上海南部齐贤桥辉石闪长岩体的锆石U-Pb定年及其地质意义

谢建磊

（1. 中国地质大学（武汉）地球科学学院，武汉 430074；2. 上海市地质调查研究院，上海 200072）

上海地区位于扬子地块和华夏地块之间的钦杭结合带东端，断裂构造比较发育。基岩除在西南部呈零星剥蚀残丘出露外，广为松散层覆盖。现有主要地质构造特征认识主要是基于全市800多个基岩钻孔、区域重磁场特征解释和反演、MT等深部地球物理勘查资料，通过区域地质条件对比获得的。除局部为前震旦系—下古生界和上白垩统—古近系外，火山碎屑岩类、火山岩类和不同产状的侵入岩类分布较为广泛，多为燕山—喜马拉雅山期建造。侵入岩多呈岩株、岩脉产出，尤其是在中、南部地区。20世纪90年代前，通过单矿物或全岩K-Ar法测年，获得了一批119.6～40.7Ma间的年龄，并划分了上海地区的侵入岩期次[1]。

K-Ar法测年自1950年首次被运用以来，逐渐成为地质学中一种常规定年方法，但该方法具有很大局限性，受封闭温度较低、K易丢失、过剩Ar和矿物多期性等问题的制约，后期热事件的干扰会使该方法获得的年龄偏小[2]。而锆石由于性质稳定，U-Pb同位素体系封闭温度极高，单颗粒锆石原位定年已成为现代固体地球科学研究的关键技术之一[3]。

区内构造、岩浆热事件较多，中新世仍形成广布的玄武岩类[1]。张堰地区侵入岩的K-Ar法测年结果差别较大[1]，除测年对象影响外，也表明后期热事件的干扰作用，如石英闪长岩119.6Ma（黑云母）、102.2Ma（金云母）、95.7Ma（全岩），角闪辉绿岩102Ma（角闪石）、112.7Ma（全岩），辉绿岩106Ma（全岩）和花岗斑岩88.1Ma（黑云母）。自2003年始，邻区在早期K-Ar法测年基础上，开始有相关岩体的锆石U-Pb年龄报道，近几年来明显增多[4-～8]。基于此，本文对上海南部齐贤桥辉石闪长岩体进行了LA-ΙCP-MS锆石U-Pb定年，获取了岩体的侵位年龄，并对其地质构造指示意义进行了讨论。

1 地质特征概况

该岩体为隐伏岩体，主要由区域重力、航磁异常特征圈定，沿布格重力异常梯度带分布，且航磁异常特征明显，并为齐CK1、齐CK4、齐CK5、齐CK7等钻孔验证。埋深在220～240m左右，规模较小，近圆形，直径约4km，面积至少约2.8km2，呈小型岩株（图1），侵位于上侏罗统火山碎屑岩类和下古生界碳酸盐岩类之中。

构造位置上处于朱泾—南汇复背斜和查山—大团复向斜之间、松江—北桥断陷盆地南缘。北东向张堰—南汇断裂、北西向太仓—奉贤断裂和北西西向马桥—金汇断裂在岩体附近交汇。其中，张堰—南汇断裂带是区内的一条重要北东向断裂构造，沿线分布有多个呈串珠状的中酸性侵入体，主要岩性为石英闪长岩、辉石闪长岩、花岗闪长岩和花岗斑岩。此外，钻孔显示还发育有辉绿岩类、煌斑岩等。齐贤桥辉石闪长岩体位于该断裂带中部。

图1 上海地区地质简图及研究岩体位置Fig.1 Regional geological sketch map of Shanghai area and position of the research pluton

2 岩石学特征

岩体岩石类型较多，以黑云母辉石闪长岩为主，多见辉石闪长岩、黑云母闪长岩，偶见石英闪长岩，穿插有花岗斑岩、沸石和长石脉体，钻孔显示539m以下过渡为似斑状花岗岩。在齐CK1孔401m和齐CK4孔464m处采集两块样品进行了岩石学特征研究和定年。

辉石闪长岩岩石呈黑灰色，节理中方解石和黄铁矿细脉充填，块状构造，不等粒辉长结构，板状和柱状矿物微定向排列。斜长石约70～80%，板状，聚片双晶极发育，偶见微弱环带结构。具有至少两个世代，被早期斜长石和黑云母包含。钾长石含量约5%，以正长石为主。部分长石表面绢云母化。黑云母，片状，约占5%，多分布在辉石和角闪石周围。普通辉石，短柱状，约占10%。角闪石偶见。暗色矿物蚀变较为明显，多绿泥石化。此外，见有锆石、磁铁矿、磷灰石等副矿物。

3 分析方法

岩石碎样和锆石分选在河北省廊坊市科大岩石矿物分选技术服务有限公司完成，样品量2.5kg。经过清洗、粗碎和细碎，使矿物单体最大限度分离，使用一次性网布层层过筛后，采用手工淘洗获取重砂，再经电磁选、重液（三溴甲烷和二碘甲烷）分离后，在双目显微镜和偏光显微镜下挑出无裂痕、连晶及包体类型的锆石。共挑选锆石200粒，透明度较差，自形—半自形，晶形良好，短柱状或长柱状，以短柱状为主，部分呈不规则状。

锆石阴极发光和LA-ΙCPMS原位年龄测定在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。通过锆石阴极发光图像分析，选择测点位置，然后采用激光剥蚀等离子体分析技术进行微区原位单点U-Pb定年。

测试前，将挑选的锆石置于环氧树脂浇铸的圆形靶上，磨蚀和抛光至约一半使锆石内部暴露，在JXA-8100电子探针配备的MonoCL3系统上进行阴极发光照相。加速电压为15Kv，工作电流为20nA，束斑直径为1μm。锆石激光测年使用的ΙCP-MS型号为Agilent 7500a，激光剥蚀为德国Lamda Physik公司的GeoLas 200M深紫外（DUV）193nm的ArF准分子（excimer）系统。以哈佛大学标准锆石91500作外标校正，用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NΙST610中的Si29作为内标校正和仪器最佳化。测试的剥蚀激光直径为32μm，普通铅含量利用204Pb的计数来估算。同位素比值数据处理采用Gliter软件完成，年龄计算和校正采用Ludwig（2003）的ΙSOPLOT（3.0版）程序计算。锆石单点数据误差均为1σ，加权平均年龄具有95%的置信度。

4 分析结果

4.1 锆石成因

锆石阴极发光图像见图2，类型多样，多呈自形—半自形，大多呈典型的长柱、短柱状，个别不规则状，多数晶形发育较差，长轴一般在120～240μm，长宽比多在1.3～3，晶面清晰可辩，光滑，晶棱平直，具有清晰的韵律状环带结构，属于典型的岩浆结晶产物[3]。

图2 样品中锆石颗粒的阴极发光图像及激光剥蚀点位Fig.2 Zircon CL images and the dating position

部分锆石颗粒晶棱和晶角已圆化，成港湾状，表面大多见溶蚀坑，且大多数锆石振荡环带的宽度较宽，这些特征都反映出此岩体的成岩温度较高。

大量的研究结果表明，不同成因锆石有不同的Th、U含量及Th/U比值，岩浆锆石的Th、U含量较高，Th/U比值较大（一般大于0.4）[3]。该岩体中的Th、U含量分别在58.88～390.52ppm、74.98～688.45ppm，Th与U含量之间整体上呈较好的正相关关系，Th/U比值在1.24～2.43（表1）。同样表明为岩浆结晶锆石。

表1 锆石LA-ΙCP-MS的U-Th-Pb同位素分析结果Table 1 The analysis result of Zircon U-Th-Pb isotope by LA-ΙCP-MS

4.2 锆石U-Pb年龄

共测试了20个数据点，除3、6、19、20三个测点略偏离谐和曲线外，其余16个测点数据均落在了一致曲线上。206Pb/238U表面年龄比较集中，介于98.2±1.21 Ma～117.1±2.15Ma，加权平均年龄为99.5±1.2Ma，MSWD为4.8（图3）。作为平行样，在该岩体的齐CK4孔中采集了另外一块样品同时进行定年，获得的年龄值在100.56±0.57Ma，进一步验证了本次测年的可靠性。因此，该岩体的侵位年龄应在98.3～101.3Ma。

图3 锆石U-Pb年龄谐和图Fig.3 U-Pb concordia plots for zircons from pluton sample

5 讨论

5.1 区内燕山晚期岩浆作用的年代学约束

本次研究获得的齐贤桥辉石闪长岩体98.3～101.3Ma的侵位年龄及其锆石、岩石学特征进一步对区内岩浆作用提供了约束。锆石晶形、晶体表面熔蚀形貌的形成，表明锆石及其寄主岩石结晶后又曾受到熔蚀。一般地，岩浆温度的升高与岩浆结晶作用释放的潜热有关，或与深部岩浆上升补给提供的热量有关，或者是深部岩浆上升侵位减压升温所致[9]。花岗斑岩岩脉穿插、似斑状花岗岩、两个世代的斜长石等特征的发育，都表明本次侵入事件后，区内仍有明显的岩浆侵入作用。

传统观点将区内燕山晚期的岩浆作用划分有四次，有从基性—中性—酸性的演化规律，并以枫泾—川沙断裂为界，划分为北部酸性岩区和南部中性岩区[1]。第一次基性侵入岩K-Ar年龄在102～112.7Ma，第二次基性—中性侵入岩K-Ar年龄在119.6～120.1Ma、102.2Ma、95.7Ma，第三次酸性侵入岩K-Ar年龄在107.1～112.2Ma，第四次酸性侵入脉岩K-Ar年龄在81～88.1Ma。从现有资料看，获得102～112.7Ma的基性岩体都发生过明显的热变质作用，甚至角岩化，接触变质作用的温度变化范围在多在30～900℃，因此，该年龄应代表该期岩体以后的热事件年代。基性—中性岩中获得的102.2Ma、95.7Ma年龄与本研究获得的岩浆侵位年龄相当，应该为该次岩浆热事件的记录。

区域上，170Ma之后至白垩纪结束是中国东南部岩浆活动的活跃期，在约100百万年内形成了巨量的火成岩。大量资料显示，钦杭结合带是一条构造一岩浆活动带[10]，部分学者认为浙西北地区的侵入作用大致在160～140Ma，浙东南地区在130～70Ma[11]；但近几年，在杭州、临安、安吉、绍兴、富阳等地报道了大量小于140Ma的年龄，如安吉坞山关杂岩体133.9±13Ma～141±1.4Ma、安吉石英二长斑岩137.3±1.6Ma、临安夏色岭花岗岩体126.9±1.7Ma、临安顺溪花岗岩岩体125.5±1.1Ma～123.5±2.3Ma、富阳神功村二长花岗斑岩脉117.7±2.7Ma、杭州泗岭花岗岩89.8～93.4Ma等[4～8,12]，表明岩浆侵入时期可以持续到早晚白垩世之交。此外，赣杭构造带中基性岩多形成于180Ma左右、145～150Ma、120～140Ma、95～110Ma和65～80Ma几个阶段，其中，120～140Ma和95～110Ma的峰值最为集中，为岩浆活动最为强烈的期次[13]。

综合区域岩浆侵入活动和已有年龄数据特征，区内燕山晚期侵入作用至少可限定有三次，约在119.6～120.1Ma、98.3～112.7Ma和81～88.1Ma左右，其他期次的识别还需要更多资料证实。该侵入岩阶段的划分也与浙西、浙东地区的火山作用阶段基本一致。陶奎元等指出浙江中生代火山活动时代为132～83Ma。浙西为130～117Ma，其中劳村组为130～128Ma、黄尖组129～127Ma、寿昌组124～121Ma、横山组117Ma。浙东为130～83Ma，其中磨石山群为132～101Ma、永康群101～83Ma，110～100Ma是两个构造岩浆事件转折的时期。大面积分布的浙西劳村组、黄尖组和浙东高坞组、西山头组火山岩时代均集中在130～121Ma之间[14]。这表明，大面积分布的火山岩时代与本文划定的第一阶段岩浆侵入事件和浙西北地区报道的大量侵入岩年龄相当。

5.2 钦杭成矿带北部燕山晚期成岩成矿时间约束

钦杭成矿带为一重要的区域成矿带[10]，张堰地区发育上海地区唯一的矽卡岩型铜矿床，伴生Ag、Zn和Fe[15]，与成矿关系密切的石英闪长岩为本次划分的119.6～120.1Ma左右的岩浆侵入产物。已有成果证实中部德兴地区往东部浙西一皖南一带，成岩成矿时代具有逐渐变新的规律，浙江和江西一带成岩成矿时代从170Ma到134Ma[8]，至上海境内可至120Ma左右。

5.3 构造意义

燕山晚期，中国大陆，乃至东亚大陆边缘处于持续伸展阶段，尤其是110Ma左右伸展作用趋于强烈[16]。邻区的研究表明，本区141～137Ma前后已处于伸展体制背景之下[8]。煌斑岩脉和A型花岗岩通常是构造运动后期松弛阶段张性环境的产物。位于张堰—南汇断裂带西部的张堰地区在早期石英闪长岩侵位形成后，有煌斑岩呈岩脉产出[15]，杭州A型花岗岩发育[12]，北桥—松江断陷盆地发育，这些都指示燕山晚期区内的伸展体制和该断裂带张性特征。

张堰—南汇断裂带形成历史较早，在MT剖面上呈纵深低阻带特征，与枫泾—川沙断裂之间的软流圈明显上涌，反映断裂切割较深[17]。据对邻近坦直地区辉石闪长岩的地球化学研究，辉石闪长岩类的里特曼指数δ为3.62～3.83，呈碱性岩，且该类岩体含有较多的幔源组分[1,17]，可能与燕山晚期伸展体制下张堰—南汇断裂带的深切活动相关。岩体形态规则、成近圆状，显示在伸展体制下，岩体的顺断裂被动侵入特征，且稍长轴向呈NE向，可能与北东向断裂构造关系密切。此外，由于太仓—奉贤断裂深切至上地幔，对中新统玄武岩的分布具有明显控制作用[18]，可能对岩体具有一定的控制作用。

区内侵入作用主要发生在119.6～120.1Ma之后，尤其是98.3～112.7Ma和81～88.1Ma左右，缺少之前中晚侏罗世以来的岩浆记录，明显比通常用于对比的浙西北地区火成岩年龄偏年轻，反而与温州—镇海断裂带、江山—绍兴断裂带之间的浙东南地区火成岩年龄相似，可能指示燕山晚期以来浙东南和上海地区构造体制的一致性。

6 结论

（1）奉贤齐贤桥辉石闪长岩体形成于早晚白垩世之交，岩体侵位年龄在99.5±1.2Ma～100.56±0.57Ma。

（2）结合区域地质资料综合分析，将区内燕山晚期侵入作用划分为三次，分别约在119.6～120.1Ma、98.3～112.7Ma和81～88.1Ma左右，以后两者为主。进一步证实钦杭成矿带从中部德兴地区往东部一带成岩成矿时代逐渐变新的规律，至上海境内可至120Ma左右。

（3）奉贤齐贤桥辉石闪长岩体形成于燕山晚期的伸展拉伸体制背景下，主要受张堰—南汇断裂带控制呈被动侵位特征，可能受太仓—奉贤断裂影响。

（4）燕山晚期以来，上海地区的岩浆作用年代与江山—绍兴断裂、温州—镇海断裂带间的浙东南地区具有很大相似性，可能指示该阶段浙东南和上海地区构造体制的一致性。

致谢：上海市地质调查研究院徐明德高级工程师在样品采集、中国地质大学（武汉）地球科学学院汤华云副教授在锆石阴极发光和U-Pb年龄数据的解释中给予了帮助，在此一并表示感谢。

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