南秦嶺東岔溝巖石鋯石U-Pb定年及巖體演化特征

王 正

(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

研究區(qū)隸屬揚(yáng)子—華南板塊，南秦嶺造山帶，處于古亞洲構(gòu)造域、特提斯構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域復(fù)合疊加的構(gòu)造部位[1]，歷經(jīng)了古元古代—早古生代—晚古生代陸間裂陷—俯沖碰撞造山作用，三疊紀(jì)陸內(nèi)裂陷—擠壓收縮造山作用及侏羅紀(jì)—新生代陸內(nèi)斷陷—抬升造山作用及復(fù)雜的演化而形成[2]。本文以二長花崗巖為研究對象，通過鋯石U-Pb年代學(xué)、巖石地球化學(xué)研究認(rèn)為，該巖體是在板塊碰撞后抬升期，由下地殼發(fā)生部分熔融的巖漿上升與上陸殼熔融的巖漿混合形成。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位于南秦嶺造山帶內(nèi)部，為南秦嶺新元古—早古生代裂隙大陸邊緣三級構(gòu)造單元[1]。加里東碰撞期后，開始了印支期以來的逆沖推覆、走滑和隆升造山作用，造就了近北西—南東向?yàn)橹鞯臉?gòu)造格架。

區(qū)內(nèi)巖體主要分布于南秦嶺東岔口一帶，總體呈近東西向帶狀展布，呈近東西向“橢圓”狀，侵位入于三疊紀(jì)大河壩組薄層砂巖中，巖體由石英閃長巖、石英二長巖組成。

2 同位素年齡測定

為了確定巖體形成時代，本次工作對其開展了同位素測年研究，采集同位素樣品，取得鋯石U-Pb年齡測試樣品20組。通過南京大學(xué)激光剝蝕等離子體質(zhì)譜分析(LA-ICP-MS)獲得20組數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)列述如下：750.1 Ma±10.6Ma，600.1 Ma±7.7 Ma，219.9 Ma±3.0 Ma，220.7 Ma±3.2 Ma，223.2 Ma±3.0 Ma，220.3 Ma±3.3 Ma，228.1 Ma±3.9 Ma，217.6 Ma±3.1 Ma，346.8 Ma±4.6 Ma，214.8 Ma±2.8 Ma。測試樣品年齡差距較大，但從同位素年齡算術(shù)平均值圖解(圖1)可以看出，該組樣品年齡大部分分布于200～250 Ma區(qū)間內(nèi)，故協(xié)和年齡應(yīng)該為224 Ma±10 Ma，說明該巖體侵位時代為三疊紀(jì)，侵入時代為印支期。

圖1 同位素年齡算術(shù)平均值圖解及年齡協(xié)和圖

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 巖石特征

石英閃長巖：半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由斜長石(61%)、角閃石(17%)、石英(5%)、黑云母(10%)等組成，并含有金屬礦物(7%)。金屬礦物多為粒狀磁鐵礦。

石英二長巖：細(xì)粒二長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。由鉀長石(35%)、斜長石(35%)、石英(30%)組成。次生礦物絹云母、綠泥石及金屬礦物等。

3.2 巖石系列劃分

巖體元素分析如表1所示，SiO2含量為50.05%～62.92%%，K2O+Na2O含量為4.58%～8%，里特曼指數(shù)為2.98～3.66，堿度率為1.46～2.15，分異指數(shù)DI為35.1～69.74，固結(jié)指數(shù)SI為14.42～29.97，屬鈣堿性巖石。通過全堿—硅分類判別圖解投影[2]，其巖性分別落于二長巖和石英二長巖內(nèi)，Al2O3含量為15.40%～15.84%，Al2O3含量大于CaO+K2O+Na2O含量之和，具“S”形花崗巖特征。

表1 巖體全巖分析表

3.3 微量元素化學(xué)特征

巖體微量元素配分模式顯示，大離子親石元素K、Rb、Ba、Th等明顯富集，高場強(qiáng)元素Nb、Ta、P、Sr、Ti等明顯虧損，La、Zr略有富集，與火山弧形花崗巖接近[1]。巖體的K和Rb含量比為221.55～1 282.16，大部分樣品K和Rb含量比值大于500，Rb與Sr含量比為0.09～0.12。表明該巖體可能為同熔型花崗巖，模式曲線與西秦嶺地區(qū)同期同類花崗質(zhì)類巖石曲線形態(tài)與分布模式類似[2]；結(jié)合構(gòu)造巖石組合說明，巖體可能形成于板塊邊緣伸展-收縮造山作用過程。

3.4 稀土元素化學(xué)特征

巖體稀土總量較高為217.96～342.27，輕稀土元素(LREE)和重稀土元素(HREE)含量比為4.17～6.80，表明輕稀土富集；La和Yb含量的比值為11.45～20.95，曲線為右傾斜，富集輕稀土；La和Sm含量比值為3.17～5.09，輕稀土分餾程度較高。δEu=0.67～0.83，與球粒隕石比較明顯的負(fù)異常，說明該巖體由基性巖漿分異形成，成因與板塊碰撞有關(guān)，是下地殼或太古宙沉積巖的部分熔融形成。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)稀土元素配分模型上，曲線整體右傾，LREE富集，HREE平坦，具有與島弧型花崗巖類相似配分特征[2]，巖漿上升運(yùn)移的過程中可能熔入基性物質(zhì)。

4 巖石成因

4.1 演化特征

巖石稀土元素具有明顯的輕稀土元素富集，負(fù)Eu異常特征，通過巖石化學(xué)分類判別，巖體屬“S”形花崗巖特征，為陸殼沉積物深熔形成；樣品在Rb-(Yb-Nb)和Rb-(Yb-Ta)圖解(圖2)投圖，大部分樣品落在火山弧花崗巖區(qū)內(nèi)，表明巖體可能由下地殼物質(zhì)部分熔融形成[3]。巖體侵位過程中與圍巖接觸界線明顯，圍巖具明顯蝕變特征，可見鐵礦化、黃鐵礦化等蝕變帶寬約30 m，巖體可能為下地殼重熔巖漿上升侵位過程中與上地殼巖漿混合形成。

圖2 巖體Rb-(Yb-Nb)和Rb-(Yb-Ta)圖解

4.2 巖體含礦性

與維氏豐度值同類巖性相比，Ag、Ba、Pb、Sb、Mo、Zn、Sn元素平均含量高于酸性巖，Cu、Ni元素低于酸性巖維氏豐度值。Ba、Co、Pb、Zn在巖體巖石中較富集，有利于成礦。

5 討論

研究區(qū)位于南秦嶺造山帶，經(jīng)歷了大陸裂解—俯沖碰撞造山—板內(nèi)伸展—陸內(nèi)疊覆造山等一系列地質(zhì)演化過程，構(gòu)造變形多樣[3]。三疊紀(jì)末期，由于伸展—收縮體制下的板塊邊緣造山作用過程，下地殼或太古宙沉積巖的部分熔融，巖漿上涌侵位的過程中與陸殼熔融的巖漿混合，形成于地殼上帶，屬“S”形花崗巖類，具中高溫元素有利富集成礦特征。