張靖怡，張 舒,3* ，張贊贊，蔡曉兵，岳運(yùn)華，魏國(guó)輝

(1. 安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽 合肥 230001； 2. 安徽省地質(zhì)科學(xué)研究所，安徽 合肥 230001；3. 合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

0 引 言

廬樅(廬江—樅陽(yáng))礦集區(qū)是長(zhǎng)江中下游銅鐵多金屬成礦帶內(nèi)重要的礦集區(qū)之一，也是中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局首批設(shè)立的整裝勘查區(qū)[1-2]。玢巖型鐵硫礦床及斑巖型銅礦床是區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)礦種[3-7]，累計(jì)探明鐵礦石資源量超過(guò)6.69×108t(平均品位為30%～40%)、銅金屬量超過(guò)1.27×106t。近年來(lái)，隨著區(qū)內(nèi)綜合研究的深入及找礦投入的不斷加大，礦集區(qū)北部的黃屯地區(qū)于已知岳山鉛鋅銀礦床(中型)外圍相繼發(fā)現(xiàn)中型鉛鋅礦床3處(西灣、朱崗、銅盤山)和中型銅金礦床1處(黃屯)，指示本區(qū)鉛鋅銅金礦優(yōu)良的找礦前景，拓寬了礦集區(qū)的找礦方向。

黃屯地區(qū)位于廬樅火山巖盆地北緣，構(gòu)造特征復(fù)雜，巖漿侵入活動(dòng)強(qiáng)烈，礦化與淺成侵入體有著密切的空間與成因聯(lián)系。其中，岳山二長(zhǎng)斑巖控制了岳山鉛鋅銀礦床的產(chǎn)出[8];黃屯閃長(zhǎng)玢巖控制了朱崗、銅盤山鉛鋅礦床的產(chǎn)出[9-10];而黃屯銅金礦床、西灣鉛鋅礦床雖未與侵入巖直接接觸，但礦區(qū)周邊的巖漿活動(dòng)可能為成礦提供了流體及驅(qū)動(dòng)力[11-12]。因此，深入了解黃屯地區(qū)巖漿侵入活動(dòng)特征，對(duì)于認(rèn)識(shí)研究區(qū)多金屬礦床成因及指導(dǎo)未來(lái)找礦工作有著重要意義。不僅如此，廬樅盆地作為長(zhǎng)江中下游地區(qū)火山巖盆地的代表，早白堊世發(fā)育一套富堿火山巖及閃長(zhǎng)質(zhì)-二長(zhǎng)質(zhì)-正長(zhǎng)質(zhì)侵入體[13-18]。前人研究工作已明確火山巖與侵入巖同屬于橄欖玄粗質(zhì)巖系，并對(duì)巖漿源區(qū)、火山巖的演化過(guò)程開展了大量研究工作[19-26]，但對(duì)于閃長(zhǎng)質(zhì)、二長(zhǎng)質(zhì)、正長(zhǎng)質(zhì)侵入體之間的演化機(jī)制還缺乏系統(tǒng)的研究。黃屯地區(qū)集中發(fā)育有黃屯閃長(zhǎng)玢巖、岳山二長(zhǎng)斑巖及焦沖正長(zhǎng)巖，3個(gè)巖體相互接觸，顯示出三者之間緊密的成因聯(lián)系，是研究侵入巖巖漿演化過(guò)程的天然實(shí)例。

本文應(yīng)用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年方法，分別對(duì)安徽廬樅盆地黃屯地區(qū)岳山二長(zhǎng)斑巖及鉆孔揭露的深部正長(zhǎng)巖進(jìn)行了精確定年，并結(jié)合前人的年齡數(shù)據(jù)對(duì)本區(qū)的巖漿活動(dòng)時(shí)限進(jìn)行了限定;同時(shí)開展了區(qū)內(nèi)侵入巖全巖主量、微量元素及Sr-Nd同位素研究，探討了巖漿起源及演化過(guò)程，為揭示廬樅盆地巖漿演化機(jī)制及黃屯地區(qū)多金屬礦床成因提供資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

圖件引自文獻(xiàn)[27]、[28]，有所修改圖1 安徽廬樅礦集區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological Sketch Map of Luzong Ore District in Anhui

廬樅礦集區(qū)地處安徽省廬江縣和樅陽(yáng)縣之間，大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子板塊北緣，西臨郯廬斷裂帶(圖1)。礦集區(qū)主體為廬樅火山巖盆地，是一NE向不對(duì)稱的耳狀斷陷盆地，四周由傾向內(nèi)側(cè)的邊界深大斷裂所圍限[24,27]。盆地基底為中三疊統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)陸相碎屑巖，其與上覆的下白堊統(tǒng)火山巖呈角度不整合接觸。盆地內(nèi)火山巖呈同心環(huán)狀分布，由老到新依次為下白堊統(tǒng)龍門院組(K1l)、磚橋組(K1z)、雙廟組(K1s)及浮山組(K1f)。伴隨火山活動(dòng)，盆地內(nèi)還發(fā)育有大量的侵入巖，主要包括閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)巖及正長(zhǎng)巖[14,28]。盆地內(nèi)部的礦床類型以玢巖型鐵硫礦床為主，與磚橋旋回末期的閃長(zhǎng)玢巖有成因聯(lián)系，礦床主要分布于盆地西北緣與北緣，受基底斷裂控制[6,14,24,29-30];盆地中部及西南部發(fā)育有脈狀銅金礦床，主要產(chǎn)出于磚橋組火山巖中，受淺表斷裂控制[31-32];盆地北部的黃屯地區(qū)則產(chǎn)出有熱液型鉛鋅銀礦床及斑巖型銅金礦床[8-12]。

圖2 黃屯地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological Sketch Map of Huangtun Area

黃屯地區(qū)位于廬樅火山巖盆地北緣(圖1)黃屯—夏窯裂隙式火山噴發(fā)帶內(nèi)[8];NE向樅陽(yáng)—黃屯基底斷裂通過(guò)本區(qū)，控制了區(qū)內(nèi)構(gòu)造格架及巖漿活動(dòng)[27]。區(qū)內(nèi)北側(cè)出露有盆地的基底地層，包括中三疊統(tǒng)周沖村組、上三疊統(tǒng)范家塘組(T3f)、中侏羅統(tǒng)羅嶺組(J2l)，巖性以陸相碎屑巖及碳酸鹽巖為主?；椎貙涌傮w呈一單斜構(gòu)造，走向NE，傾向SE。基底地層之上，角度不整合覆蓋有下白堊統(tǒng)龍門院組及磚橋組，巖性分別以角閃粗安巖及輝石粗安巖為主。區(qū)內(nèi)侵入巖主要有黃屯閃長(zhǎng)玢巖、岳山二長(zhǎng)斑巖及焦沖正長(zhǎng)巖(圖2)。黃屯閃長(zhǎng)玢巖出露于黃屯地區(qū)西南部，與龍門院組、磚橋組火山巖呈侵入接觸關(guān)系，鉆孔中亦可見龍門院組火山巖呈捕擄體產(chǎn)出于閃長(zhǎng)玢巖內(nèi)部(圖3)，說(shuō)明黃屯閃長(zhǎng)玢巖的形成晚于龍門院組火山巖。岳山二長(zhǎng)斑巖分布于黃屯地區(qū)東北部，與基底地層呈侵入接觸關(guān)系;地表及鉆孔中岳山二長(zhǎng)斑巖與黃屯閃長(zhǎng)玢巖的界限不明確，無(wú)法判斷兩者形成的先后次序。焦沖正長(zhǎng)巖出露面積較大，主要分布于黃屯地區(qū)西部，鉆孔及地球物理資料顯示其向東側(cè)深部隱伏(圖3);地表及鉆孔中可觀察到焦沖正長(zhǎng)巖與黃屯閃長(zhǎng)玢巖、岳山二長(zhǎng)斑巖的侵入接觸關(guān)系，指示焦沖正長(zhǎng)巖形成最晚。

圖3 黃屯地區(qū)地質(zhì)剖面Fig.3 Geological Sections of Huangtun Area

黃屯閃長(zhǎng)玢巖新鮮巖石呈深灰色，具斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造[圖4(a)],主要由斜長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)約為80%)、角閃石(約10%)、輝石(約5%)及少量黑云母組成，副礦物為磷灰石及榍石等。斑晶主要為斜長(zhǎng)石、角閃石[圖4(b)]，偶見輝石，斑晶體積分?jǐn)?shù)為35%～40%。斜長(zhǎng)石斑晶呈半自形板柱狀，粒度約1 mm×2 mm;角閃石斑晶呈柱狀，粒度約1.0 mm×2.5 mm;輝石斑晶多為短柱狀，粒度約0.5 mm×1.0 mm?；|(zhì)為微晶至隱晶質(zhì)斜長(zhǎng)石及角閃石，局部可見微晶交織結(jié)構(gòu)。巖石整體發(fā)育有不均勻的碳酸鹽化、絹云母化蝕變，可見微細(xì)碳酸巖脈沿裂隙充填[圖4(a)、(b)]。

岳山二長(zhǎng)斑巖新鮮巖石呈灰白色，具似斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造[圖4(c)],主要由斜長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)約為55%)、鉀長(zhǎng)石(約40%)、角閃石(約5%)組成，另含少量輝石及黑云母[圖4(d)]。斑晶主要為斜長(zhǎng)石，另有少量鉀長(zhǎng)石及角閃石，斑晶體積分?jǐn)?shù)為30%～40%[圖4(e)]。斜長(zhǎng)石斑晶呈半自形板柱狀，粒度為0.5 mm×1.0 mm～1.0 mm×2.0 mm;角閃石斑晶呈柱狀，粒度約0.4 mm×1.5 mm?；|(zhì)主要為微晶鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石及少量角閃石。巖石整體發(fā)育弱的絹云母化蝕變。

地表出露的焦沖正長(zhǎng)巖與鉆孔深部揭露的隱伏部分(圖3)具有較為一致的巖相學(xué)特征[圖4(f)]。巖石呈肉紅色，具半自形粒狀結(jié)構(gòu)[圖4(h)]，局部具似斑狀結(jié)構(gòu)[圖4(g)]、塊狀構(gòu)造。巖石主要由鉀長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)約為75%)組成，斜長(zhǎng)石(約15%)、石英(約5%)次之，另含少量輝石及黑云母[圖4(i)]。副礦物包括榍石、磷灰石、獨(dú)居石和鋯石等。鉀長(zhǎng)石多呈他形粒狀，粒徑為2～3 mm;斜長(zhǎng)石呈半自形板狀，粒度約為2 mm×3 mm;石英呈他形填隙產(chǎn)出。巖石發(fā)育不均勻的高嶺石化及絹云母化，可見長(zhǎng)石表面因蝕變而混濁[圖4(g)～(i)]。

Kf為鉀長(zhǎng)石;Pl為斜長(zhǎng)石;Qtz為石英;Am為角閃石;Bt為黑云母圖4 侵入巖手標(biāo)本照片及顯微照片F(xiàn)ig.4 Hand Specimen Photos and Micrographs of Intrusive Rocks

2 樣品采集及分析方法

2.1 樣品采集

岳山二長(zhǎng)斑巖年代學(xué)樣品YS-5采自安徽廬樅盆地黃屯地區(qū)地表(圖2)，隱伏的焦沖正長(zhǎng)巖樣品ZK0504-3取自朱崗鉛鋅礦區(qū)鉆孔ZK0504深部(圖3)。

黃屯閃長(zhǎng)玢巖的巖石地球化學(xué)分析樣品分別采自黃屯地區(qū)地表(樣品C1)及朱崗鉛鋅礦區(qū)鉆孔深部(樣品ZK0501-1、ZK0504-1、ZK0502-04)；岳山二長(zhǎng)斑巖的巖石地球化學(xué)分析樣品采自黃屯地區(qū)地表(樣品YS-1、YS-2、YS-3)；焦沖正長(zhǎng)巖巖石地球化學(xué)分析樣品分別采自黃屯地區(qū)地表(樣品JC-01、JC-02、JC-03)及朱崗鉛鋅礦區(qū)鉆孔深部(樣品ZK0504-3、ZK0704-10)(圖2、3)。

2.2 鋯石U-Pb定年

用于定年的鋯石樣品分選在河北省廊坊市誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成。經(jīng)過(guò)破碎、淘洗、重選、磁選等流程，在雙目鏡下挑選出晶形、透明度、色澤較好的鋯石顆粒，粘貼于環(huán)氧樹脂之上，打磨拋光。鋯石靶的陰極發(fā)光圖像及透反射照片采集在中國(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)室完成。

樣品的年齡測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)測(cè)試室完成。測(cè)試儀器為Neptune多接收杯電感耦合等離子質(zhì)譜(MC-ICP-MS)儀及配套193 nm激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕斑束直徑為35 μm，能量密度為13～14 J·cm-2，頻率為8～10 Hz，樣品剝蝕物質(zhì)以氦氣為載氣送入MC-ICP-MS儀進(jìn)行分析，儀器配置和實(shí)驗(yàn)流程詳見文獻(xiàn)[33]。數(shù)據(jù)處理及作圖分別采用ICPMSDataCal程序[34]和Isoplot程序[35]，采用208Pb進(jìn)行普通鉛校正，利用NIST612作為外標(biāo)計(jì)算鋯石樣品的Pb、U、Th含量。

2.3 主量、微量及稀土元素分析

全巖主量、微量及稀土元素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成。新鮮的巖石樣品粉碎至200目以下。主量元素分析在Philips PW2404 XRF儀上完成，相對(duì)誤差小于5%。稀土及微量元素分析采用德國(guó)Finnigan MAT公司制造的HR-ICP-MS儀;元素含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)大于10×10-6時(shí)，分析誤差低于5%;含量小于10×10-6時(shí)，分析誤差低于10%。

2.4 Sr-Nd同位素分析

Sr-Nd同位素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心采用Isoprobe-T熱電離固體同位素質(zhì)譜儀完成。Sr同位素質(zhì)量分餾采用86Sr/88Sr值(0.119 4)進(jìn)行校正;國(guó)際標(biāo)樣NBS987測(cè)量結(jié)果為0.710 250±0.000 007;實(shí)驗(yàn)室流程本底R(shí)b為2×10-10g，Sr為2×10-10g。Nd同位素質(zhì)量分餾采用146Nd/144Nd值(0.721 9)進(jìn)行校正;標(biāo)樣JMC的143Nd/144Nd值為0.512 109±0.000 003;實(shí)驗(yàn)室流程本底Sm和Nd均小于50×10-12g。

3 結(jié)果分析

3.1 鋯石特征及U-Pb年齡

定年工作所分選的鋯石大多為透明或淡黃色，呈自形—半自形，粒度在100 μm左右，發(fā)育典型的巖漿振蕩環(huán)帶(圖5)，部分鋯石發(fā)育扇形分帶結(jié)構(gòu)，可能是鋯石結(jié)晶時(shí)外部環(huán)境的變化導(dǎo)致各晶面生長(zhǎng)速率差異造成的[36-37]。焦沖正長(zhǎng)巖鋯石中U含量為(486～2 373)×10-6，Th含量為(334～3 672)×10-6。岳山二長(zhǎng)斑巖鋯石中U、Th含量明顯降低，U含量為(86～416)×10-6，Th含量為(68～515)×10-6。焦沖正長(zhǎng)巖與岳山二長(zhǎng)斑巖鋯石的Th/U值均高于0.1。上述特征表明，焦沖正長(zhǎng)巖和岳山二長(zhǎng)斑巖中的鋯石為巖漿成因。鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果見表1。各分析點(diǎn)均落在年齡諧和曲線(圖6)上，其中焦沖正長(zhǎng)巖(樣品ZK0504-3)的206U/238Pb加權(quán)平均年齡為(129.7±0.6)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為0.88)，岳山二長(zhǎng)斑巖(樣品YS-5)的206U/238Pb加權(quán)平均年齡為(132.1±0.8)Ma(MSWD值為2.0)。

圖5 典型鋯石陰極發(fā)光圖像及對(duì)應(yīng)年齡Fig.5 CL Images of Typical Zircons and Corresponding Ages

圖6 鋯石U-Pb年齡諧和曲線及年齡分布Fig.6 Concordia Diagrams and Distributions of Zircon U-Pb Ages

3.2 主量元素特征

主量元素分析結(jié)果見表2。黃屯地區(qū)侵入巖的SiO2含量為53.48%～67.77%，平均為61.67%，基本屬于中性巖漿巖。從閃長(zhǎng)玢巖(SiO2平均含量為57.06%)、二長(zhǎng)斑巖(62.13%)至正長(zhǎng)巖(65.08%)，SiO2含量逐漸升高，暗示巖漿演化程度逐漸加強(qiáng)。此外，本區(qū)侵入巖還具有高Al(Al2O3平均含量為16.95%)、富堿(全堿平均含量為10.25%)、低Ti(TiO2平均含量為0.66%)的特征。

在TAS圖解[圖7(a)]中，黃屯地區(qū)侵入巖均落于二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)巖-正長(zhǎng)巖區(qū)域內(nèi)，且位于堿性和亞堿性分界線(Ir分界線)之上的堿性巖石區(qū)域，總體具有向富Si富堿演化的趨勢(shì)。在SiO2-K2O圖解[圖7(b)]中，黃屯地區(qū)侵入巖全部落于鉀玄巖系列中。

表1 鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果

表2 主量、微量及稀土元素分析結(jié)果Tab.2 Analysis Results of Major, Trace and Rare Earth Elements

圖(a)底圖引自文獻(xiàn)[38];圖(b)底圖引自文獻(xiàn)[39]圖7 TAS圖解和SiO2-K2O圖解Fig.7 Diagrams of TAS and SiO2-K2O

在主量元素哈克圖解中，TiO2、P2O5、MgO含量隨SiO2含量的升高明顯降低[圖8(a)、(b)、(f)];CaO含量隨SiO2含量的升高具有降低的趨勢(shì)，但離散度較大[圖8(c)];Na2O、K2O含量隨SiO2含量的升高并無(wú)明顯變化[圖8(d)、(e)]。TFeO、CaO、MnO含量隨MgO含量的降低總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并顯示出一定的相關(guān)性[圖8(g)～(i)];K2O含量與MgO含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系[圖8(k)];Na2O含量隨MgO含量的降低無(wú)明顯變化趨勢(shì)[圖8(j)]。黃屯地區(qū)侵入巖主量元素之間的協(xié)變關(guān)系說(shuō)明其可能為同源巖漿演化不同階段的產(chǎn)物，且較為連續(xù)的變化趨勢(shì)暗示分離結(jié)晶作用控制了巖漿演化過(guò)程。

3.3 稀土元素特征

稀土元素分析結(jié)果見表2。黃屯地區(qū)侵入巖的稀土元素總含量由閃長(zhǎng)玢巖(平均含量為200.64×10-6)、二長(zhǎng)斑巖(269.78×10-6)至正長(zhǎng)巖(406.23×10-6)逐漸升高;輕、重稀土元素比值(LREE/HREE值)由閃長(zhǎng)玢巖(平均值為7.94)、二長(zhǎng)斑巖(14.07)至正長(zhǎng)巖(14.89)也逐漸升高，說(shuō)明巖漿演化程度逐漸加強(qiáng)。

閃長(zhǎng)玢巖(La/Sm)N值為2.53～5.52(平均值為3.94),二長(zhǎng)斑巖為4.76～5.56(平均值為5.06),正長(zhǎng)巖為3.74～10.01(平均值為5.98)。3種巖性的(La/Sm)N值由閃長(zhǎng)玢巖、二長(zhǎng)斑巖至正長(zhǎng)巖略微升高，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式表現(xiàn)為較相似的輕稀土元素富集右傾模式[圖9(a)]。閃長(zhǎng)玢巖(Gd/Yb)N值為1.27～1.52(平均值為1.39)，二長(zhǎng)斑巖為2.77～2.83(平均值為2.80)，正長(zhǎng)巖為1.61～2.56(平均值為1.95)，說(shuō)明3種巖性的重稀土元素分餾較弱，均表現(xiàn)為較為平直的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化重稀土元素配分模式[圖9(a)]。正長(zhǎng)巖的Eu異常(平均值為0.37)相對(duì)閃長(zhǎng)玢巖(0.84)、二長(zhǎng)斑巖(0.68)表現(xiàn)出更加虧損的特點(diǎn)，說(shuō)明母巖漿向正長(zhǎng)質(zhì)巖漿演化的過(guò)程中可能發(fā)生了明顯的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。

總體而言，黃屯地區(qū)侵入巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式的形態(tài)具有一定相似性，但隨著SiO2含量增加，稀土元素總含量逐漸升高，輕稀土元素分餾略微加強(qiáng)，Eu異常程度顯著增強(qiáng)，暗示區(qū)內(nèi)侵入巖的同源性及巖漿演化過(guò)程的連續(xù)性。

3.4 微量元素特征

微量元素分析結(jié)果見表2。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖[圖9(b)]中，黃屯地區(qū)的侵入巖富集Rb、K等大離子親石元素，但Ba、Sr則顯示出不同程度的負(fù)異常特征。閃長(zhǎng)玢巖、二長(zhǎng)斑巖和正長(zhǎng)巖高場(chǎng)強(qiáng)元素出現(xiàn)了一定的分化，Nb、Ta顯示負(fù)異常的特征，但閃長(zhǎng)玢巖與二長(zhǎng)斑巖相對(duì)虧損程度更強(qiáng);Zr、Hf在閃長(zhǎng)玢巖、二長(zhǎng)斑巖中顯示輕微正異常，而正長(zhǎng)巖中Zr、Hf富集程度增強(qiáng);Th、U含量隨著SiO2含量的升高明顯增高。

總體上，黃屯地區(qū)侵入巖微量元素表現(xiàn)出較為相似的富集和虧損特點(diǎn)，但隨著SiO2含量的升高，Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf等高場(chǎng)強(qiáng)元素逐漸富集。這可能是同源巖漿向富酸富堿方向演化的結(jié)果，也可能是在巖漿演化過(guò)程中存在殼源物質(zhì)的加入，但高度不相容元素K、Ba并沒(méi)有隨著巖漿的演化出現(xiàn)明顯富集，一定程度上排除了殼源物質(zhì)混染的可能。

3.5 Sr-Nd同位素特征

Sr-Nd同位素分析結(jié)果見表3。黃屯閃長(zhǎng)玢巖初始87Sr/86Sr值為0.707 45～0.707 73，平均為0.707 59;初始143Nd/144Nd值為0.511 86～0.511 96，平均值為0.511 92;εNd(t)為-11.87～-9.85，平均值為-10.69。岳山二長(zhǎng)斑巖初始87Sr/86Sr值為0.707 31～0.708 00，平均值為0.707 64;初始143Nd/144Nd值為0.512 01～0.512 04，平均值為0.512 02;εNd(t)為-9.01～-8.40，平均值為-8.70。焦沖正長(zhǎng)巖初始87Sr/86Sr值為0.705 06～0.707 33，平均值為0.706 07;初始143Nd/144Nd值為0.512 04～0.512 09，平均值為0.512 07;εNd(t)為-8.37～-7.44，平均值為-7.84。黃屯地區(qū)侵入巖的Sr-Nd同位素組成總體位于揚(yáng)子板塊巖石圈地幔范圍及附近[圖10(a)]，暗示其形成與富集型揚(yáng)子板塊巖石圈地幔有著密切聯(lián)系。

黃屯地區(qū)侵入巖Sr同位素組成相對(duì)變化較大，考慮可能是由于樣品位于礦區(qū)，受到一定程度的蝕變，巖石顯微照片也顯示出不均勻的碳酸鹽化、絹云母化。εNd(t)隨著SiO2含量的升高而略微增高[圖10(b)]，顯示出隨著巖漿活動(dòng)的進(jìn)行，源區(qū)虧損地幔的影響顯著增強(qiáng)。

4 討 論

4.1 巖漿侵入活動(dòng)時(shí)限

前人已對(duì)安徽廬江黃屯地區(qū)的侵入巖開展了大量的定年工作[14,40-41]。李玉松等利用LA-ICP-MS測(cè)得兩件黃屯閃長(zhǎng)玢巖樣品鋯石U-Pb年齡分別為(135.0±1.0)、(134.9±0.5)Ma[40];周濤發(fā)等利用LA-ICP-MS測(cè)得黃屯閃長(zhǎng)玢巖、岳山二長(zhǎng)斑巖、焦沖正長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡分別為(134.4±2.2)、(132.7±1.5)、(129.6±1.3)Ma[14];薛懷民等利用SHRIMP測(cè)得焦沖正長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡為(131.5±1.6)Ma[41]。本次工作獲得岳山二長(zhǎng)斑巖鋯石U-Pb年齡為(132.1±0.8)Ma、焦沖正長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡為(129.7±0.6)Ma。結(jié)合年代學(xué)數(shù)據(jù)及侵入體之間的接觸關(guān)系，黃屯地區(qū)巖漿侵入活動(dòng)時(shí)限為：黃屯閃長(zhǎng)玢巖最早侵位(135.0～134.4 Ma)，岳山二長(zhǎng)斑巖次之(132.7～132.1 Ma)，焦沖正長(zhǎng)巖最晚形成(131.5～129.6 Ma)。

表3 Sr-Nd同位素分析結(jié)果Tab.3 Analysis Results of Sr-Nd Isotope

前人對(duì)廬樅盆地早白堊世火山-侵入巖開展了大量的定年工作，明確巖漿活動(dòng)集中于136～127 Ma，具有活動(dòng)強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn)。盆地內(nèi)火山活動(dòng)可以劃分為早、晚兩期，早期為龍門院旋回(134.8 Ma)與磚橋旋回(134.1 Ma)，晚期為雙廟旋回(130.5 Ma)與浮山旋回(127.1 Ma)[13]。盆地內(nèi)的巖漿侵入活動(dòng)始于磚橋旋回末期，閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿侵入活動(dòng)稍早(134～132 Ma)，隨后為二長(zhǎng)質(zhì)巖漿侵入(133～131 Ma)，最晚的正長(zhǎng)質(zhì)巖漿侵入活動(dòng)(132～127 Ma)則持續(xù)到浮山旋回末期[14,20-21,28,40-43]。年代學(xué)數(shù)據(jù)及野外的侵入接觸關(guān)系均說(shuō)明，黃屯地區(qū)的侵入巖為磚橋火山旋回末期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

4.2 巖石系列及巖漿源區(qū)

于學(xué)元等最早在1981年已對(duì)廬樅盆地高K富堿的火山巖系開展了研究工作，將其劃歸于安粗巖(Latite)系列，并明確其化學(xué)成分與橄欖玄粗巖(Shoshonite)系列極其相似[44]。隨后，吳利仁等對(duì)盆地火山巖開展研究,認(rèn)為其屬于橄欖玄粗巖系列[45-46]。伴隨著火山活動(dòng)，盆地內(nèi)還發(fā)育有大量同期形成的侵入巖，主要包括閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)巖及正長(zhǎng)巖。薛懷民等開展了盆地內(nèi)火山巖與侵入巖的對(duì)比研究工作[47]，認(rèn)為其均屬于橄欖玄粗巖系列，且具有相似的源區(qū)與演化過(guò)程[28,42]。橄欖玄粗質(zhì)巖主要由伸展背景下形成的一套玄武質(zhì)至粗面質(zhì)火山巖組合及與其成分相當(dāng)?shù)那秩霂r組成，具有高Al、高氧化、Si近飽和、貧Fe，富集大離子親石元素，貧Nb、Ti等特點(diǎn)[48-49]。

黃屯地區(qū)的侵入巖在地球化學(xué)特征上表現(xiàn)出Si近飽和(SiO2平均含量為61.67%)、富Al(Al2O3平均含量為16.95%)、高堿(全堿平均含量為10.25%)、富K(K2O/Na2O平均值為1.79)、低Ti(TiO2平均含量為0.66%)，富集Rb、K等大離子親石元素，虧損Nb、Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素，上述特征與盆地火山-侵入巖地球化學(xué)特征[19-22,28,41-42,47]相似，且符合橄欖玄粗質(zhì)巖的判別標(biāo)準(zhǔn)[48-49]。在SiO2-K2O圖解[圖7(b)]中，黃屯地區(qū)侵入巖均落于橄欖玄粗巖系列，進(jìn)一步說(shuō)明其屬于橄欖玄粗質(zhì)巖石，與盆地同時(shí)期的巖漿巖可能屬于同源巖漿不同演化階段的產(chǎn)物。

圖8 哈克圖解Fig.8 Harker Diagrams

橄欖玄粗質(zhì)巖的巖漿源區(qū)最可能為含金云母或鉀鈉透閃石的富集型巖石圈地幔，或成分相當(dāng)?shù)哪贻p下地殼[48-50]。黃屯地區(qū)侵入巖Sr-Nd同位素總體表現(xiàn)為負(fù)的εNd(t)值和略高的初始87Sr/86Sr值，說(shuō)明其源區(qū)應(yīng)為富集型巖石圈地幔。在εNd(t)-初始87Sr/86Sr圖解[圖10(a)]中，黃屯地區(qū)侵入巖分布范圍與廬樅盆地火山-侵入巖基本一致，均位于揚(yáng)子板塊巖石圈地幔范圍及附近，且與EMⅠ型富集地幔有一定交集，暗示了黃屯地區(qū)侵入巖可能均起源于揚(yáng)子板塊富集型巖石圈地幔，且屬于同源巖漿活動(dòng)不同形式的產(chǎn)物。

ws為樣品含量；wc為球粒隕石含量；wp為原始地幔含量；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值與原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值均引自文獻(xiàn)[51]；同一圖中相同線條代表不同樣品圖9 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.9 Chondrite-normalized REE Pattern and Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram

Nd同位素模式年齡代表了巖漿源區(qū)與虧損地幔分離的大致年齡，對(duì)于了解大陸地殼演化、判斷巖漿源區(qū)具有重要意義。黃屯地區(qū)侵入巖單階段模式年齡為2.7～1.2 Ga，離散度較大，且fSm/Nd部分大于-0.5，說(shuō)明樣品的Sm-Nd同位素組成未能完全封閉。巖石兩階段模式年齡集中分布于1.9～1.5 Ga，代表其源區(qū)富集型巖石圈地幔的Nd同位素模式年齡，這與中國(guó)東南大陸地殼(包括揚(yáng)子板塊)最主要的生長(zhǎng)時(shí)代(2.2～1.8 Ga[52])較為接近，暗示揚(yáng)子板塊殼幔分異后巖石圈地?？赡芤寻l(fā)生富集作用。

廬樅盆地所處的中國(guó)東部在印支期—早燕山期發(fā)生了顯著的巖石圈加厚事件，隨后在晚燕山期中國(guó)東部進(jìn)入太平洋構(gòu)造體制，巖石圈發(fā)生拆沉作用，區(qū)域由擠壓轉(zhuǎn)入伸展的構(gòu)造體制[4,13-14,19-22,41,47,53-55]，上涌的軟流圈加熱揚(yáng)子板塊富集型巖石圈地幔使其發(fā)生部分熔融，形成橄欖玄粗質(zhì)巖漿。隨著區(qū)域伸展程度逐步增強(qiáng)，巖石圈進(jìn)一步發(fā)生減薄，軟流圈上升至更淺的位置，可能引發(fā)部分軟流圈的減壓熔融[20-21,47]。隨著時(shí)間的推進(jìn)，原始巖漿中可能逐步混有少量軟流圈組分，導(dǎo)致巖漿巖εNd(t)值隨著SiO2含量的升高而略微增加[圖10(b)]。

圖(a)引自文獻(xiàn)[28]圖10 εNd(t)-初始87Sr/86Sr圖解和SiO2-εNd(t)圖解Fig.10 Diagrams of εNd(t)-initial 87Sr/86Sr and SiO2-εNd(t)

4.3 巖漿演化機(jī)制

黃屯地區(qū)侵入巖侵位空間接近、侵位時(shí)間連續(xù)且Sr-Nd同位素組成較為一致，暗示其可能來(lái)自同源巖漿演化的不同階段。從黃屯閃長(zhǎng)玢巖、岳山二長(zhǎng)斑巖至焦沖正長(zhǎng)巖，巖漿向著富Si富堿的方向演化，分離結(jié)晶作用、同化混染地殼物質(zhì)或是分離結(jié)晶-同化混染作用(AFC)均可以實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程。

黃屯地區(qū)焦沖正長(zhǎng)巖相對(duì)黃屯閃長(zhǎng)玢巖、岳山二長(zhǎng)斑巖顯著富集Th、U、Nb、Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素[圖9(b)]，這可能是巖漿演化過(guò)程中不相容元素在殘余熔漿中不斷富集的結(jié)果，也可能來(lái)源于同化混染地殼物質(zhì)。但高度不相容元素K、Ba并沒(méi)有隨著巖漿的演化出現(xiàn)明顯的富集[圖9(b)]，排除了殼源物質(zhì)混染的可能。同時(shí)本區(qū)侵入巖的εNd(t)值并沒(méi)有隨著SiO2含量的升高而出現(xiàn)明顯的降低[圖10(b)]，初始87Sr/86Sr值隨著巖漿的演化也沒(méi)有增加[圖10(a)]，也說(shuō)明殼源物質(zhì)混染對(duì)本區(qū)巖漿演化的影響較小，分離結(jié)晶作用可能主導(dǎo)了黃屯地區(qū)侵入巖漿的演化。

主量元素隨SiO2含量演化特征顯示：TiO2、CaO、P2O5含量由閃長(zhǎng)玢巖、二長(zhǎng)斑巖至正長(zhǎng)巖逐步降低[圖8(a)、(c)、(f)]，說(shuō)明巖漿演化過(guò)程中可能存在磷灰石、斜長(zhǎng)石、輝石、角閃石、鈦鐵礦的分離結(jié)晶作用;Na2O、K2O含量隨巖漿演化并無(wú)明顯變化，說(shuō)明堿性長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用不明顯[圖8(d)、(e)];由閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿向二長(zhǎng)質(zhì)巖漿演化時(shí),MgO含量發(fā)生了明顯降低[圖8(b)]，說(shuō)明存在輝石、角閃石的分離結(jié)晶作用，但二長(zhǎng)質(zhì)巖漿向正長(zhǎng)質(zhì)巖漿演化時(shí)MgO含量基本不變，則暗示該階段并不存在鐵鎂質(zhì)礦物的分離結(jié)晶。在哈克圖解中，閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿向二長(zhǎng)質(zhì)巖漿演化時(shí)，TFeO、CaO、MnO與MgO含量成明顯的正相關(guān)關(guān)系[圖8(g)～(i)]，但二長(zhǎng)質(zhì)巖漿向正長(zhǎng)質(zhì)巖漿演化時(shí)，TFeO、CaO、MnO含量則基本保持不變，也暗示了輝石、角閃石的分離結(jié)晶作用僅發(fā)生在閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿向二長(zhǎng)質(zhì)巖漿演化階段。閃長(zhǎng)玢巖與二長(zhǎng)斑巖的全堿與CaO+MgO含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，而二長(zhǎng)斑巖與正長(zhǎng)巖在CaO+MgO-Na2O+K2O圖解[圖8(l)]中的投點(diǎn)區(qū)域重合，也支持上述觀點(diǎn)。

微量元素在不同礦物中分配系數(shù)存在明顯差異，因此，微量元素的協(xié)變關(guān)系也可以反演巖漿演化過(guò)程中的分離結(jié)晶作用。微量元素協(xié)變關(guān)系(圖11)清楚表明：本區(qū)閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿向二長(zhǎng)質(zhì)巖漿演化過(guò)程中發(fā)生了以輝石、角閃石為主的分離結(jié)晶作用;而在二長(zhǎng)質(zhì)巖漿向正長(zhǎng)質(zhì)巖漿的演化過(guò)程中，可能主要發(fā)生了斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用，且不排除少量鉀長(zhǎng)石也可能發(fā)生了分離結(jié)晶作用。正長(zhǎng)巖的Eu異常相對(duì)閃長(zhǎng)玢巖、二長(zhǎng)斑巖發(fā)生了顯著降低[圖9(a)]，也說(shuō)明在二長(zhǎng)質(zhì)巖漿向正長(zhǎng)質(zhì)巖漿的演化過(guò)程中發(fā)生了斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用。

根據(jù)黃屯地區(qū)侵入巖主量、微量元素演化特點(diǎn)，認(rèn)為本區(qū)巖漿演化的機(jī)制是礦物的分離結(jié)晶作用。早白堊世伸展構(gòu)造體制下，富集型巖石圈地幔部分熔融所產(chǎn)生的橄欖玄粗質(zhì)巖漿沿深大斷裂上升，并于地殼的多級(jí)巖漿房中發(fā)生分離結(jié)晶演化。部分巖漿沿著斷裂噴出地表，形成了橄欖玄粗質(zhì)火山巖;部分巖漿則在火山噴發(fā)的間歇期沿?cái)嗔亚秩霚\部地殼，形成黃屯地區(qū)的侵入巖。結(jié)合黃屯地區(qū)侵入巖的礦物組成判斷，在地殼多級(jí)巖漿房中，從閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿至二長(zhǎng)質(zhì)巖漿演化，角閃石是主要的分離礦物相;從二長(zhǎng)質(zhì)巖漿至正長(zhǎng)質(zhì)巖漿演化，斜長(zhǎng)石是主要的分離礦物相。深部探測(cè)項(xiàng)目于廬樅盆地施工的反射地震剖面已清楚識(shí)別出切穿黃屯地區(qū)的樅陽(yáng)—黃屯基底斷裂是深部巖漿活動(dòng)的重要通道[27]，而中淺部地殼的多個(gè)“亮斑”，則可能是多級(jí)巖漿房的存在證據(jù)[56]。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年顯示安徽廬樅盆地黃屯地區(qū)岳山二長(zhǎng)斑巖、焦沖正長(zhǎng)巖分別形成于(132.1±0.8)、(129.7±0.6)Ma。結(jié)合前人年代學(xué)數(shù)據(jù)及侵入體之間的接觸關(guān)系，黃屯地區(qū)巖漿侵入活動(dòng)時(shí)限為：黃屯閃長(zhǎng)玢巖最早侵位(135.0～134.4 Ma)，岳山二長(zhǎng)斑巖次之(132.7～132.1 Ma)，焦沖正長(zhǎng)巖最晚形成(131.5～129.6 Ma)。

(2)黃屯地區(qū)侵入巖具有Si近飽和、富Al、高堿、富K、低Ti的特征，富集Rb、K等大離子親石元素，虧損Nb、Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素，為典型的橄欖玄粗巖系列。Sr-Nd同位素及微量元素特征顯示，巖漿源區(qū)可能為富集型揚(yáng)子板塊巖石圈地幔。

圖11 Sr-Ba圖解、Rb-Ba圖解和Rb-Sr圖解Fig.11 Diagrams of Sr-Ba, Rb-Ba and Rb-Sr

(3)主量、微量元素及Sr-Nd同位素特征指示，礦物分離結(jié)晶作用控制了黃屯地區(qū)巖漿演化過(guò)程，從閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿至二長(zhǎng)質(zhì)巖漿主要發(fā)生了角閃石的分離結(jié)晶作用，而從二長(zhǎng)質(zhì)巖漿至正長(zhǎng)質(zhì)巖漿則主要發(fā)生了斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用。