太行山北段麻棚岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄及其意义

刘 阳, 李程明, 郑 杰, 黄费新, 孙 赫, 唐 宇, 许 博

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083;2.中国冶金地质总局矿产资源研究院,北京 100025;3.中国国土资源经济研究院,北京 101149)

太行山北段麻棚岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄及其意义

刘 阳1,2, 李程明1, 郑 杰2, 黄费新2, 孙 赫2, 唐 宇3, 许 博1

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083;2.中国冶金地质总局矿产资源研究院,北京 100025;3.中国国土资源经济研究院,北京 101149)

在太行山构造-岩浆-多金属成矿带上沿NNE向发育大量的中-酸性侵入岩,其中太行山北段阜平南部的麻棚岩体与石湖金矿成矿因素关系紧密,因此倍受关注。本文报道了麻棚岩体北部过渡带中花岗闪长岩SHR IMP U-Pb年代学数据(125.0±3.4Ma),该年龄是目前已知太行山北段中生代侵入岩年龄值中最年轻的。同时这一结果表明,直至125Ma,太行山北段的岩浆活动依旧活跃;其次,该年龄对太行山北段NW向断裂系统的活动时间进行了限定。

麻棚岩体 太行山 SHR IMP U-Pb年龄

L iu Yang,L iCheng-m ing,Zheng Jie,Huang Fei-xin,Sun He,Tang Yu,Xu Bo.Zircon SHR IM P U-Pb age ofMapeng gran ite complex and its implication in Northern Ta ihangM ounta ins[J].Geology and Exploration,2010,46(4):0622-0627.

太行山构造-岩浆-成矿带内(刘占坡等, 2003)(图1a)沿NNE向展布的燕山期中-酸性侵入岩体,不但与该区域内的多金属矿床成因关系密切(邓晋福等,2007),而且是揭开华北地区中生代以来构造格局演化问题的"钥匙",因而日益受到地质学界的关注。已有很多学者从地质演化,岩石地球化学(牛树银等,1994;罗照华等,1999;Wang, 1999;Zhaoet al.,2001;Chenet al.,2003;Wuet al., 2005;喻学惠等,1996)及年代学(陈斌等,2005, 2006;刘阳等,2010)方面对它们进行了大量研究。出露于河北省灵寿县新开乡境内土岭一石湖金矿西北部的麻棚岩体(图1b)正是其中之一。

原冶金部520队(冶金部520队,1993)认为,该岩体是石湖金矿成矿主要热源及矿源。而此后的研究成果(杨殿范等,1994;牛树银,1994;王启超等, 1995;息朝庄等,2008;刘小滨,2009)更充分显示了麻棚岩体与金矿体的形成关系密切(牛树银等, 1994)。然而,麻棚岩体的的精细年代学数据尚无报道。本文作者采用锆石SHR IMP U-Pb测年方法,对该岩体的侵位年龄予以厘定,所获得的年代学数据较为可靠。

1 地质背景

研究区(北纬113°57’～114°07’,东经38°50’～39°00’)位于太行山北段(图1b)。区内广泛出露太古界阜平群变质岩系,主要岩性为黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、浅粒岩夹斜长角闪岩,该套岩石地层单元普遍遭受强烈区域变质及混合岩化作用(河北省地质矿产局,1989);另外区内尚有零星第四系沿水系两侧发育。区内岩浆岩以燕山期花岗岩类为主,并以麻棚岩体为中心大量发育闪长玢岩(NE向)、煌斑岩(NW向)及辉绿岩(NW向)岩脉群。区内断裂主要为不同时代形成的NW向、NWW向断裂系统。

在大地构造位置上,研究区位于华北盆地西北缘与鄂尔多斯盆地东北缘之间。中生代中晚期以来,处于远离活动板块边缘的大陆岩石圈板块内部,其构造变形、岩浆活动、沉积作用复杂。

图1 太行山北段金属矿床(点)和岩体分布略图(a)(Zhaoet al.,2001,刘阳等,2010)及麻棚岩体地质图(b)(河北省地质矿产局,1989)Fig.1 a-Location map of metal deposits and rock masses in Northern Ta ihang M ounta ins(Zhaoet al.,2001; L iuet al.,2010);b-Location ofMapengrock mass(Bureau of geology and m ineral resources of Hebei Prov ine, 1989)

但区内沉积物质的大量缺失不利于区内中生代以来的地质研究工作,因而通过研究这一时代的岩浆作用恰恰弥补了这一不足。

2 麻棚岩体地质特征

研究主体麻棚岩体出露面积64.5km2,沿NNE向深大断裂侵入(王自立等,2007),与围岩阜平群地层成侵入接触,岩体内部分带明显。岩体可分为中心相、过渡相和边缘相,岩性依次为:斑状花岗闪长岩、花岗闪长岩及石英闪长岩,各相之间并无截然界线,呈渐变过渡关系。

3 采样位置和实验方法

3.1 锆石样品的制备

锆石的挑选经手工破碎至300μm,再经淘洗、电磁选、重液分选后在双目镜下挑选,得到含包裹体少、无明显裂隙且晶型完好的纯锆石。然后将锆石镶于靶上并置于环氧树脂内研磨、抛光,直至锆石新鲜截面露出,清洗制成样本(宋彪等,2002)。对靶上锆石进行镜下透射光和反射光拍照,最后镀金,装入SHRAMP-II激光质谱仪上以备分析。锆石的阴极发光(CL)图像在北京离子探针中心电镜室完成(图2)。

3.2 锆石定年

锆石定年在北京离子探针中心利用SHR IMPII完成,分析中以4-8nA的一次离子流沿靶上右侧45°方向轰击锆石表面,激光束二次离子经能量聚焦后由离子计数器收集,并依照标样进行修正(宋彪等,2002)。标样锆石TEM(DATA=417Ma)用于元素间分馏校正。铀、钍、铅含量的测定用标准斯里兰卡锆石SL13(U=2.38×10-4,t=572Ma)校正。每完成3-4点的样品测试,即用TEM进行校正,如此交替进行,以保证监控和修正结果的准确性。

图2 锆石样品阴极发光图像(黑色圆点为激光剥蚀位置)Fig.2 Cathodolum inescence images of zircon (Black po ints are the positions of laser points)

数据处理及年龄计算采用软件Squid1.0及Isoplot完成(Ludwig,2003)详细的分析流程见宋彪等(2002)。年龄测定数据列于表1,U-Pb年龄谐和线及206Pb/238U加权平均年龄图见图3。

3.3 年龄结果分析

本次测试的7119(7119T W1)号样品采自麻棚岩体北部过渡带中(图1b)。

本次共测试13个数据点,实际有效数据(测试)点8个,得到206Pb/238U加权平均年龄为125.0 ±3.4Ma。根据晶形可知,所测锆石颗粒为岩浆锆石,并且所测为生长环带,所以年龄代表本次岩浆上侵活动。

4 讨论

前人(冶金工业部520队,1990;张亚雄等, 1994;王季亮等,1994;王启超等,1995;喻学惠等, 1996)对不同测试方法所获得的麻棚岩体年代学数据报道较多(表2),所测得的年龄在147.6～119Ma范围内。但是,得到这些数据所利用的方法精确度相对不足。

由于锆石具有封闭温度高(>700℃)的特点,因此锆石U-Pb测年法是目前公认的精细年代学测试方法。该方法主要可分为两类(Simon L and NigelM,2007):一类是热电离质谱法(T IMS),这种方法所获得的年代学数值被认为最为精确,然而前期化学分离工作的要求条件苛刻,使得该方法难以推广;另一类是激光剥蚀与电感耦合等离子体质谱法(LA-I CP-MS)及二次离子质谱法(SHR IMP)均属表面原位测量方法,相对而言较热电离质谱法对实验环境要求低,且操作简单,目前已得到广泛应用。而其中又以SHR IMP U-Pb测试方法更加精确。太行山北段沿北东向出露大规模中生代岩浆岩带,以中酸性岩为主,前人(陈智超等,2006;刘阳等, 2010)对太行山北段几个岩体进行年代学研究得出(图1、表2)的SHR IMP U-Pb年龄值均在139.8～129.0Ma范围之内,而本文所报道的数据将这一区间加以扩大,由此限定太行山中生代岩浆活动的活跃期应在140～125Ma之间,而这一年龄范围恰好属于燕山运动第Ⅲ幕(晚燕山期)后期。

图3 麻棚岩体7119号样品等时线Fig.3 SHR IM P U-Pb Zircon concordia diagram of theMapeng gran ite

表1 麻棚岩体SHR IM P年龄测试数据表Table1 SHR IM P U-Pb isotopic age data of theMapeng gran ite

表2 麻棚岩体及其邻区岩体的年代学数据Table2 Age data of the gran ites in Mapeng and neighboring area in northern Ta ihangM ounta ins

其次,太行山北段普遍发育大量走向NW的断裂系统(图1a,b;河北省地质矿产局,1989)均具有走滑特征。在麻棚岩体北部,该段裂系统切穿麻棚岩体过渡带,并使该岩体产生了平面上约1km的断距。由本文所报道的年龄数据亦可判定这一段裂系统的形成年代晚于125Ma。

需指出的是,本区的岩浆活动为成矿物质的迁移、富集提供了充足的热液来源和驱动力,断裂构造的发育和活动为成矿热液的运移、沉淀和富集提供通道和良好的储矿空间(Wyllieet al.,1962)。杨殿范和李高山(1994)指出,麻棚岩体的的岩浆分异性较好。而本次测得的年代学数据证明麻棚岩体所在周边区域在125Ma左右仍为热事件活跃期,这一年代早于华北地区金矿床形成(约120Ma)的时间(Yanget al.,2003)。由此进一步说明,直至此时段,麻棚岩体仍有机会为石湖金矿提供成矿物质并充当该矿的热源。

由于时间仓促并未对该岩体中心相斑状花岗闪长岩的年龄进行测试,这一工作将在今后进行补充研究。

5 结论

本文通过SHR IMP U-Pb测年法测得麻棚岩体过渡带中花岗闪长岩年龄值为125±3.4Ma。

致谢 中国地质大学(北京)王瑜教授对测试工作的指导和帮助,中国地质大学(北京)张长厚教授对本文野外、室内直至成文过程中提出的宝贵意见。北京SHR IMP中心刘敦一研究员对测年工作的支持和帮助。特别鸣谢中国地质调查局张洪涛教授、陈仁义研究员以及中国地质科学院李锦轶研究员对本文的支持。

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The Zircon SHRIM P U-Pb Age ofMapeng Gran ite Complex in the Northern Ta ihang Shan M ounta ins and Its Implications

L IU Yang1,2, L ICheng-Ming1, Zheng Jie2, HUANG Fei-xin2, SUN He2, TANG Yu3, XU Bo1
(1.China University of Geosciences,Beijing 100083; 2.Institute of M ineral Rresources Research,China M etallurgical Geology Bureau,Beijing 100025; 3.Chinese Academy of Land and Resource Econom ics,Beijing 1011499)

A lot of inter mediate acid intrusions are distributed along the tectonic-magmatic-polymetallic metallogenic belt in the Taihang Shan Mountains of the NEE direction.TheMapeng complex granite in the southern Fuping in the northern TaihangMountains receivesmuch attention because of its close relationship with ore-for ming elements of the Shihu gold deposit.This paper reports the data of the SHR IMP U-Pb age(125.0±3.4 Ma) in the transitional zone of the northern Mapeng granite complex.This is the youngest among the data of the known Mesozoic intrusions in the northern Taihang ShanMountains.Meanwhile,this result shows that until125Ma themagmatic activityof the northern Taihang ShanMountainwas stillongoing,and it also defines the time span of activity of the NW fault-system in this area.

Mapeng granite complex,Taihang ShanMountains,SHR IMP,U-Pb age

book=7,ebook=295

P548+P597.1

A

0495-5331(2010)04-0622-06

2010-05-19;

2010-07-05;[责任编辑]张 萍。

国家自然科学基金项目(40672150)资助。

刘阳(1981年-),男,中国地质大学(北京)博士生,区域构造解析专业,主要从事太行山北段、冈底斯东段构造研究,E-mail:liuyang@cmgb.cn。