鲁西徂徕山南部花岗闪长斑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年及其地质意义

2018-08-27高明波

山东国土资源 2018年9期

高明波

(山东省第一地质矿产勘查院，山东济南 250014)

鲁西地区中生代岩浆岩类型丰富但多数规模较小。徂徕山南部的花岗闪长斑岩是鲁西地区燕山期岩浆活动的地质记录，通过对其形成时代进行研究可以为反演和恢复鲁西中生代的岩浆活动提供依据。前人对鲁西中生代岩浆岩进行了大量的研究[1-7]，但对花岗闪长斑岩的研究仍相对较少。该次通过野外地质勘查，对徂徕山南部花岗闪长斑岩的分布范围、野外特征等进行了详细的野外调查和室内鉴定，并进一步探讨了其形成时代及其地质意义。

1 区域地质概况

研究区位于鲁中山区徂徕山南部，大地构造位置位于华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)鲁中隆起(Ⅲ)新甫山-莱芜断隆(Ⅳ)新甫山凸起(Ⅴ)[2]，南部以徂徕山断裂为界与汶东凹陷相接邻，北邻为泰莱凹陷，向东主要为新太古代TTG和表壳岩，向西主要为新太古代二长花岗岩等。鲁西地区中生代侵入岩以中酸性侵入岩为主，少量基性侵入岩和火山岩，徂徕山地区中生代侵入岩主要有闪长玢岩和花岗闪长斑岩(图1)。

2 样品特征

研究区花岗闪长斑岩脉主要分布于员外庄村与涝洼村一带，宽30～50m，出露面积小，呈南北向展布，可见闪长玢岩脉侵入其中，部分闪长玢岩中保留了花岗闪长斑岩捕虏体。

该次采集的花岗闪长斑岩，位于徂徕山363高地南约1.5km，涝洼村西约100m处附近。花岗闪长斑岩石呈灰色，斑状结构，基质为霏细结构，块状构造，主要由斜长石、普通角闪石、石英组成，副矿物有榍石、金属矿物等组成。斑晶以斜长石为主，其次少量普通角闪石和石英；基质颗粒细小，颗粒间边界不清晰。

3 分析方法

样品锆石单矿物分离工作由河北廊坊诚信地质服务公司完成，分选量约25mg。在双目镜下挑选出无明显裂隙、干净透明的锆石颗粒，将待测锆石颗粒粘至环氧树脂样品座上，然后磨靶使锆石剥露出来，拍摄锆石靶反射光、透射光照片，锆石靶阴极发光照相于中国冶金地质总局山东局测试中心实验室进行，选定最佳的待测锆石点位。

1—松山单元二长花岗岩；2—姚营单元石英闪长岩；3—百草房单元变角闪辉长岩；4—花岗闪长斑岩；5—闪长玢岩；6—花岗细晶岩；7—第四系；8—地质界线；9—采样点图1 研究区地质简图

Am—角闪石；Bt—黑云母；Pl—斜长石；Q—石英图2 花岗闪长斑岩野外特征(a,b)及镜下特征(c,d)

锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代分析在中国冶金地质总局山东局测试中心完成，实验采用的激光剥蚀系统为美国Conherent公司生产的GeoLasPro 193nm ArF准分子系统，ICP-MS型号为ThermoFisher公司生产的iCAPQ。分析所用激光斑束直径为30μm，采用国际标样91500为外标进行同位素分馏校正；采用Plesovice和GJ-1标准锆石作为外标进行基体校正；成分标样采用NIST SRM 610，其中29Si作为单内标元素进行校正，每5～10个未知样品点插入一组标样。数据处理采用ICPMSDataCal软件[8-9]完成，普通Pb校正采用ComPbCorr#3.17完成[10]，年龄计算及谐和图的绘制采用Isoplot3.0完成[11]。

4 锆石特征及定年结果

样品中锆石主要呈长柱状，少量为短柱状，粒径在80～150μm之间，长短轴比值在1～2之间。锆石CL图像(图3)均显示颜色较深，且具有明显的振荡环带特征，指示其为岩浆成因。选取样品中的36颗锆石进行了分析，共46个测点。其中，多颗锆石具有明显的核边结构，分别对其核部、边部进行了年龄分析(图3)。具体U-Pb同位素分析结果及对应锆石特征见表1和图3、图4，其中图3、图4仅对谐和度高于90%的锆石年龄进行了标注和分析。

表1 锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分析结果

图3 锆石CL图像特征

由锆石CL图像特征、分析结果和U-Pb年龄谐和图(图4)可以将锆石分为3种：继承性岩浆锆石、岩浆锆石和铅丢失锆石。该次仅对继承性岩浆锆石和岩浆锆石中谐和度均大于90%的数据进行分析，其中对于小于1000Ma的锆石采用206Pb/238U年龄讨论，大于1000Ma的锆石采用207Pb/206Pb年龄进行讨论。

其中：①继承性岩浆锆石测点共26个，分析结果显示：锆石均表现为明显的震荡环带特征，Th/U比值多在0.09～1.38之间，年龄在2437～2562Ma之间；②岩浆锆石测点共11个，分析结果显示：锆石均表现为明显的震荡环带特征，Th/U比值在0.02～0.58之间，年龄均在125～130Ma之间(图4b)。经加权平均后得到的年龄为(127.3±1.2)Ma(MSWD=1.3)；③铅丢失锆石测点共9个，锆石谐和度均小于90%，对其年龄不予讨论。

图4 锆石U-Pb同位素年龄谐和图和年龄分布图

5 讨论

①花岗闪长斑岩的形成年龄

徂徕山南部的花岗闪长斑岩中既有岩浆锆石，也存在继承性岩浆锆石，对其形成时代应具体讨论。经过对锆石CL图像和分析测试数据进行具体分析认为：谐和度大于90%、年龄均在125～130Ma之间，数据分布较集中的11测点是花岗闪长斑岩岩浆活动过程中形成的。经分析得到花岗闪长斑岩的岩浆锆石的加权平均年龄为(127.3±1.2)Ma(MSWD=1.3)，认为这一年龄代表了花岗闪长斑岩的形成年龄。

②鲁西地区中生代岩浆活动

鲁西作为华北地块东部的核心地带，经历了燕山期古太平洋板块俯冲的控制以及岩石圈大规模减薄等影响，其岩浆活动与太平洋板块对欧亚板块的俯冲和沂沭断裂的活动有密切联系[1,5-6]。大量鲁西中生代岩浆岩年代学和地球化学研究揭示了岩浆岩的起源可能存在巨大不同，主要包括拆沉或加厚的下地壳部分熔融、洋壳板片的部分熔融等[12-17]。

该次研究在花岗闪长斑岩发现了大量年龄在～2.5Ga的高谐和度继承性岩浆锆石，由此说明了研究区花岗闪长斑岩的源区可能来自于华北古老基底或在侵位过程中遭受了古老基底的混染作用。