粵東北梅縣葉華巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義

王建榮,邸 文,李 瑞,2,陳俊鋒

WANG Jian-Rong1,DI Wen1,LI Rui1,2,CHEN Jun-Feng1

(廣東省地質(zhì)調(diào)查院，廣州 510080；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，武漢430074)

(1.Geologic Survey of Guangdong province,Guangzhou 510080,China;

2.Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China)

華南地區(qū)位于古亞洲、特提斯和濱西太平洋三大構(gòu)造域的交接部位[1-2]，古生代以來經(jīng)歷了加里東運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)及燕山運(yùn)動(dòng)，其中關(guān)于印支運(yùn)動(dòng)對(duì)華南的影響主要存在以下幾種認(rèn)識(shí)：郭福祥(1987)[3]根據(jù)地層接觸關(guān)系認(rèn)為華南地區(qū)印支運(yùn)動(dòng)褶皺變形輕微，任紀(jì)舜等(1984,1990)[4-5]指出華南地區(qū)印支運(yùn)動(dòng)十分強(qiáng)烈，不僅表現(xiàn)為地臺(tái)蓋層的褶皺作用，而且地臺(tái)基底也不同程度地被卷入褶皺。孫濤(2006)[6]通過新編制華南花崗巖分布圖及統(tǒng)計(jì)證實(shí)存在越來越多的印支期花崗巖。印支運(yùn)動(dòng)在南嶺一帶及整個(gè)華南地區(qū)表現(xiàn)得相當(dāng)強(qiáng)烈和明顯。造山運(yùn)動(dòng)伴隨著強(qiáng)烈的巖汁-巖漿活動(dòng)，形成一系列花崗巖體[7]。李正祥等(2007)[8]分析了華南地區(qū)花崗巖類型和年齡，提出了華南褶皺造山帶形成的大洋板塊平俯沖模型，并認(rèn)為該平俯沖作用起始于晚二疊世末期。舒良樹（2012）[9]認(rèn)為在早-中三疊世期間，東亞境內(nèi)古特提斯洋的關(guān)閉導(dǎo)致華南地區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造-巖漿作用。王岳軍等（2013）[10]統(tǒng)計(jì)了華南腹地三疊紀(jì)侵入巖體的鋯石U-Pb年齡，發(fā)現(xiàn)侵入巖體年齡值介于202～248 Ma之間，兩個(gè)年齡峰值分別為在239 Ma和220 Ma。可見，越來越多學(xué)者認(rèn)為印支運(yùn)動(dòng)對(duì)華南影響強(qiáng)烈，本文印支期巖體的發(fā)現(xiàn)，表明印支運(yùn)動(dòng)的影響范圍可近一步延伸至廣東東北部地區(qū)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，斷裂構(gòu)造以北東向、北西向斷裂為主，北東向斷裂主要為剝離斷層，北西向斷裂主要有明山嶂?jǐn)嗔训龋获薨櫂?gòu)造有園子嶺背斜、小都背斜等，本文研究的葉華巖體就位于園子嶺背斜的核部。

區(qū)內(nèi)出露地層有元古宙變質(zhì)巖，以片麻巖，片巖及變粒巖為主；震旦紀(jì)變質(zhì)巖，以青灰、灰綠色薄-中層狀變質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖為主；泥盆紀(jì)地層，巖性有灰白色厚層狀石英質(zhì)礫巖、砂礫巖，石英狀砂巖及變質(zhì)砂巖，長(zhǎng)石石英砂巖夾絹云母千枚巖；石炭紀(jì)地層，巖性為灰白色變質(zhì)石英砂巖、石英礫巖，白云質(zhì)灰?guī)r；二疊紀(jì)地層，巖性為灰黑色中薄層狀炭質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、頁巖與灰白色中層狀石英砂巖互層，上部夾數(shù)段可采煤層；三疊紀(jì)地層，缺失早、中三疊世沉積地層，晚三疊世地層巖性為灰白、紅褐色中厚層狀巖屑石英砂巖，夾含礫砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及少量砂礫巖，局部夾灰黑色炭質(zhì)泥巖。侏羅紀(jì)地層，早中侏羅世為沉積地層，為一套碎屑巖，巖性以長(zhǎng)石石英砂巖、石英砂巖，夾粉砂巖；晚侏羅世-白堊紀(jì)為火山巖地層及中酸性侵入巖。區(qū)內(nèi)晚三疊世地層與早侏羅世及中侏羅世地層為整合接觸，缺失早三疊及中三疊世地層，晚三疊世地層與二疊紀(jì)地層呈角度不整合接觸。

區(qū)內(nèi)出露的中酸性侵入巖有加里東期二長(zhǎng)花崗巖、燕山期二長(zhǎng)花崗巖及新發(fā)現(xiàn)的印支期白云母花崗巖（圖1），卓偉華等(2010)[11]獲取了水車鎮(zhèn)一帶加里東期及燕山期二長(zhǎng)花崗巖SHRIMP鋯石U-Pb諧和年齡分別為439.9±4.6 Ma、152.9±1.3 Ma。邸文等(2016)[12]獲取了明山嶂一帶1個(gè)火山巖及2個(gè)花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和年齡分別為143±1.5 Ma、139±2.5 Ma 和 143.8±1.5 Ma。

2 巖體地質(zhì)及巖相學(xué)特征

研究區(qū)新發(fā)現(xiàn)的中三疊世侵入巖出露在梅縣地區(qū)大龍華公社北西約7 km葉華村一帶（圖1），呈不規(guī)則橢圓狀小巖體產(chǎn)出，命名為葉華巖體，出露面積約6 km2。其侵入圍巖為晚震旦世南巖組淺變質(zhì)巖，接觸邊界的變質(zhì)巖發(fā)育烘烤邊，且?guī)r體前鋒部位發(fā)育寬約10 cm-1 m不等的細(xì)粒邊（圖2）。

葉華巖體巖性為白云母花崗巖，碎裂花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為石英和鉀長(zhǎng)石，其次有斜長(zhǎng)石、白云母和少量蝕變角閃石(圖2)。巖石蝕變較明顯，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)破碎，熱液沿裂隙貫入，后生絹云母填隙狀分布，白云母、角閃石發(fā)生綠泥石化，長(zhǎng)石、石英普遍碎裂。石英，呈他形粒狀，均徑0.50～1.00 mm，受擠壓力后多破碎，可愈合，具破碎紋，波狀消光，其內(nèi)包有定向氣液包裹體。含量40-50%±；鉀長(zhǎng)石呈他形或板柱狀，多碎裂，表面高嶺土化、絹云母化呈渾濁狀，一般粒徑0.45 mm。含量35%±；斜長(zhǎng)石，含量較少，為中性長(zhǎng)石，具細(xì)密聚片雙晶紋，均徑0.25 mm。含量10-15%±；白云母：鱗片狀，均徑1.00 mm，受應(yīng)力擠壓呈彎曲狀。含量5%±；角閃石：少量，碎粒已綠泥石化，零星分布。

3 采樣和分析方法

樣品DY025（白云母花崗巖）采自葉華巖體的南東側(cè)，鋯石單礦物分離在國(guó)土資源部長(zhǎng)沙礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心進(jìn)行，將8～10 kg重的原巖樣品粉碎，經(jīng)常規(guī)重選和電磁選后在雙目鏡下挑選鋯石。鋯石制靶在北京地時(shí)科技有限公司進(jìn)行，將完整和典型的鋯石顆粒用雙面膠粘在載玻片上，放上PVC環(huán)，然后將環(huán)氧樹脂和固化劑進(jìn)行充分混合后注入PVC環(huán)中，待樹脂充分固化后將樣品從載玻片上剝離，并對(duì)其進(jìn)行拋光，直到樣品露出一個(gè)光潔的平面。樣品測(cè)定之前用體積百分比為3%的HNO3清洗樣品表面，以除去樣品表面的污染。鋯石的透反射和陰極發(fā)光照相在北京地時(shí)科技有限公司完成。LA-ICPMS鋯石U-Pb定年和微量元素分析在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院開展，由ICP-MS和激光剝蝕系統(tǒng)聯(lián)機(jī)完成。ICP-MS為美國(guó)Agilent公司生產(chǎn)的Agilent 7500a，該儀器獨(dú)有的屏蔽炬(ShieldTorch)可明顯提高分析靈敏度。激光剝蝕系統(tǒng)為美國(guó)Coherent Inc.公司生產(chǎn)的GeoLasPro，該系統(tǒng)為工作波長(zhǎng)193 nm的ComPex102 ArF準(zhǔn)分子激光器，樣品上的光斑大小為30 μm，能量密度范圍1～45 J/cm2，單脈沖能量可達(dá)200 mJ，最高重復(fù)頻率20 Hz。

圖1 廣東梅縣地區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Regional geological map of Meixian County in Guangdong Province

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石CL圖像特征

葉華巖體樣品中的鋯石呈柱狀，少數(shù)呈長(zhǎng)柱狀，淺棕色為主，少數(shù)含包體較多者呈棕色。玻璃光澤，透明，個(gè)別半透明。粒度大小不一，130～370 μm不等，柱狀晶體長(zhǎng)寬比約為2︰1～4︰1，長(zhǎng)柱狀長(zhǎng)寬比約為4︰1～8︰1。從CL圖像（圖3）可見，所測(cè)鋯石基本具有清晰的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和典型的巖漿震蕩環(huán)帶，反映其巖漿成因特征。部分鋯石CL圖像偏暗，與其具有高的Th、U含量有關(guān)。

圖2 葉華巖體侵入變質(zhì)粉砂巖野外露頭、素描圖（a、b）及巖石鏡下顯微照片（c）Fig.2 The Yehua muscovite granite intruded into the metamorphic siltstone(a、b)and microphotograph of the muscovite granite(c)(sample DY025)

圖3 葉華村巖體中（樣品DY25）鋯石CL圖像及測(cè)點(diǎn)位置Fig 3 CL images of zircon from the Yehuacun intrusion(sample DY025)

4.2 鋯石U-Pb年齡

在所測(cè)試的30個(gè)鋯石年齡中，分析認(rèn)為其中有1個(gè)鋯石測(cè)試數(shù)據(jù)存在問題（測(cè)點(diǎn)為DY025-18該粒鋯石的放射性成因鉛可能發(fā)生丟失），其它29個(gè)鋯石年齡可分為兩類，一類為早志留世鋯石，獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和年齡為431.7±7.3 Ma（MSWD=0.9）。另一類為中三疊世鋯石，獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和年齡為239.7±3.3 Ma（MSWD=1.4）（圖4）。前者應(yīng)為捕獲鋯石，且距本文測(cè)試樣品DY025采集點(diǎn)西側(cè)3 km處佛子坳巖體（圖1）獲得二長(zhǎng)花崗巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為439.9±4.6 Ma（MSWD=1.5）[11]，表明測(cè)試樣品中的繼承鋯石可能與加里東期巖漿活動(dòng)有關(guān)；后者應(yīng)為中三疊世印支期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

表1 葉華巖體L A-I C P-M S 鋯石U-P b定年結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS U-Pb analytical result of zircons from the Yehuacun intrusion

續(xù)表1

表2 葉華巖體白云母花崗巖鋯石稀土元素（×1 0-6）分析結(jié)果表Table 2 Zircon rare earth element compositions of the muscovite-granite from the Yehuacun intrusion

續(xù)表2

圖4 葉華巖體白云母花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig 4 Concordia diagram of LA-ICP-MS U-Pbdata for zircons from Yehua intrusion

4.3 鋯石的稀土元素特征

鋯石微區(qū)稀土元素及特征值見表2?？芍^承鋯石稀土總量較高，ΣREE介于2101.55～4997.88 μg/g之間，LREE/HREE比值變化于0.01～0.05之間，δEu值在0.08-0.25之間，平均值0.15，δCe值介于1.41～65.56之間，平均值18.11。中三疊世鋯石稀土總量含量較低，ΣREE介于503.21～4544.22 μg/g之間，LREE含量變化于 12.34～249.94 μg/g之間 HREE含量介于 468.59～4504.32 μg/g之間 LREE/HREE比值變化于0.01～0.11 之間，δEu值在 0.06～0.15 之間，平均值0.1，δCe值介于，3.45～58.63之間。兩者的稀土配分模式圖（圖5）整體呈左傾較陡的配分形式，具有輕稀土富集，重稀土虧損的特點(diǎn)。

中三疊世結(jié)晶鋯石和志留紀(jì)繼承鋯石的稀土配分型式基本一致，都具有δEu負(fù)異常和δCe正異常的特點(diǎn)，說明其具有殼源巖漿鋯石的特點(diǎn),稀土元素總量高，強(qiáng)的δCe正異常和HREE富集的特征則表明其有別于熱液鋯石和變質(zhì)鋯石[13]，表明所測(cè)鋯石應(yīng)為巖漿鋯石。

圖5 葉華巖體鋯石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖Fig.5 Chondrite-normalized REE diagram of zircons from the Yehua intrusion

5 討論

越來越多的學(xué)者[6-10]認(rèn)為印支運(yùn)動(dòng)對(duì)華南有強(qiáng)烈的影響，主要表現(xiàn)形式為地層的不整合、巖石的變質(zhì)變形、大規(guī)模的花崗質(zhì)巖漿及少量的基性巖漿活動(dòng)。

粵東北梅縣地區(qū)沉積了中晚二疊世地層，缺失了早中三疊世地層，晚三疊世地層呈角度不整合于中晚二疊世地層之上或呈斷層接觸（圖1），這是梅縣地區(qū)印支期構(gòu)造事件的證據(jù)，中三疊世葉華巖體則是印支期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的記錄。

印支構(gòu)造事件發(fā)生于中、晚三疊世 (245～225 Ma)，印支期花崗巖形成的峰期年齡分別為240±Ma和220±Ma，早期印支期花崗巖形成于擠壓構(gòu)造環(huán)境地殼增厚的部分熔融作用，晚印支期花崗巖形成于后碰撞伸展環(huán)境[10,14-16]。本文獲得的白云母花崗巖鋯石U-Pb年齡為239.7±3.3 Ma，可知葉華巖體的形成時(shí)代與華南腹地印支期巖漿活動(dòng)的時(shí)期一致。邸文等(2016)[12]初步分析了該葉華巖體的地球化學(xué)特征，顯示該巖體為硅過飽和、鋁過飽和、鈣堿性花崗巖類，巖體形成于板塊間碰撞環(huán)境，屬于源自重熔改造的“S”型花崗巖。由上述可知，葉華巖體可能屬于早印支期花崗巖，形成于擠壓構(gòu)造環(huán)境地殼增厚的部分熔融作用。

6 結(jié)論

本文獲得粵東北梅縣地區(qū)葉華巖體兩組LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和年齡分別為239.7±3.3 Ma（MSWD=1.4）、431.7±7.3Ma（MSWD=1.4），前者代表了該巖體的侵入年齡，后者代表了繼承鋯石年齡，葉華巖體屬于早印支期花崗巖，形成于擠壓構(gòu)造環(huán)境地殼增厚的部分熔融作用，這表明印支運(yùn)動(dòng)對(duì)粵東北的影響可能始于中三疊世。

文章編寫過程中得到了廣東省地質(zhì)調(diào)查院肖光銘總工程師的指導(dǎo)，測(cè)年工作得到了合肥工業(yè)大學(xué)李全忠老師的幫助，余德延、凌懇、胡弦等同事參與了野外調(diào)查工作，審稿專家提出了寶貴的修改意見，在此一并致謝！

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