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桂东南糯垌—安平地区(变质)中—基性火成岩的年代学、地球化学特征及其构造意义

2022-05-02庞超伟唐远兰梁任鑫刘希军

高校地质学报 2022年2期
关键词:基性角砾岩锆石

庞超伟 ,时 毓 , ,唐远兰 ,梁任鑫 ,刘希军

1. 桂林理工大学 广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,桂林 541004;

2. 桂林理工大学 有色金属矿产勘查与资源高效利用协同创新中心,桂林 541004;

3. 南京大学 内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京 210023

华南大陆由扬子板块和华夏板块拼合而成,自元古宙以来,经历了不同属性与规模的构造复合、叠加与改造,形成了现今复杂多样的面貌(舒良树,2012;张国伟等,2013)。其造山过程及相互关系对于揭示华南自元古宙以来的大地构造演化具有重要的科学意义,长期以来一直是国内外地质学家关注的区域(Cawood et al., 2013; Charvet, 2013; Li et al., 2017; Xu et al., 2017; Jia et al., 2017; Zhao et al.,2019; Wang et al., 2020; Tian et al., 2020)。显生宙以来强烈、多期次的构造叠覆和改造以及不同期次的岩浆侵入破坏,加之巨厚的沉积岩覆盖其上,相关时期的岩浆岩埋藏深、出露少,故使得许多有关结合带的重大地质问题变得扑朔迷离。特别是扬子板块和华夏板块结合带的西南端(广西境内),关于两板块的拼合位置、板块间的盆地性质和闭合时间、碰撞造山的动力学机制和驱动力以及构造演化过程等关键地质问题一直存在分歧。如在拼合位置上,不同研究者从不同的切入点研究得到的结果不尽相同(舒良树,2012;张国伟等,2013;彭松柏等,2016a, b;赵国英等,2016;覃小锋等,2017;Ding et al., 2017; Li et al., 2017; Jia et al., 2017; Yan et al., 2017; Guo and Gao, 2018; Huang et al., 2019; Liu et al., 2020; Tian et al., 2020)。多数学者认为扬子与华夏板块在钦—杭结合带西南段于新元古代随着Rodinia超大陆的聚合拼合为统一的古华南大陆,随后在新元古代晚期再次发生裂解,但扬子板块与华夏板块之间属于板内裂谷环境,并未出现“华南洋”,而后随着加里东运动而闭合形成造山体系(舒良树,2012;张国伟等,2013;Li et al., 2017;

Jia et al., 2017; Yan et al., 2017; Huang et al., 2019; Liu et al., 2020; Li et al., 2021; Kong et al., 2021; Tang et al., 2021; 刘明辉等,2021);同时,有部分学者认为早古生代扬子板块与华夏板块之间存在有“华南洋”,至少在钦—杭结合带的西南端存在过,其间存在“弧—沟—盆”俯冲构造体系(Wang et al.,2007; 彭松柏等,2016a, b;赵国英等,2016;覃小锋等,2017;Liu et al., 2018)。前人关于该问题的研究多数来源于花岗岩,对基性岩的研究明显缺乏,且花岗岩的形成主要记录了地壳物质的再生和改造,基性火成岩却可以更有效地反应其地幔源区性质以及深部动力学背景。近年来,在桂东南—桂东北地区发现的加里东期(变质)基性—中基性火成岩(覃小锋等,2013,2017;彭松柏等,2006a;彭松柏等,2016a, b;朱安汉等,2016;Jia et al., 2017)是研究华南加里东构造属性及深部动力学背景的重要突破口。

桂东南糯垌—安平地区地处华夏板块与钦—杭结合带的交接部位,是研究和解决华南西南段重大争议问题的重要区域。本文在前人工作基础上,对桂东南糯垌—安平地区的(变质)基性火成岩进行了系统的野外地质、岩石学、年代学和元素地球化学特征等方面的研究,探讨了其形成时代和构造背景,以期为华南地区早古生代构造属性和深部动力学特征提供重要的科学依据。

1 地质概况及样品特征

1.1 地质概况

研究区位于桂东南岑溪地区,华南板块的西南端,于扬子与华夏板块结合带上或附近;大地构造位置上处于钦—杭结合带西南端,南东为华夏板块,北西为扬子板块(图1a)。区域上,据《广西壮族自治区区域地质志》(广西壮族自治区地质矿产局,2018)修编后的划分,研究区处于“钦州残余地槽”、“大瑶山凸起”和“云开台隆”三者的接合部位,博白—岑溪—罗定—广宁断裂带东南侧;主要出露地层由老至新为奥陶系、志留系、泥盆系、三叠系、侏罗系、白垩系及第四系,发育有早古生代火山岩系、变基性岩系、花岗岩和中生代花岗岩(图1b)。桂东南地区近年来发现多处(变质)基性火成岩,集中出露于岑溪市糯垌镇林场与安平镇白板—大爽、云开地区北缘归义镇洞尾一带、大瑶山东南缘地区等。

1.2 样品特征

本次研究区为梧州市岑溪市糯垌镇和安平镇,共采集了5件样品。

样品CX2018-005-3和CX2018-005-4采于梧州市岑溪市糯垌镇油茶林场公路边(23°02′05.75″ N,111°02′29.32″ E),采样处较破碎,样品新鲜面呈灰黑色,变晶结构,块状构造(图2a,2c)。样品CX2018-005-3主要由普通角闪石(70%±)、斜长石(20%±)和石英(9%±)组成,副矿物为磁铁矿(1%±)。普通角闪石呈菱形、短—长柱状、长条状等形态无规则分布,部分角闪石发生阳起石化;斜长石呈他形板状,粒径为0.05~0.15 mm,表面因绢云母化而具脏感;石英呈他形粒状,粒径为0.04~0.15 mm,分布于普通角闪石和斜长石之间或作为包体分布于普通角闪石内部,见有脉状分布(图2b);褐帘石呈粒状集合体不均匀分布于普通角闪石周围,粒径为0.05~0.15 mm,定名为阳起石化斜长角闪岩。样品CX2018-005-4主要由普通角闪石(70%±)、斜长石(20%±)和石英(8%±)组成,副矿物为磁铁矿(2%)。该样品与上述样品除矿物含量略有差异外,各矿物特征相似(图2d),定名为阳起石化斜长角闪岩。

图2 梧州市岑溪市糯垌镇林场阳起石化斜长角闪岩(CX2018-005-3,CX2018-005-4)手标本及显微镜下特征Fig. 2 Hand specimen and microscope features of the actinolitization amphibolites (CX2018-005-3, CX2018-005-4)in Linchang, Nuodong, Cenxi, Wuzhou

样品DS2018-006-1为火山角砾岩,采于梧州市岑溪市安平镇白板村水泥路旁(23°06′15″ N,111°10′17″ E),露头新鲜,呈灰黑—黑色,可见火山角砾,大小约2~10 mm;石英脉贯穿岩石,宽约2 cm,还可见少量暗色矿物(图3a,3b)。采样点240°方向约10 m处,见一火山角砾岩带,带上火山角砾岩清晰可见,呈棱角状,大小约10~30 mm;另距该点240°方向约15 m处居民房后,可见酸—中—基性岩互层,风化较严重。该样品镜下可见塑性玻屑(>90%)、晶屑(8%±)和岩屑(1%~2%),塑性玻屑呈透镜状、豆荚状、蚯蚓状,被强烈压扁或呈薄细纹状,拉长揉皱,棱角有圆滑现象。晶屑主要由斜长石、石英和方解石组成,斜长石呈他形板状,长轴长0.02~0.3 mm,边缘受熔蚀而呈圆滑状;石英呈不规则或不完整六边形,具裂纹,边缘多受熔蚀;方解石呈板状,充填于岩石裂隙中,大小为0.05~0.15 mm。岩屑呈球粒状结构无规则分布于其中(图3)。样品DS2018-007-1和DS2018-007-2采于梧州市岑溪市安平镇大爽村北西方向约200 m的山涧旁(23°06′07″ N,111°10′08.40″ E),两样品均为火山角砾岩,露头新鲜,呈灰黑—黑色(图4a,4e)。样品DS2018-007-1和DS2018-007-2由塑性玻屑(>90%)、晶屑(8%±)和岩屑(1%~2%)组成,样品DS2018-007-1的晶屑中含有普通辉石和普通角闪石,普通辉石呈他形粒状集合体,大小为0.01~0.02 mm;普通角闪石呈短—长柱状、长条状等形态无规则分布(图4c,4d)。此两件样品的塑性玻屑、晶屑和岩屑特征与样品DS2018-006-1相似,仅分布和排列方式有差异(图4)。

图3 梧州市岑溪市安平镇白板火山角砾岩(CX2018-006-1)野外、手标本照片及显微镜下特征Fig. 3 Photographs of field, hand specimen and microscope features of the volcanic breccias (DS2018-006-1)in Baiban, Anping, Cenxi, Wuzhou

图4 梧州市岑溪市安平镇大爽火山角砾岩(CX2018-007-1、DS2018-007-2)野外、手标本照片及显微镜下特征Fig. 4 Photographs of field, hand specimen and microscope features of the volcanic breccias (DS2018-007-1, DS2018-007-2) in Dashuang, Anping, Cenxi, Wuzhou

2 测试方法

全岩主量元素成分在桂林理工大学隐伏金属矿床成矿机制研究国家重点实验室运用ZSX Primus Ⅱ X射线荧光光谱仪(XRF)测定,分析精度优于2%,实验具体方法可参考Franzini等(1972)。全岩微量元素成分在桂林理工大学隐伏金属矿床成矿机制研究国家重点实验室运用Agilent 7500cx电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定,分析精度优于2%,实验具体方法可参考高剑峰等(2003)。

锆石分选在河北廊坊市诚信地质服务有限公司完成。锆石的定年测定工作是在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成的,测试所用仪器为激光电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS),激光取样系统New Wave Research 213 nm与Agilent 7500s ICP-MS连接,分析采用的激光束斑直径为32 μm,频率为5 Hz。在各组分析前后都进行了两次标样GJ分析,每组分析包含了12个样品点,各组分析均包含有标样Muk Tank的分析,用来检查仪器的稳定性及分析结果的可靠性。样品的同位素比值及元素含量计算采用Glitter(ver. 4. 0)软件,使用ComPbCorr#3-15G程序(Andersen, 2002)进行普通铅校正,年龄及谐和图绘制采用Isoplot程序。本文的图件及讨论中,对年龄较老(>1.0 Ga)的锆石均采用207Pb/206Pb年龄,而对年龄较小(<1.0 Ga)的锆石均采用206Pb/238U年龄(Griffin et al., 2004)。

3 分析结果

3.1 全岩地球化学特征

3.1.1 主量元素特征

糯垌镇油茶林场阳起石化斜长角闪岩(变质基性岩)的SiO2含量变化范围小(49.24~49.68 wt%),A12O3含量变化范围为14.56~14.87 wt%,K2O含量为0.07~0.10 wt%,全碱(Na2O+K2O)含量为2.88~3.03 wt%,Na2O>K2O,Mg#为62.39~ 66.30(附表1);安平镇白板—大爽一带的火山角砾岩SiO2含量变化范围大(47.75~61.80 wt%),A12O3含量变化范围较大(11.92~15.92 wt%),K2O含量为0.08~1.77 wt%,全碱含量为3.99~7.01 wt%,Na2O>K2O,Mg#为57.06~63.23(附表2)。在SiO2-(Na2O+K2O)分类图解(图5a)和(Zr/TiO2)*0.0001-SiO2分类图解(图5b)中,糯垌油茶林场样品均落在了玄武岩和拉斑玄武岩区域;而安平镇白板—大爽一带出露的火山角砾岩样品相对复杂,在SiO2-(Na2O+K2O)分类图解中分别落在碱性粗面玄武岩、碱性玄武岩和安山岩区(图5a),在(Zr/TiO2)*0.0001分类图解中,则落在了拉斑玄武岩、碱性玄武岩和安山岩区(图5b),指示该区火山角砾岩中存在部分中性火山岩类。在此,引用前人(彭松柏等,2016a, b;覃小锋等,2017)在该区(变质)中—基性火成岩所得数据进行对比分析,详见下文讨论部分。

图5 桂东南糯垌—安平地区(变质)中—基性火成岩SiO2-(Na2O+K2O)分类图解(a)(据Le Maitre et al., 2002)和(Zr/TiO2*0.0001)-SiO2分类图解(b)(据Winchester and Floyd, 1977)Fig. 5 SiO2 vs. (Na2O+K2O) (a) (Le Maitre et al., 2002) and (Zr/TiO2*0.0001) vs. SiO2 (b) (after Winchester and Floyd, 1977) diagrams of metamorphic intermediate-basic igneous rocks from Nuodong-Anping in southeastern Guangxi

3.1.2 微量元素特征

糯垌镇油茶林场一带阳起石化斜长角闪岩样品表现为亏损—平坦型的稀土配分模式(图6a),稀土元素总量(ΣREE)低(37.48×10-6~47.29 ×10-6),LREE/HREE为1.37~1.46,轻、重稀土分馏程度低(LaN/YbN为0.76~0.82),Eu表现为弱负异常(δEu为0.86~0.92)(附表1);样品表现为Th、U和Pb等大离子亲石元素相对富集,而Rb、Ba、K、Sr略亏损,高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf、Ti平坦—略亏损的特征(图6c)。安平镇白板—大爽一带样品呈现轻稀土元素富集,重稀土元素亏损的特征,表现为整体右倾趋势(图6b),稀土元素总量(ΣREE)不高(51.73×10-6~95.40×10-6),LREE/HREE为5.41~7.06,轻、重稀土分馏程度较低(LaN/YbN为5.12~8.06),Eu表现为弱负异常(δEu为0.80~0.88)(附表2),说明岩浆岩在结晶过程中可能有斜长石的分离结晶或残留于源区;在原始地幔标准化微量元素蛛网图中(图6d),表现为富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、Th、U和Pb),明显亏损高场强元素(如Nb、Ta、P和Ti等),Nb、Ta明显负异常的特征,暗示其源区可能有较多的壳源物质加入或在岩浆上升过程中受到大陆地壳物质的混染。本文样品与彭松柏等(2016a, b)和覃小锋等(2017)在糯垌镇油茶林场和安平镇白板—大爽的样品具有相似的微量元素特征(图6,附表1、附表2)。

图6 桂东南糯垌—安平地区(变质)中—基性火成岩稀土球粒陨石标准化分布图(a、b)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(c、d)(球粒陨石、原始地幔标准化数据均引自Sun and McDonough , 1989)Fig. 6 REE patterns (a, b) and spider diagrams for trace elements (c, d) of the metamorphic intermediate-basic igneous rocks from southeastern Guangxi (Chondrite-normalization and primitive mantle-normalization values are from Sun and McDonough, 1989)

3.2 CL图像特征及LA-ICP-MS 锆石U-Pb定年结果

3.2.1 糯垌镇油茶林场阳起石化斜长角闪岩

糯垌镇油茶林场样品中的锆石呈长棱柱状、不规则他形或似椭圆状,长度多为30~120 μm,长宽比约为1:1~4.5:1,锆石阴极发光(CL)图像(图7)显示,多数锆石颗粒具有明显的岩浆韵律环带且规则排列,表明其为岩浆锆石;少量晶面发生磨圆的锆石,可能是捕获的古老锆石;部分锆石包含继承核,具有明显的核—幔结构。

对阳起石化斜长角闪岩(CX2018-005-3)样品中的29颗锆石进行了29次测试分析,得到14个谐和年龄(谐和度≥90%),其Th、U含量分别为47×10-6~4945×10-6和53×10-6~2836×10-6,Th/U比值为0.12~2.09(附表3)。14颗锆石的年龄分散(图8a,8b),分布范围为2484~139 Ma。5颗形成于古元古代(2484~1887 Ma),该组锆石晶面发生磨圆且呈亮白色(图7中4#、6#、14#、19#),28#除晶面发生磨圆外,还具继承核(核部年龄为2349±66 Ma),指示该区域基底中可能存在古元古代物质。2颗锆石形成于新元古代(893 Ma和720 Ma);4颗形成于早古生代(511~400 Ma);3颗形成于中生代(139±3 Ma、241±5 Ma、251±4 Ma)。最年轻的锆石的谐和年龄指示了该样品形成于~139 Ma之后。

对阳起石化斜长角闪岩(CX2018-005-4)中的30颗锆石进行了30次测试分析,得到21个谐和年龄(谐和度≥90%),锆石大部分以板柱状半自形—他形晶为主,粒径为30~120 μm,长宽比为1:1~4:1,其Th、U含量分别为60×10-6~1522×10-6和53×10-6~2228×10-6,Th/U比值为0.12~2.74(附表3)。锆石表面年龄分散,分布于1917~123 Ma(图8c,8d),4颗锆石形成于古元古代(1917~1806 Ma),可能为捕获锆石,其表面年龄暗示了该区深部可能存在有古元古代物质;11颗形成于中元古代(1799~1215 Ma),可能为捕获的中元古代早期锆石;3颗形成于早古生代(478~421 Ma);3颗形成于中生代(212~123 Ma),最年轻的锆石的谐和年龄指示了该样品形成于~123 Ma之后。

3.2.2 安平镇白板—大爽火山角砾岩

安平镇白板—大爽火山角砾岩样品中的锆石形态较为复杂,呈短柱状、长柱状和不规则他形状、浑圆状和椭球状等,长度多为40~120 μm,长宽比约为1:1~4:1,多数锆石颗粒具有明显的岩浆韵律环带且规则排列,环带较宽,部分具有明显的核-幔结构(图7),指示岩浆锆石的特征,部分晶面被磨圆的可能是捕获锆石。

图7 桂东南糯洞—安平地区(变质)中—基性火成岩锆石阴极发光(CL)照片Fig. 7 Cathode luminescence (CL) images for zircons of metamorphic intermediate-basic igneous rocks from Nuodong-Aping, southeastern Guangxi

对火山角砾岩(DS2018-006-1)样品中的30颗锆石进行了30次测试分析,得到26个谐和年龄(谐和度≥90%),其Th、U含量分别为109×10-6~4913×10-6和112×10-6~1281×10-6,Th/U比值为0.29~4.61(附表3)。锆石表面年龄分散,分布于3076~138 Ma(图8e,8f),2颗锆石形成于中太古代和新太古代(3076 Ma和2579 Ma);5颗锆石形成于古元古代(2497~1865 Ma),指示该地区深部基底中存在太古代—古元古代物质;9颗集中分布于中元古代(1790~1448 Ma);6颗锆石形成于新元古代(951~576 Ma);3颗形成于早古生代(532~456 Ma);1颗形成于中生代(138±3 Ma)。样品中最年轻的锆石的谐和年龄指示其成岩时代应晚于~138 Ma。

对火山角砾岩(DS2018-007-1)样品中的30颗锆石进行了30次测试分析,得到28个谐和年龄数据(谐和度≥90%),其Th、U含量分别为1×10-6~2051×10-6和27×10-6~3089×10-6,Th/U比值为0.05~3.01(附表3)。锆石表面年龄分散,分布于2538~453 Ma(图8g,8h),1颗锆石形成于新太古代(2583 Ma);2颗形成于古元古代(2496 Ma和1836 Ma);5颗形成于中元古代(1496~1018 Ma);10颗年龄集中于新元古代(983~603 Ma);10颗年龄集中于早古生代(533~432 Ma)。该样品中的捕获锆石指示源区可能存在新太古代、古元古代和中元古代的古老物质。最年轻的6颗早古生代锆石的平均值为450±7 Ma,很可能指示该样品形成于加里东期(~450 Ma)。

对火山角砾岩(DS2018-007-2)样品中的30颗锆石进行了30次测试分析,得到27个谐和年龄(谐和度≥90%),其Th、U含量分别为1×10-6~2257×10-6和30×10-6~1765×10-6,Th/U比值为0.02~1.95(附表3)。锆石表面年龄分散,分布于2695~447 Ma (图8i-8j),1颗形成于新太古代(2695 Ma);5颗形成于古元古代(2498~1843 Ma);6颗形成于中元古代(1351~1013 Ma);12颗年龄集中于新元古代(984~578 Ma);3颗年龄集中于早古生代(504~447 Ma)。最年轻的2颗早古生代锆石的平均值为452±7 Ma,该样品和样品DS2018-007-1的采样位置相同,该年龄很可能指示该样品形成于加里东期(~452 Ma)。

图8 桂东南糯洞—安平地区(变质)中—基性火成岩锆石U-Pb年龄谐和图Fig. 8 U-Pb Concordia diagrams for zircons of metamorphic intermediate-basic igneous rocks from Nuodong-Aping, southeastern Guangxi

4 讨论

4.1 形成时代

研究区(变质)中—基性火成岩年龄近年来已有一定的报道,彭松柏等(2016a, b)在糯垌镇油茶林场和安平镇大爽村一带的基性火成岩中测得锆石U-Pb年龄为443~437 Ma;赵国英等(2016)在新地—安平地区发现249±3 Ma的角闪辉长岩;随后覃小锋等(2017)亦在糯垌油茶林场和安平镇大爽村一带的(变质)基性火成岩中测得443~442 Ma的锆石U-Pb年龄。而本文的锆石U-Pb年龄数据表明,在桂东南糯垌—安平地区,除加里东期的基性岩浆活动外,还存在早白垩纪(燕山期)的岩浆活动,在糯垌和安平地区出现了形成时代晚于~139~123 Ma的阳起石化斜长角闪岩和火山角砾岩。在安平地区,本文也发现了形成于早古生代加里东期的火山角砾岩(452~450 Ma)。在燕山期(或之后)形成的阳起石化斜长角闪岩(变质基性岩)和火山角砾岩中,也有早古生代的岩浆活动记录,研究区加里东期岩浆活动最为强烈。

4.2 锆石峰值年龄的指示意义

前文已提及,研究区锆石大都为捕获锆石,LA-ICP-MS 锆石U-Pb定年结果显示,其谐和年龄较为分散,含有少量的中太古代—新太古代和古元古代捕获锆石,指示了桂东南糯垌—安平地区深部存在太古代和古元古代的古老基底物质。样品中有两组中元古代岩浆锆石年龄峰值(1770 Ma,n=9;1704 Ma,n=8),还含有大量新元古代岩浆锆石,年龄较为分散(984~576 Ma,n=30),另有一组早古生代岩浆锆石年龄峰(473 Ma,n=10),分别记录了华南地区中元古代、新元古代和早古生代的构造-岩浆事件,揭示华南地区的构造演化具有多成因、多阶段、多旋回幕式生长的特征。

4.3 构造背景

关于华南早古生代加里东期扬子与华夏板块之间造山运动(广西运动)性质是陆(板)内造山还是俯冲—碰撞造山,近年来一直是众多研究者关注和争论的热点问题,主要有两种观点:(1)扬子与华夏板块之间在古—中元古代存在“古华南洋”,在中元古代末关闭(王剑,2000;Wang et al., 2013),或在青白口纪早期(Li et al., 2003; 李献华等,2008),或可能存在残余洋盆(许效松等,1996)。而后随着Rodinia超大陆聚合过程中拼合成为统一的古陆,其结合带称为“钦—杭结合带”(张国伟等,2013;Wang et al., 2013);(2)扬子与华夏之间的“古华南洋”持续到早古生代,至少在钦-杭结合带的西南端存在有“残余洋盆”,随着加里东造山运动而关闭(周永章等,2010,2015;覃小锋等,2013,2015,2017;彭松柏等,2016a, b)。解决这一争论的最有效证据是:找出华南地区早古生代蛇绿岩套和岛弧火山岩存在的证据。然而,由于钦—杭结合带西南段显生宙沉积岩覆盖其上,有关结合带的蛇绿岩套未被识别出来,而使该问题一直存在争议。

近年来,在华南西南段桂东南—桂北地区出现了早古生代蛇绿岩和岛弧火山岩的报道(覃小锋等,2013,2015,2017;彭松柏等,2016a, b;朱安汉等,2016; Jia et al., 2017),如彭松柏等(2016a,b)在桂东南岑溪市安平镇大爽村与糯垌镇林场分别识别出了一套晚奥陶世—早志留世(约443 Ma)的弧前型高镁质玄武安山岩—安山岩(似赞岐岩)和以变玄武岩、辉绿岩及少量辉长岩与辉石岩为主的蛇绿混杂岩,认为华南地区加里东期存在与洋壳俯冲有关的岛弧火山岩浆活动。覃小锋等(2017)在大瑶山隆起东南缘与云开陆块的拼贴带上识别出一套早古生代(443~441 Ma)MORB型及岛弧特征的火山岩组合;在云开两广交界的壶垌发现443 Ma的片麻状英云闪长岩—花岗闪长岩—二长花岗岩组合(覃小锋等,2013);以及在广西大瑶山发现早古生代奥长花岗岩—英云闪长岩—花岗闪长岩(TTG)岩石组合(许华等,2016),认为扬子与华夏板块之间存在加里东期与消减俯冲—碰撞相关的洋中脊玄武岩、岛弧型玄武岩及俯冲板片部分熔融形成的TTG岩石组合。

本文样品的主、微量元素与前人(彭松柏等,2016a, b;覃小锋等,2017)在该区的(变质)中—基性火成岩特征相似,特别是微量元素,在各类构造环境判别图解中(图9),均表现出岛弧性质相关的微量元素特征。前人认为,明显亏损Nb、Ta是岛弧岩浆的相关特征,将其构造背景定为与俯冲作用相关。而事实上,很多与板内裂谷相关的岩浆作用也存在Nb、Ta亏损,因为大陆岩石圈的许多微量元素地球化学特征与俯冲带岩浆岩十分相似(Rudnick and Gao, 2003),来源于岩石圈地幔熔融或者地壳物质混染形成的岩浆也可造成Nb、Ta亏损(Hergt et al., 1991; Hawkesworth et al., 1995; 李天福等,2006;Murphy and Dostal, 2007; Zhang et al.,2017),因此,Nb、Ta亏损不能作为区别岛弧岩浆和板内岩浆唯一特征性的判别依据,应结合同位素特征加以限定。

图9 桂东南糯洞—安平地区(变质)中—基性火成岩构造环境判别图Fig. 9 Discrimination diagrams illustrating tectonic setting of metamorphic intermediate-basic igneous rocks from Nuodong-Aping, southeastern Guangxi

从前述稀土元素配分图和微量元素蛛网图(图6)及各类构造判别图解(图9)上,本文样品均与前人在该区研究结果相似;而本文样品LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果显示,糯垌林场地区岩体的形成年龄上限为123 Ma,安平地区的火山角砾岩中,发现了两组年龄数据,一组岩石的形成年龄上限为138 Ma,可能为燕山期构造运动的产物或者更晚,另一组岩石形成于早古生代加里东期(450~452 Ma)。微量元素作为构造背景判别依据有一定的局限性,如很多与板内裂谷相关的岩浆作用和具俯冲作用相关构造背景的岩浆作用均表现为明显亏损Nb、Ta等微量元素,因为大陆岩石圈的许多微量元素地球化学特征与俯冲带岩浆岩十分相似(Rudnick and Gao, 2003)。因而,上述各类不同时代的(加里东期和燕山期)(变质)中—基性火成岩是否具有俯冲极性,其构造判别结果有待更深入的研究。另外,已报道的早古生代“蛇绿岩”(彭松柏等,2016a, b)并非为标准的包含超镁铁质(地幔橄榄岩)单元的蛇绿岩套,是一套变基性岩(包括变玄武岩、辉绿岩、少量辉长岩和辉石岩),而相近的信宜贵子坑坪、茶山龙虎岗蛇绿岩(包括蛇纹石化辉橄岩、橄辉岩、辉长岩、玄武岩、斜长角闪岩)为新元古代(824~663 Ma)蛇绿岩(彭松柏等,2006b),故有关早古生代糯垌“蛇绿岩”,其中包含了燕山期(或之后)的(变质)火成岩,需要对其进行细分和详细研究。

5 结论

(1)桂东南糯垌—安平地区(变质)中—基性岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,糯垌林场地区阳起石化斜长角闪岩的形成年龄上限为~123 Ma,安平地区火山角砾岩记录了两期重要的岩浆活动,一组为燕山期(或之后),年龄上限为~138 Ma,一组为早古生代加里东期(452~450 Ma)。

(2)(变质)中—基性岩中的捕获锆石年龄指示研究区深部存在太古代—古元古代的古老物质,同时岩浆锆石也记录了中元古代、新元古代和早古生代的构造—岩浆事件。

(3)地球化学数据表明,研究区不同时代的(燕山期和加里东期)(变质)中—基性岩均具有Nb、Ta亏损等岛弧岩浆的相关特征,地球化学特征与前人加里东期的(变质)中—基性岩相似,仅依据岩石地球化学特征判定岩石形成时的构造背景具有一定的局限性,也具有多解性。

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致谢:感谢广西区域地质调查研究院许华老师在野外工作上的帮助!

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