湘东南万洋山岩体的锆石SHRIMP U-Pb年龄、成因及构造意义

陈　迪， 马铁球， 刘　伟， 刘耀荣， 马爱军， 倪艳军

湘东南万洋山岩体的锆石SHRIMP U-Pb年龄、成因及构造意义

陈迪， 马铁球， 刘伟， 刘耀荣， 马爱军， 倪艳军

（湖南省地质调查院， 湖南 长沙 410116）

本文对湘赣交界地区发育的万洋山岩体进行锆石 SHRIMP U-Pb定年和岩石学、地球化学分析。该岩体由英云闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩组成， 本次主要讨论英云闪长岩及其中发育的石英闪长岩包体， 并获得英云闪长岩的锆石U-Pb年龄为438.0±3.0 Ma， 石英闪长岩包体的锆石U-Pb年龄为425.6±3.1 Ma， 为晚志留世。英云闪长岩矿物组合为斜长石、钾长石、黑云母、石英以及少量的角闪石、磁铁矿和榍石； 地球化学特征显示为低硅、准铝质及钙碱性的花岗岩， 在岩石类型判别图解中为 I型花岗岩。石英闪长岩包体为细粒结构， 矿物组合为角闪石、斜长石、黑云母、石英及少量辉石， 表明岩石包体是岩浆成因的； 包体中存在异常共生矿物斜长石斑晶、针状磷灰石， CIPW标准矿物计算中未出现刚玉分子， 地球化学组成显示其具有低硅、低碱、准铝质的钙碱性岩类特征； 包体还表现为富Mg、Fe以及高Mg#值（45～50）， 显示出包体高镁、偏基性的特征； 包体与寄主岩稀土元素配分模式图和微量元素蛛网图分布特征基本一致， 表明二者在成因上相关联。石英闪长岩包体分异指数DI=45～48与辉长岩接近， SiO2含量略高于辉长岩，表明石英闪长岩包体源于上地幔基性辉长质岩浆、经岩浆混合演化形成。英云闪长岩显示为岛弧岩浆岩、具有活动大陆边缘岩浆岩特征， 结合英云闪长岩的岩石类型、岩石包体成因认为： 万洋山岩体可能是扬子板块与华夏板块在俯冲消减的地球动力学背景下， 软流圈地幔上涌， 诱发岩石圈地幔和上覆的古老地壳物质重熔， 形成以壳源为主、壳幔混合成因的花岗岩。

万洋山岩体； 英云闪长岩； 石英闪长岩包体； 锆石SHRIMP U-Pb年龄； 岩浆混合； I型花岗岩； 南岭

0 引 言

南岭加里东期万洋山岩体， 又称宁冈岩体（沈渭洲等， 2008）， 位于湖南省炎陵县和江西省井冈山市境内， 地理坐标范围大致为 113°55′～114°30′E，26°10′～26°45′N。大地构造位置上， 万洋山岩体位于扬子与华夏两大古陆块碰撞拼贴带的东南侧（图1a），在区内受永新断裂、黄坳断裂控制（图1b）， 岩体南北向展布， 呈岩基状产出， 出露面积达 1000 km2， 是万洋山-诸广山花岗岩带的一个重要组成部分。

李献华（1990， 1993）、李献华和桂训唐（1991）、李献华等（1992）对万洋山岩体的物质来源、形成机制及岩浆的活动时代方面进行了研究， 岩体的岩石组合（吴俊华和李铁华， 1999）、铀成矿特征（姚振凯和朱蓉斌， 1991）方面已有过报道， 总体上关于岩体的研究程度偏低。因华南燕山期花岗岩与成矿关系密切，在新一轮的国土资源大调查中得到广大地质工作者的关注（华仁民等， 2005； 蔡新华和贾宝华， 2006； 赵葵东等， 2006； 毛景文等， 2007， 2011； 朱金初等，2009； 刘勇等， 2010； 周云等， 2013； 倪永进等，2014）。而华南加里东期花岗岩在以往的研究中认为弱成矿、甚至不成矿未得到足够的重视（华仁民等，2013）。就万洋山岩体而言， 岩体的研究资料并未随着测试技术的发展进行更新和丰富， 尽管近年来伍光英等（2008）对岩体的地球化学特征、沈渭洲等（2008）对花岗岩的锆石U-Pb年龄及构造背景做过研究， 但对于万洋山岩体这样的大型复式岩基来说，目前研究程度还不够。作者对万洋山岩体的地质调查发现， 岩体主要由英云闪长岩、花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩及二云母二长花岗岩组成， 已获得的黑云母二长花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄433.8±2.2 Ma（沈渭洲等， 2008）， 以及常规锆石U-Pb年龄 463 Ma（全国同位素地质年龄数据汇编小组，1975）， 但采用常规 U-Pb 法测定的年龄与万洋山岩体侵入奥陶纪地层（图 1b）的地质事实明显不符， 年龄值偏老（沈渭洲等， 2008）。张芳荣等（2009）将华南加里东期花岗岩划分为早晚两期， 时限分别为460～440 Ma、440～410 Ma， 舒良树等（2008）并将加里东早期和晚期花岗岩归属为I型和S型， 而万洋山岩体的侵位时限及岩石类型等地质问题未得到系统的论述。本次研究获得英云闪长岩（较早侵位的岩石，呈岩株产出）的锆石SHRIMP U-Pb年龄及一批地球化学数据， 本文拟将以此展开对万洋山岩体侵位时限、岩石成因等问题进行探讨。

图1　万洋山岩体所处大地构造位置（a， 据余心起等， 2010修改）及万洋山岩体地质简图（b， 据沈渭洲等， 2008修改）Fig.1 Tectonic location （a） and geological sketch map （b） of the Wanyangshan pluton

值得关注的是， 本次还对英云闪长岩中发育的石英闪长岩包体进行了研究， 而对于华南加里东期花岗岩中发育的岩石包体在成因上存在不同的认识：周新民（2003）认为常见的岩石包体都是残留体、残影体； 张芳荣（2011）认为基性岩石包体其岩石地球化学特征和同位素地球化学特征显示幔源特性是由含有基性火山岩的中-新元古代地壳的加入引起， 而非地幔物质的加入。华南加里东期花岗岩迄今还没有发现证据确切的、属于岩浆混合成因的岩石学标志（张芳荣等， 2009）。然而柏道远等（2006）在加里东期彭公庙岩体及伍光英等（2008）对万洋山岩体的研究中， 认为岩石包体是岩浆混合成因的， 但岩浆混合成因的论述资料显得不够充分， 因此本文将对加里东期花岗岩中发育的岩石包体就锆石 U-Pb年龄及岩石化学特征方面展开探讨。

1　岩体地质特征

万洋山岩体主要由英云闪长岩（γδo31）、花岗闪长岩（γδ32）、黑云母二长花岗岩（γ33）及二云母二长花岗岩（γ34）组成， 各侵入期次的分布范围及位置见图（图 1b）。本文主要讨论英云闪长岩及其中发育的石英闪长岩包体。

细粒角闪石黑云母英云闪长岩呈灰白色， 细粒结构、块状构造（图2a）， 含有10%左右的长石斑晶，斑晶呈自形-半自形， 大小在 0.8 mm×3 mm左右；岩石主要由矿物斜长石（～54%）、微斜长石（～8%）、石英（～22%）、黑云母（～15%）组成； 次要矿物为角闪石（～1%）， 副矿物可见锆石、磷灰石、网状金红石、磁铁矿等。斜长石为半自形板状， 具钠长石律双晶、卡钠复合双晶等， 见环带结构； 微斜长石为它形板状， 少数呈它形-半自形板状， 格子双晶显著； 石英为它形粒状呈连晶出现； 黑云母为半自形板片状，常呈聚晶产出。

图2　万洋山岩体中的英云闪长岩及发育暗色微粒包体Fig.2 Tonalite outcrops and mafic microgranular enclaves in the Wanyangshan pluton

角闪石黑云母英云闪长岩中发育石英闪长岩包体， 形态为长条状（图2b）、椭圆状、不规则状等，包体大小一般在6 cm×8 cm左右， 大者长轴可达30 cm； 岩石包体与寄主岩大多数呈截然接触， 少数接触边界不清， 包体颜色较寄主岩深， 粒度较寄主岩细， 呈细粒、微细粒结构。岩石包体主要由微斜长石（～7%）、斜长石（～61%）、石英（～12%）、黑云母（～10%）、角闪石（～10%）和少量单斜辉石组成（图2c）， 副矿物可见磁铁矿、榍石、磷灰石等， 部分磷灰石呈针状， 其长宽比为 10∶1（图 2d）， 有的可达20∶1。包体中斜长石为半自形板状， 具钠长石律双晶、卡钠复合双晶等； 黑云母为半自形板片状与半自形柱状角闪石共生； 单斜辉石为半自形柱状与角闪石、黑云母共生； 石英、微斜长石均为它形， 大多数为细粒， 少数呈中粒并包裹有细小的斜长石、黑云母。

石英闪长质包体中可见寄主岩中的斜长石捕掳晶， 捕掳晶普遍表现出被熔蚀的特征， 偶见捕掳晶边缘呈熔蚀后再结晶的环斑； 岩体中石英闪长质包体的分布极不均匀， 有局部富集的特征， 且包体与寄主岩的接触带常见大量的斜长石斑晶， 斜长石斑晶沿包体边缘分布。而局部岩石包体和寄主岩表现出均一化程度较高的特征， 只有在新鲜断面才能依稀识别出包体的形态。

2　样品分析测试

本文采集的岩石化学样品以及锆石 U-Pb测年样品为新鲜无污染样， 采集地多在新开公路侧或采石场，取样避开了断裂带、岩脉、石英脉发育的地方（如英云闪长岩及暗色微粒包体的采样点： 图2a、b）。

岩石地球化学分析中， 先将样品破碎至 200目后挑选50 g作为测试样， 样品测试在国土资源部武汉矿产资源监督检查中心完成， 其中主量元素采用四硼酸锂熔片XRF分析法（FeO用硫酸-氢氟酸溶矿-重铬酸钾滴定法测定）， 在 X荧光光谱仪上完成； 微量元素采用四酸溶矿ICP-MS分析法， 在质谱仪 Thermoelemental X7完成； 稀土元素采用过氧化钠融熔 ICP-MS分析法， 在 Thermoelemental X7完成。

供锆石 U-Pb测年的样品碎样和单颗粒锆石的人工挑选在湖南省地质调查院岩土岩矿测试中心完成， 然后将挑选出的纯净锆石制靶。样品的阴极发光图像、透射光和反射光图像在北京离子探针中心电镜室完成。

锆石 U-Pb同位素测年在中国地质科学院北京离子探针中心SHRIMP-Ⅱ仪器上完成。详细的分析流程和原理见Williams and Claesson （1987）、宋彪等（2002）。激光束斑直径约为 25～30 μm， 采集的数据应用锆石 TEMORA（417 Ma）进行校正， 应用 SL13标定样品的U、Th和Pb的质量分数， 数据处理应用Ludwig SQUIDI1.0和 ISOPLOT程序自动完成（Ludwing， 2003）。所采用的206Pb/238U加权平均年龄具有95%的置信度，分析结果见表1。

3　锆石SHRIMP U-Pb年龄

万洋山岩体角闪石黑云母英云闪长岩（样号12-1）中锆石大部分呈柱状晶形， 粒径100～300 μm， 长宽比 2∶1～3∶1， 晶形比较完整， 发育典型的岩浆振荡环带（图3a）， 选择环带清晰、无裂纹、锆石表面干净的位置进行分析。15个分析点U、Th含量分别为154×10-6～1055×10-6， 66×10-6～441×10-6， Th/U比值 0.21～0.65， 具岩浆锆石特征。锆石的206Pb/238U年龄分布于 426.3±5.2～448.5±6.2 Ma， 其中分析点1.2为锆石核，206Pb/238U年龄为446.3 Ma， 在其余测点变化范围之内， 15个分析点的206Pb/238U加权平均年龄为438.0±3.0 Ma（2σ， MSWD=1.4）（图4 a）， 代表角闪石黑云母英云闪长岩的结晶年龄。

角闪石黑云母英云闪长岩中岩石包体（样号12-2）内的锆石大部分呈长柱状， 粒径一般介于300～500 μm之间， 长宽比在 3∶1～4∶1， 晶形比较完整， 裂纹不发育， 发育韵律环带（图 3b）。在样品12-2中选择锆石表面干净、无裂纹的位置进行分析，共分析9颗锆石。锆石U、Th含量分为358×10-6～879×10-6， 125×10-6～470×10-6， Th/U比值0.27～0.65，具岩浆锆石特征。9个分析点的206Pb/238U年龄分布于419.0±9.2～435.6±9.8 Ma， 加权平均年龄为425.6±3.1 Ma（2σ， MSWD=1.3）（图4b）， 代表角闪石黑云母英云闪长岩中包体的结晶年龄。

图3　万洋山花岗岩体英云闪长岩及包体的锆石阴极发光图像Fig.3 Cathodoluminescence images of zircons from the tonalite and enclaves of the Wanyangshan granite

表1　万洋山英云闪长岩（样品12-1）和石英闪长质包体（样品12-2）的SHRIMP锆石U-Pb分析结果Table 1 Zircon SHRIMP U-Pb dating results for samples 12-1 and 12-2

4　地球化学特征

万洋山岩体花岗闪长岩、二长花岗岩（D174、 D193、D198）、英云闪长岩（D201-1、D202-1）及英云闪长岩中包体（D201-2、D202-2、12-1、12-2）的主量、微量和稀土元素分析结果见表2。

图4　万洋山花岗岩体英云闪长岩及包体锆石U-Pb谐和曲线图Fig.4 U-Pb concordia diagrams of zircon grains from the tonalite and enclaves of the Wanyangshan pluton

表2　万洋山岩体花岗岩、英云闪长岩及岩石包体样品主量元素（%）、稀土元素和微量元素（×10¯6）组成Table 2 Major （%）， REE and trace element （×10¯6） concentrations of the granite， tonalite and enclaves of the Wanyangshan pluton

续表2：

花岗闪长岩和二长花岗岩、英云闪长岩、岩石包体的SiO2含量依次降低， 分别为70.03%～66.65%，64.77%～63.94%， 62.42%～58.09%， 其中岩石包体为中性岩； 全碱含量（Na2O+K2O）分别为6.46%～5.66%，5.89%～5.82%， 5.45%～4.39%， 在TAS图解（图5a）上投点位于亚碱性的花岗岩、花岗闪长岩及闪长岩区域， TAS分类命名与薄片定名一致。

花岗闪长岩、二长花岗岩、英云闪长岩的 K2O含量为 3.01%～4.17%， Na2O含量为 1.49%～2.86%，K2O/Na2O比值在1.06～2.8， 岩石体现为富钾的特征，在 K2O-Na2O图解中显示为钾质岩石， 仅个别为高钾质（图5b）； 在A/CNK-A/NK图解（图5c）中显示为过铝质， 样品的 CIPW 计算标准矿物中， 花岗闪长岩、二长花岗岩出现标准分子刚玉， 质量分数为2.28%～7.36%， 也显示为过铝质特征。

岩石包体的 K2O=1.95%～2.85%， Na2O=2.43%～2.65%， K2O/Na2O=0.8～1.11， 体现为富钾的特征。在K2O-Na2O 图解（图 5b）中显示为钾质岩石； 在 A/CNK-A/NK图解（图 5c）中显示为偏铝质， 样品的CIPW 计算标准矿物中， 岩石包体中未出现刚玉标准分子， 这与弱过铝质花岗岩特征相似（刘敏等，2010）； 里特曼指数（δ）值为1.18～1.59， 为钙碱性岩， 在钙碱指数图解（图 5d）中， 样品投点落在钙性及钙性-钙碱性边界区域， 显示包体偏钙性的特征。

花岗闪长岩、二长花岗岩、英云闪长岩及岩石包体的具有相似的微量元素和稀土元素配分模式图。在原始地幔标准化微量元素蛛网图（图 6a）中， 富集大离子亲石元素Rb、K、Th， 亏损Ba、Sr 和高场强元素 Nb、Ti。样品的ΣREE=153×10-6～311×10-6， LREE/ HREE=1.74～4.04， 富集 LREE， 稀土配分模式曲线呈右倾（图6b）， 具明显的Eu负异常（δEu= 0.42～0.8）。

5　讨 论

5.1万洋山岩体的侵位时限

关于万洋山岩体侵位时代方面的研究， 已获得的年龄资料（二长花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄433.8±2.2 Ma（沈渭洲等， 2008）、常规锆石U-Pb 等时线年龄434±1.4 Ma（李献华， 1990））表明为加里东期花岗岩无疑。近年来， 大量研究者对华南花岗岩研究， 将华南加里东期花岗岩划分为早晚两期岩浆活动、并提出了早晚两期花岗岩的侵位时限， 早期：460～440 Ma、晚期： 440～410 Ma（舒良树， 2006； 张芳荣等， 2009）， 从部分万洋山岩体的年龄数据（锆石U-Pb年龄458 Ma， 伍光英等， 2008； 1∶20万区调在万洋山岩体中获得锆石U-Pb法和独居石U-Pb法年龄值分别为462 Ma、441 Ma）来看， 万洋山岩体应属于加里东早期侵位的岩石， 但是这与直观的野外地质证据不符。万洋山岩体主要侵位于奥陶系， 侵入接触带均发生不同程度的围岩蚀变， 在岩体边部，局部还可见岩体侵位时捕获奥陶系天马山组中的石英砂岩捕虏体。因此， 为解决地质现象与实验结果相矛盾的现象， 对万洋山岩体侵位上限的研究就显得非常重要。

图5　万洋山岩体花岗岩、英云闪长岩、及岩石包体的岩石化学图解Fig.5 Geochemical diagrams for the granite， tonalite and enclaves from the Wanyangshan Pluton

图6　花岗岩、英云闪长岩及岩石包体原始地幔标准化微量元素蛛网图（a）和球粒陨石标准化稀土元素配分模式图（b）（标准化值据Sun and McDonough， 1989）Fig.6 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram （a） and chondrite-normalized rare earth element patterns （b） of the granite， tonalite and enclaves

万洋山岩体的岩性为英云闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩组合， 局部发育细晶岩脉， 本次样品的锆石来自于英云闪长岩（岩石出露于岩体边部， 呈岩株产出）， 应为万洋山岩体早期侵位的岩石， 获得的锆石SHRIMP年龄438.0±3 Ma代表了岩体的侵位上限年龄， 比以往报道的岩体年龄数据 458 Ma（伍光英等， 2008）、463 Ma偏小， 新获得的年龄数据438.0±3.0 Ma、434±1.4 Ma（李献华， 1990）及433.8± 2.2 Ma（沈渭洲等， 2008）更符合万洋山岩体从偏基性的英云闪长岩¯酸性的二长花岗岩的演化趋势， 并且早期侵位的岩石年龄 438 Ma与岩体侵入奥陶系的地质事实相符。岩体西南侧， 岩体边部的二长花岗岩被中泥盆统跳马涧组不整合覆盖， 接触面上普遍可见1～2 m厚的花岗质砾屑， 张永忠等（2005）认为覆盖于岩体之上、位于跳马涧组底部的这一套砾屑为古风化壳。因此， 万洋山岩体的侵位时限至少可以限制在438 ～397 Ma之内。在岩体中， 可见发育酸性程度较高的二云母二长花岗岩脉以及获得英云闪长岩中岩石包体的锆石 U-Pb年龄 425.6± 3.1 Ma。这一年龄数据与邻区彭公庙岩体中细晶岩脉锆石U-Pb年龄426.5±2.5 Ma（张文兰等， 2011）、姑婆山岩体中发育闪长质包体的锆石 U-Pb年龄428± 4.0 Ma， 辉钼矿的Re-Os的年龄424.6±5.7 Ma （李晓峰等， 2009）相差不大， 年龄都均集中在425 Ma左右。而岩体中发育的细晶岩脉、石英辉钼矿脉以及岩石包体很有可能是岩体侵位晚阶段岩浆活动的产物，因此万洋山岩体侵位的下限年龄值可能在 425 Ma左右。

华南加里东运动作为一次强烈而广泛的地壳运动形成了大量的花岗岩， 这些花岗岩体集中于政和-大埔及绍兴-江山-萍乡两条区域性深大断裂构成的喇叭形区域之间， 具线状分布的特点（王永磊等，2012）。对这些花岗岩体的研究， 近年来获得了一大批高精度的年龄资料， 但不同的研究者对这些数据的综合分析得出的结论不尽相同， 因此本文作者对华南加里东期花岗岩、加里东期形成的辉钼矿以及岩石包体公开发表的年龄数据进行统计分析（数据见表 3）， 分析结果显示（图 7）年龄集中分布在 445～430 Ma间、470～450 Ma间出现一个小峰值， 430 Ma以后也有部分年龄数据（含石英辉钼矿脉、岩石包体）。锆石年龄频数图特征与华南加里东早期花岗岩的侵位时限460～440 Ma（张芳荣等， 2009）基本吻合，但这阶段侵位岩石的报道并不多， 这可能指示华南加里东早期仅有规模不大的花岗岩侵位； 而对这阶段岩石类型的归属问题， 舒良树等（2008）将加里东早期花岗归属为I型、晚期为S型， 这种归属是否符合华南加里东期花岗岩的特征， 还需进一步探讨。张芳荣等（2009）将华南加里东晚期花岗岩的时限划分为440～410 Ma， 刘善宝等（2012）划分为427～409 Ma，但在统计的年龄频数中， 年龄分布峰值在430～445 Ma，考虑到这阶段的岩体侵位于奥陶系（如万洋山岩体、桂东岩体、汤湖岩体； 李献华， 1990）， 而晚奥陶世顶界时限为443 Ma， 因此认为华南加里东晚期花岗岩集中在440～430 Ma 侵位， 而430 Ma以后则主要为一些小规模的岩浆侵位活动， 已获得该期最小年龄数据为江西乐安岩体二长花岗岩的年龄 409 Ma（张芳荣等， 2009）。综上分析认为， 本文研究的万洋山岩体形成于晚志留世， 时限为438～425 Ma， 属华南加里东晚期侵位的花岗岩体。

图7　华南加里东期花岗岩锆石年龄频数图Fig.7 Histograms of zircon ages for the Caledonian granites in South China

表3　华南加里东花岗岩类锆石U-Pb测年、辉钼矿Re-Os测年数据表Table 3 Zircon U-Pb ages of the Caledonian granites and molybdenite Re-Os ages of deposits in South China

续表3：

5.2岩石包体的成因

万洋山岩体英云闪长岩中发育的岩石包体与寄主岩多呈截然接触， 包体为细粒、微细粒结构（结构上比寄主岩细）， 矿物组合主要为微斜长石、斜长石、石英、角闪石和黑云母， 为岩浆成因， 定名为石英闪长岩。石英闪长岩包体的锆石U-Pb年龄425.6±3.1 Ma，晚于寄主岩石， 从而否定了包体的捕虏体或残留体成因。因英云闪长岩出露的新鲜露头有限， 野外未能追索到包体岩浆混合成因的一些典型证据（如淬冷边， 反向脉等； 王德滋和谢磊， 2008）， 但包体中出现了不平衡矿物针状磷灰石（图 2d）及斜长石的捕掳晶。实验表明， 针状磷灰石为岩浆快速冷却的产物（Wyllie et al.， 1962）， 一般认为是岩浆混合过程中基性岩浆注入到温度较低酸性岩浆中， 从而导致基性岩浆温度迅速下降形成针状磷灰石（Hibbard， 1991）；王德滋和谢磊（2008）研究认为包体中的捕掳晶是从寄主岩中捕获来的， 英云闪长岩中捕掳晶斜长石普遍表现出被溶蚀的特征， 少部分可见环边。因此， 包体中出现这种异常共生矿物， 暗示包体是岩浆混合成因的（张建军等， 2012）。岩石包体较寄主岩富Mg、Fe（表 2）， 包体的 Mg#介于 45～50， 显示出高镁、偏基性的特征。包体与寄主岩的稀土配分模式图和微量元素蛛网图分布特征基本一致也表明， 这种相似的地球化学组成指示包体与寄主岩具有成因联系。在SiO2-A/CNK图中， 花岗岩、英云闪长岩及包体的投点沿壳源熔体、幔源熔体的混合线方向分布（图8a）， 在 MgO-FeOT图解中， 投点远离结晶分异趋势线， 沿岩浆混合趋势线分布（图 8b）， 显示了岩浆混合的趋势（熊富浩等， 2010）。包体和寄主岩的主要氧化物比值协变图中， 同分母氧化物比值协变图（图9a、b）上表现为线性相关， 在多元素不同分母比值图（图9c、d）上表现为双曲线演化关系； 协变图解显示良好的协变关系， 暗示它们在成因上存在密切的联系（张晓琳等， 2005）， 可能指示包体与寄主岩之间发生过岩浆混合作用（Langmuir et al.， 1978）。根据Watson and Harrison （1983）提出的锆石饱和温度计（TZr（℃）=｛12900/［lnDZr（锆石/熔体）+0.85M+2.95］｝-273。其中M为全岩岩石化学参数， M=（2×Ca+Na+K）/（Si×Al）， 对包体和寄主岩进行结晶温度的估算（假设不做锆石矿物的 Zr、Hf校正， 纯锆石中含 Zr= 497657×10¯6， 用全岩Zr含量近似代表熔体Zr含量，计算得锆石饱和温度； 计算方法参见杨策等， 2006； 付强等， 2011）， 包体中锆石的结晶温度为 822～858 ℃，平均温度为841 ℃； 寄主岩中锆石结晶温度为839～870 ℃， 平均温度为 854 ℃， 结果表明， 包体与寄主岩结晶温度基本一致， 岩石包体与寄主岩结晶过程达热平衡的特征， 为岩浆混合作用的发生提供了佐证。

图8　英云闪长岩、花岗岩及岩石包体的SiO2-A/CNK图解（a， 据张亮亮等， 2010）和MgO-FeOT图解（b， 据Didier and Barbarin， 1991）Fig.8 Diagrams of SiO2vs. A/CNK （a）， and MgO vs. FeOT（b） for the tonalite， granite， and enclaves

图9　万洋山岩体英云闪长岩、花岗岩及岩石包体的主量元素协变图解Fig.9 Covariant diagrams of major elements for the tonalite， granite， and enclaves of the Wanyangshan pluton

岩浆混合的特征是基性端元的岩浆与酸性端元的岩浆混合（邹滔等， 2011）， 一般表现为壳幔岩浆混合模式（陈斌等， 2009）， 本文研究的岩石包体基性程度较寄主岩高， 在包体中未出现标准刚玉分子， 包体中斜长石（An=61～72）富钙偏基性， 这些特征表明岩石包体的岩浆为岩浆混合中的基性端元。然而万洋山岩体中发育的石英闪长岩包体是否来源于深部地幔？包体中的锆石提供了重要的信息。包体的矿物组合中出现单斜辉石（含量＜5%）、包体的分异指数（DI=45～48）， 寄主岩的DI=54～63（辉长岩DI=30， 闪长岩 DI=48）， 包体 DI值介于辉长岩与闪长岩之间、包体的SiO2含量58%略高于辉长岩的最高含量（辉长岩 SiO2＜53%）， 以上这些特征表明本次研究的包体与地幔辉长质岩浆密切相关。因此， 岩石包体最可能的成因是在万洋山岩体侵位的晚期（包体与寄主岩的锆石 U-Pb年龄 425.6±3.1 Ma、438.0±3.0 Ma）基性端元的辉长质岩浆与偏酸性的岩浆发生了岩浆混合作用， 在岩浆混合的均一化过程中， 基性的岩浆被酸化导致 SiO2含量升高、分异指数增大。

5.3万洋山花岗岩体岩石类型及意义

沈渭洲等（2008）的研究（未讨论英云闪长岩及岩石包体）认为万洋山岩体为古老地壳组分（Nd模式年龄为 1888 Ma）通过部分熔融的方式形成 S型花岗岩。但本次研究的英云闪长岩及包体为准铝质、CIPW 标准矿物中不出现刚玉分子、副矿物组合中普遍出现磁铁矿、榍石而未见富铝矿物， 这些特征明显不同于强富铝的S型花岗岩。而英云闪长岩和包体中均含矿物角闪石， 这是 I 型花岗岩的典型矿物学标志（王涛等， 2005）； 英云闪长岩、和包体的A/CNK值为0.85～0.99， 均值为0.91， 也显示为I 型花岗岩的特点（S 型花岗岩/CNK值＞1.1， Chappell and White， 1992）； 英云闪长岩及包体的稀土元素配分模式为轻稀土富集的右倾型也与 I 型花岗岩相似（张万平等， 2011）。（Zr+Nb+Ce+Y）-FeOT/MgO 散点图（图10a）及花岗岩I、A型成因类型图解（图10b）， 都显示英云闪长岩及包体为I型花岗岩。样品的P2O5含量随SiO2含量增加而降低（图10c）， 与I型花岗岩的演化趋势一致而不同于S型花岗岩； 在ACF图解中， 石英闪长岩包体、英云闪长岩投点落在I型花岗岩、I型和S型花岗岩的分界线附近区域， 而花岗闪长岩、二长花岗岩则显示为S型花岗岩（图10d）。综上分析认为， 万洋山岩体中石英闪长岩包体、英云闪长岩为I型花岗岩， 而构成万洋山岩体主体岩石花岗闪长岩、二长花岗岩则为 S型花岗岩。Chappell and Stephens （1988）认为I 型花岗岩由壳内变质中基性火成岩部分熔融而来， 但本文讨论的英云闪长岩及其来源于地幔的岩石包体具有壳幔混合源的特征， 万洋山岩体发育的I型花岗岩其成因极可能为幔源基性岩浆底侵诱发古老地壳物质部分熔融形成。

在（La/Yb）N-YbN图解和（Sr/Y）-Y图解中（图11a、b）， 样品投点位于岛弧岩石区域， 在微量元素蛛网图中 Nb亏损明显也与活动大陆边缘的钙碱性玄武岩地球化学特征相似（曹豪杰等， 2013）， 且张芳荣（2011）、伍光英等（2008）等获得锶同位素初始比值（87Sr/86Sr）=0.71172～0.71937较高、εNd（t）= -7.1～ -9.27较低反映其具有俯冲消减作用， 而英云闪长岩显示为I型花岗岩也与俯冲有关（张旗等， 2008）， 因此认为万洋山岩体早期侵位的岩石形成于与俯冲消减作用有关的岛弧环境。最近， 覃小锋等（2013）报道了两广交界壶垌片麻状复式岩体（锆石U-Pb年龄443.1± 2.0 Ma）为大陆边缘弧型岩浆岩； 巫建华等（2012）在广东北部发现了加里东期火山岩， 并获得碎斑熔岩锆石SHRIMP年龄443.5±5.4 Ma， 这些报道为扬子板块与华夏板块在加里东期存在俯冲作用提供了佐证。

图10　万洋山岩体英云闪长岩、花岗岩及岩石包体的岩石类型判别图解Fig.10 The Discriminative diagrams of rock type for the tonalite， granite， and enclaves of the Wanyangshan pluton

图11　（La/Yb）N-YbN图解（a， 据Martin， 1999）和Sr/Y-Y图解（b， 据Drummond and Defent， 1990）Fig.11 Diagrams of （La/Yb）Nvs. YbN（a）， and Sr/Y vs. Y （b）

综上讨论， 加里东期万洋山岩体可能是扬子板块与华夏板块在俯冲消减的地球动力学背景下， 软流圈地幔上涌， 诱发岩石圈地幔和上覆的古老地壳物质重熔， 形成以壳源为主、壳幔混合成因的花岗岩。

6　结 论

（1） 本文研究的英云闪长岩为I型花岗岩， 矿物组合中出现角闪石、磁铁矿和榍石， 地球化学特征显示为低硅、准铝质、钙碱性； 石英闪长岩包体为细粒的岩浆结构， 矿物组合为角闪石、斜长石、黑云母、石英及少量辉石， 表明岩石包体是岩浆成因的， 地球化学特征显示包体为低硅、低碱、准铝质的钙碱性岩类。

（2） 石英闪长岩包体中存在异常共生矿物斜长石斑晶， CIPW标准矿物计算中未出现刚玉分子， 富Mg、Fe以及高Mg#值； 包体与寄主岩稀土配分模式图和微量元素蛛网图分布特征基本一致， 综合SiO2-A/CNK、MgO-FeOT协变图解判别表明石英闪长岩包体为岩浆混合成因。结合矿物学、地球化学特征， 认为石英闪长岩包体源于上地幔基性辉长质岩浆、经岩浆混合作用演化形成。

（3） 英云闪长岩及石英闪长岩包体的 SHRIMP锆石U-Pb年龄438.0±3.0 Ma和425.6±3.1 Ma， 表明万洋山岩体为华南加里东晚期的花岗岩； 而包体锆石U-Pb年龄则指示岩浆混合作用的时间为晚志留世。

（4） 英云闪长岩具有岛弧岩浆岩的地球化学特征， 结合岩石类型、包体成因认为万洋山岩体可能是扬子板块与华夏板块在俯冲消减的地球动力学背景下， 软流圈地幔上涌， 诱发岩石圈地幔和上覆的古老地壳物质重熔， 形成以壳源为主的壳幔混合成因的花岗岩。

致谢： 感谢中国地质科学院北京离子探针中心颉颃强研究员、马铭株博士、中国地质大学（北京）周久龙博士在样品测试中的帮助； 感谢中国地质大学（武汉）研究生周文达在论文撰写过程中的帮助； 感谢江西省地质调查研究院张芳荣博士、匿名审稿专家对本文提出宝贵的意见及修改建议； 感谢湖南省地质调查院陈必河高级工程师以及茶陵¯宁冈项目队对本研究工作的支持和帮助。

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CHEN Di， MA Tieqiu， LIU Wei， LIU Yaorong， MA Aijun and NI Yanjun
（Hunan Institute of Geological Survey， Changsha 410116， Hunan， China）

This paper analyze the zircon SHRIMP U-Pb dating， petrology and geochemistry of Wanyangshan pluton developed in the boundary of Hunan and Jiangxi， which is composed of tonalite， granodiorite and monzonitic granite. Tonalite and quartz diorite enclave developed in it are mostly discussed， the age of tonalite is 438.0±3 Ma and the age of quartz diorite enclave is 425.6±3.1 Ma， which suggest these rocks are granite in Late Silurian Epoch. Tonalite is composed of plagioclase， potash feldspar， biotite， quartz， with a little of amphibolite， magnetite and sphene，considereing to be low Silicon， quasi-aluminous and calc-alkali granite， and showing to be I-type granite in the rock type discriminated diagrams. Quartz diorite enclave is fine-grained， which comprised of hornblende， plagioclase， biotite，quartz and a little pyroxene， suggesting rock enclave is magmatic. Also there are abnormal paragenetic mineral plagioclase phenocryst and acicular apatite in enclave， without corundum molecule in CIPW standard mineral calculation. Geochemically， the enclaves are showed to be low Silicon， low alkali， quasi-aluminous and cal-alkali rocks ，which are also rich in Mg， Fe and with a high value of Mg#（45～50）， suggesting these enclaves have the characteristic of high-Mg and partial-bacic. The distributing characteristic of enclave and parasitic rock is basicly identical in the rare element distributed patterns and trace element spider diagram， which suggest their genesis are relative. Combined with the characteristic of petrology， petrogeochemistry， zircon U-Pb age， and by means of SiO2-A/CNK， MgO-FeOT，covariant sketch， quartz diorite enclaves are magmatic mixing. The characteristic of zircon crystal in quartz diorite enclave is showed to be simple platelike annule， which is the same as that of gabbro， the differentiation index of enclaves （DI=45～48） is close to gabbro， while the value of SiO2is a little higher than gabbro， suggesting quartz diorite enclaves come from mantle basic gabbroic magma which were evolved by magmatic mixing. Tonalite has the characteristic of island-arc magma and active marginal continental magma， combined with the rock type of tonalite and the genesis of enclave， we consider that Wanyangshan Pluton are probably fromed mostly by crust source and with crust-mantle mixed， when asthenosphere mantle upwelling， causing remelting of lithosphere mantle and old earth matter under the geodynamical background of subduction between Yangzi Plate and Huaxia Plate.

Wanyangshan pluton； tonalite； quartz diorite enclace； zircon SHRIMP U-Pb age； magmatic mixing； I-type granite； Nanling

P595； P597

A

1001-1552（2016）04-0873-018

2014-06-10； 改回日期： 2014-11-18

项目资助： 中国地质调查局南岭成矿带中西段地质矿产调查项目（121201009000150002）、湖南1∶5万铁丝塘、草市、冠市街、樟树脚幅区域地质矿产调查项目（12120114024101）和湖南1∶5万腰陂、高陇、茶陵县、宁冈县幅区域地质调查项目（1212011120796）联合资助。

陈迪（1985-）， 男， 助理工程师， 从事区域地质调查工作。Email： 542309852@qq.com