江西湖溪花岗质糜棱岩的锆石U-Th-Pb年龄及地质意义

李 娜, 王国芝, 王 东, 张永清, 耿建真, 付小文

(1.成都理工大学 地球科学学院，成都 610059; 2.中国地质调查局 成都地质调查中心，成都 610081;3.中国地质调查局 天津地质调查中心，天津 300170; 4.四川省地质矿产勘查开发局 物探队，成都 610072)

江西湖溪花岗质糜棱岩的锆石U-Th-Pb年龄及地质意义

李 娜1, 王国芝1, 王 东2, 张永清3, 耿建真3, 付小文4

(1.成都理工大学 地球科学学院，成都 610059; 2.中国地质调查局 成都地质调查中心，成都 610081;3.中国地质调查局 天津地质调查中心，天津 300170; 4.四川省地质矿产勘查开发局 物探队，成都 610072)

通过对江西湖溪地区震旦纪地层中的花岗质糜棱岩进行野外和室内的综合研究表明，前人所称震旦系中的混合岩实际上为变形程度不同的花岗质糜棱岩。阴极发光图像显示锆石内部发育振荡环带，具有重熔再造岩浆成因的特征。采用LA-ICP-MS方法对其年代学进行限定，所获得的919 Ma年龄为古老基底残留锆石年龄，412±3 Ma年龄为岩浆形成年龄。岩体形成后可能先后经历了 370±3 Ma B.P.和317±4 Ma B.P.两次隆升冷却。研究区广泛发育的走滑变形和花岗岩的糜棱岩化应当是发生于317±4 Ma B.P.之后。

江西；花岗质糜棱岩；锆石；U-Th-Pb年龄

江南造山带位于扬子板块和华夏板块的结合部位，是研究华南区域构造演化的关键地区。近年来，大量的同位素年龄数据表明扬子和华夏板块的碰撞事件发生于800～870 Ma B.P.期间[1-8]。由于是斜向碰撞，在扬子与华夏间形成了一个古华南洋残留洋盆[9,10]。加里东运动造成了该残留洋盆的关闭[1,11]，并在碰撞后的隆升过程中形成了大量的加里东期花岗岩[12-15]，它们的同位素年龄大都集中在394～446 Ma[16-19]。位于江南造山带内江西湖溪附近的震旦系曾被认为其中存在混合岩[20,21]。通过作者的野外地质调查表明，那些具有眼球状构造的“混合岩”其实是变形程度不同的花岗质糜棱岩。由于对这部分花岗质糜棱岩的研究较少，本文选择这些花岗质糜棱岩作为重点研究对象，通过锆石LA-ICP-MS U-Th-Pb测龄确定花岗质岩石的形成年龄，对韧性变形的时间下限进行限定，这对于解释扬子板块与华夏板块的拼接、探讨江南造山带的形成演化过程具有极为重要的科学意义。

1 样品特征

江西省湖溪一带大面积发育加里东花岗岩体，围绕岩体分布有震旦系-古生界浅变质-未变质地层。样品采自于震旦系地层中，靠近花岗岩体，前人称其为混合岩。采样点地理坐标为东经26°10′3.6″，北纬114°44′16.8″。1∶200 000区调报告中所称的“混合岩”呈大小不等的透镜体夹持于震旦系砂板岩之中，它们具有片麻状构造或眼球状构造，与围岩界线截然，在侧向上有的延伸较远、有的延伸不远就自然尖灭。它们实际为顺层侵位的花岗岩脉，在后期的变形过程中形成了变形程度不同的花岗质糜棱岩系列。岩石中可见明显的碎斑结构或糜棱结构。糜棱面理上a线理发育，a线理产状为50°∠17°，反映出一种强烈的走滑特征。

所研究样品的寄主岩石由碎斑和碎基两部分组成。碎斑含量(面积分数)>30%，粒度粗细不一，粒径介于1～3 mm不等,呈不规则粒状或椭圆状,主要由钾长石和较少量斜长石组成，均较纯净，前者常见含细粒斜长石包体，呈无序分布，常见被蠕石英交代；后者不规则裂隙较发育，常具泥化及细粒绢云母交代，偶见较细密的聚片双晶。岩石中偏细粒碎斑圆度及定向性相对较好，较粗粒碎斑往往不规则。碎基的面积分数>50%，以偏细微粒不规则粒状为主，主要由石英和较多细粒长石混合组成，分布不太均匀，局部以石英为主。细粒长石与石英集合体常呈不规则条带状，穿插于碎斑粒间或包绕碎斑分布，碎斑石英波状消光明显。黑云母呈中细粒不规则片状，呈不完全带状定向展布，局部包绕碎斑，形成似片麻状构造。根据碎斑和碎基的组成，可恢复其未变形前的原岩可能为中粒二长花岗岩,与附近大型花岗岩体的岩性基本一致。

2 锆石LA-ICP-MS U-Th-Pb年龄研究

2.1 样品的处理及测试方法

采用常规方法将样品粉碎至80目以上，并采用电磁选方法进行分选，再在双目镜下挑选出晶形和透明度较好、无包裹体、无裂纹、粒径足够大的锆石颗粒作为测试对象。将锆石颗粒粘在双面胶上，然后用无色透明的环氧树脂固定；待环氧树脂充分固化后，对其表面进行抛光至锆石内部显露出来；然后进行锆石显微(反射光和透射光)照相、阴极发光(CL)显微照相、图像研究及LA-ICP-MS测试分析[22]。锆石的阴极发光(CL)显微照相是在中国地质科学院矿产资源研究所同位素研究室的电子探针仪器上完成的。

锆石U-Th-Pb同位素年龄分析是在中国地质调查局天津地质矿产研究所同位素年代学实验室完成的。分析仪器是NEPTUNE质谱仪和激光剥蚀系统(193 nm准分子激光器。波长193 nm，脉冲宽度5 ns，脉冲频率1～200 Hz)，激光剥蚀斑束直径为35×10-9m。实验条件是接收器设置：L4-206Pb，L3-207Pb，L2-208Pb，C-219.26，H2-232Th，H4-238U。仪器参数：冷却气,16 L/min；辅助气,0.85 L/min; Ar载气,1.968 L/min; He载气,0.86 L/min;RF功率，1 251 W；积分时间，0.131 s；信号采集时间，60 s(20 s空白)；能量密度，13～14 J/cm2；频率，8～10 Hz。

锆石年龄计算采用国际标准锆石TEM作为标样，标样年龄为417 Ma。数据处理运用ICPMSDataCal.软件，处理过程中尽量选择信号稳定的区间，处理后的数据需扣除普通Pb。该样品中大部分年龄较小，由于可用于测量的放射性成因Pb含量低和普通Pb校正的影响，因而结果采用更为可靠的206Pb/238U年龄值，数据见表1。

2.2 锆石阴极发光图像特征

采用LA-ICP-MS分析方法对花岗质糜棱岩样品(LG278T)中精选的25颗锆石进行了年龄测试(表1)， Th/U比值变化范围是0.137 7～0.741 1，大部分数据集中在0.2～0.4。大量研究表明，不同成因锆石有不同Th/U比值。岩浆成因锆石的Th、U含量较高，且Th/U比值较大，岩浆成因锆石的典型Th/U比值是0.1～1.0[23]。LG278T的Th/U数据测试均挑选晶形较好、大小不等的锆石，其中少部分已经破碎，从阴极发光的照片中判断，属于机械破碎[24]。大部分的锆石具有明显的振荡环带，表明为岩浆成因产物。以上特征说明所测锆石形成于岩浆作用过程中。

2.3 锆石U-Pb年龄分布特征

花岗质糜棱岩样品的25个测点(表1)结果较好，虽然有个别点稍有偏移，但大部分在谐和线附近，可以分为6组年龄(图1-A)：第一组年龄只有一个点，数据为919 Ma(表1数据16)；第二组数据也只有一个点，为500 Ma(表1数据13)；第三组数据有4个测点(表1数据1,6,21,24)，加权平均年龄为412±3 Ma(图1-B)，所测锆石形态较好，柱状晶体，具明显的振荡环带，测点均靠近锆石核部(图2)；第四组有10个测点(表1数据2,4,5,7,10,14,15,18,23,25)，加权平均年龄为370±3 Ma(图1-C)，这些锆石的CL图像显示的形态和结构与前一组锆石基本相同，均为菱形和晶面发育的自形半自形晶，测点集中在核外一层环带中(图2)；第五组有3个测点(表1数据9,12,17)，加权平均年龄是317±4 Ma(图1-D)，这些锆石的CL图像显示的形态较好，具有较弱的分带现象，但有一颗(LG278T.12)部分破碎，测点集中在环带上，这组样品的谐和性较好(图2)，说明样品虽经历过动力变质作用，但无Pb的丢失；第六组有3个测点 (表1数据3,20,22)，加权平均年龄是281±4 Ma(图1-E)，这组样品的谐和性较差，都偏离谐和线，Pb丢失较严重。

图1 锆石U-Pb谐和图Fig.1 Concordia diagrams of zircon U-Pb ages of samples(A)数据总体谐和图; (B)包括数据点1,6,21,24; (C)包括数据点2,4,5,7,10,14,15,18,23,25; (D)包括数据点9,12,17; (E)包括数据点3,20,22

图2 锆石阴极发光(CL)图像与分组图Fig.2 CL images of zircons in groups

3 讨 论

通过显微镜下碎斑和碎基组分确定的未变形前的原岩为二长花岗岩，在取样点附近也见到了规模较大的二长花岗岩岩体。此外，所取样品附近围岩均发生了强烈的重结晶和变质结晶作用，说明围岩受到了极度的烘烤变质且围岩的变质与岩体的侵位具有密切的关系；热接触变质岩所具有的定向构造，说明岩浆侵位时属于同构造的侵位，样品虽经过动力变质作用，但多数无Pb丢失，个别样品Pb丢失情况发生于后期的地质作用。

湖溪花岗质糜棱岩发育糜棱结构，糜棱面理与两侧的地层的层理基本保持一致。其暗色矿物只有黑云母而无角闪石及辉石，而且含一定量的白云母和变质矿物，显示出典型的S型花岗岩的成分特点。所获得的一组年龄为919 Ma，测点位于锆石的核部，样品较浑圆，环带明显，与古老基底重熔形成的S型花岗岩中的锆石形态相一致，应当为基底残留的锆石年龄[25-27]。由于采样点靠近主岩体的边部，围岩受到岩浆烘烤变质作用的特征明显，相邻的岩体又侵位于寒武系、志留系之中，泥盆系超覆于花岗岩体之上，说明岩浆的侵位应当发生于志留纪与泥盆纪之间；相应地测试所得到的500 Ma 年龄应为原岩重熔残留锆石的年龄。所获得的另外4组年龄(412±3 Ma, 370±3 Ma, 317±4 Ma, 281±4 Ma)中，412±3 Ma年龄测点大多位于锆石的核部，它所代表的应当是母岩重熔形成岩浆的年龄，这一热事件也与研究区在420～400 Ma B.P.前后经历过一次强烈的构造-热事件[21,28,29]相吻合。370±3 Ma年龄测点主要位于锆石环带边部地区，它所代表的应是岩体进一步冷却结晶年龄。317±4 Ma测点也是位于锆石的边部，它应是另一次岩体隆升冷却结晶年龄。281±4 Ma这组年龄误差较大，相应地该年龄失去其地质意义，暂不讨论。由于317±4 Ma代表的是岩体的最后一次隆升冷却年龄，在后期的韧性走滑变形过程中又无新的锆石形成，由此推知，广泛发育于赣南的走滑作用[29-31]应当是发生于317±4 Ma B.P.之后。

综上所述，412±3 Ma B.P.时期，扬子与华夏板块碰撞，古华南残留洋盆关闭，基底岩石重熔形成同碰撞花岗岩。岩体先后于370±3 Ma B.P.和 317±4 Ma B.P.发生碰撞后的隆升冷却。317±4 Ma B.P.之后，花岗岩脉受到走滑变形的改造形成花岗质糜棱岩。

4 结 论

a.江西省湖溪一带震旦纪地层中前人所称的混合岩实际上为变形强度不同的糜棱岩，未变形前为二长花岗岩，属于重熔型花岗岩。

b.在412±3 Ma B.P.时期，扬子与华夏板块碰撞，古华南残留洋盆关闭，基底岩石重熔形成同碰撞花岗岩。岩体先后于370±3 Ma B.P.和 317±4 Ma B.P.发生碰撞后的两次隆升冷却。

c.研究区的走滑作用和花岗岩的糜棱岩化应发生于317±4 Ma B.P.以后。

锆石同位素测定工作得到天津地质调查中心同位素实验室的李怀坤主任以及其他工作人员帮助与支持，在此向他们表示由衷的感谢！

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Zircon LA-ICP-MS U-Th-Pb ages and geologic significance of Huxi granitic mylonites, Jiangxi, China

LI Na1, WANG Guo-zhi1, WANG Dong2, ZHANG Yong-qing3GENG Jian-zhen3, FU Xiao-wen4

1.CollegeofEarthSciences,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;2.ChengduCenterofGeologicalSurveyofChinaGeologicalSurvey,Chengdu610081,China;3.TianjinCenterofGeologicalSurveyofChinaGeologicalSurvey,Tianjin300170,China;4.GeophysicalProspectingTeam,SichuanBureauofGeologicalExplorationandExplorationofMineralResources,Chengdu610072,China

LA-ICP-MS U-Th-Pb dating was employed in determining the age of granitic mylonites from Sinian in Huxi of Jiangxi Province. Based on the field investigation and experiment researches, the mylonites with different degrees of deformation in Sinian were misunderstood as migmatite by the predecessors. Cathodoluminescence indicates that the zircons in mylonites have obvious internal oscillation zones. These characteristics coincide with that of the remelting and reforming magma. The zircon age of 919 Ma represents that of the inherited zircon from the old basement and 412±3 Ma is the age of forming the magma. The pluton may have undergone another two processes of uplift and cooling at 370±3 Ma B.P. and 317±4 Ma B.P., respectively. The widely developed strike-slip deformation and the mylonitization of the granites should occur after 317±4 Ma B.P.

Jiangxi; granitic mylonite; zircon; U-Th-Pb age

10.3969/j.issn.1671-9727.2014.05.13

1671-9727(2014)05-0633-07

2013-12-04 [基金项目] 矿物学、岩石学、矿床学国家重点培育学科建设基金资助项目(SZD0407)

李娜(1986-),女,硕士,助教,研究方向:矿物学、岩石学、矿床学, E-mail:linaruirui@foxmail.com。

P588.332; P597.3

A