羅容雜巖體鋯石u-pb年代學(xué)研究

羅容雜巖體鋯石u-pb年代學(xué)研究

羅榮雜交巖體位于廣西桂平蒙善市。根據(jù)廣西地質(zhì)條件，它被歸類為燕山一氏三角形同構(gòu)體。李獻(xiàn)華等(1999)則將其與馬山雜巖體、西山巖體及平樂牛廟、同安巖體等,一并歸為“桂東南鉀玄質(zhì)侵入巖帶”,認(rèn)為它們產(chǎn)出于板內(nèi)環(huán)境,很可能是中生代華南軟流圈地幔上涌和巖石圈伸展背景下形成的。郭新生等(2001)對羅容雜巖體和馬山雜巖體Nd同位素進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)羅容雜巖體各種巖石的εNd(T)值均較高,認(rèn)為它們是近年來發(fā)現(xiàn)的華南低Nd模式年齡花崗巖中模式年齡最低(幔源物質(zhì)貢獻(xiàn)最大)的類型,記錄了中生代時華南的地幔物質(zhì)上涌和形成新生地殼的事件。但關(guān)于羅容雜巖體的形成時代,一直缺少可靠的同位素測年資料。在欽杭成礦帶地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查1∶25萬貴縣幅(F49C001002)區(qū)調(diào)修測工作中,筆者對羅容雜巖體進(jìn)行了野外調(diào)查,并從巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)、同位素年代學(xué)等方面進(jìn)行了較詳細(xì)的研究,對其成因和形成構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行了探討。1羅容雜巖巖體羅容雜巖體構(gòu)造位置位于欽杭成礦帶西段大瑤山隆起南側(cè)社步中新生代盆地的西緣,靈山-藤縣斷裂西側(cè),呈巖株狀侵入上泥盆統(tǒng)融縣組(D3r)灰?guī)r中(圖1),并被下白堊統(tǒng)新隆組(K1x)紫紅色礫巖、砂巖、粉砂巖沉積覆蓋。出露面積約2.5km2,外接觸帶具大理巖化和矽卡巖化。巖體由多次侵入的基性和中性巖組成,巖性主要為二長閃長巖、二長巖(二長斑巖)、二長正長巖和正長巖(圖2)。早期以粗-中粒(少量中-細(xì)粒)二長巖為主,局部過渡為二長閃長巖和二長正長巖,三者為相變過渡關(guān)系,它們構(gòu)成羅容雜巖體的主體,出露于羅容大嶺一帶,呈不規(guī)整的環(huán)帶狀分布。巖體北側(cè)外圍新村、莫南一帶,尚發(fā)育有小規(guī)模的中細(xì)粒二長斑巖巖株。晚期為中細(xì)粒正長巖,主要有大嶺頂和新村兩個侵入體,出露面積約0.1~0.5km2,侵入于二長巖、二長正長巖中,兩者為突變侵入接觸關(guān)系。2礦物組成:設(shè)石組合3.二長閃長巖:呈灰黑色,粗-中粒不等粒二長結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要由斜長石(37%~42%)、鉀長石(15%~20%)、普通輝石(27%)、普通角閃石(13%)等礦物組成。斜長石(An=28)呈半自形板狀,晶體大小不一,多在0.5~2mm間,少數(shù)達(dá)2~4mm,鉀長石也多在0.5~2mm間。暗色礦物大小多為0.2~1mm,少數(shù)可達(dá)2mm,自形的普通輝石邊部常有普通角閃石的反應(yīng)邊。副礦物有磁鐵礦、鋯石、磷灰石、榍石等。二長巖:呈淺灰白色,不等粒二長結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要由斜長石(An=10)(37%)、微斜微紋長石(55%)、普通輝石(3%)、普通角閃石(2%)等礦物組成。長石呈半自形長板狀,長者達(dá)6~20mm,呈似斑晶產(chǎn)出,一般在1~5mm至0.5~1mm。巖石結(jié)構(gòu)有由不等粒向斑狀過渡的特征,但總體仍以不等粒結(jié)構(gòu)為主,只有在細(xì)小長石聚集在粗大長石間的部分才顯示斑狀特征。斜長石大晶體邊部多被鉀長石包圍、交代,細(xì)小晶粒則被鉀長石包嵌。暗色礦物多聚集分布,其中普通輝石自形-半自形柱狀,柱體長多在0.3~1mm間。普通角閃石大小與輝石相近,但自形度差。副礦物有磁鐵礦、榍石、鋯石、磷灰石等。二長正長巖:呈淺肉紅色,粗-中粒結(jié)構(gòu),局部二長結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要由微斜微紋長石(67%)、斜長石(25%)、普通輝石及其假晶(2%)、普通角閃石(2%)、黑云母(1%)等礦物組成。鉀長石大小不等(8~20mm),有的呈粗大的半自形板狀晶體,呈似斑晶產(chǎn)出。多數(shù)斜長石和鉀長石呈長板狀,長多為2~8mm,前者自形程度較好,后者常在前者周圍分布,具二長結(jié)構(gòu)特征。有的鉀長石呈扇形集合體,充填于其他礦物間。被包嵌于鉀長石中的粗大的斜長石為更-中長石(An=30),而聚集在粗大長石間的不規(guī)則細(xì)小斜長石為更長石(An=11)。暗色礦物粒度多在0.2~1mm間,其中輝石幾乎全被角閃石或次生礦物交代,呈假晶出現(xiàn),普通角閃石外形不規(guī)則。副礦物有磁鐵礦、榍石、褐簾石、磷灰石等。榍石為自形粒狀,大者可達(dá)0.5~1.2mm。正長巖:呈紅棕色,強(qiáng)烈風(fēng)化~半風(fēng)化,中細(xì)粒半自形結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要由正長石(75%)、白云母(24%)等礦物組成;正長石半自形板狀,大小多在2~5mm間,雜亂分布,其間隙處往往充填著白云母鱗片集合體,白云母片大小多在1mm以下;副礦物有金紅石、鋯石、褐鐵礦等。3巖石地球化學(xué)測試筆者選取羅容雜巖體代表性巖石類型進(jìn)行了巖石地球化學(xué)測試。主、微量元素及稀土元素分析均由武漢綜合巖礦測試中心完成,文中圖件采用GeoKit軟件制作。3.1堿性巖類基因特征巖石主量元素含量及相關(guān)特征參數(shù)列于表1。SiO2含量51.07%~66.23%,表現(xiàn)為從基性到中性,向富硅方向演化。巖石富堿,全堿(Na2O+K2O)為6.41%~14.14%。分異指數(shù)(DI)46.66~93.89,以中等分異程度為主,晚期正長巖為強(qiáng)分異。里特曼指數(shù)(σ)為4.06~12.11,為里特曼堿性系列。鋁飽和指數(shù)(A/CNK)介于0.61~1.39,多為準(zhǔn)鋁質(zhì),僅個別由于強(qiáng)分異為過鋁質(zhì)。在SiO2-(Na2O+K2O)(TAS)圖解(圖3)中,全部樣品均屬堿性巖系列,分別落于二長閃長巖、二長巖、副長石二長正長巖、副長石正長巖和正長巖區(qū),表現(xiàn)為由早期基性的二長閃長巖→二長巖→副長石二長正長巖→副長石正長巖向晚期中性的正長巖演化的特征,與前文礦物和結(jié)構(gòu)定名基本一致。在SiO2-K2O圖解(圖4)中,樣品多落于鉀玄巖系列范圍內(nèi),僅個別樣品落于高鉀鈣堿性系列區(qū)。3.2巖石稀土分配巖石稀土元素含量列于表2。稀土總量(∑REE)為268.94×10-6~506.61×10-6,輕重稀土比值(LREE/HREE)為10.87~24.16,巖石輕重稀土分餾明顯。δEu值0.41~0.90,以弱負(fù)Eu異常為主,其稀土配分曲線為輕稀土富集型(圖5),各類巖石稀土配分曲線基本協(xié)調(diào),模式相似。其中,樣品2084-3、2380-1和2383-1表現(xiàn)為顯著虧損中稀土或較強(qiáng)的負(fù)Eu異常,但輕稀土La、Ce及重稀土Yb、Lu與其它樣品相差不大,與巖漿經(jīng)歷了角閃石和單斜輝石的分離結(jié)晶作用有關(guān)。3.3微量元素特征巖石微量元素含量列于表3。從表中數(shù)據(jù)可以看出,大離子親石元素(LILE)Ba、Rb、Sr、Ga和高場強(qiáng)元素(HFSE)Nb、Ta、、Zr、Hf、Th、U等含量均較高,具A型花崗巖的微量元素特征。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖6)中,多表現(xiàn)為富集大離子親石元素(LIL)Rb、Ba、Th、U、K和弱的P、Ti虧損,高場強(qiáng)元素Nb、Ta虧損不明顯。其微量元素分布形式與板內(nèi)玄武巖相似。其中,偏中性的二長正長巖(2084-3)和晚期細(xì)粒正長巖(2380-2)表現(xiàn)出較顯著的Ba、Sr、P、Ti虧損,與單斜輝石、鈦鐵礦、磷灰石等進(jìn)一步分離結(jié)晶有關(guān)。4代學(xué)習(xí)4.1鋯石u-pb定年測試在羅容雜巖體中,選取代表性巖石進(jìn)行鋯石分選和年齡測試。樣品(LR-1)采自羅容大嶺的新鮮基巖,巖性為不等粒角閃輝石二長巖。鋯石樣品用常規(guī)的重選和磁選,將其從全巖中分離,最后在雙目鏡下挑純。樣品制靶和鋯石陰極發(fā)光、背散射照像在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實驗室完成。研究了鋯石顆粒的顯微結(jié)構(gòu),確定待測鋯石部位。LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年測試在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所MC-ICP-MS實驗室完成,測試儀器為FinniganNeptune型MC-ICP-MS及與之配套的NewwaveU-Pb213激光剝蝕系統(tǒng)。鋯石測定點的Pb同位素比值、U-Pb表面年齡等數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDatacal6.4程序計算,鋯石年齡諧和圖用Isoplot3.0程序獲得,儀器工作條件、分析精度和分析方法見文獻(xiàn)[9-11]。4.2測點結(jié)果及鋯石u-pb年齡樣品中鋯石多呈淺褐色或淺玫瑰色,大部分呈碎屑狀,晶形不完整,粒徑150~450μm,部分有黑色包裹體。由于在碎樣粒徑通過0.27mm時大多粗大的鋯石顆粒已破碎,造成分析樣品中的鋯石晶體不完整,但其自形的柱狀晶體仍清晰可辯。在陰極發(fā)光圖像(圖7)中,因鋯石U、Th等放射性元素含量普遍較高,圖像呈暗灰色,但大部分顆粒振蕩生長環(huán)帶結(jié)構(gòu)尚清晰,屬于巖漿結(jié)晶鋯石。測試時避開包裹體,選擇環(huán)帶結(jié)構(gòu)較清晰的20個代表性鋯石顆粒進(jìn)行U-Pb年齡測定,各測點的測試結(jié)果列于表4。根據(jù)測試結(jié)果,大致可將鋯石顆粒分為3類:第一類Pb含量為(41.1~754.5)×10-6,U含量為(1780.1~7336.2)×10-6,Th含量為(386.2~30289.6)×10-6,Th/U比值為0.12~7.52,206Pb/238U年齡163.2~163.8Ma;第二類Pb含量為(1415.9~3125.9)×10-6,異常性偏高,206Pb/238U年齡181.2~310.7Ma;第三類U含量為(7575.6~8142.6)×10-6,異常性偏高,206Pb/238U年齡102.2~120.8Ma。從鋯石的形態(tài)和同位素組成來看,第二、三類鋯石由于受溶蝕或后期熱流疊加,鋯石原有形態(tài)已不同程度遭到破壞,其U-Th-Pb同位素體系受到破壞,導(dǎo)致206Pb/238U年齡的偏高或偏低;而第一類雖然受到了后期熱液流體疊加,但是鋯石韻律環(huán)帶明顯,鋯石顆粒還保持原有的封閉體系,其鋯石年齡基本可以代表巖漿的結(jié)晶年齡。在一致曲線圖(圖8)中,采用最諧和的10個數(shù)據(jù)點獲得206Pb/238U年齡加權(quán)平均年齡為(163.40±0.40)Ma(MSWD=0.120,置信度為95%),代表了角閃輝石二長巖的結(jié)晶年齡或成巖年齡。5討論5.1型火山巖ac-n-ro李獻(xiàn)華等(1999)根據(jù)產(chǎn)生于島弧和板內(nèi)環(huán)境的鉀玄質(zhì)巖石的微量元素特征指出桂東南鉀玄質(zhì)侵入巖富集大離子親石元素(LIL)和輕稀土元素(LREE),無Nb、Ta負(fù)異常,是典型的板內(nèi)鉀玄巖。羅容雜巖體巖石地球化學(xué)特征與上述鉀玄質(zhì)巖石非常一致,表明有相似的成因。Loiselle等(1979)最早提出的A型花崗巖指的是具有“堿性”、相對“貧水”和產(chǎn)于“非造山”環(huán)境的特征。Eby等(1992)把A型花崗巖劃分為A1亞型和A2亞型花崗巖,并認(rèn)為A1亞型形成于板內(nèi)裂谷、地幔柱或熱點環(huán)境,以地幔物質(zhì)來源為主,可有部分地殼物質(zhì)混染;A2亞型花崗巖形成于后碰撞或后造山環(huán)境,以地殼來源為主,亦可以有部分地幔物質(zhì)來源。在Eby等(1992)提出用以劃分A1亞型和A2亞型花崗巖的Nb-Y-3Ga判別圖和Yb/Ta-Y/Nb判別圖解上,樣品均落于A1型花崗巖區(qū)(圖9)。在Pearce等(1984)花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解中,微量元素Y-Nb判別圖和(Y+Nb)-Rb判別圖樣品均落于板內(nèi)花崗巖區(qū)(圖10)。以上判別圖解投點表明,羅容雜巖體屬于A1亞型花崗巖,形成于板內(nèi)裂谷環(huán)境,以地幔物質(zhì)來源為主。對羅容雜巖體的巖石組合、主量元素、稀土元素和微量元素的特征分析表明,該巖體為A1亞型花崗巖,屬于典型的板內(nèi)鉀玄巖,形成于板內(nèi)拉張構(gòu)造背景,巖漿物質(zhì)來源主要為經(jīng)過交代和富集的具OIB型微量元素特征的巖石圈地幔和下地殼。5.2la-icp-ms鋯石u-pb年齡羅容雜巖體侵入上泥盆統(tǒng)融縣組(D3r)灰?guī)r中,其后被下白堊統(tǒng)新隆組(K1x)沉積覆蓋,巖體形成時代應(yīng)介于晚泥盆世到早白堊世之間,但一直缺少可靠的同位素測年資料。本次工作首次對羅容雜巖體進(jìn)行了高精度的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年,獲得角閃輝石二長巖的鋯石U-Pb年齡為(163.40±0.40)Ma,代表雜巖體主體的侵入時代,屬中侏羅世(燕山期早期)。這一測年數(shù)據(jù)與馬山雜巖體石英正長巖155Ma(黑云母K-Ar法);桂平西山巖