閆峻,宋慶堯,劉建敏,謝建成,汪志杰

合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,合肥,230009

內(nèi)容提要：花崗巖可以有效示蹤大陸基底物質(zhì),并區(qū)分具有不同地殼結(jié)構(gòu)和演化歷史的構(gòu)造塊體。洪鎮(zhèn)花崗巖位于長(zhǎng)江中下游地區(qū)江北A型花崗巖帶的西延位置,距離郯廬斷裂帶約30 km。鋯石SIMS定年表明,安慶懷寧縣洪鎮(zhèn)花崗巖形成于126.2±2.0 Ma,與長(zhǎng)江中下游A型花崗巖以及大別造山帶I型花崗巖的形成時(shí)代一致。洪鎮(zhèn)花崗巖高硅、富鉀,屬于高鉀鈣堿性系列I型花崗巖。其富集輕稀土元素和大離子親石元素,相對(duì)虧損中稀土元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素,經(jīng)歷了角閃石為主的結(jié)晶分異。洪鎮(zhèn)花崗巖具有較為富集的Sr—Nd—Hf同位素,和低放射性成因Pb同位素組成,其n(87Sr)/n(86Sr)(t)為0.7065～0.7066,εNd(t)值為-10.9～-12.0,鋯石εHf(t)為-6.7～-13.2,n(206Pb)/n(204Pb)(t)、n(207Pb)/n(204Pb)(t)和n(208Pb)/n(204Pb)(t)分別在17.063～17.109、15.568～15.572和37.351～37.373之間。綜合研究表明,洪鎮(zhèn)花崗巖起源于古—中元古代中低成熟度沉積巖的水致部分熔融,為幔源巖漿底侵導(dǎo)致。從物質(zhì)來源上,洪鎮(zhèn)花崗巖巖漿源區(qū)類似于大別造山帶經(jīng)歷過俯沖、折返后的中上地殼,而顯著不同于長(zhǎng)江中下游同時(shí)代A型花崗巖源區(qū),表明洪鎮(zhèn)地區(qū)具有上下地殼分屬長(zhǎng)江中下游和大別造山帶的構(gòu)造屬性。在早白堊世早期郯廬斷裂帶南段西盤向南的強(qiáng)烈擠壓下,大別造山帶下地殼發(fā)生不規(guī)則流動(dòng),越過郯廬斷裂帶進(jìn)入到洪鎮(zhèn)地區(qū)下地殼成為洪鎮(zhèn)花崗巖的源區(qū)。

作為巖石探針,花崗巖可以用來探究地殼深部物質(zhì)的性質(zhì)和演化過程,是示蹤地殼增生、地殼分異、大陸塊體的結(jié)構(gòu)與演化的重要載體(DePaolo et al.,1991; Rudnick,1995; 吳福元等,2007),也可以有效區(qū)分具有不同地殼結(jié)構(gòu)和演化歷史的構(gòu)造塊體(Chen Jiangfeng and Jahn Bor-ming,1998)。位于下?lián)P子北部的長(zhǎng)江中下游地區(qū)廣泛發(fā)育晚中生代巖漿巖,其中花崗巖主要發(fā)育在晚階段(Yan Jun et al.,2015)。該地區(qū)唯一出露的古老基底為古元古代董嶺群(圖1),其東南側(cè)出露的早白堊世安慶懷寧縣洪鎮(zhèn)花崗巖體與之韌性剪切帶接觸,兩者構(gòu)成變質(zhì)核雜巖(Zhu Guang et al.,2007)?，F(xiàn)有研究表明,該花崗巖體雖然位于長(zhǎng)江中下游沿江兩條A型花崗巖帶上(邢鳳鳴和徐祥,1994),但從巖石類型、地球化學(xué)性質(zhì)等方面和A型花崗巖具有較為顯著的差異(王斌等,2012),初步指示洪鎮(zhèn)地區(qū)具有不同于長(zhǎng)江中下游地區(qū)的基底結(jié)構(gòu)。

圖1 長(zhǎng)江中下游及其鄰近地區(qū)晚中生代巖漿巖分布圖(a)和安慶洪鎮(zhèn)地區(qū)地質(zhì)圖(b)(據(jù)1∶25萬地質(zhì)圖?改繪)

為進(jìn)一步探索作為變質(zhì)核雜巖中心巖體——洪鎮(zhèn)花崗巖的成因,示蹤其地殼深部物質(zhì)的性質(zhì),從基底地殼結(jié)構(gòu)對(duì)比的角度詮釋洪鎮(zhèn)地區(qū)的構(gòu)造屬性,本次選擇洪鎮(zhèn)花崗巖開展了鋯石年代學(xué)、元素和同位素地球化學(xué)綜合研究,以期回答上述問題。

1 地質(zhì)背景

長(zhǎng)江中下游地區(qū)位于揚(yáng)子地塊東北緣,北以襄樊—廣濟(jì)斷裂和郯廬斷裂為界與大別造山帶相隔,南以常州—陽(yáng)新斷裂為界與江南造山帶相接(圖1a)。各時(shí)期巖漿巖中繼承鋯石的年齡及其Hf同位素組成指示了本地區(qū)可能有未出露的太古宙殘留基底存在(Tang Huayun et al.,2012),而出露的最老變質(zhì)基底僅見發(fā)育在安徽懷寧洪鎮(zhèn)地區(qū)的董嶺群(邢鳳鳴等,1993),下段主要為花崗片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖組成,鋯石年齡為1.85 Ga(Chen Zhihong and Xing Guangfu,2016);而上段主要為片巖和片麻巖組成,其中的碎屑鋯石給出>2.4 Ga、～2.0 Ga以及730～830 Ma的年齡,指示上段為新元古代的表殼巖系(Zhang Shaobing et al.,2015)。沉積蓋層為震旦紀(jì)到早三疊世的海相沉積以及中晚三疊世以后的陸相碎屑沉積(圖1b)。

長(zhǎng)江中下游地區(qū)巖漿作用較為強(qiáng)烈,主要集中在晚中生代,可分為4個(gè)階段(Yan Jun et al.,2015):148～136 Ma,主要為高鉀鈣堿系列的中基性到中酸性侵入巖,與區(qū)內(nèi)Cu—Au—Mo金屬礦化密切相關(guān)(常印佛等,2017);135～127 Ma,主要為鉀玄巖系列的火山巖,與Fe礦床成因相關(guān)(Zhou Taofa et al.,2015);127～123 Ma,主要為A型花崗巖,空間上組成兩條巖漿巖帶分布于長(zhǎng)江兩岸,如北帶的大龍山、花山、樅陽(yáng)、城山、黃梅尖等巖體和南帶的花園鞏、茅坦、板石嶺、仙水尖等巖體;110～100 Ma,僅分布在寧鎮(zhèn)地區(qū),主要為高鉀鈣堿系列的中基性到中酸性侵入巖,伴有Cu—Au礦床的形成(Sun Yang et al.,2014)。

大別造山帶是三疊紀(jì)時(shí)期揚(yáng)子地塊向華北板塊俯沖、碰撞形成的造山帶(Zheng Yongfei,2008),其西隔南陽(yáng)盆地與秦嶺造山帶相望,東以郯廬斷裂帶、南以襄樊—廣濟(jì)斷裂為界與揚(yáng)子地塊相隔,北以六安—明港斷裂與華北板塊接壤(圖1a)。大別造山帶發(fā)育世界上出露面積最大的超高壓變質(zhì)巖(Zheng Yongfei et al.,2005a),也廣泛發(fā)育新元古代正片麻巖和變質(zhì)表殼巖(Zheng Yongfei et al.,2005a,2006; Liu Yican et al.,2007),也可見古元古代變質(zhì)基底以及早古生代淺變質(zhì)地層(Wang Xiang et al.,2021)。

大別造山帶內(nèi)巖漿巖分布廣泛,以晚中生代為主,出露面積約占整個(gè)大別造山帶的47%(陳玲等,2012),并常見新元古代巖漿巖。中生代巖漿巖以中酸性和酸性侵入巖為主,伴有少量的幔源基性—超基性巖石,可以劃分為3個(gè)階段(Yan Jun et al.,2021):143～130 Ma,主要為二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖,大多發(fā)育定向弱變形,多具有高Sr低Y地球化學(xué)特征;130～125 Ma,以中酸性侵入巖為主,少量基性侵入巖及安山質(zhì)火山巖,不具有高Sr低Y地球化學(xué)特征;125～112 Ma,以中酸性侵入巖為主,包括正長(zhǎng)(斑)巖和鉀長(zhǎng)花崗(斑)巖,具有低Sr和高Y特征,主要分布在北淮陽(yáng)構(gòu)造帶,與區(qū)內(nèi)Mo—Pb—Zn礦床成因相關(guān)。

洪鎮(zhèn)花崗巖體出露于安徽省安慶市與潛山縣之間,區(qū)域構(gòu)造上屬于長(zhǎng)江中下游地區(qū)(圖1b)。西側(cè)距離傳統(tǒng)的郯廬斷裂帶主斷層位置約30 km。長(zhǎng)江中下游江北A型花崗巖帶呈北東向展布,而洪鎮(zhèn)巖體位于該A型花崗巖帶的西南延伸線上(圖1)。洪鎮(zhèn)巖體呈北東向橢圓形出露,其西北側(cè)以韌性剪切帶與董嶺群相接,剪切帶中白云母40Ar/39Ar 坪年齡為124.8±1.2 Ma(Zhu Guang et al.,2007),周邊震旦系至中三疊統(tǒng)海相蓋層呈現(xiàn)為北東向的背形構(gòu)造,即所謂的“洪鎮(zhèn)背斜”,為印支期前陸變形的產(chǎn)物(Zhu Guang et al.,2007)。洪鎮(zhèn)花崗巖體緊鄰董嶺群的東側(cè)出現(xiàn),兩者具有一致的走向和延伸幅度,且?guī)r體侵位和韌性拆離帶同期,顯示董嶺群的后期剝露與下拆離盤韌性剪切帶的彎曲應(yīng)是巖體侵位的結(jié)果,巖體和董嶺群構(gòu)成本地區(qū)早白堊世變質(zhì)核雜巖(Zhu Guang et al.,2007)。洪鎮(zhèn)巖體主體為鉀長(zhǎng)花崗巖,中心相為二長(zhǎng)花崗巖,偶見同期的中基性巖呈巖枝狀侵入到花崗巖中。

2 分析方法和樣品描述

樣品采自洪鎮(zhèn)巖體主體部分(圖1b)。巖石樣品粉碎在河北省誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司進(jìn)行。主量、微量和稀土元素分析均在澳實(shí)分析檢測(cè)(廣州)有限公司進(jìn)行。主量元素分析采用X熒光熔片法(XRF),將按要求制備的樣品(0.2 g)加入到0.90 g LiBO2溶劑中混合均勻,在鉑金坩堝中加熱熔化,冷卻后制成的溶片用XRF分析。主要氧化物分析相對(duì)誤差分別為:SiO2(0.8%)、Al2O3(0.5%)、Fe2O3(0.4%)、MgO(0.4%)、CaO(0.6%)、Na2O(0.3%)、K2O(0.4%);MnO(0.7%)、TiO2(0.9%)、P2O5(0.8%)。微量和稀土元素分析采用HF+HNO3密封溶解,加入Rh內(nèi)標(biāo)溶液后用ICP-MS測(cè)定,使用儀器為PE Elan6000型電感耦合等離子質(zhì)譜儀,分析相對(duì)誤差小于10%,絕大部分小于5%。全巖Sr—Nd—Pb同位素測(cè)試在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Finnigan Triton TI 型TIMS上完成。詳細(xì)的分析方法同謝建成等(2012)。質(zhì)譜測(cè)定中Sr同位素分餾采用n(86Sr)/n(88Sr) = 0.1194校正,Nd同位素分餾釆用n(146Nd)/n(144Nd) = 0.7219校正。實(shí)測(cè)的Sr、Nd同位素比值,結(jié)合實(shí)測(cè)的樣品年齡,扣除放射成因積累的Sr、Nd貢獻(xiàn),獲得相應(yīng)的初始同位素比值。由實(shí)測(cè) Th、U和Pb含量扣除巖石形成以來的放射性成因鉛貢獻(xiàn),計(jì)算出鉛同位素初始比值。

鋯石單礦物分離在河北省誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司進(jìn)行,樣品4～5 kg經(jīng)人工破碎后,按常規(guī)的重力和磁選方法分選出鋯石。鋯石陰極發(fā)光照相(CL)在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司進(jìn)行。鋯石微區(qū)原位U-Pb同位素在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所離子探針實(shí)驗(yàn)室的 Cameca IMS-1280雙離子源多接收器二次離子質(zhì)譜儀上進(jìn)行。鋯石原位Hf同位素測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。測(cè)試儀器為激光剝蝕多接收杯等離子體質(zhì)譜(LA-MC-ICP-MS)。剝蝕系統(tǒng)為GeoLas 2005,MC-ICP-MS為Neptune Plus。激光輸出能量密度為5.3 J/cm2,斑束直徑為44 μm。詳細(xì)儀器操作條件及數(shù)據(jù)處理參照Liu Yongsheng et al.(2012)。

巖體露頭呈淺肉紅色(圖2a),塊狀構(gòu)造,似斑狀結(jié)構(gòu)。似斑晶多為半自形板柱狀斜長(zhǎng)石和堿性長(zhǎng)石,可見條紋長(zhǎng)石,基質(zhì)為石英及鉀長(zhǎng)石,文象結(jié)構(gòu)發(fā)育。石英,大小1～3 mm,含量30%～35%;斜長(zhǎng)石,半自形板柱狀,似斑晶可達(dá)2～4 mm,多絹云母化、高嶺土化,含量10%～15%;鉀長(zhǎng)石,半自形—他形,似斑晶2～3 mm,含量40%～45%;黑云母含量較低,不超過5%(圖2b)。副礦物中鋯石、磷灰石和磁鐵礦常見,定名為中粗粒花崗巖。

圖2 安慶洪鎮(zhèn)巖體野外露頭(a)和洪鎮(zhèn)花崗巖顯微照片(b)

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb定年

洪鎮(zhèn)花崗巖樣品中的鋯石均為透明無色到淡黃色,自形短柱狀,長(zhǎng)100～150 μm,長(zhǎng)寬比在2∶1～1.3∶1之間(圖3),在CL照片中表現(xiàn)為較寬的成分環(huán)帶,未見繼承核。

圖3 安慶洪鎮(zhèn)花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖像

鋯石U-Pb同位素測(cè)試結(jié)果見表1,相關(guān)圖解見圖4。共進(jìn)行23個(gè)點(diǎn)的測(cè)試,所有測(cè)點(diǎn)的Th/U比值介于0.6～3.7之間,n(206Pb)/n(238U)—n(207Pb)/n(235U)諧和度均大于95%,其中,5個(gè)測(cè)試點(diǎn)年齡值明顯偏低,在CL圖像上位于發(fā)亮的區(qū)域或鋯石的邊部,可能受到后期的熱擾動(dòng)。其他17個(gè)測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U年齡較為集中,加權(quán)平均值為126.2±2.0 Ma(圖4),代表了洪鎮(zhèn)巖體的侵入年齡。該年齡和長(zhǎng)江中下游地區(qū)中生代第三期A型花崗巖的形成年齡高度一致,也落入大別造山帶中生代第二期巖漿作用時(shí)間范圍內(nèi)。該時(shí)代也與汪相(2022)提出的中國(guó)東南部的“黃山運(yùn)動(dòng)”一致。

圖4 安慶洪鎮(zhèn)花崗巖鋯石U-Pb諧和圖解

3.2 主量和微量元素特征

主量和微量元素分析結(jié)果見表2。洪鎮(zhèn)花崗巖表現(xiàn)出高硅和較為富堿的特征,其w(SiO2)含量為73.67%～75.31%,w(K2O)+w(Na2O)為8.68%～9.00%,相對(duì)富鉀(w(K2O)/w(Na2O)=1.76～2.03),在TAS圖解上(圖5a)位于花崗巖區(qū)域,屬于高鉀鈣堿性系列(圖5b)。其鋁堿比值(A/NK)為1.21～1.28,鋁飽和指數(shù)(A/CNK)介于1.06～1.10之間,為弱過鋁質(zhì)巖石。

表2 洪鎮(zhèn)花崗巖主量(%)和微量元素(μg/g)分析結(jié)果

圖5 安慶洪鎮(zhèn)花崗巖TAS圖解(a)(底圖據(jù)Le Maitre et al.,1989)和w(SiO2)—w(K2O)

洪鎮(zhèn)花崗巖總體表現(xiàn)出輕稀土富集((La/Yb)N=17.1～23.4)、重稀土平坦((Dy/Yb)N=0.8～1.1)的配分模式,并且有輕微的中稀土虧損型式(圖6a)。稀土總量較低(∑REE=41.9～105),沒有明顯的Eu異常(δEu=0.9～1.1),指示巖漿過程中,存在以角閃石或榍石為主的結(jié)晶分異,而沒有斜長(zhǎng)石的顯著分異作用,這和鏡下觀察的巖相學(xué)特征一致。所有洪鎮(zhèn)花崗巖樣品均表現(xiàn)出富集Rb、Ba、Th、U和Pb等大離子親石元素,虧損Nb和Ta高場(chǎng)強(qiáng)元素的特征(圖6b)。值得注意的是,雖然樣品的Yb和Y等重稀土元素含量較低,分別為0.52～0.88 μg/g和5.09～9.87 μg/g,但Sr含量也不高,介于168～260 μg/g之間,顯著區(qū)別于長(zhǎng)江中下游地區(qū)早白堊世高Sr低Y型花崗巖(Wang Qiang et al.,2006)和同時(shí)期的A型花崗巖,后者具有較高的Yb(>3 μg/g)和Y(>20 μg/g)含量,以及低的Sr含量(<100 μg/g)(范裕等,2008; Li He et al.,2012; Yan Jun et al.,2015)。

圖6 安慶洪鎮(zhèn)花崗巖稀土元素配分圖(a)和微量元素蛛網(wǎng)圖(b)

3.3 Sr—Nd—Pb—Hf同位素特征

樣品的初始同位素組成按照126 Ma計(jì)算,結(jié)果見表3和表4。洪鎮(zhèn)花崗巖具有明顯富集且均一的Sr—Nd同位素組成,其n(87Sr)/n(86Sr)(t)介于0.7065～0.7066,εNd(t)值為-10.9～-12.0,對(duì)應(yīng)的二階段模式年齡(TDM2)為1790～1887 Ma。洪鎮(zhèn)花崗巖的Sr—Nd同位素組成和長(zhǎng)江中下游地區(qū)同期花崗巖具有明顯的區(qū)別,后者相對(duì)弱富集(圖7),而和大別造山帶的同期花崗巖更為類似(圖7)。

表3 安慶洪鎮(zhèn)花崗巖Sr—Nd同位素測(cè)試結(jié)果

表4 安慶洪鎮(zhèn)花崗巖Pb同位素測(cè)試數(shù)據(jù)

圖7 安慶洪鎮(zhèn)花崗巖εNd(t)—n(87Sr)/n(86Sr)(t)圖解

另外,洪鎮(zhèn)花崗巖具有低的放射性Pb同位素組成,其n(206Pb)/n(204Pb)(t)在17.063～17.109之間,n(207Pb)/n(204Pb)(t)=15.568～15.572,n(208Pb)/n(204Pb)(t) =37.351～37.373,也在前人所測(cè)洪鎮(zhèn)花崗巖的范圍內(nèi)(圖8)(王斌等,2012),這個(gè)特征與長(zhǎng)江中下游地區(qū)同時(shí)期花崗巖區(qū)別顯著,后者均具有高放射性成因Pb同位素組成(n(206Pb)/n(204Pb)(t)>18.0,Yan Jun et al.,2021),而與大別造山帶同期花崗巖的Pb同位素組成較為接近(圖8)。

圖8 安慶洪鎮(zhèn)花崗巖鉛同位素相關(guān)圖

選取洪鎮(zhèn)花崗巖樣品(10LZ028-4)中已進(jìn)行U-Pb年齡測(cè)定的鋯石進(jìn)行相鄰類似環(huán)帶區(qū)域原位Lu—Hf同位素分析,結(jié)果見表5。21個(gè)測(cè)點(diǎn)給出相對(duì)一致的同位素組成,其n(176Hf)/n(177Hf)(t) = 0.282321～0.282503,εHf(t) =-6.7～-13.2,平均值為-10.7,對(duì)應(yīng)的兩階段模式年齡為1606～2014 Ma,和Nd同位素模式年齡給出的結(jié)果基本一致。同樣,洪鎮(zhèn)花崗巖的鋯石εHf(t)值顯著低于長(zhǎng)江中下游同期花崗巖,而和大別造山帶晚期花崗巖類似(圖9)

表5 洪鎮(zhèn)花崗巖鋯石Hf同位素測(cè)試結(jié)果

圖9 安慶洪鎮(zhèn)花崗巖鋯石Hf同位素演化圖

4 討論

4.1 巖石類型和成因

洪鎮(zhèn)花崗巖中主要礦物為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英和少量黑云母,缺少堿性暗色礦物,雖然其鋁飽和指數(shù)(A/CNK)介于1.06～1.10之間,表現(xiàn)出弱過鋁特征,但未見過鋁質(zhì)礦物出現(xiàn)。其具有較低的w(P2O5)含量(0.01%～0.05%)和高場(chǎng)強(qiáng)元素含量((Nb+Y+Ce+Zr)<350 μg/g),在圖10中位于分異花崗巖(FG)范圍內(nèi),完全不同于長(zhǎng)江中下游同時(shí)期的花崗巖,后者基本為A型花崗巖。上述特征表明,洪鎮(zhèn)花崗巖為I型花崗巖。從同時(shí)期的角度,這種I型花崗巖更多地出現(xiàn)在大別造山帶(包括郯廬斷裂帶南段)(Yan Jun et al.,2021)。

圖10 洪鎮(zhèn)花崗巖花崗巖類型判別圖解(底圖據(jù)Whalen et al.,1987)

洪鎮(zhèn)花崗巖具有較高的w(SiO2)含量,發(fā)育文象結(jié)構(gòu),在圖10中多位于分異花崗巖范圍,指示其經(jīng)歷了一定程度的結(jié)晶分異作用。其較低的全鐵(0.77%～1.24 %)、w(MgO)(0.23%～0.35%)和中—重稀土含量,缺乏Eu的異常(圖6a),確切地指示了存在角閃石為主而非斜長(zhǎng)石的結(jié)晶分異,表明初始巖漿較為富水。

洪鎮(zhèn)I型花崗巖高的w(SiO2)含量,不發(fā)育暗色包體,鏡下未見明顯的礦物環(huán)帶等現(xiàn)象,明確指示其主體為地殼部分熔融、且非巖漿混合的產(chǎn)物。同時(shí),該巖石具有較高的w(CaO)含量,較低的w(MgO)和w(Fe2O3)含量,以及中等程度的w(Al2O3)含量,指示其起源于中低成熟度、變雜砂巖性質(zhì)源區(qū)巖石的部分熔融(圖11)。根據(jù)鋯石Ti飽和溫度計(jì)算結(jié)果(Watson and Harrison,2005),洪鎮(zhèn)花崗巖的巖漿溫度最低介于688～823℃,平均775℃。該溫度低于A型花崗巖,結(jié)合其經(jīng)歷了角閃石的結(jié)晶分異,源區(qū)不在斜長(zhǎng)石的穩(wěn)定區(qū)域,表明其起源于比較深的(>25 km)、中低成熟度沉積巖的水致部分熔融。地殼物質(zhì)水致部分熔融常常發(fā)生在較低的溫度下(低于黑云母的脫水溫度,Zheng Yongfei and Gao Peng,2021),且富水流體的來源往往與基性巖漿的底侵有關(guān),這也與野外觀察到同期巖枝狀基性巖侵入到洪鎮(zhèn)花崗巖中的現(xiàn)象一致。

圖11 安慶洪鎮(zhèn)花崗巖 w(Al2O3)/[w(MgO)+w(FeOT)]—w(CaO)/[w(MgO)+w(FeOT)]圖解 (a)(底圖據(jù)Altherr et al.,2000)和 w(Al2O3)/[w(TiO2)+w(MgO)+w(FeOT)—[w(Al2O3)+w(TiO2)+w(MgO)+w(FeOT)]圖解(b)(底圖據(jù)Patino Douce,1999)

洪鎮(zhèn)花崗巖具有高Sr、低Nd和Hf同位素比值富集特征的Sr—Nd—Hf同位素組成,以及中元古代的模式年齡,指示其很可能起源于中元古代地殼的部分熔融。作為地殼深部物質(zhì)的探針,雖然洪鎮(zhèn)位于下?lián)P子的長(zhǎng)江中下游地區(qū),但洪鎮(zhèn)花崗巖所代表的中元古代時(shí)期地殼源區(qū)卻在長(zhǎng)江中下游同時(shí)期花崗巖上幾乎沒有反映。長(zhǎng)江中下游～127 Ma左右的花崗巖具有A型特征,具有顯著不同于洪鎮(zhèn)花崗巖的、弱富集的Sr—Nd—Hf同位素(圖7,9)以及高放射性成因Pb同位素組成(圖8),表明其地殼源區(qū)顯然不同于洪鎮(zhèn)花崗巖,為更加年輕(中—新元古代增生)的地殼(彭戈等,2012;閆峻等,2012;Yan Jun et al.,2015)。而這種年輕地殼在下?lián)P子地區(qū)普遍存在,形成于中—新元古代揚(yáng)子板塊周邊俯沖增生的過程(周金城等,2014)。另外,作為變質(zhì)核雜巖的同構(gòu)造侵入中心巖體,洪鎮(zhèn)花崗巖和與其韌性斷裂帶相接觸的董嶺群也具有顯著不同的同位素組成,后者具有更加富集的Hf同位素組成(圖9),指示其并非洪鎮(zhèn)花崗巖的源區(qū)物質(zhì)。

前人研究表明,大別造山帶晚中生代早階段花崗巖(>130 Ma)多具有低鎂高鍶低釔(Adakite質(zhì))的巖石地球化學(xué)性質(zhì)(Li Shuguang et al.,2013),是俯沖折返的華南大陸巖石圈在碰撞造山帶加厚背景下部分熔融的產(chǎn)物,該加厚地殼較為古老(模式年齡>2.3 Ga),被認(rèn)定為俯沖華南陸殼的中下部(以北大別新元古代片麻巖為代表)(Zhao Zifu and Zheng Yongfei,2009; Liu Xiaoqing and Yan Jun,2020)。而晚期花崗巖(<130 Ma)為普通花崗巖,是在早期加厚下地殼拆沉后,隨著地幔上涌,較淺部地殼深熔的產(chǎn)物(Li Shuguang et al.,2013),被認(rèn)定為俯沖華南陸殼的上部(以中南大別片麻巖為代表),具有相對(duì)年輕的年齡(模式年齡<2.3 Ga)(Zhao Zifu and Zheng Yongfei,2009)。因此,經(jīng)過印支期大陸深俯沖與折返,大別造山帶晚中生代時(shí)期地殼具有雙層結(jié)構(gòu),加厚的(>35 km)下部古老(太古宙—古元古代)地殼和其上部的(<35 km)較年輕(古—中元古代)地殼。洪鎮(zhèn)花崗巖在巖石類型上、元素組成特征上以及同位素組成上,均與同時(shí)期的大別造山帶花崗巖較為一致,表明兩者具有相似的地殼源區(qū),為古—中元古代地殼在正常地殼厚度下深熔的產(chǎn)物。

4.2 對(duì)洪鎮(zhèn)地區(qū)基底構(gòu)造格局的啟示

具有類似構(gòu)造演化歷史的同一塊體,在同一期構(gòu)造—巖漿事件中,花崗巖往往具有相似的地球化學(xué)性質(zhì),即類似的地殼源區(qū)部分熔融,反映了大體一致的物理化學(xué)條件(Chen Jiangfeng and Jahn Bor—ming,1998;吳福元等,2007; Li He et al.,2012; 閆峻等,2012;彭戈等,2012),正因?yàn)槿绱?花崗巖的Nd或Hf同位素填圖,可以有效劃分具有不同構(gòu)造演化歷史塊體的基底地殼結(jié)構(gòu)(Chen Jiangfeng and Jahn Bor-ming,1998; Mole et al.,2015; 杜斌等,2016; Wang Changming et al.,2016)。

洪鎮(zhèn)地區(qū)位于下?lián)P子長(zhǎng)江中下游地區(qū),距離其西側(cè)作為大別造山帶和下?lián)P子之間的邊界斷層—郯廬斷裂帶主斷裂地表出露位置約30 km,其間還發(fā)育懷寧晚中生代火山巖盆地,傳統(tǒng)上也一直被認(rèn)為是長(zhǎng)江中下游地區(qū)眾多晚中生代火山巖盆地之一(常印佛等,1991)。洪鎮(zhèn)巖體距離其東側(cè)江北A型花崗巖帶也僅15 km左右,期間也不存在有塊體邊界性質(zhì)的斷裂帶。因此,洪鎮(zhèn)花崗巖一直被認(rèn)為是長(zhǎng)江中下游地區(qū)眾多早白堊世花崗巖體,而一起隆升出露的董嶺群也被認(rèn)為是長(zhǎng)江中下游地區(qū)出露的最古老基底(邢鳳鳴等,1993;Chen Jiangfeng et al.,2001)。雖然沒有更加古老基底巖石的直接出露,但晚中生代巖漿巖中的繼承或捕獲鋯石卻指示了長(zhǎng)江中下游地區(qū)可能也存在古老的基底,反映了其源區(qū)3.4～2.9 Ga、～2.65 Ga和～0.8 Ga的地殼增生,以及2.0～1.8 Ga、～0.8 Ga 和早白堊世的地殼再造事件,與整個(gè)揚(yáng)子板塊一致(Tang Huayun et al.,2012; Yan Jun et al.,2015)。從早白堊世花崗巖的角度,長(zhǎng)江中下游地區(qū)基底地殼結(jié)構(gòu)中普遍存在中—新元古代增生地殼,并作為花崗巖的主要源區(qū)在早白堊世被再造。雖然有太古宙—古元古代基底物質(zhì)參與到長(zhǎng)江中下游晚中生代早期花崗閃長(zhǎng)巖中,但僅作為混染或巖漿混合中的端元物質(zhì)出現(xiàn)(Yan Jun et al.,2015,2021)。

由于與揚(yáng)子板塊具有物質(zhì)上的親緣性,大別造山帶分布的各種變質(zhì)巖和巖漿巖,被認(rèn)為是屬于揚(yáng)子板塊(Zheng Yongfei,2008; Zhao Zifu and Zheng Yongfei,2009)。晚中生代時(shí)期,大別造山帶地殼結(jié)構(gòu)是經(jīng)歷過碰撞、深俯沖、折返后的重組,因而顯然不同于作為俯沖前陸的揚(yáng)子板塊北緣(長(zhǎng)江中下游地區(qū))。長(zhǎng)江中下游地區(qū)的地殼主要體現(xiàn)地塹的特征,巖石圈呈淺地幔動(dòng)力學(xué)構(gòu)造系統(tǒng)(楊文采,2023)。因此,具有不同構(gòu)造演化歷史的大別造山帶和長(zhǎng)江中下游地區(qū),也具有不同的地殼結(jié)構(gòu),并表現(xiàn)在作為深部探針的花崗巖的地球化學(xué)性質(zhì)上。大別造山帶和長(zhǎng)江中下游地區(qū)均發(fā)育強(qiáng)烈的晚中生代巖漿作用,時(shí)間跨度上基本重合,指示其發(fā)生在統(tǒng)一的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景之下(Yan Jun et al.,2021)。而由于地殼結(jié)構(gòu)的差異,對(duì)于同期花崗巖(～127 Ma),大別造山帶主要起源于古—中元古代地殼的深熔,而長(zhǎng)江中下游地區(qū)主要為中—新元古代地殼的活化(Yan Jun et al.,2021)。洪鎮(zhèn)花崗巖的研究表明,其來源于更加古老的地殼物質(zhì),類似于大別造山帶同期花崗巖。從基底組成的角度,洪鎮(zhèn)地區(qū)基底地殼結(jié)構(gòu)為大別造山帶型,而非長(zhǎng)江中下游型。

洪鎮(zhèn)地區(qū)地表出露的沉積巖屬于下?lián)P子地層小區(qū),而其深部地殼結(jié)構(gòu)又與大別造山帶類似,對(duì)于這種地殼上下結(jié)構(gòu)分屬兩個(gè)構(gòu)造單元的現(xiàn)象,王斌等(2012)認(rèn)為下?lián)P子地區(qū)地殼結(jié)構(gòu)可能具有垂向和橫向不均一性;而余頂杰等(2016)解釋為郯廬斷裂帶造山后大規(guī)模左行平移事件之后,大別造山帶中—下地殼物質(zhì)穿過郯廬斷裂帶南段,下地殼流動(dòng)所致,但并未給出相應(yīng)機(jī)制。另外,地球物理資料表明,作為大別造山帶和長(zhǎng)江中下游地區(qū)的分界斷層,郯廬斷裂帶南段向SE方向的傾角大約為50°(Schmid et al.,2001),洪鎮(zhèn)地區(qū)之下30 km處的地殼也可能具有造山帶屬性。然而,位于洪鎮(zhèn)西側(cè)同時(shí)代的徐橋花崗巖體,距離郯廬斷裂帶更近,但其地球化學(xué)性質(zhì)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)早白堊世花崗巖相似(余頂杰等,2016),表明郯廬斷裂帶南段的產(chǎn)狀并不能解釋洪鎮(zhèn)地區(qū)雙類型地殼結(jié)構(gòu)的特征。最新研究表明,郯廬斷裂帶南段發(fā)生大規(guī)模左行走滑的時(shí)代為早白堊世早期,其東盤為被動(dòng)盤,幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)。而西盤沿郯廬斷裂帶走向460 km范圍內(nèi),出現(xiàn)了強(qiáng)烈縮短變形,表現(xiàn)為逆沖斷層、褶皺、區(qū)域隆升和角度不整合,表現(xiàn)為主動(dòng)盤(Lu Yuanchao et al.,2023)。因此,在早白堊世早期郯廬斷裂帶南段西盤向南的強(qiáng)烈擠壓下,西盤(大別造山帶)的下地殼發(fā)生流動(dòng),越過郯廬斷裂帶深入到長(zhǎng)江中下游地區(qū)是完全可能的。結(jié)合徐橋花崗巖的位置,可以推測(cè),這種下地殼流動(dòng)并不是均勻的,僅局部發(fā)生,且不規(guī)則。

5 結(jié)論

(1)洪鎮(zhèn)花崗巖的形成時(shí)代為126.2±2.0 Ma,與長(zhǎng)江中下游地區(qū)晚中生代第三階段A型花崗巖以及大別造山帶晚中生代第二階段花崗巖的形成時(shí)代一致,也與“黃山運(yùn)動(dòng)”時(shí)代一致。

(2)洪鎮(zhèn)花崗巖為 I型花崗巖,起源于中低成熟度沉積巖的水致部分熔融。巖漿源區(qū)為古—中元古代地殼,具有大別造山帶晚中生代時(shí)期中上地殼的屬性。

(3)洪鎮(zhèn)地區(qū)上下地殼結(jié)構(gòu)分屬長(zhǎng)江中下游和大別造山帶,其下地殼物質(zhì)為郯廬斷裂帶西盤發(fā)生大規(guī)模主動(dòng)擠壓平移時(shí),造成的大別造山帶下地殼流動(dòng)所致。

致謝：筆者等感謝王孝磊教授、章雨旭研究員等三位評(píng)審人,他們對(duì)本文稿提出了很好的修改意見。

注釋/Note

? 安徽省地質(zhì)調(diào)查院.2003.1∶250000太湖縣幅地質(zhì)圖.

Geological Survey of Anhui Province.2003.1∶250000 Geological map of the Taihuxian.