北淮陽(yáng)東端牛王寨巖體年代學(xué)及地球化學(xué)研究:對(duì)大別造山帶早白堊世深部地質(zhì)過(guò)程的制約

張靖怡,張 舒,3,張贊贊,汪 晶

(1.安徽省地質(zhì)調(diào)查院,安徽 合肥 230001; 2. 安徽省地質(zhì)科學(xué)研究所,安徽 合肥 230001;3. 自然資源部覆蓋區(qū)深部資源勘查工程技術(shù)創(chuàng)新中心,安徽 合肥 230001)

大別山乃至中國(guó)東部早白堊世深部地質(zhì)過(guò)程及其引發(fā)的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換時(shí)限和機(jī)制,一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)[1-9]。北淮陽(yáng)構(gòu)造帶是大別造山帶的重要組成部分,在早白堊世發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造-巖漿活動(dòng),在特定的構(gòu)造背景下形成了大量中酸性火山巖-侵入巖[2-3,5-11],查明這些巖漿巖的成巖時(shí)代及形成機(jī)制,對(duì)于進(jìn)一步研究大別山中生代深部地質(zhì)過(guò)程、厘定區(qū)域構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變時(shí)限具有重要意義。

牛王寨巖體地處北淮陽(yáng)構(gòu)造帶最東端,緊鄰郯廬斷裂帶,侵位于毛坦廠組火山巖中,是形成于早白堊世的酸性侵入體。本文應(yīng)用LA-ICP MS鋯石U-Pb測(cè)年法,精確測(cè)定了牛王寨巖體的形成年齡;通過(guò)開(kāi)展巖漿巖主量元素、微量元素及Sr-Nd同位素特征研究,分析了巖石的類(lèi)型及成因;結(jié)合區(qū)域巖漿巖研究進(jìn)展,對(duì)大別山早白堊世巖漿作用及深部過(guò)程進(jìn)行了探討,這對(duì)理解區(qū)域早白堊世構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換及巖漿作用過(guò)程具有重要參考意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大別山位于華北板塊與揚(yáng)子板塊之間,是早中生代形成的陸-陸碰撞造山帶。大別造山帶由南向北可劃分為4個(gè)構(gòu)造單元,分別是宿松綠片巖/藍(lán)片巖帶(SSB)、南大別高壓-超高壓變質(zhì)帶(SDC)、北大別正片麻巖帶(NDC)和北淮陽(yáng)構(gòu)造帶(NHY),各個(gè)構(gòu)造帶之間通過(guò)深大斷裂區(qū)分[11](圖1)。北淮陽(yáng)構(gòu)造帶位于六安—確山斷裂帶與曉天—磨子潭斷裂帶之間,東以郯廬斷裂帶與長(zhǎng)江凹陷帶相接,西至南陽(yáng)盆地,北臨華北陸塊,南與北大別正片麻巖帶毗鄰。北淮陽(yáng)構(gòu)造帶以EW向斷裂與NE向斷裂為主,形成格子狀構(gòu)造體系。以商城—麻城斷裂為界,北淮陽(yáng)構(gòu)造帶劃分為東段(安徽省內(nèi))和西段(河南省內(nèi)),其中東段巖石地層由老到新為新元古代廬鎮(zhèn)關(guān)巖群、新元古代—早古生代佛子嶺巖群、石炭紀(jì)楊山群、中生代以來(lái)的陸相盆地沉積物。

北淮陽(yáng)構(gòu)造帶早白堊世巖漿活動(dòng)極為發(fā)育,形成了大量中酸性侵入巖及火山巖。侵入巖主要分布于曉天—柯坦地區(qū)和金寨—商城地區(qū),包括閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、石英正長(zhǎng)巖、花崗巖、堿長(zhǎng)花崗巖及花崗斑巖,響洪甸地區(qū)零星分布霓輝正長(zhǎng)巖與霞石正長(zhǎng)巖(圖1)?；鹕綆r主要分布于信陽(yáng)火山巖盆地、光山—商城火山巖盆地、金剛臺(tái)地區(qū)、曉天—磨子潭火山盆地及霍山—舒城火山巖盆地[5,8]。

①.郯廬斷裂帶;②.襄樊—廣濟(jì)斷裂帶;③.陽(yáng)興—常州斷裂帶;④.六安—確山斷裂帶;⑤.曉天—磨子潭斷裂帶;⑥.五河—水吼斷裂帶;⑦.馬廟—太湖斷裂帶;F1.滁河斷裂;F2.郯廬斷裂帶;F3.六安—確山斷裂;F4.舒城—信陽(yáng)斷裂;F5.龜山—梅山斷裂;F6.曉天—磨子潭斷裂;F7.商城—麻城斷裂;SSB.宿松片巖帶;SDC.南大別高壓—超高壓變質(zhì)帶;NDC.北大別正片麻巖帶;NHY.北淮陽(yáng)構(gòu)造帶圖1 北淮陽(yáng)地區(qū)大地構(gòu)造位置(a)及早白堊世侵入巖分布圖(b)[11]Fig. 1 Simplified map of the tectonic location (a) and the distribution of Early Cretaceous intrusive rocks (b) in North Huaiyang[11]

2 巖石學(xué)特征

牛王寨巖體位于柯坦以西,緊鄰郯廬斷裂帶,侵位于早白堊世毛坦廠組火山巖內(nèi),西側(cè)與華蓋山石英正長(zhǎng)巖體呈侵入接觸關(guān)系。巖體巖性主要為花崗巖(圖2),新鮮巖石呈肉紅色,半自形粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造;主要的造巖礦物為鉀長(zhǎng)石(含量約55%)、石英(含量約30%)、斜長(zhǎng)石(含量約10%)及少量角閃石(含量3%～5%);副礦物主要為榍石、鋯石、磷灰石等(圖3)。鉀長(zhǎng)石呈半自形短柱狀,粒度為1～1.5 mm;斜長(zhǎng)石呈半自形—自形長(zhǎng)柱狀,粒度為(0.5×1～1×2)mm;石英呈他形粒狀,粒度為0.5～3 mm;角閃石呈自形-半自形長(zhǎng)柱狀,粒度0.5×1.5 mm。

圖2 牛王寨巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig. 2 Geological sketch of Niuwangzhai pluton

Q.石英;Am.角閃石;Pl.斜長(zhǎng)石;Kf.鉀長(zhǎng)石;Spn.榍石圖3 牛王寨花崗巖手標(biāo)本照片(a)和顯微鏡下照片(b, c, d)Fig. 3 Hand specimen photo (a) and micrographs (b, c, d) of Niuwangzhai granite

3 樣品采集及測(cè)試方法

3.1 樣品采集

本次共采集了牛王寨巖體3件新鮮巖石樣品,用于主量元素、微量元素及Sr-Nd同位素分析,樣品編號(hào)及采樣位置分別為:DG-1(31°13′20″ N,117°5′5″ E)、DG-2(31°13′27″ N,117°3′7″ E)、DG-3(31°14′31″ N,117°2′6″ E),DG-1同時(shí)用于鋯石U-Pb同位素定年(圖2)。

3.2 測(cè)試方法

樣品經(jīng)破碎、淘洗、重選、磁選等標(biāo)準(zhǔn)重礦物分離后,于雙目鏡下挑選出透明、自形程度較高的鋯石制成環(huán)氧樹(shù)脂樣品靶,磨至鋯石顆粒中心部分后拋光,再進(jìn)行陰極發(fā)光及透反射拍照,選擇合適的點(diǎn)位進(jìn)行激光U-Pb年齡測(cè)試。鋯石的分選工作在河北省廊坊誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成,制靶、陰極發(fā)光及透反射拍照在中科院地質(zhì)與地球物理研究所電子探針和掃描電鏡實(shí)驗(yàn)室完成。鋯石U-Pb同位素測(cè)年在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀上完成。相關(guān)分析測(cè)試流程及實(shí)驗(yàn)儀器參數(shù)詳見(jiàn)文獻(xiàn)[12],分析數(shù)據(jù)的離線處理及作圖分別采用ICPMSDataCal程序[13]和Isoplot程序[14]完成。

全巖主量元素分析測(cè)試在核工業(yè)北京地質(zhì)研究所分析測(cè)試研究中心完成,實(shí)驗(yàn)儀器為Philips PW2404 XRF,測(cè)試相對(duì)誤差<5%。全巖微量元素分析在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成,實(shí)驗(yàn)儀器為ICP-MS,具體實(shí)驗(yàn)流程、儀器參數(shù)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度詳見(jiàn)文獻(xiàn)[15]。Sr-Nd同位素在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)放射性成因同位素地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成,實(shí)驗(yàn)儀器為MAT-262質(zhì)譜儀,分析流程及儀器參數(shù)詳見(jiàn)文獻(xiàn)[16],Sr-Nd同位素的質(zhì)量分餾分別采用86Sr/88Sr=0.119 4和146Nd/144Nd=0.721 9校正,Sr-Nd同位素分析精度優(yōu)于0.003%。

4 測(cè)試結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年齡

本次測(cè)試選擇的鋯石均為無(wú)色透明或略顯淡黃色,粒度為100～150 μm,呈自形柱狀,長(zhǎng)寬比為2∶1～3∶1。陰極發(fā)光照片(圖4)中,鋯石具有明顯的巖漿振蕩環(huán)帶,無(wú)明顯的流體蝕變及蛻晶質(zhì)化現(xiàn)象。鋯石Th/U值為1.3～4.9,平均值為2.8(表1)。上述特征指示,本次測(cè)試的鋯石均為巖漿成因,其結(jié)晶年齡可以代表巖體的形成時(shí)代。11個(gè)鋯石測(cè)試點(diǎn)的206Pb/238U年齡為(117.1±1.7)～(122.6±4.6) Ma(表1),加權(quán)平均年齡為 (119.4±1.5) Ma(MSWD=0.51)(圖5)。野外地質(zhì)特征上,牛王寨巖體侵位于毛坦廠組火山巖中,前人對(duì)北淮陽(yáng)地區(qū)火山巖年齡測(cè)定結(jié)果顯示其形成于早白堊世[17],證明了本次測(cè)年結(jié)果具有一定的可靠性。

圖4 牛王寨花崗巖典型鋯石陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig. 4 CL images of the typical zircons from Niuwangzhai granite

表1 牛王寨花崗巖鋯石U-Pb年齡測(cè)試結(jié)果Table 1 Zircon U-Pb dating result of Niuwangzhai granite

圖5 牛王寨花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖(a)和加權(quán)平均年齡圖(b)Fig. 5 Concordia diagram (a) and weighted mean age diagram (b) of zircon U-Pb ages of Niuwangzhai granite

4.2 主量元素

牛王寨巖體主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。巖石SiO2含量為71.98%～77.96%,其他主量元素含量較均一,總體具有低鈦(平均含量0.15%)、貧鈣(平均含量0.44%)、貧鎂(平均含量0.16%)、富堿(平均含量8.79%)的特點(diǎn),顯示出巖漿具有較高的分異演化程度。在TAS圖解(圖6(a))中,樣品投影點(diǎn)落在花崗巖區(qū);在A/NK-A/CNK圖解(圖6(b))中,樣品主要投影點(diǎn)落在準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì)區(qū)。

表2 牛王寨巖體主量元素、微量元素及稀土元素含量及特征參數(shù)Table 2 Contents and characteristic parameters of major, trace, and rare earth elements in Niuwangzhai granite

圖6 牛王寨花崗巖TAS圖解(a)[18]和A/CNK圖解(b)[19]Fig. 6 Diagrams of TAS (a)[18] and A/CNK (b)[19] of Niuwangzhai granite

4.3 稀土元素

牛王寨巖體稀土元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。巖石稀土元素總量∑REE平均為 205×10-6;(La/Yb)N值為10.94～22.30,LREE/HREE值為13.36～17.78,(La/Sm)N值為5.80～11.81,(Gd/Yb)N值為0.63～2.05,顯示出巖石相對(duì)富集輕稀土元素。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(圖7(a))上,表現(xiàn)為右傾的輕稀土元素配分曲線和平直的重稀土元素配分曲線,說(shuō)明輕稀土元素分餾較強(qiáng),重稀土元素分餾不明顯。δEu值為0.24～0.69,平均值為0.43,說(shuō)明Eu負(fù)異常較強(qiáng)。

4.4 微量元素

牛王寨巖體微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖7(b))上,巖體富集Rb、Th、K等大離子親石元素,Ba、Sr顯示負(fù)異常特征。巖石富集高場(chǎng)強(qiáng)元素Th、U,Zr、Hf顯示輕微正異常,Nb、Ta顯示輕微虧損。

圖7 牛王寨花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)[20]Fig. 7 Chondrite-normalized REE distribution pattern (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b) of Niuwangzhai granite [20]

4.5 Sr-Nd同位素

牛王寨巖體Sr-Nd同位素組成分析結(jié)果見(jiàn)表3。巖體初始87Sr/86Sr值為0.708 28～0.708 41,平均值為0.708 35;εNd(t)值為-18.77～-19.15,平均值為-18.96。牛王寨花崗巖Sr-Nd同位素組成與大別造山帶燕山期不具備埃達(dá)克巖性質(zhì)的花崗巖一致[3,8-9, 21-22],顯示出其具有相似的源區(qū)性質(zhì)。牛王寨花崗巖Nd同位素模式年齡為1.9～2.0 Ga,兩階段模式年齡為2.4～2.5 Ga,暗示巖漿源區(qū)物質(zhì)具有古老的形成年齡。

表3 牛王寨巖體Sr-Nd同位素組成分析結(jié)果Table 3 Sr-Nd isotopic compositions of Niuwangzhai granite

5 討論

5.1 巖石類(lèi)型

I-S-A-M型花崗巖分類(lèi)方案是目前使用最廣泛、最有效的花崗巖成因分類(lèi)體系,可準(zhǔn)確區(qū)分花崗質(zhì)巖石的成因類(lèi)型,有助于識(shí)別巖漿源區(qū)、重建巖漿演化過(guò)程、理解區(qū)域大地構(gòu)造背景及巖石圈的演化特征。在主量元素特征上,A型花崗巖普遍富集Na、K,虧損Mg、Ca、P、Ti,具有較高的Fe/Mg值和A/NK值[23]。牛王寨花崗巖總體貧鈣鎂,富堿(Na2O+K2O含量為7.66%～9.30%),A/NK值為0.76～0.97,FeOT/MgO值為4.04～39.04(平均值為12.83)。在微量元素特征上,牛王寨花崗巖富集高場(chǎng)強(qiáng)元素,(Zr+Nb+Ce+Y)含量主要為(305～341)×10-6;富集大離子親石元素Rb,虧損Ba、Sr;10 000×Ga/Al值為2.63～2.82。牛王寨花崗巖稀土元素含量較高,稀土元素配分曲線呈典型的右傾“V”型,上述特征符合A型花崗巖的判別標(biāo)準(zhǔn)。在巖石成因類(lèi)型判別圖解(圖8)上,牛王寨花崗巖投影點(diǎn)均位于A型花崗巖區(qū)。

(a).FeOT/(FeOT+MgO)-SiO2圖;(b).(K2O+Na2O-CaO)-SiO2圖;(c).Zr-10 000 Ga/A1圖;(d).Nb-10 000 Ga/A1圖圖8 牛王寨花崗巖成因類(lèi)型判別圖解[23-24]Fig. 8 Petrogenesis discrimination diagrams of Niuwangzhai granite[23-24]

除特定的地球化學(xué)指標(biāo)外,相對(duì)I型花崗巖和S型花崗巖,A型花崗巖具有更高的結(jié)晶溫度[23-24]。本文采用WASTON E B[25]提出的鋯石溶解度—飽和溫度模擬公式,計(jì)算鋯石飽和晶出溫度集中于782～834 ℃,近似代表牛王寨花崗巖結(jié)晶時(shí)的溫度,該溫度與A型花崗巖形成溫度較接近[26]。綜上所述,認(rèn)為牛王寨花崗巖屬于A型花崗巖。

5.2 巖石成因

A型花崗巖的成因主要有以下類(lèi)型:幔源玄武質(zhì)巖漿的分異結(jié)晶[27-28];花崗質(zhì)巖漿抽取后,下地殼巖石的低度部分熔融[23,26];殼幔混合[29];中基性結(jié)晶基底或是變沉積巖的部分熔融[24,30]。

牛王寨花崗巖具有較高的(87Sr/86Sr)i值和較低的εNd(t)值,而揚(yáng)子板塊巖石圈地幔具有相對(duì)較高的εNd(t)值(圖9),因此,牛王寨花崗巖不太可能直接通過(guò)幔源玄武質(zhì)巖漿的分異結(jié)晶作用而形成。幔源巖漿在地殼上升過(guò)程中,同化混染殼源物質(zhì),可以明顯降低原始巖漿的εNd(t)值,但殼幔混合的巖漿普遍發(fā)育暗色微粒包體和繼承鋯石。牛王寨花崗巖不發(fā)育暗色微粒包體和繼承鋯石,說(shuō)明其不是由巖石圈地幔來(lái)源的鐵鎂質(zhì)巖漿與殼源物質(zhì)的混合作用形成。

大別造山帶低鎂及高鎂埃達(dá)克質(zhì)巖石數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[2-3,5-7];北大別片麻巖數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[9,21];所有數(shù)據(jù)均回算至牛王寨花崗巖形成時(shí)(t=119.4 Ma)的同位素組成圖9 牛王寨花崗巖εNd(t)-(87Sr/86Sr)i圖解[33]Fig. 9 εNd(t)-(87Sr/86Sr)i diagram of Niuwangzhai granite[33]

牛王寨巖體Sr-Nd同位素組成與中下地殼熔融形成的大別造山帶早白堊世低鎂埃達(dá)克巖相似[3,9,22]。結(jié)合牛王寨巖體古元古代虧損地幔Nd模式年齡,推測(cè)其可能來(lái)源于古老的中下地殼部分熔融。地球化學(xué)及變質(zhì)巖巖石學(xué)研究[31-33]表明,大別山中下地殼巖石主要出露于北大別山,巖石類(lèi)型以條帶狀片麻巖為主,含少量麻粒巖相巖石。巖石ISr值為0.707 59～0.712 62,εNd(t)值和虧損地幔Nd模式年齡分別為-15.8～-21.9和1.9～2.5 Ga[9,21]。在εNd(t)-(87Sr/86Sr)i圖解(圖9)中,牛王寨花崗巖全部落入北大別片麻巖區(qū),暗示牛王寨花崗巖可能來(lái)源于大別山中下地殼的部分熔融。

微量元素特征方面,牛王寨花崗巖具有較低的Sr/Y值和(La/Yb)N值、較高的重稀土元素含量,說(shuō)明巖漿源區(qū)殘留相缺少石榴子石;虧損Ba和Sr,具有較強(qiáng)的Eu負(fù)異常,反映源區(qū)可能殘留有斜長(zhǎng)石[34]。在中酸性源區(qū)熔融時(shí),石榴子石穩(wěn)定壓力低于1.2 GPa,而斜長(zhǎng)石穩(wěn)定壓力為1.5 GPa[35],因此,牛王寨花崗巖的形成壓力應(yīng)<1.2 GPa,對(duì)應(yīng)巖漿源區(qū)深度應(yīng)<40 km,這與早白堊世大別山地殼減薄后的厚度(<35 km)一致[4]。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究[36]表明,與北大別片麻巖相似的英云閃長(zhǎng)質(zhì)-花崗質(zhì)組分作為初始物質(zhì),在壓力≤1.0 GPa、溫度≤950 ℃時(shí),產(chǎn)生熔體的地球化學(xué)組分與牛王寨花崗巖吻合。通常,中低壓條件下地殼熔融產(chǎn)生的A型花崗巖具有準(zhǔn)鋁質(zhì)特征,而高壓條件下地殼熔融產(chǎn)生的A型花崗巖具有過(guò)鋁質(zhì)特征[37],牛王寨花崗巖準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì)特征也暗示其源區(qū)可能為中下地殼。綜上所述,認(rèn)為牛王寨花崗巖可能是大別造山帶中下地殼片麻巖部分熔融的產(chǎn)物。

5.3 早白堊世大別造山帶深部過(guò)程

大別造山帶的形成始于早中三疊世華北板塊和揚(yáng)子板塊陸陸碰撞拼合,強(qiáng)烈的擠壓及陸內(nèi)俯沖造成了大別造山帶地殼和巖石圈地幔的增厚[1]。研究[5-7]表明,大別造山帶內(nèi)不存在三疊紀(jì)及侏羅紀(jì)巖漿巖,大別山山前盆地花崗質(zhì)礫石、碎屑鋯石中也未發(fā)現(xiàn)三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)結(jié)晶年齡,這否定了大別山白堊紀(jì)之前的巖漿巖在碰撞造山隆升過(guò)程中被強(qiáng)烈剝蝕的假設(shè)[8,38]。碰撞造山帶的去 “山根”過(guò)程普遍伴隨強(qiáng)烈的巖漿-成礦活動(dòng),白堊紀(jì)以前巖漿巖缺失,說(shuō)明大別造山帶的“山根”在早白堊世之前得到保存[1,3]。大別山碰撞后巖漿活動(dòng)始于約145 Ma,根據(jù)大別山早白堊世侵入巖Sr/Y、(La/Yb)N與形成年齡演化曲線圖(圖10),可以劃分為145～130 Ma與130～114 Ma兩個(gè)階段[1,3,5-7,12,50-54]。兩階段的巖漿活動(dòng)很好的記錄了大別造山帶深部的去 “山根”過(guò)程。

大別山早階段巖漿巖(145～130 Ma)以石英閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖為主,巖石具有低Mg、高Sr低Y、虧損HREE、高Sr/Y值和(La/Yb)N值(圖10)、缺少Eu負(fù)異常的特點(diǎn),呈現(xiàn)類(lèi)似埃達(dá)克巖的特征[2,8,22,43]。早階段巖漿巖地球化學(xué)屬性指示其源區(qū)部分熔融時(shí)存在石榴子石、金紅石的殘留相,不存在斜長(zhǎng)石的殘留[1,3,44]。大別造山帶加厚(>50 km)的榴輝巖相鐵鎂質(zhì)下地殼是早階段類(lèi)埃達(dá)克質(zhì)巖石的主要源區(qū)[1,3,22];加厚的巖石圈地幔突出部位的去除及巖石圈底界的抬升,導(dǎo)致巖石圈地?zé)崧噬?為加厚下地殼的部分熔融提供了熱源[1]。此時(shí),雖然大別山還存在較厚的地殼,但軟流圈的上升造成巖石圈的松弛和伸展作用的開(kāi)始,因此,約145 Ma埃達(dá)克質(zhì)巖漿侵位活動(dòng)的爆發(fā)即代表大別山構(gòu)造體制已由造山擠壓匯聚向伸展轉(zhuǎn)換[8,10]。

大別山晚階段巖漿巖(130～114 Ma)以鐵鎂質(zhì)-超鐵鎂質(zhì)巖、堿性巖、花崗質(zhì)侵入巖及安山質(zhì)火山巖為主[5-7]。與早階段巖石相比,包括牛王寨花崗巖在內(nèi)的晚階段中酸性侵入巖,具有更高的Si和K含量,Sr/Y和(La/Yb)N值顯著降低(圖10),Eu、Sr、Ti呈明顯的負(fù)異常,HREE含量相對(duì)升高[1,5-6,39,41]。結(jié)合Sr-Nd同位素特征分析,晚階段中酸性侵入巖是大別造山帶地殼減薄到<35 km時(shí),中下地殼中酸性片麻巖部分熔融的產(chǎn)物[1,9,21-22]。此時(shí)(130～114 Ma),大別造山帶已不發(fā)育埃達(dá)克質(zhì)巖漿活動(dòng),暗示加厚的下地殼已發(fā)生拆沉[1-2,44]。拆沉引發(fā)的軟流圈上涌,為晚階段殼源巖漿的活動(dòng)提供了熱源。同時(shí),上涌的富集地幔部分熔融,形成了大別造山帶130～114 Ma廣泛分布的幔源鐵鎂質(zhì)-超鐵鎂質(zhì)巖、堿性巖以及安山質(zhì)火山巖[17,41-42,45,47]。不僅在大別山地區(qū),大別山東南側(cè)的廬樅地區(qū)、沿江地區(qū)、江南古陸及華南板塊均存在130～120 Ma伸展體制下形成的A型花崗巖、堿性巖[48-49],暗示大別山在130 Ma之后可能已脫離了碰撞造山構(gòu)造旋回,而受控于中國(guó)東部統(tǒng)一的伸展構(gòu)造事件[8]。

圖10 大別山早白堊世侵入巖Sr/Y (a)和(La/Yb)N(b)與形成年齡演化曲線圖[5,8,10,22,39-49,51-54]Fig. 10 Evolution of Sr/Y (a) and (La/Yb)N(b) ratios of Early Cretaceous intrusive rocks in Dabie Orogen with crystallization ages[5,8,10,22,39-49,51-54]

6 結(jié)論

(1)LA-ICP MS鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示,北淮陽(yáng)東端牛王寨花崗巖形成于(119.4±1.5) Ma,屬于大別造山帶早白堊世晚階段巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

(2)牛王寨花崗巖高硅、富堿,富集高場(chǎng)強(qiáng)元素,富Rb、貧Ba和Sr,具有顯著的Eu負(fù)異常,10 000×Ga/Al值為2.63～2.82,表明其屬于A型花崗巖。

(3)牛王寨花崗巖起源于中下地殼中酸性片麻巖的部分熔融。約130 Ma時(shí)大別造山帶加厚下地殼拆沉引發(fā)的軟流圈上涌,為中下地殼的部分熔融提供了熱源。