龐超偉 ,時 毓 , ,唐遠蘭 ,梁任鑫 ,劉希軍
1. 桂林理工大學(xué) 廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室,桂林 541004;
2. 桂林理工大學(xué) 有色金屬礦產(chǎn)勘查與資源高效利用協(xié)同創(chuàng)新中心,桂林 541004;
3. 南京大學(xué) 內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室,南京 210023
華南大陸由揚子板塊和華夏板塊拼合而成,自元古宙以來,經(jīng)歷了不同屬性與規(guī)模的構(gòu)造復(fù)合、疊加與改造,形成了現(xiàn)今復(fù)雜多樣的面貌(舒良樹,2012;張國偉等,2013)。其造山過程及相互關(guān)系對于揭示華南自元古宙以來的大地構(gòu)造演化具有重要的科學(xué)意義,長期以來一直是國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家關(guān)注的區(qū)域(Cawood et al., 2013; Charvet, 2013; Li et al., 2017; Xu et al., 2017; Jia et al., 2017; Zhao et al.,2019; Wang et al., 2020; Tian et al., 2020)。顯生宙以來強烈、多期次的構(gòu)造疊覆和改造以及不同期次的巖漿侵入破壞,加之巨厚的沉積巖覆蓋其上,相關(guān)時期的巖漿巖埋藏深、出露少,故使得許多有關(guān)結(jié)合帶的重大地質(zhì)問題變得撲朔迷離。特別是揚子板塊和華夏板塊結(jié)合帶的西南端(廣西境內(nèi)),關(guān)于兩板塊的拼合位置、板塊間的盆地性質(zhì)和閉合時間、碰撞造山的動力學(xué)機制和驅(qū)動力以及構(gòu)造演化過程等關(guān)鍵地質(zhì)問題一直存在分歧。如在拼合位置上,不同研究者從不同的切入點研究得到的結(jié)果不盡相同(舒良樹,2012;張國偉等,2013;彭松柏等,2016a, b;趙國英等,2016;覃小鋒等,2017;Ding et al., 2017; Li et al., 2017; Jia et al., 2017; Yan et al., 2017; Guo and Gao, 2018; Huang et al., 2019; Liu et al., 2020; Tian et al., 2020)。多數(shù)學(xué)者認為揚子與華夏板塊在欽—杭結(jié)合帶西南段于新元古代隨著Rodinia超大陸的聚合拼合為統(tǒng)一的古華南大陸,隨后在新元古代晚期再次發(fā)生裂解,但揚子板塊與華夏板塊之間屬于板內(nèi)裂谷環(huán)境,并未出現(xiàn)“華南洋”,而后隨著加里東運動而閉合形成造山體系(舒良樹,2012;張國偉等,2013;Li et al., 2017;
Jia et al., 2017; Yan et al., 2017; Huang et al., 2019; Liu et al., 2020; Li et al., 2021; Kong et al., 2021; Tang et al., 2021; 劉明輝等,2021);同時,有部分學(xué)者認為早古生代揚子板塊與華夏板塊之間存在有“華南洋”,至少在欽—杭結(jié)合帶的西南端存在過,其間存在“弧—溝—盆”俯沖構(gòu)造體系(Wang et al.,2007; 彭松柏等,2016a, b;趙國英等,2016;覃小鋒等,2017;Liu et al., 2018)。前人關(guān)于該問題的研究多數(shù)來源于花崗巖,對基性巖的研究明顯缺乏,且花崗巖的形成主要記錄了地殼物質(zhì)的再生和改造,基性火成巖卻可以更有效地反應(yīng)其地幔源區(qū)性質(zhì)以及深部動力學(xué)背景。近年來,在桂東南—桂東北地區(qū)發(fā)現(xiàn)的加里東期(變質(zhì))基性—中基性火成巖(覃小鋒等,2013,2017;彭松柏等,2006a;彭松柏等,2016a, b;朱安漢等,2016;Jia et al., 2017)是研究華南加里東構(gòu)造屬性及深部動力學(xué)背景的重要突破口。
桂東南糯垌—安平地區(qū)地處華夏板塊與欽—杭結(jié)合帶的交接部位,是研究和解決華南西南段重大爭議問題的重要區(qū)域。本文在前人工作基礎(chǔ)上,對桂東南糯垌—安平地區(qū)的(變質(zhì))基性火成巖進行了系統(tǒng)的野外地質(zhì)、巖石學(xué)、年代學(xué)和元素地球化學(xué)特征等方面的研究,探討了其形成時代和構(gòu)造背景,以期為華南地區(qū)早古生代構(gòu)造屬性和深部動力學(xué)特征提供重要的科學(xué)依據(jù)。
研究區(qū)位于桂東南岑溪地區(qū),華南板塊的西南端,于揚子與華夏板塊結(jié)合帶上或附近;大地構(gòu)造位置上處于欽—杭結(jié)合帶西南端,南東為華夏板塊,北西為揚子板塊(圖1a)。區(qū)域上,據(jù)《廣西壯族自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志》(廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局,2018)修編后的劃分,研究區(qū)處于“欽州殘余地槽”、“大瑤山凸起”和“云開臺隆”三者的接合部位,博白—岑溪—羅定—廣寧斷裂帶東南側(cè);主要出露地層由老至新為奧陶系、志留系、泥盆系、三疊系、侏羅系、白堊系及第四系,發(fā)育有早古生代火山巖系、變基性巖系、花崗巖和中生代花崗巖(圖1b)。桂東南地區(qū)近年來發(fā)現(xiàn)多處(變質(zhì))基性火成巖,集中出露于岑溪市糯垌鎮(zhèn)林場與安平鎮(zhèn)白板—大爽、云開地區(qū)北緣歸義鎮(zhèn)洞尾一帶、大瑤山東南緣地區(qū)等。
本次研究區(qū)為梧州市岑溪市糯垌鎮(zhèn)和安平鎮(zhèn),共采集了5件樣品。
樣品CX2018-005-3和CX2018-005-4采于梧州市岑溪市糯垌鎮(zhèn)油茶林場公路邊(23°02′05.75″ N,111°02′29.32″ E),采樣處較破碎,樣品新鮮面呈灰黑色,變晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造(圖2a,2c)。樣品CX2018-005-3主要由普通角閃石(70%±)、斜長石(20%±)和石英(9%±)組成,副礦物為磁鐵礦(1%±)。普通角閃石呈菱形、短—長柱狀、長條狀等形態(tài)無規(guī)則分布,部分角閃石發(fā)生陽起石化;斜長石呈他形板狀,粒徑為0.05~0.15 mm,表面因絹云母化而具臟感;石英呈他形粒狀,粒徑為0.04~0.15 mm,分布于普通角閃石和斜長石之間或作為包體分布于普通角閃石內(nèi)部,見有脈狀分布(圖2b);褐簾石呈粒狀集合體不均勻分布于普通角閃石周圍,粒徑為0.05~0.15 mm,定名為陽起石化斜長角閃巖。樣品CX2018-005-4主要由普通角閃石(70%±)、斜長石(20%±)和石英(8%±)組成,副礦物為磁鐵礦(2%)。該樣品與上述樣品除礦物含量略有差異外,各礦物特征相似(圖2d),定名為陽起石化斜長角閃巖。
圖2 梧州市岑溪市糯垌鎮(zhèn)林場陽起石化斜長角閃巖(CX2018-005-3,CX2018-005-4)手標本及顯微鏡下特征Fig. 2 Hand specimen and microscope features of the actinolitization amphibolites (CX2018-005-3, CX2018-005-4)in Linchang, Nuodong, Cenxi, Wuzhou
樣品DS2018-006-1為火山角礫巖,采于梧州市岑溪市安平鎮(zhèn)白板村水泥路旁(23°06′15″ N,111°10′17″ E),露頭新鮮,呈灰黑—黑色,可見火山角礫,大小約2~10 mm;石英脈貫穿巖石,寬約2 cm,還可見少量暗色礦物(圖3a,3b)。采樣點240°方向約10 m處,見一火山角礫巖帶,帶上火山角礫巖清晰可見,呈棱角狀,大小約10~30 mm;另距該點240°方向約15 m處居民房后,可見酸—中—基性巖互層,風(fēng)化較嚴重。該樣品鏡下可見塑性玻屑(>90%)、晶屑(8%±)和巖屑(1%~2%),塑性玻屑呈透鏡狀、豆莢狀、蚯蚓狀,被強烈壓扁或呈薄細紋狀,拉長揉皺,棱角有圓滑現(xiàn)象。晶屑主要由斜長石、石英和方解石組成,斜長石呈他形板狀,長軸長0.02~0.3 mm,邊緣受熔蝕而呈圓滑狀;石英呈不規(guī)則或不完整六邊形,具裂紋,邊緣多受熔蝕;方解石呈板狀,充填于巖石裂隙中,大小為0.05~0.15 mm。巖屑呈球粒狀結(jié)構(gòu)無規(guī)則分布于其中(圖3)。樣品DS2018-007-1和DS2018-007-2采于梧州市岑溪市安平鎮(zhèn)大爽村北西方向約200 m的山澗旁(23°06′07″ N,111°10′08.40″ E),兩樣品均為火山角礫巖,露頭新鮮,呈灰黑—黑色(圖4a,4e)。樣品DS2018-007-1和DS2018-007-2由塑性玻屑(>90%)、晶屑(8%±)和巖屑(1%~2%)組成,樣品DS2018-007-1的晶屑中含有普通輝石和普通角閃石,普通輝石呈他形粒狀集合體,大小為0.01~0.02 mm;普通角閃石呈短—長柱狀、長條狀等形態(tài)無規(guī)則分布(圖4c,4d)。此兩件樣品的塑性玻屑、晶屑和巖屑特征與樣品DS2018-006-1相似,僅分布和排列方式有差異(圖4)。
圖3 梧州市岑溪市安平鎮(zhèn)白板火山角礫巖(CX2018-006-1)野外、手標本照片及顯微鏡下特征Fig. 3 Photographs of field, hand specimen and microscope features of the volcanic breccias (DS2018-006-1)in Baiban, Anping, Cenxi, Wuzhou
圖4 梧州市岑溪市安平鎮(zhèn)大爽火山角礫巖(CX2018-007-1、DS2018-007-2)野外、手標本照片及顯微鏡下特征Fig. 4 Photographs of field, hand specimen and microscope features of the volcanic breccias (DS2018-007-1, DS2018-007-2) in Dashuang, Anping, Cenxi, Wuzhou
全巖主量元素成分在桂林理工大學(xué)隱伏金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室運用ZSX Primus Ⅱ X射線熒光光譜儀(XRF)測定,分析精度優(yōu)于2%,實驗具體方法可參考Franzini等(1972)。全巖微量元素成分在桂林理工大學(xué)隱伏金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室運用Agilent 7500cx電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定,分析精度優(yōu)于2%,實驗具體方法可參考高劍峰等(2003)。
鋯石分選在河北廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成。鋯石的定年測定工作是在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室完成的,測試所用儀器為激光電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICPMS),激光取樣系統(tǒng)New Wave Research 213 nm與Agilent 7500s ICP-MS連接,分析采用的激光束斑直徑為32 μm,頻率為5 Hz。在各組分析前后都進行了兩次標樣GJ分析,每組分析包含了12個樣品點,各組分析均包含有標樣Muk Tank的分析,用來檢查儀器的穩(wěn)定性及分析結(jié)果的可靠性。樣品的同位素比值及元素含量計算采用Glitter(ver. 4. 0)軟件,使用ComPbCorr#3-15G程序(Andersen, 2002)進行普通鉛校正,年齡及諧和圖繪制采用Isoplot程序。本文的圖件及討論中,對年齡較老(>1.0 Ga)的鋯石均采用207Pb/206Pb年齡,而對年齡較?。ǎ?.0 Ga)的鋯石均采用206Pb/238U年齡(Griffin et al., 2004)。
3.1.1 主量元素特征
糯垌鎮(zhèn)油茶林場陽起石化斜長角閃巖(變質(zhì)基性巖)的SiO2含量變化范圍小(49.24~49.68 wt%),A12O3含量變化范圍為14.56~14.87 wt%,K2O含量為0.07~0.10 wt%,全堿(Na2O+K2O)含量為2.88~3.03 wt%,Na2O>K2O,Mg#為62.39~ 66.30(附表1);安平鎮(zhèn)白板—大爽一帶的火山角礫巖SiO2含量變化范圍大(47.75~61.80 wt%),A12O3含量變化范圍較大(11.92~15.92 wt%),K2O含量為0.08~1.77 wt%,全堿含量為3.99~7.01 wt%,Na2O>K2O,Mg#為57.06~63.23(附表2)。在SiO2-(Na2O+K2O)分類圖解(圖5a)和(Zr/TiO2)*0.0001-SiO2分類圖解(圖5b)中,糯垌油茶林場樣品均落在了玄武巖和拉斑玄武巖區(qū)域;而安平鎮(zhèn)白板—大爽一帶出露的火山角礫巖樣品相對復(fù)雜,在SiO2-(Na2O+K2O)分類圖解中分別落在堿性粗面玄武巖、堿性玄武巖和安山巖區(qū)(圖5a),在(Zr/TiO2)*0.0001分類圖解中,則落在了拉斑玄武巖、堿性玄武巖和安山巖區(qū)(圖5b),指示該區(qū)火山角礫巖中存在部分中性火山巖類。在此,引用前人(彭松柏等,2016a, b;覃小鋒等,2017)在該區(qū)(變質(zhì))中—基性火成巖所得數(shù)據(jù)進行對比分析,詳見下文討論部分。
圖5 桂東南糯垌—安平地區(qū)(變質(zhì))中—基性火成巖SiO2-(Na2O+K2O)分類圖解(a)(據(jù)Le Maitre et al., 2002)和(Zr/TiO2*0.0001)-SiO2分類圖解(b)(據(jù)Winchester and Floyd, 1977)Fig. 5 SiO2 vs. (Na2O+K2O) (a) (Le Maitre et al., 2002) and (Zr/TiO2*0.0001) vs. SiO2 (b) (after Winchester and Floyd, 1977) diagrams of metamorphic intermediate-basic igneous rocks from Nuodong-Anping in southeastern Guangxi
3.1.2 微量元素特征
糯垌鎮(zhèn)油茶林場一帶陽起石化斜長角閃巖樣品表現(xiàn)為虧損—平坦型的稀土配分模式(圖6a),稀土元素總量(ΣREE)低(37.48×10-6~47.29 ×10-6),LREE/HREE為1.37~1.46,輕、重稀土分餾程度低(LaN/YbN為0.76~0.82),Eu表現(xiàn)為弱負異常(δEu為0.86~0.92)(附表1);樣品表現(xiàn)為Th、U和Pb等大離子親石元素相對富集,而Rb、Ba、K、Sr略虧損,高場強元素Nb、Ta、Zr、Hf、Ti平坦—略虧損的特征(圖6c)。安平鎮(zhèn)白板—大爽一帶樣品呈現(xiàn)輕稀土元素富集,重稀土元素虧損的特征,表現(xiàn)為整體右傾趨勢(圖6b),稀土元素總量(ΣREE)不高(51.73×10-6~95.40×10-6),LREE/HREE為5.41~7.06,輕、重稀土分餾程度較低(LaN/YbN為5.12~8.06),Eu表現(xiàn)為弱負異常(δEu為0.80~0.88)(附表2),說明巖漿巖在結(jié)晶過程中可能有斜長石的分離結(jié)晶或殘留于源區(qū);在原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖6d),表現(xiàn)為富集大離子親石元素(如Rb、Ba、Th、U和Pb),明顯虧損高場強元素(如Nb、Ta、P和Ti等),Nb、Ta明顯負異常的特征,暗示其源區(qū)可能有較多的殼源物質(zhì)加入或在巖漿上升過程中受到大陸地殼物質(zhì)的混染。本文樣品與彭松柏等(2016a, b)和覃小鋒等(2017)在糯垌鎮(zhèn)油茶林場和安平鎮(zhèn)白板—大爽的樣品具有相似的微量元素特征(圖6,附表1、附表2)。
圖6 桂東南糯垌—安平地區(qū)(變質(zhì))中—基性火成巖稀土球粒隕石標準化分布圖(a、b)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(c、d)(球粒隕石、原始地幔標準化數(shù)據(jù)均引自Sun and McDonough , 1989)Fig. 6 REE patterns (a, b) and spider diagrams for trace elements (c, d) of the metamorphic intermediate-basic igneous rocks from southeastern Guangxi (Chondrite-normalization and primitive mantle-normalization values are from Sun and McDonough, 1989)
3.2.1 糯垌鎮(zhèn)油茶林場陽起石化斜長角閃巖
糯垌鎮(zhèn)油茶林場樣品中的鋯石呈長棱柱狀、不規(guī)則他形或似橢圓狀,長度多為30~120 μm,長寬比約為1:1~4.5:1,鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像(圖7)顯示,多數(shù)鋯石顆粒具有明顯的巖漿韻律環(huán)帶且規(guī)則排列,表明其為巖漿鋯石;少量晶面發(fā)生磨圓的鋯石,可能是捕獲的古老鋯石;部分鋯石包含繼承核,具有明顯的核—幔結(jié)構(gòu)。
對陽起石化斜長角閃巖(CX2018-005-3)樣品中的29顆鋯石進行了29次測試分析,得到14個諧和年齡(諧和度≥90%),其Th、U含量分別為47×10-6~4945×10-6和53×10-6~2836×10-6,Th/U比值為0.12~2.09(附表3)。14顆鋯石的年齡分散(圖8a,8b),分布范圍為2484~139 Ma。5顆形成于古元古代(2484~1887 Ma),該組鋯石晶面發(fā)生磨圓且呈亮白色(圖7中4#、6#、14#、19#),28#除晶面發(fā)生磨圓外,還具繼承核(核部年齡為2349±66 Ma),指示該區(qū)域基底中可能存在古元古代物質(zhì)。2顆鋯石形成于新元古代(893 Ma和720 Ma);4顆形成于早古生代(511~400 Ma);3顆形成于中生代(139±3 Ma、241±5 Ma、251±4 Ma)。最年輕的鋯石的諧和年齡指示了該樣品形成于~139 Ma之后。
對陽起石化斜長角閃巖(CX2018-005-4)中的30顆鋯石進行了30次測試分析,得到21個諧和年齡(諧和度≥90%),鋯石大部分以板柱狀半自形—他形晶為主,粒徑為30~120 μm,長寬比為1:1~4:1,其Th、U含量分別為60×10-6~1522×10-6和53×10-6~2228×10-6,Th/U比值為0.12~2.74(附表3)。鋯石表面年齡分散,分布于1917~123 Ma(圖8c,8d),4顆鋯石形成于古元古代(1917~1806 Ma),可能為捕獲鋯石,其表面年齡暗示了該區(qū)深部可能存在有古元古代物質(zhì);11顆形成于中元古代(1799~1215 Ma),可能為捕獲的中元古代早期鋯石;3顆形成于早古生代(478~421 Ma);3顆形成于中生代(212~123 Ma),最年輕的鋯石的諧和年齡指示了該樣品形成于~123 Ma之后。
3.2.2 安平鎮(zhèn)白板—大爽火山角礫巖
安平鎮(zhèn)白板—大爽火山角礫巖樣品中的鋯石形態(tài)較為復(fù)雜,呈短柱狀、長柱狀和不規(guī)則他形狀、渾圓狀和橢球狀等,長度多為40~120 μm,長寬比約為1:1~4:1,多數(shù)鋯石顆粒具有明顯的巖漿韻律環(huán)帶且規(guī)則排列,環(huán)帶較寬,部分具有明顯的核-幔結(jié)構(gòu)(圖7),指示巖漿鋯石的特征,部分晶面被磨圓的可能是捕獲鋯石。
圖7 桂東南糯洞—安平地區(qū)(變質(zhì))中—基性火成巖鋯石陰極發(fā)光(CL)照片F(xiàn)ig. 7 Cathode luminescence (CL) images for zircons of metamorphic intermediate-basic igneous rocks from Nuodong-Aping, southeastern Guangxi
對火山角礫巖(DS2018-006-1)樣品中的30顆鋯石進行了30次測試分析,得到26個諧和年齡(諧和度≥90%),其Th、U含量分別為109×10-6~4913×10-6和112×10-6~1281×10-6,Th/U比值為0.29~4.61(附表3)。鋯石表面年齡分散,分布于3076~138 Ma(圖8e,8f),2顆鋯石形成于中太古代和新太古代(3076 Ma和2579 Ma);5顆鋯石形成于古元古代(2497~1865 Ma),指示該地區(qū)深部基底中存在太古代—古元古代物質(zhì);9顆集中分布于中元古代(1790~1448 Ma);6顆鋯石形成于新元古代(951~576 Ma);3顆形成于早古生代(532~456 Ma);1顆形成于中生代(138±3 Ma)。樣品中最年輕的鋯石的諧和年齡指示其成巖時代應(yīng)晚于~138 Ma。
對火山角礫巖(DS2018-007-1)樣品中的30顆鋯石進行了30次測試分析,得到28個諧和年齡數(shù)據(jù)(諧和度≥90%),其Th、U含量分別為1×10-6~2051×10-6和27×10-6~3089×10-6,Th/U比值為0.05~3.01(附表3)。鋯石表面年齡分散,分布于2538~453 Ma(圖8g,8h),1顆鋯石形成于新太古代(2583 Ma);2顆形成于古元古代(2496 Ma和1836 Ma);5顆形成于中元古代(1496~1018 Ma);10顆年齡集中于新元古代(983~603 Ma);10顆年齡集中于早古生代(533~432 Ma)。該樣品中的捕獲鋯石指示源區(qū)可能存在新太古代、古元古代和中元古代的古老物質(zhì)。最年輕的6顆早古生代鋯石的平均值為450±7 Ma,很可能指示該樣品形成于加里東期(~450 Ma)。
對火山角礫巖(DS2018-007-2)樣品中的30顆鋯石進行了30次測試分析,得到27個諧和年齡(諧和度≥90%),其Th、U含量分別為1×10-6~2257×10-6和30×10-6~1765×10-6,Th/U比值為0.02~1.95(附表3)。鋯石表面年齡分散,分布于2695~447 Ma (圖8i-8j),1顆形成于新太古代(2695 Ma);5顆形成于古元古代(2498~1843 Ma);6顆形成于中元古代(1351~1013 Ma);12顆年齡集中于新元古代(984~578 Ma);3顆年齡集中于早古生代(504~447 Ma)。最年輕的2顆早古生代鋯石的平均值為452±7 Ma,該樣品和樣品DS2018-007-1的采樣位置相同,該年齡很可能指示該樣品形成于加里東期(~452 Ma)。
圖8 桂東南糯洞—安平地區(qū)(變質(zhì))中—基性火成巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig. 8 U-Pb Concordia diagrams for zircons of metamorphic intermediate-basic igneous rocks from Nuodong-Aping, southeastern Guangxi
研究區(qū)(變質(zhì))中—基性火成巖年齡近年來已有一定的報道,彭松柏等(2016a, b)在糯垌鎮(zhèn)油茶林場和安平鎮(zhèn)大爽村一帶的基性火成巖中測得鋯石U-Pb年齡為443~437 Ma;趙國英等(2016)在新地—安平地區(qū)發(fā)現(xiàn)249±3 Ma的角閃輝長巖;隨后覃小鋒等(2017)亦在糯垌油茶林場和安平鎮(zhèn)大爽村一帶的(變質(zhì))基性火成巖中測得443~442 Ma的鋯石U-Pb年齡。而本文的鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)表明,在桂東南糯垌—安平地區(qū),除加里東期的基性巖漿活動外,還存在早白堊紀(燕山期)的巖漿活動,在糯垌和安平地區(qū)出現(xiàn)了形成時代晚于~139~123 Ma的陽起石化斜長角閃巖和火山角礫巖。在安平地區(qū),本文也發(fā)現(xiàn)了形成于早古生代加里東期的火山角礫巖(452~450 Ma)。在燕山期(或之后)形成的陽起石化斜長角閃巖(變質(zhì)基性巖)和火山角礫巖中,也有早古生代的巖漿活動記錄,研究區(qū)加里東期巖漿活動最為強烈。
前文已提及,研究區(qū)鋯石大都為捕獲鋯石,LA-ICP-MS 鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示,其諧和年齡較為分散,含有少量的中太古代—新太古代和古元古代捕獲鋯石,指示了桂東南糯垌—安平地區(qū)深部存在太古代和古元古代的古老基底物質(zhì)。樣品中有兩組中元古代巖漿鋯石年齡峰值(1770 Ma,n=9;1704 Ma,n=8),還含有大量新元古代巖漿鋯石,年齡較為分散(984~576 Ma,n=30),另有一組早古生代巖漿鋯石年齡峰(473 Ma,n=10),分別記錄了華南地區(qū)中元古代、新元古代和早古生代的構(gòu)造-巖漿事件,揭示華南地區(qū)的構(gòu)造演化具有多成因、多階段、多旋回幕式生長的特征。
關(guān)于華南早古生代加里東期揚子與華夏板塊之間造山運動(廣西運動)性質(zhì)是陸(板)內(nèi)造山還是俯沖—碰撞造山,近年來一直是眾多研究者關(guān)注和爭論的熱點問題,主要有兩種觀點:(1)揚子與華夏板塊之間在古—中元古代存在“古華南洋”,在中元古代末關(guān)閉(王劍,2000;Wang et al., 2013),或在青白口紀早期(Li et al., 2003; 李獻華等,2008),或可能存在殘余洋盆(許效松等,1996)。而后隨著Rodinia超大陸聚合過程中拼合成為統(tǒng)一的古陸,其結(jié)合帶稱為“欽—杭結(jié)合帶”(張國偉等,2013;Wang et al., 2013);(2)揚子與華夏之間的“古華南洋”持續(xù)到早古生代,至少在欽-杭結(jié)合帶的西南端存在有“殘余洋盆”,隨著加里東造山運動而關(guān)閉(周永章等,2010,2015;覃小鋒等,2013,2015,2017;彭松柏等,2016a, b)。解決這一爭論的最有效證據(jù)是:找出華南地區(qū)早古生代蛇綠巖套和島弧火山巖存在的證據(jù)。然而,由于欽—杭結(jié)合帶西南段顯生宙沉積巖覆蓋其上,有關(guān)結(jié)合帶的蛇綠巖套未被識別出來,而使該問題一直存在爭議。
近年來,在華南西南段桂東南—桂北地區(qū)出現(xiàn)了早古生代蛇綠巖和島弧火山巖的報道(覃小鋒等,2013,2015,2017;彭松柏等,2016a, b;朱安漢等,2016; Jia et al., 2017),如彭松柏等(2016a,b)在桂東南岑溪市安平鎮(zhèn)大爽村與糯垌鎮(zhèn)林場分別識別出了一套晚奧陶世—早志留世(約443 Ma)的弧前型高鎂質(zhì)玄武安山巖—安山巖(似贊岐巖)和以變玄武巖、輝綠巖及少量輝長巖與輝石巖為主的蛇綠混雜巖,認為華南地區(qū)加里東期存在與洋殼俯沖有關(guān)的島弧火山巖漿活動。覃小鋒等(2017)在大瑤山隆起東南緣與云開陸塊的拼貼帶上識別出一套早古生代(443~441 Ma)MORB型及島弧特征的火山巖組合;在云開兩廣交界的壺垌發(fā)現(xiàn)443 Ma的片麻狀英云閃長巖—花崗閃長巖—二長花崗巖組合(覃小鋒等,2013);以及在廣西大瑤山發(fā)現(xiàn)早古生代奧長花崗巖—英云閃長巖—花崗閃長巖(TTG)巖石組合(許華等,2016),認為揚子與華夏板塊之間存在加里東期與消減俯沖—碰撞相關(guān)的洋中脊玄武巖、島弧型玄武巖及俯沖板片部分熔融形成的TTG巖石組合。
本文樣品的主、微量元素與前人(彭松柏等,2016a, b;覃小鋒等,2017)在該區(qū)的(變質(zhì))中—基性火成巖特征相似,特別是微量元素,在各類構(gòu)造環(huán)境判別圖解中(圖9),均表現(xiàn)出島弧性質(zhì)相關(guān)的微量元素特征。前人認為,明顯虧損Nb、Ta是島弧巖漿的相關(guān)特征,將其構(gòu)造背景定為與俯沖作用相關(guān)。而事實上,很多與板內(nèi)裂谷相關(guān)的巖漿作用也存在Nb、Ta虧損,因為大陸巖石圈的許多微量元素地球化學(xué)特征與俯沖帶巖漿巖十分相似(Rudnick and Gao, 2003),來源于巖石圈地幔熔融或者地殼物質(zhì)混染形成的巖漿也可造成Nb、Ta虧損(Hergt et al., 1991; Hawkesworth et al., 1995; 李天福等,2006;Murphy and Dostal, 2007; Zhang et al.,2017),因此,Nb、Ta虧損不能作為區(qū)別島弧巖漿和板內(nèi)巖漿唯一特征性的判別依據(jù),應(yīng)結(jié)合同位素特征加以限定。
圖9 桂東南糯洞—安平地區(qū)(變質(zhì))中—基性火成巖構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig. 9 Discrimination diagrams illustrating tectonic setting of metamorphic intermediate-basic igneous rocks from Nuodong-Aping, southeastern Guangxi
從前述稀土元素配分圖和微量元素蛛網(wǎng)圖(圖6)及各類構(gòu)造判別圖解(圖9)上,本文樣品均與前人在該區(qū)研究結(jié)果相似;而本文樣品LA-ICPMS鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示,糯垌林場地區(qū)巖體的形成年齡上限為123 Ma,安平地區(qū)的火山角礫巖中,發(fā)現(xiàn)了兩組年齡數(shù)據(jù),一組巖石的形成年齡上限為138 Ma,可能為燕山期構(gòu)造運動的產(chǎn)物或者更晚,另一組巖石形成于早古生代加里東期(450~452 Ma)。微量元素作為構(gòu)造背景判別依據(jù)有一定的局限性,如很多與板內(nèi)裂谷相關(guān)的巖漿作用和具俯沖作用相關(guān)構(gòu)造背景的巖漿作用均表現(xiàn)為明顯虧損Nb、Ta等微量元素,因為大陸巖石圈的許多微量元素地球化學(xué)特征與俯沖帶巖漿巖十分相似(Rudnick and Gao, 2003)。因而,上述各類不同時代的(加里東期和燕山期)(變質(zhì))中—基性火成巖是否具有俯沖極性,其構(gòu)造判別結(jié)果有待更深入的研究。另外,已報道的早古生代“蛇綠巖”(彭松柏等,2016a, b)并非為標準的包含超鎂鐵質(zhì)(地幔橄欖巖)單元的蛇綠巖套,是一套變基性巖(包括變玄武巖、輝綠巖、少量輝長巖和輝石巖),而相近的信宜貴子坑坪、茶山龍虎崗蛇綠巖(包括蛇紋石化輝橄巖、橄輝巖、輝長巖、玄武巖、斜長角閃巖)為新元古代(824~663 Ma)蛇綠巖(彭松柏等,2006b),故有關(guān)早古生代糯垌“蛇綠巖”,其中包含了燕山期(或之后)的(變質(zhì))火成巖,需要對其進行細分和詳細研究。
(1)桂東南糯垌—安平地區(qū)(變質(zhì))中—基性巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示,糯垌林場地區(qū)陽起石化斜長角閃巖的形成年齡上限為~123 Ma,安平地區(qū)火山角礫巖記錄了兩期重要的巖漿活動,一組為燕山期(或之后),年齡上限為~138 Ma,一組為早古生代加里東期(452~450 Ma)。
(2)(變質(zhì))中—基性巖中的捕獲鋯石年齡指示研究區(qū)深部存在太古代—古元古代的古老物質(zhì),同時巖漿鋯石也記錄了中元古代、新元古代和早古生代的構(gòu)造—巖漿事件。
(3)地球化學(xué)數(shù)據(jù)表明,研究區(qū)不同時代的(燕山期和加里東期)(變質(zhì))中—基性巖均具有Nb、Ta虧損等島弧巖漿的相關(guān)特征,地球化學(xué)特征與前人加里東期的(變質(zhì))中—基性巖相似,僅依據(jù)巖石地球化學(xué)特征判定巖石形成時的構(gòu)造背景具有一定的局限性,也具有多解性。
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致謝:感謝廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院許華老師在野外工作上的幫助!