安徽庐枞矿集区花山岩体成岩时代及其地质意义

2023-08-07张舒张赞赞吕博

安徽地质 2023年2期

张舒，张赞赞，吕博

［安徽省地质调查院(安徽省地质科学研究所)，安徽合肥 230001］

0 引言

庐枞矿集区是长江中下游成矿带内重要的铁铜多金属矿集区，也是中国东部重要的花岗岩型铀矿化的集中区［1-3］。区内金属成矿作用与早白垩世岩浆活动有着密切的时空和成因联系，其中玢岩型铁硫矿床与橄榄安粗质火山-次火山岩有关，斑岩型铜金矿床与埃达克质闪长岩有关，矽卡岩型钨钼矿床与高钾钙碱性花岗岩有关，而铀矿床主要与矿集区东南部的A型花岗岩关系密切［4-10］。精确厘定各类岩浆岩的形成时代，对于构建区域岩浆-成矿时空格架，区分成矿与不成矿岩体，揭示岩浆演化过程中成矿元素的迁移富集机制有着重要的意义。

花山岩体是庐枞矿集区东南部A 型花岗岩的代表，岩体内部及周缘分布有数个铀γ能谱异常，是一个潜在的花岗岩型铀矿床成矿岩体。本次工作选择花山岩体为研究对象，在详细的岩相学研究基础上，进行了激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICPMS）锆石U-Pb 定年测试，精确厘定了花山岩体的成岩时代；在系统收集整理矿集区科研资料的基础上，对成岩背景进行了探讨。

1 区域地质背景

庐枞矿集区位于安徽省庐江县（以下简称“庐”）和枞阳县（以下简称“枞”）之间，大地构造位置上处于扬子板块北缘，西临郯庐断裂带，其西北部的沙溪地区毗邻大别造山带东缘。庐枞矿集区的构造演化受秦岭-大别造山带、中生代太平洋板块与欧亚板块的相互作用、郯庐断裂带及长江中下游断陷带的影响［2］，燕山期，区域进入了板内变形阶段，发生了强烈的构造、岩浆活动，形成了丰富的黑色、有色、贵金属矿产。

庐枞矿集区主体为庐枞中生代火山岩盆地，其为一北东向延伸的不对称耳状断陷盆地（图1）。盆地直接基底为中三叠统至中侏罗统碎屑岩，盆地内部充填有早白垩世橄榄安粗质火山岩及与之同期形成的中酸性侵入岩。盆地北西侧为北东向展布的沙溪-东顾山构造岩浆带，带内出露有志留系至侏罗系的碳酸盐岩和碎屑岩，以及早白垩世侵位的闪长岩类。庐枞盆地东南缘为北东向展布的江北A 型花岗岩带。该岩浆岩带从安庆的大龙山岩体经枞阳城山岩体至黄梅尖岩体，延伸约75 km。在岩性上，江北A型花岗岩主要包括正长岩类与花岗岩类。正长岩类代表性岩体有大龙山、沙墩、船稍石、龙王尖、金鸡山、青山、罗岭、毛王庙、巴坛、凤凰山及黄梅尖岩体等；花岗岩类代表性岩体有枞阳、花山、梅林、城山、古塘冲及周家山岩体等。两类岩石在空间分布上有一定的规律性，表现为花岗岩类岩体较正长岩类岩体更远离盆地边缘（图1）。江北A 型花岗岩带内发育有数个花岗岩型铀矿床及大量铀矿化点。该类铀矿化主要分布于岩体与碎屑岩地层的接触带内外侧，岩体中碎屑岩地层的捕虏体也是重要的矿化部位。铀矿化受到侵入接触构造、断裂构造及层间构造的控制，具有典型热液充填成矿的特征［8］。

图1 庐枞地区地质矿产略图（据文献［3］修改）Figure1.Geological sketch map of the Lu-Zong Basin（modified after references［3］）

2 花山岩体地质特征

花山岩体位于枞阳县梅林镇西北约3 km 处，呈岩株状，出露面积约21 km2。岩体南缘零星出露中三叠统黄马青组紫红色粉砂岩，北缘钻孔揭露岩体与中侏罗统罗岭组长石石英砂岩相接触。

花山岩体岩性为正长花岗岩，边部岩石粒度较细，主体为中粗粒结构（图2）。新鲜岩石呈浅肉红色，中粗粒状结构，块状构造，主要造岩矿物为条纹长石与石英，偶见黑云母、钠铁闪石与霓石。条纹长石为浅肉红色，自形短柱状，简单双晶发育，粒径为4~8 mm，含量约为70%。石英呈他形粒状填隙产出，粒径为3~6 mm，含量约30%。花山正长花岗岩中副矿物主要为锆石、磷灰石、独居石与钠铁非石。钠铁非石呈自形-半自形柱状，两端为尖棱状或锥状，偶见简单双晶，单偏光下呈现暗红褐色（图2）。钠铁非石主要产于碱性岩与碱性花岗岩中，其在花山正长花岗岩中较为常见，说明花山岩体具有富碱的特点，这与其A 型花岗岩的地球化学属性一致［6］。

图2 花山岩体标本及显微镜下照片Figure 2.Photo of a specimen from the Huashan pluton and its micrographs

3 样品采集及分析流程

花山正长花岗岩锆石U-Pb同位素定年样品HS-1采自地表采石场。样品较新鲜，镜下观察发现仅条纹长石发育有微弱的高岭土化蚀变（图2）。样品经去皮、破碎、淘洗、重选、磁选等标准重矿物分离后，在显微镜下挑选出透明、自形程度较高的锆石颗粒制成环氧树脂样品靶。将样品靶打磨至锆石颗粒中心之后抛光，再进行透反射光及阴极发光拍照。根据锆石颗粒特点，避开包裹体、裂隙等部位，选择具有典型岩浆振荡环带的部位，进行激光U-Pb 同位素分析。锆石的分选、制靶工作在河北省廊坊诚信地质服务有限公司完成；透反射光及阴极发光拍照在北京锆年领航科技有限公司完成。

锆石U-Pb 激光同位素定年在中国地质调查局天津地质调查中心实验测试室完成。分析所用的LA-MC-ICPMS是由Thermo Fisher公司的Neptune多接收杯电感耦合等离子质谱仪及New Wave 公司的193 nm 激光剥蚀系统组成。测试激光剥蚀斑束直径为35 μm，能量密度为13~14 J/cm2，频率为8~10 Hz，激光剥蚀物质以氦气为载气送入质谱仪进行分析，仪器配置和试验流程详见文献［12］。分析时采用GJ-1 锆石作为U-Pb 同位素外标，采用NIST610 作为微量元素外标。数据处理及作图分别采用ICPMSDataCal程序［13］和Isoplot程序［14］。

4 分析结果

花山岩体的锆石多为透明或浅黄色，自形-半自形四方双锥状或四方柱状，粒度为0.15~0.2 mm，发育有清晰的岩浆振荡环带（图3）。依据透反射光及阴极发光图像，选择自形程度高、环带清晰的锆石边部进行LA-ICPMS 测试。剔除谐和度较差的分析点，本次U-Pb 测试有效点为15 个，锆石U 含量为186×10-6~814×10-6，平均为376×10-6；Th含量为208×10-6~1154×10-6，平均为376×10-6；Th/U比值为0.7~1.6，平均为1.2（表1）。本次测试锆石的形貌特征及元素含量均表明其为岩浆成因锆石，其结晶年龄可以代表花山岩体的形成时代。15 个锆石分析点均落在谐和曲线附近（图4），表明年龄数据质量较高。锆石的206Pb/238U 年龄介于（122.5±1.2）Ma~（126.9±1.3）Ma，加权平均年龄为（125.2±0.8）Ma（MSWD=1.4）。

表1 花山岩体锆石U-Pb分析结果Table 1.Zircon U-Pb dating results of the Huashan pluton

图3 花山岩体锆石阴极发光照片Figure 3.Cathode luminescence photos of zircons from the Huashan pluton

图4 花山岩体锆石U-Pb谐和曲线Figure 4.Zircon U-Pb concordia plots for the Huashan pluton

5 讨论

5.1 花山岩体的形成时代

本次工作通过LA-ICPMS锆石U-Pb同位素分析，精确限定了花山正长花岗岩形成于（125.2±0.8）Ma，属于早白垩世岩浆活动的产物。Wu Fuyuan等（2012）［5］、范裕等（2008）［6］也分别进行了花山岩体锆石U-Pb同位素分析，获得了（126.2±0.8）Ma、（124.4±2.2）Ma的成岩年龄。本次获得的花山岩体成岩年龄与前人的定年结果在误差范围内基本一致，说明了本次锆石定年结果真实可靠。

5.2 矿集区岩浆活动时限

安徽沿江地区A 型花岗岩的成岩时代一直以来是研究的热点。20 世纪八九十年代针对区内A 型花岗岩开展的测年手段以K-Ar、Rb-Sr方法为主，所获得的年龄误差较大，变化范围较广［2］。进入21 世纪以来，随着锆石微区U-Pb 测年方法的逐步成熟，不同学者报道了大量的高精度同位素年代学数据［4-8，11］。通过分析已有的年龄数据，庐枞矿集区南部的A 型花岗岩主要形成于131~124 Ma。不同岩石类型的形成时间稍有差异，其中正长岩类多为复式岩基，其边缘相的黑云母石英正长岩主要形成于131~129 Ma，主体正长岩石英正长岩形成于128~124 Ma；以花山、城山、梅林岩体为代表的正长花岗岩体形成时间最晚，锆石U-Pb年龄介于126~124 Ma。

庐枞矿集区早白垩世岩浆活动可以划分为3个阶段：①134~128 Ma的岩浆活动主要形成盆地内部的橄榄安粗质火山-次火山-侵入岩及沙溪地区的埃达克质侵入岩［4，9］；②131~124 Ma 的岩浆活动形成矿集区东南部北东向分布的A 型花岗岩带［4-8，11］；③99~96 Ma的岩浆活动主要集中在盆地西北缘的东顾山地区［10］，形成高钾钙碱性花岗岩体。

5.3 构造背景

长江中下游地区的早白垩世岩浆活动在时空上表现出明显的分区性与成矿专属性。高钾钙碱性岩浆活动主要分布于断隆区，如铜陵、安庆矿集区，活动时间集中于146~135 Ma，与斑岩型-矽卡岩型铜金矿化密切相关，受控于挤压的构造背景［15］。橄榄安粗质火山-次火山岩主要分布于断凹区，如宁芜、庐枞地区，形成时间集中于134~128 Ma，与玢岩型铁硫矿化密切相关，代表区域构造体制由挤压向拉张转变［4］。A 型花岗岩分布于长江两岸，断隆与断凹区均有产出，形成于131~124 Ma，与热液铀矿化密切相关，代表长江中下游地区已进入伸展构造的高峰期［5-8，11］。除长江中下游地区外，皖南、大别造山带与华南地区于130~120 Ma 期间也广泛发育有A 型花岗岩及幔源铁镁质岩浆岩［16］，说明中国东部于130 Ma 之后已全面进入伸展构造阶段。