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        五河巖群殷家澗巖組變質(zhì)火山巖夾層鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義

        2018-02-23 06:37:46鐘華明鄧佳良
        安徽地質(zhì) 2018年4期

        鐘華明,王 翔,鄧佳良

        (安徽省地質(zhì)調(diào)查院, 安徽合肥 230001)

        0 引言

        蚌埠隆起區(qū)位于華北陸塊東南緣,區(qū)內(nèi)廣泛出露早前寒武紀變質(zhì)結(jié)晶基底,主要包括新太古代~古元古代五河巖群上、下亞群、鳳陽群及少量的古元古代花崗(片麻) 巖(圖1),其中以五河巖群出露范圍最廣;做為華北陸塊東南緣變質(zhì)基底的重要組成部分,五河巖群長期以來受到了廣大地質(zhì)學者們的關(guān)注,尤其近年來,于蚌埠地區(qū)獲得了一系列年齡數(shù)據(jù),其中TTG片麻巖年齡主要集中在~2.8~2.45Ga,變質(zhì)鉀長花崗巖年齡~2.1Ga;碎屑鋯石年齡范圍主要分布在~3.0~1.8Ga,峰值年齡約~2.5Ga、~2.1Ga。這些年齡數(shù)據(jù)分布范圍廣,差別較大,造成了對于五河巖群上、下亞群的形成時間、沉積時限等問題一直存在較大爭議[1~3]。鑒于此,本次工作選取五河巖群上亞群殷家澗巖組中變晶屑凝灰?guī)r夾層進行了LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年代學研究,對五河巖群上亞群的沉積時限予以限定。

        1 區(qū)域地質(zhì)概況

        研究區(qū)位于郯廬斷裂帶以西約60km,距大別造山帶北端約 300km (圖1) 。區(qū)內(nèi)變質(zhì)表殼巖系主要出露在五河到鳳陽一帶,以五河巖群、鳳陽群為主。五河巖群主體為一套復理石-火山建造,主要由酸性、中基性-超基性火山巖、凝灰?guī)r和雜砂巖、泥灰質(zhì)巖石及少量鐵質(zhì)碧玉巖組成?!栋不帐〉刭|(zhì)志(修編)》[4]依據(jù)五河巖群巖組間變質(zhì)程度、變形強度的差異,將巖群分為上、下亞群,下亞群自下而上分為西堌堆巖組、莊子里巖組和峰山李巖組;上亞群自下而上分為小張莊巖組和殷家澗巖組;下亞群普遍與TTG片麻巖共生,并共同經(jīng)歷了角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)作用,局部含麻粒巖相的高級變質(zhì)巖;上亞群變質(zhì)表殼巖系不與TTG片麻巖共生,且變質(zhì)程度較淺,為低綠片巖相。

        圖1 蚌埠地區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)劉貽燦等,2015[5]修改)Fig.1 Geological sketch map of the Bengbu area (modified after Liu Yi-can et al.,2015[5])

        本次工作的研究對象為殷家澗巖組,以鳳陽縣殷澗鎮(zhèn)老青山剖面為代表,巖性為一套灰、灰白色中厚—塊層狀變石英角斑巖、變石英角斑質(zhì)凝灰熔巖,白云石英片巖及深綠色中厚層—塊層狀綠簾斜長角閃巖、綠簾石巖夾玫灰色石英巖、絹云石英片巖,頂部為灰白色石英巖;剖面未見底,屬濱海相陸源碎屑與雙峰式火山巖組合;在鳳陽縣周圩一帶,巖性主要為雙峰式變火山巖[6]。殷家澗巖組原巖總體屬陸源碎屑及細碧角斑巖建造。然而,也有學者認為殷家澗組為一套陸相噴發(fā)的火山巖建造,代表大陸裂谷早期拉張環(huán)境的產(chǎn)物,并結(jié)合白云母K-Ar年齡1650Ma 認為殷家澗組不屬于五河群[7]。因此,對于殷家澗巖組的沉積時限及歸屬,仍存在較大爭議。

        2 樣品野外特征

        本次工作采樣地點位于鳳陽縣殷澗鎮(zhèn)東南約10km白云山北部一處影視城內(nèi),樣品采自五河巖群上亞群殷家澗巖組中似層狀變晶屑凝灰?guī)r夾層,夾層出露厚度15~20m,產(chǎn)狀138°<24°,上下層位均為灰白色中厚層石英巖;變晶屑凝灰?guī)r沿走向出露約150~200m,兩側(cè)為殘坡積物掩蓋。巖石呈磚紅色、暗紫色(圖2),變凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,由晶屑(15%~20%),凝灰質(zhì)(75%~80%)組成;晶屑主要為灰白色長石及少量石英,多呈棱角狀-不規(guī)則狀,長軸1~5mm;巖石表面發(fā)育較多孔洞,推測由晶屑脫落形成;在區(qū)域變質(zhì)作用影響下,巖層發(fā)育硅化,巖石中孔洞具較為明顯的壓扁拉長現(xiàn)象并呈似定向排列。所取樣品編號為HJYSC-1。

        圖2 變晶屑凝灰?guī)r野外露頭特征Fig.2 Outcrop characteristics of metacrystalline tuff in the field

        3 鋯石U-Pb測年結(jié)果

        樣品中挑選的鋯石在透射光下主要呈無色透明狀,鋯石顆粒晶形變化較均勻,基本為長柱、渾圓狀或不規(guī)則狀,鋯石的晶形呈半自形-他形,長軸50~200μm,短軸在35~100μm,長寬比值介于1∶1~3∶1。鋯石陰極發(fā)光圖像顯示(圖3),鋯石內(nèi)部特征主要為核邊結(jié)構(gòu)、弱分帶或震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)。

        樣品共測試分析了鋯石35顆,數(shù)據(jù)點35個:包括20個諧和年齡數(shù)據(jù),15個不諧和年齡數(shù)據(jù)。可用年齡數(shù)據(jù)可分為2組:

        第一組年齡:有5個點,年齡為2843~3009Ma,屬于新太古代。鋯石Th元素含量為17.5×10-6~283×10-6,U元素含量為59.1×10-6~249×10-6,Th/U比值為0.3~1.14。本組年齡測試的均為鋯石內(nèi)核,為巖體的繼承性年齡。

        圖3 變晶屑凝灰?guī)r中鋯石陰極發(fā)光圖像測試點號、年齡( Ma)值已標出Fig.3 Cathode luminescence image of zircon from metacrystalline tuff (test point number and age (Ma) value have been marked)

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        第二組年齡:有13個點,年齡為2102~2200Ma,屬古元古代。鋯石T h元素含量為7 8.9×1 0-6~408×10-6,U元素含量為145×10-6~400×10-6,Th/U比值為0.49~2.07,鋯石內(nèi)部呈弱分帶或震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu),應為巖漿成因鋯石。在諧和圖上(圖4),大部分點落在諧和線上,其權(quán)重平均年齡為2140±17Ma。該組年齡代表巖石的成巖年齡。

        圖4 變晶屑凝灰?guī)r鋯石 U- Pb 諧和圖和加權(quán)平均值Fig.4 LA-ICP-MS U- Pb concordia and weighted mean values of metacrystalline tuff zircons

        4 討論及地質(zhì)意義

        前人對蚌埠地區(qū)早前寒武紀地質(zhì)體進行了較為詳細的年代學研究,取得了較多的研究成果。其中獲得的五河巖群下亞群內(nèi)變鐵鎂質(zhì)巖年齡主要為~2.55~2.4Ga;碎屑鋯石年齡值分布在~3.0~2.3Ga,峰值年齡約~2.5Ga;與下亞群變質(zhì)表殼巖系緊密共生的TTG片麻巖成巖年齡為~2.55~2.4Ga[1-3];表明五河巖群下亞群形成時間應>2.4Ga。

        而上亞群中僅見報道碎屑鋯石年齡,缺少能準確限定其形成時間的年代學數(shù)據(jù)年齡;碎屑鋯石年齡值范圍為~2.7~1.8Ga,峰值年齡約~2.5Ga,~2.1Ga,與下亞群碎屑鋯石年齡值相比明顯較新[1]。此外,五河縣以南約10km出露古元古代花崗巖體為莊子里巖體和磨盤山(或稱石門山) 巖體,二者分別出露莊子里村南部和石門山鎮(zhèn)北部,均位于郯廬斷裂帶內(nèi)(圖1);二者巖性相似,由鉀長花崗(片麻)巖組成;鋯石年代學研究表明,兩巖體繼承鋯石的年齡在2.48Ga,侵位年齡在2.10~2.06Ga[8],與五河巖群上亞群中碎屑鋯石~2.1Ga的年齡峰值對應,代表著蚌埠地區(qū)存在一期~2.1Ga的構(gòu)造-巖漿-熱事件。

        國際上常用火山凝灰?guī)r中巖漿鋯石的同位素年代學結(jié)果約束沉積地層的精確時代[9]。本次研究通過LA-ICP-MS U-Pb法測定五河巖群上亞群殷家澗巖組中變晶屑凝灰?guī)r夾層的成巖年齡為2140±17Ma;首次準確限定五河巖群上亞群的沉積時限在~2.1Ga左右,為古元古代中期。

        由此可見,五河巖群上、下亞群的沉積時間存在很大間隔,結(jié)合上、下巖群在變質(zhì)程度及變形強度方面的較大差異,雖然在區(qū)域上未見兩者之間接觸關(guān)系,但在兩者之間應存在著較大的構(gòu)造界面。

        5 結(jié)論

        (1)殷家澗巖組中所夾變晶屑凝灰?guī)r成巖年齡為2140±17Ma,代表了殷家澗巖組的形成時間;準確限定了五河巖群上亞群的沉積時限為古元古代中期。結(jié)合莊子李巖體、磨盤山巖體等古元古代變質(zhì)鉀長花崗巖的成巖年齡,表明蚌埠-五河地區(qū)存在著~2.1Ga的構(gòu)造-巖漿-熱事件。

        (2)五河巖群上、下亞群在形成時間、變質(zhì)程度、變形強度等方面存在著明顯差異,推測兩者之間應存在較大的構(gòu)造界面。

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