江西九岭地区新元古代花岗岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及地质意义

张福神， 徐 进， 张 娟， 郭金山

(江西省地质调查研究院，江西 南昌 330030)

扬子板块东南缘广泛发育新元古代花岗岩，前人研究获得的年龄大多集中在750～835 Ma(Li et al.， 2006;Zheng et al.， 2007;王孝磊等， 2006，2014;杨春鹏等，2014；钟玉芳等， 2005;张菲菲等，2011)。但是关于其岩浆成因，一直存在争议。目前主要有三种观点：①新元古代花岗岩形成于洋壳俯冲扬子板块下的岛弧环境(Zhou et al.， 2002)；②形成于板块俯冲碰撞之后的裂谷环境(Wu et al.， 2006)；③地幔柱活动伴随伸展作用导致地壳重熔的产物(李献华等， 2001)。江南造山带位于扬子陆缘，是研究板块结合带构造岩浆演化的重点部位。九岭隆起新元古代花岗岩位于江南造山带的东段，前人获得九岭岩体锆石U-Pb法同位素年龄值为(813±4) Ma、(823±2) Ma、(823.7±6.1) Ma(1)江西省地质调查研究院.2016.1∶5万石街、九仙汤、院前、同安幅区域地质调查报告.，(818±13) Ma(2)江西省地质调查研究院.2002.1∶25万上高县幅区域地质调查报告.，815～827 Ma(王孝磊等，2014)，(818±10) Ma、(819±9) Ma(李献华，2001)，(831±8) Ma(钟玉芳，2005)等。在对九岭地区大面积1∶5万野外地质调查的基础上，选择九岭岩体及补充期岩体为代表开展了岩石地球化学和精确的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年研究，进一步分析其形成时代、岩浆成因及其形成构造环境，为江南造山带东段新元古代花岗岩形成机制及大地构造演化史研究提供依据。

1 区域地质背景

九岭地区新元古代花岗岩体主要分布于江西省西北部，西起铜鼓，东达安义，北起武宁，南至万载、宜丰一带(于成涛等，2006)；空间上呈北东东向展布，与区域构造线方向一致，出露面积约3 680 km2，为多次岩浆上侵的复式岩体(图1)。该复式岩体南部侵入新元古代宜丰岩组，北部被南华纪莲沱组覆盖。第一阶段岩浆形成的代表性岩体为九岭岩体，岩性有英云闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩，中-中细粒含斑状结构，三者成分具演化特征，矿物颗粒逐渐变粗，暗色矿物渐少，结晶分异更充分等演化特征；主要矿物成分有石英24%～29%，钾长石3%～15%，斜长石30%～55%，黑云母8%～18%，堇青石2%～5%，白云母1%～4%，副矿物主要有磷灰石、石榴子石、锆石、钛铁矿等。九岭岩体在区域上出露最为广泛，呈岩基、岩珠状。第二阶段代表性岩体有石花尖岩体、九仙汤、北坑等岩体，主要由中细粒-细粒黑云母英云闪长岩和花岗闪长岩组成，岩石呈浅灰色，具连续不等粒花岗结构，块状构造，与第一次侵入体的区别为矿物颗粒较细，钾长石含量较高，矿物结晶程度更好。第三阶段侵入的代表性岩体为兰田侵入体，为灰白色细粒二长花岗岩，岩石具等粒花岗结构，与前期花岗岩相比，暗色矿物含量明显偏低，岩浆结晶分异充分，矿物颗粒晶形较好，为前两次岩浆活动残余岩浆，在区域上呈岩珠、岩瘤产出，与九岭岩体、石花尖岩体呈侵入接触。

2 样品特征及分析测试

2.1 样品特征

此次锆石定年的4个样品具中细粒含斑状花岗结构，斑晶主要有斜长石、石英，少量钾长石，粒径5～10 mm，基质粒径0.5～2.5 mm， 斜长石半自形板状，双晶发育，隐环带构造，属An37号中长石，弱绢云母化，局部重结晶。钾长石它形—半自形板状，具不发育的格子双晶，条纹构造，属微斜条纹长石。在与斜长石接触处，形成交代蠕英石。石英它形粒状，具带形波状消光，在端部静态重结晶成锒嵌粒状集合体，粒径0.05～0.20 mm。黑云母片状，半自形晶，片径0.50～1.50 mm，多色性褐-黄色，见双晶弯曲，端部重结晶成细鳞片状，集合体状，片径0.01～0.05 mm。采样点见图1。样品0009-6采自于江西奉新仰山，岩性为中细粒少斑含堇青二云母花岗闪长岩，主要矿物有斜长石(52%)，钾长石(8%)，黑云母(12%)，石英(25%)，堇青石(3%)，白云母(2%)；副矿物有磁铁矿、磷灰石、锆石等。样品0006-18位于江西奉新县罗市，岩性为中细粒少斑二云母英云闪长岩，主要造岩矿物及含量分别为钾长石(3%)，斜长石(55%)，石英(26%)，黑云母(12%)，白云母(3%)。样品1152-1位于江西奉新县后岭，岩性为细粒含斑黑云母英云闪长岩岩，块状构造，主要矿物有斜长石(56%)，石英(25%)，黑云母(15%)，副矿物有磷灰石、磁铁矿，锆石，榍石等。样品0770-1采自奉新县井坪，岩性为石英二长闪长玢岩(包体)，呈少斑结构，基质呈半自形粒状结构，块状构造；斑晶主要为斜长石，基质主要有斜长石(50%)、钾长石(15%)、石英(10%)、黑云母(18%)，斜长石绢云母化、黝帘石化，钾长石呈大块状，其中包裹有多个半自形板状斜长石，显示嵌晶含长结构，向二长结构过渡。

2.2 分析测试

全岩成分测试由国土资源部南昌矿产资源监督检测中心完成。其中主量元素用X荧光光谱法(XRF)测试，误差< 0.5%;微量元素和稀土元素是用德国Finnigan-MAT公司生产的ELEMENTI(离子体质谱仪)分析，误差一般5%～10%。分析结果及相关参数见表1。

锆石U-Pb同位素定年和微量元素含量由武汉上谱分析科技有限责任公司利用LA-ICP-MS同时分析完成(表2)。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算采用Isoplot/Ex_ver3完成。

3 测试结果

3.1 主量元素

九岭序列岩石化学成分见表1。从数据及图解来看，具有以下岩石化学特征：①从九岭岩体的岩石化学图解(图2，3)反映，新元古代九岭序列含堇青石花岗岩类属亚碱性系列中的高钾钙碱性系列。②花岗岩类A/CNK值均>1.1，在A/NK-A/CNK图解中，全部落在过铝花岗岩区。③九岭序列岩浆具富钾、铁，贫钠的特点。从早到晚SiO2含量(67.76%～71.73%)及Na2O/K2O值升高，Fe2O3+FeO含量减少，岩浆向富钠，贫铁、钾方向演化。④莱特碱度率均低于2.9，可能是由于变质基底上层深熔而产生的花岗岩类。⑤九岭序列Fe2O3/FeO数据大部分<1，表明其处于弱氧化的地质环境。⑥九岭序列同源岩浆包体化学成分上与九岭序列英云闪长岩接近，铝饱和指数>1.1，为铝过饱和型，岩浆具富钾、铁，贫钠的特点。

3.2 微量元素

在微量元素原始地幔蛛网图上(图4)，新元古代花岗岩主体期花岗岩所有样品的曲线形态相似，均明显向右倾斜。图5显示富集Rb、U、Th、La、Ce，Ba、Sr、Nb、Ta、Ti、P弱亏损，细粒二长花岗岩的Sr、Ti、Nb强烈亏损，与壳源型花岗岩相似，不同于Ba、Sr无明显亏损的岛弧花岗岩。Sr、Ba、Ti的明显亏损，暗示岩浆结晶过程中斜长石和含Ti的矿物(如角闪石、黑云母)发生了明显的分离结晶作用。由表1可知，新元古代花岗岩具有低的Ba、Sr含量，其Rb/Sr比值为1.31～17.41，平均为3.41，Rb/Nb比值为12.93～28.57，平均为15.56，属低Ba-Sr花岗岩类，源区主要为成熟度较高的地壳物质。

表1 江西九岭地区新元古代花岗岩类代表性样品的地球化学成分

续表

3.3 稀土元素

英云闪长岩∑REE为(149.80～239.75)×10-6，∑Ce/∑Y为1.77～8.98，δEu为0.34～0.61。花岗闪长岩∑REE为(162.2～196.7)×10-6，∑Ce/∑Y为3.47～9.84，δEu为0.50～0.59。细粒二长花岗岩∑REE为19.59×10-6，∑Ce/∑Y为2.89，δEu为0.18。新元古代花岗岩中英云闪长岩和花岗闪长岩稀土元素特征相似，稀土总量较高，细粒二长花岗岩稀土总量则大大降低。三种岩石均具有轻稀土富集；轻稀土具有明显分馏；重稀土分馏不明显或略有分馏等特征，稀土元素配分曲线具负Eu异常的浅“V”字型海鸥型曲线(图5)，显示轻稀土较为富集，重稀土元素较平缓，具有弱的分馏或分馏不明显。

3.4 锆石U-Pb年代学

4个样品的锆石以浅褐、浅玫瑰色为特征，黄色和无色锆石较少见，以透明为主，棱角柱状、次棱角粒状和长柱状。长宽比为1.5～2.5，长0.05～0.35 mm。锆石晶形主要发育{110}，{111}{131}{311}面，大部分表现为核-边结构的复合晶体，即晚期锆石增生在早期锆石之上，早期锆石具有弱而均匀的BSE亮度，而晚期锆石具有强而韵律振荡环带的BSE亮度(图6)。

样品0006-18、0009-6：19个分析点全部落在谐和线上或附近区域(图7，8)，表明锆石形成后其U-Pb体系是封闭的，基本没有U或Pb同位素的丢失，说明数据是可靠的。

206Pb/238U表观年龄比较一致，年龄谐和度非常高，都大于等于95%，介于805～824 Ma之间。分析点数据可分为两组，第一组为具有典型的核-边结构的锆石核部(图6)，第二组为不具有明显核-边结构的锆石，给出的加权平均年龄值分别为(814±6) Ma和(817±7) Ma，MSWD分别为0.58和1.3(图7，8)。

样品1152-1：206Pb/238U主要为800～900 Ma，少数大于1 000 Ma，笔者采用1 000 Ma以下的数据进行讨论；9个分析点全部落在谐和线上或附近区域(图9)，表观年龄比较一致，年龄谐和度非常高，都大于等于95%，介于799～826 Ma之间。给出的加权平均年龄值为(808±2.2) Ma，MSWD=1.4(图9)。

样品0770-1：206Pb/238U主要为820～840 Ma，少数接近或大于1 000 Ma，笔者选取的9个分析点表观年龄比较一致，年龄谐和度非常高，都大于95%(表2)，介于829～844 Ma之间。锆石形态不具有明显核-边结构，给出的加权平均年龄值分别为(833±3.8) Ma，MSWD=0.10(图10)。

4 讨论

4.1 形成时代

研究区内九岭花岗岩体已经积累了一些年代学数据。在高安市华林山乡九岭岩体的黑云母K-Ar年龄为805 Ma(江西省地质矿产局， 1984)， 钟玉芳等(2005)和Li等(2006)用锆石SHRIMP测得九岭岩体的U-Pb年龄分别为 (828±8) Ma、(819±9) Ma。测得九岭岩体的两个年龄分别为(814±6) Ma、(817±7) Ma，与已报道的年龄接近。除报道的江南造山带东段九岭花岗岩体锆石U-Pb年龄为808～833 Ma外，皖南、歙县和休宁花岗岩体提供了锆石U-Pb年龄为815～824 Ma，江南造山带西段的本洞岩体、峒马岩体、三防岩体等岩体锆石U-Pb年龄值为835～794 Ma(王孝磊等， 2006)。这些数据表明，江南造山带在835～800 Ma存在频繁的岩浆活动。通过在九岭地区采集大量的新元古代花岗岩薄片鉴定显示，新元古代花岗岩常含有堇青石矿物(后期多被交代蚀变)，具S型花岗岩特征，表明其主要为沉积岩熔融形成(3)江西省地质调查院.2018.1∶5万上富镇、奉新县、下观幅区域地质调查报告.。

4.2 构造环境

九岭地区内新元古代宜丰岩组、安乐林组(年龄主要集中在837～850 Ma)(4)江西省地质调查研究院.2016.1∶5万石街、九仙汤、院前、同安幅区域地质调查报告.(5)江西省地质调查院.2017.1∶5万州上、燕山、高湖、靖安县幅区域地质矿产调查报告.普遍发育构造挤压片理和褶皱，说明该时期处于挤压环境；九岭岩体形成于804～833 Ma，九岭地区1∶5万区域地质调查显示：①岩体明显受近东西向构造控制，岩体展布方向与区域构造一致；②岩体内接触带与岩体侵位有关的挤压变形现象不明显，岩体内包体呈椭圆状；③接触带围岩变质以热接触变质为主；④接触带及围岩中岩枝、岩脉发育；⑤区域上岩体边界切割早期褶皱轴。上述特征显示九岭隆起区新元古代花岗岩为被动式侵入，因此这种巨大岩基在挤压环境下形成的可能性不大。

新元古代早期，华夏板块同扬子板块沿广丰—萍乡一线发生碰撞，主动盘(华夏板块)发生俯冲，在被动盘(扬子板块)形成NNW向褶皱(江西省地质矿产局，2017)。碰撞后应力松弛(伸展阶段)，上地壳物质发生减压熔融，岩浆沿裂解处上侵，同时沿早期复背斜核部上侵，形成九岭细粒—中细粒含斑黑云母英云闪长岩。伴随断裂活动的加强，岩浆活动更加强烈，岩浆继续上侵，向NW向及NE、SW两侧扩张，并大量吞蚀早期英云闪长岩，形成广泛分布的中细粒含斑黑云母花岗闪长岩。局部断裂切割到上地幔，可能早期有少量上地幔物质参与。晚期岩浆活动减弱，残余岩浆(细粒二长花岗岩)呈岩株状、岩瘤状侵位。综上所述，九岭新元古代花岗岩是岩浆多次上侵形成的结果，可能形成于碰撞造山作用晚期的构造伸展阶段。

5 结论

(1)江南造山带东段九岭隆起九岭岩体形成年龄主要集中于808～833 Ma，为新元古代花岗岩；地球化学数据显示新元古代含堇青石花岗岩类属高钾钙碱性系列，具过铝(铝饱和指数>1.1)，富钾、铁，贫钠的特点，Eu表现为负异常，属低Ba-Sr花岗岩类，源区主要为成熟度较高的地壳物质，并有少量幔源物质参与。

(2)九岭隆起新元古代花岗岩形成环境应为碰撞造山晚期构造伸展阶段，这一认识对华夏与扬子板块碰撞下限时间提供了制约。