粤东北梅县叶华岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及地质意义

王建荣,邸 文,李 瑞,2,陈俊锋

WANG Jian-Rong1,DI Wen1,LI Rui1,2,CHEN Jun-Feng1

(广东省地质调查院，广州 510080；2.中国地质大学(武汉)资源学院，武汉430074)

(1.Geologic Survey of Guangdong province,Guangzhou 510080,China;

2.Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China)

华南地区位于古亚洲、特提斯和滨西太平洋三大构造域的交接部位[1-2]，古生代以来经历了加里东运动、印支运动及燕山运动，其中关于印支运动对华南的影响主要存在以下几种认识：郭福祥(1987)[3]根据地层接触关系认为华南地区印支运动褶皱变形轻微，任纪舜等(1984,1990)[4-5]指出华南地区印支运动十分强烈，不仅表现为地台盖层的褶皱作用，而且地台基底也不同程度地被卷入褶皱。孙涛(2006)[6]通过新编制华南花岗岩分布图及统计证实存在越来越多的印支期花岗岩。印支运动在南岭一带及整个华南地区表现得相当强烈和明显。造山运动伴随着强烈的岩汁-岩浆活动，形成一系列花岗岩体[7]。李正祥等(2007)[8]分析了华南地区花岗岩类型和年龄，提出了华南褶皱造山带形成的大洋板块平俯冲模型，并认为该平俯冲作用起始于晚二叠世末期。舒良树（2012）[9]认为在早-中三叠世期间，东亚境内古特提斯洋的关闭导致华南地区发生强烈的构造-岩浆作用。王岳军等（2013）[10]统计了华南腹地三叠纪侵入岩体的锆石U-Pb年龄，发现侵入岩体年龄值介于202～248 Ma之间，两个年龄峰值分别为在239 Ma和220 Ma。可见，越来越多学者认为印支运动对华南影响强烈，本文印支期岩体的发现，表明印支运动的影响范围可近一步延伸至广东东北部地区。

1 区域地质背景

区内构造发育，断裂构造以北东向、北西向断裂为主，北东向断裂主要为剥离断层，北西向断裂主要有明山嶂断裂等；褶皱构造有园子岭背斜、小都背斜等，本文研究的叶华岩体就位于园子岭背斜的核部。

区内出露地层有元古宙变质岩，以片麻岩，片岩及变粒岩为主；震旦纪变质岩，以青灰、灰绿色薄-中层状变质细砂岩、粉砂岩为主；泥盆纪地层，岩性有灰白色厚层状石英质砾岩、砂砾岩，石英状砂岩及变质砂岩，长石石英砂岩夹绢云母千枚岩；石炭纪地层，岩性为灰白色变质石英砂岩、石英砾岩，白云质灰岩；二叠纪地层，岩性为灰黑色中薄层状炭质泥质粉砂岩、泥岩、页岩与灰白色中层状石英砂岩互层，上部夹数段可采煤层；三叠纪地层，缺失早、中三叠世沉积地层，晚三叠世地层岩性为灰白、红褐色中厚层状岩屑石英砂岩，夹含砾砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩及少量砂砾岩，局部夹灰黑色炭质泥岩。侏罗纪地层，早中侏罗世为沉积地层，为一套碎屑岩，岩性以长石石英砂岩、石英砂岩，夹粉砂岩；晚侏罗世-白垩纪为火山岩地层及中酸性侵入岩。区内晚三叠世地层与早侏罗世及中侏罗世地层为整合接触，缺失早三叠及中三叠世地层，晚三叠世地层与二叠纪地层呈角度不整合接触。

区内出露的中酸性侵入岩有加里东期二长花岗岩、燕山期二长花岗岩及新发现的印支期白云母花岗岩（图1），卓伟华等(2010)[11]获取了水车镇一带加里东期及燕山期二长花岗岩SHRIMP锆石U-Pb谐和年龄分别为439.9±4.6 Ma、152.9±1.3 Ma。邸文等(2016)[12]获取了明山嶂一带1个火山岩及2个花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄分别为143±1.5 Ma、139±2.5 Ma 和 143.8±1.5 Ma。

2 岩体地质及岩相学特征

研究区新发现的中三叠世侵入岩出露在梅县地区大龙华公社北西约7 km叶华村一带（图1），呈不规则椭圆状小岩体产出，命名为叶华岩体，出露面积约6 km2。其侵入围岩为晚震旦世南岩组浅变质岩，接触边界的变质岩发育烘烤边，且岩体前锋部位发育宽约10 cm-1 m不等的细粒边（图2）。

叶华岩体岩性为白云母花岗岩，碎裂花岗结构，块状构造。主要矿物成分为石英和钾长石，其次有斜长石、白云母和少量蚀变角闪石(图2)。岩石蚀变较明显，受构造运动破碎，热液沿裂隙贯入，后生绢云母填隙状分布，白云母、角闪石发生绿泥石化，长石、石英普遍碎裂。石英，呈他形粒状，均径0.50～1.00 mm，受挤压力后多破碎，可愈合，具破碎纹，波状消光，其内包有定向气液包裹体。含量40-50%±；钾长石呈他形或板柱状，多碎裂，表面高岭土化、绢云母化呈浑浊状，一般粒径0.45 mm。含量35%±；斜长石，含量较少，为中性长石，具细密聚片双晶纹，均径0.25 mm。含量10-15%±；白云母：鳞片状，均径1.00 mm，受应力挤压呈弯曲状。含量5%±；角闪石：少量，碎粒已绿泥石化，零星分布。

3 采样和分析方法

样品DY025（白云母花岗岩）采自叶华岩体的南东侧，锆石单矿物分离在国土资源部长沙矿产资源监督检测中心进行，将8～10 kg重的原岩样品粉碎，经常规重选和电磁选后在双目镜下挑选锆石。锆石制靶在北京地时科技有限公司进行，将完整和典型的锆石颗粒用双面胶粘在载玻片上，放上PVC环，然后将环氧树脂和固化剂进行充分混合后注入PVC环中，待树脂充分固化后将样品从载玻片上剥离，并对其进行抛光，直到样品露出一个光洁的平面。样品测定之前用体积百分比为3%的HNO3清洗样品表面，以除去样品表面的污染。锆石的透反射和阴极发光照相在北京地时科技有限公司完成。LA-ICPMS锆石U-Pb定年和微量元素分析在合肥工业大学资源与环境工程学院开展，由ICP-MS和激光剥蚀系统联机完成。ICP-MS为美国Agilent公司生产的Agilent 7500a，该仪器独有的屏蔽炬(ShieldTorch)可明显提高分析灵敏度。激光剥蚀系统为美国Coherent Inc.公司生产的GeoLasPro，该系统为工作波长193 nm的ComPex102 ArF准分子激光器，样品上的光斑大小为30 μm，能量密度范围1～45 J/cm2，单脉冲能量可达200 mJ，最高重复频率20 Hz。

图1 广东梅县地区域地质简图Fig.1 Regional geological map of Meixian County in Guangdong Province

4 分析结果

4.1 锆石CL图像特征

叶华岩体样品中的锆石呈柱状，少数呈长柱状，浅棕色为主，少数含包体较多者呈棕色。玻璃光泽，透明，个别半透明。粒度大小不一，130～370 μm不等，柱状晶体长宽比约为2︰1～4︰1，长柱状长宽比约为4︰1～8︰1。从CL图像（图3）可见，所测锆石基本具有清晰的内部结构和典型的岩浆震荡环带，反映其岩浆成因特征。部分锆石CL图像偏暗，与其具有高的Th、U含量有关。

图2 叶华岩体侵入变质粉砂岩野外露头、素描图（a、b）及岩石镜下显微照片（c）Fig.2 The Yehua muscovite granite intruded into the metamorphic siltstone(a、b)and microphotograph of the muscovite granite(c)(sample DY025)

图3 叶华村岩体中（样品DY25）锆石CL图像及测点位置Fig 3 CL images of zircon from the Yehuacun intrusion(sample DY025)

4.2 锆石U-Pb年龄

在所测试的30个锆石年龄中，分析认为其中有1个锆石测试数据存在问题（测点为DY025-18该粒锆石的放射性成因铅可能发生丢失），其它29个锆石年龄可分为两类，一类为早志留世锆石，获得LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄为431.7±7.3 Ma（MSWD=0.9）。另一类为中三叠世锆石，获得LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄为239.7±3.3 Ma（MSWD=1.4）（图4）。前者应为捕获锆石，且距本文测试样品DY025采集点西侧3 km处佛子坳岩体（图1）获得二长花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为439.9±4.6 Ma（MSWD=1.5）[11]，表明测试样品中的继承锆石可能与加里东期岩浆活动有关；后者应为中三叠世印支期构造-岩浆活动的产物。

表1 叶华岩体L A-I C P-M S 锆石U-P b定年结果Table 1 LA-ICP-MS U-Pb analytical result of zircons from the Yehuacun intrusion

续表1

表2 叶华岩体白云母花岗岩锆石稀土元素（×1 0-6）分析结果表Table 2 Zircon rare earth element compositions of the muscovite-granite from the Yehuacun intrusion

续表2

图4 叶华岩体白云母花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄谐和图Fig 4 Concordia diagram of LA-ICP-MS U-Pbdata for zircons from Yehua intrusion

4.3 锆石的稀土元素特征

锆石微区稀土元素及特征值见表2。可知继承锆石稀土总量较高，ΣREE介于2101.55～4997.88 μg/g之间，LREE/HREE比值变化于0.01～0.05之间，δEu值在0.08-0.25之间，平均值0.15，δCe值介于1.41～65.56之间，平均值18.11。中三叠世锆石稀土总量含量较低，ΣREE介于503.21～4544.22 μg/g之间，LREE含量变化于 12.34～249.94 μg/g之间 HREE含量介于 468.59～4504.32 μg/g之间 LREE/HREE比值变化于0.01～0.11 之间，δEu值在 0.06～0.15 之间，平均值0.1，δCe值介于，3.45～58.63之间。两者的稀土配分模式图（图5）整体呈左倾较陡的配分形式，具有轻稀土富集，重稀土亏损的特点。

中三叠世结晶锆石和志留纪继承锆石的稀土配分型式基本一致，都具有δEu负异常和δCe正异常的特点，说明其具有壳源岩浆锆石的特点,稀土元素总量高，强的δCe正异常和HREE富集的特征则表明其有别于热液锆石和变质锆石[13]，表明所测锆石应为岩浆锆石。

图5 叶华岩体锆石稀土元素球粒陨石标准化配分模式图Fig.5 Chondrite-normalized REE diagram of zircons from the Yehua intrusion

5 讨论

越来越多的学者[6-10]认为印支运动对华南有强烈的影响，主要表现形式为地层的不整合、岩石的变质变形、大规模的花岗质岩浆及少量的基性岩浆活动。

粤东北梅县地区沉积了中晚二叠世地层，缺失了早中三叠世地层，晚三叠世地层呈角度不整合于中晚二叠世地层之上或呈断层接触（图1），这是梅县地区印支期构造事件的证据，中三叠世叶华岩体则是印支期构造-岩浆活动的记录。

印支构造事件发生于中、晚三叠世 (245～225 Ma)，印支期花岗岩形成的峰期年龄分别为240±Ma和220±Ma，早期印支期花岗岩形成于挤压构造环境地壳增厚的部分熔融作用，晚印支期花岗岩形成于后碰撞伸展环境[10,14-16]。本文获得的白云母花岗岩锆石U-Pb年龄为239.7±3.3 Ma，可知叶华岩体的形成时代与华南腹地印支期岩浆活动的时期一致。邸文等(2016)[12]初步分析了该叶华岩体的地球化学特征，显示该岩体为硅过饱和、铝过饱和、钙碱性花岗岩类，岩体形成于板块间碰撞环境，属于源自重熔改造的“S”型花岗岩。由上述可知，叶华岩体可能属于早印支期花岗岩，形成于挤压构造环境地壳增厚的部分熔融作用。

6 结论

本文获得粤东北梅县地区叶华岩体两组LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄分别为239.7±3.3 Ma（MSWD=1.4）、431.7±7.3Ma（MSWD=1.4），前者代表了该岩体的侵入年龄，后者代表了继承锆石年龄，叶华岩体属于早印支期花岗岩，形成于挤压构造环境地壳增厚的部分熔融作用，这表明印支运动对粤东北的影响可能始于中三叠世。

文章编写过程中得到了广东省地质调查院肖光铭总工程师的指导，测年工作得到了合肥工业大学李全忠老师的帮助，余德延、凌恳、胡弦等同事参与了野外调查工作，审稿专家提出了宝贵的修改意见，在此一并致谢！

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