江南造山帶西南段宰便輝綠巖年代學(xué)、地球化學(xué)及其構(gòu)造意義*

王琦崧 王林均** 孫思辰 周家喜 鐘昌悅

1. 貴州民族大學(xué)建筑工程學(xué)院, 貴陽 550025 2. 福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局, 福州 350001 3. 云南大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 云南省高校關(guān)鍵礦產(chǎn)成礦學(xué)重點實驗室, 昆明 650500

江南造山帶為一近NE向的前寒武紀(jì)地質(zhì)單元，是揚子板塊和華夏板塊經(jīng)歷了洋殼俯沖、弧-陸碰撞以及陸-陸碰撞等多期構(gòu)造演化的產(chǎn)物(Yanetal., 2003; Lietal., 2009, 2010a; Charvetetal., 2010; Shuetal., 2011; Hu and Zhou, 2012)，也是我國重要的多金屬成礦帶(Wangetal., 2006; 周金城等, 2014; Deng and Wang, 2016; Dengetal., 2017; 孫思辰等, 2018; 陳峰等, 2019)。其處于揚子板塊和華夏板塊之間的獨特大地構(gòu)造位置(圖1a)，對了解華南大陸的前寒武紀(jì)地殼的增生和構(gòu)造演化以及Rodinia超大陸裂解恢復(fù)具有十分重要意義，因而備受地質(zhì)學(xué)家關(guān)注(Zhouetal., 2007; Zhao and Guo, 2012; Wuetal., 2018; Lietal., 2021)。江南造山帶主要由中-新元古代的淺變質(zhì)巖系、新元古代火成巖組成(段政等, 2017)，其中以新元古代火成巖出露最為廣泛(陳文西等, 2007; 王勁松等, 2012)。目前，帶內(nèi)火成巖成因和構(gòu)造屬性認(rèn)識主要有3種觀點：(1)新元古代巖漿活動是洋殼向揚子板塊俯沖消減時引起的島弧巖漿活動(Zhouetal., 2004; Zhangetal., 2013; Wangetal., 2014; 段政等, 2017; 薛懷民, 2021)；(2)新元古代火成巖形成于碰撞后的裂谷環(huán)境，與弧-陸碰撞有關(guān)(Zhengetal., 2007, 2008)；(3)新元古代火成巖形成于伸展環(huán)境下的地殼重融(Wangetal., 2007; Lietal., 2010a, b)。宰便地區(qū)位于江南造山帶內(nèi)，區(qū)內(nèi)發(fā)育大量的火成巖，特別是輝綠巖。研究宰便輝綠巖的成因以及構(gòu)造環(huán)境，對揭示深部物質(zhì)組成以及華南大陸前寒武紀(jì)的構(gòu)造演化具有十分重要的意義。

通常來說，鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖漿巖的化學(xué)成分可以反映深部地幔的物理化學(xué)狀態(tài)和物質(zhì)組成，因而可作為“深部巖石探針”研究巖漿起源和演化，約束區(qū)域構(gòu)造背景(寇彩化等, 2017)。位于江南造山帶西南段的宰便地區(qū)，發(fā)育有一系列新元古代鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖漿巖(王勁松等, 2012)。不同學(xué)者對其開展了地質(zhì)特征和地球化學(xué)等方面的研究，取得了一定的成果(曾雯等, 2005; 孫載波等, 2009; 王勁松等, 2012)。但對于輝綠巖的研究極其薄弱，僅王勁松等(2012)采用鋯石LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年法測得輝綠巖年齡為848±15Ma，將成巖年齡寬泛地限定在新元古代早期，這嚴(yán)重制約了對研究區(qū)巖漿活動和構(gòu)造環(huán)境的深入探討。因此，本文選取江南造山帶西南段宰便輝綠巖作為研究對象，對其進(jìn)行巖石學(xué)、巖相學(xué)、全巖主微量元素、全巖Nd同位素、鋯石Hf同位素和鋯石U-Pb年代學(xué)研究，并結(jié)合前人的研究成果，探討輝綠巖的巖石成因和巖漿來源，進(jìn)而揭示江南造山帶構(gòu)造環(huán)境。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

NE-NEE向弧形展布的江南造山帶，是新元古代中期由西北側(cè)揚子板塊和東南側(cè)華夏板塊碰撞拼貼而成(Charvetetal., 1996; 薛懷民等, 2010; Zhaoetal., 2011)，經(jīng)歷了不同規(guī)模、不同級次構(gòu)造單元間多期次的、復(fù)雜的俯沖拼貼過程，是研究江南造山帶的地球動力學(xué)演化過程的關(guān)鍵區(qū)域(Lietal., 2003; 宋昊等, 2015)。貴州黔東南宰便地區(qū)位于江南造山帶西南段，處于華夏板塊、揚子板塊和江南造山帶的交接部位，巖漿活動強(qiáng)烈，斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，其總體走向為NE、NNE向，局部走向為近EW向和近NW向(圖1b)，這些斷裂不僅控制了研究區(qū)的基本構(gòu)造格局，也基本控制著區(qū)內(nèi)各類型礦產(chǎn)的空間分布(圖1b)。區(qū)內(nèi)出露的地層除第四系沖洪積層外，主要有中元古界四堡巖群(魚西組、文通巖組和塘柳巖組)和新元古界下江群(清水江組、番召組、烏葉組和甲路組)(圖1b)。其中，又以新元古界下江群最為發(fā)育，是區(qū)內(nèi)重要的銅-鉛-鋅多金屬賦礦層位，巖性主要為礫巖、砂質(zhì)泥巖、石英砂巖、千枚巖、絹云母板巖、細(xì)砂巖和片巖等，主要分布在洋洞-宰便-平正一帶。四堡巖群為一套復(fù)理石建造和火山巖建造，巖性主要為砂質(zhì)千枚巖、綠泥絹云母千枚巖、細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖和綠泥絹云母片巖(王勁松等, 2012)，主要分布在大弄-歸江一帶。區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，巖漿巖發(fā)育，出露有橄欖巖、輝綠巖、花崗巖和花崗質(zhì)混合巖(黃隆輝等, 2007; 樊俊雷等, 2010)。宰便輝綠巖，主要出露在宰便西北約3km處，呈巖株狀侵入新元古界下江群的烏葉組，深灰綠色-灰綠色(圖2a)，局部巖體中可見石英脈穿插充填(圖2b)，塊狀構(gòu)造，輝綠結(jié)構(gòu)(圖2c，d)，主要由輝石(圖2e)、斜長石、綠泥石組成。其中，斜長石表面渾濁，呈自形-半自形柱狀，粒徑約為0.1～2.0mm，部分可見聚片雙晶(圖2f)；輝石表面呈黑色，半自形板狀，大多蝕變?yōu)榫G泥石，大小為0.4～2.0mm。

圖1 江南造山帶構(gòu)造示意圖(a, 據(jù)Sun et al., 2020修改)和宰便區(qū)域地質(zhì)圖(b, 據(jù)劉永坤, 2017修改)Fig.1 Schematic tectonic map showing the location of Jiangnan orogenic belt (a, after Sun et al., 2020) and geological map of the Zaibian district and sample locations (b, after Liu, 2017)

圖2 宰便輝綠巖野外及鏡下照片(a)深灰綠色-灰綠色輝綠巖野外照片；(b)輝綠巖標(biāo)本(ZBP1-4a)，局部可見石英脈穿插充填；(c、d)輝綠結(jié)構(gòu)(ZB1-1),局部發(fā)生綠泥石蝕化；(e)顯微鏡下輝綠巖顯示輝石，斜長石遭受部分蝕變(ZBP1-6)；(f)斜長石聚片雙晶(ZBP1-4c). Px-輝石；Pl-斜長石；Chl-綠泥石Fig.2 Field and petrographic photos of Zaibian diabase

2 樣品采集和測試方法

本次研究的輝綠巖采自宰便附近及其西北3km范圍內(nèi)。在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對輝綠巖進(jìn)行系統(tǒng)采集，樣品采自巖體地表，具體位置見圖1b。采樣過程中，盡量選取新鮮、尚未蝕變的巖石；在對所有樣品進(jìn)行顯微巖相學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，篩選8件進(jìn)行全巖成分分析，4件進(jìn)行全巖Nd同位素分析，3件進(jìn)行鋯石定年分析，3件進(jìn)行鋯石Lu-Hf同位素測試。

全巖主量、微量元素分析測試在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室完成。主量元素測試采用XRF分析，所用儀器為X-熒光光譜分析儀，型號為RI2100，分析精度優(yōu)于5%；微量元素分析所用儀器為電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)，型號為Elan6100DRC，分析精度小于5%。

圖4 宰便輝綠巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式(a, 標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton, 1984)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蜘蛛圖(b, 標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)OIB、N-MORB和E-MORB據(jù)Sun and McDonough, 1989Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns (a, normalization values after Boynton, 1984) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b, normalization values after Sun and McDonough, 1989) of the Zaibian diabase

鋯石U-Pb定年分析在廣州市拓巖檢測技術(shù)有限公司完成，儀器采用多接收質(zhì)譜儀MC-ICP-MS(iCAP RQ)和相干193nm準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)(New Wave Research NWR)。分析過程中使用的激光束斑，直徑為30μm，剝蝕深度為20～40μm，使用Ar、He分別作為其補(bǔ)償氣和載氣，年齡外標(biāo)采用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500校正，以標(biāo)準(zhǔn)鋯石Ple?ovice(Slámaetal.，2008)為盲樣，檢驗U-Pb定年數(shù)據(jù)質(zhì)量。元素含量的外標(biāo)和內(nèi)標(biāo)分別采用的是NIST SRM 610、29Si，本次實驗測得的標(biāo)樣結(jié)果，在推薦值范圍內(nèi)(Ludwig, 2003)。

鋯石Lu-Hf同位素分析在廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點實驗室完成，儀器采用激光剝蝕-多接收等電感耦合離子質(zhì)譜儀LA-MC-ICP-MS(Neptune)和相干193nmARF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)(RESOlutionM-50)。關(guān)鍵參數(shù)：束斑：50μm; 能量強(qiáng)度：3.5mJ/cm2；頻率：9Hz；采用單點分析模式，每個分析測試點的氣體背景采集時間為30s。測試過程中每隔5顆樣品鋯石，依次測試1顆標(biāo)準(zhǔn)鋯石(包括GJ-1、91500、Ple?ovice、Mud Tank、Penglai)，來檢測鋯石Hf同位素比值質(zhì)量。εHf(t)根據(jù)每個測點的鋯石U-Pb年齡計算而來，采用的176Lu衰變常數(shù)λ=1.867×10-11y (S?derlundetal., 2004)，利用平均大陸殼的176Lu/177Hf=0.015(Griffinetal., 2002)計算鋯石Hf同位素地殼模式年齡(tDM2)。

圖3 宰便輝綠巖的Nb/Y-Zr/TiO2×10-4圖解(底圖據(jù)Winchester and Floyd, 1977)Fig.3 Nb/Y vs. Zr/TiO2×10-4 diagram of the Zaibian diabase (base map after Winchester and Floyd, 1977)

Nd同位素組成測試在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所自然資源部同位素地質(zhì)重點實驗室完成，實驗儀器為Nu Plasam HR多接收器電感耦合等離子質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)。分析先采用Teflon進(jìn)行溶樣，再用專用的陽離子交換柱進(jìn)行分離。測試過程中，146Nd/144Nd比值用146Nd/144Nd=0.7219進(jìn)行校正。分析測試過程中，標(biāo)準(zhǔn)的143Nd/144Nd測定值0.511125±10(2σ，N=4)。

3 測試結(jié)果

3.1 主、微量元素

輝綠巖SiO2含量為45.25%～50.15%、K2O為0.03%～0.33%、P2O5為0.04%～0.28%、全堿(Na2O+K2O)含量4.87%～5.99%、K2O/Na2O比值0.01～0.06、Mg#值為50～69、Zr/Nb比值為6.9～9.8、Nb/Ta值為13.0～17.0。La/Sm值為2.7～3.7(表1)。在Nb/Y-Zr/TiO2×10-4圖解上，樣品點落在(亞)堿性玄武巖區(qū)域(圖3)。輝綠巖的稀土元素總量中等，ΣREE=3.00×10-6～154.0×10-6、(La/Yb)N值為2.95～4.73、δEu=0.79～1.00(表1)，相對富集輕稀土元素,虧損重稀土元素，顯示Eu不具有明顯異常特征(圖4a)，表明巖漿未曾發(fā)生明顯的斜長石的分離結(jié)晶作用(張宏飛和高山, 2012)。巖石稀土元素配分曲線與富集型洋中脊玄武巖(E-MORB)相似，但輕稀土含量相對稍高(圖4a)。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖解顯示：輝綠巖富集Th和U大離子親石元素，虧損Nb和Y高場強(qiáng)元素(圖4b)。

表1 宰便輝綠巖主量元素(wt%)、稀土和微量元素(×10-6)測試結(jié)果

續(xù)表1

圖5 宰便輝綠巖的鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.5 Cathodoluminescence images of the zircons from the Zaibian diabase

3.2 鋯石U-Pb年齡

本次研究鋯石U-Pb定年分析結(jié)果見表2。鋯石形態(tài)多呈透明-半透明長柱或短柱狀，自形程度較好，粒徑多為70～170μm，陰極發(fā)光圖像上具清晰的振蕩環(huán)帶(圖5)。鋯石具有較高的Th(24×10-6～332×10-6)、U(261×10-6～1067×10-6)含量和Th/U比值(0.06～0.95)(表2)，稀土元素配分曲線具有輕稀土虧損、重稀土富集、明顯Ce正異常、Eu負(fù)異常的特點(圖6)；顯示巖漿鋯石的特征(Belousovaetal., 2002)。

輝綠巖(ZBP1-1)8顆鋯石顆粒的LA-ICP-MS U-Pb年齡測定表明，其U-Pb一致年齡為820.7±3.0Ma(MSWD=2.8；圖7a)，206Pb/238U加權(quán)平均年齡值為823.0±12Ma(MSWD=2.7；圖7b)。

輝綠巖(ZBP1-4c)12顆鋯石顆粒的LA-ICP-MS U-Pb年齡測定顯示，其U-Pb一致年齡為823.1±9.5Ma(MSWD=10.2；圖7c)，206Pb/238U加權(quán)平均年齡值為819.0±6.7Ma(MSWD=0.21；圖7d)。

輝綠巖(ZBP1-2a)11顆鋯石顆粒的LA-ICP-MS U-Pb年齡測定顯示，其U-Pb一致年齡為821.1±9.2Ma(MSWD=0.65；圖7e)，206Pb/238U加權(quán)平均年齡值為825.0±11Ma(MSWD=2；圖7f)。

表3 宰便輝綠巖中鋯石的Nd同位素組成

圖6 宰便輝綠巖中鋯石的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns of the zircons from Zaibian diabase (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

3.3 Nd-Hf同位素

本文測試宰便輝綠巖Nd同位素測試樣品共4件，結(jié)果見表3。宰便輝長巖143Nd/144Nd比值變化范圍為0.512386～0.512422，平均值為0.512410，略低于原始地?，F(xiàn)今值(143Nd/144Nd=0.512638，Jacobsen and Wasserburg, 1984)。根據(jù)鋯石U-Pb定年結(jié)果(820.7Ma)計算獲得εNd(t)值介于-0.19～1.17之間，(143Nd/144Nd)i值為0.511570～ 0.511639。

輝綠巖鋯石Hf同位素測試點位于LA-ICP-MS U-Pb年齡測點旁(圖5)，Hf同位素共測試25個點(樣品ZBP1-1、ZBP1-2a、ZBP1-4c)，測試結(jié)果見表4。176Lu/177Hf比值介于0.000654～0.002510，176Hf/177Hf比值在0.281908～0.282500，εHf(t)介于-13.6～7.7，平均-4.8，tDM介于1918～1067Ma，tDM2為2547～1214Ma。

表4 宰便輝綠巖中鋯石的Hf同位素組成

4 討論

4.1 地殼混染與分離結(jié)晶

顯微鏡下巖相學(xué)觀察和巖石主、微量數(shù)據(jù)結(jié)果表明，宰便輝綠巖經(jīng)歷了一定程度的熱液蝕變(圖2、表1)，然而部分含有相對新鮮的斜長石。因此，在巖石成因討論之前，有必要進(jìn)行巖石蝕變程度評價。最新的研究表明，Al一般在深斷裂花崗巖的熱液蝕變過程中表現(xiàn)出高遷移性(Nishimoto and Yoshida, 2010; Wuetal., 2018)。因此，用Al來評價常量和微量元素的活動性是不合適的。一般來說，在變質(zhì)作用和地球化學(xué)蝕變過程中，Th、Nb、Ta、Hf、U和Zr等元素被認(rèn)為是相對穩(wěn)定的(Panahietal., 2000; Yaoetal., 2014)。本次研究，Ta、Hf、Nb、U、Th、TiO2與Zr均表現(xiàn)出良好的線性相關(guān)(圖8)，表明這些元素受熱液作用影響不大。與此同時，除樣品ZBP-21和ZBP-23外，研究區(qū)樣品的δCe值為0.90～1.02，介于0.90～1.10之間(Polatetal., 2002; Yangetal., 2021)，這也進(jìn)一步說明，在晚期蝕變和變質(zhì)過程中，它們的原生地球化學(xué)親和力并沒有發(fā)生顯著變化(Gao and Santosh, 2019)。因此，本次研究獲得的8件宰便輝綠巖地球化學(xué)數(shù)據(jù) (如TiO2、 Th、 Nb、Ta、Hf、U和Zr)，可以用于巖石成因的討論。

圖7 宰便輝綠巖LA-ICP-MS U-Pb年齡一致曲線(a、c、e)和加權(quán)平均年齡譜圖(b、d、f)Fig.7 U-Pb concordant ages (a, c, e) and weighted mean zircon 206Pb/238U ages (b, d, f) of the Zaibian diabase

圖8 宰便輝綠巖Ta、Hf、Nb、U、Th和TiO2對Zr圖解Fig.8 Diagrams of Ta, Hf, Nb, U, Th and TiO2against Zr for the Zaibian diabase

圖9 宰便輝綠巖SiO2-Nb/Ta、SiO2-Zr/Nb、La-La/Nb、La-La/Sm、 Cr-Ni、Cr-V圖解 (底圖據(jù)Li et al., 2010a, b; 趙國春等，2003)Fig.9 Diagrams of SiO2 vs. Nb/Ta, SiO2 vs. Zr/Nb, La vs. La/Nb, La vs. La/Sm, Cr vs. Ni and Cr vs. V for the Zaibian diabase (base map after Li et al., 2010a, b; Zhao et al., 2003)

圖10 宰便輝綠巖地球化學(xué)判別圖解(a)2Nb-Zr/4-Y圖解(Wood, 1980)；(b)Nb/Yb-Th/Yb圖解(Pearce, 2008)；(c)Ti/Yb-Nb/Th圖解(朱弟成等, 2006). AI-板內(nèi)堿性玄武巖；AII-板內(nèi)堿性玄武巖和板內(nèi)拉斑玄武巖；B-富集型洋中脊玄武巖；C-板內(nèi)拉斑玄武巖和火山弧玄武巖；D-正常型洋中脊玄武巖Fig.10 Geochemical discrimination diagrams for Zaibian diabase

圖11 宰便輝綠巖巖石年齡-εHf(t)圖解(底圖據(jù)Wu et al., 2018)Fig.11 Diagram of the age vs εHf(t) for the Zaibian diabase (based map after Wu et al., 2018)

巖漿在上升的過程中可能發(fā)生地殼混染和分離結(jié)晶現(xiàn)象，因此在探討巖石巖漿源區(qū)之前，需對巖石是否受到地殼混染進(jìn)行評估。一般而言，微量元素能夠很好地示蹤巖石源區(qū)(吳福元等, 2007)，受后期蝕變作用影響較小的HFSE元素，如Ti、Zr、Hf、Nb、Ta和稀土元素特征可以反映源區(qū)性質(zhì)，其微量元素比值可以有效示蹤巖漿過程的元素分異，并為巖漿成因提供有效信息(Weaver, 1991; 孫海瑞等, 2020)。地殼混染會導(dǎo)致Nb/Ta比值顯著降低，因此Nb和Ta可作為地殼混染的敏感性指標(biāo)，研究區(qū)輝綠巖的Nb/Ta比值為13.0～ 17.0，平均值為14.9，高于大陸上、中地殼的比值(11.4，Taylor and McClennan, 1985; 趙振華等, 2008; Rudnick and Gao, 2014)，而低于上地幔17.5的平均值(Weyeretal.，2003)。在SiO2-Nb/Ta圖解中，Nb/Ta并不隨著SiO2含量的增加而增加，表明宰便輝綠巖可能未發(fā)生明顯的地殼混染(圖9a)。同時，在地殼混染或者巖漿混合過程中，巖石的Zr/Nb比值也會發(fā)生明顯變化(Weaveretal., 1996)，宰便輝綠巖Zr/Nb比值為6.9～9.8，平均值為8.5，低于殼源(11.4，Rudnick and Gao, 2014)，且在SiO2-Zr/Nb圖解中，Zr/Nb并不隨著SiO2含量的增加而增加，表明研究區(qū)輝綠巖可能未發(fā)生明顯地地殼混染作用(圖9b)。

宰便輝綠巖樣品的Mg#(50～69)和相容元素Cr(165×10-6～622×10-6)、Ni(58.60×10-6～ 375×10-6)含量呈現(xiàn)較大的變化范圍，表明其在演化過程中可能經(jīng)歷了一定程度的分離結(jié)晶作用(葛茂卉等, 2020)。巖漿在部分熔融過程中，La比Sm更易富集于熔體中，然而在分離結(jié)晶過程中，La/Sm值基本保持不變。在La-La/Sm圖解(圖9c)和La-La/Yb圖解中(圖9d)，宰便輝綠巖明顯表現(xiàn)出分離結(jié)晶的現(xiàn)象，進(jìn)一步說明巖漿演化過程中宰便輝綠巖發(fā)生了一定程度的分離結(jié)晶。宰便輝綠巖稀土元素配分模式顯示，重稀土元素不表現(xiàn)明顯虧損，表明不存在石榴子石類礦物的分離結(jié)晶；巖石δEu值為0.79～1.00，顯示Eu負(fù)異常微弱，表明巖漿未發(fā)生明顯的斜長石的分離結(jié)晶作用(張宏飛和高山, 2012)；Cr、Ni等元素主要賦存于輝石、橄欖石等鎂鐵質(zhì)礦物中，Cr與V、Ni呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)(圖9e，f)，表明宰便輝綠巖在形成過程中主要經(jīng)歷了輝石分離結(jié)晶作用，并可能有少量的橄欖石分離結(jié)晶(Lietal., 2010b)。

4.2 巖漿來源

實驗巖石學(xué)研究表明，下地殼鎂鐵質(zhì)巖石的部分熔融形成相對高硅的巖石(Wolf and Wyllie, 1994; 賈小輝等, 2021)，宰便輝長巖絕大部分巖石樣品均具有低均一的SiO2含量、較高的MgO值和Mg#(>61)，表明其具有地幔的源區(qū)性質(zhì)(Rapp and Watson, 1995)。前文討論宰便輝綠巖沒有受到明顯的地殼混染，說明宰便輝綠巖反映了地幔源區(qū)的特征。宰便輝綠巖的稀土總量中等，具有輕稀土相對富集，重稀土相對平坦的分配模式。同時，巖石相對富集Th和U大離子親石元素，虧損Ti、Y和Nb高場強(qiáng)元素，這與N-MORB以虧損輕稀土和大離子親石元素為特征的軟流圈地幔差異顯著(Sun and McDonough, 1989)。除JB-21樣品外，宰便輝綠巖的Nb/La(1.09～1.61)>1，與E-MORB和OIB值相一致(Hofmann, 1988)。在2Nb-Zr/4-Y圖解(圖10a)中，樣品點落在AII，富集型洋中脊玄武巖和板內(nèi)拉斑玄武巖+火山弧玄武巖區(qū)域內(nèi)；在Nb/Yb-Th/Yb圖解(圖10b)中，樣品主要投在E-MORB與OIB過渡區(qū)域。Ti/Yb與Nb/Th對于幔源巖漿是否受到地殼混染特別敏感，能夠有效判別出玄武巖中的地殼物質(zhì)和陸下巖石圈地幔物質(zhì)的貢獻(xiàn)情況(Lietal.，2002)。在Ti/Yb-Nb/Th圖解(圖10c)中，樣品投影在巖石圈幔源物質(zhì)加入的區(qū)域，指示其源區(qū)可能有陸下巖石圈地幔物質(zhì)的加入?；诖耍妆爿x綠巖巖漿源區(qū)可能為巖石圈富集地幔。

宰便輝綠巖的εNd(t)值介于-0.19～1.17之間，反映了源區(qū)中不同程度的幔源組分的參與，宰便輝綠巖的源區(qū)可能為虧損地幔，并帶有少量富集地幔成分的參與。鋯石Lu-Hf同位素具有較高的封閉溫度，不會因后期的部分熔融、分離結(jié)晶而發(fā)生變化，故其可以用來揭示巖石源區(qū)特征(Griffinetal., 2000; 吳福元等, 2007)。一般來說，正的εHf(t)值被解釋為其源巖可能來自新生地殼或虧損地幔(Jahnetal., 2000; Vervoortetal., 2000)，負(fù)的εHf(t)值指示其源巖為古老地殼物質(zhì)或者富集型地幔(Kinny and Maas, 2003)。研究區(qū)輝綠巖的εHf(t)介于-13.6～7.7，tDM2為2547～1214Ma。在εHf(t)-t圖解中，一個樣品的投影點落在虧損地幔(DM)和球粒隕石(CHUR)演化線之間(εHf(t)>0)，絕大多數(shù)樣品則落在球粒隕石演化線以下(εHf(t)<0)，暗示其母巖漿主要來自于富集地幔，并可能有少量虧損地幔成分加入(圖11)。Wuetal.(2022)對研究區(qū)附近的加榜輝綠巖體進(jìn)行Hf-O和全巖Nd-Hf同位素研究，表明加榜輝綠巖在侵位過程中鋯石受地殼衍生流體/熔體的污染，導(dǎo)致全巖同位素和巖漿鋯石同位素解耦現(xiàn)象的發(fā)生。宰便輝綠巖較負(fù)的εHf(t)值也可能為巖漿源區(qū)存在全巖同位素和鋯石Hf同位素的解耦現(xiàn)象所致。鋯石Hf二階段模式年齡(tDM2)指示虧損地幔熔融形成下地殼的時代，即模式年齡代表了殼幔分異時代(吳福元等，2007)。研究區(qū)輝綠巖鋯石Hf二階段模式年齡(tDM2)為2547～1214Ma(表4)，由此進(jìn)一步推測出本區(qū)輝綠巖的母巖主要來源于富集地幔，并伴有虧損地幔的參與。

圖12 宰便輝綠巖Zr-Zr/Y(a，底圖據(jù)Pearce and Norry, 1979)和Ta/Hf-Th/Hf構(gòu)造環(huán)境判別圖解(b,底圖據(jù)汪云亮等, 2001)WPB-板內(nèi)玄武巖；MORB-洋中脊玄武巖；IAB-島弧玄武巖；I-板塊離散邊緣N-MORB區(qū)；II-板塊會聚邊緣(II1-大洋島弧玄武巖區(qū)；II2-陸緣弧及陸緣火山弧玄武巖區(qū))；III-大洋板內(nèi)洋島、海山玄武巖區(qū)及T-MORB、E-MORB區(qū)；IV-大陸板內(nèi)(IV1-陸內(nèi)裂谷及陸緣裂谷拉斑玄武巖區(qū)；IV2-陸內(nèi)裂谷堿性玄武巖區(qū)；IV3-大陸拉張帶(或初始裂谷)玄武巖區(qū))；V-地幔熱柱玄武巖區(qū)Fig.12 Geochemical discrimination diagrams of Zr vs. Zr/Y (a, base map after Pearce and Norry, 1979) and Ta/Hf vs.Th/Hf (b, base map after Wang et al., 2001) for Zaibian diabase

4.3 巖漿侵位時代與構(gòu)造環(huán)境

本次工作獲得宰便輝綠巖鋯石LA-ICP-MS鋯石U-Pb一致年齡分別為820.7±3.0Ma、823.1±9.5Ma和821.1±9.2Ma。綜合上述研究結(jié)果，研究區(qū)輝綠巖侵位時代在820Ma左右，反映了該區(qū)巖漿巖侵位時代于新元古代早期。

巖石稀土元素和高場強(qiáng)元素對探討地幔源區(qū)特征、地幔部分熔融及巖漿演化等方面均具有重要意義(王勁松等, 2012)。諸如Nb、Ta、Th、Zr、Hf、HREE等高場強(qiáng)的元素，一般不受熱液蝕變和角閃巖相變質(zhì)作用的影響，能夠很有效地判別巖石構(gòu)造環(huán)境(Pearce and Cann, 1973)。在玄武巖大地構(gòu)造環(huán)境Zr-Zr/Y圖解上(圖12a)，輝綠巖樣品點均落入板內(nèi)玄武巖區(qū)；在Ta/Hf-Th/Hf圖解中(圖12b)，樣品全部落入陸內(nèi)裂谷堿性玄武巖區(qū)，說明輝綠巖可能形成于大陸裂谷環(huán)境，也進(jìn)一步表明研究區(qū)新元古代早期為裂谷構(gòu)造環(huán)境，證明了這一時期大陸裂谷的存在，這與前人研究的第二種觀點一致(Zhengetal., 2007, 2008)。

前人通過對四堡群、梵凈山群、冷家溪群、雙橋山群、板溪群等地層中的碎屑鋯石進(jìn)行定年，確定其沉積年限為在900～830Ma(Wang and Li, 2003; 高林志等, 2008, 2010, 2011a, b; Zhouetal., 2009; Zhaoetal., 2011; Zhangetal., 2013, 2015)，表明揚子地塊與華夏地塊碰撞發(fā)生在830Ma之后。江南造山帶中廣泛分布了830～820Ma的S型花崗巖，其主要形成于造山垮塌時期(Zhengetal., 2007, 2008；李獻(xiàn)華等, 2008)。再結(jié)合本文巖漿主要源于富集地幔和一定程度的虧損地幔。此外，研究區(qū)輝綠巖的成巖年齡約820Ma，綜合區(qū)域構(gòu)造-巖漿事件，筆者認(rèn)為研究區(qū)的輝綠巖可能形成于板內(nèi)裂谷環(huán)境。

綜合近年來學(xué)者對江南造山帶的研究成果，再結(jié)合本文研究，進(jìn)一步對江南造山帶西段地質(zhì)構(gòu)造演化動力學(xué)模型總結(jié)為：(1)約1000～900Ma，Rodinia超大陸開始匯聚。約 930～830Ma江南造山帶形成了以四堡群、梵凈山群、冷家溪群、雙橋山群和雙溪塢群為代表的下部火山-沉積巖系及同期侵入巖；(2)約830Ma，揚子板塊與華夏板塊開始拼接，形成了江南造山帶830～820Ma 的S型花崗巖；(3)約825Ma Rodinia 超大陸開始裂解，南華裂谷盆地開啟(Wang and Li, 2003)，并在裂解過程中形成了區(qū)內(nèi)的花崗巖和基性巖株。

5 結(jié)論

(1)宰便輝綠巖總體屬于高M(jìn)g#、高Al2O3、低鉀、低磷的(亞)堿性玄武巖，在巖漿侵位過程中發(fā)生了分離結(jié)晶作用。

(2)宰便輝綠巖鋯石εHf(t)介于-13.6～7.7之間，tDM2為2547～1214Ma，認(rèn)為母巖漿可能源自于富集地幔，并伴有一定的虧損地幔參與。

(3)宰便輝綠巖鋯石U-Pb成巖年齡為820.7±3.0Ma～823.1±9.2Ma，表明輝綠巖形成于新元古代早期。

(4)宰便輝綠巖相對富集Th和U大離子親石元素，虧損P、Ti和Nb高場強(qiáng)元素，屬于陸內(nèi)裂谷(亞)堿性玄武巖。在巖漿侵位過程中，發(fā)生了結(jié)晶分異作用。通過與區(qū)域構(gòu)造巖漿事件關(guān)聯(lián)，認(rèn)為該地區(qū)在新元古代早期可能處于板內(nèi)裂谷環(huán)境。

致謝野外工作得到了貴州省102地質(zhì)隊劉永坤工程師、貴州民族大學(xué)建筑工程學(xué)院錢志寬老師、張搏老師的大力支持；實驗工作得到了西北大學(xué)宋文磊老師的幫助和支持；論文修改過程中得到了蘭州大學(xué)地質(zhì)科學(xué)與礦產(chǎn)資源學(xué)院楊帆老師幫助，兩位審稿專家也為本文提出了建設(shè)性修改建議；在此一并表示感謝。