南秦岭东岔沟岩石锆石U-Pb定年及岩体演化特征

王 正

(甘肃省地质调查院，甘肃 兰州 730000)

0 引言

研究区隶属扬子—华南板块，南秦岭造山带，处于古亚洲构造域、特提斯构造域和滨太平洋构造域复合叠加的构造部位[1]，历经了古元古代—早古生代—晚古生代陆间裂陷—俯冲碰撞造山作用，三叠纪陆内裂陷—挤压收缩造山作用及侏罗纪—新生代陆内断陷—抬升造山作用及复杂的演化而形成[2]。本文以二长花岗岩为研究对象，通过锆石U-Pb年代学、岩石地球化学研究认为，该岩体是在板块碰撞后抬升期，由下地壳发生部分熔融的岩浆上升与上陆壳熔融的岩浆混合形成。

1 地质背景

研究区大地构造位于南秦岭造山带内部，为南秦岭新元古—早古生代裂隙大陆边缘三级构造单元[1]。加里东碰撞期后，开始了印支期以来的逆冲推覆、走滑和隆升造山作用，造就了近北西—南东向为主的构造格架。

区内岩体主要分布于南秦岭东岔口一带，总体呈近东西向带状展布，呈近东西向“椭圆”状，侵位入于三叠纪大河坝组薄层砂岩中，岩体由石英闪长岩、石英二长岩组成。

2 同位素年龄测定

为了确定岩体形成时代，本次工作对其开展了同位素测年研究，采集同位素样品，取得锆石U-Pb年龄测试样品20组。通过南京大学激光剥蚀等离子体质谱分析(LA-ICP-MS)获得20组数据，部分数据列述如下：750.1 Ma±10.6Ma，600.1 Ma±7.7 Ma，219.9 Ma±3.0 Ma，220.7 Ma±3.2 Ma，223.2 Ma±3.0 Ma，220.3 Ma±3.3 Ma，228.1 Ma±3.9 Ma，217.6 Ma±3.1 Ma，346.8 Ma±4.6 Ma，214.8 Ma±2.8 Ma。测试样品年龄差距较大，但从同位素年龄算术平均值图解(图1)可以看出，该组样品年龄大部分分布于200～250 Ma区间内，故协和年龄应该为224 Ma±10 Ma，说明该岩体侵位时代为三叠纪，侵入时代为印支期。

图1 同位素年龄算术平均值图解及年龄协和图

3 岩石地球化学特征

3.1 岩石特征

石英闪长岩：半自形粒状结构，块状构造，由斜长石(61%)、角闪石(17%)、石英(5%)、黑云母(10%)等组成，并含有金属矿物(7%)。金属矿物多为粒状磁铁矿。

石英二长岩：细粒二长结构，块状构造。由钾长石(35%)、斜长石(35%)、石英(30%)组成。次生矿物绢云母、绿泥石及金属矿物等。

3.2 岩石系列划分

岩体元素分析如表1所示，SiO2含量为50.05%～62.92%%，K2O+Na2O含量为4.58%～8%，里特曼指数为2.98～3.66，碱度率为1.46～2.15，分异指数DI为35.1～69.74，固结指数SI为14.42～29.97，属钙碱性岩石。通过全碱—硅分类判别图解投影[2]，其岩性分别落于二长岩和石英二长岩内，Al2O3含量为15.40%～15.84%，Al2O3含量大于CaO+K2O+Na2O含量之和，具“S”形花岗岩特征。

表1 岩体全岩分析表

3.3 微量元素化学特征

岩体微量元素配分模式显示，大离子亲石元素K、Rb、Ba、Th等明显富集，高场强元素Nb、Ta、P、Sr、Ti等明显亏损，La、Zr略有富集，与火山弧形花岗岩接近[1]。岩体的K和Rb含量比为221.55～1 282.16，大部分样品K和Rb含量比值大于500，Rb与Sr含量比为0.09～0.12。表明该岩体可能为同熔型花岗岩，模式曲线与西秦岭地区同期同类花岗质类岩石曲线形态与分布模式类似[2]；结合构造岩石组合说明，岩体可能形成于板块边缘伸展-收缩造山作用过程。

3.4 稀土元素化学特征

岩体稀土总量较高为217.96～342.27，轻稀土元素(LREE)和重稀土元素(HREE)含量比为4.17～6.80，表明轻稀土富集；La和Yb含量的比值为11.45～20.95，曲线为右倾斜，富集轻稀土；La和Sm含量比值为3.17～5.09，轻稀土分馏程度较高。δEu=0.67～0.83，与球粒陨石比较明显的负异常，说明该岩体由基性岩浆分异形成，成因与板块碰撞有关，是下地壳或太古宙沉积岩的部分熔融形成。在球粒陨石标准稀土元素配分模型上，曲线整体右倾，LREE富集，HREE平坦，具有与岛弧型花岗岩类相似配分特征[2]，岩浆上升运移的过程中可能熔入基性物质。

4 岩石成因

4.1 演化特征

岩石稀土元素具有明显的轻稀土元素富集，负Eu异常特征，通过岩石化学分类判别，岩体属“S”形花岗岩特征，为陆壳沉积物深熔形成；样品在Rb-(Yb-Nb)和Rb-(Yb-Ta)图解(图2)投图，大部分样品落在火山弧花岗岩区内，表明岩体可能由下地壳物质部分熔融形成[3]。岩体侵位过程中与围岩接触界线明显，围岩具明显蚀变特征，可见铁矿化、黄铁矿化等蚀变带宽约30 m，岩体可能为下地壳重熔岩浆上升侵位过程中与上地壳岩浆混合形成。

图2 岩体Rb-(Yb-Nb)和Rb-(Yb-Ta)图解

4.2 岩体含矿性

与维氏丰度值同类岩性相比，Ag、Ba、Pb、Sb、Mo、Zn、Sn元素平均含量高于酸性岩，Cu、Ni元素低于酸性岩维氏丰度值。Ba、Co、Pb、Zn在岩体岩石中较富集，有利于成矿。

5 讨论

研究区位于南秦岭造山带，经历了大陆裂解—俯冲碰撞造山—板内伸展—陆内叠覆造山等一系列地质演化过程，构造变形多样[3]。三叠纪末期，由于伸展—收缩体制下的板块边缘造山作用过程，下地壳或太古宙沉积岩的部分熔融，岩浆上涌侵位的过程中与陆壳熔融的岩浆混合，形成于地壳上带，属“S”形花岗岩类，具中高温元素有利富集成矿特征。