川西雀兒山燕山期黑云母二長花崗巖巖石地球化學(xué)及年代學(xué)研究

曾強(qiáng)，張騰

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川西雀兒山燕山期黑云母二長花崗巖巖石地球化學(xué)及年代學(xué)研究

曾強(qiáng)1，張騰2

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，成都 610213；2.四川文化產(chǎn)業(yè)職業(yè)學(xué)院，成都 610213）

雀兒山黑云母二長花崗巖體位于川西義敦島弧北端，具有過鋁質(zhì)堿性系列A型花崗巖，其稀土元素配分曲線呈向右緩傾，輕稀土元素富集明顯，Eu負(fù)異常明顯，表明巖漿演化過程中經(jīng)歷了部分斜長石結(jié)晶分離過程。黑云母二長花崗巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測年值為101.2~102.18Ma，表明其成巖年齡為早白堊世（K1）。構(gòu)造環(huán)境判別圖解顯示，川西雀兒山燕山期黑云母二長花崗巖形成于碰撞造山后伸展環(huán)境。

花崗巖；巖石地球化學(xué)；構(gòu)造背景；雀兒山

川西義敦島弧碰撞造山帶，位于巴顏喀拉前陸盆地褶皺帶（松潘-甘孜地塊）與德格-中甸陸塊、芒康-思茅陸塊接合部位，是三江構(gòu)造帶的一個(gè)重要組成部分[1]。由于具有特殊的大地構(gòu)造位置和豐富的貴金屬[2]、有色金屬等礦產(chǎn)資源，長期以來在地質(zhì)學(xué)界倍受廣泛關(guān)注。雀兒山中酸性復(fù)式巖體位于義敦島弧碰撞造山帶以北（圖1），經(jīng)歷多期次侵入作用，是研究義敦島弧碰撞造山帶北段的構(gòu)造演化重要組成部分。該文報(bào)道燕山期黑云母二長花崗巖巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)及年代學(xué)研究，獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為101.2~102.18 Ma，為揭示雀兒山巖體燕山期巖漿活動(dòng)提供證據(jù)。

圖1 川西義敦島弧北端地質(zhì)簡圖

1 巖體位置及巖石學(xué)特征

川西雀兒山中酸性復(fù)式巖體出露于四川德格縣竹慶鄉(xiāng)雀兒山一帶，呈北西-南東帶狀展布，北西側(cè)受甘孜-理塘結(jié)合帶的北西延伸部分控制，北東側(cè)受俄支-竹慶斷裂切割，南西侵入晚三疊世喇嘛埡組，發(fā)育寬500~1 000m不等的角巖化帶，面積約260km2。巖性以黑云母二長花崗巖為主體，總體具由外向內(nèi)，巖石粒度具有由細(xì)變粗的變化特征。

細(xì)粒黑云母二長花崗巖：主要出露于雀兒山中酸性復(fù)式巖體邊部，由石英、正長石、中更長石、黑云母、白云母等礦物組成，呈灰白色，具細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)、細(xì)晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，礦物成分及含量為石英（30%~35%）、正長石（35%~40%）、中更長石（25%~30%）、黑云母（3%~7%），副礦物主要為磷灰石、鋯石、金屬礦物等。巖石粒度一般在2~0.3mm之間的石英、正長石、中更長石等礦物呈花崗結(jié)構(gòu)、細(xì)晶結(jié)構(gòu)組成。黑云母部分蝕變分解為綠泥石。

中粒黑云母二長花崗巖：為雀兒山二長花崗巖巖體過渡巖性，由石英、正長石、中、更長石、黑云母等礦物組成，灰白色，具中粒-中粗粒花崗結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，礦物成分及含量為石英（30%~35%）、正長石（26%~35%）、中、更長石（22%~40%）、黑云母（2%~7%），副礦物主要為磷灰石、鋯石、金屬礦物等。巖石粒度一般在8~3mm之間的石英、正長石、中、更長石等礦物呈花崗結(jié)構(gòu)不均勻分布組成。

粗粒黑云母二長花崗巖：為雀兒山二長花崗巖主體，主要由石英、正長石、中更長石、黑云母等礦物組成，灰白色，具粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，礦物成分及含量為石英（20%~25%）、正長石（40%~45%）、中更長石（30%~25%）、黑云母5%，副礦物為磷灰石、鋯石、金屬礦物等。巖石由粒度一般在1~0.5cm之間的石英、正長石、中更長石等礦物呈花崗結(jié)構(gòu)不均勻分布組成，正長石分布少量的鈉長石條紋。

2 分析測試方法

主量、微量和稀土元素地球化學(xué)分析由國土資源部武漢綜合巖礦測試中心完成。分析方法據(jù)文獻(xiàn)[3]，分析精度優(yōu)于5%。數(shù)據(jù)投圖參考Geokit軟件[4]。

鋯石處理、顯微照相和同位素測試分別在北京鋯年領(lǐng)航公司和中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地調(diào)中心LA-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成。陰極發(fā)光CL圖像由JSM6510掃描電鏡和GATAN陰極熒光探頭完成。鋯石樣品靶的制備與SHRIMP定年鋯石樣品靶制備方法基本相同[5]。LA-ICP-MS分析設(shè)備是德國 Micro Las公司生產(chǎn)的Geo Las200M激光剝蝕系統(tǒng)與Elan6100DRCICP-MS聯(lián)機(jī)，采用的標(biāo)準(zhǔn)鋯石為91500。具體實(shí)驗(yàn)分析流程可見文獻(xiàn)[6]。

圖2 A/KNC-A/NK圖解

圖3 K2O-SiO2圖解

圖4 SiO2-AR圖解

3 分析結(jié)果

3.1巖石地球化學(xué)特征

筆者在該巖體內(nèi)采集了10套硅酸鹽樣品，其巖石化學(xué)成分及其主要參數(shù)見表1，CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物成果見表2。主量元素分析結(jié)果表明，SiO272.81%~77.69%，平均74.44%；Al2O311.24%~14.12%，平均 13.29%）；Na2O 2.95%~3.6%，平均 3.16%；K2O 4.70%~6.01%， 平均 5.25%；CaO 0.49%~1.20%，平均 0.95%；TFeO 0.99%~2.13%，平均 1.43%）；TiO20.09%~0.3%，平均 0.20%；MgO 0.22%~0.44%，平均 0.33%。巖石具富鋁低鈣的特點(diǎn)，其中TiO2、Al2O3、CaO、K2O、MgO、TFeO含量與SiO2含量負(fù)相關(guān)，Na2O含量與SiO2含量相關(guān)性不明顯。

里特曼組合指數(shù)σ=1.68~2.87，K2O/Na2O=1.42~1.85（比值大于1），可能為幔源巖漿分異形成的A型花崗巖。分異指數(shù)DI=88.89~94.47，固結(jié)指數(shù)SI=2.22~4.08，說明原生巖漿分離結(jié)晶作用程度極高，酸性程度高。鋁指數(shù)A/CNK=0.95~1.122（平均值1.06），在A/KNC-A/NK圖解（圖2）中，所有樣品均為過鋁質(zhì)花崗巖。在K2O-SiO2圖（圖3）、SiO2-AR圖解中（圖4）顯示鉀玄巖堿性系列花崗巖?；◢弾r成因系列Na2O-K2O判別圖解（圖5）中，黑云母二長花崗巖均落入A型花崗巖區(qū)域。以上數(shù)據(jù)表明雀兒山燕山期黑云母二長花崗巖為過鋁質(zhì)堿性A型花崗巖。

圖5 Na2O-K2O判別圖解

圖6 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖

圖7 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

標(biāo)準(zhǔn)礦物中造巖礦物組成有鈣長石（1.56%~5.23%）、鈉長石（25.13%~30.68%）及正長石（27.97%~35.81%）；暗色礦物為紫蘇輝石（1.28%~3.06%）、透輝石（0~0.95%）。副礦物為磷灰石、鈦鐵礦、磁鐵礦、鋯石等。斜長石號碼為5~17，以更（奧）長石為主，個(gè)別為鈉長石。

表1 川西雀兒山黑云母二長花崗巖巖石化學(xué)成分（主量元素：%；稀土和微量元素：×10-6）

表2 雀兒山黑云母二長花崗巖CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物特征表

10組硅酸鹽樣品的稀土、微量元素主要參數(shù)見表1，ΣREE為101.13×10-6~497.19×10-6，平均值268.25×10-6。其輕重稀土比值（LREE/HREE）為3.55~16.04，（La/Yb）N為3.03~22.38。稀土元素配分曲線呈略右傾近直線海鷗型，巖石中輕稀土元素明顯富集，與地殼熔融型花崗巖線型一致（圖6）。δEu值0.12~0.35，為負(fù)異常，虧損程度明顯；δCe值0.94~1.12，略呈正異常。稀土元素配分圖中各樣品曲線形態(tài)較為一致吻合，可能為同期巖漿侵位而成。

巖石微量元素同洋脊花崗巖比較，大離子親石元素豐度明顯高于洋脊花崗巖，是其含量的約30~70倍；過親巖漿元素Th亦高于洋脊花崗巖巖近20~30倍，Ce高約2~3倍；其中總體上Sm具正異常。K/Rb 112.65~175.38，平均 141.98；Rb/Sr 2.15~8.85，平均 4.86；Ba/Sr=1.57~4.21，平均值3.26；K/Ba 89.97~651.1，平均值228.13；Zr/Hf=20.5~32.6，平均值25.26。二長花崗巖微量元素蛛網(wǎng)圖可知， Ba、Sr、P、Ti具明顯虧損顯負(fù)異常，Rb、Th、La、Nd、Hf具明顯富集顯正異常（圖7），個(gè)別樣顯示Ta的富集，屬富Rb貧Sr花崗巖。

3.2 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)

為了限定雀兒山黑云母二長花崗巖的形成時(shí)代，筆者采集三件鋯石測年樣品，進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年。三件樣品CL圖像見圖8~10，其U-Pb測試結(jié)果見表3所示。

圖8 雀兒山地區(qū)D6010樣品LA-ICP-MS 鋯石U-Pb諧和圖(a)和加權(quán)平均圖(b)

圖9 雀兒山地區(qū)D8027樣品LA-ICP-MS 鋯石U-Pb諧和圖(a)和加權(quán)平均圖(b)

圖10雀兒山地區(qū)P72（15）樣品LA-ICP-MS 鋯石U-Pb諧和圖(a)和加權(quán)平均圖(b)

D6010的鋯石反射光顯示鋯石為自形至半自形，鋯石長軸80μm~320μm，短軸50~120μm，大小不均。鋯石CL圖像顯示該組鋯石具良好的巖漿振蕩環(huán)帶，振蕩環(huán)帶的寬度相對較窄，指示其結(jié)晶溫度不高，微量元素?cái)U(kuò)散較慢。陰極發(fā)光的強(qiáng)度均較弱，個(gè)別鋯石顆粒內(nèi)部相對偏亮，外環(huán)偏暗，總體呈灰暗，表明該件樣品U、REE和Th等微量元素含量較高。該樣品16個(gè)點(diǎn)206Pb/238U年齡最小值為99Ma，最大值為106Ma，該組年齡值諧和度較好（圖8），U-Pb諧和年齡為101.2±1.8Ma。

D8027的鋯石反射光顯示鋯石為自形至半自形，鋯石長軸80~500μm，短軸50~200μm，大小不均。鋯石CL圖像顯示該組鋯石具良好的巖漿振蕩環(huán)帶，振蕩環(huán)帶的寬度相對較窄，指示其結(jié)晶溫度不高，微量元素?cái)U(kuò)散較慢。陰極發(fā)光的強(qiáng)度均較弱，個(gè)別鋯石顆粒內(nèi)部相對偏亮，外環(huán)偏暗，總體呈灰暗，表明該件樣品U、REE和Th等微量元素含量較高。少量鋯石振蕩環(huán)帶不明顯。該樣品16個(gè)點(diǎn)206Pb/238U年齡最小值為101Ma，最大值為108Ma，均大于99.6Ma（早白堊世與晚白堊世劃分年齡），U-Pb諧和年齡為101.8±0.88Ma（圖9），代表黑云母二長花崗巖的結(jié)晶年齡。

表3 黑云母二長花崗巖樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析結(jié)果

P72（15）的鋯石反射光顯示鋯石為自形至半自形，以半自形為主。鋯石內(nèi)部包裹體較為發(fā)育，裂隙發(fā)育，少量鋯石內(nèi)部可見規(guī)則狀、不規(guī)則狀老核及微小自形鋯石顆粒。鋯石長軸80 ~260μm，短軸50~120μm，大小不均。鋯石CL圖像顯示該組鋯石具良好的巖漿振蕩環(huán)帶，振蕩環(huán)帶的寬度相對較窄，指示其結(jié)晶溫度不高，微量元素?cái)U(kuò)散較慢。陰極發(fā)光的強(qiáng)度均較弱，個(gè)別鋯石顆粒內(nèi)部相對偏亮，外環(huán)偏暗，總體呈灰暗，表明該件樣品U、REE和Th等微量元素含量較高。該樣品16個(gè)點(diǎn)206Pb/238U年齡均大于99.6Ma（早白堊世與晚白堊世劃分年齡），U-Pb諧和年齡為102.18±0.72Ma（圖10）。

綜上所述，雀兒山黑云母二長花崗巖成巖年齡值為101.2Ma，時(shí)代為早白堊世（K1）。

4 巖石成因及大地構(gòu)造環(huán)境

通過對雀兒山黑云母二長花崗巖進(jìn)行R2-R1構(gòu)造環(huán)境判別投圖（圖11），黑云母二長花崗巖主體均落入了晚造山期花崗巖區(qū)和造山期后A型花崗巖區(qū)。微量元素Yb-Ta的構(gòu)造判別圖解（圖12）中，絕大多數(shù)樣品均落入了板內(nèi)花崗巖區(qū)。Al2O3-SiO2構(gòu)造環(huán)境判別圖解（圖13），黑云母二長花崗巖樣品均落入了后造山花崗巖類區(qū)域。上述地球化學(xué)數(shù)據(jù)表明雀兒山黑云母二長花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境為碰撞造山后花崗巖。

圖11 R2-R1構(gòu)造環(huán)境判別圖

①地幔斜長花崗巖；②破壞性活動(dòng)板塊邊緣(板塊碰撞前)花崗巖；③板塊碰撞后隆起期花崗巖；④晚造山期花崗巖；⑤非造山區(qū)A型花崗巖；⑥同碰撞(S型)花崗巖；⑦造山期后A型花崗巖

圖12 Yb-Ta構(gòu)造環(huán)境判別圖

syn-COLG—同碰撞花崗巖；WPG—板內(nèi)花崗巖；VAG—碰撞前火山弧花崗巖；ORG—洋中脊花崗巖

圖13 W（SiO2）%-W（Al2O3）%圖解

IAG：島弧花崗巖；CAG：大陸弧花崗巖；CCG：大陸碰撞花崗巖；POG：造山期后花崗巖；RRG：與裂谷有關(guān)花崗巖；CEUG：大陸造陸抬升花崗巖

5 結(jié)論

1）川西雀兒山中酸性復(fù)式巖體黑云母二長花崗巖，具有過鋁質(zhì)堿性花崗巖石系列特征。

2）三件黑云母二長花崗巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測年值為101.8~102.18Ma，表明其成巖年齡為早白堊世（K1）。

3）構(gòu)造環(huán)境研究表明，雀兒山燕山期黑云母二長花崗巖為后碰撞巖石序列，形成環(huán)境為碰撞造山后伸展環(huán)境。

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Petrogeochemistry and Geochronology of the Yanshanian Biotite Adamellite in the Cholashan, West Sichuan

ZENG Qiang1ZHANG Teng2

(1- Regional Geological Surveying Team, Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources, Chengdu 610213; 2-Sichuan Vocational College of Cultural Industries,Chengdu 610213）

TheCholashan biotite adamellite lies in the north of the Yidun island arc belt, west Sichuan, belonging to A-type granite of peraluminous alkaline series. The REE distribution pattern is characterized by HREE enrichment with obvious negative Eu anomaly, indicating evolutionary process of fractional crystallization of plagioclase. The biotite adamellite was emplaced in the Early Cretaceous with zircon U-Pb age values of 101.2-102.18 Ma. The tectonic environment discrimination diagram shows the Cholashan biotite adamellite was emplaced under conditions of collision post-orogenic extension environment.

Cholashan biotite adamellite; petrogeochemistry; tectonic setting; north of the Yidun island arc belt

2017-07-04

中國地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(1212011220387)資助

曾強(qiáng)（1984-），男，四川資中人，工程師，碩士研究生，研究方向：基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查

P584

A

1006-0995（2018）01-0039-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.01.008