劉 陽, 李程明, 鄭 杰, 黃費(fèi)新, 孫 赫, 唐 宇, 許 博

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083;2.中國冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院,北京 100025;3.中國國土資源經(jīng)濟(jì)研究院,北京 101149)

太行山北段麻棚巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡及其意義

劉 陽1,2, 李程明1, 鄭 杰2, 黃費(fèi)新2, 孫 赫2, 唐 宇3, 許 博1

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083;2.中國冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院,北京 100025;3.中國國土資源經(jīng)濟(jì)研究院,北京 101149)

在太行山構(gòu)造-巖漿-多金屬成礦帶上沿NNE向發(fā)育大量的中-酸性侵入巖,其中太行山北段阜平南部的麻棚巖體與石湖金礦成礦因素關(guān)系緊密,因此倍受關(guān)注。本文報道了麻棚巖體北部過渡帶中花崗閃長巖SHR IMP U-Pb年代學(xué)數(shù)據(jù)(125.0±3.4Ma),該年齡是目前已知太行山北段中生代侵入巖年齡值中最年輕的。同時這一結(jié)果表明,直至125Ma,太行山北段的巖漿活動依舊活躍;其次,該年齡對太行山北段NW向斷裂系統(tǒng)的活動時間進(jìn)行了限定。

麻棚巖體 太行山 SHR IMP U-Pb年齡

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太行山構(gòu)造-巖漿-成礦帶內(nèi)(劉占坡等, 2003)(圖1a)沿NNE向展布的燕山期中-酸性侵入巖體,不但與該區(qū)域內(nèi)的多金屬礦床成因關(guān)系密切(鄧晉福等,2007),而且是揭開華北地區(qū)中生代以來構(gòu)造格局演化問題的"鑰匙",因而日益受到地質(zhì)學(xué)界的關(guān)注。已有很多學(xué)者從地質(zhì)演化,巖石地球化學(xué)(牛樹銀等,1994;羅照華等,1999;Wang, 1999;Zhaoet al.,2001;Chenet al.,2003;Wuet al., 2005;喻學(xué)惠等,1996)及年代學(xué)(陳斌等,2005, 2006;劉陽等,2010)方面對它們進(jìn)行了大量研究。出露于河北省靈壽縣新開鄉(xiāng)境內(nèi)土嶺一石湖金礦西北部的麻棚巖體(圖1b)正是其中之一。

原冶金部520隊(冶金部520隊,1993)認(rèn)為,該巖體是石湖金礦成礦主要熱源及礦源。而此后的研究成果(楊殿范等,1994;牛樹銀,1994;王啟超等, 1995;息朝莊等,2008;劉小濱,2009)更充分顯示了麻棚巖體與金礦體的形成關(guān)系密切(牛樹銀等, 1994)。然而,麻棚巖體的的精細(xì)年代學(xué)數(shù)據(jù)尚無報道。本文作者采用鋯石SHR IMP U-Pb測年方法,對該巖體的侵位年齡予以厘定,所獲得的年代學(xué)數(shù)據(jù)較為可靠。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)(北緯113°57’～114°07’,東經(jīng)38°50’～39°00’)位于太行山北段(圖1b)。區(qū)內(nèi)廣泛出露太古界阜平群變質(zhì)巖系,主要巖性為黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、淺粒巖夾斜長角閃巖,該套巖石地層單元普遍遭受強(qiáng)烈區(qū)域變質(zhì)及混合巖化作用(河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989);另外區(qū)內(nèi)尚有零星第四系沿水系兩側(cè)發(fā)育。區(qū)內(nèi)巖漿巖以燕山期花崗巖類為主,并以麻棚巖體為中心大量發(fā)育閃長玢巖(NE向)、煌斑巖(NW向)及輝綠巖(NW向)巖脈群。區(qū)內(nèi)斷裂主要為不同時代形成的NW向、NWW向斷裂系統(tǒng)。

在大地構(gòu)造位置上,研究區(qū)位于華北盆地西北緣與鄂爾多斯盆地東北緣之間。中生代中晚期以來,處于遠(yuǎn)離活動板塊邊緣的大陸巖石圈板塊內(nèi)部,其構(gòu)造變形、巖漿活動、沉積作用復(fù)雜。

圖1 太行山北段金屬礦床(點(diǎn))和巖體分布略圖(a)(Zhaoet al.,2001,劉陽等,2010)及麻棚巖體地質(zhì)圖(b)(河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989)Fig.1 a-Location map of metal deposits and rock masses in Northern Ta ihang M ounta ins(Zhaoet al.,2001; L iuet al.,2010);b-Location ofMapengrock mass(Bureau of geology and m ineral resources of Hebei Prov ine, 1989)

但區(qū)內(nèi)沉積物質(zhì)的大量缺失不利于區(qū)內(nèi)中生代以來的地質(zhì)研究工作,因而通過研究這一時代的巖漿作用恰恰彌補(bǔ)了這一不足。

2 麻棚巖體地質(zhì)特征

研究主體麻棚巖體出露面積64.5km2,沿NNE向深大斷裂侵入(王自立等,2007),與圍巖阜平群地層成侵入接觸,巖體內(nèi)部分帶明顯。巖體可分為中心相、過渡相和邊緣相,巖性依次為:斑狀花崗閃長巖、花崗閃長巖及石英閃長巖,各相之間并無截然界線,呈漸變過渡關(guān)系。

3 采樣位置和實驗方法

3.1 鋯石樣品的制備

鋯石的挑選經(jīng)手工破碎至300μm,再經(jīng)淘洗、電磁選、重液分選后在雙目鏡下挑選,得到含包裹體少、無明顯裂隙且晶型完好的純鋯石。然后將鋯石鑲于靶上并置于環(huán)氧樹脂內(nèi)研磨、拋光,直至鋯石新鮮截面露出,清洗制成樣本(宋彪等,2002)。對靶上鋯石進(jìn)行鏡下透射光和反射光拍照,最后鍍金,裝入SHRAMP-II激光質(zhì)譜儀上以備分析。鋯石的陰極發(fā)光(CL)圖像在北京離子探針中心電鏡室完成(圖2)。

3.2 鋯石定年

鋯石定年在北京離子探針中心利用SHR IMPII完成,分析中以4-8nA的一次離子流沿靶上右側(cè)45°方向轟擊鋯石表面,激光束二次離子經(jīng)能量聚焦后由離子計數(shù)器收集,并依照標(biāo)樣進(jìn)行修正(宋彪等,2002)。標(biāo)樣鋯石TEM(DATA=417Ma)用于元素間分餾校正。鈾、釷、鉛含量的測定用標(biāo)準(zhǔn)斯里蘭卡鋯石SL13(U=2.38×10-4,t=572Ma)校正。每完成3-4點(diǎn)的樣品測試,即用TEM進(jìn)行校正,如此交替進(jìn)行,以保證監(jiān)控和修正結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖2 鋯石樣品陰極發(fā)光圖像(黑色圓點(diǎn)為激光剝蝕位置)Fig.2 Cathodolum inescence images of zircon (Black po ints are the positions of laser points)

數(shù)據(jù)處理及年齡計算采用軟件Squid1.0及Isoplot完成(Ludwig,2003)詳細(xì)的分析流程見宋彪等(2002)。年齡測定數(shù)據(jù)列于表1,U-Pb年齡諧和線及206Pb/238U加權(quán)平均年齡圖見圖3。

3.3 年齡結(jié)果分析

本次測試的7119(7119T W1)號樣品采自麻棚巖體北部過渡帶中(圖1b)。

本次共測試13個數(shù)據(jù)點(diǎn),實際有效數(shù)據(jù)(測試)點(diǎn)8個,得到206Pb/238U加權(quán)平均年齡為125.0 ±3.4Ma。根據(jù)晶形可知,所測鋯石顆粒為巖漿鋯石,并且所測為生長環(huán)帶,所以年齡代表本次巖漿上侵活動。

4 討論

前人(冶金工業(yè)部520隊,1990;張亞雄等, 1994;王季亮等,1994;王啟超等,1995;喻學(xué)惠等, 1996)對不同測試方法所獲得的麻棚巖體年代學(xué)數(shù)據(jù)報道較多(表2),所測得的年齡在147.6～119Ma范圍內(nèi)。但是,得到這些數(shù)據(jù)所利用的方法精確度相對不足。

由于鋯石具有封閉溫度高(>700℃)的特點(diǎn),因此鋯石U-Pb測年法是目前公認(rèn)的精細(xì)年代學(xué)測試方法。該方法主要可分為兩類(Simon L and NigelM,2007):一類是熱電離質(zhì)譜法(T IMS),這種方法所獲得的年代學(xué)數(shù)值被認(rèn)為最為精確,然而前期化學(xué)分離工作的要求條件苛刻,使得該方法難以推廣;另一類是激光剝蝕與電感耦合等離子體質(zhì)譜法(LA-I CP-MS)及二次離子質(zhì)譜法(SHR IMP)均屬表面原位測量方法,相對而言較熱電離質(zhì)譜法對實驗環(huán)境要求低,且操作簡單,目前已得到廣泛應(yīng)用。而其中又以SHR IMP U-Pb測試方法更加精確。太行山北段沿北東向出露大規(guī)模中生代巖漿巖帶,以中酸性巖為主,前人(陳智超等,2006;劉陽等, 2010)對太行山北段幾個巖體進(jìn)行年代學(xué)研究得出(圖1、表2)的SHR IMP U-Pb年齡值均在139.8～129.0Ma范圍之內(nèi),而本文所報道的數(shù)據(jù)將這一區(qū)間加以擴(kuò)大,由此限定太行山中生代巖漿活動的活躍期應(yīng)在140～125Ma之間,而這一年齡范圍恰好屬于燕山運(yùn)動第Ⅲ幕(晚燕山期)后期。

圖3 麻棚巖體7119號樣品等時線Fig.3 SHR IM P U-Pb Zircon concordia diagram of theMapeng gran ite

表1 麻棚巖體SHR IM P年齡測試數(shù)據(jù)表Table1 SHR IM P U-Pb isotopic age data of theMapeng gran ite

表2 麻棚巖體及其鄰區(qū)巖體的年代學(xué)數(shù)據(jù)Table2 Age data of the gran ites in Mapeng and neighboring area in northern Ta ihangM ounta ins

其次,太行山北段普遍發(fā)育大量走向NW的斷裂系統(tǒng)(圖1a,b;河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989)均具有走滑特征。在麻棚巖體北部,該段裂系統(tǒng)切穿麻棚巖體過渡帶,并使該巖體產(chǎn)生了平面上約1km的斷距。由本文所報道的年齡數(shù)據(jù)亦可判定這一段裂系統(tǒng)的形成年代晚于125Ma。

需指出的是,本區(qū)的巖漿活動為成礦物質(zhì)的遷移、富集提供了充足的熱液來源和驅(qū)動力,斷裂構(gòu)造的發(fā)育和活動為成礦熱液的運(yùn)移、沉淀和富集提供通道和良好的儲礦空間(Wyllieet al.,1962)。楊殿范和李高山(1994)指出,麻棚巖體的的巖漿分異性較好。而本次測得的年代學(xué)數(shù)據(jù)證明麻棚巖體所在周邊區(qū)域在125Ma左右仍為熱事件活躍期,這一年代早于華北地區(qū)金礦床形成(約120Ma)的時間(Yanget al.,2003)。由此進(jìn)一步說明,直至此時段,麻棚巖體仍有機(jī)會為石湖金礦提供成礦物質(zhì)并充當(dāng)該礦的熱源。

由于時間倉促并未對該巖體中心相斑狀花崗閃長巖的年齡進(jìn)行測試,這一工作將在今后進(jìn)行補(bǔ)充研究。

5 結(jié)論

本文通過SHR IMP U-Pb測年法測得麻棚巖體過渡帶中花崗閃長巖年齡值為125±3.4Ma。

致謝 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)王瑜教授對測試工作的指導(dǎo)和幫助,中國地質(zhì)大學(xué)(北京)張長厚教授對本文野外、室內(nèi)直至成文過程中提出的寶貴意見。北京SHR IMP中心劉敦一研究員對測年工作的支持和幫助。特別鳴謝中國地質(zhì)調(diào)查局張洪濤教授、陳仁義研究員以及中國地質(zhì)科學(xué)院李錦軼研究員對本文的支持。

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[附中文參考文獻(xiàn)]

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The Zircon SHRIM P U-Pb Age ofMapeng Gran ite Complex in the Northern Ta ihang Shan M ounta ins and Its Implications

L IU Yang1,2, L ICheng-Ming1, Zheng Jie2, HUANG Fei-xin2, SUN He2, TANG Yu3, XU Bo1
(1.China University of Geosciences,Beijing 100083; 2.Institute of M ineral Rresources Research,China M etallurgical Geology Bureau,Beijing 100025; 3.Chinese Academy of Land and Resource Econom ics,Beijing 1011499)

A lot of inter mediate acid intrusions are distributed along the tectonic-magmatic-polymetallic metallogenic belt in the Taihang Shan Mountains of the NEE direction.TheMapeng complex granite in the southern Fuping in the northern TaihangMountains receivesmuch attention because of its close relationship with ore-for ming elements of the Shihu gold deposit.This paper reports the data of the SHR IMP U-Pb age(125.0±3.4 Ma) in the transitional zone of the northern Mapeng granite complex.This is the youngest among the data of the known Mesozoic intrusions in the northern Taihang ShanMountains.Meanwhile,this result shows that until125Ma themagmatic activityof the northern Taihang ShanMountainwas stillongoing,and it also defines the time span of activity of the NW fault-system in this area.

Mapeng granite complex,Taihang ShanMountains,SHR IMP,U-Pb age

book=7,ebook=295

P548+P597.1

A

0495-5331(2010)04-0622-06

2010-05-19;

2010-07-05;[責(zé)任編輯]張 萍。

國家自然科學(xué)基金項目(40672150)資助。

劉陽(1981年-),男,中國地質(zhì)大學(xué)(北京)博士生,區(qū)域構(gòu)造解析專業(yè),主要從事太行山北段、岡底斯東段構(gòu)造研究,E-mail:liuyang@cmgb.cn。