皖浙赣交界莲花山岩体U－Pb锆石年龄及其地质意义

刘 欣，伍 月，金珊合

中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳110034

0 引言

花岗岩作为大陆的标志性岩石，它是地壳的重要组成部分.花岗岩的构造与变形记录了演化的动力过程［1-4］.因此，通过对花岗岩的岩性特征进行研究，不仅可以探讨花岗岩变形组构和岩体的地球化学特征，更能为研究花岗岩与造山带构造演化关系提供新思路［5-7］.

皖浙赣一带的中酸性侵入岩广泛分布于瑶里－鄣公山一带，是“江南造山带”皖赣相邻区燕山期花岗岩带重要组成部分.江南造山带是指出露于扬子板块与华夏板块之间，主要由一套浅变质、强变形的（中—）新元古代巨厚沉积－火山岩系及时代相当的侵入体所构成的地质构造单元.它呈弧形跨越桂北、黔东、湘西、湘北、赣北、皖南和浙北的广大区域，制约着中国南方显生宙以来地质构造的演化［8］.该造山带长期以来备受地学界关注，一些学者在此区做了相应的工作，分别对不同区域的岩体进行采样研究［9-12］.在研究方法上，包括构造变形研究、同位素分析、锆石U－Pb年代学以及地球化学特征等［13-14］.王存智等［15］对下扬子地区花岗岩进行研究，发现了该岩体形成的年龄和地球化学特征，并判断姚村岩体形成原因；周效华等［16］对江南造山带火山岩进行锆石SHRIMP年代学及Hf同位素研究，表明该岩体主体形成时期为新元古代早期［15］；Huang等［17］对新元古代叶西江和保姆坪岩石进行地球化学、U－Pb锆石年龄、Lu－Hf和Nd同位素研究，发现该区域为S型花岗岩.菅坤坤等［18］通过研究花岗岩地球化学特征确定了岩石形成环境和构造意义；李献华等［19］对皖南许村花岗岩进行了高精度的SHRIMP锆石U－Pb定年、岩石地球化学和Nd同位素测试，以此推断皖南新元古代花岗岩的成因；高林志等［20］对花岗岩岩石进行SHRIMP锆石U－Pb定年研究，还原江南造山带演化机制.

莲花山岩体是该地区较为典型的花岗岩岩体，对于江南造山带乃至整个华南元古宙地质研究有着很重大的意义.然而关于莲花山花岗岩的可靠的年代学数据尚显不足，地球化学特征及成因分析工作也有待完善.因此笔者对此区出露的地层、岩体及构造现象做了详细的野外观察及记录，并采集了相应的岩石样品，以期对莲花山岩体进行系统的岩相学、地球化学及年代学研究，以此为岩体的形成时代、成因类型及构造环境提供依据.

1 区域地质概况

赣浙皖地区位处扬子板块东南缘，即扬子板块与华夏板块结合带之东段，属于中元古代末期造山带乐平－歙县构造混杂岩亚带.该亚带北接扬子地块之修水－祁门构造单元，南以进源－婺源断裂与万年构造单元、赣东北蛇绿混杂岩亚带、怀玉构造单元、东乡－龙游混杂岩亚带相邻.区域上，该亚带东段歙县一带为皖南伏川蛇绿混杂岩带，从下至上为超镁铁质和镁铁质岩石组合、细碧－角斑岩和硅质岩组合、千枚岩等变质碎屑岩组合等；乐平－婺源一带出露的溪口群为一套富含火山－细碎屑岩建造；赣皖交界区出露溪口群砂泥质复理石建造，岩石变形较强，透入性韧性剪切面理广泛发育.沿宜丰－景德镇－歙县断裂北侧附近，发育一条极为醒目的构造花岗岩带（图1）.

图1 研究区地质简图（据文献［7］修改）Fig.1 Geological sketch map of the study area（Modified from Reference［7］）

研究区的侵入岩主要形成于2个时期：新元古代青白口纪和中生代白垩纪.青白口纪的侵入岩有莲花山岩体、灵山岩体，白垩纪的侵入岩有邦彦坑岩体.莲花山岩体分布在研究区东部，岩性为浅灰色中、细粒斑状花岗岩，暗色矿物含量不高，中粒花岗岩较细粒花岗岩片麻理较为明显.灵山岩体分布在研究区中部，岩性与莲花山岩体一致，风化的灵山花岗岩呈土灰色，新鲜的呈灰白色，致密坚硬.邦彦坑岩体呈独立小岩体分布在研究区西部，主要是花岗质成分，呈灰白—白色，块状构造.

2 岩体岩相学特征

通过镜下观察（图2），莲花山岩体可分为边部斑状正长花岗岩、核部斑状正长花岗岩和花斑岩3类.

图2 花岗岩镜下显微结构图Fig.2 Microphotograghs of granites

边部斑状正长花岗岩为斑状结构（图2a、b），斑晶中的矿物大多为细粒结构，基质中的矿物大多为微粒结构.斑晶主要为石英、碱性长石、斜长石，基质主要为石英、斜长石、碱性长石，有少量的角闪石、黑云母.蚀变矿物有绢云母、绿泥石，副矿物有金红石.

核部斑状正长花岗岩为斑状结构（图2c、d），基质中的矿物大多为中粒结构.斑晶中的主要矿物为石英、斜长石、钾长石，基质主要为石英、斜长石、钾长石，有少量的角闪石、黑云母.蚀变矿物有绢云母、绿泥石、绿帘石.

花斑岩为斑状结构（图2e、f），斑晶中发育蠕虫结构，基质中发育花斑结构.斑晶矿物有石英、斜长石、钾长石、黑云母，基质主要为石英、斜长石、钾长石，有少量的黑云母和角闪石.蚀变矿物有绢云母、绿泥石，副矿物有榍石.

3 岩体地球化学特征

主量元素测试在湖北省地质实验研究所完成，微量元素和稀土元素分析在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室完成.

3.1 主量元素

本研究共采集莲花山花岗岩6件样品，主量元素测试结果（表1）显示，SiO2含量为75.83%～77.48%，Al2O3为11.61%～12.57%，Na2O为2.57%～3.43%，K2O为4.73%～6.39%，Na2O/K2O＝0.4～0.73，CaO为0.2%～0.67%、A/CNK＝1.01～1.11.在SiO2－K2O图（图3a）上，显示高钾钙碱性岩石特征.在A/CNK－A/NK图解（图3b）中，所有样品都位于过铝质系列区域，显示弱过铝质花岗岩的成分特点.

图3 花岗岩SiO2－K2O图和A/CNK－A/NK图解Fig.3 The SiO2-K2O and A/CNK-A/NK diagrams of granite

表1 莲花山岩体主量元素分析结果Table 1 Contents of major elements in Lianhuashan pluton

3.2 微量元素

莲花山花岗岩的微量元素测试结果见表2.微量元素原始地幔标准化蛛网图（图4）显示，莲花山花岗岩显示极度亏损Ba、Sr，整体向右倾斜，富集高场强元素Zr、Hf、Nb，富集大离子亲石元素Rb、U、Th，但Sr亏损.稀土元素球粒陨石标准化图（图5）总体上显示轻稀土富集、重稀土相对亏损的右倾趋势，Eu明显呈现一个“谷”，δEu＝0.04～0.36，平均仅0.21，表明Eu的负异常程度很强烈.轻、重稀土比值较低，平均值约为1.84，LaN/YbN在0.15～1.01之间（平均0.66），表明轻、重稀土一般富集；稀土元素总量较高（737.21×10－6～1781.42×10－6），平均值为1314.77×10－6.

表2 莲花山岩体微量元素分析结果Table 2 Contents of trace elements in Lianhuashan pluton

图4 花岗岩微量元素原始地幔标准化蛛网图Fig.4 Primitive mantle-normalized trace element spidergram of granite

图5 花岗岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns of granite

4 锆石U－Pb年代学

4.1 分析方法

从研究区中采集约5 kg样品，用常规方法和流程将锆石分离出来，在双目镜下挑纯，用环氧树脂固定制靶，磨至锆石露出近一半后抛光，拍摄CL图像，最后利用LA－ICP－MS方法测定锆石的U－Pb同位素年龄.测定时采用6 Hz的激光频率，75 mJ的激光强度，24μm的激光束斑直径.以91500作为外部标样，用GJ－1作内标，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测试完成.

4.2 锆石特征及分析

莲花山花岗岩的锆石为自形，颗粒较小，短柱状居多，长宽比一般1∶1～2∶1.这些锆石也具较高的U含量，测试结果见表3.CL图片显示锆石晶体内部普遍震荡环带（图6a），锆石Th/U值在0.31～0.89之间，大部分大于0.4，为典型岩浆成因锆石.这些锆石的206Pb/238U年龄值都在谐和曲线上或附近（图6b），加权平均年龄为878±70 Ma.

图6 莲花山斑状二长花岗岩代表性样品锆石阴极发光图像和U－Pb谐和图Fig.6 CL images of zircons in typical Lianhuashan porphyritic monzogranite samples and U-Pb concordia diagram

表3 LA－ICP－MS锆石U－Th－Pb分析结果Table 3 The LA-ICP-MSzircon U-Th-Pb analysis results

5 构造意义

莲花山花岗岩为具有似片麻状构造的斑状二长花岗岩及二长花斑岩，其主要矿物为石英、斜长石、钾长石（条纹长石），次要矿物有碱性角闪石、黑云母，偶尔会看到绿帘石，副矿物有磁铁矿、榍石、锆石等.根据矿物特征和主量、微量元素地球化学特征，莲花山花岗岩属于A型花岗岩［21-23］（图7）.

图7 岩石成因类型判别图Fig.7 The genetic discrimination diagrams of granite

根据样品地球化学特征，样品中大部分的大离子亲石元素与高场强元素同时富集，且蛛网图呈一右倾曲线，这与板内花岗岩的地球化学特征相一致，莲花山花岗岩可能为板内花岗岩［24］.另外根据花岗岩构造环境的判别图（图8），样品点均投在A2类型区域内，并且位于造山期后A型花岗岩中，因此可以判断莲花山花岗岩可能形成于后造山环境.

图8 花岗岩构造环境判别图Fig.8 The tectonic discrimination diagrams of granite

A型花岗岩是由地幔玄武岩岩浆演化或玄武岩浆上升后，受地壳不同程度混染或亏损地壳熔融的产物［25］.据薛怀民等［8］研究，皖南歙县缝合带完全闭合后，残余的部分岩浆沿缝合带侵位，使得挤压应力松弛，江南造山带逐渐形成，先前发生过熔融的加厚地壳物质再次发生部分熔融，并可能混合了部分来自亏损地幔的岩浆，经高度演化最后形成了莲花山岩体.因此，莲花山花岗岩可能是在江南造山带晚期或后期形成，为晚造山或后造山阶段产物.

6 结论

1）莲花山花岗岩可分为岩体边部斑状二长花岗岩、岩体核部斑状二长花岗岩和二长花斑岩3类.

2）地球化学数据显示莲花山花岗岩属于钙碱性花岗岩，具有高钾富碱低钙的特征.高场强元素Zr、Hf、Nb含量偏高，大离子亲石元素Rb、U、Th含量高，但Sr含量低.

3）莲花山花岗岩的结晶年龄为878±70 Ma.

4）莲花山岩体在江南造山带晚期或后期形成，属A2型花岗岩，几乎全部形成于主体上的伸展体制或挤压、剪切体制下派生的局部拉张环境.