溫淑女，梁新權(quán)，范蔚茗，王岳軍，池國(guó)祥，梁細(xì)榮，周云，蔣英

(1.中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510640;2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049;3.Department of Geology，University of Regina，Regina，Saskatchewan，Canada S4S 0A2)

0 引言

花崗巖作為組成大陸地殼的重要組成部分，其巖漿作用是大陸地殼內(nèi)部熱和物質(zhì)傳遞最主要的機(jī)制。近年來(lái)，隨著大陸動(dòng)力學(xué)研究的興起，花崗巖的研究受到越來(lái)越多的關(guān)注，成為探索大陸巖石圈結(jié)構(gòu)、組成與演化的有效探針。通過(guò)對(duì)花崗巖的研究可以追蹤殼－幔相互作用的演化軌跡，進(jìn)而解譯大陸生長(zhǎng)、演化的歷史。因而，探索花崗巖的成因及其與大陸地殼生長(zhǎng)或深部的殼－幔相互作用過(guò)程，是花崗巖研究的一個(gè)重要前沿課題。海南島出露有大面積晚古生代－中生代花崗質(zhì)巖石，對(duì)于其精細(xì)的時(shí)空分布和成因機(jī)制，尚缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。海南島地處歐亞板塊、印度板塊及太平洋板塊的交接部位，是古特提斯構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域的疊置區(qū)，具有極其復(fù)雜的構(gòu)造－巖漿作用和大地構(gòu)造演化歷史。因此，對(duì)區(qū)域上花崗質(zhì)巖漿開(kāi)展研究工作，為正確理解海南島在中國(guó)東南部和東南亞地區(qū)晚古生代－中生代構(gòu)造和古地理格局具有重要的意義(楊樹(shù)鋒等，1989;Hsü et al.，1990;夏邦棟等，1991;方中等，1993;Metcalfe et al.，1993;陳海泓和肖文交，1998;李獻(xiàn)華等，2000a，2000b)。前人對(duì)海南島內(nèi)廣泛分布的海西－印支期花崗巖開(kāi)展了一些年代學(xué)、巖石學(xué)以及地球化學(xué)等方面的研究工作(夏邦棟等，1990;馬大銓等，1991;俞受鋆，1992;方中等，1992，1995;付建明，1996;王大英和云平，1999;許德如等，2003;云平等，2004，2005;李孫雄等，2005)。然而，由于傳統(tǒng)研究方法和技術(shù)的局限性，如花崗巖的形成時(shí)代主要采用Rb-Sr、鋯石U-Pb稀釋法、顆粒鋯石逐層蒸發(fā)等方法獲得了變化較大的形成年齡。同時(shí)基于單一的全巖Sm-Nd同位素結(jié)果，可能記錄的是經(jīng)過(guò)多次地質(zhì)事件后、被重置而均一化的混合結(jié)果，很難有效識(shí)別其巖漿源區(qū)的真實(shí)信息，特別是殼－幔相互作用的信息。因此，無(wú)法有效的約束島內(nèi)海西－印支期的花崗質(zhì)巖漿作用精細(xì)的時(shí)空展布特征，也就限制了對(duì)其物質(zhì)來(lái)源、巖漿演化序列及成巖大地構(gòu)造背景的理解。

近年來(lái)，隨著高精度鋯石微區(qū)年代學(xué)和Hf同位素研究的發(fā)展，對(duì)海南島內(nèi)海西－印支期花崗巖的研究再次引起眾多學(xué)者的關(guān)注(謝才富等，2005，2006a，2006b;Li et al.，2006;陳新躍等，2011;周佐明等，2011)。目前在花崗巖的成因機(jī)制、產(chǎn)出構(gòu)造背景等研究取得了一些重要的進(jìn)展。然而，由于海南島植被覆蓋嚴(yán)重、風(fēng)化強(qiáng)烈等因素，新鮮的花崗巖露頭較少，所以在研究程度上仍較局限。而且，對(duì)鋯石原位Hf同位素的研究還相對(duì)缺乏。由于鋯石抗風(fēng)化和干擾的能力強(qiáng)，其Hf同位素體系具有很高的穩(wěn)定性，并且大多數(shù)鋯石中含有0.5% ～2%的Hf，而Lu的含量極低，Lu/Hf比值較低(176Lu/177Hf比值通常小于0.002)，由176Lu衰變生成的176Hf極少，因而所測(cè)定鋯石的176Lu/177Hf比值基本代表了其形成時(shí)體系(即源區(qū))的Hf同位素組成，從而為討論其源區(qū)屬性和成因提供了重要信息(Patchett et al.，1982;Knudsen et al.， 2001;Kinny and Mass，2003)。配合其微區(qū)的U-Pb年齡測(cè)定，鋯石的微區(qū)Hf同位素?cái)?shù)據(jù)可以對(duì)該鋯石的成因演化提供重要的制約參數(shù)(吳福元等，2007)。因此，為了更好的討論花崗巖的巖漿源區(qū)及成因過(guò)程，對(duì)花崗巖中鋯石Hf同位素組成的研究也尤為重要。

本文針對(duì)海南島樂(lè)東縣志仲巖體中的兩個(gè)黑云母二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行了精確的LA-ICP-MS鋯石微區(qū)U-Pb定年及其Hf同位素組成的研究，并結(jié)合前人研究成果，探討其形成時(shí)代、成因機(jī)制及其對(duì)海南島大地構(gòu)造和巖石圈演化的約束。

1 地質(zhì)背景和巖相學(xué)特征

海南島是一大陸型島嶼，以瓊州海峽與華南大陸相連。該區(qū)地層除侏羅系外，從中元古界至第四系，均見(jiàn)出露(汪嘯風(fēng)等，1991a)。中、新元古界抱板群和石碌群主要出露于抱板、大蟹嶺、沖卒嶺、上安、黃竹嶺、石碌等地(張仁杰等，1991;張業(yè)明和張仁杰，1997)，是本區(qū)出露最古老的地層，由高綠片巖相－角閃巖相變質(zhì)巖組成。下古生界出露齊全，包括寒武系及奧陶系的淺變質(zhì)頁(yè)巖、砂巖、粉砂巖、板巖和下志留統(tǒng)砂巖，其中寒武系僅發(fā)育于三亞和萬(wàn)寧地區(qū)(姚華舟和黃照先，1999;姚華舟等，1999;曾慶鑾等，2003，2004)。上古生界包括有泥盆系灰?guī)r、砂巖、粉砂巖及泥巖，石炭系板巖、變火山巖和二疊系灰?guī)r、砂巖等，主要分布在九所－陵水?dāng)嗔岩员?虞子治，1989;陳培哲等，1997;唐作友和馮少南，1998;胡寧等，2001;張仁杰等，2002;龍文國(guó)等，2007)。中生界主要有分布于島東的下三疊統(tǒng)粗碎屑巖、泥頁(yè)巖及廣泛分布的白堊系紅色粗碎屑巖夾泥頁(yè)巖、火山巖等。海南島構(gòu)造形跡復(fù)雜，主要以東西向及北東向構(gòu)造為主，其次為北西向。東西向構(gòu)造自北向南以王五－文昌、昌江－瓊海、尖峰－吊羅及九所－陵水?dāng)嗔褞榇恚睎|向構(gòu)造主要有戈枕斷裂和白沙斷裂(汪嘯風(fēng)等，1991b)(圖1)。

海南島巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，巖漿巖分布廣泛，具有多期次活動(dòng)特征。侵入巖占全島面積的51% ，噴出巖占全島面積的13%。侵入巖以中－酸性巖為主，其中以海西－印支期花崗巖類(lèi)分布最為廣泛，占全島面積的40%;其次為燕山晚期的花崗巖類(lèi)，巖性主要為花崗閃長(zhǎng)巖和黑云母二長(zhǎng)花崗巖。噴出巖以新生代玄武巖為主，主要分布在王五－文教斷裂以北。此外，有少量的元古代和加里東期的花崗巖和基性－超基性火山巖出露(雷裕紅，2005)。目前初步填圖發(fā)現(xiàn)，早二疊世侵入巖體有五指山(包括便文村、什敗、行干、什暗、方滿(mǎn)等石英閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)巖巖體)和育才(包括紅水嶺輝長(zhǎng)輝綠巖、毫老發(fā)、抱郎、志仲、乘順嶺等地細(xì)粒含斑黑云(二云)二長(zhǎng)花崗巖和石英閃長(zhǎng)巖)兩個(gè)超單元;中二疊世有通什侵入巖超單元，包括山牛塘、通什、中林嶺、黃山水庫(kù)等石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖等侵入體;晚二疊世有道票嶺和祿馬兩個(gè)花崗巖超單元，包括保國(guó)、那佩、東嶺、白茶、大田等7個(gè)二云母花崗巖侵入體;早三疊世有尖峰1個(gè)超單元，包括尖峰嶺、黑領(lǐng)、瘦嶺、進(jìn)嶺等4個(gè)正長(zhǎng)花崗巖或花崗斑巖侵入體;中三疊世有袁水、立才、六連嶺、萬(wàn)寧4個(gè)超單元，包括石墩、長(zhǎng)安、六連嶺、前鋒、結(jié)尾等14個(gè)黑云母花崗巖或角閃石黑云母二長(zhǎng)花崗巖侵入體。顯然，廣泛分布的早二疊世－中三疊世花崗巖的時(shí)空分布以及地球化學(xué)性質(zhì)和形成背景尚有很大的研究空間。

本次研究的兩個(gè)花崗巖樣品(HN0832和HN0909)均采自海南島樂(lè)東縣育才超單元志仲巖體(圖1)，該巖體呈北東東向展布，侵入下志留統(tǒng)空列村組，北側(cè)和南側(cè)分別被印支晚期及燕山晚期花崗巖侵入。前人所測(cè)得的該巖體同位素年齡有鋯石Pb-Pb等時(shí)線(xiàn)法282±11 Ma及U-Pb諧和曲線(xiàn)下交點(diǎn)253±2 Ma(馬大銓等，1991)，年齡值變化較大。樣品 HN0832 采自樂(lè)東志仲鎮(zhèn)(109°14'35″E，18°37'42″N)，巖性為細(xì)粒－中粗粒巨斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖，片麻狀構(gòu)造，中粒－中粗巨斑狀花崗結(jié)構(gòu)，斑晶為鉀長(zhǎng)石，其主要礦物組成有石英(～30%)、鉀長(zhǎng)石(～33%)、斜長(zhǎng)石(～29%)、黑云母(～8%)，副礦物有磷灰石、榍石、鋯石、磁鐵礦等。樣品HN0909采自樂(lè)東千家鎮(zhèn)木棉村 (109°10'05″E，18°38'40″N)，巖性為中粒角閃黑云母二長(zhǎng)花崗巖，片麻狀構(gòu)造，中細(xì)粒似斑狀花崗結(jié)構(gòu)，斑晶為鉀長(zhǎng)石，其主要礦物組成包括有石英(～28%)、鉀長(zhǎng)石(～35%)、斜長(zhǎng)石(～28%)、黑云母(～7%)、角閃石(～2%)，副礦物為榍石、鋯石、磷灰石等。具體采樣位置見(jiàn)圖1。

2 分析方法

新鮮的全巖樣品粉碎至0.3～0.1 mm的粒級(jí)，經(jīng)淘洗分選、磁選和重液分離獲得富集鋯石的重砂。在雙目顯微鏡下挑選出晶形好，無(wú)裂隙、透明干凈的自形鋯石顆粒，在玻璃板上用環(huán)氧樹(shù)脂固定，并拋磨至鋯石核部出露，然后進(jìn)行反射光和透射光照相，并做陰極發(fā)光(CL)成像分析，并根據(jù)CL圖像顯示的鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)選定位置進(jìn)行微區(qū)U-Pb定年和Hf同位素分析。鋯石陰極發(fā)光圖像在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的JXA-8100電子探針儀器上完成，分析電壓為15 kv，電流為3×10－8A。鋯石U-Pb定年及Lu-Hf同位素測(cè)定工作均在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。鋯石U-Pb定年工作所用的等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)為美國(guó)Varian公司生產(chǎn)的820-MS型。鋯石原位Lu-Hf同位素測(cè)定采用英國(guó)Nu Instruments公司生產(chǎn)的Nu Plasma HR多接收器電感耦合等離子質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)。采用的激光剝蝕系統(tǒng)為德國(guó)MicroLas公司生產(chǎn)的GeoLas 200M，該系統(tǒng)由德國(guó)Lambda Physik公司的Compex 102 ArF準(zhǔn)分子激光器(波長(zhǎng)193 nm)以及MicroLas公司光學(xué)系統(tǒng)組成。

圖1 海南島地質(zhì)簡(jiǎn)圖(圖中年齡數(shù)據(jù)引自L(fǎng)i et al.，2006;謝才富等，2006a;陳新躍等，2012)Fig.1 Simplified geological map of Hainan Island(the noted ages are from Li et al.，2006;Xie et al.，2006a;Chen et al.，2012)

鋯石原位Lu-Hf同位素分析與鋯石U-Pb定年及微量元素分析的ICP-MS使用同一臺(tái)激光剝蝕系統(tǒng)，對(duì)樣品進(jìn)行一次性剝蝕完成，分別由ICP-MS與MC-ICP-MS兩臺(tái)儀器同時(shí)采集各自的信號(hào)進(jìn)行測(cè)定(Yuan et al.，2008)。激光剝蝕以He作為剝蝕物質(zhì)的載氣，束斑直徑為44 μm，激光頻率為10 Hz，脈沖能量90 mJ，每個(gè)分析點(diǎn)的氣體背景采集時(shí)間為30 s，信號(hào)采集時(shí)間為40 s。數(shù)據(jù)分析前用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST610進(jìn)行儀器的最佳化。鋯石年齡采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500進(jìn)行同位素比值分餾校正，每隔5個(gè)樣品分析點(diǎn)測(cè)定一個(gè)標(biāo)樣，以保證標(biāo)樣和樣品的儀器條件完全一致。在20次鋯石分析前后各測(cè)一次外標(biāo)GSE-1G，以29Si作內(nèi)標(biāo)來(lái)校正鋯石中U、Th和Pb等元素的含量，詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程和儀器參數(shù)可參見(jiàn)文獻(xiàn)(Yuan et al.，2004)。數(shù)據(jù)處理采用 GLITTER 4.4 程序(Jackson et al.，2004);加權(quán)平均年齡及諧和圖的繪制采用ISOPOLT 3.0(Ludwig et al.，2003)完成，分析及計(jì)算誤差均為1σ。

Lu-Hf同位素組成測(cè)定用采用176Lu/175Lu=0.02669(Bievre and Taylor，1993)和176Yb/172Yb=0.5886(Chu et al.，2006)進(jìn)行同位素異位干擾校正計(jì)算測(cè)定樣品的176Lu/177Hf和177Hf/177Hf比值。在樣品測(cè)定期間，以標(biāo)樣91500作為外部標(biāo)準(zhǔn)，其176Hf/177Hf推薦值為 0.2823075 ±58(2σ)(Wu et al.，2006)，Mon-1、GJ-1 作為外部參考標(biāo)準(zhǔn)，其176Hf/177Hf推薦值為 0.282739 ± 26(2σ)(Woodhead and Hergt，2005)和0.282015 ± 19(2σ)(Elhlou et al.，2006)。εHf的計(jì)算采用176Lu 的衰變常數(shù)為 1.867 × 10－11a－1(Scherer et al.，2001)。εHf(t)和Hf模式年齡計(jì)算中采用的球粒隕石和虧損地幔的176Hf/177Hf比值分別為0.282772(Blichert-Toft and Albarede，1997)和0.28325(Griffin et al.，2002)，二階段模式年齡計(jì)算中采用平均地殼的fcc為 －0.55(Griffin et al.，2002)。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年齡

圖2 代表性鋯石顆粒CL圖像Fig.2 CL images of representative zircons

大部分鋯石以淺棕、淺褐及褐色為特征，無(wú)色和紫色鋯石少見(jiàn)。透明至半透明，以半透明為主，晶體自形程度較高，多為柱狀或短柱狀，顆粒長(zhǎng)度從150 μm到270 μm，長(zhǎng)寬比變化于 1.5 ～3 之間。在陰極發(fā)光圖像上(圖2)，大部分鋯石具有巖漿振蕩環(huán)帶，且部分具有核部結(jié)構(gòu)，少數(shù)具有扇形分帶結(jié)構(gòu)，顯示典型巖漿成因鋯石特征(吳元保等，2004)。

鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果列于表1，其年齡諧和圖見(jiàn)圖3。樣品HN0832共進(jìn)行了21個(gè)點(diǎn)的分析，具有較高且變化較大的Th、U含量，分別為520～1048 μg/g 和2214 ～3516 μg/g，Th/U 比值變化范圍為0.23～0.41，暗示其巖漿成因的特征(吳元保等，2004)。從U-Pb諧和圖(圖3a)中可見(jiàn)，所有點(diǎn)均落在諧和線(xiàn)及其附近，表明這些鋯石形成以來(lái)，U-Pb體系保持封閉，沒(méi)有發(fā)生放射成因Pb或U的丟失或加入。21個(gè)分析點(diǎn)206Pb/238U表觀(guān)年齡變化于267～276 Ma，加權(quán)平均年齡為 272.4 ±1.5 Ma(95%置信度，MSWD=0.45)，代表了該花崗巖的結(jié)晶年齡。

樣品HN0909共進(jìn)行了20個(gè)點(diǎn)的分析，與樣品HN0832相比，除兩個(gè)分析點(diǎn)具有較高的Th和U含量(HN0909-05:Th=667 μg/g;U=1988 μg/g;Th/U=0.34 和HN0832-16:Th=1185 μg/g;U=2133 μg/g;Th/U=0.56)外，其他分析點(diǎn)的Th、U含量普遍較低，分別為88 ～562 μg/g和460 ～1703 μg/g。Th/U比值為0.16～0.40，具有巖漿成因的特征。在U-Pb諧和圖上(圖3b)，大多數(shù)點(diǎn)落在諧和線(xiàn)及其附近。其中樣品點(diǎn)HN0909-04和HN0909-19明顯偏離諧和線(xiàn)，表現(xiàn)為207Pb/235U的比值偏大，可能與207Pb的含量難以測(cè)準(zhǔn)有關(guān)。樣品點(diǎn)HN0909-05和HN0909-16稍微偏離諧和線(xiàn)，且年齡值較小，很可能由于其Th、U含量較高，常引起鋯石的非晶質(zhì)化作用，鋯石形成時(shí)的封閉體系遭破壞，導(dǎo)致了Pb丟失，影響同位素比值的測(cè)定。其余16個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U年齡變化于262～284 Ma，其加權(quán)平均年齡為271.7±3.0 Ma(95%置信度，MSWD=3.7)，代表該巖石的形成年齡。

表1 海南島樂(lè)東地區(qū)志仲巖體鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素測(cè)試結(jié)果Table1 LA-ICP-MS zircon U-Pb results for the Zhizhong granite from the Ledong area in Hainan Island

圖3 樣品HN0832(a)和HN0909(b)的鋯石U-Pb諧和圖Fig.3 Zircon U-Pb concordia diagrams for samples HN0832(a)and HN0909(b)

圖4 樣品HN0832和HN0909的鋯石εHf值和tDM概率直方圖Fig.4 Probability plots of εHfand tDMof samples HN0832 and HN0909

3.2 鋯石Lu-Hf同位素

鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果和εHf與tDM頻譜圖分別見(jiàn)表2及圖4。所有鋯石分析點(diǎn)的176Lu/177Hf比值均小于0.002，表明鋯石在形成后具有極低量的放射成因Hf積累。樣品HN0832的21個(gè)分析點(diǎn)

的176Hf/177Hf比值變化于 0.282503 ～0.282613，加權(quán)平均值為 0.282568 ± 0.000012(2σ)，εHf(272 Ma)為-3.7 ～ +0.2，加權(quán)平均值為-1.49 ±0.42。二階段 Hf模式年齡(tDM2)變化于 1.29～1.53 Ga，峰值為1.41 Ga。樣品HN0909 的20 個(gè)分析點(diǎn)的176Hf/177Hf比值變化于 0.282554 ～0.282686，加權(quán)平均值為0.282612 ±0.000016(2σ)，εHf(272 Ma)值在零左右波動(dòng)，其中50%大于0，變化于+0.1～+2.8，對(duì)應(yīng)的二階段模式年齡(tDM2)為 1.12 ～1.29 Ga;其余點(diǎn)的 εHf(272 Ma)值≤0，為-1.8 ～0，Hf二階段模式年齡(tDM2)變化于1.30 ～1.42 Ga;所有20個(gè)點(diǎn)給出的Hf模式年齡峰值為1.33 Ga。

表2 海南島樂(lè)東地區(qū)志仲巖體鋯石LA-ICP-MS Lu-Hf同位素分析結(jié)果Table2 LA-ICP-MS zircon Lu-Hf results for the Zhizhong granite from the Ledong area in Hainan Island

4 討論

4.1 巖體的形成時(shí)代及巖漿作用特征

關(guān)于志仲巖體的形成時(shí)代，過(guò)去根據(jù)巖體之間的侵入接觸關(guān)系以及傳統(tǒng)的鋯石Pb-Pb、U-Pb同位素測(cè)年結(jié)果，將其劃分為海西－印支期花崗巖，約為282～253 Ma，年齡值變化較大，具有較大的不確定性。本次獲得的兩個(gè)花崗巖樣品的年齡值分別為272.4 ±1.5 Ma和271.7 ±3.0 Ma，在誤差范圍內(nèi)一致，表明位于瓊中巖基南部的志仲巖體應(yīng)該形成于約272 Ma，屬早二疊世晚期。與前人所報(bào)道的位于海南島北部邦溪地區(qū)變質(zhì)基性巖(269 Ma，Xu et al.，2007)、中部瓊中地區(qū)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖(278～269 Ma，謝才富等，2006a)、五指山地區(qū)及萬(wàn)寧、陵水等地的片麻狀花崗巖的形成時(shí)代(262～269 Ma，Li et al.，2006;陳新躍等，2012)相似(見(jiàn)圖1)，表明它們屬于同期巖漿作用不同幕次的產(chǎn)物，其巖漿作用的特征顯示以中酸性侵入巖為主夾少量基性巖漿作用。

4.2 源區(qū)屬性及其成殼信息

關(guān)于海南二疊紀(jì)花崗巖的成因及其源區(qū)屬性前人做過(guò)一些研究，如謝才富等(2006a)在瓊中地區(qū)獲得鋯石SHRIMP U-Pb年齡為272 Ma的鉀玄質(zhì)侵入巖，明顯富集大離子親石元素和輕稀土元素，強(qiáng)烈虧損Nb和Ta，結(jié)合其富集Sr-Nd同位素組成特征(如(87Sr/86Sr)i=0.70859 ～ 0.71425;εNd(t)=－2.77～ －7.49)，認(rèn)為其來(lái)源于 EMⅡ型地幔源區(qū)，其源區(qū)的富集是與石炭紀(jì)－早二疊世華南板塊向印支板塊俯沖時(shí)洋殼及陸源沉積物在深部產(chǎn)生的大量流體 －熔體對(duì)虧損地幔的交代有關(guān)。Li et al.(2006)在五指山地區(qū)獲得的鋯石SHRIMP U-Pb年齡為267～262 Ma準(zhǔn)鋁至弱過(guò)鋁質(zhì)的花崗片麻巖，地球化學(xué)特征指示其為鈣堿性I型花崗巖，其初始87Sr/86Sr比值為 0.7074 ～0.7105，εNd(265 Ma)值為－3.07～－7.72，可解釋其為玄武質(zhì)巖漿的分離結(jié)晶并混染了部分地殼物質(zhì)的產(chǎn)物，源區(qū)為受到俯沖交代的富集巖石圈地幔。志仲巖體也明顯地與瓊中和五指山巖體以及菲律賓Mindoro巖體具有一致的島弧地球化學(xué)特征，即相對(duì)Ta、Nb、Hf、Zr、Y 和Yb明顯富集 K、Rb、Ba、Th、Ce 和Sm(Knittel et al.，2010;Li et al.，2006;Wen et al.，2013 待發(fā)表)。這些花崗巖所具有的幔源信息在本次Hf同位素研究中得到進(jìn)一步證實(shí)。兩個(gè)樣品的鋯石εHf(t)值變化范圍為 －3.7至 +2.8，εHf(t)值有正有負(fù)，顯示志仲巖體鋯石顆粒Hf同位素組成的不均一性和殼幔相互作用特征。根據(jù)兩階段Hf同位素模式年齡計(jì)算，tDM2(Hf)值變化于 1.12 ～1.53 Ga，形成主要為1.41 Ga的峰值，次要峰值為1.33 Ga，揭示其源區(qū)可能主要是由地殼中火成巖物質(zhì)的重熔而成的。部分鋯石的εHf(t)為正值(表2，圖5)，說(shuō)明在其形成過(guò)程中有一定比例新生幔源物質(zhì)的加入。εHf和tDM2在兩個(gè)樣品中有明顯的區(qū)別，可能是源區(qū)不均一、幔源組分加入程度不同所致。這些變化的Hf同位素說(shuō)明其源區(qū)可能為混合的不均一巖漿源區(qū)。

此外，志仲巖體所有鋯石兩階段Hf同位素模式年齡(tDM2(Hf))所顯示的年齡峰值與 Li et al.(2006)所獲得的五指山片麻巖的Nd模式年齡(1.29～1.54 Ga)，以及與島內(nèi)九所 － 陵水?dāng)嗔岩员钡暮Ｎ?－印支期花崗巖 Nd模式年齡(1.3～2.5 Ga)的統(tǒng)計(jì)峰值1.4 ～1.6 Ga相近(許德如等，2001;雷裕紅等，2005;謝才富等，2006a;Li et al.，2006)，表明該區(qū)在中元古代(～1.4 Ga時(shí)期)發(fā)生過(guò)一次重要的成殼事件，這一事件與海南島內(nèi)中元古代花崗質(zhì)巖漿作用(1400 Ma)相吻合(俞受鋆等，1992;丁式江等，1995;梁新權(quán)等，1995;龍文國(guó)等，2001;Li et al.，2002;許德如等，2006)。因此，該區(qū)早二疊世花崗質(zhì)巖漿作用很可能是中元古代地殼中老的火成巖物質(zhì)再循環(huán)的產(chǎn)物，同時(shí)有一定比例新生地幔物質(zhì)的參與。如同時(shí)期變基性巖的存在(Xu et al.，2007)以及區(qū)域上花崗巖普遍具有較低的εNd(t)值(謝才富等，2006a;Li et al.，2006)都是其有力佐證。此外，其變化的εHf(t)值，如在εHf(t)－t演化圖上，大多數(shù)鋯石Hf同位素組成落在元古代地殼與虧損地幔演化趨勢(shì)線(xiàn)之間(圖5)，可能暗示殼－幔混合作用是該巖體花崗巖形成的重要方式，也是該區(qū)晚古生代花崗質(zhì)巖石成因的重要機(jī)制。

圖5 樣品HN0832和HN0909的鋯石εHf(t)-t投影圖Fig.5 Plot of εHf(t)vs t for zircons from samples HN0832 and HN0909

4.3 構(gòu)造意義

海南島由于其所處的特殊構(gòu)造位置，位于特提斯和太平洋兩大構(gòu)造域的交匯處，目前對(duì)于其廣泛分布的海西－印支期花崗質(zhì)巖漿的產(chǎn)出構(gòu)造背景一直存在爭(zhēng)議。一部分學(xué)者認(rèn)為島內(nèi)廣泛發(fā)育的海西－印支期巖漿作用與特提斯洋閉合俯沖及隨后的印支與華南板塊的碰撞拼合有關(guān)(李孫雄等，2005;謝才富等，2006a;唐立梅等，2010;陳新躍等，2012);而另一些研究者認(rèn)為其巖漿作用與古太平洋的西向俯沖有關(guān)，屬于華南東南沿海大陸巖漿弧的一部分，指示華南印支造山作用可能開(kāi)始于早二疊世晚期(約270 ～260 Ma)(Li et al.，2006;Li and Li，2007)。我們對(duì)于海南島二疊紀(jì)花崗巖的形成構(gòu)造背景的認(rèn)識(shí)傾向于前者。其理由是:

(1)海南島所發(fā)育的海西－印支期花崗巖，不論巖石類(lèi)型或地球化學(xué)特征，還是形成時(shí)代等諸方面，與三江構(gòu)造帶可以進(jìn)行對(duì)比，而與華南造山帶明顯的不同。至今為止，在華南內(nèi)部至東南沿岸所發(fā)現(xiàn)的印支期花崗巖主要屬于中晚三疊世碰撞型或碰撞后花崗巖，如大容山復(fù)式花崗巖基和臺(tái)馬紫蘇花崗巖都是典型的S型花崗巖(王德滋和劉昌實(shí)，1986;鄧希光等，2004;Chen et al.，2011)，可能與碰撞擠壓逆沖加厚有關(guān);而呈東西向展布的南嶺印支期花崗巖，其形成可能滯后于主碰撞期的伸展階段(王德滋，2004)。相反，在華南與印支板塊之間的三江構(gòu)造帶存在大量的與古特提斯洋俯沖、消亡以及板塊碰撞有關(guān)的二疊紀(jì)－三疊紀(jì)的島弧巖漿巖和碰撞花崗巖，時(shí)間跨度比較大，如瀾滄江構(gòu)造帶南部金紅地區(qū)與俯沖有關(guān)的282～284 Ma花崗閃長(zhǎng)質(zhì)侵入巖(Hennig et al.，2009)、金沙江晚古生代蛇綠巖帶南側(cè) 263～268 Ma侵入雜巖體(Jian et al.，2008)、滇西哀牢山構(gòu)造帶中的代表弧后盆地的287 Ma五素火山巖和265 Ma雅軒橋火山巖(Fan et al.，2010)、Truong Son 造山帶 272 ～386 Ma的Dienbien雜 巖 體 (Phan et al.，1991;Lan et al.，2000)，等等。海南島海西－印支期花崗巖形成時(shí)代跨度亦大，從早、中、晚二疊世到早、中、晚三疊世均有發(fā)育。巖石形成構(gòu)造背景也多樣，從島弧型花崗巖到碰撞型或碰撞后花崗巖都有發(fā)育(Li et al.，2006;Li and Li，2007;謝才富等，2006a;李孫雄等，2005)，與三江構(gòu)造帶所發(fā)育的花崗巖可以進(jìn)行對(duì)比。最近，Knittel et al.(2010)報(bào)道了菲律賓Mindoro存在具島弧地球化學(xué)特征的二疊紀(jì)花崗巖(250～270 Ma)，它可能與海南海西－印支期花崗巖一樣亦處于古特提斯構(gòu)造帶上，與古特提斯的形成有關(guān)?？紤]到紅河－哀牢山走滑帶新生代的走滑作用(Tapponnier et al.，1990)，海南島與菲律賓可能在晚古生代處于相近的位置，同時(shí)都處于古特提斯演化的構(gòu)造帶上。顯然，古太平洋板塊的西向俯沖很難解釋這些巖漿作用的時(shí)空特征。事實(shí)上，目前大多數(shù)的學(xué)者傾向于認(rèn)為古太平洋板塊的西向俯沖可能始于中侏羅世(Engebretson et al.，1985;Zhou et al.，2000;Wang et al.，2005，2007a;Shu et al.，2008;Morley，2012);

(2)海南邦溪、晨星、美子林等地發(fā)育晚古生代變基性火山巖，高度虧損Th、Nb、Ta和輕稀土元素，εNd(t)＞0，與洋中脊玄武巖類(lèi)似，可能形成于大洋環(huán)境(李獻(xiàn)華等，2000a，b)。這與金沙江－雙溝－Song Ma蛇綠巖在形成時(shí)代上(360～300 Ma)基本一致，可能代表了東古特提斯洋東南側(cè)的殘片(Gatinsky，1986;Van Due Chuong，1995;Xu et al.，2007)。目前為止，在華南東南沿海以至大陸架尚沒(méi)有發(fā)現(xiàn)同時(shí)代的蛇綠巖或基性火山巖出露。

(3)海南島二疊紀(jì)花崗巖以及一些古老的前寒武紀(jì)巖石中普遍發(fā)育與三江構(gòu)造帶走向一致的印支期NW向定向構(gòu)造，如瓊西公愛(ài)及五指山地區(qū)NW右行韌性剪切帶，其變形年齡為242～245 Ma(陳新躍等，2006;Zhang et al.，2010)。這與三江造山帶和越南Truong Son造山帶所發(fā)育的258～240 Ma NW向右行剪切帶在變形時(shí)序及構(gòu)造樣式上都非常相似(Lepvrier et al.，1997，2004;Nam et al.，1998;Carter et al.，2001)，暗示它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。海南島所存在的NW向韌性構(gòu)造變形帶可能是印支板塊與華南板塊之間NW向構(gòu)造體系的南延部分，是古特提斯洋閉合、板塊碰撞演化過(guò)程中所留下的痕跡。

(4)在越南馬江(SONG MA)流域和中國(guó)廣西右江－十萬(wàn)大山－欽州以及海南等地存在晚二疊世－早三疊世的磨拉石碎屑建造，它們可能是Truong Son印支期造山帶前陸盆地沉積組成。馬江流域出露晚二疊世－早三疊世礫巖、凝灰質(zhì)礫巖、砂巖、雜砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)巖等，廣西右江－十萬(wàn)大山和廣東韶關(guān)－肇慶等地發(fā)育了類(lèi)似沉積建造，古水流指向從南－北或西南－北東(Cai and Zhang，2009;Liang et al.，2004;Liang and Li，2005)。海南島在東方縣南龍村和江邊鄉(xiāng)零星出露早二疊世深水相沉積和晚二疊世海陸交互相中－細(xì)碎屑沉積建造，反映了前陸盆地前淵沉積特點(diǎn)。已有的古地磁資料也顯示，海南島發(fā)生了由晚石炭世35.8°N－早二疊世21.8°N － 早三疊世16.5°N 的變化，表明海南島在海西－印支期時(shí)發(fā)生過(guò)大規(guī)模的南移或者順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(汪嘯風(fēng)等，1991b;Carter et al.，2001;Metcalfe，1999，2000)。

綜上，我們認(rèn)為海南島早二疊世晚期的巖漿作用應(yīng)該是古特提斯演化過(guò)程中構(gòu)造巖漿作用的產(chǎn)物，為殼幔相互作用的結(jié)果。海南島現(xiàn)今的地理位置可能與其自晚石炭世開(kāi)始大規(guī)模南移有關(guān)。

5 結(jié)論

(1)高精度的LA-ICP-MS微區(qū)鋯石U-Pb定年結(jié)果表明，海南島樂(lè)東地區(qū)志仲巖體形成于早二疊世晚期，約272 Ma，與島內(nèi)變基性火山巖和中酸性侵入巖的形成時(shí)間相似，為同期巖漿作用不同幕次的產(chǎn)物。

(2)鋯石原位Hf同位素組成暗示志仲花崗質(zhì)巖漿主要是來(lái)源于中元古代火成巖物質(zhì)的重熔，其對(duì)應(yīng)的二階段 Hf模式年齡(1.33～1.41 Ga)，暗示了島內(nèi)一期重要成殼時(shí)間，與區(qū)域上花崗巖的Nd模式年齡相吻合。而Hf同位素組成的不均一性和Hf模式年齡的不一致性，可能與源區(qū)不均一、新生幔源組分加入程度不同有關(guān)。

(3)海南島內(nèi)早二疊世晚期花崗巖可能是古特提斯演化過(guò)程的產(chǎn)物，并非太平板塊西向俯沖的結(jié)果。

致謝:衷心感謝海南省地質(zhì)調(diào)查院李孫雄、云平、官軍工程師等在野外工作中的熱心幫助。

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