川西雀儿山燕山期黑云母二长花岗岩岩石地球化学及年代学研究

曾强，张腾



川西雀儿山燕山期黑云母二长花岗岩岩石地球化学及年代学研究

曾强1，张腾2

（1.四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队，成都 610213；2.四川文化产业职业学院，成都 610213）

雀儿山黑云母二长花岗岩体位于川西义敦岛弧北端，具有过铝质碱性系列A型花岗岩，其稀土元素配分曲线呈向右缓倾，轻稀土元素富集明显，Eu负异常明显，表明岩浆演化过程中经历了部分斜长石结晶分离过程。黑云母二长花岗岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb测年值为101.2~102.18Ma，表明其成岩年龄为早白垩世（K1）。构造环境判别图解显示，川西雀儿山燕山期黑云母二长花岗岩形成于碰撞造山后伸展环境。

花岗岩；岩石地球化学；构造背景；雀儿山

川西义敦岛弧碰撞造山带，位于巴颜喀拉前陆盆地褶皱带（松潘-甘孜地块）与德格-中甸陆块、芒康-思茅陆块接合部位，是三江构造带的一个重要组成部分[1]。由于具有特殊的大地构造位置和丰富的贵金属[2]、有色金属等矿产资源，长期以来在地质学界倍受广泛关注。雀儿山中酸性复式岩体位于义敦岛弧碰撞造山带以北（图1），经历多期次侵入作用，是研究义敦岛弧碰撞造山带北段的构造演化重要组成部分。该文报道燕山期黑云母二长花岗岩岩石学、岩石地球化学及年代学研究，获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为101.2~102.18 Ma，为揭示雀儿山岩体燕山期岩浆活动提供证据。

图1 川西义敦岛弧北端地质简图

1 岩体位置及岩石学特征

川西雀儿山中酸性复式岩体出露于四川德格县竹庆乡雀儿山一带，呈北西-南东带状展布，北西侧受甘孜-理塘结合带的北西延伸部分控制，北东侧受俄支-竹庆断裂切割，南西侵入晚三叠世喇嘛垭组，发育宽500~1 000m不等的角岩化带，面积约260km2。岩性以黑云母二长花岗岩为主体，总体具由外向内，岩石粒度具有由细变粗的变化特征。

细粒黑云母二长花岗岩：主要出露于雀儿山中酸性复式岩体边部，由石英、正长石、中更长石、黑云母、白云母等矿物组成，呈灰白色，具细粒花岗结构、细晶结构、块状构造，矿物成分及含量为石英（30%~35%）、正长石（35%~40%）、中更长石（25%~30%）、黑云母（3%~7%），副矿物主要为磷灰石、锆石、金属矿物等。岩石粒度一般在2~0.3mm之间的石英、正长石、中更长石等矿物呈花岗结构、细晶结构组成。黑云母部分蚀变分解为绿泥石。

中粒黑云母二长花岗岩：为雀儿山二长花岗岩岩体过渡岩性，由石英、正长石、中、更长石、黑云母等矿物组成，灰白色，具中粒-中粗粒花岗结构、块状构造，矿物成分及含量为石英（30%~35%）、正长石（26%~35%）、中、更长石（22%~40%）、黑云母（2%~7%），副矿物主要为磷灰石、锆石、金属矿物等。岩石粒度一般在8~3mm之间的石英、正长石、中、更长石等矿物呈花岗结构不均匀分布组成。

粗粒黑云母二长花岗岩：为雀儿山二长花岗岩主体，主要由石英、正长石、中更长石、黑云母等矿物组成，灰白色，具粗粒花岗结构、块状构造，矿物成分及含量为石英（20%~25%）、正长石（40%~45%）、中更长石（30%~25%）、黑云母5%，副矿物为磷灰石、锆石、金属矿物等。岩石由粒度一般在1~0.5cm之间的石英、正长石、中更长石等矿物呈花岗结构不均匀分布组成，正长石分布少量的钠长石条纹。

2 分析测试方法

主量、微量和稀土元素地球化学分析由国土资源部武汉综合岩矿测试中心完成。分析方法据文献[3]，分析精度优于5%。数据投图参考Geokit软件[4]。

锆石处理、显微照相和同位素测试分别在北京锆年领航公司和中国地质调查局武汉地调中心LA-ICP-MS实验室完成。阴极发光CL图像由JSM6510扫描电镜和GATAN阴极荧光探头完成。锆石样品靶的制备与SHRIMP定年锆石样品靶制备方法基本相同[5]。LA-ICP-MS分析设备是德国 Micro Las公司生产的Geo Las200M激光剥蚀系统与Elan6100DRCICP-MS联机，采用的标准锆石为91500。具体实验分析流程可见文献[6]。

图2 A/KNC-A/NK图解

图3 K2O-SiO2图解

图4 SiO2-AR图解

3 分析结果

3.1岩石地球化学特征

笔者在该岩体内采集了10套硅酸盐样品，其岩石化学成分及其主要参数见表1，CIPW标准矿物成果见表2。主量元素分析结果表明，SiO272.81%~77.69%，平均74.44%；Al2O311.24%~14.12%，平均 13.29%）；Na2O 2.95%~3.6%，平均 3.16%；K2O 4.70%~6.01%， 平均 5.25%；CaO 0.49%~1.20%，平均 0.95%；TFeO 0.99%~2.13%，平均 1.43%）；TiO20.09%~0.3%，平均 0.20%；MgO 0.22%~0.44%，平均 0.33%。岩石具富铝低钙的特点，其中TiO2、Al2O3、CaO、K2O、MgO、TFeO含量与SiO2含量负相关，Na2O含量与SiO2含量相关性不明显。

里特曼组合指数σ=1.68~2.87，K2O/Na2O=1.42~1.85（比值大于1），可能为幔源岩浆分异形成的A型花岗岩。分异指数DI=88.89~94.47，固结指数SI=2.22~4.08，说明原生岩浆分离结晶作用程度极高，酸性程度高。铝指数A/CNK=0.95~1.122（平均值1.06），在A/KNC-A/NK图解（图2）中，所有样品均为过铝质花岗岩。在K2O-SiO2图（图3）、SiO2-AR图解中（图4）显示钾玄岩碱性系列花岗岩。花岗岩成因系列Na2O-K2O判别图解（图5）中，黑云母二长花岗岩均落入A型花岗岩区域。以上数据表明雀儿山燕山期黑云母二长花岗岩为过铝质碱性A型花岗岩。

图5 Na2O-K2O判别图解

图6 稀土元素球粒陨石标准化分布型式图

图7 微量元素原始地幔标准化蛛网图

标准矿物中造岩矿物组成有钙长石（1.56%~5.23%）、钠长石（25.13%~30.68%）及正长石（27.97%~35.81%）；暗色矿物为紫苏辉石（1.28%~3.06%）、透辉石（0~0.95%）。副矿物为磷灰石、钛铁矿、磁铁矿、锆石等。斜长石号码为5~17，以更（奥）长石为主，个别为钠长石。

表1 川西雀儿山黑云母二长花岗岩岩石化学成分（主量元素：%；稀土和微量元素：×10-6）

表2 雀儿山黑云母二长花岗岩CIPW标准矿物特征表

10组硅酸盐样品的稀土、微量元素主要参数见表1，ΣREE为101.13×10-6~497.19×10-6，平均值268.25×10-6。其轻重稀土比值（LREE/HREE）为3.55~16.04，（La/Yb）N为3.03~22.38。稀土元素配分曲线呈略右倾近直线海鸥型，岩石中轻稀土元素明显富集，与地壳熔融型花岗岩线型一致（图6）。δEu值0.12~0.35，为负异常，亏损程度明显；δCe值0.94~1.12，略呈正异常。稀土元素配分图中各样品曲线形态较为一致吻合，可能为同期岩浆侵位而成。

岩石微量元素同洋脊花岗岩比较，大离子亲石元素丰度明显高于洋脊花岗岩，是其含量的约30~70倍；过亲岩浆元素Th亦高于洋脊花岗岩岩近20~30倍，Ce高约2~3倍；其中总体上Sm具正异常。K/Rb 112.65~175.38，平均 141.98；Rb/Sr 2.15~8.85，平均 4.86；Ba/Sr=1.57~4.21，平均值3.26；K/Ba 89.97~651.1，平均值228.13；Zr/Hf=20.5~32.6，平均值25.26。二长花岗岩微量元素蛛网图可知， Ba、Sr、P、Ti具明显亏损显负异常，Rb、Th、La、Nd、Hf具明显富集显正异常（图7），个别样显示Ta的富集，属富Rb贫Sr花岗岩。

3.2 LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学

为了限定雀儿山黑云母二长花岗岩的形成时代，笔者采集三件锆石测年样品，进行锆石LA-ICP-MS U-Pb测年。三件样品CL图像见图8~10，其U-Pb测试结果见表3所示。

图8 雀儿山地区D6010样品LA-ICP-MS 锆石U-Pb谐和图(a)和加权平均图(b)

图9 雀儿山地区D8027样品LA-ICP-MS 锆石U-Pb谐和图(a)和加权平均图(b)

图10雀儿山地区P72（15）样品LA-ICP-MS 锆石U-Pb谐和图(a)和加权平均图(b)

D6010的锆石反射光显示锆石为自形至半自形，锆石长轴80μm~320μm，短轴50~120μm，大小不均。锆石CL图像显示该组锆石具良好的岩浆振荡环带，振荡环带的宽度相对较窄，指示其结晶温度不高，微量元素扩散较慢。阴极发光的强度均较弱，个别锆石颗粒内部相对偏亮，外环偏暗，总体呈灰暗，表明该件样品U、REE和Th等微量元素含量较高。该样品16个点206Pb/238U年龄最小值为99Ma，最大值为106Ma，该组年龄值谐和度较好（图8），U-Pb谐和年龄为101.2±1.8Ma。

D8027的锆石反射光显示锆石为自形至半自形，锆石长轴80~500μm，短轴50~200μm，大小不均。锆石CL图像显示该组锆石具良好的岩浆振荡环带，振荡环带的宽度相对较窄，指示其结晶温度不高，微量元素扩散较慢。阴极发光的强度均较弱，个别锆石颗粒内部相对偏亮，外环偏暗，总体呈灰暗，表明该件样品U、REE和Th等微量元素含量较高。少量锆石振荡环带不明显。该样品16个点206Pb/238U年龄最小值为101Ma，最大值为108Ma，均大于99.6Ma（早白垩世与晚白垩世划分年龄），U-Pb谐和年龄为101.8±0.88Ma（图9），代表黑云母二长花岗岩的结晶年龄。

表3 黑云母二长花岗岩样品LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析结果

P72（15）的锆石反射光显示锆石为自形至半自形，以半自形为主。锆石内部包裹体较为发育，裂隙发育，少量锆石内部可见规则状、不规则状老核及微小自形锆石颗粒。锆石长轴80 ~260μm，短轴50~120μm，大小不均。锆石CL图像显示该组锆石具良好的岩浆振荡环带，振荡环带的宽度相对较窄，指示其结晶温度不高，微量元素扩散较慢。阴极发光的强度均较弱，个别锆石颗粒内部相对偏亮，外环偏暗，总体呈灰暗，表明该件样品U、REE和Th等微量元素含量较高。该样品16个点206Pb/238U年龄均大于99.6Ma（早白垩世与晚白垩世划分年龄），U-Pb谐和年龄为102.18±0.72Ma（图10）。

综上所述，雀儿山黑云母二长花岗岩成岩年龄值为101.2Ma，时代为早白垩世（K1）。

4 岩石成因及大地构造环境

通过对雀儿山黑云母二长花岗岩进行R2-R1构造环境判别投图（图11），黑云母二长花岗岩主体均落入了晚造山期花岗岩区和造山期后A型花岗岩区。微量元素Yb-Ta的构造判别图解（图12）中，绝大多数样品均落入了板内花岗岩区。Al2O3-SiO2构造环境判别图解（图13），黑云母二长花岗岩样品均落入了后造山花岗岩类区域。上述地球化学数据表明雀儿山黑云母二长花岗岩形成的构造环境为碰撞造山后花岗岩。

图11 R2-R1构造环境判别图

①地幔斜长花岗岩；②破坏性活动板块边缘(板块碰撞前)花岗岩；③板块碰撞后隆起期花岗岩；④晚造山期花岗岩；⑤非造山区A型花岗岩；⑥同碰撞(S型)花岗岩；⑦造山期后A型花岗岩

图12 Yb-Ta构造环境判别图

syn-COLG—同碰撞花岗岩；WPG—板内花岗岩；VAG—碰撞前火山弧花岗岩；ORG—洋中脊花岗岩

图13 W（SiO2）%-W（Al2O3）%图解

IAG：岛弧花岗岩；CAG：大陆弧花岗岩；CCG：大陆碰撞花岗岩；POG：造山期后花岗岩；RRG：与裂谷有关花岗岩；CEUG：大陆造陆抬升花岗岩

5 结论

1）川西雀儿山中酸性复式岩体黑云母二长花岗岩，具有过铝质碱性花岗岩石系列特征。

2）三件黑云母二长花岗岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb测年值为101.8~102.18Ma，表明其成岩年龄为早白垩世（K1）。

3）构造环境研究表明，雀儿山燕山期黑云母二长花岗岩为后碰撞岩石序列，形成环境为碰撞造山后伸展环境。

[1] 谭洪旗, 罗丽萍, 周家云, 等. 川西锦屏地区青纳金矿床的发现及地质意义[J]. 科学技术与工程, 2016, 16（21）:12-19

[2] 刘树文, 王宗起, 闫全人, 等. 川西雀儿山花岗岩的地球化学和岩石成因[J]. 地质学报, 2006, 80（9）：1355-1363

[3] 吴涛, 肖龙, 高睿, 等. 藏东雀儿山复式花岗岩体成因及构造背景:年代学、地球化学与锆石Lu-Hf同位素制约[J]. 中国科学:地球科学, 2014, 44（8）:1791-1806

[4] 侯增谦, 曲晓明, 周继荣, 等. 三江地区义敦岛弧碰撞造山过程:花岗岩记录[J]. 地质学报, 2001, 75（4）: 484-497

[5] Qi Liang and Gregoire D C. Determination of trace elements in twenty six Chinese geochemistry reference materials by inductively coupled plasma-mass spectrometry[J]. Geostandards Newslett,2000;24:51-63

[6] 路远发. GeoKit:一个用VBA构建的地球化学工具软件包[J]. 地球化学, 2004, 33(5): 459-464

[7] 宋彪, 张玉海, 万渝生, 等. 锆石SHRIMP样品靶制作、年龄测定及有关现象讨论[J]. 地质论评, 2002, 48(s1): 26-30

[8] 侯可军, 李延河, 田有荣. LA-MC-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年技术[J]. 矿床地质,2009, 28(4):481-492

[9] 谭洪旗, 刘玉平, 徐伟, 等. 中-浅正变质岩锆石SHRIMP法与TIMS法测年结果不一致处理-以滇东南南温河花岗岩为例[J]. 矿物学报, 2011, 31(1): 62-69.

[10] Pearce J A, Harris N B W and Tindle A G. Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks[J]. Journal of Petrology, 1984; 25:956—983

[11] Harris N B W, Pearce J A and Tindle A G. Geochemical characteristics of collision-zone magmatism[J]. In: Coward M p, Reis A C(eds). Collision tectonics. Spec. Publ. Geol. Soc. Lond.,1986;19:67-81

[12] Pearce J A. Source and setting of granitic rocks[J]. Episodes, 1996;19:120-125.

Petrogeochemistry and Geochronology of the Yanshanian Biotite Adamellite in the Cholashan, West Sichuan

ZENG Qiang1ZHANG Teng2

(1- Regional Geological Surveying Team, Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources, Chengdu 610213; 2-Sichuan Vocational College of Cultural Industries,Chengdu 610213）

TheCholashan biotite adamellite lies in the north of the Yidun island arc belt, west Sichuan, belonging to A-type granite of peraluminous alkaline series. The REE distribution pattern is characterized by HREE enrichment with obvious negative Eu anomaly, indicating evolutionary process of fractional crystallization of plagioclase. The biotite adamellite was emplaced in the Early Cretaceous with zircon U-Pb age values of 101.2-102.18 Ma. The tectonic environment discrimination diagram shows the Cholashan biotite adamellite was emplaced under conditions of collision post-orogenic extension environment.

Cholashan biotite adamellite; petrogeochemistry; tectonic setting; north of the Yidun island arc belt

2017-07-04

中国地质调查项目(1212011220387)资助

曾强（1984-），男，四川资中人，工程师，硕士研究生，研究方向：基础地质调查

P584

A

1006-0995（2018）01-0039-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.01.008