江南隆起（九岭）多阶段构造演化的花岗岩记录

袁 媛，廖宗廷，王 超

（同济大学 海洋地质国家重点实验室，上海200092）

江南隆起带位于扬子板块与华夏板块之间，是分隔我国华南大陆的构造带.江南隆起带可以分为九岭地块、怀玉山地块和雪峰山地块3个单元.关于九岭地块的地质学及地质年代学一直是江南隆起带研究的热点.目前关于九岭地块采用不同的同位素体系U－Pb，Sm－Nd，Rb－Sr，K－Ar，40Ar／39Ar及裂变径迹进行了大量的地质测年工作.胡世玲等［1］用40Ar／39Ar快中子活化法测得黑云母为937 Ma，而高安县下观乡一带测得九岭岩体的黑云母K－Ar年龄为805 Ma，838 Ma［2］.钟玉芳等［3］用锆石SHRIMP测得九岭岩体的U－Pb 年龄为（819±9）Ma.徐备等［4］在对九岭岩体花岗质糜棱岩中白云母形成年龄测定为（510±4.1）Ma；而对同一地方的花岗岩中的黑云母K－Ar法测得年龄值为403 Ma，认为受加里东期碰撞的影响［5］.李晓峰等［6］在江西测定银山蚀变英安斑岩白云母40Ar／39Ar 的等时线年龄为（179.6±2.3）Ma，认为形成于燕山早期.由于不同人在不同的地点取样，采用不同方法测年龄，得出不同结果，九岭地区碰撞造山的年代到现今为止并没有形成一个连续的、可被广泛接受的结论.所以，本文在综合前人研究基础上，重点采用同位素年龄测定江南隆起九岭地区花岗岩类年代并总结相关的构造阶段，在分析该地区地球化学特性的基础上了解九岭地区自晋宁以来经历的多阶段构造演化环境.

1 地质背景

本次研究的九岭花岗岩地质简图如图1 所示（据钟玉芳等［3］，略修改），主要是分布于江西省北部、九岭隆起带复式背斜的轴部，呈近东西向至北东向展布，与区域构造线方向基本一致，出露面积达2 500km2，为多次侵入的复式杂岩体［3］.九岭岩体是九岭复式花岗岩体的主体，为一规模巨大的复式岩基，与围岩存在侵入接触和混染交代接触，局部地方混合交代接触.根据混合岩化程度的强弱差异，岩性、岩石的结构构造的不同以及成因特征等不同，自南而北由中浅变质岩系变至花岗岩系［7］.共有3 次典型的侵入：首次有九岭主体及黄岗口、仙源、白沙等岩体，岩性主要为花岗闪长岩；第2次侵入的有石花尖岩体，岩石类型与首次侵入的九岭岩体一致；第3次侵入的有金钟湖、黄茅、南江、北坑等岩体，主要由中细粒－细粒黑云母花岗岩、二云母花岗岩组成，统称为九岭岩体.

图1 九岭花岗岩地质简图Fig.1 Geological sketch map of Jiuling granitoids terran

2 年代学与构造阶段分析

在收集整理已有的热年代研究数据的同时，本文在两个地方进行定点采样（样品JN01 纬度29°02.308′，经度114°47.699′，高程（169.1±11.3）m；样品JN02纬度28°46.433′，经度114°57.448′，高程（447.1±11.5）m），所得的花岗岩样品在实验室进行岩体的锆石U－Pb年龄分析.

2.1 分析方法

分析时先将样品破碎到自然粒度，经磁选、重液分离等步骤后分离出单矿物.在双目镜下选择透明，无裂隙且具有代表性的锆石颗粒，将待测的锆石颗粒制成环氧树脂样品靶，磨至锆石颗粒中心位置后抛光，抛光的样品镀碳后进行锆石阴极发光（CL）显微结构观察，在此基础上选择合适的锆石颗粒区域进行U－Pb年龄测定.锆石的U－Pb定年在西北大学地质系大陆动力学教育部重点实验室激光剥蚀等离子体质谱仪（LA－ICP－MS）上完成，激光剥蚀系统为德国Lamda Physik公司的DeoLas200M，激光器为ComPex102ArF准分子激光器（波长为193nm），ICP－MS为Elan6100DRC 型，样品分析时激光束斑直径为30～40μm.ICP－MS 的运行模式为一般模式，数据采集选用跳峰方式.实验室中采用剥蚀物质的载气.详细的分析方法见文献［8］，使用91500标准锆石，NIST610玻璃作为外标.其中91500作为外标用来校正锆石U－Pb定年过程中的质量歧视和同位素分馏效应，NIST610作为外标用来计算锆石的U，Th及Pb的含量.年龄结果采用Glitter 4.0软件包进行计算，并采用ComPbCorr＃175 程序［9］进行普通铅校正.

2.2 锆石U－Pb定年结果

样品JN01 与JN02 分别采自江西省宜春市奉新县上富镇北蕾坳和北九仙岩体，岩性为花岗岩.样品中的锆石为短柱状到长柱状、无色透明.锆石半自形到自形、无明显溶蚀现象.CL 图像中，锆石显示明显的振荡分带或片状分带，为典型岩浆锆石的CL特征（图2）.每组取15个锆石颗粒作15个点的年龄测定，各点的U，Pb含量见表1.

JN01样品锆石U－Pb谐和图见图3.图中，08点和10点明显偏离其他的分析点，可能为较老残留继承锆石，测得其年龄值为（（2 421±22）Ma～（1 572±15）Ma），这和伍光英等［10－11］通过测定九岭南缘涧溪冲岩群变质岩全岩Sm－Nd等时线年龄为（2 594±48）Ma以及西南缘变质岩全岩Sm－Nd等时线年龄为（1 957±39）Ma和1 857.5Ma有较好的吻合.进一步说明江南隆起九岭地区存在新太古代—中元古代基底.对其余13个分析点的n（206Pb）／n（238U）年龄做加权平均，得到样品13个点的加权平均年龄为（816.3±2.5）Ma，它代表了该花岗岩体的岩浆侵入年龄.

图2 样品CL 图像及分析点位置示意图Fig.2 CL images and analysis spot site diagrams of samples（JN01，JN02）

JN02样品锆石U－Pb谐和图见图4.图中，09号分析点明显偏离了其余分析点，判断其可能包含了放射成因Pb 丢失的区域，对其余14 个分析点的n（206Pb）／n（238U）年龄做加权平均，得到样品14 个点的加权平均年龄为（811.3±2.0）Ma，它代表了锆石颗粒的形成年龄，也代表了一次岩浆事件的时间.

通过样品的测年分析，得出在818～809 Ma九岭地区发生了一次碰撞岩浆活动，与钟玉芳等［3］获得的九岭岩体和甘坊岩体的花岗闪长岩的锆石UPb年龄828～820Ma，刘平辉等［12］获得的马荃岩体斜长角闪岩锆石Pb－Pb年龄853～835 Ma，马长信等［13］获得彭庐地体斜辉橄榄岩的Sm－Nd全岩等时线年龄（828.6±27.9）Ma，是完全一致的.因此可以判断，在853～811Ma，江南隆起的九岭区发生了强烈的碰撞造山事件，也可视为晋宁期的造山年龄.

图3 JN01样品锆石U－Pb谐和图Fig.3 Zircon U－Pb concordia diagrams for granitoids for JN01

综合前人的研究，晋宁期以来九岭地区的重点构造演化可归结为：

（1）晋宁期，构造岩浆事件主要体现在扬子板块与华夏板块的汇聚岛弧与热变质作用、板块汇聚碰撞作用、汇聚岛弧与热变质作用、板块碰撞造山作用以及板块碰撞造山作用［9］.王孝磊等［14］通过测定该地区铝花岗岩的锆石年龄为（929±6）Ma及（745±4）Ma反映该地区的岩浆活动及冷却时间.张芳荣等［15］的研究也得到类似的结果.同时，结合本次样品的测年分析结果得到853～811 Ma为九岭地区晋宁期的造山年龄是可信的［3－4；12－13］.

（2）加里东期，该阶段主要是形成碰撞岩浆事件.角闪石英正长岩岩浆混杂岩的锆石U－Pb年龄为（445±4）Ma［16］，记录了岩浆活动的年龄；片麻状花岗岩的白云母K－Ar年龄403 Ma、全岩Rb－Sr等时线年龄411 Ma［5］，记录了岩体的冷却年龄.

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图4 JN02样品锆石U－Pb谐和图Fig.4 Zircon U－Pb concordia diagrams for granitoids for JN02

（3）印支期，主要发生汇聚碰撞事件.主要表现为对加里东期的片麻状花岗岩进行印支期的热改造，形成了黑云母40Ar／39Ar年龄为259 Ma的热事件记录［5］，同时记录下印支期的热改造年龄.

（4）燕山期，包括燕山构造的早期阶段（171～160Ma）和晚期阶段（151～115 Ma）.王强等［17］在江西德兴的铜厂岩体和富家坞岩体分别测定岩体中花岗闪长斑岩的锆石U－Pb年龄为（171±3）Ma；丁昕等［18］在江西上饶永平铜矿中测定花岗岩的锆石UPb年龄为（160±2.3）Ma，这两个年龄均属于是早期岩浆活动事件.晚期阶段主要是通过九岭南缘的花岗岩、火山岩的黑云母、白云母40Ar／39Ar及K－Ar年龄测定的［19］.

3 构造环境演化

3.1 花岗岩的构造判别图解分析

在得到九岭地区热年代的基础上，通过地球化学分析，比较相邻的怀玉山地区与九岭地区在不同年代主要的构造演化环境.依据Maniar［20］对晋宁早期九岭和怀玉山花岗岩类（968～810 Ma）的R1—R2图解［21－24］（图5）分析可知，主要落入与碰撞造山作用有关的花岗岩区，而后期花岗岩（158～110 Ma）则落入非造山花岗岩区［25－28］.在（Y＋Nb）－Rb及Y－Nb图解（图6和7），929～810 Ma晋宁期花岗岩落入岛弧与碰撞的过渡环境［21－22］，而怀玉山晋宁期花岗岩913～822 Ma主要为岛弧环境［23－24］.九岭地区加里东期（439～411 Ma）花岗岩落入火山弧与同碰撞过渡环境［26，29］.燕山运动晚期（158～118 Ma）花岗岩基本都落入同碰撞花岗岩区［25－26］，而这时的怀玉山（135～110 Ma）花岗岩更多具有同碰撞与板内过渡的性质［27－28］.

3.2 花岗岩的多元素图解分析

标准化蛛网图解是判别花岗岩类源区与构造环境的有效途径［30］.江南隆起九岭地区晋宁早期（929 Ma）花岗岩具有Rb，Th和Ce等元素相对富集的特点，多元素蛛网模式（图8）及含量与Chili型火山弧构造环境形成的花岗岩一致；而其晋宁主期（820～810Ma）花岗岩的蛛网模式更多具有碰撞环境的特点，可见九岭从929Ma到820～810Ma经历了从汇聚岛弧到碰撞环境的变化［21－22］.对于怀玉地区，晋宁期（825～822Ma）花岗岩以Rb，Ba，Th和Ce等元素富集特点及多元素蛛网模式表现出与Jamaica型火山弧关联的构造环境［23］.九岭地区加里东期（439～411 Ma）两个花岗岩体数据的蛛网曲线（图9）与板内汇聚环境的蛛网模式一致，而且其元素Rb和Nb具有明显富集的特点［26，29］.九岭地区燕山期花岗岩（158～118 Ma）形成于同碰撞兼火山弧构造环境，而怀玉同时期（135～110 Ma）花岗岩更多表现出板内构造环境的特点.九岭燕山期花岗岩（158～118 Ma）均表现出Rb，Th 和Ce等元素显著富集，Ba，Y 和Yb含量变化大等特点，它们多元素蛛网模式和元素含量特点与典型碰撞型构造环境形成的花岗岩是一致的［25－26］.怀玉燕山期花岗岩（135～110 Ma）的Rb，Th元素显著富集而Ba具有显著亏损的特点，更多具有板内汇聚环境的特点［27－28］.

4 结论

图9 江南隆起带花岗岩类（411～110Ma）多元素蛛网图解Fig.9 Multi－element spidergram for granitoids in Jiangnan uplift（411～110Ma）

根据江南隆起九岭地区花岗岩类同位素年龄测定分析816～811 Ma发生了碰撞岩浆活动，相关同时期的研究记录也充分说明在853～811 Ma晋宁期发生强烈的碰撞造山运动.综合大量的花岗岩同位素年龄测定研究资料，该地区随后在早古生代—新生代期间依次经历了加里东（439～411Ma）、印支期碰撞（269 Ma）以及燕山运动（171～115 Ma）的几个主要构造阶段.对比研究江南隆起带中相邻的九岭与怀玉山地区花岗岩多元素及构造图解，可知晋宁期以来经历了不同的地质构造演化环境.其中，九岭地区晋宁期花岗岩（929～810 Ma）落入岛弧与碰撞的过度环境；而加里东期（439～411 Ma）花岗岩体具有板内汇聚环境；燕山期（158～118 Ma）花岗岩形成于同碰撞兼火山弧构造环境.

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