靳立杰，趙體群，高繼雷，劉偉，于松，楊帆，韓智昕

(1.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南 250014；2.中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250101)

魯西徂徠山地區(qū)傲來(lái)山序列二長(zhǎng)花崗巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年及其地質(zhì)意義

靳立杰1，趙體群1，高繼雷1，劉偉1，于松1，楊帆1，韓智昕2

(1.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南 250014；2.中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250101)

出露于魯西徂徠山地區(qū)的傲來(lái)山序列二長(zhǎng)花崗巖是魯西新太古代巖漿作用的重要記錄，在野外地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代學(xué)研究，得到了二長(zhǎng)花崗巖的形成時(shí)代，并對(duì)魯西地區(qū)新太古代的巖漿活動(dòng)進(jìn)行了討論。研究得到，諧和度>90%的鋯石中存在巖漿鋯石～2520Ma和繼承性巖漿鋯石2611Ma～2766Ma兩個(gè)年齡區(qū)間。巖漿鋯石的加權(quán)平均年齡為(2525±18)Ma，認(rèn)為這一年齡代表了二長(zhǎng)花崗巖的形成年齡。2611Ma～2766Ma繼承性巖漿鋯石的存在反映了魯西地區(qū)至少經(jīng)歷了2次殼源物質(zhì)的重熔和加入。

魯西;徂徠山;二長(zhǎng)花崗巖;鋯石LA-ICP-MS定年;構(gòu)造巖漿事件

魯西是華北克拉通新太古代巖漿作用最為發(fā)育的地區(qū)之一，存在從新太古代早期到晚期不同階段、不同類型的巖漿記錄[1-3]。徂徠山南部的傲來(lái)山序列二長(zhǎng)花崗巖是魯西地區(qū)新太古代巖漿巖的重要組成部分，該巖體的形成時(shí)代能夠?yàn)榛謴?fù)和反演魯西新太古代巖漿活動(dòng)和基底演化提供依據(jù)。前人對(duì)魯西新太古代巖漿巖進(jìn)行了大量的研究[4-9]，但對(duì)二長(zhǎng)花崗巖的形成時(shí)代研究相對(duì)較少，亟需對(duì)其進(jìn)行研究。該次通過(guò)山東省1∶5萬(wàn)大汶口、樓德幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目，對(duì)徂徠山東南部二長(zhǎng)花崗巖分布范圍、野外特征、形成時(shí)代等進(jìn)行了詳細(xì)的野外調(diào)查、室內(nèi)鑒定和年代學(xué)研究。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

徂徠山大地構(gòu)造位置位于魯西隆起區(qū)(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)新甫山-萊蕪斷隆(Ⅳ)新甫山凸起(Ⅴ)[10]，向南以徂徠山斷裂為界與汶東凹陷相鄰，向北為泰萊凹陷，向東主要為新太古代TTG和表殼巖，向西主要為新太古代二長(zhǎng)花崗巖等。徂徠山地區(qū)作為魯西太古宙巖石重要出露區(qū)之一，深成侵入巖十分發(fā)育[5]。

研究區(qū)主要由新太古代片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖等組成，局部可見中生代巖脈侵入其中，另外可見少量閃長(zhǎng)質(zhì)包體及泰山巖群包體(圖1)。二長(zhǎng)花崗巖分布于魯西新太古代泰山巖群變質(zhì)地層和泰山巖套組成的古陸核的西南側(cè)，其展布方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，多在320°～340°之間。另外，該區(qū)發(fā)現(xiàn)少量泰山巖群包體斷續(xù)呈線狀分布，走向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。

1—花崗閃長(zhǎng)巖;2—二長(zhǎng)花崗巖;3—混合巖+條帶狀片麻巖;4—TTG;5—石英閃長(zhǎng)巖;6—角閃石巖+輝石巖;7—表殼巖;8—采樣點(diǎn)圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖[7]

2 樣品特征

該次采集的二長(zhǎng)花崗巖，位于徂徠山主峰東南約7km的322高地附近，巖石新鮮面呈灰色—灰紅色，局部帶肉紅色調(diào)，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，弱片麻狀—塊狀構(gòu)造(圖2)。主要礦物成分為斜長(zhǎng)石(～35%)、微斜長(zhǎng)石(～30%)、石英(～25%)以及黑云母(～10%)組成，副礦物有磷灰石、榍石和不透明礦物。元素地球化學(xué)分析顯示，其SiO2含量為74.64%，為花崗巖類巖石。

3 分析方法

樣品鋯石單礦物分離工作由河北廊坊誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)公司完成，分選量約10mg。在雙目鏡下挑選出無(wú)明顯裂隙、干凈透明的鋯石顆粒，將待測(cè)鋯石顆粒粘至環(huán)氧樹脂樣品座上，然后磨靶使鋯石剝露出來(lái)，拍攝鋯石靶反射光、透射光照片，鋯石靶陰極發(fā)光照相于中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東局測(cè)試中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，選定最佳的待測(cè)鋯石點(diǎn)位。

圖2 二長(zhǎng)花崗巖中變粒巖包體(a)鏡下特征(b,c)Pl—斜長(zhǎng)石；Q—石英；Bt—黑云母

鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代分析在中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東局測(cè)試中心完成，實(shí)驗(yàn)采用的激光剝蝕系統(tǒng)為美國(guó)Conherent公司生產(chǎn)的GeoLasPro 193nm ArF準(zhǔn)分子系統(tǒng)，ICP-MS型號(hào)為ThermoFisher公司生產(chǎn)的iCAPQ。分析所用激光斑束直徑為30μm，采用國(guó)際標(biāo)樣91500為外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正；采用Plesovice和GJ-1標(biāo)準(zhǔn)鋯石作為外標(biāo)進(jìn)行基體校正；成分標(biāo)樣采用NIST SRM 610，其中29Si作為單內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行校正，每5～10個(gè)未知樣品點(diǎn)插入一組標(biāo)樣。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal軟件[11-12]完成，普通Pb校正采用ComPbCorr#3.17完成[13]，年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用Isoplot3.0完成[14]。

4 鋯石特征及定年結(jié)果

樣品中鋯石主要呈長(zhǎng)柱狀，少量為短柱狀，粒徑在80～200μm之間，長(zhǎng)短軸比值在1.5～3之間。鋯石CL圖像(圖3)均顯示顏色較深，且具有明顯的振蕩環(huán)帶特征，指示其為巖漿成因。選取樣品中的24顆鋯石進(jìn)行了分析，共26個(gè)測(cè)點(diǎn)。其中有2顆鋯石具有明顯的核邊結(jié)構(gòu)，分別對(duì)其核部、邊部進(jìn)行了年齡分析，測(cè)點(diǎn)19和23為核部年齡，測(cè)點(diǎn)20和24邊部年齡。具體U-Pb同位素分析結(jié)果及對(duì)應(yīng)鋯石特征見表1和圖4。

圖3 鋯石CL圖像特征(比例尺為100μm)

序號(hào)Th/10-6U/10-6Th/U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238Ut207/206t207/235t206/238ratio±σratio±σratio±σMa±σMa±σMa±σCon.11492160.690.170.0011.090.230.480.0125353225311925092799%255014960.370.160.006.370.200.280.0124853120282715963976%314424960.060.150.003.810.060.190.0023242915961410951162%4872330.370.170.0010.680.240.460.0125204124952124553698%54155820.710.160.0010.720.270.470.0124973124992424834699%62913120.930.170.0010.920.210.470.0125162925171824962699%73277880.410.160.0010.950.450.480.0224883425193825307399%84258520.500.140.004.150.110.210.0022093616642212522371%91161820.640.160.0010.440.240.460.0124764124742124543299%1082010990.750.180.0010.810.220.440.0126313325071923342492%11971580.610.180.0012.320.240.500.0126283226291826122799%12449130981.450.160.016.600.110.280.0024566220591516081675%1337410530.360.170.0011.600.330.490.012565-425732725665499%141601990.800.160.0011.030.230.480.0125063525262025342699%151122750.410.160.008.830.240.390.0124903723212521153190%16148417360.850.170.009.370.230.390.0125833923752221272888%171503520.430.180.0012.290.300.500.0126113926272326353299%1852611030.480.170.008.340.190.360.0025283122692119782286%1943750.570.190.0014.260.340.540.0127583627672227633399%204934990.990.150.005.320.120.250.0028003618731914221872%2124512170.200.170.0011.380.250.480.0125723125552125083098%2252315430.340.160.0010.800.270.470.0125023125062324864099%2311290.360.190.0014.170.320.530.0127663727612127413499%24161370.110.180.0013.080.400.510.0126623526852926734699%253757030.530.170.009.880.260.420.0125393924242422654393%262984640.640.170.0011.710.220.490.0125723025811825752699%

圖4 鋯石U-Pb同位素年齡諧和圖(a)和年齡分布圖(b)

由鋯石CL圖像特征、分析結(jié)果和U-Pb年齡諧和圖(圖4)可以將鋯石分為3種：繼承性巖漿鋯石、巖漿鋯石和鉛丟失鋯石。該次選用207Pb/206Pb年齡對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，其中：

①繼承性巖漿鋯石測(cè)點(diǎn)共6個(gè)，分析結(jié)果顯示：鋯石諧和度均大于90%，Th/U比值多在0.36～0.61之間，僅有1顆鋯石邊部測(cè)點(diǎn)Th/U比值為0.11，年齡在2611Ma～2766Ma之間。核部測(cè)點(diǎn)19(諧和度99%)和測(cè)點(diǎn)23(諧和度99%)分別給出了最古老的兩個(gè)年齡：(2766±37)Ma和(2758±36)Ma；邊部測(cè)點(diǎn)20諧和度(72%)較低，對(duì)其年齡不做討論，測(cè)點(diǎn)24(諧和度99%)年齡為(2662±35)Ma。

②強(qiáng)烈鉛丟失鋯石測(cè)點(diǎn)共8個(gè)，分析結(jié)果顯示：鋯石諧和度均小于90%，Th/U比值在0.37～0.99之間，僅有1顆鋯石邊部測(cè)點(diǎn)Th/U比值為0.06。其年齡相差較大，但整體呈近線性分布，難區(qū)分是由繼承性巖漿鋯石還是巖漿鋯石經(jīng)歷鉛丟失所形成。

③巖漿鋯石測(cè)點(diǎn)共13個(gè)，分析結(jié)果顯示：鋯石諧和度均大于90%，Th/U比值在0.20～0.93之間，年齡均在2520Ma左右(圖4b)。經(jīng)加權(quán)平均后得到的年齡為(2525±18)Ma(MSWD=1.0)。

5 討論

①二長(zhǎng)花崗巖的形成年齡

徂徠山南部的傲來(lái)山序列二長(zhǎng)花崗巖中鋯石既有巖漿鋯石，也存在繼承性巖漿鋯石，并且存在一期鉛丟失事件，對(duì)其形成時(shí)代應(yīng)具體討論。經(jīng)過(guò)對(duì)鋯石CL圖像和分析測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析認(rèn)為：諧和度大于90%、數(shù)據(jù)分布較集中的13測(cè)點(diǎn)是二長(zhǎng)花崗巖巖漿活動(dòng)過(guò)程中形成的。經(jīng)分析得到二長(zhǎng)花崗巖的巖漿鋯石的加權(quán)平均年齡為(2525±18)Ma，認(rèn)為這一年齡代表了二長(zhǎng)花崗巖的形成年齡。

②魯西地區(qū)巖漿活動(dòng)

全球范圍尺度上，太古宙克拉通廣泛記錄了～2700Ma的構(gòu)造巖漿熱事件；而就華北克拉通而言，除記錄～2700Ma這期事件外，還記錄了大量的2500Ma～2550Ma的構(gòu)造巖漿熱事件信息[5]。作為華北克拉通的重要組成部分，魯西地區(qū)既有>2700Ma的花崗-綠巖帶[15]，也存在大量2500Ma～2550Ma的花崗質(zhì)巖石[2]。

魯西地區(qū)新太古代晚期巖漿巖中普遍具有大量年齡通常大于2.55Ga的殘余鋯石，這些古老地殼再循環(huán)是華北克拉通新太古代晚期強(qiáng)烈構(gòu)造熱事件的結(jié)果，標(biāo)志著魯西和華北古陸塊克拉通化完成[4]。另外，魯西地區(qū)2500Ma～2560Ma的巖漿活動(dòng)記錄的大量存在，也說(shuō)明了這是魯西地區(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(guò)渡時(shí)地殼重新活動(dòng)加劇的反映[16]。

王世進(jìn)等[2-5]通過(guò)調(diào)查傲來(lái)山巖套各單元進(jìn)行研究后認(rèn)為二長(zhǎng)花崗巖是TTG類殼幔巖漿活動(dòng)之后在新太古代晚期發(fā)生的大規(guī)模陸殼增生活動(dòng)形成的；稀土元素總量和分餾程度在總體增長(zhǎng)的過(guò)程中波動(dòng)較大，表明在巖漿演化過(guò)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。

該次通過(guò)對(duì)徂徠山南部二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行鋯石U-Pb年代學(xué)研究，得到了～2500Ma巖漿鋯石年齡和2611Ma～2766Ma繼承性巖漿鋯石年齡，佐證了魯西地區(qū)發(fā)育～2700Ma和2500Ma～2550Ma兩期構(gòu)造巖漿熱事件的事實(shí)。繼承性巖漿鋯石的存在也說(shuō)明了二長(zhǎng)花崗巖形成時(shí)存在殼源物質(zhì)重熔、加入。另外，在一顆繼承鋯石中分別得到了代表兩期巖漿活動(dòng)的2758Ma核部年齡和2662Ma邊部年齡，二者均明顯大于～2525Ma巖漿巖鋯石的形成年齡，這可能說(shuō)明了魯西地區(qū)最少經(jīng)歷了2期殼源物質(zhì)的重熔。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)魯西徂徠山地區(qū)傲來(lái)山巖套二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)研究，得到了其形成年齡為(2525±18)Ma；另外，2611Ma～2766Ma繼承性巖漿鋯石的存在，以及繼承性巖漿鋯石年2758Ma核部年齡和2662Ma邊部年齡的存在證明了魯西地區(qū)新太古代巖漿活動(dòng)過(guò)程中至少存在2期殼源物質(zhì)的重熔和加入。

致謝：該文得到了《山東省1∶5萬(wàn)大汶口、樓德幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查》項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：SDZS-2015-GTT01)資助；此外該次實(shí)驗(yàn)工作得到了中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東局測(cè)試中心激光剝蝕電感耦合等離子體實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)人員的大力協(xié)助，審稿專家給出了許多建設(shè)性意見，在此一并表示感謝！

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LA-ICP-MSU-PbZirconDatingandGeologicalSignificanceofMonzoniticGraniteinAolaishanSequenceinCulaishanAreainWesternShandongProvince

JIN Lijie1, ZHAO Tiqun1, GAO Jilei1, LIU Wei1, YU Song1, YANG Fan1, HAN Zhixin2

(No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Jinan 250014, China; 2.Shandong Zhengyuan Geological Exploration Institute of China Metallurgical Geology Bureau, Shandong Jinan 250101, China)

Monzonitic granite in Culaishan area in western Shandong is one of the most important record of Neoarchean magmatism. On the basis of field survey, through study on zircon LA-ICP-MS U-Pb isotopic chronology, the forming time of monzonitic granite has been determined, and Neoarchean magmatism in western Shandongn have been discussed. It is regarded that there are two age ranges in the zircons which harmonic degree is more than 90%, such as ～2520Ma and 2611～2766 Ma which respectively corresponding to magma zircons and inherited magma zircons. Weighted mean age of magma zircons is (2525±18)Ma which represents the forming time of monzonitic granite. The existence of inherited magma zircons with ages between 2611Ma and 2766Ma indicate that western area in Shandong province has experienced at least two remelting and adding.

Western Shandong; Culaishan; monzonitic granite; LA-ICP-MS U-Pb zircon dating; tectonic and magmatic events

2017-09-05；

2017-10-24；

王敏

山東省國(guó)土資源廳《山東省1∶5萬(wàn)大汶口、樓德幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查》項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：SDZS-2015-GTT01)資助

靳立杰(1987—),男,河北寧晉人，助理工程師,主要從事區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)調(diào)查研究工作；E-mail:jinlijie1987@163.com

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