相對虧損高場強元素（Nb、Ta、Ti、P）;稀土元素配分曲線為右傾型，（La/Yb）N為7.90～8.56，無明顯Eu異常。Th含量為（6.01～6.36）×10-6，Th/Ta、Zr/Hf和Rb/Sr值分別為10.7～11.7、33.15～35.33和0.198～0.216，均介于地殼與地幔值之間，指示巖漿源巖主要為地幔物質(zhì)的部分熔融，并受到了陸殼混染作用影響。LAICPMS鋯石UPb年齡為（99.89 ± 0.30） Ma，表明巖漿活動時代為晚白堊世早期，形成大地構(gòu)造背景與太平洋板塊向西俯沖有關(guān)，為活動大陸邊緣弧后伸展作用下的產(chǎn)物。通過對紅層盆地沉積序列進行對比分析，認為該安山玢巖活動年齡可大致代表這些斷陷盆地的形成時代。

關(guān)鍵詞： 晚白堊世安山玢巖;鋯石UPb年代學;地球化學特征;伸展作用;贛南

中圖分類號：P588.14

文獻標識碼：A

文章編號：20961871（2020）0433912

南嶺地區(qū)在大地構(gòu)造上跨越了揚子板塊、華夏板塊、東南沿海褶皺系3個構(gòu)造單元，歷經(jīng)四堡、加里東、海西、印支、燕山、喜馬拉雅等多期構(gòu)造運動，構(gòu)造活動強烈，伴之以多期次的巖漿活動[12]。贛南地區(qū)位于南嶺EW向構(gòu)造巖漿巖帶東段，構(gòu)造變形復雜，巖漿活動以酸性巖類為主，中性巖類出露較少，零星分布于斷陷紅層盆地內(nèi)部及邊部，發(fā)育在贛南和粵北晚中生代近NE向—NNE向斷陷盆地火山巖帶，與區(qū)域深大斷裂走向幾乎一致，如贛南的贛州盆地、于都盆地、寧都盆地，粵北的南雄盆地、韶關(guān)盆地等。一般認為，閃長質(zhì)巖石記載了大量殼幔相互作用信息[35]，通過火山巖的對比研究，結(jié)合其時空分布特征，討論這些火山巖帶中安山玢巖的地球化學特征與殼幔相互作用的關(guān)系以及它們形成的構(gòu)造環(huán)境，對研究構(gòu)造火山巖盆地形成演化具有重要意義。

區(qū)內(nèi)銀、金、鉛、鋅、銅等礦產(chǎn)資源豐富，已發(fā)現(xiàn)有柳木坑—牛形壩大型銀多金屬礦、營腦中型銀多金屬礦、高山角中型銅金礦及老虎頭與小莊小型鉛鋅礦等。本文通過對銀坑安山玢巖的巖石學、巖石地球化學、鋯石UPb年代學研究，旨在對其巖石成因、成巖構(gòu)造背景進行初步探討。該研究有助于深化該區(qū)巖漿演化和成巖成礦地質(zhì)背景方面的認識。

1 地質(zhì)背景及巖相學特征

銀坑地區(qū)位于贛南中東部，大地構(gòu)造位置位于EW向南嶺構(gòu)造巖漿巖帶與NNE向武夷山構(gòu)造帶的交匯復合部位（圖1）。自新元古代以來，該區(qū)經(jīng)歷了加里東期、海西期、印支期和燕山期多次構(gòu)造活動的疊加，構(gòu)造型式復雜多樣，形成以NNE向斷裂為主要的構(gòu)造形跡，銀坑地區(qū)安山玢巖出露和葛坳紅層盆地展布明顯受制于此。基底地層為一套淺變質(zhì)巖，主要包括青白口紀庫里組、南華紀上施組和沙壩黃組，巖性以淺灰綠色（偶夾紫紅色）變質(zhì)沉凝灰?guī)r、變質(zhì)凝灰質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)絹云千枚巖、變質(zhì)雜砂巖等為主。層內(nèi)褶皺較為發(fā)育，表現(xiàn)為一系列規(guī)模不等的復背斜、復向斜交替出現(xiàn)，褶皺軸跡軸向多呈近SN向弧形延伸，褶皺樞紐兩端波狀傾伏。晚古生代沉積一套淺海相地層，包括泥盆紀云山組，石炭紀中棚組、嶂崠組、三門灘組、梓山組及黃龍組，二疊紀車頭組、棲霞組等，與下覆基底淺變質(zhì)巖和上覆中生代地層為角度不整合接觸。中生代地層為斷陷湖盆相沉積，包括侏羅紀水北組、羅坳組等砂巖粉砂巖建造，白堊紀石溪組、茅店組、周田組等紅層沉積夾火山巖建造。該地區(qū)巖漿活動強烈，主要以加里東期長譚巖體、燕山期江背巖體、高山角巖體為主。長譚巖體主體巖性為斑狀黑云母二長花崗巖，江背巖體主體巖性為斑狀黑云母二長花崗巖、二長花崗巖等，高山角巖體主體巖性為斑狀黑云母花崗閃長巖。

銀坑地區(qū)安山玢巖出露于銀坑鎮(zhèn)南部村頭附近，位于NNE向逆沖推覆構(gòu)造下盤、贛南葛坳紅層盆地西部，巖體面積約0.5 km2，以巖瘤狀產(chǎn)出，規(guī)模較小而零散。玢巖體侵入于二疊紀石英砂巖、長石石英砂巖和侏羅紀長石石英砂巖、粉砂巖中，部分被第四系掩蓋，接觸變質(zhì)不發(fā)育（圖2）。

安山玢巖呈灰黑色、黑色，斑狀結(jié)構(gòu)、暗化邊結(jié)構(gòu)、聚斑結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（圖3）。主要礦物特征：斜長石斑晶（15%）半自形、柱狀，可見聚片雙晶（圖3（b）、（c））、環(huán)帶（圖3（c）），牌號An為37，為中長石，常呈聚斑狀結(jié)構(gòu)（圖3（b）、（c）、（d）），粒徑0.5～3 mm;基質(zhì)（65%），顯微晶質(zhì)，中間充填暗化的角閃石、黑云母、磁鐵礦等。角閃石斑晶（6%）自形長柱狀，強烈暗化（圖3（a）），粒徑0.5～3 mm;基質(zhì)（6%），顯微晶質(zhì)。黑云母斑晶（4%），自形、片狀，不同程度暗化，粒徑0.5～2 mm;基質(zhì)（4%），顯微晶質(zhì)。少量普通輝石斑晶，粒徑0.5～1 mm。副礦物為少量磁鐵礦。

2 分析方法

2.1 LAICPMS 鋯石UPb年代學

本次鋯石UPb同位素定年由北京燕都中實測試技術(shù)有限公司測試，利用LAICPMS分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為New Wave UP213，ICPMS為布魯克M90。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進入ICP之前通過一個Y型接頭混合。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括20～30 s的空白信號和50 s的樣品信號。對分析數(shù)據(jù)的離線處理（包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及UThPb同位素比值和年齡計算）采用軟件ICP MS DataCal[6]完成。詳細的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法見文獻[67]。本次測試剝蝕直徑根據(jù)實際情況選擇30 μm。

2.2 巖石地球化學

硅酸鹽全分析在北京燕都中實測試技術(shù)有限公司完成。將巖石粉碎至厘米級的塊體，選取無蝕變及脈體穿插的新鮮樣品用純凈水沖洗干凈，烘干并粉碎至200目以備測試使用。

主量元素測試首先將粉末樣品稱量后加Li2B4O7 （1∶8）助熔劑混合，并使用融樣機加熱至1 150 ℃使其在金鉑坩堝中熔融成均一玻璃片體，然后使用XRF（Zetium， PANalytical）測試，測試結(jié)果保證數(shù)據(jù)誤差<1%。微量元素測試將200目粉末樣品稱量并置入聚四氟乙烯溶樣罐，加入HF+HNO3，在干燥箱中將高壓消解罐保持在190 ℃溫度72小時，后取出經(jīng)過趕酸并將溶液定容為稀溶液上機測試。測試使用ICPMS（M90， analytikjena）完成，所測數(shù)據(jù)根據(jù)監(jiān)控標樣GSR2顯示誤差<5%，部分揮發(fā)性元素及極低含量元素的分析誤差<10%。

3 測試結(jié)果

3.1 鋯石UPb年代學

對樣品CTTW1中鋯石同時進行了18個點UPb年代學的測試（表1，圖4）。所有樣品點Th/U值為0.39～0.95，鋯石的CL圖像顯示出較好的震蕩環(huán)帶（圖4），說明本次分析的鋯石為典型的巖漿鋯石[8]。18個分析點206Pb/238U年齡的測試結(jié)果集中于99.2～100.4 Ma，落在諧和線上及其附近，群聚性和協(xié)和性較好，18個206Pb/238U分析數(shù)據(jù)的加權(quán)平均年齡為（99.81±0.59） Ma，MSWD=0.071;諧和年齡值為（99.89±0.30） Ma，MSWD=3.3，二者十分接近（圖5），代表了銀坑火山巖的成巖年齡屬于晚白堊世早期。

3.2 巖石地球化學特征

銀坑安山玢巖主量元素含量見表2，樣品的SiO2含量為61.73%～62.02%，屬中性巖石。在TAS圖解（圖6（a））上，樣品全部落入亞堿性安山巖區(qū)。在SiO2K2O圖解（圖6（b））上，樣品全部落入高鉀鈣堿性區(qū)。

銀坑安山玢巖稀土元素總量為（122.93～153.09）×10-6，平均值為133.58×10-6。在球粒隕石標準化稀土元素配分曲線圖（圖7（a））上，稀土元素配分曲線一致。（La/Yb）N為7.90～8.56，（La/Sm）N為3.40～3.51，變化范圍較小，表明樣品來自相同源區(qū)。稀土元素配分曲線明顯右傾，LREE/HREE為3.07～4.17，（La/Yb）N平均值為8.24，輕稀土元素富集，分餾較明顯。δEu為0.93～1.00（平均值為0.97），Eu異常不明顯，表明無明顯斜長石分異作用。

原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖7（b））顯示，安山玢巖配分模式近一致。相對于原始地幔，巖石明顯富集大離子親石元素（如K、Ba、Rb）和不相容元素（如U、Th），相對虧損高場強元素（如Nb、Ta、Ti、P）， P和Ti的虧損可能受到了磷灰石和鈦鐵礦分離結(jié)晶作用影響。Th/Ta為10.7～11.7，Nb/Ta為18.25～19.19，Zr/Hf為33.15～35.33，Rb/Sr為0.198～0.216，La/Nb為2.01～2.34。

4 討論

4.1 形成時代

白堊紀（（105±5） Ma）是華南重要的構(gòu)造巖漿活化期[1415]，特別是在東南沿海地區(qū)廣泛形成了火山花崗巖帶[16]，如浙江的梁弄巖體（～101 Ma）、龍王堂巖體（～110 Ma）、山頭鄭巖體（～108 Ma）[17]、大岙巖體（～100 Ma）[18];福建福州巖體（～104 Ma）、丹陽巖體（～103 Ma）[19]、古農(nóng)巖體（～101 Ma）[20]等。在華南內(nèi)陸，白堊紀火山活動也有很多報道，江西廣豐二渡關(guān)玄武質(zhì)粗面安山玢巖（～105 Ma）[21];李獻華等[22]曾報道了粵北存在白堊紀（～105 Ma）基性巖脈;舒良樹等[23]獲得南雄盆地存在～96 Ma橄欖玄武巖;耿紅燕等[24]報道了粵西郁南地區(qū)存在白堊紀（～100 Ma）火山侵入巖漿活動;祝新友等[25]在粵北凡口鉛鋅礦區(qū)內(nèi)獲得了隱伏的輝綠巖形成時代為122～90 Ma;蔣英等[11]獲得粵北仁化妙禪寺、石背白堊紀安山玢巖測年結(jié)果分別為（105.0±0.7） Ma和（104.3±0.8） Ma。這些發(fā)現(xiàn)表明，華南東部晚中生代白堊紀大規(guī)模巖漿活化作用形成的火山侵入巖帶已經(jīng)影響到南嶺北緣與武夷山NNE向構(gòu)造帶西緣地區(qū)。

本次研究獲得贛南銀坑地區(qū)安山玢巖LAICPMS鋯石UPb年齡為（99.89±0.30） Ma，屬于晚白堊世早期。

4.2 巖漿源區(qū)特征

地幔中Th、Ta含量極低，Th僅為0.05×10-6[26]，島弧玄武巖的Th含量為0.27×10-6[27]，而陸殼（尤其是花崗巖）中的Th含量最高為（16～21）×10-6[28]。銀坑安山玢巖Th含量很高，為（6.01～6.36）×10-6，Th/Ta值也高，為10.7～11.7，顯然受到了陸殼混染作用的影響。銀坑安山玢巖Nb/Ta值為18.25～19.19，略高于原始地幔（17.5），Zr/Hf值為33.15～35.33，介于

大陸地殼平均值（33）與原始地幔平均值（36.27）之間[2930]，Rb/Sr值為0.198～0.216，介于上地幔（0.034）與地殼（0.35）之間[31]，也反映出殼?；旌显吹奶攸c。

于都葛坳紅層盆地底部安山玢巖在田新村附近出露，各元素含量與銀坑安山玢巖[10]基本一致（表2），屬于高鉀鈣堿性巖系。稀土元素配分曲線明顯右傾，（La/Yb）N平均值為6.56，輕稀土元素富集，δEu=0.92，Eu異常不明顯。田新安山玢巖Th含量為7.70×10-6，Th/Ta值為8.80，Nb/Ta值為12.84，Zr/Hf值為36.17，Rb/Sr值為0.180，均介于上地幔值與地殼值之間，具有與銀坑安山玢巖較為相似的地球化學特征（圖6，圖7，圖8）。對比分析表明，二者可能源自相似的源區(qū)。

通過與粵北韶關(guān)丹霞盆地北部石背和妙禪寺安山玢巖進行對比研究，發(fā)現(xiàn)兩者主量元素和微量元素特征基本一致（表2），稀土元素配分曲線相似性較好，均明顯右傾，Eu異常不明顯，均具有大離子親石元素K、Rb、U、Th 等富集，高場強元素Nb、Ta、Ti 虧損的特征（圖7）。于都盆地安山玢巖Th/U值為3.81～6.70，韶關(guān)盆地安山玢巖Th/U值為3.72～4.03，明顯大于島弧巖漿Th/U值（1.5～2.5）[32]，表明二者并非形成于島弧環(huán)境。于都、韶關(guān)安山玢巖SiO2含量分別為61.73%～62.75%和62.36%～63.36%，其Zr含量分別為（91.17～136）×10-6 和（122～150）×10-6，Zr/Y 值分別為2.69～5.95和6.56～8.67，均指示板內(nèi)巖漿源區(qū)特征[33]。韶關(guān)盆地安山玢巖顯示明顯Sr異常現(xiàn)象（圖7（b）），暗示其可能為源區(qū)巖漿在高氧逸度環(huán)境下發(fā)生過斜長石結(jié)晶分異作用（形成于貧水的環(huán)境），部分樣品Sr 正異?？赡芘c地殼混染有關(guān)[11]。

以上表明，贛南地區(qū)安山玢巖既有幔源巖漿特征又有殼源巖漿特征，具有地幔部分熔融形成的基性巖漿與地殼物質(zhì)熔融形成的酸性巖漿混合形成特點[22]。但詳細比較發(fā)現(xiàn)，韶關(guān)盆地安山玢巖地殼混染程度略高于于都盆地安山玢巖（圖8），韶關(guān)盆地石背和妙禪寺地區(qū)早期深大斷裂不發(fā)育，導致火山巖出露為大小不一的環(huán)形構(gòu)造，而于都盆地位于鷹潭—安遠深大斷裂邊部，相比之下，韶關(guān)盆地火山巖滯留在地殼深部巖漿房中的時間可能要長于于都盆地，而于都盆地火山巖能夠較快形成供巖漿上升的通道，導致地殼混染程度低于前者。

綜上所述，贛南地區(qū)安山玢巖為中性巖石組合，屬高鉀鈣堿性巖石系列，巖石化學組成顯示其為地幔部分熔融的產(chǎn)物，具有陸殼混染的特點。由此認為，安山玢巖巖漿應為底侵的幔源基性巖漿與陸殼物質(zhì)熔融產(chǎn)生的酸性巖漿混染交換形成，巖漿經(jīng)歷一定程度結(jié)晶分異作用，在活動大陸邊緣弧后伸展作用下，最終上升侵位噴出地表。

4.3 構(gòu)造背景

中國東部自晚中生代開始發(fā)生了重大的巖漿作用與構(gòu)造體制的變化，這些變化與太平洋板塊向西俯沖的速率和俯沖角度以及板塊的拆沉等有關(guān)[3436]，國外學者[3738]認為中國東部晚侏羅世—早白堊世巖漿活動與太平洋板塊向西俯沖有關(guān)，晚白堊世開始轉(zhuǎn)為陸內(nèi)拉伸裂陷活動。鄧晉福等[39]認為，中國東部燕山期火山巖是巖石圈拆沉與大洋俯沖的聯(lián)合作用所致，由此造成巖漿活動帶總體上從內(nèi)陸向沿海方向的遷移，即侏羅紀花崗巖類主要分布于武夷山以西的內(nèi)陸地區(qū)，白堊紀火山侵入巖主要分布于浙閩沿海地區(qū)[21，24]。

贛南地區(qū)雖遠離太平洋板塊向歐亞大陸板塊的俯沖帶，但從晚中生代以來該地區(qū)的巖石圈動力學演化明顯地受控于這兩大板塊的相互作用。從YbTh/Ta圖解（圖9（a））和Ta/YbTh/Yb圖解（圖9（b））中可以看出，樣品均落在了活動大陸邊緣區(qū)。La/Nb值為2.01～2.34（平均值2.16），在活動大陸邊緣區(qū)，La/Nb值高（>2）是普遍現(xiàn)象[41]。因此，從巖石組合以及稀土元素、微量元素特征來看，贛南銀坑安山玢巖形成于活動大陸邊緣弧后伸展的大地構(gòu)造環(huán)境。

從贛南地區(qū)白堊紀地層序列柱狀對比圖（圖10）中可以進一步看出，贛州、于都、寧都紅層盆地底部都賦存安山巖，表明安山巖噴出與白堊紀地層沉積幾乎是同時發(fā)生的，該區(qū)安山玢巖形成時代指示著贛南地區(qū)弧后盆地伸展構(gòu)造活化時期，大致代表贛州、于都、寧都等一系列紅層盆地的形成時代。贛州盆地白堊紀紅層底部安山巖中夾少量墨綠色伊丁橄欖玄武巖（圖10），幔源物質(zhì)的存在進一步說明晚白堊世早期形成的伸展斷裂規(guī)模已延伸至巖石圈地幔。

贛南—粵北的長塘、仁居、尋烏盆地105～96 Ma雙峰式火山巖[42]及贛南一系列紅層盆地底部安山玢巖，說明贛南地區(qū)在晚白堊世早期已處于巖石圈的伸展環(huán)境。這些證據(jù)表明，包括南嶺北部和武夷山西部在內(nèi)的中國東南部廣大地區(qū)，晚白堊世早期約100 Ma是一次重要的活動大陸邊緣弧后伸展時代。

5 結(jié) 論

（1）贛南銀坑地區(qū)安山玢巖LAICPMS鋯石UPb年齡為（99.89±0.30） Ma，屬于晚白堊世早期。

（2）贛南銀坑地區(qū)安山玢巖屬于高鉀鈣堿性系列巖石，巖石明顯富集大離子親石元素（如K、Ba、Rb）、輕稀土元素和活潑的不相容元素（如Th、U），相對虧損高場強元素（如Nb、Ta、Ti、P）。Th含量為（6.01～6.36）×10-6，Th/Ta、Zr/Hf和Rb/Sr值分別為10.7～11.7、 33.15～35.33和 0.198～0.216，均介于地殼和地幔值之間，指示巖漿源巖主要為地幔物質(zhì)的部分熔融，并受陸殼混染作用影響。

（3）銀坑安山玢巖形成大地構(gòu)造背景與太平洋板塊向西俯沖有關(guān)，為活動大陸邊緣弧后伸展作用下的產(chǎn)物。該安山玢巖活動年齡可大致代表這些斷陷盆地的形成時代。

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Chronology and geochemistry of the early stage of Late Cretaceous andesitic porphyrite in Yinkeng area， Southern Jiangxi Province

YU Changqi， HE Genwen， ZHOU Xinghua， LI Wei， ZENG Zailin， LU Guoan

（Gannan Geological Survey Party， Bureau of Geology and Exploration and Development of Mineral Resources of Jiangxi Province， Ganzhou 341000， China）

Abstract：The Yinkeng andesitic porphyrite is located in the middle of Yushan metallogenic belt and at the edge of Mesozoic fault basin in Southern Jiangxi Province. To study the emplacement age， petrogenesis and tectonic setting of magmatite， the paper analyzes the petrography， zircon UPb chronology and geochemical characteristics. The results show that the Yinkeng andesitic porphyrite belongs to highK calcalkaline series， characterized by obvious enrichment of LILEs （K， Ba and Rb）， LREEs and active incompatible elements （Th and U）， and depleted HSFEs （Nb，Ta，Ti and P）， with rightdipping REE distributin curves， （La/Yb）N of 7.90～8.56 and no obvious Eu anomaly. The Th content of （6.01～6.36）×10-6， Th/Ta of 10.7～11.7， Zr/Hf of 33.15～35.33 and Rb/Sr of 0.198～0.216， all between crustal and mantle values， indicates the magmatic source rock is mainly from the partial melting of mantle materials and affected by crustal contamination. The LAICPMS zircon UPb dating result of （99.89 ± 0.30） Ma show that the magma activity occurred in the early stage of Late Cretaceous， and the geotectonic setting was related to the westward subduction of Pacific Plate， which was the product of backarc extension of active continental margin. Through the comparative analysis of sedimentary sequence of redbed basins， it is concluded that the activity age of andesitic porphyrite can roughly represent the formation age of the fault basins.

Key words：Late Cretaceous andesitic porphyrite; zircon UPb chronology; geochemical characteristics; extension; Southern Jiangxi Province