广西横州新村岩体锆石U-Pb 同位素测年及其地质意义

林冰霞，梁徐文

1.中国—东盟地学合作中心（南宁），广西 南宁 530023

2.广西二七二地质队，广西 南宁 530031

广西横州新村岩体位于横州南面新村—西津—南乡一带，呈NE—SW 向展布，岩体长19.3 km，宽4～6 km，面积约87.5 km2，区域上归属于旧州岩体。广西地质矿产勘查开发局地质科研人员[1-2]先后在该区开展了不同比例尺的区域地质调查及相应的科研工作，对该区地层进行增补修改，并对该区岩体进行了K-Ar、Rb-Sr 法测年，测年结果为240 Ma～244 Ma。梁徐文等[3]对横州新村岩体开展了1 ∶2 000 地质调查工作，基本查清岩体矿物组构及岩体侵入特征；劳妙姬等[4]测出横县马山杂岩体中二长闪长岩的40Ar/39Ar平均年龄为（153.8±0.6）Ma。研究小组在前人研究的基础上，对横州新村岩体开展高精度LA-ICP-MS 锆石U-Pb 同位素测年工作，以期佐证横州新村岩体形成时代，为探讨岩浆源区性质、侵入年代及成因构造环境提供年代学依据。

1 研究区地质概况及岩石学特征

研究区位于云开隆起西侧，广西“山”字型构造前弧外的南侧，灵山褶断带北侧，总的构造线呈NE—SW 向，局部区域受广西“山”字型构造弧顶的影响，呈近EW 向展布（见图1）。区域上华力西—印支期岩浆活动极强烈，岩浆岩极发育，主要分布在南乡镇东部，灵山县北部、北东部。区域上岩浆岩主要出露旧州复式岩体，为一套二长花岗岩类，以含紫苏辉石为特征，以深大断裂为侵位，受构造控制明显，多以长轴延伸为特征，复式岩体沿断裂延伸＞100 km。区内岩浆岩体呈NE 向侵入于寒武系、泥盆系、石炭系、白垩系等地层，其长轴方向与构造线方向一致，并被后期NE 向断裂破坏；与围岩接触的界线极不规则，呈“港湾”状；接触面外倾或内倾，倾角50°～80°。根据岩体岩性较稳定、边缘细粒结构不发育、外变质带较宽、同化混染作用强烈、矿物成分特征、外接触带有角岩化现象、呈岩基产出等因素，研究小组推测岩体属中深成侵入体。

新村岩体主要为中、中粗粒斑状紫苏堇青黑云二长花岗岩（T2γ2C·Hy），颜色呈灰—灰白色，矿石的主要结构以二长结构、粗中粒半自形结构、细中粒半自形结构为主，其次为似斑状结构，基质粒径以细粒级为主；矿石构造主要以块状构造、斑杂构造状为主。岩石新鲜面可见斜长石斑晶，矿石主要矿物由石英（27%～37%）、斜长石（29%～37%）、钾长石（8%～26%）、少量黑云母（1%～7%）、绢云母（2%～7%）、绿泥石（1%～2%）、磷灰石等组成，同时有少量的磷灰石、锆石、辉石、阳起石、角闪石；斜长石一般为半自形晶，有的呈小嵌晶分布于钾长石中；黑云母常以他形不规则状鳞片相对集中，且多与细粒石英及长石一起；石榴石呈玫瑰红色，分布在黑云母集中的团块中。副矿物为钛铁矿、黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、褐铁矿等，同时有5%～10%的钾长石呈他形板状或不规则状，也有浑圆状的似斑晶出现，晶体达10～25 mm。岩体常见石英、钾长石“析离体”。“析离体”呈椭圆形，少数呈不规则状，大小为3～20 cm。

研究小组根据研究区新村岩体二长花岗岩岩石化学特征[3]，发现该岩体SiO2含量较高（69.89%～71.65%），平均值70.47%；Al2O3含量为13.03%～13.67%，平均值13.40%；Fe2O3含量为3.56%～4.98%，平均值4.30%；K2O 含量为3.5%～4.61%，平均值3.97%；Na2O 含量为1.92%～2.05%，平均值1.99%。新村岩体二长花岗岩里特曼指数为1.11～1.54，数值＜3.3，为钙碱性岩，属高钾钙碱性系列岩石[5]。研究小组根据Na2O～K2O 花岗岩类型判别图解及Na2O/K2O 比值（0.42～0.57），确定该区花岗岩具有S 型花岗岩演化特点。

2 样品采集、测试及分析方法

此次实验用于锆石测年的样品（HXCN01）采集于新村岩体二长花岗岩（T2γ2C·Hy），岩石样品新鲜，未见蚀变和热液改造的痕迹，采样点位坐标为东经109°12′47″，北纬22°33′36″（见图1）。研究小组将采集回来的新鲜样品进行清洗，人工破碎至40～60 目，用常规重液浮选和电磁分离方法分选出锆石，在双目镜下挑选出无包裹体、无裂纹和透明度高、晶形完好的锆石颗粒。锆石样品靶的制作、锆石阴极发光照相和样品分析由武汉上谱分析科技有限责任公司利用Agilent 7700eLA-ICP-MS 和德国 Lambda Physik 公司的 ComPex102A rF准分子激光器（工作物质ArF,波长 193 nm）以及MicroLas 光学系统分析完成。分析数据采用的软件为ICPMSDataCal 和Isoplot/Ex_ver3。

图1 研究区综合地质图

3 锆石特征及测年结果

样品HXCN01 中的锆石多为无色—浅黄色透明体，颗粒形态多呈柱状，自形程度较高，晶面简单，晶棱锋锐清晰，锆石粒径为130～200 μm，最大可达280 μm，长宽比为2.2～3.8。锆石阴极发光图像显示出锆石清楚的震荡环带和明暗相间的条带结构，多为无核岩浆结晶锆石，环带发育较好，表现出岩浆活动由一次结晶形成，可代表二长花岗岩成岩年龄；少数为粒状，内部结构较为均一，多数发育清楚的震荡环带和明暗相间的条带结构，显示其岩浆结晶特征（见图2）。

研究小组对新村岩体二长花岗岩样品HXCN01 中25 颗锆石进行了25 个点的测试分析,基本避开存在蜕晶化的锆石，每颗锆石代表1 个测点（见图2），分析数据如表1 所示。锆石中206Pb/238U年龄为（243.5±2.5）Ma～（2293.1±30.1）Ma，研究区有20 个锆石LA-ICP-MSU-Pb 同位素年龄值结果在（243.5±2.5）Ma～（248.9±3.3）Ma 范围内，有1 个（2293.1±30.1）Ma的同位素年龄值，有1 个（930.7±6.3）Ma的同位素年龄值，有3 个（424.5±3.4）Ma～（448.6±8.0）Ma的同位素年龄值。在U-Pb 谐和曲线图中，研究小组剔除了HXCN01-01、02、13、14、16号点及离散较大的数据后发现，20 个分析点结果数据置信水平为95 %、误差为1 σ，分析点集中分布于谐和曲线上或附近，确定该区岩浆岩最后的成岩年龄为（246.6±0.54）Ma，平均年龄为（246.5±1.0）Ma（见图3）。研究小组结合锆石阴极发光图像进行分析，认为新村岩体二长花岗岩样品HXCN01 中的20 个锆石LA-ICP-MSU-Pb 同位素年龄值（243.5±2.5）Ma～（248.9±3.3）Ma 可以代表新村花岗岩体的结晶年龄，为印支期中三叠世产物。

表1 研究区锆石LA-ICP-MS U-Pb 同位素年代学分析结果表

图2 锆石测年样品阴极发光图像图

图3 研究区锆石U-Pb 谐和图及年龄直方图

4 结 语

印支运动是继广西运动以后又一次极其强烈的褶皱造山运动。从印支运动开始，广西结束内陆海相沉积而转入陆相沉积的新阶段，伴随该构造运动有大量酸性岩浆侵入，构成NE—SW 走向的岩浆岩带[1-2]。区域岩浆活动最强盛的是印支期，也是研究区构造运动最强烈时期。研究小组根据岩石化学特征，确定新村岩体为钙碱性岩，属高钾钙碱性系列岩石，呈现为有S 型花岗岩演化特点，为大陆碰撞成因花岗岩。

研究小组通过锆石LA-ICP-MS U-Pb 同位素年代学测试获得的新村岩体锆石U-Pb年龄为（246.5±1.0）Ma，区域上属于旧州复式岩体，该测年结果与广西地质矿产勘查局编制的《广西壮族自治区数字地质图及说明书》（1 ∶50 万）所确认的该区岩浆岩体K-Ar 测年240 Ma～244 Ma 一致。岩体锆石形成于印支期中三叠世，为构造—岩浆事件的产物。HXCN01-01 号锆石U-Pb 残留核年龄为（2293.1±30.1）Ma，表明该区可能存在更老时期的结晶基底。HXCN01-16 锆石U-Pb年龄为（930.7±6.3）Ma，反应出该区可能经历了晋宁—加里东期裂谷海槽演化阶段，并伴随着广西造山运动，有大量酸性岩浆侵入，形成大小不等的花岗岩体，花岗岩锆石同位素年龄值约为（424.5±5.3）Ma。

研究小组对研究区锆石U-Pb 同位素测年的成果可以反映研究区新村岩体的成岩年龄，可为研究印支期酸性侵入岩形成时代、构造演化提供新的年代学数据资料，具有一定的地质意义。