湘西南猫儿界花岗斑岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其地质意义

2021-09-02周维法陆建军章荣清吴劲薇

高校地质学报 2021年4期

周维法，陆建军，张强，章荣清，吴劲薇

内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京大学地球科学与工程学院，南京 210023

苗儿山—越城岭岩基位于江南造山带西段，是由新元古代、加里东期、印支期和燕山期花岗岩组成的复式岩体，出露面积超过3000 km2（Zhao et al., 2013; 柏道远等, 2010; 程顺波等, 2016; 林书平, 2016; 徐伟昌等, 1994）。加里东期和印支期花岗岩大面积出露，新元古代和燕山期花岗岩（伟晶岩）出露较少。在苗儿山—越城岭岩体内外接触带发现一系列钨、铜、锡、钼、铀及铅锌多金属矿床，这些矿床通常与加里东期和印支期花岗岩有关。长期以来，众多地质学者对区内加里东期和印支期花岗岩开展了大量研究工作（Chen et al., 2018, 2019; Zhao et al., 2013; 柏道远等, 2014; 陈文迪等, 2016; 程顺波等, 2016; 豆浩然等, 2018; 冯国玉等, 2009; 林书平, 2016, 2017; 王春龙等, 2013; 伍静等, 2012; 徐伟昌和张运洪, 1993; 徐伟昌等, 1994; 杨振等, 2014; 张迪等, 2015），而对区内新元古代花岗岩关注相对较少。

苗儿山—越城岭地区新元古代花岗岩主要分布在苗儿山岩体的西北侧，规模较小，出露总面积约31 km2，从北到南为猫儿界岩体、叶溪江（又称谭家坳）岩体和报木坪岩体。近年来，随着分析测试技术的进步，LA-(MC)-ICP-MS锆石U-Pb定年被广泛应用于花岗岩的年代学研究，叶溪江岩体和报木坪岩体的成岩年龄已经被准确地限定（805~807 Ma; Huang et al., 2019），但对于猫儿界岩体，前人采用全岩 Rb-Sr 等时线法和单颗锆石U-Pb同位素稀释法进行测试，获得的定年结果变化范围较大（811~836 Ma; 周厚祥等, 2006）。相对于叶溪江和报木坪岩体，前人对猫儿界岩体的岩石学和同位素地球化学的研究较少，对其成因及源区特征尚不清楚。

基于此，本文选择苗儿山—越城岭岩体西北侧的新元古代猫儿界花岗斑岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、全岩地球化学和Nd同位素分析，探讨其岩石成因和物质来源，并与区内新元古代叶溪江和报木坪两个岩体进行对比，进而为探讨苗儿山—越城岭地区新元古代构造岩浆演化提供新的资料。

1 地质背景

苗儿山—越城岭复式岩体位于湖南省与广西壮族自治区交界处，北段位于湖南境内，南段位于广西境内，整体呈北东向展布。在大地构造位置上，该复式岩体位于江南造山带东南缘（广西壮族自治区地质矿产局, 1985；图1）。

图1 苗儿山—越城岭地区地质及钨锡多金属矿床分布简图 (据Zhao et al., 2013修改)Fig. 1 Geological sketch map of the Miao’ershan-Yuechengling pluton and the distribution of tungsten-tin polymetallic ore deposits (modified after Zhao et al., 2013)

区域内出露的地层有新元古界板溪群、震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系、白垩系和第四系。新元古界板溪群为浅海相钙质、砂质、泥质沉积岩；震旦系为海陆交替相或冰水沉积相的含砾泥质砂岩、砂岩及硅质岩；寒武系为浅海相砂岩及页岩；奥陶系为海相砂岩、页岩、夹灰岩；中晚泥盆统为滨海碎屑岩相及浅海碳酸盐岩相沉积；白垩系为陆相紫红色碎屑岩相沉积；第四系为冲积层、残积层、坡积层、残坡积层。区内寒武系和奥陶系分布最广，前寒武纪的地层出露较少，仅见于苗儿山—越城岭花岗岩体的边缘；志留系呈零星分布（冯国玉等, 2009）。泥盆系、白垩系和第四系仅在复式向斜轴部有小面积分布（广西壮族自治区地质矿产局, 1985; 湖南省地质矿产局, 1982）。

区内花岗岩大面积出露，成岩时代主要为加里东期，其次为印支期，少量为新元古代和燕山期，产状主要有岩基、岩株和岩脉（孙涛, 2006; 周厚祥等, 2006; Huang et al., 2019）。加里东期花岗岩主要呈岩基出露，构成苗儿山—越城岭复式岩体的主体，岩体与围岩的接触带多呈弯曲状；印支期和燕山期花岗岩侵入加里东期岩基中，多呈岩株、岩脉状产出。新元古代花岗岩主要分布在复式岩体的西北侧，呈岩脉状出露。

猫儿界岩体位于湖南省城步苗族自治县北东45°方向32 km处。该岩体由十余个大小不一的花岗斑岩脉组成，出露总面积约11 km2（周厚祥, 2006）。岩脉主要呈北东向，由于后期褶皱隆起的影响，局部转为东西向而呈弧形（图2）。岩体与板溪群马底驿组地层呈侵入接触，界面较平直，围岩已变质为角岩或发生矽卡岩化。

图2 威溪钨矿地质简图（据刘焕军等, 2017）Fig. 2 Geological sketch map of the Weixi tungsten ore deposit

经加里东早期动力变质作用部分猫儿界岩体已经变为糜棱岩化花岗岩或花岗质糜棱岩（杜云等, 2017）。花岗斑岩主要呈浅灰—灰色，块状构造，斑状结构，由石英（35~40 vol.%）、钾长石（30~35 vol.%）、斜长石（15~20 vol.%）、黑云母（10~15 vol.%）以及副矿物榍石、锆石等组成。斑晶以石英、钾长石为主，次为斜长石和黑云母，粒径一般在0.3~0.7 mm之间。镜下可见钾长石、斜长石和基质具不同程度的绢云母化（图3）。

图3 猫儿界花岗斑岩手标本及显微照片Fig. 3 Specimen photographs and photomicrographs of the Mao’erjie granite porphyry

2 样品采集与分析方法

用于本次研究的两件样品采于猫儿界岩体的地表露头，三件样品采于威溪钨矿Ⅰ号矿体的钻孔中。样品较为新鲜，具体采样位置见图2和图4。

图4 威溪钨矿Ⅰ号矿体剖面图（据刘焕军等, 2017修改）Fig. 4 Cross section of the No. Ⅰ orebody of the Weixi tungsten deposit

将采集的花岗斑岩进行破碎，对锆石进行常规重砂分选后，在双目镜下挑选出晶形较好和具有代表性的锆石颗粒进行制靶，在透射光和反射光下观察锆石特征，对锆石进行阴极发光（CL）照相。锆石CL图像在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室拍摄完成。通过对比，选择环带清晰、无裂缝和包裹体的位置进行锆石U-Pb年龄测试。

LA-ICP-MS 锆石U-Pb定年及全岩主、微量元素在南京聚谱检测科技有限公司完成。分析使用的193 nm ArF准分子激光剥蚀系统由澳大利亚科学仪器公司制造，型号为RESOlution LR。四极杆电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）由安捷伦科技（Agilent Technologies）制造，型号为Agilent 7700x。准分子激光器产生的深紫外光束经匀化光路聚焦于锆石表面，能量密度为3.5 J/cm2，束斑直径为33 μm，频率为6 Hz，剥蚀时间为50 s，剥蚀气溶胶由氦气送入ICP-MS完成测试。测试过程中以91500锆石为外标校正仪器质量歧视与元素分馏；以GJ-1锆石为监控标样检验U-Pb定年数据质量；以NIST SRM 610为外标，以Si为内标标定锆石中的U、Th和Pb元素含量（Liu et al., 2010a; Hu et al., 2011)。原始测试数据用 ICPMSDataCal 软件离线处理（Liu et al., 2010a, b），锆石谐和图使用Isoplot软件获得（Ludwig, 2003）。

采用安捷伦公司5110型ICP-OES测试全岩主量元素SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、MnO、Na2O、P2O5与TiO2等，测试结果相对误差优于2%。监控标样AGV-2 （安山岩）与 BHVO-2 （玄武岩）全岩主量元素测试结果与推荐值基本一致。微量元素和稀土元素分析使用ICP-MS（Agilent 7700X）测定，详细分析方法和步骤参见高剑峰等（2003）。

花岗斑岩全岩Nd同位素化学前处理与质谱测定在南京聚谱检测科技有限公司完成。将岩石粉末置于聚四氟乙烯溶样弹中，加入0.5 mL浓硝酸与1.0 mL浓氢氟酸，溶样弹经钢套密封后放入195℃烘箱加热3天，确保彻底消解。消解液在电热板上蒸干，溶解在1.5 mL 1.5 mol/L HCl中。Nd同位素分离的具体步骤如下：（1）样品溶液经Biorad AG50W-X8阳离子交换柱，先淋洗出高场强元素，接着用2.0 mol/L HCl去除基体元素和Rb，然后用2.5 mol/L HCl去除Sr，最后用6.0 mol/L HCl淋洗并接收总稀土组分；（2）含总稀土溶液经蒸干后转化为0.12 mol/L HCl介质，滴进LN交换柱，先用0.12 mol/L HCl淋洗出轻稀土La、Ce和Pr，接着用0.18 mol/L HCl淋洗并接收Nd，最后用0.4 mol/L HCl淋洗出Sm；（3）含Nd溶液被蒸干后，先用1.0 mL 2 wt% 稀硝酸溶解，将其作为母液；取其中100 μL 稀释成1.0 mL，在Agilent 7700x四极杆ICP-MS上测定元素含量；再用2 wt%稀硝酸将母液稀释成2.0 mL 50×10-9Nd溶液；（4）上机溶液经Cetac Aridus II膜去溶系统引入，在Nu Plasma II MCICP-MS上测定Nd同位素比值。测试过程中，采用146Nd/144Nd=0.7219 内部校正仪器质量分馏，Nd同位素国际标准物质JNdi-1作为外标校正仪器漂移。美国地质调查局USGS地球化学标准样（玄武岩BCR-2、玄武岩BHVO-2、安山岩AGV-2、流纹岩RGM-2 等）为质控盲样。经过以上化学前处理与质谱测定，得出Sr-Nd同位素结果。

3 分析结果

3.1 锆石U-Pb年龄

用于锆石U-Pb定年的三件猫儿界花岗斑岩样品分别为18MES8-1、ZK802-114和ZK803-240。18MES8-1采自地表露头，ZK802-114和ZK803-240分别采自威溪钨矿区控制Ⅰ号矿体的802和803两个钻孔。三个样品中的锆石多为无色，呈半自形—自形柱状，长80~200 μm，宽35~100 μm。从CL图像（图5）看，锆石颗粒具有较清晰的振荡环带，属于典型的岩浆锆石。

图5 猫儿界花岗斑岩代表性锆石CL图像Fig. 5 Cathodoluminescence images of representative zircon grains for the Mao’erjie granite porphyry

样品18MES8-1中锆石Th含量为24.9~182×10-6，U含量为413~1200×10-6，Th/U比值为0.04~0.31，多数集中在0.1左右（表1）。在24个测点中，2颗继承锆石给出的206Pb/238U年龄为971 Ma（18MES8-1-18）和880 Ma（18MES8-1-23）。3颗继承锆石颗粒给出的206Pb/238U年龄分别为857 Ma （18MES8-1-9）、861 Ma（18MES8-1-10）、861 Ma（18MES8-1-15）。在年龄谐和图（图6a）中，其余19个数据点的206Pb/238U年龄加权平均值为824.3±4.5 Ma（n=19, MSWD=0.30）。

样品ZK802-114 中锆石Th含量为40.8~100 ×10-6，U含量为459~1140×10-6，Th/U比值为0.06 ~0.11（表1）。1颗继承锆石给出的206Pb/238U年龄为858 Ma（ZK802-114-04）。在年龄谐和图（图6b）中，其余24个数据点的206Pb/238U年龄加权平均值为825.3±4.1 Ma（n=24, MSWD=0.12）。

样品ZK803-240中锆石Th含量为41.4~ 129 ×10-6，U含量为468~1010×10-6，Th/U比值为0.07~0.17（表1）。在该样品中共发现8颗继承锆石颗粒，其中1颗继承锆石（ZK802-240-16）的206Pb/238U年龄为844±11 Ma，1颗继承锆石（ZK802-240-22）的206Pb/238U 年龄为909±16 Ma，另外6颗继承锆石具有较一致的206Pb/238U年龄，加权平均值为854.4±9.6 Ma（n=6, MSWD=0.027）（图6d）。在年龄谐和图（图6c）中，其余18个数据点的206Pb/238U年龄加权平均值为826.8±4.8 Ma（n=18, MSWD=0.06）。

图6 猫儿界花岗斑岩锆石U-Pb年龄谐和图Fig. 6 Zircon U-Pb concordia plots for the Mao’erjie granite porphyry

3.2 岩石地球化学特征

猫儿界花岗斑岩全岩主量元素和微量元素分析结果见表2。由于受到加里东期动力变质作用的影响，岩石发生糜棱岩化，长石绢云母化较为显著（杜云等, 2017），全岩烧失量偏大。岩石SiO2为66.06~74.00 wt%，Al2O3为12.46~16.38 wt%，Fe2O3T为2.64~3.76 wt%，MgO为1.43~3.25 wt%，MnO为0.05~0.07 wt%，TiO2为0.31~0.50 wt%，P2O5为0.13~0.14 wt%。在A/CNK-A/NK图解上（图7a），四件样品均落入过铝质花岗岩区域。在硅—钾图解中，样品主要落入高钾钙碱性系列区域（图7b）。

图7 猫儿界花岗斑岩A/CNK-A/NK图解（a, 据Shand, 1943）和SiO2-K2O图解（b, 据Peccerillo and Taylor, 1976）Fig. 7 A/CNK-A/NK diagram (a, after Shand, 1943) and K2O-SiO2 diagram (b, after Peccerillo and Taylor, 1976) for the Mao’erjie granite porphyry

表2 猫儿界花岗斑岩的主量元素（wt%）和微量元素（×10-6）分析结果Table 2 Major (wt%) and trace element (×10-6) concentrations of the Mao’erjie granite porphyry

度和谐99%99%98%99%99%99%98%97%99%99%99%99%99%99%98%99%99%96%98%99%99%99%95%99%99%99%99%99%99%99%99%99%99%99%99%果结析分素位LA-ICP-MS U-Pb同石锆岩斑岗花界儿猫1 表Table 1 LA -ICP-MS U-Pb isotopic analytical results of zircons for Mao’erjie granite porphyry 1σ1σ206Pb/238U/Ma龄年1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb值比1σ 206Pb/238U素位U-Pb同1σ 207Pb/235U 207Pb/206PbTh/U 11 11 9 10 10 10 10 10 10 11 11 10 9 11 14 10 9 20 10 10 10 9 11 10 822 825 818 825 834 826 831 820 857 861 829 825 816 832 861 830 815 971 821 825 828 822 880 829 10 9 9 9 9 10 10 9 9 9 10 9 8 9 13 9 10 19 9 9 9 9 12 10 828 824 830 823 826 833 841 842 861 854 831 825 820 825 870 824 822 1010 833 823 825 824 924 837 28 32 26 26 29 28 26 23 32 -173 29 25 24 31 23 28 -169 29 26 29 23 28 36 31 839 817 857 813 800 843 854 894 865 828 828 813 820 798 874 1200 831 1057 857 813 807 833 1015 850 0.00189 0.00188 0.00151 0.00172 0.00184 0.00181 0.00183 0.00171 0.00172 0.00188 0.00188 0.00176 0.00156 0.00190 0.00243 0.00182 0.00166 0.00362 0.00184 0.00171 0.00177 0.00162 0.00200 0.00184 0.13591 0.13652 0.13535 0.13647 0.13809 0.13666 0.13765 0.13568 0.14213 0.14287 0.13728 0.13653 0.13494 0.13769 0.14289 0.13735 0.13477 0.16260 0.13577 0.13647 0.13710 0.13593 0.14634 0.13731 0.02328 0.02087 0.01919 0.01923 0.01990 0.02246 0.02239 0.01934 0.02108 0.02100 0.02150 0.01991 0.01812 0.02056 0.02911 0.01966 0.02107 0.05081 0.02101 0.01940 0.02074 0.01933 0.02994 0.02294 1.25970 1.25066 1.26576 1.24895 1.25681 1.27119 1.28899 1.29074 1.33448 1.31932 1.26708 1.25270 1.24212 1.25386 1.35527 1.25232 1.24791 1.70354 1.27233 1.24993 1.25349 1.25073 1.48393 1.28024 0.00091 0.00087 0.00084 0.00080 0.00076 0.00091 0.00086 0.00093 0.00092 0.00082 0.00089 0.00078 0.00078 0.00080 0.00093 0.00085 0.00096 0.00107 0.00083 0.00089 0.00087 0.00090 0.00114 0.00102 0.06699 0.06636 0.06762 0.06621 0.06579 0.06718 0.06751 0.06889 0.06783 0.06668 0.06667 0.06618 0.06639 0.06571 0.06817 0.06581 0.06677 0.07454 0.06760 0.06622 0.06603 0.06650 0.07302 0.06737 0.09 0.09 0.04 0.08 0.21 0.09 0.11 0.09 0.07 0.06 0.09 0.09 0.11 0.13 0.12 0.06 0.07 0.16 0.09 0.09 0.09 0.09 0.31 0.06 11 12 10 10 10 11 10 11 10 12 10 830 858 826 829 827 826 822 825 823 826 822 11 11 9 9 9 10 10 9 9 10 10 831 855 830 831 829 823 820 817 824 828 825 30 29 -1169 28 27 30 30 29 34 28 32 820 835 831 833 833 1200 806 783 817 822 820 0.00202 0.00221 0.00167 0.00171 0.00184 0.00187 0.00182 0.00191 0.00172 0.00209 0.00170 0.13746 0.14238 0.13668 0.13724 0.13684 0.13662 0.13602 0.13669 0.13616 0.13669 0.13594 0.02361 0.02502 0.02008 0.02084 0.02023 0.02225 0.02116 0.02087 0.02018 0.02204 0.02150 1.26594 1.32018 1.26401 1.26774 1.26167 1.24902 1.24305 1.23678 1.25052 1.25939 1.25430 0.00094 0.00091 0.00092 0.00090 0.00083 0.00092 0.00096 0.00089 0.00093 0.00085 0.00089 0.06647 0.06691 0.06682 0.06660 0.06651 0.06588 0.06597 0.06531 0.06630 0.06649 0.06641 0.11 0.08 0.09 0.09 0.07 0.08 0.10 0.08 0.09 0.06 0.08 U 498 575 584 733 870 413 949 1190 920 1200 486 806 883 564 458 1170 1090 633 1040 677 545 653 401 512 876 731 459 526 1080 644 583 851 667 703 709 Th（×10-6）Pb 43.7 49.0 24.9 61.1 182 35.5 106 105 64.8 73.9 45.5 74.7 96.7 74.6 53.9 75.7 74.2 103 90.3 63.5 48.6 61.7 125 31.7 77.3 89.3 91.1 115 140 64.2 150 188 150 192 75.4 125 139 89.1 73.4 181 168 115 160 104 83.4 100 72.6 77.7 100 58.2 40.8 48.5 70.1 53.8 60.6 64.6 60.1 41.7 58.0 134 114 70.7 81.4 164 99.4 90.5 131 104 106 110 号点测18MES8-1 18MES8-1-01 18MES8-1-02 18MES8-1-03 18MES8-1-04 18MES8-1-05 18MES8-1-06 18MES8-1-07 18MES8-1-08 18MES8-1-09 18MES8-1-10 18MES8-1-11 18MES8-1-12 18MES8-1-13 18MES8-1-14 18MES8-1-15 18MES8-1-16 18MES8-1-17 18MES8-1-18 18MES8-1-19 18MES8-1-20 18MES8-1-21 18MES8-1-22 18MES8-1-23 18MES8-1-24 ZK802-114 ZK802-114-01 ZK802-114-04 ZK802-114-05 ZK802-114-06 ZK802-114-07 ZK802-114-08 ZK802-114-09 ZK802-114-10 ZK802-114-11 ZK802-114-12 ZK802-114-13

1表续度和谐99%99%99%99%99%98%99%99%99%99%99%99%98%98%99%98%99%98%98%99%99%99%99%98%99%99%99%99%99%99%98%99%98%94%99%99%99%99%99%99%1σ10 10 10 10 10 11 10 10 10 9 10 10 12 10 822 818 821 825 826 829 829 825 830 822 823 831 832 825 1σ 206Pb/238U 9 9 10 10 10 10 9 9 9 8 9 9 10 9 /Ma龄年1σ 207Pb/235U 820 821 822 823 829 818 829 826 829 813 821 824 818 815 24 26 28 34 30 30 31 31 28 22 27 31 28 25 809 817 1200 817 833 789 820 820 833 783 809 798 776 787 1σ 207Pb/206Pb 0.00183 0.00173 0.00182 0.00183 0.00183 0.00201 0.00183 0.00172 0.00174 0.00156 0.00169 0.00179 0.00208 0.00169 0.13599 0.13533 0.13580 0.13655 0.13675 0.13727 0.13718 0.13644 0.13749 0.13592 0.13625 0.13758 0.13775 0.13647 值比1σ 206Pb/238U素0.02072 0.01944 0.02160 0.02200 0.02276 0.02178 0.02050 0.02015 0.01920 0.01854 0.01918 0.02064 0.02247 0.02063 位U-Pb同1.24321 1.24417 1.24599 1.24860 1.26161 1.23761 1.26149 1.25656 1.26276 1.22795 1.24509 1.25203 1.23821 1.23208 1σ 207Pb/235U 0.00091 0.00082 0.00090 0.00095 0.00097 0.00091 0.00084 0.00080 0.00087 0.00083 0.00084 0.00082 0.00088 0.00094 10 10 11 11 12 11 10 11 10 10 10 10 11 9 10 10 10 11 11 16 12 12 11 14 14 11 828 826 827 827 827 827 829 829 829 820 825 831 828 828 827 826 823 826 844 909 858 855 854 854 853 852 9 9 10 10 12 11 10 10 9 10 9 9 10 10 9 9 10 11 10 15 10 11 11 12 13 10 822 816 822 841 839 828 836 831 829 828 823 826 830 831 828 820 836 831 834 964 850 860 858 851 855 855 30 26 30 30 35 33 30 -169 26 30 28 26 28 29 26 29 29 29 30 31 -173 30 36 34 39 28 806 787 806 872 863 833 856 831 833 850 813 815 835 831 833 1200 865 837 1200 1065 828 865 857 839 857 859 0.00178 0.00173 0.00189 0.00190 0.00213 0.00198 0.00176 0.00187 0.00176 0.00174 0.00173 0.00183 0.00186 0.00158 0.00182 0.00180 0.00179 0.00198 0.00187 0.00281 0.00209 0.00205 0.00203 0.00239 0.00240 0.00195 0.13705 0.13665 0.13687 0.13679 0.13692 0.13686 0.13724 0.13719 0.13732 0.13564 0.13657 0.13751 0.13702 0.13707 0.13695 0.13676 0.13610 0.13663 0.13980 0.15148 0.14230 0.14184 0.14171 0.14172 0.14147 0.14131 0.02022 0.02085 0.02148 0.02284 0.02660 0.02375 0.02266 0.02199 0.02039 0.02113 0.02036 0.01958 0.02207 0.02142 0.02021 0.02008 0.02196 0.02342 0.02294 0.03901 0.02255 0.02489 0.02498 0.02765 0.02946 0.02209 1.24668 1.23384 1.24664 1.28835 1.28372 1.25982 1.27912 1.26608 1.26281 1.26111 1.24902 1.25670 1.26562 1.26732 1.26011 1.24307 1.27763 1.26588 1.27325 1.58291 1.31037 1.33183 1.32723 1.31240 1.32122 1.32049 0.00096 0.00095 0.00093 0.00098 0.00115 0.00102 0.00095 0.00095 0.00086 0.00097 0.00088 0.00082 0.00091 0.00093 0.00080 0.00089 0.00093 0.00093 0.00093 0.00094 0.00087 0.00097 0.00101 0.00110 0.00123 0.00090 207Pb/206Pb 0.06605 0.06633 0.06581 0.06635 0.06655 0.06520 0.06645 0.06644 0.06651 0.06531 0.06612 0.06578 0.06508 0.06538 0.06601 0.06542 0.06596 0.06814 0.06780 0.06657 0.06727 0.06678 0.06657 0.06737 0.06622 0.06626 0.06686 0.06684 0.06655 0.06587 0.06787 0.06697 0.06588 0.07486 0.06669 0.06785 0.06766 0.06700 0.06759 0.06768 Th/U 0.09 0.06 0.07 0.09 0.09 0.08 0.07 0.09 0.07 0.09 0.09 0.09 0.08 0.10 0.09 0.11 0.09 0.10 0.09 0.13 0.13 0.08 0.08 0.07 0.09 0.07 0.09 0.17 0.14 0.09 0.08 0.11 0.10 0.11 0.08 0.11 0.08 0.09 0.10 0.09 U 644 976 730 838 549 979 931 1050 989 795 691 703 787 671 677 514 657 640 631 932 766 849 720 802 722 816 468 497 910 699 699 824 513 858 1010 934 898 811 573 718 Th 58.5 63.1 49.2 78.9 50.5 80.5 68.7 93.4 64.3 69.1 60.0 65.3 61.5 66.3 （×10-6）Pb 99.7 150 112 130 85.1 149 146 166 154 125 108 111 121 106 61.0 54.1 56.2 65.1 54.6 120 99.0 64.1 60.1 58.9 62.4 55.7 41.4 85.0 129 63.3 59.1 88.0 52.6 98.7 76.5 103 74.3 71.0 54.5 65.6 106 80.3 103 99.6 96.3 145 122 132 112 123 112 126 72.2 79.5 145 108 109 127 80.2 146 161 151 145 128 90.5 116 号点测ZK802-114-15 ZK802-114-16 ZK802-114-17 ZK802-114-18 ZK802-14-19 ZK802-114-20 ZK802-114-21 ZK802-114-22 ZK802-114-23 ZK802-114-24 ZK802-114-25 ZK802-114-26 ZK802-114-27 ZK802-114-28 ZK802-240 ZK803-240-01 ZK803-240-02 ZK803-240-04 ZK803-240-05 ZK803-240-10 ZK803-240-11 ZK803-240-12 ZK803-240-13 ZK803-240-15 ZK803-240-17 ZK803-240-18 ZK803-240-19 ZK803-240-20 ZK803-240-21 ZK803-240-23 ZK803-240-24 ZK803-240-25 ZK803-240-26 ZK803-240-16 ZK803-240-22 ZK803-240-03 ZK803-240-06 ZK803-240-07 ZK803-240-08 ZK803-240-09 ZK803-240-14

猫儿界花岗斑岩的稀土元素总量为98.0~126×10-6，轻稀土相对富集，球粒陨石标准化配分曲线呈右倾型（图8a）。 (La/Yb)N比值在3.49~6.80之间，Eu负异常明显，δEu值在0.37~0.43之间。岩石具有含量较高的Cs、K、U、Rb、Th、Pb、Ta等大离子亲石元素，含量较低的Ba、Sr和Ti等元素。在微量元素原始地幔标准化蛛网图中，表现出明显的Cs、U、K、Pb正异常和Ba、Nb、Sr、Ti负异常（图8b）。花岗斑岩的Rb/Sr比值在3.01~6.15之间，在Rb-Sr-Ba三角图解中，样品主要落入高Ba花岗岩区域（图9）。成矿元素W的含量在3.58~10.9×10-6之间，Sn的含量在8.05~15.8×10-6之间。

图8 猫儿界花岗斑岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（a）及微量元素原始地幔标准化蛛网图（b）（球粒陨石标准化值据Boynton, 1984; 原始地幔标准化值据Sun and McDonough, 1989）Fig. 8 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b) for the Mao’erjie granite porphyry (Chondrite REE values are from Boynton, 1984 and the trace element data of primitive mantle are from Sun and McDonough, 1989)

图9 猫儿界花岗斑岩Rb-Sr-Ba图解（底图据Müller and Groves, 1997）Fig. 9 Rb-Sr-Ba triangular diagram for the Mao’erjie granite porphyry (after Müller and Groves, 1997)

3.3 Nd同位素特征

猫儿界花岗斑岩的εNd(t)值依据本次所获得的锆石U-Pb年龄（825 Ma）计算（表3），εNd(t)值为-6.3~-8.7，对应的两阶段模式年龄（TDM2）为2.00~2.20 Ga。这些样品的εNd(t)值与澳大利亚东部Lachlan造山带典型的S型花岗岩的εNd(t) 值相似 (-9.2~-5.8; Chappell and White, 2001)。它们的TDM2(Nd) 模式年龄与华夏地块基底变质岩Nd模式年龄大体一致（1.8~2.2 Ga; 陈江峰等, 1999）。

表3 猫儿界花岗斑岩Nd同位素分析结果Table 3 Analytical results of Nd isotopes of the Mao’erjie granite porphyry

4 讨论

4.1 猫儿界花岗斑岩的形成时代

苗儿山—越城岭复式岩体由新元古代——加里东—印支期—燕山期花岗岩（伟晶岩）组成。在苗儿山岩体北段发育谭家坳（叶溪江）、报木坪、猫儿界三个小岩体群。湖南省地质调查院（2009）①湖南省地质调查院, 2009．1:5万岩寨、五团、城步县、白毛坪幅区域地质调查报告．长沙：湖南省地质调查院.利用SHRIMP锆石U-Pb定年获得谭家坳和报木坪两个花岗岩岩体的形成年龄为807±11 Ma和806± 9 Ma。Huang等（2019）利用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年技术获得叶溪江和报木坪岩体的形成年龄分别为804.6±9.5 Ma和806.9±5.5 Ma。周厚祥等（2006）利用全岩Rb-Sr等时线法获得猫儿界岩体的成岩年龄为836±17 Ma，利用单颗粒锆石U-Pb同位素稀释法测得三个花岗斑岩样品的锆石U-Pb年龄分别为801.5 Ma、829.3 Ma和803.2 Ma。这些已经发表的定年结果显示出较大的变化范围。

本次研究利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年技术获得的猫儿界三件花岗斑岩样品的形成年龄分别为824.3±4.5 Ma、825.3±4.1 Ma和826.8±4.8 Ma。三个年龄在误差范围内非常一致，表明猫儿界岩体的形成年龄应为~825 Ma，可能早于南部的叶溪江和报木坪岩体。

4.2 猫儿界花岗斑岩的成因类型

猫儿界花岗斑岩具有高硅、铝过饱和的特征；在A/CNK—A/NK图解中，样品落入过铝质花岗岩区域（图7a）；在ACF图解中，所有样品均落入斜长石—堇青石—黑云母区域内（图10）；在微量元素原始地幔标准化蛛网图中，表现出明显的Cs、U、K、Pb、Nd正异常和Ba、Nb、Sr、Ti 负异常。这些特征与典型的S型花岗岩相似（Chappell and White, 1974, 2001; 李献华等, 2007）。样品的Rb/Sr比值为3.01~6.15，低于南岭地区与钨锡矿有关的高分异花岗岩，Zr/Hf比值为34.60~35.77，Nb/Ta比值为7.46~7.92，高于许多南岭地区的高分异花岗岩（黄旭栋等, 2017; 章荣清, 2014）；在Rb-Ba-Sr图解中，花岗斑岩落在较低分异的高Ba花岗岩区域；花岗斑岩的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈右倾型，Eu负异常较为明显。这些特征显示出苗儿界花岗斑岩具有中低分异程度。

图10 猫儿界花岗斑岩ACF图解（底图据Hine et al., 1978）Fig. 10 ACF diagram for the Mao’erjie granite porphyry

4.3 花岗斑岩的源区特征和构造背景

Huang 等（2019）对苗儿山—越城岭地区西北侧的叶溪江和报木坪岩体开展了岩石地球化学和同位素地球化学研究，结果表明，两个岩体A/CNK值为1.01~1.50，均属于过铝质花岗岩。它们具有较低的高场强元素和REE总量，具有明显的Sr、Eu的负异常，Rb/Sr比值为0.50~5.42。本次研究的猫儿界花岗斑岩与叶溪江和报木坪两个岩体的地球化学特征相似，表明它们可能具有类似成因。

叶溪江和报木坪花岗岩的εNd(t)值为-5.7~ -6.6，两阶段Nd模式年龄为1.94~2.01 Ga，锆石εNd(t)值为-0.3~-3.8，显示它们起源于变质沉积岩的部分熔融（Huang et al., 2019）。本次研究所获得的猫儿界花岗斑岩的εNd(t)值为-6.3~-8.7，与南部的叶溪江和报木坪花岗岩的εNd(t)值接近。在εNd(t)-t图解中（图11），三个岩体均落于华南元古宙地壳演化区域内，TDM2(Nd)为2.00~2.20 Ga，暗示其源区可能为老的地壳物质。

图11 猫儿界花岗斑岩εNd(t) -年龄（Ma）图解（底图据沈渭洲和赵子福, 2000; 叶溪江和报木坪岩体数据引自Huang et al., 2019）Fig. 11 εNd(t)-t (Ma) diagram of Mao’erjie granite porphyry

850~860 Ma的岩浆活动记录在江南造山带东段和西段均有所发现。薛怀民等（2010）获得皖南许村花岗闪长岩岩体的形成年龄为850±10 Ma。Li 等（2010）获得赣东北双桥山群中英安岩锆石U-Pb年龄为849±6 Ma。Wang 等（2013）发现赣西北九岭花岗闪长岩中存在863 Ma和858 Ma的继承核。Yao 等（2014）获得桂北元宝山地区辉长岩的形成年龄为854.7±5.3 Ma。Su等（2017）对桂北三防黑云母花岗岩和黔东北梵净山英安岩进行了年代学研究，获得两组较为集中的继承锆石核年龄分别为854.3±2.2 Ma和859.6±3.3 Ma。猫儿界花岗斑岩样品发现多颗继承锆石颗粒，其中10颗继承锆石U-Pb年龄较为一致（852~861 Ma），加权平均年龄约为856 Ma。这些继承锆石呈自形—半自形，具有特征的震荡环带，Th/U比值为0.08~0.11，表明其为岩浆成因。这些特征暗示在苗儿山—越城岭地区可能存在未出露的~850 Ma的岩浆岩，猫儿界花岗斑岩的形成过程中可能有~856 Ma的岩浆岩物质的加入。王孝磊等（2017）对江南造山带的形成与演化进行了系统总结，认为其经历了洋洋俯冲（970~880 Ma）、弧陆碰撞（880~860 Ma）、弧后拉张（860~825 Ma）、碰撞后伸展（825~810 Ma）、造山后伸展（810~760 Ma）五个阶段。王孝磊等 (2006) 对桂北地区的寨滚、本洞、峒马、三防和田朋岩体进行了研究，认为桂北835~800 Ma的S型花岗岩是扬子和华夏板块新元古代碰撞造山后岩浆作用的产物。猫儿界花岗斑岩与其西南侧邻近的桂北本洞、峒马等过铝质S型花岗岩具有相似的岩石学、地球化学和年代学特征，应该产于相似的背景中。在构造判别图解中（图12），苗儿山—越城岭地区猫儿界、叶溪江、报木坪岩体和桂北本洞、峒马岩体投在同碰撞花岗岩和火山弧花岗岩范围内。这些花岗岩都属于S型花岗岩，因此可以排除火山弧背景。综上，笔者认为猫儿界花岗斑岩（~825 Ma）应是扬子和华夏板块新元古代碰撞造山后伸展阶段岩浆作用的产物。

图12 猫儿界花岗斑岩构造判别图解 (底图据Pearce et al., 1984; 本洞岩体数据引自葛文春等, 2001; 邱检生等, 2002; 峒马岩体数据引自葛文春等, 2001; 叶溪江和报木坪岩体数据引自Huang et al., 2019)Fig. 12 Tecotonic discrimination diagrams for Mao’erjie granite porphyry