黃美化， 巫建華， 劉 帥

(東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013)

在會(huì)昌盆地證實(shí)存在白堊紀(jì)中基性橄欖粗玄巖系列后，巫建華等(2004)發(fā)現(xiàn)安遠(yuǎn)三百山盆地早白堊世出現(xiàn)粗面巖，其巖石組合不僅有別于中侏羅世、晚侏羅世的巖石組合，而且有別于江西其它盆地白堊紀(jì)的巖石組合。

根據(jù)顯微巖石學(xué)、巖石化學(xué)及巖相學(xué)、巖石堿度等特征，確認(rèn)三百山盆地的粗面巖屬橄欖玄粗巖系列，具有高壓型粗面巖和高Al2O3火山巖的特征。巖石微量元素、稀土元素特征研究表明，三百山盆地的粗面巖來(lái)源于由上地殼物質(zhì)俯沖到深部與地幔的混合而形成的再循環(huán)富集地幔，為含石榴子石斜長(zhǎng)角閃巖部分熔融的產(chǎn)物，形成于擠壓構(gòu)造環(huán)境。

賴章忠等(1996)曾報(bào)道三百山盆地火山巖Rb-Sr 等時(shí)線年齡為140 Ma，屬晚侏羅世，但未給出原始分析數(shù)據(jù)，也未提供等時(shí)線圖。祝禧艷(2007)在碩士論文給出了Rb-Sr 等時(shí)線年齡為(132 ±27)Ma，誤差在有效范圍之外，筆者對(duì)粗面巖的SHRIMP 定年得到的精確年齡為(141. 56 ±0.96)Ma，表明粗面巖形成于早白堊世。本文通過(guò)對(duì)粗面巖的顯微巖石學(xué)、地球化學(xué)特征以及鋯石年代學(xué)研究，以期獲得系統(tǒng)、全面的信息，中生代中國(guó)東南部火山巖帶大面積長(zhǎng)英質(zhì)火山巖的成因和地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境，為鈾礦為鈾礦勘查及成礦理論研究提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

1地質(zhì)背景

江西省三百山盆地主要受龍南-安遠(yuǎn)-尋烏火山巖帶控制①江西省地質(zhì)局區(qū)調(diào)大隊(duì).1970. 龍南幅1∶20 萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.(余達(dá)淦等，1992;巫建華等，2002)。該帶橫貫于南部龍南-尋烏、會(huì)昌一帶，位于華夏褶皺帶內(nèi)，為華夏陸塊和贛湘桂陸塊的交界地區(qū)。次級(jí)構(gòu)造單元處于南嶺EW 向構(gòu)造帶、三南-上饒NE 向構(gòu)造隆起帶及懷玉山-武夷山NNE 向隆起帶三者的復(fù)合部位。從火山巖的分布來(lái)看，可分為龍南、安遠(yuǎn)、尋烏菖蒲-河嶺及安遠(yuǎn)版石四個(gè)火山巖區(qū)①，三百山盆地屬安遠(yuǎn)巖區(qū)。該帶經(jīng)歷晉寧、加里東、海西、印支、燕山、喜山六個(gè)構(gòu)造旋回，其中以加里東、燕山活動(dòng)最為強(qiáng)烈，尤其是燕山期構(gòu)造復(fù)雜、巖漿活動(dòng)頻繁。安遠(yuǎn)至鷹潭深大斷層從三百山盆地的西緣通過(guò)，中深變質(zhì)巖區(qū)內(nèi)發(fā)育韌性剪切帶;褶皺、一般性斷層、面理、線理是區(qū)內(nèi)常見(jiàn)的構(gòu)造成分，呈EW 向、NEE 向、SN 向、NE 向、NNE 向、NW 向展布，不同構(gòu)造旋回，其構(gòu)造組合及規(guī)模、性質(zhì)均有較大差異，致使本區(qū)構(gòu)造更趨復(fù)雜②江西地質(zhì)勘查開(kāi)發(fā)局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)勘查院.1995. 安遠(yuǎn)縣幅1∶5萬(wàn)地質(zhì)圖說(shuō)明書(shū).。

三百山盆地(圖1)巖石組成主要為一套紫、紫紅、淺紅綠色礫巖和砂礫巖、砂巖;盆地西部主要由火山碎屑巖和東部的火山熔巖組成。三百山盆地粗面巖主要出露在仰天湖破火山口構(gòu)造內(nèi)、外環(huán)之間。前人將該粗面巖的層位劃歸為上侏羅統(tǒng)武夷群鵝湖嶺組，下伏巖層為上侏羅統(tǒng)如意亭組砂巖層，主要出露于盆地西部半天塘破火山口的西緣，上覆巖層為白堊統(tǒng)羅塘群周田組，主要出露于盆地東部大壩頭北部，受龍南-安遠(yuǎn)-尋烏火山巖帶控制①(余達(dá)淦等，1992;巫建華等，2002)。該帶橫貫于南部龍南—尋烏、會(huì)昌一帶，位于華夏褶皺帶內(nèi)，為華夏陸塊和贛湘桂陸塊的交界地區(qū)。從火山巖的分布來(lái)看，可分為龍南、安遠(yuǎn)、尋烏菖蒲—河嶺及安遠(yuǎn)版石四個(gè)火山巖區(qū)①，三百山盆地屬安遠(yuǎn)巖區(qū)。

2 鋯石SHRIMP 定年

2.1 樣品取樣及分析方法

粗面巖樣品采自三百山盆地富田尾北東側(cè)采石場(chǎng)(北緯25°06′10″，東經(jīng)115°26′07″)。鋯石分選采用人工重砂的方法分選，首先通過(guò)淘洗等物理方法分離鋯石，最后在雙目顯微鏡下挑出晶形好、裂紋和包裹體少的鋯石顆粒，剔除雜質(zhì)，這項(xiàng)工作在河北省區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查院實(shí)驗(yàn)中心完成，所挑選的鋯石重量為200 mg。將其與數(shù)粒RSES 參考樣TEM 置于環(huán)氧樹(shù)脂中，磨至約一半大小，使鋯石內(nèi)部暴露，然后進(jìn)行透射光、反射光照相，并用陰極發(fā)光掃描電鏡進(jìn)行圖像分析(在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)及地球物理研究所電子探針研究室完成)，檢查鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。詳細(xì)分析流程和原理參見(jiàn)Compston 等(1992)、Williams 和Claesson (1987)、簡(jiǎn)平等(2003)。應(yīng)用RSES 參考鋯石TEM(417 Ma)進(jìn)行元素間的分餾校正。采用LudwigSQUID 1.0 及ISOPLOT 程序(Ludwig，1999，2001)。采用206Pb/238U年齡，其加權(quán)平均值具95 %的置信度。

2.2 分析結(jié)果

三百山盆地粗面巖樣品分析結(jié)果見(jiàn)表1，鋯石的陰極發(fā)光圖見(jiàn)圖2。

鋯石的陰極發(fā)光圖像顯示:鋯石為無(wú)色透明，多呈長(zhǎng)柱狀，菱角狀，次菱角狀，具有典型的韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)，晶形發(fā)育良好有清晰的生長(zhǎng)環(huán)帶，長(zhǎng)寬比介于1∶1 ～3∶1之間，部分鋯石可以分為核部和邊部，表明這些鋯石屬巖漿成因。

粗面巖樣品共測(cè)14個(gè)點(diǎn)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。測(cè)試點(diǎn)7. 1 的Th 和U 含量分別為139 μg/g 和289μg/g，232Th/238U 的比值偏低為0.49，低于0.5，再結(jié)合鋯石陰極發(fā)光圖206Pb/238U年齡為(231.0 ±2.4)Ma 不能代表粗面巖的形成年齡，可能是印支期殘留的鋯石。除了7.1 測(cè)點(diǎn)外，其他13個(gè)測(cè)試點(diǎn)均落在U-Pb 諧和線上或附近(圖3)，206Pb/238U諧和年齡的加權(quán)平均值為(141. 56 ±0. 96)Ma，MSWD=1.2，反映出三百山粗面巖的形成年代應(yīng)歸屬到早白堊世。

3 巖相學(xué)特征

三百山盆地粗面巖巖石致密堅(jiān)硬，灰黑色，塊狀構(gòu)造，具有粗面結(jié)構(gòu)、霏細(xì)結(jié)構(gòu);斑晶含量約25%～30%，以堿性長(zhǎng)石為主，其次為斜長(zhǎng)石、黑云母、石英等，鉀長(zhǎng)石斑晶自形半自形板狀，具有溶蝕現(xiàn)象，粒徑為0.8 ～1.2 cm。斜長(zhǎng)石斑晶自形半自形，聚片雙晶明顯，且個(gè)別有環(huán)帶結(jié)構(gòu)及具鉀長(zhǎng)石外殼，裂紋發(fā)育，部分斑晶破碎或被圓化，呈港灣狀，偶見(jiàn)斜長(zhǎng)石環(huán)帶結(jié)構(gòu)及具鉀長(zhǎng)石外殼或環(huán)邊的現(xiàn)象(圖4A，B，C)，粒徑約1 mm。石英斑晶大多破碎，常被熔蝕成港灣狀或渾圓狀，部分石英具有雙錐狀結(jié)構(gòu)?；|(zhì)呈微晶—隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、粗面結(jié)構(gòu)(圖4D)。黑云母含量較少約為1%，多呈綠色且大部分具有暗化邊。巖石粘土化、絹云母化、綠泥石化等蝕變發(fā)育。三百山盆地的粗面巖同時(shí)出現(xiàn)斜方輝石和單斜輝石類(lèi)礦物，在薄片可見(jiàn)到具有一層鉀長(zhǎng)石外殼的斜長(zhǎng)石斑晶，具有橄欖玄粗巖系列的礦物學(xué)特征。

表1 三百山盆地粗面巖的SHRIMP 鋯石U-Pb 同位素分析結(jié)果Table 1 SHRIMP U-Pb zircon data of trachyte in sanbaishan basin

圖2 三百山盆地粗面巖樣品鋯石的部分陰極發(fā)光圖Fig.2 Part of the zircon CL image from sanbaishan basin trachyte samples

圖3 三百山盆地粗面巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡諧和圖Fig.3 U-Pb Concordia diagram for zircon SHRIMP data from sanbaishan basin trac

4 地球化學(xué)特征

4.1 主量元素

三百山盆地粗面巖主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 三百山盆地粗面巖主量元素分析結(jié)果Table 2 The analysis of main elements of trachyte trachyte in sanbaishan basin

盆地粗面巖SiO2含量為62.97% ～65.29%，石英少量出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)礦物中，K2O + Na2O 含量在7.07% ～10. 74% 之間，平均值9. 55%，均大于7%，里特曼指數(shù)除樣品AY112 為2.39 之外，其他主要變化在3. 16 ～5. 78 之間，A. R 值平均值為3.28，樣品AY112 偏小為2.17，屬于堿性巖石組合(圖5)，除AY112 外，K2O/Na2O ＞2，表現(xiàn)為富鉀特征，全 鐵 含 量 平 均4. 83%，分 布 在3. 50% ～5.64%，且Fe2O3/FeO ＞0. 5，TiO2含量在0. 4 ～0.51之間，表現(xiàn)為貧鐵、貧鈦和高氧化特點(diǎn)，Al2O3＞14%，鋁的飽和指數(shù)A/CNK 為1. 39;A/NK 為3.36，均屬過(guò)鋁質(zhì)，分異指數(shù)D. I 和固結(jié)指數(shù)S. I分別分布在69.65 ～83.44 和2.81 ～4.42 之間。

在SiO2—K2O 圖解(圖6)上，盆地的粗面巖除了樣品AY112 落在高鉀鈣堿系列，其余均落入鉀玄巖系列范圍之內(nèi)。

在TAS 圖(圖7)中可以看出8個(gè)樣品全部落入粗面巖、粗面英安巖區(qū)，并且8個(gè)樣品中有6個(gè)為堿性，2個(gè)為亞堿性。

圖4 三百山盆地粗面巖顯微照片F(xiàn)ig.4 micro-picture of trachyte in sanbaishan basin

4.2 微量元素

三百山盆地微量元素、稀土元素分析結(jié)果及主要參數(shù)列于表3 和表4。

由表3 可以看出:強(qiáng)不相容元素Nb，K，Pb，Sr 變化范圍較大，其他中等不相容元素變化范圍較窄。K、Pb 表現(xiàn)為較明顯的正異常，Nb 表現(xiàn)為明顯的負(fù)異常，Sr 表現(xiàn)為不明顯的負(fù)異常，而Eu 顯示正異常或較低負(fù)異常。這些異常特征與地殼巖石差別明顯，但與已報(bào)道的橄欖玄粗質(zhì)系列火山巖(章邦桐等，2001;邱檢生等，2002;楊經(jīng)綏等，2002;)特征相似，且其Eu 正異常特征與Deng(鄧晉福)等(2000，2004)研究的高壓型粗面巖一致。

圖5 A.R-SiO2 圖解(底圖據(jù)Le Base 等，1986)Fig.5 A.R-SiO2diagram

圖6 SiO2-K2O 圖解(底圖據(jù)Le Base 等，1986)Fig.6 SiO2 -K2O diagram

圖7 三百山盆地粗面巖TAS 圖解(底圖據(jù)Le Base 等，1986)Fig.7 Volcanic TAS diagram of Sanbaishan basin Pc.

表3 三百山盆地粗面巖微量元素分析結(jié)果Table 3 Analysis of trace elements of trachyte in sanbaishan basin ×10 -6

表4 三百山盆地粗面巖稀土元素分析結(jié)果Table 4 The analysis of REE of trachyte in Sanbaishan basin

4.3 稀土元素

圖8 里特曼—戈蒂尼圖解Fig.8 Rietman-Gottignies graphic

由表4 可知:三百山盆地粗面巖的∑REE 高，其變化范圍為(200 ～234)×10-6，∑LREE 變化范圍為(181 ～216)× 10-6，∑HREE 變化范圍為(14.1 ～19.2)×10-6，∑LREE/∑HREE 為9.46 ～14.1，(La/Yb)N為14.4 ～20.7，(La/Sm)N為4.00～5.37 δEu 為0.78 ～1.74，δ Ce 為0.93 ～1.12。Eu 顯示負(fù)異常不明顯或正異常，說(shuō)明巖漿經(jīng)歷了較低程度的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用或部分熔融過(guò)程中斜長(zhǎng)石殘留比例較小，這也與前面DI 值不高相符。

5 構(gòu)造環(huán)境判別

由里特曼—戈蒂尼圖解(圖8)可以看出，三百山盆地的粗面巖投影點(diǎn)主要落入造山帶派生的偏堿性和堿性巖區(qū)(C 區(qū))，落入造山帶(B 區(qū))，主要處于造山帶環(huán)境。

在R1-R2 構(gòu)造環(huán)境判別圖解(圖9)上，三百山盆地的粗面巖落入造山晚期和同碰撞構(gòu)造環(huán)境中。

在Y-Nb 圖解、Yb +Ta-Rb 圖解(圖10)上，三百山盆地的粗面巖落入火山弧-同碰撞花崗巖范圍，與R1-R2 因子判別圖解的結(jié)論吻合。

綜合構(gòu)造環(huán)境判別圖解可以得出三百山盆地粗面巖形成的構(gòu)造環(huán)境為擠壓至拉張過(guò)渡環(huán)境。

圖9 R1-R2 因子判別圖解(底圖據(jù)Batchelor 等，1985)Fig.9 factor discrimination diagrams of R1-R2

圖10 Yb+Ta-Rb、Y-Nb 圖解圖解(引自Pearce，1984)Fig.10 The distinguished diagram o f tectonic setting of trachyte rocks in Sanbaishan basin based on rare elements (After Pearce et al.，1984)

6 結(jié)論

(1)江西省三百山盆地粗面巖鋯石SHRIMP年齡為(141.56 ±0.96)Ma，為早白堊世火山活動(dòng)的產(chǎn)物。

(2)三百山盆地粗面巖具有鉀長(zhǎng)石外殼的斜長(zhǎng)石斑晶，SiO2含量變化范圍較窄、全堿及鉀含量高、低鐵貧鈦、在TAS 圖解和SiO2-AR 圖解中落入堿性系列區(qū)域、在Al2O3—標(biāo)準(zhǔn)礦物斜長(zhǎng)石組成圖上落入鈣堿性系列區(qū)域、REE 總量高，HFSE、LREE 明顯富集、Sr 負(fù)異常不明顯、Eu 負(fù)異常不明顯或顯示正異常，具有典型橄欖玄粗巖系列特征，證實(shí)華南板塊內(nèi)部存在早白堊世中酸性的橄欖玄粗巖系列。

(3)里特曼—戈蒂尼圖解、R1-R2 構(gòu)造環(huán)境判別圖解、Yb-Ta 圖解和Yb +Ta-Rb 圖解指示三百山盆地粗面巖形成于擠壓至過(guò)渡構(gòu)造環(huán)境。

鄧晉福，羅照華，蘇尚國(guó)等. 2004. 巖石成因、構(gòu)造環(huán)境與成礦作用［M］. 北京:地質(zhì)出版社.

鄧晉福，趙國(guó)春，趙海玲等.2000. 中國(guó)東部燕山期火成巖構(gòu)造組合與造山-深部過(guò)程［J］.地質(zhì)論評(píng)，46(1):42-48.

付建明.2003.湘南西山兩江口高鉀鈣堿性火山巖的成因分析［J］.華南地質(zhì)礦產(chǎn).19(2):17-23.

賴章忠，王安城.1996.贛南中生代火山巖活動(dòng)時(shí)代及巖漿來(lái)源［J］.江西地質(zhì)，10(2):111-117.

李金冬等.2005.湘南郴州地區(qū)騎田嶺花崗巖鋯石SHRIMP 定年及其地質(zhì)意義［J］.地質(zhì)通報(bào)，24(5):411-414.

李獻(xiàn)華，胡瑞忠，饒冰.1997. 粵北白堊紀(jì)基性巖脈的年代學(xué)和地球化學(xué)［J］.地球化學(xué)，26(2):14-30.

劉善寶，王登紅，陳毓川等.2007. 南嶺東段贛南地區(qū)天門(mén)山花崗巖體及花崗斑巖脈的SHRIMP 定年及其意義［J］. 地質(zhì)學(xué)報(bào)，81(7):973-978.

邱檢生，王德滋，劉洪等. 2002. 大別造山帶北緣后碰撞富鉀火山巖:地球化學(xué)與巖石成因［J］.巖石學(xué)報(bào)，18(3):319-330.

巫建華，張樹(shù)明，周維勛.1999a.贛南—粵北余田群的再認(rèn)識(shí)［J］.地層學(xué)雜志，23(4):295-302.

巫建華，周維勛，章邦桐.2002. 江西及廣東北部中生代晚期地層層序和時(shí)代——兼論《江西巖石地層》中存在的問(wèn)題［J］. 地質(zhì)論評(píng)，48(1):44-53.

巫建華，左躍明，周維勛.1999b.贛南—粵北中生代晚期火山巖系巖石地層劃分［J］.中國(guó)地質(zhì)，18(4):397-404.

巫建華. 1996a. 贛東北鵝湖嶺組的再認(rèn)識(shí)［J］. 地層學(xué)雜志，20(2):153-160.

巫建華.2004.贛南-粵北晚中生代長(zhǎng)英質(zhì)火山巖的地質(zhì)、地球化學(xué)特征及鈾成礦遠(yuǎn)景［D］.南京大學(xué)博士學(xué)位論文.

夏斌，林清茶，張玉泉.2006. 青藏高原東部新生代鉀質(zhì)堿性系列巖石地球化學(xué)特征:巖石因及其地質(zhì)意義［J］. 地質(zhì)學(xué)報(bào)，80(8):1189-1196.

夏斌等.2006. 廣東羅定龍?zhí)翂A性花崗巖鋯石SHRIMP 定年及地質(zhì)意義［J］.地質(zhì)科學(xué)，(3):511-517.

謝桂青等.2007.東秦嶺寶豐盆地大營(yíng)組火山巖SHRIMP 定年及其意義［J］.巖石學(xué)報(bào)，23(10):2387-2396

余達(dá)淦，管太陽(yáng)，巫建華等. 2006. 江西基礎(chǔ)地質(zhì)研究新進(jìn)展述評(píng)［J］.東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)，29(增刊):1-11.

余達(dá)淦.1992.中國(guó)東南部火山巖鈾礦成礦構(gòu)造環(huán)境、巖漿巖體系、成礦系列及成礦模式［J］.華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，15(1):11-22.

張敏，巫建華，祝禧艷.2009. 石溪盆地和三百山盆地粗面巖地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義［J］. 東華理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，32(1):52-60.

張樹(shù)明，余達(dá)淦，吳仁貴，等.2005.相山鈾礦田鉀玄質(zhì)巖石與鈾成礦［J］.大地構(gòu)造與成礦學(xué)，29(4):527 -536.

章邦桐，陳培榮，楊東升，等.2001.贛南中生代橄欖玄粗巖系列厘定地質(zhì)證據(jù)［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，75(2):213-220.

Arndt N T.Christensen U.1992. The role lithospherric mantle in continental flood colcanism thetmal andgeo chemical constrains［J］. Geophys.Research，97(10):10967-10981.

Batchelor R. A. and Bowden P.，1985，Petrogenetic interpretation of granitoid rock series using multicationic parameters［J］. Chem. Geol，48:43-55.

Chen F，Siebel W，Satir M.2003. Zircon U-Pb and Pb-isotope fractionation during stepwise HF acid leaching and geochronological implications［J］.Chamical Geology，199(27):155-164.

Compston W，Williams I S，Kirchvink J L，et al. 1992.Zircon U-Pb age of early Cambrian time-scale［J］. J.Geol.Soc.，149(15):174-184.

Le Bas MJ，Le Maitre RW，Streckeisen A et al. 1986. A chemical classification of volcanic rocks based on the total silica diagram. Journal of Petrology，27(6):745-750

Pearce J A，Harris N B W，Tindle A G. 1984. Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks［J］.Journal of Petrology，25(4):956-983

Rittmann A. 1973. Stable Mineral Assemblages of Igneous Rocks. Minerals，Rocks and Inorganic Materials. Monograph Series of Theoretical and Experimental Studies No. 7. xiv +262 pp.，85 figs. Springer-Verlag，Berlin，Heidelberg，New York.