王世進,萬渝生,王偉,宋志勇,董春艷,王立法,楊恩秀,劉清德

(1.山東省地質(zhì)調(diào)查院,山東 濟南 250013;2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037;3.北京離子探針中心,北京 100037;4.青島海洋地質(zhì)研究所,山東 青島 266071)

魯西地區(qū)石門山—鳳仙山巖體的鋯石SHRIM P U-Pb定年及形成時代

王世進1,萬渝生2,3,王偉2,3,宋志勇1,董春艷2,3,王立法1,楊恩秀1,劉清德4

(1.山東省地質(zhì)調(diào)查院,山東 濟南 250013;2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037;3.北京離子探針中心,北京 100037;4.青島海洋地質(zhì)研究所,山東 青島 266071)

魯西地區(qū)石門山巖體主要巖性為片麻狀花崗閃長巖,原劃為新太古代早期侵入巖。根據(jù)新測鋯石SHRIMP U-Pb年齡為(2 530±8)Ma,其形成時代確定為新太古代晚期。鳳仙山巖體為中粒二長花崗巖,鋯石SHRIM P UPb年齡為(2 513±12)Ma,并侵入片麻狀花崗閃長巖。石門山巖體屬嶧山巖套,為 TTG質(zhì)花崗巖,是地幔巖漿侵入混入地殼物質(zhì)形成的。鳳仙山巖體屬傲徠山巖套二長花崗巖,為上地殼物質(zhì)重熔(深熔)作用形成的。嶧山巖套TTG類巖石是2 560～2 530 M a殼幔巖漿活動的產(chǎn)物,巖體普遍具有片麻狀構(gòu)造,表明經(jīng)歷變質(zhì)變形作用。未受區(qū)域變質(zhì)作用的傲徠山巖套大規(guī)模殼源花崗巖是2 530～2 500 Ma地殼物質(zhì)部分熔融形成的,與華北克拉通新太古代末超大陸拼合有關(guān),2 530Ma是魯西地區(qū)重要的構(gòu)造熱事件發(fā)生時期。

新太古代;SHRIM P U-Pb定年;石門山巖體;鳳仙山巖體;魯西地區(qū);山東省

魯西地區(qū)位于華北克拉通東部,是我國新太古代侵入巖最發(fā)育的地區(qū),出露的 TTG和殼源花崗質(zhì)巖石[1-2],廣布于郯廬斷裂帶安丘-莒縣斷裂以西的魯西地塊上,自早到晚劃分為新太古代早期、中期、晚期3期侵入巖。新太古代早期巖漿活動形成2 700 M a的英云閃長質(zhì)片麻巖、條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖。新太古代中期巖漿活動形成2 630～2 610 M a的片麻狀奧長花崗巖、花崗閃長巖。新太古代晚期巖漿活動從地幔巖漿侵入到地殼深熔大規(guī)模的鉀質(zhì)花崗巖,2 560～2 500 M a的中基性—中酸性侵入巖導(dǎo)致大規(guī)模陸殼的形成。區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料與近年來新的SHRIM P鋯石定年,為了解魯西早前寒武紀(jì)基底演化提供了有力的支持[2-5]。曲阜市石門山—泗水縣鳳仙山地區(qū)出露新太古代早期侵入巖,被新太古代晚期嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀花崗閃長巖侵入,后者又被新太古代晚期傲徠山巖套二長花崗巖侵入(圖1)。查明這些不同類型不同成因的花崗巖類深成侵入巖的形成時代,對認(rèn)識魯西早前寒武紀(jì)基底演化歷史有著重要的意義。

1 主要巖體基本特征

1.1 石門山片麻狀花崗閃長巖巖體

石門山巖體巖性為片麻狀花崗閃長巖,屬嶧山巖套龜蒙頂單元,出露于石門山—鳳仙山南北兩側(cè)。往東南延伸到泗水縣龍門山一帶,巖體展布為NW向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。巖體中含有泰山巖群變質(zhì)地層及南官莊單元斜長角閃巖包體,侵入新太古代早期泰山巖套條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖,被傲徠山巖套二長花崗巖侵入。

巖性為片麻狀中?；◢忛W長巖,巖石呈灰色—灰白色,中粒花崗變晶結(jié)構(gòu),片麻狀構(gòu)造,0局部巖石中的暗色礦物呈條帶狀產(chǎn)出。主要礦物成分斜長石45.8%、鉀長石 18.2%、石英 28.5%、黑云母7.1%,少量蝕變礦物綠簾石、鈉長石、絹云母、黝簾石,副礦物有磷灰石、鋯石、磁鐵礦。巖石化學(xué)成分SiO2平均含量71.57%,為硅酸過飽和的酸性巖,里特曼指數(shù)為1.71～2.59,屬鈣—鈣堿性巖類。鎂鐵比值(M/F)為0.26～0.84。固結(jié)指數(shù)(SI)為3.52～12.09,分異指數(shù)(D I)為78.57～86.52,堿度指數(shù)A.R為 2.26～3.12,氧化度 Ox為 0.54～0.58,可見巖漿分異程度較高。

圖1 山東省曲阜市石門山—泗水縣鳳仙山地區(qū)地質(zhì)簡圖

1.2 鳳仙山二長花崗巖巖體

鳳仙山二長花崗巖巖體屬傲徠山巖套松山單元,主要組成石門山—鳳仙山主峰,呈NW向展布,總體走向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致,巖體邊界清楚。侵入并捕虜新太古代早期泰山巖套望府山條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖,侵入新太古代晚期嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀花崗閃長巖,在泗水縣龍門山可見到明顯的侵入關(guān)系(圖2)。

圖2 龍門山嶧山巖套片麻狀花崗閃長巖(a)被傲徠山巖套二長花崗巖(b)侵入

其巖性為中粒二長花崗巖,淺肉紅色,中?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要礦物成分,斜長石30%～40%,微斜長石25%～39%,石英27%～38%,黑云母 1%～3%。巖石化學(xué)成分 SiO2含量為68.36%～73.62%,屬鋁過飽和硅酸過飽和的酸性巖。里特曼指數(shù)為2.41～2.93,屬鈣堿性巖類。

2 分析技術(shù)

重砂分選、制靶以及透、反射光和陰極發(fā)光在北京離子探針中心完成。年齡測定在SHRIM PⅡ儀器上進行,分析流程與 William s類似[6],一次離子流強度約 7 nA,束斑直徑約 30μm,標(biāo)準(zhǔn)鋯石BR266(U含量為909μg/g)和 TEMORA(年齡為417 M a)用于未知樣品U含量標(biāo)定和年齡校正[7]。選取放射性損傷弱的鋯石進行年齡測定,TEMORA和待測樣之比為1∶4。所有樣品測定為5組掃描,待測樣品數(shù)據(jù)點以207Pb/206Pb比值計算鋯石年齡,普通鉛做年齡校正。數(shù)據(jù)處理采用SQU ID和 ISOPLOT程序[8]。單個數(shù)據(jù)點誤差為1σ。

3 主要巖體鋯石特征和測年結(jié)果

3.1 石門山片麻狀花崗閃長巖鋯石特征和測年結(jié)果

石門山片麻狀花崗閃長巖屬嶧山巖套龜蒙頂單元,樣品S0774采自曲阜遠東學(xué)院西南石門寺(圖3)。巖石中大部分鋯石呈長柱狀或短柱狀,少數(shù)為近渾圓狀,長軸通常大于100μm。透射光下,部分鋯石含有其他礦物的微粒包體,大多數(shù)鋯石干凈透明,少數(shù)不透明或發(fā)育裂隙,陰極發(fā)光下具巖漿結(jié)晶形成的環(huán)帶(圖4)。共在11顆鋯石上進行了11個數(shù)據(jù)點分析,普通鉛占總鉛比例的 0.21%～1.10%,除數(shù)據(jù)點6.1外,其他均小于0.50%;U,Th含量和 Th/U比值分別為(112～481)×10-6,(61～508)×10-6和0.36～1.23(表1)。數(shù)據(jù)點6.1獲得(2 509±18)M a的諧和207Pb/206Pb年齡,比其他靠近諧和線的分析點年齡偏小約20 M a,但該分析點鋯石的陰極發(fā)光特征與其他鋯石沒有明顯差別,Th/U比值0.69,與其他分析點類似,可能由于分析原因造成該點年齡偏小。除去6.1和遠離諧和線的 2個數(shù)據(jù)點,對靠近諧和線的 8個數(shù)據(jù)點207Pb/206Pb作加權(quán)平均年齡計算,結(jié)果為(2 530±8)Ma,M SWD=0.8(圖5),代表巖漿結(jié)晶鋯石的形成年齡。

圖3 石門山片麻狀花崗閃長巖(S0774)野外照片

圖4 石門山片麻狀花崗閃長巖(SD774)鋯石陰極發(fā)光圖像

表1 石門山片麻狀花崗閃長巖(S0774)鋯石SHRIM PU-Pb年齡分析結(jié)果

圖5 石門山片麻狀花崗閃長巖(SD774)鋯石SHRIM P U-Pb年齡

3.2 鳳仙山巖體二長花崗巖鋯石特征和測年結(jié)果

鳳仙山中粒二長花崗巖屬傲徠山巖套松山單元,樣品(S0777)采自泗水縣胡家莊村南1 km山腰采石場(圖6),巖石中絕大部分鋯石呈長柱狀,個別為短柱或近渾圓狀,長軸通常大于100μm。透射光下,大部分鋯石含有其他礦物的微粒包體,多數(shù)鋯石干凈透明,有些略帶粉色,少數(shù)呈不透明褐色或發(fā)育裂隙,陰極發(fā)光下通常具巖漿結(jié)晶形成的環(huán)帶(圖7)。共在16顆鋯石上進行了17個數(shù)據(jù)點分析,普通鉛占總鉛比例的0～2.34%,除數(shù)據(jù)點2.1和4.1外,其他均小于0.50%,部分鋯石存在強烈鉛丟失,U,Th含量和 Th/U比值分別為(46～867)×10-6,(29～676)×10-6和 0.65～1.83(表2)。數(shù)據(jù)點 6.1和14.1獲得(2 474±16)Ma和(2 450±15)Ma的諧和207Pb/206Pb年齡,比其他靠近諧和線的分析點年齡偏小40～60 Ma,分析點6.1和14.1的 Th/U比值與其他分析點類似,但陰極發(fā)光下沒有明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu),成因可能與其他鋯石不同,其年齡的地質(zhì)含義尚不清楚。除去6.1,14.1和遠離諧和線的若干數(shù)據(jù)點,對靠近諧和線的9個數(shù)據(jù)點207Pb/206Pb作加權(quán)平均年齡計算,結(jié)果為(2 513±12)M a,M SWD=2.9(圖8),代表巖漿結(jié)晶鋯石的形成年齡。

圖6 鳳仙山巖體中粒二長花崗巖(S0777)野外照片

表2 鳳仙山巖體中粒二長花崗巖(S0777)鋯石SHRIMP U-Pb年齡分析結(jié)果

圖7 鳳仙山巖體中粒二長花崗巖(S0777)鋯石陰極發(fā)光圖像

4 討論和結(jié)論

石門山巖體由片麻狀花崗閃長巖組成,屬嶧山巖套龜蒙頂單元,鋯石 SHRIM P U-Pb定年為(2 530±8)M a。鳳仙山巖體由中粒二長花崗巖組成,屬傲徠山巖套松山單元,鋯石 SHRIM P U-Pb定年為(2 513±12)M a。上述巖體形成時代均為新太古代晚期。野外接觸關(guān)系表明,傲徠山巖套二長花崗巖明顯侵入嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀花崗閃長巖,與測年結(jié)果是一致的。

圖8 鳳仙山巖體中粒二長花崗巖(S0777)鋯石SHRIM PU-Pb年齡

嶧山巖套龜蒙頂單元片麻狀花崗閃長巖分布于魯西新太古代早期泰山巖群變質(zhì)地層和泰山巖套組成的古陸核的西南側(cè),被新太古代晚期傲徠山巖套二長花崗巖侵入。嶧山巖套各單元巖石中的暗色巖石包體比較常見,是巖漿混合作用形成的微晶閃長質(zhì)包體或暗色微粒包體。在較淺色的花崗質(zhì)巖石中常常發(fā)育暗色的微粒閃長質(zhì)包體,被認(rèn)為是巖漿混合作用的重要記錄,常被看作為巖漿的機械混合作用的產(chǎn)物[9,10]。嶧山巖套各巖體間的侵入關(guān)系比較清楚,屬同熔型深成花崗巖,是由幔源組分和殼源組分不等量混熔而成。稀土元素總量和分餾程度在總體增長的過程中波動較大,表明在巖漿演化過程中不斷有殼源物質(zhì)的加入,逐步成為以殼源物質(zhì)為主的混源型巖漿巖類。該套侵入巖在區(qū)域上呈NW向帶狀展布,侵入體內(nèi)部的巖石包體長軸方向也具同樣的展布方向,并與區(qū)域韌性剪切帶的方向一致,顯示斷裂擴張式定位特征。巖漿沿斷裂上侵過程中受構(gòu)造應(yīng)力作用影響,發(fā)生韌性變形而形成構(gòu)造片麻理、變形分異條帶和韌性剪切帶。嶧山巖套同構(gòu)造花崗巖意味著花崗巖漿侵位與變形是同時的,而且是相輔相成的。

傲徠山巖套二長花崗巖主要分布于魯西新太古代早期泰山巖群變質(zhì)地層和泰山巖套組成的古陸核的東北側(cè),在古陸核的西南側(cè)也有出露。為上地殼物質(zhì)重熔(深熔)作用形成的,屬殼源重熔型花崗巖類。泰山地區(qū)未變形或弱變形的二長花崗巖形成于2 500～2 520 Ma[3,11],沂水地區(qū)大山二長花崗巖的侵位結(jié)晶年齡為(2 545±10)M a[12],與蒙山地區(qū)殼源花崗巖的時代基本一致,蒙山云蒙峰巖體中粒二長花崗巖鋯石 SHRIM P U-Pb定年為(2 534±8)Ma[4],平邑邱子峪二長花崗巖鋯石的蒸發(fā)沉積法年齡(207Pb/206Pb)平均值為(2 521±2)Ma[13]。魯西早前寒武紀(jì)基底殼源花崗巖主要形成于新太古代晚期2.50～2.53 Ga。其形成的構(gòu)造背景為陸塊碰撞,屬同碰撞(造山)花崗巖。其宏觀展布特征顯示其強力膨脹式和底辟刺穿式機制而就位。嶧山巖套TTG類巖石是魯西地塊新太古代晚期殼幔巖漿活動的產(chǎn)物,傲徠山巖套二長花崗巖是前述 TTG類殼幔巖漿活動之后在新太古代晚期發(fā)生的大規(guī)模陸殼增生活動形成的[14]。全球范圍內(nèi),太古宙克拉通廣泛記錄了2 700 Ma的構(gòu)造巖漿熱事件,與之不同,華北克拉通除記錄了前述構(gòu)造巖漿熱事件外,還記錄了大量2 500～2 550 M a構(gòu)造巖漿熱事件信息[15]。新太古代末期殼熔花崗巖巖漿活動非常強烈,花崗巖事件與前述碰撞造山有關(guān)[16]。新太古代晚期除廣泛分布 TTG質(zhì)花崗巖外,殼源花崗巖在五臺、膠遼、吉南等地也有分布[17-19]。作為華北克拉通重要組成部分,魯西早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底不僅有＞2.70Ga的花崗-綠巖帶[20,21],而且大量2 500～2 550 M a的花崗質(zhì)巖石遍布魯西各地[2],大規(guī)模殼源花崗巖的形成時代與華北克拉通其他地區(qū)十分相近。

太古宙富鉀花崗巖多形成于構(gòu)造運動后期(post-tectonic),為地殼部分熔融(或深熔)作用產(chǎn)物,標(biāo)志著古陸塊克拉通化結(jié)束。魯西地區(qū)殼源花崗巖多含前期形成的斜長角閃質(zhì)、閃長質(zhì)或 TTG包體,具大量殘余鋯石(年齡通常＞2.55 Ga),這些古老地殼物質(zhì)的再循環(huán)是華北克拉通新太古代晚期強烈構(gòu)造熱事件的結(jié)果,標(biāo)志魯西和華北古陸塊克拉通化完成[5]。表明2 500～2 560 M a是該區(qū)主要的地質(zhì)熱事件,可能是新太古代末期向古元古代過渡時,地殼重新活動加劇的反映[13]。大陸生長是指地幔物質(zhì)通過各種作用進入地殼,導(dǎo)致地殼物質(zhì)數(shù)量增加和體積增大[22]。魯西地塊前寒武紀(jì)變質(zhì)基底主要在2 500～2 560 Ma的新太古代晚期大規(guī)模巖漿侵入活動形成,其中嶧山巖套 TTG類巖石是2 560～2 530M a殼幔巖漿活動的產(chǎn)物,巖體普遍具有片麻狀構(gòu)造,表明經(jīng)歷變質(zhì)變形作用;傲徠山巖套二長花崗巖是2 530～2 500 Ma地殼重熔(或深熔)作用形成的,巖體保留巖漿形成時的組構(gòu)。2 530 Ma是魯西地區(qū)重要的構(gòu)造熱事件,嶧山巖套遭受區(qū)域變質(zhì)作用,未受區(qū)域變質(zhì)作用的傲徠山巖套大規(guī)模殼源花崗巖是前期組成地殼的物質(zhì)部分熔融形成的,與華北克拉通新太古代末超大陸拼合有關(guān)[16]。地殼部分深熔初期形成傲徠山巖套條帶狀二長花崗巖帶,可能是古板塊的邊界,研究其地質(zhì)構(gòu)造背景對了解太古宙末期地球板塊構(gòu)造活動具有重要意義。魯西地區(qū)2 530～2 500 M a殼熔花崗巖的形成,標(biāo)志魯西地區(qū)和華北陸塊克拉通化完成。

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致謝:樣品靶由陶華、葉青制作。鋯石標(biāo)準(zhǔn)由Nasdala和Black提供。圖1由侯建華工程師制作。該文得到山東省地質(zhì)系列圖件編制與綜合研究項目(1212010811029)和北京離子探針中心基礎(chǔ)研究項目的資助。

Zircon SHRIM P U-Pb Dating and the Forming Age of Shimenshan-Fengxianshan Rock in Western Shandong

WANG Shijin1,WAN Yusheng2,3,WANGWei2,3,SONG Zhiyong1,DONG Chunyan2,3,WANG Lifa1,YANG Enxiu1,L IU Qingde4
(1.Shandong Geological Survey Institute,Shandong Jinan 250013,China;2.Chinese Academ y of Geological Sciences,Beijing 100037,China;3.Beijing SHRIM P Center,Beijing 100037,China;4.Qingdao Institute of Marine Geology,Shandong Qingdao 266071,China)

Lithology of Shimenshan rock in western Shandong is mainly gneissic granodio rite,which w as originally classified into intrusive rocks in early period of Archean.According to newly measured zircon SHRIM P U-Pb age as 2530±8Ma,the formation age is determined to be the late period of Archean.Fengxianshan rock ismonzo granite with medium size.Its zircon SHRIM P U-Pb age is 2513±12M a,and intruded by gneissic granodio rite.Shimenshan rock belongs to Yishan rock set of TTG granitoids.It is formed by the intrusion of mantle mixed with crustal magma.Fengxianshan rock is monzogranite rock in Aolaishan rock set.It is formed by melting material at the upper crust(deep penetration).TTG rocks in Yishan rock set with the age of 2560～2530Ma are the production of crust and mantlemagmatism.Rock in general hasa gneissic structure,which showed that it had experienced the metamor phism and deformation.Aolaishan rock set which has not experienced regional metamorphism were formed by partial melting of crustal material in 2530～2500M a.It has colse relation with super continental fitting of craton in the late period of Neoarchean in Northern China.2530Ma is an important tectonic thermal even in western Shandong.

Neoarchean;SHRIM PU-Pb dating;Shimenshan rock;Fengxianshan rock;western Shandong;Shandong province

P534.2;P533

A

2010-07-17;

2010-08-18;編輯:陶衛(wèi)衛(wèi)

王世進(1950—),男,山東煙臺人,教授級高級工程師,主要從事區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)、農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查研究工作;E-mail:shijinw@163.com。

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