遼西臺里黑云母二長花崗巖地球化學特征及鋯石U-Pb年代學

李 健，金 巍，鄭培璽，張 霞

1.有色金屬華東地質(zhì)勘查局，南京 210007 2.吉林大學地球科學學院，長春 130021 3.南京大學地球科學與工程學院，南京 210093

遼西臺里黑云母二長花崗巖地球化學特征及鋯石U-Pb年代學

李 健1,2，金 巍2，鄭培璽2，張 霞3

1.有色金屬華東地質(zhì)勘查局，南京 210007 2.吉林大學地球科學學院，長春 130021 3.南京大學地球科學與工程學院，南京 210093

遼西臺里地區(qū)花崗質(zhì)巖石主要由花崗質(zhì)片麻巖、斑狀花崗質(zhì)片麻巖和黑云母二長花崗巖等組成，這些花崗質(zhì)巖石均曾被視為新太古代花崗巖。根據(jù)各類花崗質(zhì)巖石的產(chǎn)狀序次關(guān)系確定，塊狀/片麻狀黑云母二長花崗巖呈巖脈或巖枝狀侵入太古宙花崗質(zhì)片麻巖和斑狀花崗質(zhì)片麻巖中，分別出露于研究區(qū)南北兩側(cè)。地球化學研究表明,黑云母二長花崗巖屬于準鋁質(zhì)--弱過鋁質(zhì)的I型花崗巖，顯示火山弧花崗巖的特點。黑云母二長花崗巖中鋯石組成復雜，大量繼承性鋯石和新生鋯石共存。新生鋯石巖漿結(jié)晶特征明顯，內(nèi)部發(fā)育振蕩生長環(huán)帶，并具較高的Th/U值(0.15～1.70)。兩個樣品的新生鋯石U-Pb定年結(jié)果(加權(quán)平均年齡)分別為(153.7±2.0) Ma和(153.7±4.7) Ma。研究表明,黑云母二長花崗巖為源自下地殼中基性火成巖的晚侏羅世花崗質(zhì)侵入巖，其構(gòu)造背景與古太平洋板塊向亞洲大陸下俯沖作用有關(guān)。

遼西臺里；黑云母二長花崗巖；鋯石U-Pb年代學；地球化學；晚侏羅世

0 引言

克拉通是地球表面最重要的一類構(gòu)造單元，對其形成、演化和破壞的研究是認識地球演化及其動力系統(tǒng)的有效途徑。華北克拉通既有被破壞的東部塊體，也有基本保持穩(wěn)定的西部塊體，可以說是研究大陸形成與演化的最佳場所[1]。遼西臺里地區(qū)經(jīng)歷了與華北克拉通相同的地質(zhì)演化過程，是研究華北克拉通前寒武紀結(jié)晶基底及后期地質(zhì)演化的良好地區(qū)[2]。筆者選擇臺里地區(qū)黑云母二長花崗巖為研究對象，對其進行了詳細的巖石學、礦物學、地球化學、同位素年代學的研究，確定了研究區(qū)黑云母二長花崗巖的形成時代和成因類型，這為深入了解該地區(qū)中生代花崗巖的特征、形成與演化提供了大量的線索，有助于深化本區(qū)前寒武紀地質(zhì)的研究和全面了解華北克拉通地殼的演化。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景和巖石特征

遼西臺里地區(qū)位于遼寧省西南部遼東灣西岸臺子里海岬。大地構(gòu)造位置處于華北克拉通北緣東部，屬燕山元古宙沉降帶東南緣----山海關(guān)古隆起[3]。該地區(qū)變質(zhì)結(jié)晶巖系是冀東--遼西前寒武紀結(jié)晶基底的組成部分，主要由黑云斜長片麻巖(花崗質(zhì)片麻巖)、斜長角閃巖、混合花崗巖等組成。根據(jù)以往的報道[3]，綏中混合花崗巖鋯石U-Pb年齡為2 457、2 463和2 475 Ma，所以本區(qū)的各類片麻巖和花崗質(zhì)巖石統(tǒng)歸于太古宙片麻雜巖。其中，黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖劃歸太古宙建平群大營子組，混合花崗巖統(tǒng)稱為新太古代綏中花崗巖[3]。該巖系總體呈NE--SW向的長卵形，長軸展布方向與區(qū)域構(gòu)造線一致，斑狀結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造發(fā)育[4]。

通過近年來的研究發(fā)現(xiàn)，本區(qū)花崗質(zhì)巖石并非是均一的深成巖體或混合雜巖，其中有多期花崗巖侵入的現(xiàn)象。鄭培璽等[4]根據(jù)不同花崗質(zhì)巖石的產(chǎn)狀關(guān)系劃分出3期巖漿巖組合，分別為花崗質(zhì)片麻巖、眼球狀花崗質(zhì)糜棱巖(斑狀花崗質(zhì)片麻巖)和淡色塊狀花崗巖(塊狀/片麻狀黑云母二長花崗巖)。第一期花崗質(zhì)片麻巖(原屬大營子組)呈北東--南西向的條帶狀分布，常見有透鏡狀和條帶狀表殼巖(包括斜長角閃巖、黑云二長片麻巖等)包體分布。花崗質(zhì)片麻巖中透入性片麻理發(fā)育，片麻理整體走向NE65°；花崗質(zhì)片麻巖中已獲得鋯石U-Pb年齡為2 510 Ma。第二期斑狀花崗質(zhì)片麻巖(原屬大營子組)，由長石斑晶組成水平拉伸線理，線理走向NE65°。該套巖石呈脈狀侵入到花崗質(zhì)片麻巖中，巖脈一般寬10～20 m，最寬可達40 m，長度一般為300～500 m，最長可達1 100 m。第三期黑云母二長花崗巖(原定為綏中混合花崗巖)，呈東西向展布于研究區(qū)的南北兩側(cè)，并侵入到花崗質(zhì)片麻巖和斑狀花崗質(zhì)片麻巖中。研究區(qū)北部構(gòu)造變形發(fā)育，變形帶出露寬度約為1 km，各類花崗質(zhì)巖石均卷入該變形帶中(圖1)。

圖1 遼西臺里地區(qū)大地構(gòu)造位置及花崗質(zhì)巖石分布圖(據(jù)文獻[5]修編)Fig. 1 Tectonic position and distributing graph of granitic rock in Taili area, western Liaoning Province(modified after reference[5])

根據(jù)已有的研究認識，黑云母二長花崗巖為本區(qū)最后一期大規(guī)模侵入的巖漿巖，分別產(chǎn)出在研究區(qū)南北兩側(cè)。由于其變形特征的差異和同位素年代學研究的缺乏，曾被分別定義為太古宙混合花崗巖、太古宙淡色塊狀花崗巖(南側(cè))和新太古代黑云二長片麻巖(建平群大營子組[3])。

塊狀黑云母二長花崗巖分布在研究區(qū)南側(cè)，呈淺灰色，細粒花崗結(jié)構(gòu)，粒度多為1～2 mm，以塊狀構(gòu)造為主，片麻理構(gòu)造不明顯(圖2a、b)。巖體呈脈狀侵入本區(qū)花崗質(zhì)片麻巖(圖2c)和斑狀花崗質(zhì)片麻巖(圖2d)中。主要礦物組成為石英(25%～30%)、堿性長石(30%～35%)、斜長石(25%～35%)、黑云母(少量)。石英呈他形，表面干凈，部分顆粒具有亞顆?；F(xiàn)象；斜長石和堿性長石為半自形結(jié)構(gòu)，斜長石普遍發(fā)生泥化和絹云母化，堿性長石多為微斜長石，表面較干凈；微斜長石對斜長石交代明顯，可見較大的微斜長石晶體內(nèi)含有殘余斜長石，微斜長石和斜長石部分被硅質(zhì)交代，形成交代穿孔結(jié)構(gòu)。副礦物主要為鋯石、電氣石、磁鐵礦、榍石、磷灰石等。

片麻狀黑云母二長花崗巖集中分布在研究區(qū)北側(cè)韌性變形帶內(nèi)，巖石變形強烈，片麻理構(gòu)造和S-C組構(gòu)發(fā)育(圖2e)。礦物組成與塊狀黑云母二長花崗巖相同，主要為石英(25%～30%)、堿性長石(30%～35%)、斜長石(25%～35%)和黑云母(少量)。石英呈他形，由于后期構(gòu)造作用而發(fā)生韌性變形，具波狀消光，條帶狀分布；斜長石為半自形，發(fā)生絹云母化和硅質(zhì)交代；黑云母呈細長片狀定向排列，條帶狀分布；白云母呈脈狀穿切所有礦物，其可能為后期構(gòu)造成因(圖2f)。副礦物主要有鋯石、石榴子石、磁鐵礦、磷灰石等。主要礦物粒度一般小于0.5 mm，為細粒鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，具有糜棱巖的特征。

詳細的觀察對比發(fā)現(xiàn)，塊狀黑云母二長花崗巖和片麻狀黑云母二長花崗巖雖然存在明顯的組構(gòu)差異，但具有相同的礦物組成。

結(jié)合野外的產(chǎn)狀關(guān)系，二者產(chǎn)出應屬于同期巖漿事件，后期的韌性構(gòu)造變形是導致二者組構(gòu)差異的主要原因。

2 黑云母二長花崗巖地球化學和同位素年代學特征

2.1 樣品采集與分析方法

筆者分別采集兩類黑云母二長花崗巖樣品進行巖石地球化學和同位素年代學分析，從而進一步研究其巖石屬性、形成時代和構(gòu)造背景等。分析測試樣品共3件，編號分別為A001-1、A001-2和B0517-1，其中,A001-1和A001-2為片麻狀黑云母二長花崗巖，B0517-1為塊狀黑云母二長花崗巖，具體采樣位置如圖1所示。

巖石的主量元素分析采用X熒光光譜(XRF)玻璃熔片法在西北大學大陸動力學國家重點實驗室完成。標準參考物質(zhì)選用美國地質(zhì)調(diào)查所的玄武巖BCR-2和國家標準物質(zhì)中心的花崗巖GSR-1和玄武巖GSR-3，精度和準確度優(yōu)于5%。微量及稀土元素分析采用電感耦合等離子質(zhì)譜法在吉林大學測試科學實驗中心ICP-MS上完成。標準參考物質(zhì)為美國地質(zhì)調(diào)查所的AGV-1和BHVO-1，分析精度和準確度優(yōu)于10%。

鋯石單礦物分離采用常規(guī)方法，首先選取5～10 kg不等的樣品按常規(guī)方法進行粉碎，并用浮選和電磁方法進行分選，在雙目鏡下挑選出各種類型的鋯石顆粒[6]。單礦物分選在河北廊坊區(qū)域調(diào)查研究所完成。鋯石微區(qū)U-Pb定年在西北大學大陸動力學國家重點實驗室分別采用激光剝蝕(LA)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)完成。實驗標準參考物質(zhì)NIST SRM610進行儀器標定。單點剝蝕激光束直徑為55 μm。實驗流程依照該實驗室規(guī)范實施[7-9]。鋯石的U-Pb定年計算采用國際標準鋯石91500作為外標，測試結(jié)果通過GLITTER4.0軟件計算得出，普通Pb校正采用Andersen[10]的方法，年齡及諧和圖的繪制采用Isoplot3.0軟件完成[8-9,11]。

2.2 主量元素

圖3 臺里地區(qū)黑云母二長花崗巖的w(SiO2)-w(K2O)圖(a)和巖石鋁飽和指數(shù)判別圖解(b)(底圖據(jù)文獻[12])Fig. 3 w(SiO2)-w(K2O) diagram (a) and A/CNK-A/NK diagram (b) for biotite adamellite in Taili area(base map after reference [12])

巖石具有高w(SiO2)(73.65%～76.31%)，低w(TFe2O3)(0.66%～0.94%)、w(MgO)(0.04%～0.13%)、w(CaO)(0.65%～0.93%)、w(TiO2)(0.03%～0.06%)，富堿(w(Na2O+K2O)=8.39%～9.31%)，高w(K2O)(4.01%～4.20%)的特點，屬高鉀鈣-堿性巖漿系列(圖3a)，Mg#為12～25(表1)。巖石的A/NK值為1.07～1.21，A/CNK值為0.95～1.07，在巖石鋁飽和指數(shù)判別圖解中，樣品點分布于準鋁質(zhì)--弱過鋁質(zhì)范圍內(nèi)，與I型花崗巖類似(圖3b)。

2.3 稀土和微量元素

巖石的稀土元素總量為(33.61～66.30)×10-6，LREE/HREE為6.41～11.43，輕稀土富集，重稀土虧損，w(Y)為(5.15～10.20)×10-6，w(La)為(6.80～14.32)×10-6，w(Yb)為(0.49～0.86)×10-6，(La/Yb)N為6.04～16.93，輕重稀土分異較強，這可能與源區(qū)殘留石榴子石有關(guān)。球粒隕石標準化REE配分圖解顯示，存在弱的負Eu異?；驘oEu異常(圖4a)，Eu/Eu*為0.73～0.98(表1)，推測長石分離結(jié)晶作用不明顯或在源區(qū)殘留較少。在原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖中具有富集大離子親石元素Ba、Sr和U、Ta、Hf等高場強元素，而虧損Th、Nb、P、Ti等高場強元素的特征(圖4b)。

綜上所述，片麻狀/塊狀黑云母二長花崗巖的主量元素、稀土和微量元素在元素含量和標準化曲線特征上均十分接近，表明二者屬同期巖漿產(chǎn)出的結(jié)果。

2.4 鋯石U-Pb定年

鋯石U-Pb定年分析樣品共兩件，其中,片麻狀黑云母二長花崗巖的樣品編號為A001-1，塊狀黑云母二長花崗巖的樣品編號為B0517-1。

2.4.1 鋯石形態(tài)和成因標志

片麻狀/塊狀黑云母二長花崗巖的鋯石組成和特征相似(圖5)，均由新生鋯石和捕獲鋯石組成。鋯石顏色多為無色透明， 少部分為黃褐色， 大小為100～200 μm，鋯石形態(tài)分為長柱狀和短柱狀，部分為破碎顆粒。從陰極發(fā)光照片上可以看出，大部分鋯石發(fā)育振蕩生長環(huán)帶，表明鋯石為巖漿成因[15-16]。從表2中可看出，兩個樣品中鋯石的w(Th)和w(U)分別為(7～1 444) ×10-6和(7～1 818)×10-6，Th/U值為0.15～1.70，同樣指示其巖漿成因。長柱狀鋯石晶體多為自形，雙椎發(fā)育，棱角分明，表面干凈，內(nèi)部環(huán)帶構(gòu)造清晰，外部無變質(zhì)邊，說明為新生鋯石。短柱狀鋯石邊部多為渾圓狀，內(nèi)部環(huán)帶構(gòu)造相對模糊，發(fā)育核邊結(jié)構(gòu)，呈淺灰色至白色，且后期發(fā)生變質(zhì)重結(jié)晶，具有繼承鋯石特點。

表1 臺里地區(qū)黑云母二長花崗巖主量元素和微量元素分析數(shù)據(jù)

注：A/CNK(鋁飽和度)=Al/(Ca+Na+K)；A/NK=Al/(Na+K)；Eu/Eu*=(2Eu/0.073 5)/(Sm/0.195+Gd/0.259)； Mg#=100(MgO/40)/(MgO/40+TFe2O3/80)；下角N為球粒隕石標準化值。

圖5 臺里地區(qū)黑云母二長花崗巖(A001-1、B0517-1)中鋯石的形態(tài)和陰極發(fā)光(CL)圖像Fig. 5 Morphologic and CL images of zircons from the biotite adamellite(A001-1,B0517-1)in Taili area

2.4.2 定年結(jié)果分析

樣品A001-1共測試了28個點(圖6，表2)，得到3組年齡數(shù)據(jù)。第一組數(shù)據(jù)的測點均在鋯石渾圓形的殘留內(nèi)核上，6個測點的上交點年齡為(2 515±38) Ma，207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為(2 518±24) Ma，兩者在誤差范圍內(nèi)一致，此年齡代表了殘留鋯石的繼承年齡。第二組數(shù)據(jù)分布較分散，9個測點的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(258.0±9.2) Ma，這組鋯石的陰極發(fā)光較弱，呈黑色，內(nèi)部具砂鐘結(jié)構(gòu)，判斷可能受后期熱液影響[15-16]，或與本區(qū)第二期斑狀花崗質(zhì)片麻巖的原巖侵入相關(guān)，應屬于受熱擾動改造的捕獲鋯石。其余13個測點的外部均未見明顯變質(zhì)環(huán)帶，且Th/U值除兩個測點較低外，基本上都大于0.4，因此其年齡應為巖漿結(jié)晶年齡，其206Pb/238U加權(quán)平均年齡(153.7±2.0) Ma即為片麻狀黑云母二長花崗巖的侵位年齡。

樣品B0517-1共測試27個點(圖6，表2)，得到兩組年齡數(shù)據(jù)。第一組數(shù)據(jù)的22個測點位于鋯石的殘留內(nèi)核上，上交點年齡為(2 530±12) Ma，207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為(2 512±11) Ma，與A001-1樣品的(2 515±38) Ma上交點年齡和(2 518±24) Ma的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡基本一致，代表了殘留鋯石的年齡。其余5個測點外部均未見明顯變質(zhì)環(huán)帶，且Th/U值除一個點為0.34外，其余均大于0.40，因此其年齡應為巖漿結(jié)晶年齡，其加權(quán)平均年齡為(153.7±4.7) Ma，與樣品A001-1的巖體侵位年齡基本一致。

3 討論

3.1 黑云母二長花崗巖成因

研究區(qū)黑云母二長花崗巖與太古宙花崗質(zhì)片麻巖在巖石特征和地球化學方面存在較大差異。在巖石特征方面，兩種花崗質(zhì)巖石的侵位關(guān)系和序次明確,花崗質(zhì)片麻巖內(nèi)部常含有大量透鏡狀、條帶狀黑云斜長片麻巖的包體，而黑云母二長花崗巖為均勻的塊狀構(gòu)造或韌性變形構(gòu)造。在地球化學方面，中生代黑云母二長花崗巖與太古宙花崗質(zhì)片麻巖相比，具有相對高的SiO2質(zhì)量分數(shù)，相對低的Fe2O3、MgO、CaO、TiO2質(zhì)量分數(shù)，以及較弱的輕重稀土分餾和負Eu異常。

圖6 臺里地區(qū)黑云母二長花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig. 6 U-Pb concordia plots for zircons from the biotite adamellite in Taili area

測點號wB/10-6232Th238UTh/U同位素比值207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ年齡/Ma207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σA001-1-0132660.490.064310.002470.213640.008220.024090.000397527919771542A001-1-021723280.520.053760.001240.173870.004220.023450.000333615116341492A001-1-031744370.400.053500.001290.180440.004530.024460.000353505416841562A001-1-04573350.170.058280.001390.199350.004950.024810.000365405218541582A001-1-051823840.470.058020.001550.195950.005380.024490.000365305818251562A001-1-063205480.580.168770.002637.576760.133380.325550.00448254626218216181722A001-1-07502980.170.164190.002597.877320.139920.347900.00479249926221716192523A001-1-082314940.470.057120.001430.187590.004880.023820.000344965517541522A001-1-09462950.160.163590.002658.138640.147440.360750.00498249327224716198624A001-1-104357630.570.187230.003281.113180.021280.043110.00060271829760102724A001-1-112976150.480.057040.002500.196800.008590.025020.000424939518271593A001-1-121363750.360.069680.001790.228970.006050.023830.000359195220951522A001-1-1395912960.740.095640.001750.527940.010470.040020.0005615413443072533A001-1-1449790.620.166470.003009.282600.182230.404330.00564252230236618218926A001-1-15461390.330.101190.005930.334780.018990.023990.000531646105293141533A001-1-1616151.130.061600.009040.208820.030210.024580.00072660287193251575A001-1-17770.980.121000.010140.403370.032680.024170.000651971142344241544A001-1-181283730.340.104990.002440.579710.013990.040030.0005817144246492534A001-1-1912111.110.087690.013770.300410.04580.024840.001041376275267361587A001-1-205187500.690.445320.009413.273710.072440.053300.000774070311475173355A001-1-21114671.700.166510.0036310.789400.246570.469850.00672252336250521248329A001-1-2286812540.690.107200.002460.598970.014270.040510.0005817524147792564A001-1-2346211720.390.051860.001280.278240.007090.038900.000562795624962463A001-1-241441860.780.167870.00388.912170.209560.384950.00551253737232921209926A001-1-251522730.560.055030.001740.177930.005690.023440.000354146916651492A001-1-265567540.740.235750.005861.398020.035500.043000.00063309239888152714A001-1-27144418180.790.071560.001830.386250.010100.039140.000579745133272484A001-1-2879911930.670.175660.004541.043470.027440.043070.00064261242726142724B0517-1-01941380.680.165290.001729.308860.052770.408460.002102511423695220810B0517-1-02871580.550.166410.0017210.135560.055520.441740.002252522424475235810B0517-1-031161810.640.167580.0017210.144450.054750.439040.002222534424485234610B0517-1-0455610.900.049200.002550.161950.008210.023870.0002115710015271521B0517-1-05982890.340.050800.001060.164420.003050.023470.00014232321553149.50.9B0517-1-06621060.580.052150.001720.170730.005350.023740.000182925816051511B0517-1-071433990.360.163270.001669.667570.050060.429390.002142490424045230310B0517-1-081722370.720.163110.001696.596490.036640.293280.00150248842059516587B0517-1-09811160.700.167910.0017410.785160.061360.465780.002422537425055246511B0517-1-101051390.760.167140.0017310.207850.057050.442870.002292529424545236310B0517-1-112703180.850.163640.001686.995500.037810.310000.00157249442111517418B0517-1-122751931.420.164370.0016810.011720.054350.441660.002262501424365235810B0517-1-1368880.760.170410.0017911.298200.067730.480750.002572562425486253111

表2(續(xù))

地球化學特征研究表明，黑云母二長花崗巖具有高硅、高鉀、相對中等含量全堿以及準鋁質(zhì)和弱鋁質(zhì)等特點，表明臺里地區(qū)黑云母二長花崗巖為高鉀鈣堿性I型花崗巖[17]。同時根據(jù)其巖石學、礦物學和地球化學特征與遼西地區(qū)中生代花崗巖類成因類型[18]對比可知，臺里地區(qū)黑云母二長花崗巖屬于I型花崗巖，其形成可能與深部巖漿底侵，導致下地殼中基性火成巖類發(fā)生部分熔融有關(guān)。

3.2 黑云母二長花崗巖形成時代

本文通過鋯石U-Pb定年方法對遼西臺里片麻狀/塊狀黑云母二長花崗巖進行了同位素年代學研究，共得到3組加權(quán)平均年齡數(shù)據(jù)：①(2 512±11) Ma、(2 518±24) Ma，②(258.0±9.2) Ma，③(153.7±2) Ma、(153.7±4.7) Ma。其中約2 500 Ma的年齡數(shù)據(jù)均來自鋯石內(nèi)部的殘留核，代表了殘留鋯石的年齡。這組年齡數(shù)據(jù)是以往研究中確定該類花崗巖為新太古代的主要年代學依據(jù)。根據(jù)鋯石標型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和巖石產(chǎn)狀關(guān)系可以確定，這組鋯石應來源于捕獲的太古宙花崗質(zhì)片麻巖，屬于繼承性鋯石，其鋯石年齡數(shù)據(jù)僅表明本區(qū)新太古代花崗質(zhì)片麻巖的成巖年齡，代表了巖漿形成時太古宇變質(zhì)圍巖的熔融混染，是華北克拉通古陸核演化階段的記錄。258.0 Ma的年齡數(shù)據(jù)與本區(qū)斑狀花崗質(zhì)片麻巖的巖體侵位年齡(220～250 Ma)相近，記錄了遼西臺里地區(qū)印支期構(gòu)造熱事件，這與華北克拉通北緣發(fā)育的晚二疊世--三疊紀(205～275 Ma)堿性雜巖和基性--超基性巖記錄的印支期構(gòu)造熱事件是一致的[19]，說明華北板塊北緣在印支期受古亞洲洋構(gòu)造域碰撞拼合的影響逐漸開始活動[20]。153.7 Ma的年齡數(shù)據(jù)代表了臺里地區(qū)兩類黑云母二長花崗巖的侵位年齡，結(jié)合樣品地質(zhì)背景、巖石產(chǎn)狀關(guān)系、巖漿事件序次關(guān)系等，可以確定二者屬于同期巖漿事件，為晚侏羅世花崗質(zhì)巖漿侵入的結(jié)果。綜上所述，臺里地區(qū)黑云母二長花崗巖形成于約150 Ma，為燕山中期花崗巖，其中較多繼承性鋯石來自于侵入體的圍巖。

3.3 遼西中生代構(gòu)造環(huán)境探討

Syn-COLG.同碰撞花崗巖；VAG.火山弧花崗巖；WPG.板內(nèi)花崗巖；ORG.洋中脊花崗巖。圖7 黑云母二長花崗巖的w(Ta)-w(Yb)和w(Rb)-w(Y+Nb)判別圖解(底圖據(jù)文獻[30])Fig. 7 w(Ta)-w(Yb) and w(Rb)-w(Y+Nb) diagrams for the biotite adamellite(base map from reference[30])

自古生代以來華北克拉通東部下伏富集、古老的巖石圈地幔被虧損、年輕的巖石圈地幔所取代，從而導致克拉通遭受強烈的破壞，引發(fā)強烈的構(gòu)造、巖漿和成礦作用[21-28]。但吳福元等[29]認為，并不是所有的巖漿活動均與克拉通破壞有關(guān)。華北地區(qū)大約從中侏羅世開始出現(xiàn)較大范圍的巖漿活動，具體時限集中在180～155 Ma和135～115 Ma兩個時段，其中180～155 Ma的巖漿活動廣泛分布在中國東部的大陸邊緣，向內(nèi)陸方向，該時期巖漿活動基本不發(fā)育。結(jié)合侏羅紀期間的構(gòu)造變形以擠壓為主，所以現(xiàn)在更傾向于認為侏羅紀巖漿作用可能是古太平洋板塊向亞洲大陸下俯沖的結(jié)果，與巖石圈破壞無關(guān)，或者說，此階段巖石圈減薄的幅度非常有限。

在花崗巖的w(Ta)-w(Yb)判別圖解中，黑云母二長花崗巖的投影點有兩個落入火山島弧花崗巖區(qū)，一個落入同碰撞花崗巖區(qū)；在花崗巖的w(Rb)-w(Y+Nb)判別圖解中，黑云母二長花崗巖的投影點均落入火山島弧花崗巖區(qū)(圖7)。由以上圖解分析可知，遼西臺里地區(qū)的黑云母二長花崗巖顯示火山弧花崗巖的特點，代表了以擠壓為主的構(gòu)造環(huán)境，表明本區(qū)黑云母二長花崗巖的形成可能與侏羅紀時期古太平洋板塊向亞洲大陸下俯沖作用有關(guān)。

4 結(jié)論

1)遼西臺里地區(qū)片麻狀/塊狀黑云母二長花崗巖的主量元素、稀土和微量元素在元素含量和標準化曲線特征上均十分接近，且二者的鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡((153.7±2) Ma和(153.7±4.7) Ma)完全一致，表明二者屬同期巖漿產(chǎn)出的結(jié)果，后期構(gòu)造變形作用是造成黑云母二長花崗巖組構(gòu)差異的原因。

2)研究區(qū)黑云母二長花崗巖與本區(qū)太古宙花崗質(zhì)片麻巖在巖石特征和地球化學方面存在較大差異，其不屬于新太古代片麻雜巖。根據(jù)鋯石U-Pb同位素年代學研究可知，其形成于約150 Ma，為燕山中期(晚侏羅世)花崗巖。

3)黑云母二長花崗巖屬于I型花崗巖，其源巖應源自下地殼的中基性火成巖，其成因可能與古太平洋板塊向亞洲大陸下俯沖作用有關(guān)。

感謝在樣品測試過程中給予幫助的西北大學大陸動力學國家重點實驗室的各位老師。

[1] 朱日祥, 鄭天愉. 華北克拉通破壞機制與古元古代板塊構(gòu)造體[J]. 科學通報, 2009, 54(14): 1950-1961. Zhu Rixiang, Zheng Tianyu. Destruction Geodynamics of the North China Craton and Its Paleoproterozoic Plate Tectonics[J]. Chinese Science Bulletin, 2009, 54(14): 1950-1961.

[2] 賀同興, 林強, 方占仁, 等. 冀東太古宙花崗巖成因[M].長春: 吉林科學技術(shù)出版社, 1992: 20-30. He Tongxing, Lin Qiang, Fang Zhanren, et al. The Genesis of Archean Granite of East Hebei[M]. Changchun: Jilin Scientific and Technology Press, 1992: 20-30.

[3] 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 遼寧省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 1989: 605-700. Bureau of Geology and Mineral Resources of Liaoning Province. Regional Geology of Liaoning Province[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1989: 605-700.

[4] 鄭培璽, 金巍, 周燕, 等. 遼西地區(qū)臺子里花崗質(zhì)片麻巖鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義[J]. 吉林大學學報: 地球科學版, 2009, 39(3): 455-460. Zheng Peixi, Jin Wei, Zhou Yan, et al. Zircon U-Pb Age and Geological Significance of the Taizili Granitic Gneiss from Western Liaoning Province[J]. Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2009, 39(3): 455-460.

[5] 葛文春, 吳福元, 周長勇, 等. 興蒙造山帶東段斑巖型Cu, Mo礦床成礦時代及其地球動力學意義[J]. 科學通報, 2007, 52(20): 2407-2417. Ge Wenchun, Wu Fuyuan, Zhou Changyong, et al. Ore-Forming Ages and Geodynamic Significance of Porphyry Cu-Mo Deposits in Eastern Xing-Meng Orogenic Belt[J]. Chinese Science Bulletin, 2007, 52(20): 2407-2417.

[6] 修群業(yè), 殷艷杰, 李惠民. 單鋯石定年樣品的采集及礦物分選[J]. 前寒武紀研究進展, 2001, 24(2): 107-110. Xiu Qunye, Yin Yanjie, Li Huimin. Sampling and Mineral Sorting for Single Zircon U-Pb Dating[J]. Progress in Precambrian Research, 2001, 24(2): 107-110.

[7] Yuan Honglin, Wu Fuyuan, Gao Shan, et al. Determination of U-Pb Age and Rare Earth Element Concentrations of Zircons from Cenozoic Intrusions in Northeastern China by Laser Ablation ICP-MS[J]. Chinese Science Bulletin, 2003, 48 (22): 2411-2421.

[8] Yuan Honglin, Gao Shan, Liu Xiaoming, et al. Accurate U-Pb Age and Trace Element Determinations of Zircon by Laser Ablation Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry[J]. Geostandards and Geoanalytical Research, 2004, 28: 353-370.

[9] Yuan Honglin, Gao Shan, Dai Mengning, et al. Simultaneous Determinations of U-Pb Age, Hf Isotopes and Trace Element Compositions of Zircon by Excimer Laser-Ablation Quadrupole and Multiple-Collector ICP-MS[J]. Chemical Geology, 2008, 247(1/2): 100-118.

[10] Andersen T. Correction of Common Lead in U-Pb Analyses that do not Report204Pb[J]. Chemical Geology, 2002, 192(1/2): 59-79.

[11] Ludwig K R. Users Manual for Isoplot 3.00: A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel[J]. Berkeley Geochronology Center Special Publication, 2003, 4(9): 1-71.

[12] 裴福萍. 遼南--吉南中生代侵入巖鋯石U-Pb年代學和地球化學: 對華北克拉通破壞時空范圍的制約[D]. 長春: 吉林大學, 2008: 1-170. Pei Fuping. Zircon U-Pb Chronology and Geochemistry of Mesozoic Intrusive Rocks in Southern Liaoning and Jilin Provinces: Constraints on the Spatial-Temporal Extent of the North China Craton Destruction[D]. Changchun: Jilin University, 2008: 1-170.

[13] Boynton W V. Geochemistry of the Rare Earth Elements: Meteorite Studies[C]//Henderson P. Rare Earth Element Geochemistry. Amsterdam: Elsevier, 1984: 63-114.

[14] McDonough W F, Sun S S, Ringwood A E, et al. Potassium, Rubidium and Cesium in the Earth and Moon and the Evolution of the Mantle of the Earth[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1992, 56(3): 1001-1012.

[15] 劉顯凡, 盧秋霞. 鋯石形態(tài)標型特征及標型生長機制探討[J]. 巖石礦物雜志, 1997, 16(2): 179-184. Liu Xianfan, Lu Qiuxia. Crystal Form Typomorphic Characteristics of Zircon and Mechanism of Crystal Growth[J]. Acta Petrrologica et Mineralogica, 1997, 16(2): 179-184.

[16] Wu Yuanbao, Zheng Yongfei. Genesis of Zircon and Its Constraints on Interpretation of U-Pb Age[J]. Chinese Science Bulletin, 2004, 49 (15): 1554-1569.

[17] 孫洪濤, 王秋玲, 雷如雄, 等. 閩中斷裂帶梅仙鉛鋅礦區(qū)花崗斑巖的LA-ICP-MS鋯石年齡、成因及成礦效應[J]. 吉林大學學報: 地球科學版, 2014, 44(2): 527-539. Sun Hongtao, Wang Qiuling, Lei Ruxiong, et al. LA-ICP-MS Zircon U-Pb Age, Petrogenesis and Metallogenic Effect for Porphyry Granites from the Meixian Pb-Zn Deposit in the Central Fujian Rift, Southeast China[J]. Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2014, 44(2): 527-539.

[18] 江淑娥, 張國仁, 潘玉啟, 等. 遼西中生代侵入巖基本特征及與構(gòu)造運動的關(guān)系[J]. 地質(zhì)與資源, 2010, 19(1): 22-31. Jiang Shue, Zhang Guoren, Pan Yuqi, et al. Mesozoic Intrusive Rocks in Western Liaoning: Basic Characteristics and Their Relations to the Tectonic Movement[J]. Geology and Resources, 2010, 19(1): 22-31.

[19] 邵濟安, 牟保磊, 何國琦, 等.華北北部在古亞洲域與古太平洋域構(gòu)造疊加過程中的地質(zhì)作用[J]. 中國科學: D輯, 1997, 27(5): 390-394. Shao Ji’an, Mou Baolei, He Guoqi, et al. Geological Effect of the Northern Part of North China During the Tectonic Superposition of Paleo-Asian Domain and the Ancient Pacific Domain[J]. Science in China: Series D, 1997, 27(5): 390-394.

[20] 萬天豐. 中國大地構(gòu)造學綱要[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2004: 118-134. Wan Tianfeng. China Geotectonics Compendium[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2004: 118-134.

[21] Fan Weiming, Menzies M A. Destruction of Aged Lower Lithosphere and Accretion of Asthenosphere Mantle Beneath Eastern China[J]. Geotecon Metallogen, 1992, 16: 171-180.

[22] Griffin W L, Zhang Andi, O’Reilly S Y, et al. Phanerozoic Evolution of the Lithosphere Beneath the Sino-Korean Craton[C]//Flower M F J, Chung S L, Lo C H, et al. Mantle Dynamics and Plate Interaction in East Asia. Washington: American Geophysical Union, 1998: 107-126.

[23] Griffin W L, O’Reilly S Y, Ryan C G. Composition and Thermal Structure of the Lithosphere Beneath South Africa, Siberia and China: Proton Microprobe Studies[C]//Institute of Geology, Chinese Academy of Sciences. International Symposium on Cenozoic Volcanic Rocks and Deep-Seated Xenoliths of China and Its Environs. Beijing: Science Press, 1992: 65-66.

[24] Wu Fuyuan, Walker R J, Yang Yueheng, et al. The Chemical-Temporal Evolution of Lithospheric Mantle Underlying the North China Craton[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2006, 70: 5013-5034.

[25] Wu Fuyuan,Walker R J,Ren Xiangwen,et al.Osmium Isotopic Constraints on the Age of Lithospheric Mantle Beneath Northeastern China[J]. Chemical Geology, 2003, 197: 107-129.

[26] Xu Yigang. Thermo-Tectonic Destruction of the Ar-chean Lithospheric Keel Beneath Eastern China: Evidence, Timing and Mechanism[J]. Physics and Chemistry of the Earth, 2001, 26: 747-757.

[27] Gao Shan, Rudnick R L, Carlson R W, et al. Re-Os Evidence for Replacement of Ancient Mantle Lithosphere Beneath the North China Craton[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2002, 198: 307-322.

[28] 孫衛(wèi)東, 凌明星, 汪方躍, 等. 太平洋板塊俯沖與中國東部中生代地質(zhì)事件[J]. 礦物巖石地球化學通報, 2008, 27(3): 218-225. Sun Weidong, Ling Mingxing, Wang Fangyue, et al. Pacific Plate Subduction and Mesozoic Geological Event in Eastern China[J]. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 2008, 27(3): 218-225.

[29] 吳福元, 徐義剛, 高山, 等. 華北巖石圈減薄與克拉通破壞研究的主要學術(shù)爭論[J]. 巖石學報, 2008, 24(6): 1145-1174. Wu Fuyuan, Xu Yigang, Gao Shan, et al. Lithospheric Thinning and Destruction of the North China Craton[J]. Acta Petrologica Sinica, 2008, 24(6): 1154-1174.

[30] Pearce J A, Harris N B W, Tindle A G. Trace Element Discrimination Diagrams for the Tectonic Interpretation of Granitic Rocks[J]. J Petrol, 1984, 25(4): 956-983.

Geochemical Characteristics and Zircon U-Pb Geochronology of the Biotite Adamellite in Taili Area, Western Liaoning Province

Li Jian1,2，Jin Wei2，Zheng Peixi2，Zhang Xia3

1.East China Mineral Exploration and Development Bureau, Nanjing 210007, China 2.College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, China 3.School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China

The granitoid rocks in Taili area, western Liaoning Province, are mainly composed of granitic gneiss, porphyritic granitic gneiss and biotite adamellite, and were once regarded as the Neoarchean granite. According to the occurrence sequence of various types of granitic rocks, the authors consider that the massive/gneissic biotite adamellite, located in south and north sides of the study region, intruded into granitic gneiss and porphyritic granitic gneiss as the apophysis or dike. Geochemical characteristics indicate that the biotite adamellite belongs to metaluminous-weakly peraluminous I-type granite, and shows volcanic arc granite characteristics. Zircons in the biotite adamellite are of complex origin. A large number of inherited zircons coexist with neonatal zircons. Neonatal zircons with obvious characteristics of magmatic crystallization are characterized by oscillating growth zonation and high Th/U values (0.15-1.70). Weighted average ages of two samples by LA-ICP-MS zircon U-Pb are (153.7±2.0) Ma and (153.7±4.7) Ma, respectively. The results show that the biotite adamellite belongs to the Late Jurassic granitoid plutons with source rock as meso-basic volcanic rocks of the lower crust. The origin of the biotite adamellite is tectonically linked to the subduction of the paleo-Pacific plate to the Asian continent.

Taili area of western Liaoning Province; biotite adamellite; zircon U-Pb geochronology; geochemistry; Late Jurassic

2014-01-11

國家自然科學基金項目(41172170,41230206)

李健(1983--)，男，工程師，主要從事礦產(chǎn)地質(zhì)勘查方面的研究，E-mail:lijian220305@163.com

金巍(1957--)，男，教授，博士生導師,主要從事變質(zhì)巖石學方面的研究，E-mail:jinwei@jlu.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201404114.

10.13278/j.cnki.jjuese.201404114

P588.1

A

李健，金巍，鄭培璽，等. 遼西臺里黑云母二長花崗巖地球化學特征及鋯石U-Pb年代學.吉林大學學報:地球科學版,2014,44(4):1219-1230.

Li Jian，Jin Wei，Zheng Peixi, et al. Geochemical Characteristics and Zircon U-Pb Geochronology of the Biotite Adamellite in Taili Area, Western Liaoning Province.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,44(4):1219-1230.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201404114.