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江西贛州隆木花崗巖體年齡、成分特征及其構(gòu)造意義

2012-09-14 07:30鐘達(dá)洪楊坤光
關(guān)鍵詞:黑云母鋯石華南

胡 剛,鐘達(dá)洪,鄧 新,楊坤光

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球科學(xué)學(xué)院,湖北武漢 430074;2.江西省地質(zhì)調(diào)查研究院,江西南昌 330030)

江西贛州隆木花崗巖體年齡、成分特征及其構(gòu)造意義

胡 剛1,鐘達(dá)洪2,鄧 新1,楊坤光1

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球科學(xué)學(xué)院,湖北武漢 430074;2.江西省地質(zhì)調(diào)查研究院,江西南昌 330030)

為了查明江西贛州隆木花崗巖形成時(shí)代及演化過(guò)程,對(duì)隆木巖體中的黑云母花崗巖與似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年和同位素地球化學(xué)研究。結(jié)果表明:黑云母花崗巖與似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖的鋯石U-Pb定年結(jié)果分別為(457±6)、(450±9)Ma,表明巖體形成于晚奧陶世;巖體鋁飽和指數(shù)為1.11~1.29,K2O與Na2O含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))之比為0.97~1.51,屬?gòu)?qiáng)過(guò)鋁質(zhì)及高鉀鈣堿性巖石;根據(jù)ACF圖解,巖體投影于S型花崗巖區(qū)域內(nèi);巖體Rb、Th+U、La+Ce、P、Nd、Zr+Hf+Sm相對(duì)富集,而B(niǎo)a、Nb、Sr、Ti相對(duì)虧損,總體上屬于低Ba、低Sr的花崗巖;巖體Rb與Sr含量之比為0.60~2.82,平均值為1.68,明顯高于大陸地殼與上地殼的平均值,具殼源花崗巖特征;根據(jù)A/MF-C/MF圖解,巖體物源區(qū)為砂質(zhì)巖;巖體稀土元素含量總量偏低,為(113~176)×10-6,輕稀土元素富集明顯,配分模式明顯呈右傾型,Eu異常為0.38~0.67,Eu虧損程度中等偏高;化學(xué)成分顯示,巖體屬于強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性S型花崗巖,是一種殼源花崗巖,巖漿源區(qū)為成熟上地殼的砂質(zhì)巖源區(qū);構(gòu)造判別圖解、年齡信息及野外特征表明,巖體形成于后碰撞伸展構(gòu)造環(huán)境??傊?,隆木巖體形成于早古生代晚期的加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng),是華夏古陸塊與揚(yáng)子古陸塊在新元古代碰撞拼貼之后裂解、在中奧陶世再次發(fā)生陸內(nèi)碰撞使得地殼加厚部分重融、造山后期地殼伸展減薄、熔融物質(zhì)上升侵位形成的巖體。

地球化學(xué);鋯石U-Pb定年;S型花崗巖;隆木巖體;加里東運(yùn)動(dòng);華南陸內(nèi)造山;贛州;江西

0 引 言

花崗巖研究在大陸動(dòng)力學(xué)研究中具有重要的指示意義。華南地區(qū)加里東期花崗巖成因及形成構(gòu)造背景的研究,對(duì)理解華南加里東期造山特點(diǎn)及區(qū)域構(gòu)造環(huán)境有重要意義。華南陸內(nèi)加里東期花崗巖最早是徐克勤等在江西上猶縣陡水和南康縣龍回等地發(fā)現(xiàn)的[1]。前人對(duì)華南地區(qū)巖漿活動(dòng)及成因的研究做了很多工作,特別是對(duì)新元古代及中生代巖漿活動(dòng)及成因的研究較為深入。近年來(lái),華南早古生代巖漿活動(dòng)及成因也引起了地質(zhì)學(xué)者的廣泛關(guān)注。華南加里東期花崗巖主要集中分布于湘粵贛交界的萬(wàn)洋山—諸廣山地區(qū)、武夷山兩側(cè)及贛中武功山地區(qū)[2]。以往采用礦物K-Ar、獨(dú)居石U-Th-Pb、全巖Rb-Sr和鋯石U-Pb定年,獲得華南加里東期花崗巖主要形成于470~382 Ma[3-5]。華南早古生代晚期花崗巖主要有片麻狀花崗巖與塊狀花崗巖,且兩者具有相似的形成年齡[6-7]。與華南燕山期花崗巖相比,對(duì)華南加里東期花崗巖構(gòu)造背景的研究存在明顯分歧[8-11]。關(guān)于華南地區(qū)加里東運(yùn)動(dòng)構(gòu)造屬性,長(zhǎng)期存在爭(zhēng)論,?。懪鲎材J剑?]一直占據(jù)主導(dǎo)地位,但對(duì)華南早古生代火山巖和蛇綠巖的最新年齡測(cè)試表明,華南加里東期?。懪鲎材J讲⒉荒軋A滿(mǎn)解釋加里東運(yùn)動(dòng)構(gòu)造屬性。一些學(xué)者對(duì)華南東段加里東期花崗巖進(jìn)行化學(xué)特征、構(gòu)造環(huán)境示蹤及U-Pb定年研究,認(rèn)為華南加里東期花崗巖形成于板內(nèi)造山環(huán)境[11],花崗巖的形成與巖漿發(fā)生在較深且閉合的非伸展環(huán)境有關(guān)[12-13]。但是,華南加里東期花崗巖形成的構(gòu)造背景與構(gòu)造屬性仍需更詳細(xì)的研究。筆者選取的贛南隆木巖體位于華夏板塊羅霄褶皺帶中部和萬(wàn)安—遂川斷裂帶東側(cè),區(qū)內(nèi)加里東構(gòu)造活動(dòng)明顯。該巖體主要由中—細(xì)粒黑云母花崗巖和中—細(xì)粒似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖組成。筆者對(duì)研究區(qū)出露的加里東期花崗巖進(jìn)行了詳細(xì)的元素地球化學(xué)、鋯石U-Pb定年及野外特征觀(guān)察研究,旨在查明巖體形成年齡及形成演化過(guò)程,為深入研究華南加里東期花崗巖形成及華南地區(qū)加里東構(gòu)造屬性提供詳實(shí)資料。

1 地質(zhì)背景與巖體特征

贛南隆木巖體位于江西省贛州市橫市鎮(zhèn)北部,大地構(gòu)造位于華南板塊萬(wàn)洋山復(fù)式向斜東翼、羅霄褶皺帶中部以及欽杭結(jié)合帶東南區(qū)域(圖1)。巖體呈北東向產(chǎn)出,面積約38 km2。研究區(qū)岀露南華紀(jì)—寒武紀(jì)地層,為一套以砂巖和板巖為主的巨厚類(lèi)復(fù)理石碎屑巖建造;由于加里東運(yùn)動(dòng)的影響,奧陶系、志留系缺失,泥盆系以高角度不整合于寒武系地層之上,伴隨加里東運(yùn)動(dòng),形成了大規(guī)模的花崗巖體。

圖1 贛州橫市地區(qū)早古生代晚期花崗巖分布Fig.1 Distribution of Granite During the Late Early Paleozoic in Hengshi Area of Ganzhou

隆木巖體侵入于震旦系—寒武系淺變質(zhì)變余砂巖、板巖、千枚巖之中,與燕山期花崗巖呈侵入接觸關(guān)系。該接觸帶圍巖發(fā)生較強(qiáng)的角巖化,接觸帶內(nèi)發(fā)生混合巖化。隆木巖體由2個(gè)巖石單元組成,巖性分別為中—細(xì)粒黑云母花崗巖和中—細(xì)粒似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖。黑云母花崗巖具中—細(xì)?;◢徑Y(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要由斜長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、石英、黑云母等組成,斜長(zhǎng)石多發(fā)生絹云母化,微斜長(zhǎng)石具格子雙晶;黑云母二長(zhǎng)花崗巖具中—細(xì)?;◢徑Y(jié)構(gòu),似斑狀構(gòu)造,塊狀構(gòu)造,斑晶主要有微斜長(zhǎng)石與斜長(zhǎng)石,基質(zhì)主要由石英、黑云母、微斜長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石組成。斑晶大小一般為30 mm×15 mm,斜長(zhǎng)石呈自形板狀,多發(fā)生絹云母化,微斜長(zhǎng)石多呈現(xiàn)格子雙晶,蝕變較斜長(zhǎng)石弱,石英呈他形粒狀(圖2)。2類(lèi)巖石中的礦物不具有明顯定向性,僅局部可見(jiàn)巖漿流動(dòng)留下的弱定向構(gòu)造[圖2(a)]。

進(jìn)行鋯石U-Pb定年的樣品JX11(采集處坐標(biāo):26°10.944′N(xiāo),114°40.188′E)采自隆木巖體中—細(xì)粒似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖,樣品JX34(采集處坐標(biāo)26°08.471′N(xiāo),114°33.251′E)采自隆木巖體中—細(xì)粒黑云母花崗巖。進(jìn)行主量元素與微量元素分析的有樣品JX11(中—細(xì)粒似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖)以及樣品JX10、JX12、JX20、JX21、JX34、JX35(中—細(xì)粒黑云母花崗巖)。

2 巖體年齡測(cè)定與成分分析

2.1 樣品制備與分析方法

圖2 隆木巖體野外特征及顯微照片F(xiàn)ig.2 Field Characteristics and Micrographs for Longmu Pluton

新鮮的全巖樣品通過(guò)人工重砂方法分選出鋯石,由河北省廊坊市誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)公司完成。挑選晶形好、無(wú)裂隙、透明干凈的自形鋯石顆粒在玻璃板上用環(huán)氧樹(shù)脂固定,并拋光至鋯石中心,用陰極發(fā)光(CL)電子顯微鏡進(jìn)行照相,觀(guān)察鋯石顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu),選取最佳分析點(diǎn)。鋯石U-Pb定年于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICPMS)分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)型號(hào)為Geo Las 2005,ICP-MS型號(hào)為Agilent 7500a,分析方法見(jiàn)文獻(xiàn)[14-16]。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均的計(jì)算均采用軟件Isoplot[17]完成。對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線(xiàn)處理(包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))及U-Th-Pb同位素比值和年齡的計(jì)算)采用軟件ICPMS DataCal[15,18]完成。

全巖主量元素和微量元素、稀土元素的測(cè)試由武漢市綜合巖礦測(cè)試中心完成。主量元素采用等離子體發(fā)射光譜儀(型號(hào)為ICAP6300)分析,除SiO2采用堿熔法測(cè)定外,其他氧化物采用酸溶法測(cè)定,分析精度優(yōu)于2%;微量元素與稀土元素采用質(zhì)譜儀(型號(hào)為T(mén)hermo Elemental X7)、X熒光光譜儀(型號(hào)為1800)分析,分析精度優(yōu)于3%。

2.2 鋯石U-Pb定年

隆木巖體鋯石以淺棕色為主,半透明至透明,多呈柱狀,長(zhǎng)寬比為1∶2~1∶4。鋯石CL圖像顯示鋯石核部較小,具有明顯的核幔結(jié)構(gòu),核部和邊緣具有強(qiáng)烈振蕩韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu),環(huán)帶較窄,顆粒大小為100μm左右(圖3),表明鋯石為巖漿成因鋯石。各巖體鋯石樣品w(Th)/w(U)絕大部分都大于0.1,總體為0.3~0.5,也顯示樣品鋯石為典型巖漿成因鋯石[19]。選取鋯石邊部對(duì)巖漿形成年齡進(jìn)行測(cè)試,并用于代表花崗巖的形成年齡。U-Pb定年分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

圖3 隆木巖體樣品JX11、JX34花崗巖鋯石CL圖像Fig.3 CL Images for Zircons of Granites from Samples JX11 and JX34 in Longmu Pluton

樣品JX11的15個(gè)測(cè)點(diǎn)中,w(Th)為(14.6~517)×10-6,w(U)為(162~2 256)×10-6,w(Th)/w(U)為0.03~0.81;測(cè)點(diǎn)JX11-13的n(206Pb)/n(238U)年齡為1 034 Ma,明顯偏離正態(tài)分布特征,可能為殘留鋯石或繼承鋯石的年齡,在數(shù)據(jù)中沒(méi)有考慮;其余14個(gè)測(cè)點(diǎn)都落在諧和線(xiàn)上[圖4(a)],n(206Pb)/n(238U)年齡為476~433 Ma。樣品JX11的n(206Pb)/n(238U)年齡加權(quán)平均值為(450±9)Ma(加權(quán)均方偏差值為1.8)[圖4(b)],用其代表該巖體的形成年齡。

樣品JX34的17個(gè)測(cè)點(diǎn)中,w(Th)為(144~688)×10-6,w(U)為(435~1 939)×10-6,w(Th)/w(U)為0.25~0.65。17個(gè)測(cè)點(diǎn)中,無(wú)明顯偏大的數(shù)據(jù),測(cè)點(diǎn)JX34-15的n(206Pb)/n(238U)年齡偏小,為206 Ma,推測(cè)為鋯石受晚期熱液活動(dòng)發(fā)生重結(jié)晶年齡,其余16個(gè)測(cè)點(diǎn)n(206Pb)/n(238U)年齡為476~434 Ma[圖5(a)]。樣品JX34的n(206Pb)/n(238U)年齡加權(quán)平均值為(457±6)Ma(加權(quán)均方偏差值為4.7)[圖5(b)],用其代表該巖體的形成年齡。

上述定年結(jié)果表明,隆木巖體由早期中—細(xì)粒黑云母花崗巖((457±6)Ma)與晚期中—細(xì)粒似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖((450±9)Ma)的2次侵入而構(gòu)成,兩者是在相隔約7 Ma內(nèi)先后侵位的。

2.3 主量元素特征

從表2可以看出,巖體總體呈富硅、富堿、富鋁、貧鎂鈣的特征,w(SiO2)較高,為67.19%~73.01%,平均值為70.92%;w(CaO)平均值為1.84%,w(Na2O)平均值為3.23%,w(K2O)較高,平均為4.12%,w(K2O)/w(Na2O)為0.97~1.51,平均為1.28,總體上顯示貧鈉、富鉀的特征;w(Al2O3)為14.27%~16.11%,平均為14.85%,鋁飽和指數(shù)(IASI)均大于1.1,為1.11~1.29;w(Fe)/(w(Fe)+w(Mg))穩(wěn)定且較低,為0.53~0.60;鈣堿指數(shù)ICA為4.19~6.71。這些表明隆木巖體花崗巖屬?gòu)?qiáng)鋁過(guò)飽和巖石。

表1 隆木巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果Tab.1 Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Dating for Longmu Pluton

從圖6(a)可以看出,樣品大部分投在花崗巖區(qū)域,僅1個(gè)樣品位于花崗閃長(zhǎng)巖區(qū)域,與礦物組合相吻合[20];從圖6(b)可以看出,所有樣品都投在過(guò)鋁質(zhì)花崗巖的區(qū)域內(nèi)[21];從圖6(c)可以看出,樣品都投在高鉀鈣堿性系列[22];從圖6(d)可以看出,樣品都落于S型花崗巖區(qū)域內(nèi)[23]。上述巖體主量元素特征與華南S型花崗巖特征相似[24]。隆木加里東期花崗巖是一種強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性S型花崗巖。

2.4 微量元素與稀土元素特征

圖4 隆木巖體樣品JX11花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和年齡圖與直方圖Fig.4 LA-ICP-MS Zircon U-Pb Concordia Diagram and Histogram for Granite from Sample JX11 in Longmu Pluton

圖5 隆木巖體樣品JX34花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和年齡圖與直方圖Fig.5 LA-ICP-MS Zircon U-Pb Concordia Diagram and Histogram for Granite from Sample JX34 in Longmu Pluton

從表2可以看出,隆木巖體稀土元素含量總量偏低,wREE為(113~176)×10-6。巖體具有較高的wLREE/wHREE(7.38~9.92)和w(La)N/w(Yb)N(7.60~13.08),輕稀土元素富集,配分模式顯示稀土元素和明顯右傾型[圖7(a)][25]。輕稀土元素和重稀土元素比值較大,為1.98~2.74,與地殼的比值(2.65~2.93)相當(dāng),顯著超過(guò)地幔和地核,說(shuō)明該花崗巖巖漿形成的物質(zhì)主要來(lái)自于地殼熔融。Eu異常(δ(Eu))小于1.0,為0.38~0.67,Eu虧損程度中等偏高,反映巖漿作用過(guò)程中發(fā)生了斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。輕稀土元素一側(cè)曲線(xiàn)較重稀土元素一側(cè)陡,輕稀土元素的分餾較重稀土元素明顯。

該巖體微量元素化學(xué)特征表明,隆木花崗巖是一種典型的低Sr(w(Sr)<150×10-6)、低Yb(w(Yb)<2.5×10-6)的花崗巖,是一種地殼中等厚度(30~50 km)下熔融形成的低Sr、低Yb花崗巖[26]。微量元素標(biāo)準(zhǔn)化分布曲線(xiàn)顯示,巖體中Rb、Th+U、La+Ce、P、Nd、Zr+Hf+Sm相對(duì)富集,Ba、Nb、Sr、Ti相對(duì)虧損[圖7(b)][27],與南嶺地區(qū)S型或殼源型花崗巖相似[24,28]。由此可知,隆木花崗巖是一種低Ba、低Sr花崗巖,這類(lèi)花崗巖是殼源物質(zhì)低程度部分熔融的產(chǎn)物[29]。

3 討 論

3.1 巖體物源區(qū)分析

巖石地球化學(xué)特征表明,贛南隆木花崗巖是強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖。Sylvester認(rèn)為強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖是地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物[30]。劉昌實(shí)等對(duì)華南地區(qū)不同物源成因的花崗巖地球化學(xué)特征進(jìn)行總結(jié)對(duì)比,提出了華南不同物源成因花崗巖化學(xué)成分的平均值[31],研究區(qū)隆木花崗巖體地球化學(xué)特征與殼源改造(重熔)系列十分吻合,也說(shuō)明了研究區(qū)加里東期巖體來(lái)源于地殼的重熔。陳國(guó)能對(duì)花崗巖成因形成機(jī)制提出新的解釋?zhuān)J(rèn)為花崗巖起因于上地殼巖石的原地熔融或重熔[32]。王德滋等指出:Rb和K有相似的地球化學(xué)性質(zhì),隨著殼幔分異與陸殼演化,Rb富集于成熟度高的地殼中;Sr和Ca有相似的地球化學(xué)行為,在成熟度低、演化不充分的地殼中富集,w(Rb)/w(Sr)能靈敏記錄源區(qū)物質(zhì)性質(zhì)[33]。隆木巖體w(Rb)/w(Sr)為0.60~2.82,平均值為1.68,明顯高于大陸地殼與上地殼的平均值,說(shuō)明巖體來(lái)源于成熟上地殼物質(zhì)熔融。

圖6 隆木巖體(K2O+Na2O)-SiO2、A/NK-A/NCK、K2O-SiO2及ACF圖解Fig.6 (K2O+Na2O)-SiO2,A/NK-A/NCK,K2O-SiO2and ACF Diagrams for Longmu Pluton

圖7 隆木巖體微量元素蛛網(wǎng)圖解和稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線(xiàn)Fig.7 Trace Element Spider Diagram and Chondrite-normalized REE Patterns for Longmu Pluton

表2 隆木巖體主量元素、稀土元素和微量元素分析結(jié)果Tab.2 Major,Rare Earth Element and Trace Compositions for Longmu Pluton

可以利用Rb-Sr-Ba系統(tǒng)比值確定花崗巖物源區(qū)的成分[30]。從圖8(a)可以看出,隆木巖體具有較低的w(Rb)/w(Sr)(0.60~2.82)和w(Rb)/w(Ba)(0.26~0.56),除2個(gè)樣品投在富黏土區(qū)域以外,其余樣品都投在貧黏土區(qū)域,沒(méi)有樣品點(diǎn)靠近玄武巖區(qū)域內(nèi)[32]。

Sylvester提出根據(jù)w(CaO)/w(Na2O)來(lái)判別花崗巖物源區(qū)物質(zhì)成分,當(dāng)w(CaO)/w(Na2O)<0.3時(shí),表示花崗巖物源區(qū)物質(zhì)為泥質(zhì)巖;而當(dāng)w(CaO)/w(Na2O)>0.3時(shí),表明花崗巖源區(qū)物質(zhì)為砂質(zhì)巖成分[30]。通過(guò)對(duì)隆木巖體w(CaO)/w(Na2O)進(jìn)行計(jì)算,10個(gè)樣品中只有1個(gè)樣品的w(CaO)/w(Na2O)小于0.3,為0.27,其余的w(CaO)/w(Na2O)(0.44~0.80)都大于0.3,說(shuō)明研究區(qū)早古生代花崗巖體物源區(qū)物質(zhì)為砂質(zhì)巖成分。從圖8(b)可以看出,隆木花崗巖7個(gè)樣品都投影在變質(zhì)砂巖部分熔融區(qū)域內(nèi),說(shuō)明隆木花崗巖體的物質(zhì)來(lái)源為來(lái)自地殼部位變質(zhì)砂巖的部分熔融[34]。通過(guò)上述方法對(duì)隆木花崗巖源區(qū)的判別可知,隆木花崗巖物質(zhì)來(lái)源為變質(zhì)砂巖的部分熔融,屬于成熟上地殼的砂質(zhì)巖物源區(qū)。

圖8 隆木巖體Rb/Sr-Rb/Ba圖解和C/MF-A/MF圖解Fig.8 Rb/Sr-Rb/Ba and C/MF-A/MF Diagrams for Longmu Pluton

3.2 巖體形成構(gòu)造環(huán)境判別

研究表明,強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖形成于陸-陸碰撞或板塊俯沖的早期擠壓環(huán)境及后碰撞伸展減薄構(gòu)造背景下[35-36]。在K2O-SiO2圖解中,樣品都投影于高鉀鈣堿性系列,高鉀鈣堿性系列巖漿巖是后碰撞巖漿活動(dòng)的重要特征之一[37]。從圖9(a)可以看出,橫市地區(qū)隆木巖體樣品都投影于后碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi)[38]。從圖9(b)可以看出,隆木巖體6個(gè)樣品都位于后造山花崗巖區(qū)域內(nèi)[39]。從地質(zhì)特征來(lái)看,巖體花崗巖以塊狀構(gòu)造為主,不具有巖石礦物定向特征,巖體與圍巖缺乏主動(dòng)就位的構(gòu)造形跡,說(shuō)明巖體可能形成于相對(duì)張性的構(gòu)造環(huán)境之中。陳旭等對(duì)贛南崇義至永新地區(qū)奧陶紀(jì)筆石進(jìn)行研究,認(rèn)為發(fā)生于贛南奧陶紀(jì)和志留紀(jì)期間廣西運(yùn)動(dòng)的時(shí)間正是由隴溪組的深水筆石相轉(zhuǎn)為韓江組淺水碎屑巖相的時(shí)間,贛南地區(qū)廣西運(yùn)動(dòng)發(fā)生的時(shí)間為470~460 Ma,說(shuō)明隆木花崗巖體形成于碰撞造山向非造山轉(zhuǎn)化過(guò)渡的后碰撞環(huán)境[40]。這些特征表明,贛南橫市地區(qū)隆木花崗巖體形成于后造山環(huán)境,是在碰撞之后的拉張減壓條件下形成的。

圖9 隆木巖體Rb/30-Hf-3Ta圖解和Al2O3-SiO2圖解Fig.9 Rb/30-Hf-3Ta and Al2O3-SiO2Diagrams for Longmu Pluton

3.3 區(qū)域構(gòu)造意義及成巖模式

通過(guò)對(duì)前人在華南內(nèi)陸加里東期花崗巖的研究[3-7],結(jié)合本文早古生代晚期花崗巖體鋯石定年數(shù)據(jù)表明,華南陸內(nèi)早古生代晚期花崗巖呈面狀分布,不具線(xiàn)性構(gòu)造格局。華南陸內(nèi)加里東期巖體地球化學(xué)研究表明,在一直被認(rèn)為是華夏板塊與揚(yáng)子板塊俯沖縫合線(xiàn)的玉山—萍鄉(xiāng)—茶陵—郴州—灌陽(yáng)—柳州一線(xiàn)兩側(cè)的加里東期巖體具有相似的地球化學(xué)特征[41]。在華南內(nèi)陸沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與加里東期花崗巖同期的火山巖;以往在閩北地區(qū)發(fā)現(xiàn)的早古生代蛇綠巖和火山巖(全巖Rb-Sr年齡為(560.8±14)Ma)[8],通過(guò)現(xiàn)今精確鋯石U-Pb定年,獲取了年齡分別為(795± 7)Ma和(818±9)Ma的新元古代年齡信息[42-43];沿政和—大浦?jǐn)嗔褞?、紹興—江山—萍鄉(xiāng)斷裂帶等原認(rèn)為屬蛇綠巖套內(nèi)的中基性與超基性巖都給出了新元古代年齡信息,而沒(méi)有給出早古生代的年齡信息,如桂北鷹揚(yáng)關(guān)群基性火山巖鋯石TIMS U-Pb年齡為(819±11)Ma[44]。因此,基于早古生代蛇綠巖與火山巖所提出的華南加里東期的?。懪鲎材J剑?]并不能解釋華南加里東運(yùn)動(dòng)構(gòu)造屬性。

在新元古代初期,華夏地塊與揚(yáng)子地塊四堡運(yùn)動(dòng)或晉寧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生碰撞,導(dǎo)致華南洋消失,形成統(tǒng)一華南地塊[42];新元古代蛇綠巖套與火山巖的發(fā)現(xiàn),表明在成冰紀(jì)時(shí)期華南地區(qū)由于深部地幔巖漿活動(dòng)的影響而發(fā)生裂解[45]。這一裂解事件使原先的華夏地塊被肢解成許多次級(jí)塊體,如武夷、贛中南、云開(kāi)等塊體。通過(guò)對(duì)華南地區(qū)早古生代地層古生物學(xué)、地球化學(xué)與沉積古地理的研究,裂解的塊體之間是淺海—半深海的環(huán)境。沈渭洲等對(duì)贛南井岡山地區(qū)早古生代地層沉積巖進(jìn)行地球化學(xué)研究,認(rèn)為井岡山地區(qū)寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)時(shí)期的沉積盆地為新元古代短暫統(tǒng)一的華南地塊形成后因Rondinia超大陸裂解而形成的,屬于淺海—半深海環(huán)境,殘余塊體之間沒(méi)有洋盆分隔[46],可能具有統(tǒng)一的陸殼基底[11]。華南加里東運(yùn)動(dòng)的主要根源是不同地塊碰撞拼貼增生造成的,是一種陸內(nèi)造山過(guò)程。華南地區(qū)加里東花崗巖是由華夏陸塊與揚(yáng)子地塊以及華夏古陸內(nèi)部次級(jí)塊體之間的碰撞拼貼作用形成的。

成巖物質(zhì)來(lái)自成熟上地殼變質(zhì)砂巖的部分熔融,沒(méi)有幔源物質(zhì)的參與,形成于伸展減壓的后碰撞環(huán)境。華南加里東運(yùn)動(dòng)是在Rondinia超大陸裂解與岡瓦納超級(jí)大陸形成的構(gòu)造背景下形成的。隨著Rondinia超大陸裂解(900 Ma),中國(guó)華夏陸塊與揚(yáng)子陸塊發(fā)生不同程度的裂解,華夏陸塊裂解成云開(kāi)、贛南、浙閩等次級(jí)塊體。隨著岡瓦納超級(jí)大陸的形成,各裂解次級(jí)塊體以及揚(yáng)子陸塊之間發(fā)生多期次碰撞過(guò)程,逐步形成統(tǒng)一的華南大陸。在中奧陶世,可能受華夏陸塊北側(cè)揚(yáng)子型地體群拼貼及南東側(cè)未知地體群碰撞-拼貼影響,華夏陸塊之間海盆被擠壓關(guān)閉,形成華南早古生代造山帶[42]。塊體的碰撞拼貼使早古生代地層褶皺隆升,地殼加厚。湘東板杉鋪地區(qū)發(fā)育的埃達(dá)克質(zhì)花崗閃長(zhǎng)巖揭示了華南早古生代時(shí)期經(jīng)歷了地殼增生事件[10]。加厚地殼減薄,進(jìn)入伸展應(yīng)力體制。強(qiáng)烈擠壓使地殼縮短變厚、地溫增高,上地殼某一深部達(dá)到巖石初熔溫度,上地殼砂質(zhì)巖物源區(qū)逐漸軟化并部分熔融,形成鋁過(guò)飽和花崗巖巖漿,華夏古陸殘塊的匯聚為巖漿層的形成與向上移動(dòng)至地殼淺部提供了能量[32,47]。鋁過(guò)飽和花崗巖巖漿在后造山伸展-減壓背景下上升侵位,形成隆木花崗巖體(圖10)。

圖10 隆木花崗巖演化過(guò)程Fig.10 Evolution Process of Longmu Pluton

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)江西贛州橫市地區(qū)加里東期隆木花崗巖體以黑云母花崗巖為主,似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖次之。巖體SiO2含量較高,鋁飽和指數(shù)均大于1,為1.11~1.29,w(K2O)/w(Na2O)為0.97~1.51,平均為1.28,屬?gòu)?qiáng)鋁過(guò)飽和巖石。δ(Eu)小于1.0,為0.38~0.67,顯示Eu的負(fù)異常,巖體Rb、Th+U、K、La+Ce、P、Nd、Zr+Hf+Sm相對(duì)富集,Ba、Nb、Sr、Ti相對(duì)虧損。巖石地球化學(xué)表明,橫市地區(qū)加里東期花崗巖體屬過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性S型花崗巖,其物質(zhì)來(lái)源為成熟上地殼變質(zhì)砂巖的部分熔融。

(2)隆木巖體黑云母花崗巖與似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為(457±6)Ma和(450±9)Ma,反映隆木巖體是在晚奧陶世脈動(dòng)式侵位形成的,成巖年齡為(457±6)~(450±9)Ma,這個(gè)時(shí)間與贛南崇義至永新地區(qū)奧陶紀(jì)筆石研究的結(jié)果相對(duì)應(yīng):隴溪組的深水筆石相轉(zhuǎn)為韓江組淺水碎屑巖相的時(shí)間(470~460 Ma)。這個(gè)時(shí)間也是華南加里東(廣西運(yùn)動(dòng))發(fā)生的時(shí)期。

(3)隆木巖體以塊狀構(gòu)造為特征,礦物不具有明顯定向性,巖體與圍巖缺乏主動(dòng)就位的構(gòu)造形跡,地質(zhì)特征與地球化學(xué)特征表明,隆木花崗巖體形成于后造山環(huán)境,是在碰撞之后的拉張減壓條件下形成的。巖體形成于中奧陶世加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(廣西運(yùn)動(dòng))后期的伸展環(huán)境,是華夏古陸與揚(yáng)子古陸在新元古代碰撞后發(fā)生裂解,在中奧陶世再次發(fā)生陸內(nèi)碰撞使得地殼加厚部分重融,造山后期(晚奧陶世)地殼伸展減薄,由上地殼砂質(zhì)源區(qū)物質(zhì)部分熔融形成S型花崗質(zhì)巖漿,在伸展構(gòu)造體制下上升至地殼淺部形成隆木花崗巖體。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡召初老師在鋯石U-Pb同位素測(cè)試中提供了幫助,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室給予了大力支持,程萬(wàn)強(qiáng)博士研究生以及王軍、李學(xué)剛、楊振寧碩士研究生在野外調(diào)查與論文修改過(guò)程中給予了幫助,在此一并謝忱。

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Formation Age and Geochemical Characteristics of Longmu Granite
Body in Ganzhou,Jiangxi Province and Its Tectonic Significance

HU Gang1,ZHONG Da-h(huán)ong2,DENG Xin1,YANG Kun-guang1
(1.School of Earth Sciences,China University of Geosciences,Wuhan 430074,Hubei,China;
2.Jiangxi Provincial Institute of Geological Survey,Nanchang 330030,Jiangxi,China)

In order to find out the formation age and evolution process of Longmu Granite in Ganzhou of Jiangxi Province,LA-ICP-MS zircon U-Pb dating and isotope geochemistry of biotite granite and like-porphyritic biotite monzogranite in Longmu Pluton were studied.The results showed that the ages of zircon U-Pb dating of biotite granite and like-porphyritic biotite monzogranite were(457±6)Ma and(450±9)Ma respectively,which indicated that the pluton emplaced in Late Ordovician;aluminum saturation index was 1.11-1.29,the ratio of contents(mass fractions)of K2O and Na2O was 0.97-1.51,so the plutons were categorized as strong peraluminous and high potassium calc-alkaline;according to the ACF diagram,the pluton wasplotted in the field of S-type granite;Longmu Pluton was enriched in Rb,Th+U,La+Ce,P,Nd,Zr+Hf+Sm and depleted in Ba,Nb,Sr,Ti,so the pluton belonged to the granite with low Ba and Sr on the whole;the ratio of contents of Rb and Sr was 0.60-2.82 with an average of 1.68,which was higher than the average of continental crust and supracrust,so the pluton was categorized as crustal derived granite;according to the A/MF-C/MF diagram,the provenance of pluton was psammite;the content of rare earth element of pluton was lower((113-176)×10-6),the enrichment of light rare earth element was significant,the distribution pattern was significantly right-wing type,and Eu anomaly was 0.38-0.67 and the depletion was more than middle;chemical composition showed that the pluton was S-type strong peraluminous high potassium calc-alkaline granite which was a kind of crustal derived granite,and magma protolith was the psammite source of mature supracrust;the tectonic discrimination diagram,zircon U-Pb dating and field characteristics indicated the pluton emplaced in a post-orogenic extension environment.In general,the emplacement time of Longmu Pluton was the late of Early Paleozoic under the control of Caledonian Movement;Cathaysia Plate and Yangtze Plate collided in Neoproterozoic and then cracked,and in the middle of Ordovician,the two plates happened intracontinental collision again which thickened the crust,and in post-orogenic stage,the crust began to strongly extension and partial melting and formed the mantle crust granite.

geochemistry;zircon U-Pb dating;S-type granite;Longmu Pluton;Caledonian Movement;intracontinental orogeny of South China;Ganzhou;Jiangxi

1672-6561(2012)03-0044-13

2011-12-23

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(基(2010)礦評(píng)01-14-06);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40972137)

胡 剛(1989-),男,江西南昌人,理學(xué)碩士研究生,E-mail:hugang1018@yahoo.com.cn。

P588.12+1;P597+.3

A

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