緱雪清,馮佐海,肖 宇,連信能,唐秀黨,趙亞男,秦 亞,Watsala INSALY

(1.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, 武漢 430078; 2.桂林理工大學(xué)a.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; b.廣西有色金屬隱伏礦床勘查及材料開(kāi)發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心, 廣西 桂林 541006)

桂北龍勝花崗巖體位于南嶺花崗巖帶西緣,出露于龍勝縣城南東的銅盆、拉正村一帶。20世紀(jì)80年代,夏斌[1]根據(jù)龍勝花崗巖體侵入于新元古界丹洲群并與所謂的“雪峰期龍勝島弧型蛇綠巖”相伴生,而將其作為蛇綠巖的一個(gè)中酸性組分,進(jìn)而推測(cè)該巖體為雪峰期侵入體;其后,黃海波[2]利用全巖Rb-Sr等時(shí)線法測(cè)得該巖體的年齡為213.7±25 Ma,將其確定為印支期花崗巖。鑒于早期所認(rèn)定的“龍勝蛇綠巖”已受到較多的質(zhì)疑[3-5], 因此作為其酸性組分的龍勝花崗巖的形成時(shí)代也存在爭(zhēng)論。而黃海波[2]的全巖Rb-Sr等時(shí)線中的6個(gè)樣品點(diǎn)較為離散,所獲得的龍勝花崗巖體形成年齡值可信度偏低。因此本文采用精度較高的鋯石U-Pb定年方法(LA-ICP-MS)對(duì)龍勝花崗巖體的侵位時(shí)代進(jìn)行重新厘定,以期為南嶺西段花崗巖體的年齡格架提供新的科學(xué)數(shù)據(jù),推動(dòng)其成因和成巖構(gòu)造背景的研究。

1 區(qū)域和巖體地質(zhì)

研究區(qū)位于南嶺花崗巖帶西緣, 揚(yáng)子陸塊與華夏陸塊拼合帶的西南段邊界附近(圖1a), 區(qū)內(nèi)出露的地層主要有新元古界丹洲群三門(mén)街組(Pt3s)和拱洞組(Pt3g), 以及震旦系(Z)和寒武系(∈)。其中：三門(mén)街組(Pt3s)為一套火山-沉積組合,主要由變細(xì)碧巖、 黑色千枚巖、硅質(zhì)巖等構(gòu)成;拱洞組(Pt3g)主要巖性為變質(zhì)細(xì)砂巖、 變質(zhì)粉砂巖、板巖等; 震旦系(Z)主要由礫質(zhì)砂巖、 砂巖、 板巖、硅質(zhì)巖等組成; 寒武系(∈)主要巖性為碳質(zhì)絹云母板巖、淺變質(zhì)砂巖等。此外,研究區(qū)還出露一系列呈NNE向展布的變輝綠巖體和變橄欖巖體,這些變輝綠巖和變橄欖巖常呈透鏡狀、帶狀或不規(guī)則狀分布于新元古界丹洲群三門(mén)街組中,為新元古代侵入體[6-7]。

龍勝花崗巖體呈近SN向展布的同心帶狀產(chǎn)于龍勝?gòu)?fù)式背斜的核部。巖體由內(nèi)部的花崗閃長(zhǎng)巖和外側(cè)的二長(zhǎng)花崗巖組成(圖1b)?；◢忛W長(zhǎng)巖體呈SN向的帶狀產(chǎn)出,南北長(zhǎng)約900 m,東西寬150～250 m,出露面積約0.2 km2,占龍勝花崗巖體總出露面積的11%;二長(zhǎng)花崗巖體環(huán)繞花崗閃長(zhǎng)巖體,呈SN向展布的紡錘狀巖株產(chǎn)出,出露面積約1.6 km2,占龍勝花崗巖體總出露面積的89%。內(nèi)部和外側(cè)的接觸關(guān)系因風(fēng)化和覆蓋強(qiáng)烈而不明顯,外側(cè)的二長(zhǎng)花崗巖與丹洲群三門(mén)街組和拱洞組呈侵入接觸關(guān)系,熱接觸變質(zhì)作用在三門(mén)街組和拱洞組圍巖中形成寬約100 m的云母角巖和角巖化砂巖熱接觸變質(zhì)帶。

2 樣品采集及巖石學(xué)特征

采集了4件龍勝花崗巖體定年樣品,其中內(nèi)部花崗閃長(zhǎng)巖體2件,樣品編號(hào)為1715(110°02′32.4″ E, 25°46′39.2″ N)和1716(110°02′42.0″ E, 25°46′58.2″ N); 外側(cè)二長(zhǎng)花崗巖體2件, 樣品編號(hào)為1703(110°02′25.5″ E, 25°46′04.9″ N)和1711(110°02′25.5″ E, 25°46′04.9″ N)(圖1b)。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖 (a) 及研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖 (b)Fig.1 Tectonic map(a) and geological sketch map(b) of research area(a.據(jù)Zhao等[8]、王鵬鳴等[9];b.據(jù)1∶5萬(wàn)龍勝幅地質(zhì)圖[10]修改)

花崗閃長(zhǎng)巖,細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu), 主要礦物為斜長(zhǎng)石、 石英、 鉀長(zhǎng)石、 黑云母, 副礦物為金紅石、 鋯石等。 斜長(zhǎng)石呈半自形板柱狀, 粒徑0.3～1.2 mm, 絹云母化, 大部分可見(jiàn)清晰的聚片雙晶, 少量以假晶出現(xiàn), 含量40%～45%; 鉀長(zhǎng)石呈半自形-他形板狀, 粒徑0.3～1 mm, 可見(jiàn)條紋結(jié)構(gòu), 含量15%～20%; 石英呈他形粒狀, 粒徑0.2～1.5 mm, 具有波狀消光和重結(jié)晶現(xiàn)象, 含量25%～30%; 黑云母呈片狀,粒徑0.3～2 mm, 綠泥石化, 含量5%～10%; 白云母呈細(xì)片狀, 晶形完整, 粒徑0.2～0.5 mm, 含量1%～2%(圖2a—d)。

圖2 龍勝花崗巖標(biāo)本及顯微照片F(xiàn)ig.2 Specimens and micrographs of Longsheng granitea、 b—花崗閃長(zhǎng)巖(樣品1715); c、 d—花崗閃長(zhǎng)巖(樣品1716); e、 f—二長(zhǎng)花崗巖(樣品1703); g、 h—二長(zhǎng)花崗巖(樣品1711)。 Hb—角閃石;Mu—白云母;Ser—絹云母;Bit—黑云母;Qz—石英;Kfs—鉀長(zhǎng)石;Pl—斜長(zhǎng)石

二長(zhǎng)花崗巖, 細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu), 主要礦物為斜長(zhǎng)石、 鉀長(zhǎng)石、 石英、 黑云母、 角閃石、 白云母, 副礦物為磷灰石、 鋯石等。 斜長(zhǎng)石常呈半自形板柱狀, 粒徑0.2～1.5 mm, 絹云母化, 部分可見(jiàn)清晰的聚片雙晶, 少量以假晶出現(xiàn), 含量30%～35%; 鉀長(zhǎng)石呈半自形-他形板狀, 粒徑0.2～1.0 mm, 可見(jiàn)格子雙晶、 條紋結(jié)構(gòu), 含量25%～30%; 石英呈他形粒狀, 具波狀消光, 粒徑0.2～1.0 mm, 含量20%～25%; 黑云母呈片狀, 褐色, 多色性顯著, 粒徑0.5 mm±, 含量5%～10%;白云母呈片狀,粒徑0.3 mm±,含量約2%;角閃石呈半自形-他形柱狀,二組完全解理,含量小于2%(圖2e—h)。

3 LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年

3.1 測(cè)試方法

鋯石的單顆粒礦物挑選、制靶、透射光和反射光照相以及陰極發(fā)光(CL)照相委托北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成,鋯石U-Pb年代學(xué)測(cè)試在桂林理工大學(xué)廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。鋯石年齡測(cè)試采用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法(LA-ICP-MS),激光設(shè)備為配有193 μm準(zhǔn)分子激光器的GeoLas HD激光剝蝕系統(tǒng),聯(lián)用的ICP-MS型號(hào)為Agilent 7500cx。激光束斑直徑為32 μm,分別利用NIST 610玻璃和Temora鋯石(417 Ma)作為元素和年齡外標(biāo),每隔5個(gè)未知樣品鋯石間插入2個(gè)Temora,每隔10個(gè)樣品插入2個(gè)NIST 610。每個(gè)測(cè)試點(diǎn)總的數(shù)據(jù)獲取時(shí)間為90 s, 其中前20 s為背景, 有效的剝蝕時(shí)間為50 s。 以29Si為內(nèi)標(biāo),使用單內(nèi)標(biāo)-多外標(biāo)法校正鋯石中的微量元素含量,詳細(xì)的分析流程和具體參數(shù)設(shè)置參見(jiàn)文獻(xiàn)[11-13]。利用ICP-MS Data Cal軟件對(duì)剝蝕信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到樣品的微量元素含量及U-Pb同位素比值,U-Pb年齡諧和圖的繪制和加權(quán)平均年齡計(jì)算利用Isoplot完成。年齡諧和圖繪制好以后,使用CorelDRAW對(duì)其進(jìn)行修正完善。

3.2 鋯石特征及測(cè)年結(jié)果

龍勝花崗巖體4件樣品鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像及諧和圖解見(jiàn)圖3～6。鋯石顆粒粒徑多在80～200 μm,多呈長(zhǎng)柱狀、短柱狀的形態(tài)特征;內(nèi)部具有典型的巖漿振蕩環(huán)帶,部分顆粒具有較小的暗色繼承核。LA-ICP-MS鋯石U-Pb的分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 龍勝花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析結(jié)果Table 1 U-Pb dating results of zircons from Longsheng pluton

續(xù)表

樣品1715花崗閃長(zhǎng)巖鋯石陰極發(fā)光圖像及年齡諧和圖(圖3)顯示, 該樣品共測(cè)試20個(gè)點(diǎn), Th含量為(52.15～686.60)×10-6, U含量為(82.27～3 119.83)×10-6, Th/U值為0.09～1.16, 除測(cè)點(diǎn)14、 20, 其余測(cè)點(diǎn)Th/U>0.1, 為巖漿鋯石[14-15]。 在年齡諧和圖解上, 多數(shù)測(cè)點(diǎn)位于諧和線上或者附近。 測(cè)年的結(jié)果可分為3組: 第1組鋯石206Pb/238U表面年齡為434～438 Ma, 加權(quán)平均年齡為436.0±13.0 Ma(MSWD=0.010 6,n=11); 第2組的鋯石206Pb/238U表面年齡在644～647 Ma, 加權(quán)平均年齡為645.0±13.0 Ma(MSWD=0.008 1,n=4); 第3組的鋯石206Pb/238U表面年齡在808～811 Ma, 加權(quán)平均年齡為 810.2±8.1 Ma(MSWD=0.026,n=5)。

圖3 花崗閃長(zhǎng)巖(樣品1715)鋯石陰極發(fā)光圖像及年齡諧和圖Fig.3 Zircon CL images and concordia diagram of granodiorite (Sample 1715)

樣品1716鋯石陰極發(fā)光圖像及年齡諧和圖(圖4)顯示, 該樣品共測(cè)試25個(gè)測(cè)點(diǎn), 其Th含量為(86.62～832.81)×10-6, U含量為(159.94～2 758.07)×10-6, Th/U值為0.10～2.82, Th/U值基本上≥0.10, 為巖漿鋯石。 在U-Pb年齡諧和圖解上, 多數(shù)測(cè)點(diǎn)位于諧和線上或者附近。 測(cè)年的結(jié)果可分為3組: 第1組的鋯石206Pb/238U表面年齡在435～442 Ma, 加權(quán)平均年齡為437.0±6.0 Ma(MSWD=0.045,n=12); 第2組的鋯石206Pb/238U表面年齡為646～647 Ma, 加權(quán)平均年齡為647.1±7.7 Ma(MSWD=0.008 1,n=5); 第3組的鋯石206Pb/238U表面年齡為811～812 Ma, 加權(quán)平均年齡為811.3±9.3 Ma(MSWD=0.012,n=8)。

圖4 花崗閃長(zhǎng)巖(樣品1716)鋯石陰極發(fā)光圖像及年齡諧和圖Fig.4 Zircon CL images and concordia diagram of granodiorite (Sample 1716)

樣品1703鋯石陰極發(fā)光圖像及年齡諧和圖(圖5)顯示, 該樣品共測(cè)試23個(gè)測(cè)點(diǎn), 其Th含量為(83.43～790.82)×10-6, U含量為(85.14～3 479.82)×10-6, Th/U值為0.08～2.39, 除測(cè)點(diǎn)4、 6、 9、 11、 24外, 其余Th/U>0.1, 為巖漿鋯石。 在U-Pb年齡諧和圖解上, 多數(shù)測(cè)點(diǎn)位于諧和線上或者附近。 測(cè)年的結(jié)果可分為3組: 第1組的鋯石206Pb/238U表面年齡在423～426 Ma, 加權(quán)平均年齡為424.4±5.0 Ma(MSWD=0.010 4,n=11); 第2組的鋯石206Pb/238U表面年齡為643～648 Ma, 加權(quán)平均年齡為646.0±10.0 Ma(MSWD=0.008 1,n=9); 第3組的鋯石206Pb/238U表面年齡為808～811 Ma, 加權(quán)平均年齡為810.0±17.0 Ma(MSWD=0.008 3,n=3)。

圖5 二長(zhǎng)花崗巖(樣品1703)鋯石陰極發(fā)光圖像及年齡諧和圖Fig.5 Zircon CL images and concordia diagram of monzogranite (Sample 1703)

樣品1711鋯石陰極發(fā)光圖像及年齡諧和圖(圖6)顯示, 該樣品共測(cè)試25個(gè)測(cè)點(diǎn), 其Th含量為(7.46～391.35)×10-6, U含量為(18.37～2 129.41)×10-6, Th/U值為0.06～2.32, 除了測(cè)點(diǎn)7、 10、 12、 18、 22, 其余Th/U>0.1, 為巖漿鋯石[12-13]。 在U-Pb年齡諧和圖解上, 多數(shù)樣品位于諧和線上或者附近。 測(cè)年的結(jié)果可分為3組: 第1組的鋯石206Pb/238U表面年齡在423～426 Ma, 加權(quán)平均年齡為425.1±5.2 Ma(MSWD=0.001 7,n=10); 第2組的鋯石206Pb/238U表面年齡為647～652 Ma, 加權(quán)平均年齡為647.0±30.0 Ma(MSWD=0.008 1,n=3); 第3組的鋯石206Pb/238U表面年齡為809～812 Ma, 加權(quán)平均年齡為811.1±6.7 Ma(MSWD=0.008 3,n=12)。

圖6 二長(zhǎng)花崗巖(樣品1711)鋯石陰極發(fā)光圖像及年齡諧和圖Fig.6 Zircon CL images and concordia diagram of monzogranite (Sample 1711)

4 討 論

從對(duì)桂北龍勝花崗巖體內(nèi)部的花崗閃長(zhǎng)巖和外側(cè)的二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果來(lái)看,鋯石U-Pb年齡分為3組：第1組代表內(nèi)部花崗閃長(zhǎng)巖和外側(cè)二長(zhǎng)花崗巖的侵位年齡;第2組和第3組為巖漿捕獲鋯石的年齡。

巖體內(nèi)部2件樣品分別給出436.0±13.0 Ma和437.0±6.0 Ma的侵位年齡, 2件樣品給出了一致的侵位時(shí)代(436 Ma±), 表明花崗閃長(zhǎng)巖形成于志留紀(jì)蘭多維列世(Liandovery)。 巖體外側(cè)2件樣品分別給出424.4±5.0 Ma和425.1±5.2 Ma的侵位年齡,2件樣品也給出了一致的侵位時(shí)代(425 Ma±),表明二長(zhǎng)花崗巖形成于志留紀(jì)羅德洛世(Ludlow)。龍勝花崗巖內(nèi)部的花崗閃長(zhǎng)巖和外側(cè)的二長(zhǎng)花崗巖均為加里東期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

第2組數(shù)據(jù)為捕獲鋯石的年齡。該年齡值在巖體內(nèi)部、外側(cè)相對(duì)一致,4件樣品的206Pb/238U加權(quán)平均年齡分別為645.0±13.0 Ma(n=4)、 647.1±7.7 Ma(n=5)、646.0±10.0 Ma(n=9)和647.0±30.0 Ma(n=3),表明巖漿侵位過(guò)程中捕獲有大量該時(shí)期的物質(zhì)。 東西岡瓦納隨著莫桑比克洋的閉合(900～500 Ma或550±100 Ma)形成岡瓦納超大陸的造山事件稱(chēng)為“泛非事件”[16-20]。與該造山事件相對(duì)應(yīng)的構(gòu)造熱事件在岡瓦納大陸各組成陸塊中主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈的變質(zhì)作用和巖漿活動(dòng),而變質(zhì)作用和巖漿活動(dòng)又以大規(guī)模的麻粒巖相變質(zhì)作用和廣泛出現(xiàn)紫蘇花崗巖化現(xiàn)象為特征[19],泛非期構(gòu)造熱事件在我國(guó)的西藏和東北地區(qū)均有變質(zhì)作用和巖漿活動(dòng)的記錄[21-25]。在華南地區(qū),雖然在早古生代地層中也發(fā)現(xiàn)有泛非期碎屑鋯石[26],但由于缺乏泛非期變質(zhì)作用和巖漿活動(dòng)等構(gòu)造熱事件的直接證據(jù),因此在華南是否存在與泛非期造山作用有關(guān)岡瓦納大陸拼合尚不明確。近年來(lái),Li等[27]在華夏陸塊政和-大浦構(gòu)造帶的前寒武系中獲得533±7 Ma泛非期變質(zhì)年齡,認(rèn)為是華夏陸塊泛非期構(gòu)造熱事件的直接證據(jù),而在此之前，前人也曾認(rèn)為華夏陸塊中存在有泛非期的變質(zhì)作用[28]。桂北龍勝花崗巖體中的大量泛非期的捕獲鋯石,表明桂北及鄰區(qū)可能也存在泛非事件的年齡記錄。

第3組數(shù)據(jù)亦為捕獲鋯石的年齡。該年齡值在巖體內(nèi)部、外側(cè)相對(duì)一致,4件樣品的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為810.2±8.1 Ma(n=5)、 811.3±9.3 Ma(n=8)、 810.0±17.0 Ma(n=3)和811.1±6.7 Ma(n=12), 表明巖漿侵位過(guò)程中捕獲有大量該時(shí)期的物質(zhì)。龍勝花崗巖體與新元古界丹洲群拱洞組和三門(mén)街組呈侵入接觸關(guān)系,丹洲群在桂北地區(qū)為一套裂谷充填沉積,由淺變質(zhì)的砂泥質(zhì)巖夾少量碳酸鹽巖組成,自下而上包括白竹組、合桐組、三門(mén)街組及拱洞組[9，29],各組間均為整合接觸,沉積時(shí)限為820～725 Ma[30]。其中,在合桐組二段底部見(jiàn)有凝灰?guī)r夾層,其形成時(shí)間為801±4 Ma[30],與本組年齡數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)基本一致,推測(cè)本組鋯石可能是巖漿侵位過(guò)程中從丹洲群凝灰?guī)r中捕獲到的鋯石。

在地球漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史演化進(jìn)程中,經(jīng)歷過(guò)多次超大陸演化過(guò)程。目前,在全球地質(zhì)史上普遍被接受的超大陸包括Columbia、Rodinia、Gondwana和Pangea大陸,這些超大陸的聚合和裂解都對(duì)應(yīng)著全球性的構(gòu)造熱事件。其中,Rodinia超大陸的形成是以中、新元古代全球格林威爾期(1.3～0.90 Ga)的碰撞造山為標(biāo)志,而Gondwana超大陸的形成,則是泛非期碰撞造山作用的結(jié)果,它是繼Rodinia超大陸聚合與裂解之后又一全球性地質(zhì)事件。華南板塊是我國(guó)三大前寒武紀(jì)古陸塊之一,經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)演化過(guò)程,它在中、新元古代的形成演化,總體是在全球Rodinia超大陸聚合與裂解的構(gòu)造背景中發(fā)展演變的[31]。在新元古代的早期,華南區(qū)域依然獨(dú)立的揚(yáng)子和華夏陸塊通過(guò)內(nèi)部拼合、形成各自統(tǒng)一的陸塊,并沿華南中部皖南-雪峰東緣-苗嶺一線碰撞拼合,形成新元古代中晚期江南造山帶[26,31-40];嗣后,統(tǒng)一的華南大陸自820 Ma 以后,主要在800～720 Ma期間迅速轉(zhuǎn)入伸展裂谷構(gòu)造和冰期,形成了華南浙贛湘桂為中心的南華裂谷盆地和川滇裂谷盆地并伴有相應(yīng)的裂谷型巖漿活動(dòng)[26,31,33],而新元古代羅迪尼亞超大陸的裂解被認(rèn)為是岡瓦納旋回的前奏[41]。本次研究在龍勝花崗巖體內(nèi)所獲得的0.81和0.65 Ga左右的巖漿捕獲鋯石,正是全球新元古代羅迪尼亞超大陸裂解和泛非構(gòu)造熱事件在桂北或相鄰地區(qū)的記錄。

5 結(jié) 論

(1)LA-ICP-MS鋯石 U-Pb定年結(jié)果顯示,龍勝花崗巖體內(nèi)部的花崗閃長(zhǎng)巖形成于436 Ma±,外側(cè)的二長(zhǎng)花崗巖形成于425 Ma±,分別對(duì)應(yīng)于志留紀(jì)蘭多維列世(Liandovery)和羅德洛世(Ludlow),為加里東期侵入體。

(2)龍勝花崗巖體中所獲得的0.81 Ga±和0.65 Ga±捕獲鋯石年齡,是全球新元古代羅迪尼亞超大陸裂解和泛非構(gòu)造熱事件在桂北或相鄰地區(qū)的年代學(xué)記錄。