皖浙贛交界蓮花山巖體U－Pb鋯石年齡及其地質意義

劉 欣，伍 月，金珊合

中國地質調查局沈陽地質調查中心，遼寧沈陽110034

0 引言

花崗巖作為大陸的標志性巖石，它是地殼的重要組成部分.花崗巖的構造與變形記錄了演化的動力過程［1-4］.因此，通過對花崗巖的巖性特征進行研究，不僅可以探討花崗巖變形組構和巖體的地球化學特征，更能為研究花崗巖與造山帶構造演化關系提供新思路［5-7］.

皖浙贛一帶的中酸性侵入巖廣泛分布于瑤里－鄣公山一帶，是“江南造山帶”皖贛相鄰區(qū)燕山期花崗巖帶重要組成部分.江南造山帶是指出露于揚子板塊與華夏板塊之間，主要由一套淺變質、強變形的（中—）新元古代巨厚沉積－火山巖系及時代相當?shù)那秩塍w所構成的地質構造單元.它呈弧形跨越桂北、黔東、湘西、湘北、贛北、皖南和浙北的廣大區(qū)域，制約著中國南方顯生宙以來地質構造的演化［8］.該造山帶長期以來備受地學界關注，一些學者在此區(qū)做了相應的工作，分別對不同區(qū)域的巖體進行采樣研究［9-12］.在研究方法上，包括構造變形研究、同位素分析、鋯石U－Pb年代學以及地球化學特征等［13-14］.王存智等［15］對下?lián)P子地區(qū)花崗巖進行研究，發(fā)現(xiàn)了該巖體形成的年齡和地球化學特征，并判斷姚村巖體形成原因；周效華等［16］對江南造山帶火山巖進行鋯石SHRIMP年代學及Hf同位素研究，表明該巖體主體形成時期為新元古代早期［15］；Huang等［17］對新元古代葉西江和保姆坪巖石進行地球化學、U－Pb鋯石年齡、Lu－Hf和Nd同位素研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域為S型花崗巖.菅坤坤等［18］通過研究花崗巖地球化學特征確定了巖石形成環(huán)境和構造意義；李獻華等［19］對皖南許村花崗巖進行了高精度的SHRIMP鋯石U－Pb定年、巖石地球化學和Nd同位素測試，以此推斷皖南新元古代花崗巖的成因；高林志等［20］對花崗巖巖石進行SHRIMP鋯石U－Pb定年研究，還原江南造山帶演化機制.

蓮花山巖體是該地區(qū)較為典型的花崗巖巖體，對于江南造山帶乃至整個華南元古宙地質研究有著很重大的意義.然而關于蓮花山花崗巖的可靠的年代學數(shù)據(jù)尚顯不足，地球化學特征及成因分析工作也有待完善.因此筆者對此區(qū)出露的地層、巖體及構造現(xiàn)象做了詳細的野外觀察及記錄，并采集了相應的巖石樣品，以期對蓮花山巖體進行系統(tǒng)的巖相學、地球化學及年代學研究，以此為巖體的形成時代、成因類型及構造環(huán)境提供依據(jù).

1 區(qū)域地質概況

贛浙皖地區(qū)位處揚子板塊東南緣，即揚子板塊與華夏板塊結合帶之東段，屬于中元古代末期造山帶樂平－歙縣構造混雜巖亞帶.該亞帶北接揚子地塊之修水－祁門構造單元，南以進源－婺源斷裂與萬年構造單元、贛東北蛇綠混雜巖亞帶、懷玉構造單元、東鄉(xiāng)－龍游混雜巖亞帶相鄰.區(qū)域上，該亞帶東段歙縣一帶為皖南伏川蛇綠混雜巖帶，從下至上為超鎂鐵質和鎂鐵質巖石組合、細碧－角斑巖和硅質巖組合、千枚巖等變質碎屑巖組合等；樂平－婺源一帶出露的溪口群為一套富含火山－細碎屑巖建造；贛皖交界區(qū)出露溪口群砂泥質復理石建造，巖石變形較強，透入性韌性剪切面理廣泛發(fā)育.沿宜豐－景德鎮(zhèn)－歙縣斷裂北側附近，發(fā)育一條極為醒目的構造花崗巖帶（圖1）.

圖1 研究區(qū)地質簡圖（據(jù)文獻［7］修改）Fig.1 Geological sketch map of the study area（Modified from Reference［7］）

研究區(qū)的侵入巖主要形成于2個時期：新元古代青白口紀和中生代白堊紀.青白口紀的侵入巖有蓮花山巖體、靈山巖體，白堊紀的侵入巖有邦彥坑巖體.蓮花山巖體分布在研究區(qū)東部，巖性為淺灰色中、細粒斑狀花崗巖，暗色礦物含量不高，中?；◢弾r較細粒花崗巖片麻理較為明顯.靈山巖體分布在研究區(qū)中部，巖性與蓮花山巖體一致，風化的靈山花崗巖呈土灰色，新鮮的呈灰白色，致密堅硬.邦彥坑巖體呈獨立小巖體分布在研究區(qū)西部，主要是花崗質成分，呈灰白—白色，塊狀構造.

2 巖體巖相學特征

通過鏡下觀察（圖2），蓮花山巖體可分為邊部斑狀正長花崗巖、核部斑狀正長花崗巖和花斑巖3類.

圖2 花崗巖鏡下顯微結構圖Fig.2 Microphotograghs of granites

邊部斑狀正長花崗巖為斑狀結構（圖2a、b），斑晶中的礦物大多為細粒結構，基質中的礦物大多為微粒結構.斑晶主要為石英、堿性長石、斜長石，基質主要為石英、斜長石、堿性長石，有少量的角閃石、黑云母.蝕變礦物有絹云母、綠泥石，副礦物有金紅石.

核部斑狀正長花崗巖為斑狀結構（圖2c、d），基質中的礦物大多為中粒結構.斑晶中的主要礦物為石英、斜長石、鉀長石，基質主要為石英、斜長石、鉀長石，有少量的角閃石、黑云母.蝕變礦物有絹云母、綠泥石、綠簾石.

花斑巖為斑狀結構（圖2e、f），斑晶中發(fā)育蠕蟲結構，基質中發(fā)育花斑結構.斑晶礦物有石英、斜長石、鉀長石、黑云母，基質主要為石英、斜長石、鉀長石，有少量的黑云母和角閃石.蝕變礦物有絹云母、綠泥石，副礦物有榍石.

3 巖體地球化學特征

主量元素測試在湖北省地質實驗研究所完成，微量元素和稀土元素分析在中國地質大學（武漢）地質過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成.

3.1 主量元素

本研究共采集蓮花山花崗巖6件樣品，主量元素測試結果（表1）顯示，SiO2含量為75.83%～77.48%，Al2O3為11.61%～12.57%，Na2O為2.57%～3.43%，K2O為4.73%～6.39%，Na2O/K2O＝0.4～0.73，CaO為0.2%～0.67%、A/CNK＝1.01～1.11.在SiO2－K2O圖（圖3a）上，顯示高鉀鈣堿性巖石特征.在A/CNK－A/NK圖解（圖3b）中，所有樣品都位于過鋁質系列區(qū)域，顯示弱過鋁質花崗巖的成分特點.

圖3 花崗巖SiO2－K2O圖和A/CNK－A/NK圖解Fig.3 The SiO2-K2O and A/CNK-A/NK diagrams of granite

表1 蓮花山巖體主量元素分析結果Table 1 Contents of major elements in Lianhuashan pluton

3.2 微量元素

蓮花山花崗巖的微量元素測試結果見表2.微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖（圖4）顯示，蓮花山花崗巖顯示極度虧損Ba、Sr，整體向右傾斜，富集高場強元素Zr、Hf、Nb，富集大離子親石元素Rb、U、Th，但Sr虧損.稀土元素球粒隕石標準化圖（圖5）總體上顯示輕稀土富集、重稀土相對虧損的右傾趨勢，Eu明顯呈現(xiàn)一個“谷”，δEu＝0.04～0.36，平均僅0.21，表明Eu的負異常程度很強烈.輕、重稀土比值較低，平均值約為1.84，LaN/YbN在0.15～1.01之間（平均0.66），表明輕、重稀土一般富集；稀土元素總量較高（737.21×10－6～1781.42×10－6），平均值為1314.77×10－6.

表2 蓮花山巖體微量元素分析結果Table 2 Contents of trace elements in Lianhuashan pluton

圖4 花崗巖微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖Fig.4 Primitive mantle-normalized trace element spidergram of granite

圖5 花崗巖稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns of granite

4 鋯石U－Pb年代學

4.1 分析方法

從研究區(qū)中采集約5 kg樣品，用常規(guī)方法和流程將鋯石分離出來，在雙目鏡下挑純，用環(huán)氧樹脂固定制靶，磨至鋯石露出近一半后拋光，拍攝CL圖像，最后利用LA－ICP－MS方法測定鋯石的U－Pb同位素年齡.測定時采用6 Hz的激光頻率，75 mJ的激光強度，24μm的激光束斑直徑.以91500作為外部標樣，用GJ－1作內(nèi)標，在中國地質大學（武漢）地質過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室測試完成.

4.2 鋯石特征及分析

蓮花山花崗巖的鋯石為自形，顆粒較小，短柱狀居多，長寬比一般1∶1～2∶1.這些鋯石也具較高的U含量，測試結果見表3.CL圖片顯示鋯石晶體內(nèi)部普遍震蕩環(huán)帶（圖6a），鋯石Th/U值在0.31～0.89之間，大部分大于0.4，為典型巖漿成因鋯石.這些鋯石的206Pb/238U年齡值都在諧和曲線上或附近（圖6b），加權平均年齡為878±70 Ma.

圖6 蓮花山斑狀二長花崗巖代表性樣品鋯石陰極發(fā)光圖像和U－Pb諧和圖Fig.6 CL images of zircons in typical Lianhuashan porphyritic monzogranite samples and U-Pb concordia diagram

表3 LA－ICP－MS鋯石U－Th－Pb分析結果Table 3 The LA-ICP-MSzircon U-Th-Pb analysis results

5 構造意義

蓮花山花崗巖為具有似片麻狀構造的斑狀二長花崗巖及二長花斑巖，其主要礦物為石英、斜長石、鉀長石（條紋長石），次要礦物有堿性角閃石、黑云母，偶爾會看到綠簾石，副礦物有磁鐵礦、榍石、鋯石等.根據(jù)礦物特征和主量、微量元素地球化學特征，蓮花山花崗巖屬于A型花崗巖［21-23］（圖7）.

圖7 巖石成因類型判別圖Fig.7 The genetic discrimination diagrams of granite

根據(jù)樣品地球化學特征，樣品中大部分的大離子親石元素與高場強元素同時富集，且蛛網(wǎng)圖呈一右傾曲線，這與板內(nèi)花崗巖的地球化學特征相一致，蓮花山花崗巖可能為板內(nèi)花崗巖［24］.另外根據(jù)花崗巖構造環(huán)境的判別圖（圖8），樣品點均投在A2類型區(qū)域內(nèi)，并且位于造山期后A型花崗巖中，因此可以判斷蓮花山花崗巖可能形成于后造山環(huán)境.

圖8 花崗巖構造環(huán)境判別圖Fig.8 The tectonic discrimination diagrams of granite

A型花崗巖是由地幔玄武巖巖漿演化或玄武巖漿上升后，受地殼不同程度混染或虧損地殼熔融的產(chǎn)物［25］.據(jù)薛懷民等［8］研究，皖南歙縣縫合帶完全閉合后，殘余的部分巖漿沿縫合帶侵位，使得擠壓應力松弛，江南造山帶逐漸形成，先前發(fā)生過熔融的加厚地殼物質再次發(fā)生部分熔融，并可能混合了部分來自虧損地幔的巖漿，經(jīng)高度演化最后形成了蓮花山巖體.因此，蓮花山花崗巖可能是在江南造山帶晚期或后期形成，為晚造山或后造山階段產(chǎn)物.

6 結論

1）蓮花山花崗巖可分為巖體邊部斑狀二長花崗巖、巖體核部斑狀二長花崗巖和二長花斑巖3類.

2）地球化學數(shù)據(jù)顯示蓮花山花崗巖屬于鈣堿性花崗巖，具有高鉀富堿低鈣的特征.高場強元素Zr、Hf、Nb含量偏高，大離子親石元素Rb、U、Th含量高，但Sr含量低.

3）蓮花山花崗巖的結晶年齡為878±70 Ma.

4）蓮花山巖體在江南造山帶晚期或后期形成，屬A2型花崗巖，幾乎全部形成于主體上的伸展體制或擠壓、剪切體制下派生的局部拉張環(huán)境.