吳佳昌,康志強(qiáng)，2,馮佐海,方貴聰,龐崇進(jìn),張青偉,熊松泉,蔣興洲,周國(guó)發(fā)

(1.桂林理工大學(xué) a.地球科學(xué)學(xué)院; b.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西 桂林 541004;2.中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所 礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng) 550002；3.廣西地質(zhì)調(diào)查院,南寧 530023)

廣西大瑤山隆起區(qū)大村巖體年代學(xué)及地球化學(xué)特征

吳佳昌1,康志強(qiáng)1，2,馮佐海1,方貴聰1,龐崇進(jìn)1,張青偉1,熊松泉1,蔣興洲1,周國(guó)發(fā)3

(1.桂林理工大學(xué) a.地球科學(xué)學(xué)院; b.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西 桂林 541004;2.中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所 礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng) 550002；3.廣西地質(zhì)調(diào)查院,南寧 530023)

廣西大瑤山隆起區(qū)中部的大村巖體,巖性主要為細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖。采用LA-(MC)-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年技術(shù),獲得了該巖體的結(jié)晶年齡為451.5±1.3 Ma(MSWD=0.001 4), 其形成時(shí)代為晚奧陶世, 屬于加里東晚期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。 大村巖體巖石含角閃石5%～10%, 具低SiO2(60.74%～64.53%) 和K2O/Na2O值(0.63～0.89), 屬準(zhǔn)過(guò)鋁質(zhì)-弱過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性系列; Rb、 Th、 U 、 Pb等元素強(qiáng)烈富集, Ba、 Nb、 Ta及Ti等元素虧損; 稀土總量較低, ∑REE為(58.93～99.14)×10-6, δEu=0.75～0.83,具弱的負(fù)銪異常。綜合判斷屬于I型花崗巖,應(yīng)為陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)早期碰撞擠壓背景下巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

花崗閃長(zhǎng)巖;LA-(MC)-ICP-MS鋯石U-Pb定年;地球化學(xué);大村巖體;大瑤山隆起區(qū)

大瑤山地區(qū)位于廣西中東部,面積約1.8萬(wàn)km2,大地構(gòu)造位置上屬于南華活動(dòng)帶桂中-桂東北褶皺系之大瑤山隆起。前人對(duì)該區(qū)巖漿巖做了大量的地質(zhì)研究工作,取得了一系列的研究成果[1-6]。研究表明,大瑤山地區(qū)巖漿巖主要發(fā)育有加里東期和燕山期兩期[1,3-4](圖1a):加里東期花崗巖多呈巖脈、 巖墻、 小巖株產(chǎn)出, 由閃長(zhǎng)巖、 花崗閃長(zhǎng)(斑)巖等中酸性巖漿巖組成, 年齡多為432.0～468.2 Ma, 成因類型為幔源同熔型(I型)花崗巖[1-2, 5-6];而燕山期花崗巖多呈巖株、 巖基產(chǎn)出,少部分呈巖脈產(chǎn)出, 主要由黑云母花崗巖、 二長(zhǎng)花崗巖、 閃長(zhǎng)花崗巖等酸性巖組成, 年齡多在91.0～168.7 Ma, 屬于改造型(S型)花崗巖[1,3]。大村巖體位于大瑤山隆起區(qū)中部,是該區(qū)加里東期代表性花崗巖之一。前人對(duì)其進(jìn)行了鋯石U-Pb年代學(xué)研究,測(cè)得其年齡為456.9±2.0 Ma[1],但地球化學(xué)研究目前尚處空白,因此,本文對(duì)大村巖體進(jìn)行了系統(tǒng)的年代學(xué)和地球化學(xué)研究,厘定其成巖時(shí)代和成因類型,進(jìn)而對(duì)其形成構(gòu)造背景加以約束。

1 地質(zhì)背景

大瑤山隆起區(qū)位于揚(yáng)子陸塊與華夏陸塊拼合處(圖1b),區(qū)域上斷裂較發(fā)育,主要發(fā)育南北向和北東向斷裂。區(qū)內(nèi)出露的地層主要為寒武系和震旦系。寒武系為一套淺海相類復(fù)理式砂泥質(zhì)沉積巖,下部夾3～4層硅質(zhì)巖,個(gè)別地方上部夾透鏡狀灰?guī)r或大理巖(廣西蒼梧縣嶺腳鎮(zhèn)附近)。震旦系巖性以輕微變質(zhì)的粗-中粒砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖為主,夾數(shù)層頁(yè)巖、硅質(zhì)巖及硅質(zhì)頁(yè)巖。廣

圖1 廣西大瑤山地區(qū)花崗巖類時(shí)空分布圖(據(jù)文獻(xiàn)[1,7-9]修改)

西大瑤山隆起區(qū)巖漿巖較為發(fā)育,主要發(fā)育有古龍、 大村、 胡六腦、 夏郢等花崗閃長(zhǎng)巖巖株, 古袍、 平頭背、 社山等花崗斑巖株和巖墻群(圖1a)。

大村花崗巖體位于廣西藤縣古龍鎮(zhèn)北西約5.0 km處,呈長(zhǎng)軸為北北西向的橢球狀分布,巖株?duì)町a(chǎn)出,出露面積約6.0 km2,侵入于寒武紀(jì)地層中,接觸帶常見(jiàn)角巖化、硅化,未接觸有新地層(圖2)。

2 巖體及樣品特征

大村巖體巖性主要為淺灰白色細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖,呈半自形粒狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(圖3)。主要組成礦物為斜長(zhǎng)石(31%～48%)、 鉀長(zhǎng)石(1%～8%)、 石英(20%～30%)、 黑云母(10%～23%)、 角閃石(5%～10%),副礦物主要有榍石、磷灰石、 鋯石、 鈦鐵礦等。 巖石蝕變類型主要有絹云母化、綠泥石化、硅化、 碳酸鹽化等。斜長(zhǎng)石呈半自

圖2 大村巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖

形板狀,具明顯的聚片雙晶,粒徑一般1～3 mm;鉀長(zhǎng)石表面較臟,呈半自形板柱狀,粒徑一般0.8～2 mm;石英呈他形粒狀,粒徑一般0.5～2.5 mm,充填于其他礦物的空隙當(dāng)中;黑云母呈片狀,斑晶大小不一,一組完全解理;角閃石為長(zhǎng)柱狀,呈淺黃綠色,部分發(fā)生了綠泥石化。

3 分析測(cè)試方法

本次研究一共采集了4件細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖樣品,具體采樣位置見(jiàn)圖2。

用于年齡測(cè)試的巖石樣品經(jīng)破碎成粉末、人工淘洗、電磁分選和重液分選后,在雙目鏡下挑選出晶形較好、透明度高的鋯石晶體，在重慶宇勁科技有限公司進(jìn)行制耙和陰極發(fā)光圖像掃描,在天津地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)室采用LA-(MC)-ICP-MS進(jìn)行鋯石U-Pb年齡測(cè)試分析。 鋯石U-Pb年齡分析采用的光斑直徑為30 μm, 并采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1(600 Ma)作為外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì), 外標(biāo)校正方法為每隔8個(gè)樣品分析點(diǎn)測(cè)一次標(biāo)準(zhǔn), 保證標(biāo)準(zhǔn)和樣品的儀器條件完全一致。 樣品的同位素?cái)?shù)據(jù)處理采用軟件ICPMSDATACal進(jìn)行, 年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用Isoplot 3.23進(jìn)行, 測(cè)試中的誤差標(biāo)準(zhǔn)為1σ。

全巖樣品分析在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所完成，其中主量元素利用X射線熒光光譜法測(cè)定,分析相對(duì)誤差小于2%～5%；微量元素分析在電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)上進(jìn)行,分析精度優(yōu)于10%。

4 LA-(MC)-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析

本次研究采集了1件細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖樣品(DC-05)進(jìn)行鋯石U-Pb年齡測(cè)試分析,分析結(jié)果見(jiàn)表1。

大村巖體細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖中的鋯石多呈典型的長(zhǎng)柱狀,多數(shù)透明度較好,柱面和錐面均清晰可見(jiàn),鋯石顆粒長(zhǎng)度在150～300 μm,個(gè)別大于300 μm,寬60～150 μm,長(zhǎng)寬比一般介于1∶1和4∶1之間。鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像顯示(圖4b),鋯石具明顯的巖漿振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu),鋯石Th/U值為0.35～1.08,顯示出典型的巖漿鋯石特征。其中2號(hào)鋯石存在老的繼承核,其內(nèi)部環(huán)帶模糊,呈現(xiàn)為橢圓狀晶形,邊緣有溶蝕、圓化和重結(jié)晶的跡象,具有源區(qū)繼承鋯石的特點(diǎn)。

24個(gè)測(cè)點(diǎn)中,共有16個(gè)分析點(diǎn)位于U-Pb諧和線上及其附近,除2號(hào)鋯石外的15粒鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡為451.5±1.3 Ma(95%以上的置信度,MSWD=0.001 4)(圖4b),代表了細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡,為晚奧陶世。2號(hào)鋯石內(nèi)部環(huán)帶模糊,邊沿呈現(xiàn)出溶蝕、 圓化和重結(jié)晶的跡象,測(cè)得其206Pb/238U年齡為936±3.9 Ma,老于巖漿鋯石的年齡,可能為巖漿上侵時(shí)捕擄的鋯石的年齡或者是繼承鋯石的年齡。

表1 大村巖體(樣品DC-05)LA-(MC)-ICP-MS鋯石U-Pb分析結(jié)果

圖4 鋯石陰極發(fā)光圖像(a)和U-Pb年齡諧和圖(b)

5 巖石地球化學(xué)特征

大村細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖的主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2,在SiO2-(Na2O+K2O)圖解上(圖5),所有樣品投影在亞堿性系列區(qū),其中3個(gè)樣品落于花崗閃長(zhǎng)巖范圍內(nèi),1個(gè)樣品落在閃長(zhǎng)巖區(qū)域,其SiO2含量為60.74%～64.53%,TiO2含量為0.35%～0.47%,Fe2O3的含量為5.80%～6.89%,Al2O3含量為15.56%～17.05%,CaO的含量為3.93%～5.08%,MgO的含量為2.13%～2.86%,P2O5的含量變化為0.12%～0.14%,K2O和Na2O的含量變化分別為1.80%～2.24%和2.16%～3.22%,顯示出高Ti、Fe、Al、Ca、Mg,低Si、K、Na、P的特點(diǎn)。K2O/Na2O值小于1,在SiO2-K2O圖解(圖6)上, 樣品落入了鈣堿性系列范圍內(nèi)。在A/CNK-A/NK圖中(圖7)，樣品落在準(zhǔn)鋁質(zhì)-過(guò)鋁質(zhì)系列區(qū)。

表2 大村巖體主量元素分析結(jié)果

圖5 SiO2-(Na2O+K2O)圖解(仿文獻(xiàn)[10])

圖6 SiO2-K2O圖解(仿文獻(xiàn)[11-12])

大村巖體的微量元素分析結(jié)果如表3所示。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖8)中,樣品數(shù)據(jù)總體呈現(xiàn)右傾特征,強(qiáng)烈富集大離子親石元素Rb和高場(chǎng)強(qiáng)元素Th、U 、Pb,明顯虧損Ba、Nb、Ta及Ti等元素;與原始地幔相比,所有的元素均大于1,多數(shù)大于10。

圖7 A/CNK-A/NK圖解(仿文獻(xiàn)[13])

表3 大村巖體微量元素分析結(jié)果

Table 3 Trace element compositions of Dacun granitic plutonwB/10-6

樣號(hào)DC-03DC-04DC-05Rb65.1886.6985.80Ba529.90681.30704.50Th11.9611.1018.10U3.573.993.00Nb8.629.109.01Ta0.890.940.80Pb23.6628.5841.81Sr244.80230.30243.30Zr107.1089.8294.30Hf3.503.102.99Ti2183.602149.902458.80Y20.7317.4018.36Sc13.1214.3416.61V108.00105.50121.90Cr15.5720.5117.79Mn1083.601472.201207.80Co12.2912.3113.13Ni9.5312.9510.38Cu8.7337.4741.48Zn58.9361.7967.22Ga16.2216.1116.79Ge2.071.892.04Cs4.285.554.90

圖8 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(原始地幔值據(jù)文獻(xiàn)[14])

大村巖體稀土元素分析結(jié)果及特征參數(shù)見(jiàn)表4。樣品的稀土元素含量偏低,∑REE 值為(58.93～99.14)×10-6,配分曲線呈明顯的右傾模式(圖9);輕稀土相對(duì)富集,LREE/HREE=4.63～7.65,(La/Yb)N值變化范圍3.86～7.84, (La/Sm)N值為2.94～4.88, (Gd/Yb)N值為0.98～1.15,輕重稀土分餾較明顯;具輕微負(fù)Eu異常,δEu為0.75～0.83。

6 討 論

6.1 形成時(shí)代

采用高精度的LA-(MC)-ICP-MS鋯石U-Pb法對(duì)大村巖體細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖的巖漿鋯石進(jìn)行測(cè)試分析, 獲得了451.5±1.3 Ma(95%以上的置信度,MSWD=0.001 4)的鋯石結(jié)晶年齡, 與陳懋弘等[1]測(cè)得的456.9±2 Ma基本一致,從而厘定了大村巖體的形成時(shí)代為晚奧陶世,屬于加里東晚期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

表4 大村巖體稀土元素分析結(jié)果

圖9 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)文獻(xiàn)[15])

6.2 巖石類型

根據(jù)巖漿來(lái)源,花崗巖可分為I型和S型兩類。其中,I型花崗巖源巖為未經(jīng)風(fēng)化的火成巖,而S型花崗巖源巖為經(jīng)風(fēng)化后的沉積巖。因此兩者在成分上有一定區(qū)別[16-18]。大村巖體的測(cè)試結(jié)果表明,其礦物組合中含角閃石、黑云母、榍石等礦物，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)-過(guò)鋁質(zhì)花崗巖;SiO2含量變化范圍為60.74%～64.53%,均值為63.19%;K2O/Na2O值較低(0.63～0.89);100Fe3+/(Fe3++Fe2+)均值為53%;具輕微負(fù)Eu異常。以上特征與典型的I型花崗巖更加相符[16-18]。

此外,大村巖體的P2O5含量與SiO2呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖10a),也表現(xiàn)出I型花崗巖的特征。在準(zhǔn)鋁質(zhì)至弱過(guò)鋁質(zhì)巖漿中(A/CNK<1.1),磷灰石溶解度低,在巖漿分異過(guò)程中易過(guò)飽和而從巖漿中分離結(jié)晶,導(dǎo)致P2O5含量隨SiO2含量增加而降低[19],而S型花崗巖則往往有著高的P2O5含量,并與A/CNK值呈正相關(guān)趨勢(shì)[16,20-21]。在花崗巖成因判別圖Ce-SiO2圖解中(圖10b)可知,全部樣品落入了I型花崗巖內(nèi);在ACF圖解上(圖11),所有樣品也落在了I型花崗巖范圍內(nèi),進(jìn)一步表明大村巖體細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖應(yīng)為I型花崗巖。

6.3 構(gòu)造背景

前人研究表明,鈣堿性I型花崗巖既可出現(xiàn)在板塊俯沖階段[24],也可在后碰撞階段形成[25]。

圖10 SiO2-P2O5(a)和SiO2-Ce(b)圖解(仿文獻(xiàn)[22])

在Y-Nb圖解中(圖12), 大村巖體樣品全部投影在火山弧-同碰撞花崗巖區(qū); 在Si-Fe-Mg-Ca等構(gòu)成的花崗巖構(gòu)造環(huán)境系列判別圖上(圖13), 全部樣品落在了島弧花崗巖類(IAG)+大陸花崗巖類(CAG)+大陸碰撞花崗巖類(CCG)范圍內(nèi)。 在早古生代,華南大陸發(fā)生了加里東期陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致云開(kāi)陸塊與桂滇-北越陸塊近南北向碰撞,造成了在兩陸塊拼合部位的大瑤山地區(qū)隆起,整體形成了大瑤山復(fù)式背斜,同時(shí)伴隨著大規(guī)模的巖漿活動(dòng)[22,28-31]。因此,結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化背景,筆者傾向于認(rèn)為大村巖體應(yīng)該形成于陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)早期碰撞擠壓背景下。

圖11 ACF圖解(仿文獻(xiàn)[23])

圖12 Y-Nb圖解(仿文獻(xiàn)[26])

圖13 大村巖體Si-Fe-Mg-Ca構(gòu)造環(huán)境判別圖解(仿文獻(xiàn)[27])

7 結(jié) 論

LA-(MC)-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果表明,大村花崗閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡為451.5±1.3 Ma(MSWD=0.001 4),形成時(shí)代為晚奧陶世,屬于加里東晚期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。其地球化學(xué)特征顯示I型花崗巖屬性。綜合地質(zhì)與地球化學(xué)證據(jù),大村巖體的形成構(gòu)造背景應(yīng)為陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)早期碰撞擠壓背景。

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Geochronology and geochemistry of Dacun granitic pluton in Dayaoshan uplift area, Guangxi

WU Jia-chang1, KANG Zhi-qiang1，2, FENG Zuo-hai1, FANG Gui-cong1, PANG Chong-jin1,ZHANG Qing-wei1, XIONG Song-quan1, JIANG Xing-zhou1, ZHOU Guo-fa3

(1.a.College of Earth Sciences; b.Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Exploration, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China; 2.State Key Laboratory of Ore Deposit Geochemistry， Institute of Geochemistry， Chinese Academy of Sciences， Guiyang 550002， China； 3.Geological Survey of Guangxi, Nanning 530023, China)

The Dacun granitic pluton, located in Dayaoshan uplift area, includes mainly fine-grained granodiorite. The formation age of 451.5±1.3 Ma(MSWD=0.001 4) is obtained by LA-(MC)-ICP-MS zircon U-Pb dating, which was formed in the Late Ordovician, due to Late Caledonian magmatic activity. The Dacun granitic pluton includes hornblende (5%-10%) and shows the feature of low SiO2(60.74%-64.53%) and K2O/Na2O ratio (0.63-0.89), and belongs to the quasi peraluminous-weakly peraluminous calc-alkaline series.The rock is characterized by enrichment of Rb,Th,U and Pb, depletion of Ba,Ta,Nb and Ti. The REE model is characterized by low REE contents.∑REE is in the range of (58.93-99.14)×10-6,δEu=0.75-0.83.REE distribution curve has a weak negative europium anomalies. It belongs to I-type granite, which was formed under the background of intracontinental orogeny in the early impact extrusion product of magmatic activity.

granodiorite; LA-(MC)-ICP-MS zircon U-Pb dating; geochemistry; Dacun granitic pluton; Dayaoshan uplift area

1674-9057(2015)04-0747-09

10.3969/j.issn.1674-9057.2015.04.012

2015-05-25

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41162005; 41463001; 41572191); 廣西自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(2015GXNSFDA139029); 廣西找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查項(xiàng)目(桂國(guó)土資函[2014]459); 廣西“八桂學(xué)者”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2013, 有色金屬成礦理論與勘查技術(shù)); 廣西研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(YCSZ2015158); 廣西礦冶與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心項(xiàng)目(KH2011ZD002)

吳佳昌(1989—),男,碩士研究生,研究方向:構(gòu)造地質(zhì)、地球化學(xué), jiachang0512@163.com

康志強(qiáng),博士,副教授, zk99201@163.com。

吳佳昌,康志強(qiáng),馮佐海,等.廣西大瑤山隆起區(qū)大村巖體年代學(xué)及地球化學(xué)特征[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2015,35(4):747-755.

P597.3;P588.122

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