辽北地区中生代石英闪长岩的形成时代

杨 仲 杰

(辽宁省地质矿产调查院，辽宁 沈阳　110031)



辽北地区中生代石英闪长岩的形成时代

杨 仲 杰

(辽宁省地质矿产调查院，辽宁 沈阳110031)

辽北地区位于华北陆块和华北北缘古生代坳陷带2个Ⅱ级大地构造单元上，后期构造岩浆作用强烈，尤以侏罗纪岩浆活动最为强烈，广泛发育不同类型的花岗岩。关于研究区内中生代石英闪长岩的形成时代，一直缺乏深入的年代学研究。笔者在区内进行1∶5万区域地质调查中，对石英闪长岩采样并作LA-ICP-MS测年，获得锆石U-Pb年龄为(173±0.88)Ma(MSWD=5.8)，在一定误差范围内，综合所测锆石的CL图像特征，准确约束了区内中生代石英闪长岩的形成时代。结合前人资料将区内中生代石英闪长岩的形成时代确定为中侏罗世。这一成果为研究辽北地区岩浆作用及其构造演化提供了新的年代学证据。

中生代；石英闪长岩；LA-ICP-MS锆石U-Pb测年；形成时代；辽北地区

受太平洋板块俯冲作用影响,中国东部中生代侵入岩分布较为广泛, 其中,中生代早期侵入岩大多为具有岛弧岩浆岩的特点, 即所谓I型花岗岩。近年来，区内中生代地层中一系列珍奇化石的发现极大地推动了其区域地质研究程度。但相比而言，区内中生代花岗质岩石的研究程度明显较低。由于区内与花岗岩有关的金属矿产广泛发育，深入研究区内中生代花岗岩的年代学格架、岩石成因、构造背景以及区内地球动力学演化等为其提供重要研究依据(王忠江等，2013；代丽霞等，2011；孙罡等，2008；陆孝平等，2004)。笔者将主要报道对区内中生代石英闪长岩所进行的锆石年代学研究成果。

1　区域地质特征

辽北地区构造背景较为复杂，以清河断裂为界，横跨华北陆块和华北北缘古生代坳陷带2个Ⅱ级大地构造单元。进一步又可分为2个四级构造单元，清河断裂以南属于华北陆块龙岗隆起，清河断裂以北属于西丰晚古生代岩浆弧。龙岗隆起内以分布大面积的太古宙基底为特征，后期构造岩浆作用强烈，构造期次复杂多样，从新太古代的鞍山期构造到中生代的燕山期构造均十分发育。西丰晚古生代岩浆弧内主要分布晚二叠世以来的各时期侵入岩，尤以侏罗纪岩浆活动最为强烈，其上发育了晚侏罗世火山沉积盆地，以印支期、燕山期构造为主(陆孝平等，2004；刘锦等，2015)。区内主要分布太古代片麻岩, 晚古生代花岗岩，中生代花岗岩、火山岩以及元古宙浅变质岩石地层等(图1)。

1.上侏罗统；2.下三叠统尖山子火山岩；3.新元古界照北山岩组；4.中元古界石门岩组；5.新太古界红头山岩组；6.早白垩世花岗岩；7.晚侏罗世花岗岩；8.中侏罗世花岗岩；9.中侏罗世石英闪长岩岩；10.中侏罗世辉长岩；11.早侏罗世花岗岩；12.晚三叠世闪长岩；13.中三叠世花岗岩；14.晚二叠世花岗岩；15.晚太古代英云闪长质片麻岩；16.正断层；17.逆断层；18.平移断层；19.性质不明断层；20.地质界线；21.三级构造单元界线；22.二级构造单元界线；23.双辽坳陷；24.法库晚古生代残留海盆；25.西丰晚古生代岩浆弧；26.下辽河新生代断坳盆地；27.龙岗隆起；28.采样位置及年龄图1　研究区区域地质简图Fig.1　The regional geological sketch of research area

2　石英闪长岩地质、岩石学特征

笔者对该岩体具有一定代表性的露头进行了重点研究，其地质特征如下：本区出露的石英闪长岩主要分布于房木镇—八棵树镇—李家台乡一带，岩体形态呈不规则椭圆形岩株产出，地貌上大多呈浑圆状孤山，面积为45km2(图2)。空间上侵入中三叠统二长花岗岩、晚二叠统片麻状二长花岗岩与太古宇变质深成侵入体，被后期似斑状二长花岗岩侵入，岩体中有太古宇包体，脉岩发育。中侏罗统石英闪长岩风化面呈灰白色，新鲜面呈浅灰白色，中细粒花岗结构，块状构造。物质成分主要为石英、斜长石、角闪石和少量黑云母角闪石：针柱状，粒径为0.5～2mm±，含量为15%±。斜长石：主要为更-中长石，半自形板状，粒径为1～2mm±，含量为72%±。石英：他形粒状，粒径为0.2～0.5mm±，含量为6%±。黑云母：磷片状，片径为0.5～1mm±，含量为2%±。其他还有一定含量的不透明矿物约为5%(图2)。副矿物有磷灰石、磁铁矿、锆石等，具“Ⅰ”型花岗岩的岩石矿物组合特征(陆孝平等，2004；刘锦等，2015)(表1)。其中，锆石矿物呈黄粉色，弱金刚光泽，透明至半透明，以透明为主，自形至半自形断柱状为主，柱状少，伸长系数完整晶形1.3～4.5，晶体可见裂纹，晶棱晶锥多已缺失，少见完整晶形，均为锥柱不对称歪晶，本样锆石颜色单一，晶群集中，改造程度相近为同源产物(侯可军，2007；陈跃军等，2002；刘正宏等，2000；王来春等，1998)。

3　采样方法

本次研究的RZ5号样品采自辽北地区八棵树镇五道岗子村石英闪长岩采坑中，采样点坐标为东经124°35′33″，北纬42°22′06″(图1)。主要采用针对新鲜岩石样捡块的方法，采集岩石样品15kg。送河北廊坊区调所实验室做人工重砂分析，锆石按常规重力和磁选方法分选，在双目镜下选择透明、无裂隙且有代表性的颗粒。对挑选的锆石再次送往北京燕都中实测试技术有限公司进行锆石制靶和阴极发光图像的拍摄。将锆石置于环氧树脂中，然后磨至约一半，制靶后进行锆石阴极发光(CL)拍照，以观察锆石的内部结构。通过拍摄返回的阴极发光图像具体分析，进一步挑选具有代表性和研究价值的锆石制靶，本次挑选了25个锆石测点制靶。

4　样品测试方法

LA-ICP-MS锆石U-Pb定年是在北京燕都中实测试技术有限公司完成，锆石微量元素含量和U-Pb同位素定年利用LA-Q-ICP-MS同时分析完成。激光剥蚀系统为GeoLas Pro，ICP-MS为Agilent 7500。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度，二者在进入ICP之前通过一个Y型接头混合。每个时间分辨分析数据包括大约20～30s的空白信号和50s的样品信号。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal(LIU et al., 2010a；HOU et al., 2009)完成。U-Pb同位素定年中采用锆石标准GJ-1作外标进行同位素分馏校正，每分析5～10个样品点，分析2 次GJ-1。

图2　石英闪长岩显微特征(左)和野外采样位置的岩貌特征图(右)Fig.2　Quartz diorite’s microscopy feature (left)and field sampling location’s rock face feature(right)

副矿物名称含量(mg)副矿物及副矿物特征描述(粒径:mm)标型矿物特征描述锆石10黄粉色,自形半自形断柱状,柱状少,晶体可见裂纹,整体略显酥较易碎,有铁染,常见凹坑沟槽等溶蚀痕迹,晶棱晶锥多已缺失,少见完整晶形,均为锥柱不对称歪晶。本样锆石颜色单一,晶群集中,改造程度相近为同源产物名称锆石颜色黄粉色光泽弱金刚光泽磷灰石2609无色,半自形次浑圆柱状、粒状、次棱角块状,透明,似毛玻光泽,中硬度,有铁染,粒径0.01～0.25透明度透明包裹体常见黑色固相包体绿帘石94黄绿色,次棱角块状,透明-半透明,毛玻光泽,高硬度,有蚀变,粒径0.03～0.4粒径0.02～0.25为主,0.25～0.5少量伸长系数完整晶形1.3～4.5黄铁矿1487浅铜黄色,棱角次棱角块状、自形半自形立方体状,不透明,金属光泽,高硬度,部分表面褐铁矿化,粒径0.01～0.1为主,0.1～0.4少量聚型组成可见(110)(100)(111)(131)(311)标型矿物晶型赤褐铁矿318红褐色,次棱角块状,不透明,弱金属光泽,高硬度,粒径0.03～0.3钛铁矿18854黑色,次棱角棱角块状主、半自形次浑圆扁粒状少,不透明,金属光泽,高硬度,部分被造岩矿物包裹或与之连生,粒径0.01～0.4磁铁矿206080黑色,次棱角棱角块状主、半自形八面体状少,不透明,金属光泽,高硬度,部分被造岩矿物包裹或与之连生,粒径0.01～0.25为主,0.25～0.45少量其余18338角闪石主、石英、长石等

对与分析时间有关的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用GJ-1的变化采用线性内插的方式进行了校正(LIU et al. 2010a)。锆石标准GJ-1的U-Th-Pb同位素比值推荐值据WIEDENBECK et al.(1995)。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot/Ex_ver3 (LUDWIG, 2003)完成。密度分布图(density distribution mapping)使用Sircombe(2006)方法。本次测试剥蚀直径根据实际情况选择55 μm或40 μm。

5　石英闪长岩形成年代的确定

对区内石英闪长岩形成时代的认识, 以往通过岩体之间接触关系初略的判断其大致形成时代。本次对石英闪长岩RZ05号样品中的25个锆石制靶打点分析研究，其中有22个点Th/U值大于0.4，其余3个点小于0.1，可能为后期变质流体影响所致；综合前述锆石的基本特征，说明锆石具有岩浆成因特点(于淑艳等，2011；李甘雨等，2015；刘治博等，2014)。

通过对测试数据的处理及锆石物理性质的判断，一般谐和度小于90%的数据不使用被剔除，故点RZ05-17、RZ05-19、RZ05-24被剔除，可用的数据点有22个。在进行LA-ICP-MS测试之前对锆石样品进行透射光和反射光显微照相,并用阴极发光扫描电镜进行图像分析,选择出那些具有明显韵律环带结构且无裂纹的岩浆锆石(图3) 进行测试，分析结果见表2。

样品RZ05中细粒石英闪长岩22个分析结果在165.0～182.2Ma，在U-Pb谐和曲线图上石英闪长岩的各个年龄值构成了相关性很好的等时线图，集中分布于一直曲线上或附近，22个表面年龄

数据的加权平均值为(173±0.88)Ma(图4)，该表面年龄代表锆石的结晶年龄，显示辽北地区石英闪长岩的形成时代及真实成岩年龄。

图3　石英闪长岩样品RZ05锆石阴极发光图像Fig.3　RZ05 zircon cathode luminescence image of tonalite

图4　石英闪长岩样品LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄谐和图Fig.4　The tonalite samples magmatic LA-ICP-MS zircon concordia diagram U-Pb

综上所述，研究区中生代石英闪长岩的形成时代为(173±0.88)Ma，属于中侏罗世。这一成果准确约束了研究区内中生代石英闪长岩的时代，并为研究辽北地区岩浆作用及其构造演化提供了新的年代学证据。

致谢：本文是辽宁省1∶5万房木镇等4幅区调项目——侵入岩章节研究的部分成果。攥写过程中得到了边维勇主任和项目负责刘锦等同志的帮助，匿名审稿专家提出了宝贵的修改意见，在此一并致谢。

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Formation Age of Mesozoic Quartz-Diorite in Northern Liaoning

YANG Zhongjie

(Geological and Mineral Survey Institute of Liaoning Porvice, Shenyang 110031, Liaoning, China)

The northern Liaoning is located in two secondary tectonic units of North China Craton and Paleozoic depression zone in northern margin of North China, with strong late tectonic magmatic activities, especially Jurassic magmatic activity is most intense, when different types of granites were widely developed.However, the formation times of the Mesozoic tonalite in this area is lack of depth research.When carrying out the 1∶50 000 regional geological survey, the quartz diorite samples have been collected to carry out the LA-ICP-MS dating. The obtained U-Pb ages of zircons are (173+0.88) Ma (MSWD=5.8), which is in a certain error range. Based on the CL images of these zircons, the formation age of Mesozoic quartz diorite in this area has been restrained precisely. According to the previous results, the formation age of this quartz diorite has been defined as Middle Jurassic. This achievement provides a new chronology evidence for studying the magmatism and tectonic evolution of northern Liaoning.

Mesozoic;quartz-diorite;LA-ICP-MS zircon U-Pbdating;formation age;northern Liaoning

2015-12-15；

2016-04-20

中国地质调查局“辽宁1∶5万房木镇、和隆等4幅区域地质矿产调查”项目(12120113057900)

杨仲杰(1987-)，男，宁夏人，本科，工程师，从事区域地质调查与固体矿产勘查工作。E-mail：147018374@qq.com

P588.12

A

1009-6248(2016)03-0077-07