江西三百山盆地粗面岩锆石年代学与地球化学制约

黄美化， 巫建华， 刘 帅

(东华理工大学，江西 南昌 330013)

在会昌盆地证实存在白垩纪中基性橄榄粗玄岩系列后，巫建华等(2004)发现安远三百山盆地早白垩世出现粗面岩，其岩石组合不仅有别于中侏罗世、晚侏罗世的岩石组合，而且有别于江西其它盆地白垩纪的岩石组合。

根据显微岩石学、岩石化学及岩相学、岩石碱度等特征，确认三百山盆地的粗面岩属橄榄玄粗岩系列，具有高压型粗面岩和高Al2O3火山岩的特征。岩石微量元素、稀土元素特征研究表明，三百山盆地的粗面岩来源于由上地壳物质俯冲到深部与地幔的混合而形成的再循环富集地幔，为含石榴子石斜长角闪岩部分熔融的产物，形成于挤压构造环境。

赖章忠等(1996)曾报道三百山盆地火山岩Rb-Sr 等时线年龄为140 Ma，属晚侏罗世，但未给出原始分析数据，也未提供等时线图。祝禧艳(2007)在硕士论文给出了Rb-Sr 等时线年龄为(132 ±27)Ma，误差在有效范围之外，笔者对粗面岩的SHRIMP 定年得到的精确年龄为(141. 56 ±0.96)Ma，表明粗面岩形成于早白垩世。本文通过对粗面岩的显微岩石学、地球化学特征以及锆石年代学研究，以期获得系统、全面的信息，中生代中国东南部火山岩带大面积长英质火山岩的成因和地质构造环境，为铀矿为铀矿勘查及成矿理论研究提供基础地质资料。

1地质背景

江西省三百山盆地主要受龙南-安远-寻乌火山岩带控制①江西省地质局区调大队.1970. 龙南幅1∶20 万区域地质调查报告.(余达淦等，1992;巫建华等，2002)。该带横贯于南部龙南-寻乌、会昌一带，位于华夏褶皱带内，为华夏陆块和赣湘桂陆块的交界地区。次级构造单元处于南岭EW 向构造带、三南-上饶NE 向构造隆起带及怀玉山-武夷山NNE 向隆起带三者的复合部位。从火山岩的分布来看，可分为龙南、安远、寻乌菖蒲-河岭及安远版石四个火山岩区①，三百山盆地属安远岩区。该带经历晋宁、加里东、海西、印支、燕山、喜山六个构造旋回，其中以加里东、燕山活动最为强烈，尤其是燕山期构造复杂、岩浆活动频繁。安远至鹰潭深大断层从三百山盆地的西缘通过，中深变质岩区内发育韧性剪切带;褶皱、一般性断层、面理、线理是区内常见的构造成分，呈EW 向、NEE 向、SN 向、NE 向、NNE 向、NW 向展布，不同构造旋回，其构造组合及规模、性质均有较大差异，致使本区构造更趋复杂②江西地质勘查开发局赣南地质调查大队勘查院.1995. 安远县幅1∶5万地质图说明书.。

三百山盆地(图1)岩石组成主要为一套紫、紫红、浅红绿色砾岩和砂砾岩、砂岩;盆地西部主要由火山碎屑岩和东部的火山熔岩组成。三百山盆地粗面岩主要出露在仰天湖破火山口构造内、外环之间。前人将该粗面岩的层位划归为上侏罗统武夷群鹅湖岭组，下伏岩层为上侏罗统如意亭组砂岩层，主要出露于盆地西部半天塘破火山口的西缘，上覆岩层为白垩统罗塘群周田组，主要出露于盆地东部大坝头北部，受龙南-安远-寻乌火山岩带控制①(余达淦等，1992;巫建华等，2002)。该带横贯于南部龙南—寻乌、会昌一带，位于华夏褶皱带内，为华夏陆块和赣湘桂陆块的交界地区。从火山岩的分布来看，可分为龙南、安远、寻乌菖蒲—河岭及安远版石四个火山岩区①，三百山盆地属安远岩区。

2 锆石SHRIMP 定年

2.1 样品取样及分析方法

粗面岩样品采自三百山盆地富田尾北东侧采石场(北纬25°06′10″，东经115°26′07″)。锆石分选采用人工重砂的方法分选，首先通过淘洗等物理方法分离锆石，最后在双目显微镜下挑出晶形好、裂纹和包裹体少的锆石颗粒，剔除杂质，这项工作在河北省区域矿产地质调查院实验中心完成，所挑选的锆石重量为200 mg。将其与数粒RSES 参考样TEM 置于环氧树脂中，磨至约一半大小，使锆石内部暴露，然后进行透射光、反射光照相，并用阴极发光扫描电镜进行图像分析(在中国科学院地质及地球物理研究所电子探针研究室完成)，检查锆石的内部结构。详细分析流程和原理参见Compston 等(1992)、Williams 和Claesson (1987)、简平等(2003)。应用RSES 参考锆石TEM(417 Ma)进行元素间的分馏校正。采用LudwigSQUID 1.0 及ISOPLOT 程序(Ludwig，1999，2001)。采用206Pb/238U年龄，其加权平均值具95 %的置信度。

2.2 分析结果

三百山盆地粗面岩样品分析结果见表1，锆石的阴极发光图见图2。

锆石的阴极发光图像显示:锆石为无色透明，多呈长柱状，菱角状，次菱角状，具有典型的韵律环带结构，晶形发育良好有清晰的生长环带，长宽比介于1∶1 ～3∶1之间，部分锆石可以分为核部和边部，表明这些锆石属岩浆成因。

粗面岩样品共测14个点，测试结果见表1。测试点7. 1 的Th 和U 含量分别为139 μg/g 和289μg/g，232Th/238U 的比值偏低为0.49，低于0.5，再结合锆石阴极发光图206Pb/238U年龄为(231.0 ±2.4)Ma 不能代表粗面岩的形成年龄，可能是印支期残留的锆石。除了7.1 测点外，其他13个测试点均落在U-Pb 谐和线上或附近(图3)，206Pb/238U谐和年龄的加权平均值为(141. 56 ±0. 96)Ma，MSWD=1.2，反映出三百山粗面岩的形成年代应归属到早白垩世。

3 岩相学特征

三百山盆地粗面岩岩石致密坚硬，灰黑色，块状构造，具有粗面结构、霏细结构;斑晶含量约25%～30%，以碱性长石为主，其次为斜长石、黑云母、石英等，钾长石斑晶自形半自形板状，具有溶蚀现象，粒径为0.8 ～1.2 cm。斜长石斑晶自形半自形，聚片双晶明显，且个别有环带结构及具钾长石外壳，裂纹发育，部分斑晶破碎或被圆化，呈港湾状，偶见斜长石环带结构及具钾长石外壳或环边的现象(图4A，B，C)，粒径约1 mm。石英斑晶大多破碎，常被熔蚀成港湾状或浑圆状，部分石英具有双锥状结构。基质呈微晶—隐晶质结构、粗面结构(图4D)。黑云母含量较少约为1%，多呈绿色且大部分具有暗化边。岩石粘土化、绢云母化、绿泥石化等蚀变发育。三百山盆地的粗面岩同时出现斜方辉石和单斜辉石类矿物，在薄片可见到具有一层钾长石外壳的斜长石斑晶，具有橄榄玄粗岩系列的矿物学特征。

表1 三百山盆地粗面岩的SHRIMP 锆石U-Pb 同位素分析结果Table 1 SHRIMP U-Pb zircon data of trachyte in sanbaishan basin

图2 三百山盆地粗面岩样品锆石的部分阴极发光图Fig.2 Part of the zircon CL image from sanbaishan basin trachyte samples

图3 三百山盆地粗面岩锆石SHRIMP U-Pb年龄谐和图Fig.3 U-Pb Concordia diagram for zircon SHRIMP data from sanbaishan basin trac

4 地球化学特征

4.1 主量元素

三百山盆地粗面岩主量元素分析结果见表2。

表2 三百山盆地粗面岩主量元素分析结果Table 2 The analysis of main elements of trachyte trachyte in sanbaishan basin

盆地粗面岩SiO2含量为62.97% ～65.29%，石英少量出现在标准矿物中，K2O + Na2O 含量在7.07% ～10. 74% 之间，平均值9. 55%，均大于7%，里特曼指数除样品AY112 为2.39 之外，其他主要变化在3. 16 ～5. 78 之间，A. R 值平均值为3.28，样品AY112 偏小为2.17，属于碱性岩石组合(图5)，除AY112 外，K2O/Na2O ＞2，表现为富钾特征，全 铁 含 量 平 均4. 83%，分 布 在3. 50% ～5.64%，且Fe2O3/FeO ＞0. 5，TiO2含量在0. 4 ～0.51之间，表现为贫铁、贫钛和高氧化特点，Al2O3＞14%，铝的饱和指数A/CNK 为1. 39;A/NK 为3.36，均属过铝质，分异指数D. I 和固结指数S. I分别分布在69.65 ～83.44 和2.81 ～4.42 之间。

在SiO2—K2O 图解(图6)上，盆地的粗面岩除了样品AY112 落在高钾钙碱系列，其余均落入钾玄岩系列范围之内。

在TAS 图(图7)中可以看出8个样品全部落入粗面岩、粗面英安岩区，并且8个样品中有6个为碱性，2个为亚碱性。

图4 三百山盆地粗面岩显微照片Fig.4 micro-picture of trachyte in sanbaishan basin

4.2 微量元素

三百山盆地微量元素、稀土元素分析结果及主要参数列于表3 和表4。

由表3 可以看出:强不相容元素Nb，K，Pb，Sr 变化范围较大，其他中等不相容元素变化范围较窄。K、Pb 表现为较明显的正异常，Nb 表现为明显的负异常，Sr 表现为不明显的负异常，而Eu 显示正异常或较低负异常。这些异常特征与地壳岩石差别明显，但与已报道的橄榄玄粗质系列火山岩(章邦桐等，2001;邱检生等，2002;杨经绥等，2002;)特征相似，且其Eu 正异常特征与Deng(邓晋福)等(2000，2004)研究的高压型粗面岩一致。

图5 A.R-SiO2 图解(底图据Le Base 等，1986)Fig.5 A.R-SiO2diagram

图6 SiO2-K2O 图解(底图据Le Base 等，1986)Fig.6 SiO2 -K2O diagram

图7 三百山盆地粗面岩TAS 图解(底图据Le Base 等，1986)Fig.7 Volcanic TAS diagram of Sanbaishan basin Pc.

表3 三百山盆地粗面岩微量元素分析结果Table 3 Analysis of trace elements of trachyte in sanbaishan basin ×10 -6

表4 三百山盆地粗面岩稀土元素分析结果Table 4 The analysis of REE of trachyte in Sanbaishan basin

4.3 稀土元素

图8 里特曼—戈蒂尼图解Fig.8 Rietman-Gottignies graphic

由表4 可知:三百山盆地粗面岩的∑REE 高，其变化范围为(200 ～234)×10-6，∑LREE 变化范围为(181 ～216)× 10-6，∑HREE 变化范围为(14.1 ～19.2)×10-6，∑LREE/∑HREE 为9.46 ～14.1，(La/Yb)N为14.4 ～20.7，(La/Sm)N为4.00～5.37 δEu 为0.78 ～1.74，δ Ce 为0.93 ～1.12。Eu 显示负异常不明显或正异常，说明岩浆经历了较低程度的斜长石分离结晶作用或部分熔融过程中斜长石残留比例较小，这也与前面DI 值不高相符。

5 构造环境判别

由里特曼—戈蒂尼图解(图8)可以看出，三百山盆地的粗面岩投影点主要落入造山带派生的偏碱性和碱性岩区(C 区)，落入造山带(B 区)，主要处于造山带环境。

在R1-R2 构造环境判别图解(图9)上，三百山盆地的粗面岩落入造山晚期和同碰撞构造环境中。

在Y-Nb 图解、Yb +Ta-Rb 图解(图10)上，三百山盆地的粗面岩落入火山弧-同碰撞花岗岩范围，与R1-R2 因子判别图解的结论吻合。

综合构造环境判别图解可以得出三百山盆地粗面岩形成的构造环境为挤压至拉张过渡环境。

图9 R1-R2 因子判别图解(底图据Batchelor 等，1985)Fig.9 factor discrimination diagrams of R1-R2

图10 Yb+Ta-Rb、Y-Nb 图解图解(引自Pearce，1984)Fig.10 The distinguished diagram o f tectonic setting of trachyte rocks in Sanbaishan basin based on rare elements (After Pearce et al.，1984)

6 结论

(1)江西省三百山盆地粗面岩锆石SHRIMP年龄为(141.56 ±0.96)Ma，为早白垩世火山活动的产物。

(2)三百山盆地粗面岩具有钾长石外壳的斜长石斑晶，SiO2含量变化范围较窄、全碱及钾含量高、低铁贫钛、在TAS 图解和SiO2-AR 图解中落入碱性系列区域、在Al2O3—标准矿物斜长石组成图上落入钙碱性系列区域、REE 总量高，HFSE、LREE 明显富集、Sr 负异常不明显、Eu 负异常不明显或显示正异常，具有典型橄榄玄粗岩系列特征，证实华南板块内部存在早白垩世中酸性的橄榄玄粗岩系列。

(3)里特曼—戈蒂尼图解、R1-R2 构造环境判别图解、Yb-Ta 图解和Yb +Ta-Rb 图解指示三百山盆地粗面岩形成于挤压至过渡构造环境。

邓晋福，罗照华，苏尚国等. 2004. 岩石成因、构造环境与成矿作用［M］. 北京:地质出版社.

邓晋福，赵国春，赵海玲等.2000. 中国东部燕山期火成岩构造组合与造山-深部过程［J］.地质论评，46(1):42-48.

付建明.2003.湘南西山两江口高钾钙碱性火山岩的成因分析［J］.华南地质矿产.19(2):17-23.

赖章忠，王安城.1996.赣南中生代火山岩活动时代及岩浆来源［J］.江西地质，10(2):111-117.

李金冬等.2005.湘南郴州地区骑田岭花岗岩锆石SHRIMP 定年及其地质意义［J］.地质通报，24(5):411-414.

李献华，胡瑞忠，饶冰.1997. 粤北白垩纪基性岩脉的年代学和地球化学［J］.地球化学，26(2):14-30.

刘善宝，王登红，陈毓川等.2007. 南岭东段赣南地区天门山花岗岩体及花岗斑岩脉的SHRIMP 定年及其意义［J］. 地质学报，81(7):973-978.

邱检生，王德滋，刘洪等. 2002. 大别造山带北缘后碰撞富钾火山岩:地球化学与岩石成因［J］.岩石学报，18(3):319-330.

巫建华，张树明，周维勋.1999a.赣南—粤北余田群的再认识［J］.地层学杂志，23(4):295-302.

巫建华，周维勋，章邦桐.2002. 江西及广东北部中生代晚期地层层序和时代——兼论《江西岩石地层》中存在的问题［J］. 地质论评，48(1):44-53.

巫建华，左跃明，周维勋.1999b.赣南—粤北中生代晚期火山岩系岩石地层划分［J］.中国地质，18(4):397-404.

巫建华. 1996a. 赣东北鹅湖岭组的再认识［J］. 地层学杂志，20(2):153-160.

巫建华.2004.赣南-粤北晚中生代长英质火山岩的地质、地球化学特征及铀成矿远景［D］.南京大学博士学位论文.

夏斌，林清茶，张玉泉.2006. 青藏高原东部新生代钾质碱性系列岩石地球化学特征:岩石因及其地质意义［J］. 地质学报，80(8):1189-1196.

夏斌等.2006. 广东罗定龙塘碱性花岗岩锆石SHRIMP 定年及地质意义［J］.地质科学，(3):511-517.

谢桂青等.2007.东秦岭宝丰盆地大营组火山岩SHRIMP 定年及其意义［J］.岩石学报，23(10):2387-2396

余达淦，管太阳，巫建华等. 2006. 江西基础地质研究新进展述评［J］.东华理工学院学报，29(增刊):1-11.

余达淦.1992.中国东南部火山岩铀矿成矿构造环境、岩浆岩体系、成矿系列及成矿模式［J］.华东地质学院学报，15(1):11-22.

张敏，巫建华，祝禧艳.2009. 石溪盆地和三百山盆地粗面岩地球化学特征及其地质意义［J］. 东华理工大学学报:自然科学版，32(1):52-60.

张树明，余达淦，吴仁贵，等.2005.相山铀矿田钾玄质岩石与铀成矿［J］.大地构造与成矿学，29(4):527 -536.

章邦桐，陈培荣，杨东升，等.2001.赣南中生代橄榄玄粗岩系列厘定地质证据［J］.地质学报，75(2):213-220.

Arndt N T.Christensen U.1992. The role lithospherric mantle in continental flood colcanism thetmal andgeo chemical constrains［J］. Geophys.Research，97(10):10967-10981.

Batchelor R. A. and Bowden P.，1985，Petrogenetic interpretation of granitoid rock series using multicationic parameters［J］. Chem. Geol，48:43-55.

Chen F，Siebel W，Satir M.2003. Zircon U-Pb and Pb-isotope fractionation during stepwise HF acid leaching and geochronological implications［J］.Chamical Geology，199(27):155-164.

Compston W，Williams I S，Kirchvink J L，et al. 1992.Zircon U-Pb age of early Cambrian time-scale［J］. J.Geol.Soc.，149(15):174-184.

Le Bas MJ，Le Maitre RW，Streckeisen A et al. 1986. A chemical classification of volcanic rocks based on the total silica diagram. Journal of Petrology，27(6):745-750

Pearce J A，Harris N B W，Tindle A G. 1984. Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks［J］.Journal of Petrology，25(4):956-983

Rittmann A. 1973. Stable Mineral Assemblages of Igneous Rocks. Minerals，Rocks and Inorganic Materials. Monograph Series of Theoretical and Experimental Studies No. 7. xiv +262 pp.，85 figs. Springer-Verlag，Berlin，Heidelberg，New York.