皖东池河地区魏岗山岩体地球化学特征、锆石U-Pb年龄及构造意义

钱 辉，邓佳良，王 翔，2

QIAN Hui1，DENG Jia-Liang1，WANG Xiang1，2

（1.安徽省地质调查院，合肥230001；2.中国地质大学（武汉），武汉430074）

（1.Anhui Institute of Geological Survey，Hefei 230001，China；2.China University of Geosciences（Wuhan），Wuhan 430074，Hubei，China）

皖东池河地区岩浆活动发育，以池河—太湖断裂为界，断裂以东属于张八岭构造带，带内岩浆活动以新元古代海相火山活动为主，形成了一套类复理石—类磨拉石沉积及细碧—角斑岩建造，构成张八岭岩群的主体。中生代岩浆活动以花岗闪长质—二长花岗质岩浆侵位为主，自北向南依次为管店岩体、瓦屋刘岩体、瓦屋薛岩体等，形成南北长约40 km的构造岩浆岩带，前人对其岩石学和年代学进行了详细研究，确定侵入时代为早白垩世[1－3]。断裂以西属于华北地块，岩浆活动相对较弱，主要为新生代玄武质火山喷发。

魏岗山岩体位于池河以南约5 km，面积约0.45 km2（图1）。岩体周边第四系发育，岩体及围岩被第四系覆盖。岩体经历了较强的变质变形作用，与中生代侵入岩明显区别。关于岩体成岩时代，安徽省地质调查院将其归属于新元古代变质变形侵入岩[4－6]，朱强等认为其形成时代为早白垩世[3]，胡子龙获得的锆石U－Pb年龄变化于620－744 Ma（21个测点）[2]，聂峰等获得的锆石U－Pb年龄为586～667 Ma（2个测点）[7]，安徽省地质调查院测得的锆石U－Pb年龄为504－532 Ma（3个测点）[6]。依据前人研究成果、岩石变质变形特征，结合同位素年龄测定，将岩体成岩时代置于新元古代。

1 岩石学特征

岩石类型为片麻状花岗岩，浅灰红、浅肉红色，粒状变晶结构，片麻状构造。长英质矿物和暗色矿物具定向排列（图2）。岩体西南部人工露头糜棱岩化发育，长英质矿物变形明显。糜棱面理与岩体片麻理产状一致（120°∠30°）。主要矿物成分为条纹长石（50%）：半自形板状，发育有条纹双晶，粒径为1～2.5 mm；石英（25%）具他形粒状，定向分布，具重结晶作用，粒径为0.2～1 mm。斜长石（10%），半自形板状，发育有聚片双晶，定向分布，粒径为1～2 mm；微斜长石（15%），半自形晶，板状，发育有格子双晶，粒径为0.2～0.8 mm；少量黑云母（3%～5%）。

2 地球化学特征

2.1 岩石化学特征

魏岗山岩体主量元素含量和主要地球化学参数见表1。

岩体SiO2含量为75.36～78.51 wt%；K2O+Na2O为7.73～8.75 wt%；K2O/Na2O为0.93～1.18。岩体SiO2含量高，富硅；全碱含量较高，钾钠含量相近，属高钾钙碱性岩系列岩石。Rittmann指数δ为1.93～2.33，平均为2.13，属钙碱性系列。含铝指数A/CNK为0.88～0.94，平均0.92，属贫铝型钙碱性系列。固结指数SI为18.8～25.5，表明岩浆经过分异或同化混染而成。分异指数DI为69.5～78.6，表明岩浆分异演化不彻底。

图2魏岗山岩体样品及显微特征Fig.2 Field outcrop and microscopic characteristics of Weigangshan intrusion

2.2 地球化学特征

魏岗山岩体微量元素、稀土元素含量见表2、3。

岩体稀土总量为129.8～167.6μg/g；Y为32.9～49.4μg/g；δEu值0.13～0.23，强烈亏损，表明岩浆演化过程中斜长石和钾长石结晶分离明显；稀土元素配分模型中显示“海鸥型”特征（图3），与岩体东侧张八岭隆起中管店、瓦屋薛等岩体轻稀土富集的右倾配分模型特征明显区别[1]，δCe一般变化于0.95～1.26之间，LREE/HREE为3.64～5.91，（La/Yb）N介于3.0～4.88之间，表明岩体中轻重稀土元素分离不明显。

图3稀土元素球粒陨石标准化图Fig.3 Chondrite normalized REE patterns

微量元素蛛网图中可以看出，魏岗山岩体具有较明显的Rb、Th、La、P元素正异常，明显的Ba、Nb、Sr、Ti负异常（图4）。Ba、Sr负异常表明斜长石分离结晶明显，Ti亏损可能是钛铁矿分离结晶造成。因为钛铁矿、金红石、榍石都是主要的富Ti的矿物，只有钛铁矿是在高温低压下稳定的矿物。而且钛铁矿中Nb、Ta含量较低，钛铁矿的分离结晶并不导致Nb、Ta的亏损。在Ce－10000Ga/Al与K2O+Na2O－10000Ga/Al判别图上（图5，图6），样品均落在A型花岗岩区域，表明魏岗山岩体具有A型花岗岩性质。

2.3 形成环境分析

图4微量元素原始地幔标准化蛛网图Fig.4 Primitive mantle normalized trace elements spioler diagram

表（wt%）数参化岩要主及分成学化石岩体岩山岗1魏表eigangshan intrusion Table 1 The petrochemical composition and main parameters of W A/MF C/MF R2 R1 σ43 AR SI A/NK A/CNK DI ALK Σ Δ-O5 P2 O K2 O Na2 CaO MgO MnO FeO 0.24 3.01 311 2514 2.12 4.74 2.35 0.99 1.074 93.62 8.3 100.66 1.25 0.011 4.07 4.23 0.53 0.26 0.015 0.39 0.24 4.17 297 2424 2.3 5.16 1.57 0.985 1.045 95.43 8.75 101.13 0.89 0.01 4.22 4.53 0.4 0.17 0.018 0.48 0.05 3.74 242 2939 1.68 4.19 1.83 1.089 1.104 95.71 7.73 100.33 0.28 0.01 4.19 3.54 0.08 0.18 0.02 0.5 O3 Fe2 O3 Al2 TiO2 SiO2号品样2.23 12.21 0.099 75.36 D2177-GS1 1.49 12.56 0.12 76.24 D2177-GS2 1.48 11.44 0.1 78.51 1609-GS1

表（μg/g）量含素元土稀体岩山岗2魏表eigangshan intrusion Table 2 Contents of rare earth elements in W δCe δEu/YbN HREE LREE/HREE LaN LREE ΣREE Y Lu Yb Tm Er Ho Dy Tb Gd Eu Sm 1.10 1.26 0.95 0.234 0.201 0.133 4.88 3.00 2.59 5.91 4.42 3.64 22.97 30.95 28 135.81 136.65 101.83 158.78 167.6 129.83 32.9 49.4 36 0.66 0.85 0.76 3.86 5.59 5.13 0.59 0.94 0.86 3.73 5.64 5.62 1.2 1.84 1.66 6.68 9.18 7.36 0.97 1.22 1.21 5.28 5.69 5.4 0.42 0.39 0.25 5.56 6 5.94 Nd Pr Ce La号品样26.4 7.33 68.2 27.90 D2177-XT1 25.9 7.16 72.4 24.80 D2177-XT2 21.44 7.02 47.54 19.64 1609-XT1

表（μg/g）量含素元量微体岩山岗3魏表eigangshan intrusion Table 3 Content table of trace elements in W K/Ti Ba/Sr Rb/Sr Th/U Nb/Ta Zr/Hf K/Rb Hf U Ta Rb Mo W Ni Co Ba Sr Th Zr Ga 31.93 34.92 11.64 16.15 19.26 12.39 5.37 5.81 15.78 6.23 56.87 48.65 257.87 280.21 24.4 18.7 1.76 0.92 1.16 1.17 131 125 0.34 0.24 1.42 0.97 3.42 2.4 1.08 0.6 385 134 24.4 21.5 33.9 11.4 779 653 26.3 24 Sc Nb Be Li号品样2.67 13.5 2.13 3.41 D2177-WL1 2.08 18.9 3.56 2.89 D2177-WL2

1s 11.89 10.40 9.42 8.37 9.05 9.49 10.38 9.51 9.68 11.17 11.73 10.42 8.02 9.32 8.81 12.64 12.45 208Pb 232Th 224 204 229 223 206 208 208 207 218 201 212 215 196 215 220 239 266龄年值比素位同1s 206Pb 238U 1s 1.88 217 5.15 2.06 212 4.68 2.37 207 4.10 2.15 209 4.00 2.20 210 4.97 2.51 207 4.64 2.00 207 4.33 1.73 205 4.24 1.83 207 4.37 1.76 212 4.35 1.79 212 4.94 2.15 212 4.30 2.00 209 4.69 1.80 208 4.57 2.25 212 3.80 2.56 217 4.26 2.42 214 4.40 207Pb 235U 219 216 208 210 211 207 210 202 209 218 212 219 207 208 211 215 211 1s 59.25 53.70 42.59 44.44 57.40 27.77 49.99 53.70 51.84 45.37 55.55 48.14 55.55 58.32 42.58 48.14 54.62 207Pb 206Pb 256 265 209 213 211 191 228 161 233 276 211 300 176 195 187 191 176据数龄U-Pb年石锆品4样表Table 4 Zircon U-Pb ages data of samples值比素位同1s 208Pb 232Th 1s 206Pb 238U 1s 207Pb 235U 1s 0.0006 0.0111 0.0003 0.0342 0.0063 0.2411 0.0013 0.0005 0.0101 0.0003 0.0334 0.0057 0.2374 0.0012 0.0005 0.0114 0.0004 0.0327 0.0050 0.2276 0.0009 0.0004 0.0111 0.0003 0.0329 0.0048 0.2298 0.0010 0.0005 0.0102 0.0004 0.0332 0.0060 0.2311 0.0012 0.0005 0.0104 0.0004 0.0327 0.0056 0.2260 0.0012 0.0005 0.0104 0.0003 0.0326 0.0052 0.2292 0.0011 0.0005 0.0103 0.0003 0.0323 0.0051 0.2204 0.0011 0.0005 0.0109 0.0003 0.0326 0.0053 0.2284 0.0012 0.0006 0.0100 0.0003 0.0334 0.0053 0.2391 0.0012 0.0006 0.0106 0.0003 0.0335 0.0060 0.2328 0.0012 0.0005 0.0107 0.0003 0.0334 0.0053 0.2408 0.0011 0.0004 0.0097 0.0003 0.0330 0.0057 0.2264 0.0012 0.0005 0.0107 0.0003 0.0329 0.0055 0.2273 0.0012 0.0004 0.0110 0.0004 0.0335 0.0046 0.2307 0.0009 0.0006 0.0119 0.0004 0.0342 0.0052 0.2356 0.0011 0.0006 0.0133 0.0004 0.0338 0.0053 0.2314 0.0011 207Pb 206Pb 0.0511 0.0516 0.0503 0.0504 0.0502 0.0499 0.0507 0.0493 0.0507 0.0518 0.0502 0.0521 0.0496 0.0500 0.0498 0.0499 0.0496 238U 232Th Th/U μg／g 0.0271 1134 30.7 0.0227 1225 27.8 0.0209 1856 38.8 0.0219 1674 36.7 0.0230 1342 30.8 0.0240 1334 32.0 0.0213 1192 25.4 0.0319 1011 32.2 0.0299 1125 33.6 0.0252 1225 30.8 0.0235 1104 25.9 0.0229 1659 37.9 0.0262 1497 39.2 0.0271 1394 37.7 0.0252 1729 43.5 0.0222 1275 28.3 0.0239 1402 33.5 Pb(T)号点39.05 WSG-TW1-01 40.74 WSG-TW1-02 60.59 WSG-TW1-03 55.63 WSG-TW1-04 45.19 WSG-TW1-06 43.99 WSG-TW1-07 39.47 WSG-TW1-10 33.40 WSG-TW1-12 37.41 WSG-TW1-14 41.31 WSG-TW1-16 37.00 WSG-TW1-17 55.08 WSG-TW1-18 48.36 WSG-TW1-23 45.13 WSG-TW1-24 56.79 WSG-TW1-26 42.50 WSG-TW1-28 46.50 WSG-TW1-29序 号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

图5 Ce－10000×Ga/Al图解Fig.5 Diagram of Ce－10000×Ga/Al

魏岗山岩体MgO（0.015～0.02 wt%）含量较低；较高的Yb（3.86～5.59μg/g）、Y（32.9～49.4μg/g）的含量和重稀土元素平坦的配分模式，排除了石榴子石作为残留相。亏损Sr元素和强烈的Eu负异常表明源区岩石在斜长石稳定的范围内熔融，暗示魏岗山岩体的源区相对较浅（<30 km）。魏岗山岩体非常低的Mg#[Mg/（Mg+Fe*）]值（0.09～0.1），接近或低于纯地壳熔体；表明岩浆源区部分熔融后岩浆经历过铁镁质矿物的分异作用。此外，A型花岗岩形成于伸展环境。Eby[8－9]在前人研究的基础上，将A型花岗岩分成A1型和A2型两类花岗岩。其中A1型花岗岩总体上代表一种非造山的大陆裂谷或者板内环境；A2型花岗岩形成的构造环境主要为碰撞后拉张环境，如陆陆碰撞后期构造应力松弛阶段或者岛弧岩浆作用。魏岗山岩体在A1－A2图解（图7）中全部落入A2型花岗岩区域内，由此可见，魏岗山岩体可能形成于拉张环境。结合魏岗山岩体的形成时限及全球前寒武纪超大陆的演化，笔者认为魏岗山岩体的形成应与新元古代罗迪尼亚超大陆裂解过程相关。

图7 Y－Nb－3Ga图解Fig．7 Diagram of Y－Nb－3Ga

图6 K2O+Na2O－10000×Ga/Al图解Fig.6 Diagram of K2O+Na2O－10000×Ga/Al

3 锆石U-Pb年龄

3.1 样品分析

样品位于魏岗铁路桥北150 m处魏岗山岩体中心，地理坐标：东经117°55'43.75〃、北纬32°28'29.35〃。岩石为浅灰红色片麻状花岗岩，呈新鲜块状，未见次生蚀变现象。

样品锆石分选工作由河北廊坊地质调查研究所完成。LA－ICP－MS锆石U－Pb同位素定年在武汉上谱分析科技有限公司完成。数据采用204Pb校正法对普通铅进行校正。

3.2 分析结果

样品中获得的锆石在透射光下主要呈浅黄色、无色透明状，锆石颗粒晶形变化较大，大多数为长柱状，呈半自形—它形。完整颗粒的长轴30～150μm，短轴在30～100μm，长宽比值介于1∶1～2∶1。锆石阴极发光图像显示（图8），锆石内部特征为弱分带、震荡环带结构、核边结构，部分为面状分带结构，具有变质锆石特征。

样品测试分析数据30个，获得谐和年龄数据17个，谐和图和年龄直方图显示（图9），谐和年龄数据年龄范围为217～205 Ma（晚三叠纪—早侏罗纪）。其中锆石Th元素含量为25.4～43.5μg/g，U元素含量为1011～1856μg/g，Th/U比值为0.02～0.03，加权平均年龄为210.3±1.8 Ma（MSWD=2.8）。

4 构造意义

郯庐断裂带是华北陆块与扬子陆块的重要边界断裂[10－12]，其构造演化过程制约着中国东部印支期以来的构造—岩浆活动，一直为国内外地学研究的焦点[10，12－13]。目前，关于郯庐断裂带开启时间、横向展布等特征的认识争议极大[12－15]。现今的多数学者认为其起源于印支期南、北陆块的碰撞造山作用[13－14，16－17]。郯庐断裂带安徽段以池河—太湖断裂为西界，郯庐—嘉山断裂为东界[4－6，18]。而魏岗山岩体位于池—太断裂带西侧约1～2 km，其岩性为变质花岗岩，与池河—太湖断裂东部的张八岭群片岩、千枚岩及石英角斑岩等岩性明显差异，反而与大别造山带内广泛出露的变质花岗岩极为相似[19－21]。魏岗山岩体中获得的变质锆石U－Pb年龄为210.3±1.8 Ma（MSWD=2.8），而蚌埠隆起的变质演化过程为2.48～2.49 Ga，～2.1 Ga和1.8～1.9 Ga古元古代麻粒岩相变质和～390 Ma，～176 Ma古生代—中生代（低）绿片岩相变质[22－25]，并没有～210 Ma的变质年龄。由此推断魏岗岩体可能为大别造山带的组成部分，属于扬子陆块的一部分。那么郯庐断裂带池河段的西界断裂可能并非池河—太湖断裂，而是魏岗山岩体以西、炼铺（出露有蚌埠隆起基底）以东，隐伏在第四系之下。

根据前人研究成果[26－29]，大别造山带深俯冲与折返的时间分别为240～225 Ma和225～200 Ma。魏岗山岩体的变质锆石U－Pb年龄（210.3±1.8 Ma）正好对应大别山造山带的折返年龄，它的定位可能与大别造山带折返后被郯庐断裂带左行平移有关。聂峰等[7]、李曙光等[30]将张八岭地区发现的三叠纪变质年龄均归属于大别山造山带，其变质作用与郯庐断裂带无关。Lin等[31－32]从构造角度出发，并强调张八岭地区构造变形应属大别造山带，郯庐断裂带仅起到后期改造的作用。

图8主要测试锆石的CL图像Fig.8 The CL image of zircons is mainly tested

图9锆石U－Pb谐和图和年龄直方图Fig.9 Zircon U－Pb cocordia diagram and age histogram diagtram

赵田等[14]认为，印支期郯庐断裂带为左行走滑韧性剪切带，位置处于现在的池河－太湖断裂以西，主体被合肥盆地所覆盖。现今出露的池－太断裂应为印支期郯庐左行走滑断裂带东侧（旁侧）的滑脱带。Li等[33]、Wang等[34]于大别造山带北缘晚侏罗世凤凰台组地层内发现有榴辉岩（快速折返至地表）砾石，暗示凤凰台组地层沉积时郯庐断裂带还未开启或没有大规模平移。因此，基于前人的研究和本次变质锆石的定年结果，笔者认为现在的池河—太湖断裂属于叠加于印支期韧性剪切带东界之上的脆性断裂带，其开启活动时间可能为晚侏罗世。

5 结论

（1）魏岗山岩体形成于拉张环境。岩体的形成与新元古代超大陆裂解相关。

（2）通过岩体的岩石地球化学特征及形成环境分析，推断魏岗山岩体属于大别山造山带的组成部分，其变质锆石U－Pb年龄为210.3±1.8 Ma，指示了大别造山带快速折返时间。

（3）郯庐断裂带池河段的西界断裂可能不是池—太断裂，而是隐伏于魏岗山岩体以西，炼铺以东的第四系之下。

（4）魏岗山岩体的定位可能与大别山造山带折返后被郯庐断裂带左行切割有关，并暗示池河－太湖断裂的开启时间应为大别山造山带快速折返之后，时间可能为晚侏罗世。