廣東從化石嶺堿性雜巖正長巖LAICPMS鋯石UPb定年

廣東從化石嶺堿性雜巖體角閃石正長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

1. 引言

廣東從化石嶺堿性雜巖體是迄今本省境內發現的唯一的堿性侵入巖體。巖體位于從化市良口鎮，距廣州市北東方向75 km。巖體主要由角閃石正長巖和方鈉石正長巖組成，巖石本身富含堿性長石，故可作為高級陶瓷原料，目前已成為廣東乃至華南著名的正長巖非金屬礦床。礦床儲量巨大，礦石總量達10億噸以上。關于雜巖體的形成時代，周玲棣等(1996)獲得的角閃石正長巖Ar-Ar坪年齡為127.5 ± 1.2 Ma，劉昌實等(2003)獲得的方鈉石正長巖Rb-Sr同位齡為144.9 ± 5.7 Ma，前者表明成巖作用發生于早白堊世，后者反映巖漿侵位時間為晚侏羅世–早白堊世，而廣東省地質礦產局(1988)將其歸為晚白堊世。研究表明堿性雜巖形成于巖石圈拉張構造背景，蘊含著重要的殼–幔作用信息及動力學研究價值。因此，有必要開展巖體高精度鋯石U-Pb同位素年代學研究。

2. 地質概況

石嶺堿性雜巖體(圖1)位于北東向廣州–從化深大斷裂西緣，產于佛岡東西向巖漿帶中。巖體呈東西向分布，長約7 km，寬為0.5~2 km，面積約9 km2，空間上呈兩頭大、中間小的啞鈴狀。巖體侵入到燕山期佛岡巖體黑云母花崗巖(γ52(3))，主體巖性為角閃石正長巖和方鈉石正長巖。方鈉石正長巖出露于巖體西側，面積為1~1.5 km2，巖石呈灰白色，具半自形粒狀、自形粒狀、似斑狀結構，塊狀、斑雜狀構造。主要礦物組成：方鈉石8%，鐵黑云母5%，鈣-鈉角閃石8%，霓石-普通輝石<1%，條紋長石75%，不含獨立相斜長石，是一種超溶線正長巖。

角閃石正長巖出露面積約4.5 km2，呈灰白色，具半自形粒狀結構，塊狀構造。礦物組成：正長石20%，條紋長石70%，角閃石7%，黑云母2%，綠簾石少量。巖石主要由鉀長石組成，其次為角閃石、黑云母等，多呈中細粒結晶，多為半自形–它形粒狀(圖2)。鉀長石為正長石和微斜長石，正長石呈半自形–它形板狀、粒狀，粒徑1.0~3.0 mm，發育簡單雙晶，部分微弱粘土化。條紋長石半自形–它形板狀，粒徑1.0~5.0 mm，主晶為正長石或微斜長石，可見細小的鈉長石，部分微弱粘土化。

Q：第四系；γ52(3)：佛岡黑云母花崗巖；ξSod：方鈉石正長巖；ξHb：角閃石正長巖

圖1. 廣東從化石嶺堿性雜巖體地質略圖

圖2. 石嶺堿性雜巖體角閃石正長巖鏡下照片(a: 單偏光；b: 正交偏光)

3. 樣品采集及分析方法

采樣位置位于采石場附近(GPS: E 113?34'11''; N 23?41'12.4'')，交通便利，具體位置如圖1所示。巖性為角閃石正長巖，所采樣品相對較新鮮，呈灰白色，樣重約10 kg，樣品編號為DD004。分析方法采用高精度單顆粒鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年。

鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年首先對所采集樣品進行單顆粒鋯石挑選，然后進行鋯石制靶和相應照片拍攝，最后鋯石激光溶蝕等離子體質譜分析(LA-ICP-MS)。鋯石單礦物分選在河北省區域地質礦產調查研究所進行。鋯石制靶、透反射和陰極發光(CL)照相在北京鋯年領航科技有限公司完成。LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年在合肥工業大學資源與環境工程學院開展，由ICP-MS和激光剝蝕系統聯機完成。ICP-MS為美國Agilent公司生產的Agilent 7500a，激光剝蝕系統為美國生產的GeoLasPro。樣品激光熔樣光斑32 μm。數據處理采用ICPMSDataCal軟件。U-Pb同位素定年采用標準鋯石91500作外標進行同位素分餾校正。鋯石標準91500的U-Th-Pb同位素比值推薦值據Wiedenbeck et al (1995)。采用標準鋯石Plesovice作為監控樣，該鋯石的TIMS測定206Pb/238U年齡為(337.13 ± 0.37) Ma (2σ)。樣品U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權重平均計算均采用Isoplot/Ex_ver3完成。使用ComPbCorr#3.18程序進行普通Pb校正。

4. 鋯石U-Pb年齡

角閃石正長巖(DD004)單顆粒鋯石除個別為渾圓狀外，多為自形柱狀或粒狀，晶形較好，呈淺黃、淺玫瑰色或無色，聚形由柱面(110) (100)與錐面(111) (131)組成，鋯石顆粒長軸方向大小為100~300 μm，長寬比在1~2.5之間。陰極發光圖像(CL)表現出典型的巖漿韻律環帶和明暗相間的條帶結構，屬于巖漿結晶鋯石，個別鋯石核部見有繼承型鋯石。

本次對角閃石正長巖19顆鋯石進行了原位U-Pb同位素分析(表1)。鋯石206Pb/238U表面年齡為143 Ma~118 Ma，年齡跨度相對較大。由透反射及陰極發光圖像可知，分析點01和05打在繼承鋯石上面，其同位素206Pb/238U年齡143 Ma和139 Ma表明可能有佛岡巖基巖漿鋯石的殘存。此外，諧和度小于90%的分析點(07, 09, 12, 18)應予以剔除。其余13個分析點鋯石年齡為135 Ma~118 Ma，206Pb/238U年齡的加權平均年齡為125.3 ± 3.5 Ma (MSWD = 2.6, n = 13) (圖3)。獲得的鋯石LA-ICP-MS年齡為125.3 ± 3.5 Ma，較低的MSWD值表明諧和年齡是可信的。該年齡解釋為雜巖體角閃石正長巖的巖漿結晶年齡，雜巖體精確的成巖時代應為早白堊世中期。

眾多研究資料表明，石嶺雜巖體方鈉石正長巖εNd(t)值為?0.15~?0.20，T2DM值為0.66~0.96 Ga，角閃石正長巖εNd(t)值為?0.66~?1.6，T2DM值為0.96~0.99 Ga [11] 。較小的釹同位素εNd(t)值和低的釹模式年齡T2DM值表明雜巖體成巖物質主要源自富集的上地幔。與Zindler等5種地幔端元組分中的

表1. 石嶺堿性雜巖體角閃石正長巖鋯石LA-ICP-MS分析結果

(a)(b)

圖3. 角閃石正長巖鋯石 U-Pb諧和年齡(a)及加權平均年齡(b)

BSE地幔端元(全硅酸鹽地球)最接近。據航測及深部布格重力異常資料，在佛岡–河源–豐順一帶寬約30 km、長約300 km的東西帶內有兩條相互平行延伸的航磁異常帶，推測存在一個隱伏的東西向深斷裂，且在本區地幔有明顯的上隆。Zhou等和Li提出華南白堊紀以后構造樣式主要受巖石圈伸展作用應力制約，在拉伸最強烈地區常出現地幔衍生或殼-幔相互作用的巖漿活動。然而，不同地區巖石圈伸展響應時間亦有所不同，如南嶺東段龍南地區伸展響應時間始于中侏羅世(186.3~188.6 Ma) ，全南地區為晚侏羅世(164 ± 2 Ma)，廣東南昆山地區為晚侏羅世-早白堊世(147 ± 0.8 Ma)，而本區則為早白堊世中期(125.3 ± 3.5 Ma)。

5. 結論

廣東從化石嶺堿性雜巖體屬于佛岡花崗質雜巖體的一部分，后者屬于南嶺近EW向構造——巖漿巖帶之佛岡巖漿巖帶。石嶺雜巖體主要由角閃石正長巖和方鈉石正長巖組成，是省內發現的唯一的堿性侵入巖體，該區也是廣東乃至華南地區重要的正長巖非金屬礦產地。本文對石嶺堿性雜巖體角閃石正長巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，獲得其結晶年齡為125.3 ± 3.5 Ma (MSWD = 2.6, n = 13)，為早白堊世巖漿活動的產物。本區堿性雜巖即為早白堊世中期巖石圈伸展構造背景下的產物，因巖石圈伸展減薄作用十分強烈，所形成的方鈉石正長巖–角閃石正長巖組合顯著區別于其它地區堿性雜巖，A型花崗巖或堿性巖組合。該年齡指示從化地區巖石圈發生伸展作用的精確時間為早白堊世，并非前人所認為的晚侏羅世或晚白堊世。