傅曉明, 張德賢*, 戴塔根

(1.有色金屬成礦預(yù)測(cè)與環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南 長(zhǎng)沙 410083; 2.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410083)

粵北大寶山北部九曲嶺花崗巖鋯石U-Pb年齡和Hf同位素特征

傅曉明1,2, 張德賢1,2*, 戴塔根1,2

(1.有色金屬成礦預(yù)測(cè)與環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南 長(zhǎng)沙 410083; 2.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410083)

采用LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年齡和Hf同位素測(cè)定技術(shù), 對(duì)大寶山北部九曲嶺花崗巖進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果顯示來(lái)自九曲嶺巖體的三個(gè)花崗巖樣品的U-Pb諧和年齡分別為169.0±1.9 Ma, 171.3±1.4 Ma, 450.2±2.9 Ma, 表明九曲嶺花崗巖體為一復(fù)式巖體, 主體為燕山期花崗巖, 但局部有加里東期花崗巖。鋯石Lu-Hf同位素組成測(cè)定顯示: 燕山期巖體的鋯石具有低的負(fù)εHf(t)值(分別為–12.19～ –8.51和–19.47～ –8.63), 二階段模式年齡(tDM2)為1.45～1.63 Ga, 與華南燕山期花崗巖特征一致, 表明其主要是下地殼重熔的產(chǎn)物; 加里東期巖體的鋯石具有高的εHf(t)值(8.89～12.06), tDM2為0.62～0.78 Ga, 表明其源區(qū)有新生地殼物質(zhì)的貢獻(xiàn), 暗示早古生代加里東期大寶山區(qū)域處于伸展環(huán)境。

花崗巖; 鋯石U-Pb測(cè)年; Hf同位素; 伸展環(huán)境

0 引 言

大寶山地區(qū)地處南嶺成礦帶中部, 區(qū)內(nèi)大面積出露的侵入巖記錄了自古生代至中生代多期次的巖漿活動(dòng), 這些巖漿活動(dòng)與該區(qū)域大量的多金屬硫化物礦床密切相關(guān)(Zaw et al., 2007; 毛景文等, 2008; Wang et al., 2011)。其中, 大寶山多金屬礦田由于成礦元素組合復(fù)雜, 規(guī)模較大且許多稀有元素具有綜合回收價(jià)值, 獨(dú)具特色, 引起了多方關(guān)注和研究。前人對(duì)于大寶山多金屬礦田的地質(zhì)地球化學(xué)特征、成礦物質(zhì)和成礦流體、成礦模式和找礦預(yù)測(cè)、礦床成因等多個(gè)方面作了大量的工作(莊明正, 1983; 古菊云等, 1984; 劉孝善和周順之, 1985; 姤劉 群等, 1985;葛朝華和韓發(fā), 1986; 裴太昌等, 1994; 王磊, 2010a;戴塔根等, 2015)。目前主流的觀點(diǎn)認(rèn)為成礦作用與該區(qū)燕山期巖漿活動(dòng)有著密切的關(guān)系(Wang et al., 2011; 劉莎等, 2012; 王磊等, 2012; 毛偉等, 2013;瞿泓瀅等, 2014; 向建華等, 2015; 何國(guó)朝等, 2016),但也有人提出可能與加里東期火山活動(dòng)有關(guān)(蔡錦輝等, 2013; 伍靜等, 2014; 潘會(huì)彬等, 2014)。

大寶山地區(qū)出露的侵入巖有大寶山次英安斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖和船肚花崗閃長(zhǎng)斑巖, 在研究區(qū)東南部有徐屋巖體, 東部有丘壩巖體, 北部為九曲嶺巖體(圖1)。前人對(duì)上述巖體的研究大多集中于年代學(xué)(表1), 對(duì)其物質(zhì)來(lái)源和成因的探討相對(duì)較少。對(duì)九曲嶺花崗巖體成巖時(shí)代的研究相對(duì)較弱, 因此,本文對(duì)其進(jìn)行了 LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年代學(xué)和Lu-Hf同位素研究, 精確厘定了九曲嶺花崗巖體的形成時(shí)代和物質(zhì)來(lái)源, 并結(jié)合前人成果簡(jiǎn)單討論了該區(qū)域的大地構(gòu)造演化。

圖1 粵北大寶山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)毛偉等, 2013修改)Fig.1 Regional geological map of the Dabaoshan district, northern Guangdong province

表1 大寶山地區(qū)主要巖體的成巖年齡數(shù)據(jù)Table 1 Isotopic ages of intrusions in the Dabaoshan region

1 樣品巖石學(xué)特征

1.1 樣品采集

本次研究的三件花崗巖樣品(GD1、GD2、GD3)均采自九曲嶺花崗巖體(圖 1), 其中 GD1靠近大寶山礦區(qū), 為中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖; GD2采自九曲嶺巖體中部, 為蝕變中粗粒二長(zhǎng)花崗; GD3采自九曲嶺巖體北部, 為強(qiáng)風(fēng)化粗粒二長(zhǎng)花崗巖。

1.2 樣品巖石學(xué)特征

三件樣品的巖石學(xué)特征大體相同(圖 2a, b, c),巖石為中細(xì)粒-中粗粒花崗結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造。巖石主要由鉀長(zhǎng)石(約 45%)、斜長(zhǎng)石(30%～35%)、石英(約20%)、黑云母和白云母(＜5%)組成。其中, 鉀長(zhǎng)石呈半自形板狀, 雜亂分布, 大小以5～7.7 mm的粗粒為主, 2～5 mm的中粒次之, 個(gè)別＜2 mm, 具高嶺土化, 粒內(nèi)嵌布板條狀斜長(zhǎng)石顆粒, 局部交代斜長(zhǎng)石; 斜長(zhǎng)石為半自形板狀, 雜亂分布, 大小以2～4.8 mm的中粒為主, 0.2～2 mm的細(xì)粒次之,發(fā)育不均勻絹云母化、高嶺土化, 聚片雙晶發(fā)育, 少見(jiàn)雙晶彎曲, 局部被鉀長(zhǎng)石交代呈蠕蟲(chóng)狀、蠶蝕狀和凈邊狀; 石英呈它形粒狀, 單晶或集合體分布于長(zhǎng)石間, 大小 0.2～5 mm, 粒間縫合線狀接觸, 粒內(nèi)強(qiáng)波狀、帶狀消光; 黑云母、白云母呈鱗片狀–片狀,零星分布, 大小 0.2～1.4 mm, 其中黑云母綠泥石化,少量綠簾石化, 呈假象。副礦物主要有磷灰石、榍石、鋯石等。巖石具有弱的蝕變, 蝕變礦物主要為絹云母、高嶺土、綠泥石和綠簾石等。巖石局部破碎明顯,見(jiàn)硅質(zhì)、褐鐵礦等填充的網(wǎng)狀裂隙, 局部將巖石切割成碎裂狀(GD1), 定名為中細(xì)–中粗粒二長(zhǎng)花崗巖。

2 分析測(cè)試方法

2.1 鋯石U-Pb測(cè)年

巖石樣品經(jīng)破碎后經(jīng)過(guò)電磁選和重選, 然后在雙目鏡下挑出透明且無(wú)明顯裂痕、晶形較規(guī)則(如長(zhǎng)柱狀)的鋯石。將鋯石用雙面膠膠帶粘好配合環(huán)氧樹(shù)脂制成 1英寸靶。然后在透反射光顯微鏡和陰極發(fā)光顯微鏡(CLF-1+ZEISS A1)下進(jìn)行觀察, 標(biāo)注鋯石中的世代、所包含的子礦物、裂隙和礦物(流體)包裹體。

鋯石的陰極發(fā)光(CL)照相在澳大利亞 James Cook大學(xué)Advanced Analytical Center的掃描電鏡耦合陰極發(fā)光(SEM-CL)上進(jìn)行。單顆粒鋯石的 LAICP-MS微區(qū)U-Pb年齡測(cè)定在澳大利亞James Cook大學(xué)Advanced Analytical Center的LA-ICP-MS上進(jìn)行,采用Coherent公司的GeoLas 2005的193 nm Excimer激光與Varian 820型ICP-MS聯(lián)機(jī)開(kāi)展測(cè)試。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用氦氣作為載氣, 每個(gè)樣品的分辨分析時(shí)間包括大約30 s的空白信號(hào)和45 s的分析信號(hào)。實(shí)驗(yàn)中對(duì)所有鋯石采用的束斑大小為32 μm,能量密度為8 J/cm2, 頻率為10 Hz, 采用跳峰模式采集數(shù)據(jù), 元素含量采用NIST610作為外標(biāo), Si作為內(nèi)標(biāo), 年齡使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石 GJ-1為外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(ID-TIMS207Pb/206Pb年齡為608.5±0.4 Ma, Jackson et al., 2004), 并應(yīng)用 Temora 2 作為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(IDTIMS206Pb/238U年齡為416.8±1.1 Ma, Black et al., 2004)。應(yīng)用GLITTER4.4.4軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在處理數(shù)據(jù)過(guò)程中, 經(jīng)檢查所有樣品中均無(wú)普通鉛(信號(hào)強(qiáng)度低于300 kcps), 故不需要進(jìn)行普通鉛校正, 而鋯石的 U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均值計(jì)算均采用Isoplot 3.75完成。

圖2 九曲嶺花崗巖樣品鏡下特征(礦物名稱縮寫(xiě): kfs. 鉀長(zhǎng)石; Pl. 斜長(zhǎng)石; Qz. 石英; Bt. 黑云母)Fig.2 Microphotographs of the Jiuquling granite

2.2 Hf同位素分析

鋯石 Hf同位素組成測(cè)試采用澳大利亞 James Cook大學(xué) Advanced Analytical Center的 Thermo-Scientific Neptune MC ICP-MS和Geolas 2005的193 nm Excimer激光聯(lián)用測(cè)定。測(cè)試位置嵌套在之前已用LA-ICP-MS測(cè)定的位置上, 束斑大小60 μm, 頻率4 Hz,測(cè)定方法見(jiàn)文獻(xiàn)Kemp et al. (2007, 2009)。Mud Tank和 Temora 2用于 Yb的同位素干擾, Mud Tank和Temora 2的176Hf/177Hf和2σ誤差的平均值分別為: 0.282483(±0.000004), 0.282667(±0.000025)。εHf的計(jì)算采用176Hf/177HfCHUR(0)=0.282785和176Lu/177HfCHUR(0)= 0.0336(Bouvier et al., 2008),176Lu 衰變常數(shù)為1.867×10–11a–1(S?derlund et al., 2003)。

3 分析結(jié)果

3.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡

三件九曲嶺花崗巖樣品年齡測(cè)試結(jié)果如表2。

表2 九曲嶺花崗巖(樣品GD1, GD2和GD3)LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Table 2 LA-ICP-MS U-Pb dating results of zircons from the Jiuquling granite (GD1, GD2 and GD3)

續(xù)表2:

樣品 GD1所測(cè)鋯石多為無(wú)色, 晶形相對(duì)較好,呈長(zhǎng)柱狀, 長(zhǎng)約100～200 μm, 寬約70～150 μm, 長(zhǎng)寬比多數(shù)為2∶1～1.5∶1。鋯石CL圖像(圖3)清晰,具明顯的巖漿成因振蕩生長(zhǎng)環(huán)帶結(jié)構(gòu)。鋯石的 Th和 U 含量變化較大(Th: 160×10–6～4404×10–6; U: 296×10–6～6585×10–6), Th/U比值介于0.23～0.67, 平均 0.41, 明顯＞0.1, 為典型的巖漿成因鋯石(吳元保和鄭永飛, 2004)。分析的15個(gè)點(diǎn)中有4個(gè)點(diǎn)(GD1-6, GD1-7, GD1-8, GD1-9)的諧和度略差, 可能與打到繼承核有關(guān), 基余11個(gè)點(diǎn)諧和度均較好, 給出的諧和年齡為169.0±1.9 Ma, MSWD=0.042 (圖4), 代表了該期花崗巖的侵位年齡為中侏羅世。

樣品 GD2所測(cè)鋯石多為無(wú)色, 呈半自形-自形結(jié)構(gòu), 長(zhǎng)約70～150 μm, 寬約60～130 μm, 長(zhǎng)寬比多數(shù)為 1.5∶1～1∶1。鋯石 CL圖像清晰, 具明顯的巖漿成因扇形分帶結(jié)構(gòu)(圖3)。鋯石的Th和U含量變化較小(Th: 37×10–6～263×10–6; U: 82×10–6～348×10–6), Th/U比值介于0.39～1.21, 平均0.64, 明顯＞0.1, 為典型的巖漿成因鋯石(吳元保和鄭永飛, 2004)。分析的15個(gè)點(diǎn)中有3個(gè)點(diǎn)(GD2-4, GD2-8, GD2-11)的諧和度略差, 可能與打到繼承核有關(guān), 基余 12個(gè)點(diǎn)諧和度均較好, 給出的諧和年齡為450.2±2.9 Ma, MSWD=0.023(圖4), 代表了花崗巖于晚奧陶世侵位。

圖3 九曲嶺花崗巖鋯石的代表性陰極發(fā)光(CL)圖像Fig.3 CL images of zircon grains from the Jiuquling granite

圖4 九曲嶺花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 U-Pb concordia diagrams for zircons from the Jiuquling granite

樣品GD3所測(cè)鋯石鏡下特征介于樣品GD1和GD2之間。大多呈自形, 長(zhǎng)柱狀–短柱狀, 長(zhǎng)約60～250 μm, 寬約75～130 μm, 長(zhǎng)寬比為1.8∶1～1∶1。鋯石 CL圖像清晰, 具明顯的巖漿成因振蕩生長(zhǎng)環(huán)帶(圖 3)。鋯石的 Th和 U含量變化相對(duì)較大(Th=179×10–6～1183×10–6; U=449×10–6～4825×10–6), 鋯石的Th/U比值介于0.25～0.58, 平均0.44, 明顯＞0.1,為典型的巖漿成因鋯石(吳元保和鄭永飛, 2004)。分析的15個(gè)點(diǎn)中有4個(gè)點(diǎn)(GD3-5, GD3-11, GD3-12, GD3-15)的諧和度略差, 可能與打到繼承核有關(guān), 基余 11個(gè)點(diǎn)諧和度均較好, 給出的諧和年齡為171.3±1.4 Ma, MSWD=0.119(圖4), 代表了該期花崗巖的侵位年齡為中侏羅世。

3.2 鋯石Hf同位素組成

在LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年的基礎(chǔ)上, 對(duì)部分諧和度相對(duì)較好的鋯石, 每件樣品選擇8個(gè)點(diǎn)做了微區(qū)Hf同位素測(cè)定, 結(jié)果見(jiàn)表3。可以看出, 三件樣品(GD1、GD2、GD3)具有不同的Hf同位素組成。

其中, 樣品GD1除樣品點(diǎn)GD1-3和GD1-8的176Lu/177Hf比值小于0.002以外, 其余6個(gè)點(diǎn)均大于0.002, 說(shuō)明該樣品中的鋯石在結(jié)晶以后無(wú)放射性成因Hf積累。176Hf/177Hf比值介于0.282330～0.282434之間。εHf(t)值為–12.19～ –8.51。Hf單階段模式年齡 tDM為1.20～1.35 Ga; Hf二階段模式年齡tDM2為1.45～1.63 Ga。

樣品GD2除樣品點(diǎn)GD2-1的176Lu/177Hf比值大于0.002以外, 其余7個(gè)點(diǎn)均小于0.002, 顯示鋯石在結(jié)晶以后具有少量的放射性成因 Hf積累。176Hf/177Hf比值介于0.282750～0.282841之間。εHf(t)值為8.89～12.06。Hf單階段模式年齡tDM為0.58～0.71 Ga; Hf二階段模式年齡tDM2為0.62～0.78 Ga。

樣品 GD3所有測(cè)點(diǎn)的176Lu/177Hf比值均小于0.002, 說(shuō)明鋯石在結(jié)晶以后具有少量的放射性成因Hf積累。εHf(t)值為–19.47～ –8.63。Hf單階段模式年齡 tDM為 1.17～1.21 Ga。Hf二階段模式年齡 tDM2為1.45～1.50 Ga。

4 討 論

4.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量討論

由于K-Ar法和Rb-Sr同位素體系測(cè)年時(shí)封閉溫度相對(duì)較低, 且容易受后期構(gòu)造–熱事件的影響, 從而導(dǎo)致獲得的年齡偏年輕, 而且大寶山地區(qū)經(jīng)歷了多期次的熱液流體活動(dòng), 巖體遭受了不同程度的蝕變, 明顯影響了巖石中的 Rb, 因此采用 K-Ar法和Rb-Sr法測(cè)得的年齡可靠性值得懷疑。另外, 采用單顆粒鋯石 U-Pb稀釋法時(shí)無(wú)法避免鋯石中存在的裂隙、包裹體、繼承核等因素對(duì)測(cè)年體系的影響, 所獲得的年齡也不可靠。

表3 九曲嶺花崗巖鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果Table 3 Lu-Hf isotopic compositions of zircons from granites in the Jiuquling granite in the Dabaoshan region

本次研究采用LA-ICP-MS進(jìn)行鋯石U-Pb測(cè)年。在實(shí)驗(yàn)之前, 通過(guò)透反光顯微鏡和光學(xué)顯微鏡耦合陰極發(fā)光(OM-CL)的觀察, 排除了鋯石中裂隙、礦物包裹體和流體包裹體等可能的干擾, 在此基礎(chǔ)上,結(jié)合SEM-CL進(jìn)行點(diǎn)位選擇。所選擇的鋯石總體自形程度較好, 長(zhǎng)約 50～200 μm, 長(zhǎng)寬比約為 1.2∶1～4∶1, CL圖像具有典型巖漿鋯石韻律環(huán)帶, 可見(jiàn)少量鋯石有繼承核及相應(yīng)的殘留環(huán)帶。在實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)用GLITTER軟件及時(shí)更新前一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù), 以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量, 因此相對(duì)更可靠。

4.2 大寶山地區(qū)巖漿活動(dòng)

大寶山地區(qū)九曲嶺巖體和其他巖體(如大寶山花崗閃長(zhǎng)斑巖、船肚花崗閃長(zhǎng)斑巖、徐屋巖體、丘壩巖體等)一樣, 以往被認(rèn)為屬于燕山期花崗巖(劉姤群等, 1985; 葛朝華和韓發(fā), 1986; 毛景文等, 2008;劉莎等, 2012; Li et al., 2012; 毛偉等, 2013; 瞿泓瀅等, 2014; 何國(guó)朝等, 2016)。但吳思本和鐘暢華(1991)在野外調(diào)研后曾指出華南一些原來(lái)定為燕山期的花崗巖體, 如四會(huì)巖體和新興巖體, 其“侵入”接觸的最新地層是中泥盆統(tǒng)底部, 而且這些巖體(如貴東花崗巖體南部、熱水花崗巖體西部及廣寧巖體東南部)均見(jiàn)桂頭群成直線展布, “蓋”在寒武系及花崗巖上且桂頭群的構(gòu)造產(chǎn)狀無(wú)一不是自巖體向外傾斜, 因此懷疑這些巖體為加里東期產(chǎn)物。隨著近些年高精度LA-ICP-MS鋯石原位測(cè)年技術(shù)的日趨成熟, 證明在華南存在加里東期花崗巖和火山巖(Li et al., 2012;巫建華等, 2012; 蔡錦輝等, 2013; 毛偉等, 2013; 伍靜等, 2014; 潘會(huì)彬等, 2014)。葛朝華和韓發(fā)(1986)實(shí)地考察了大寶山一帶貴東花崗巖全南側(cè)的丘壩、大寶山英安巖, 認(rèn)為其與貴東花崗巖體北側(cè)的河口山及南逕一帶的英安巖在巖性上完全相同, 并應(yīng)用稀釋法測(cè)得這些巖石中鋯石U-Pb年齡為420～463 Ma,這一結(jié)果也被多名學(xué)者所證實(shí), 如毛偉等(2013)應(yīng)用LA-ICP-MS測(cè)得大寶山東南部徐屋巖體的年齡為426.9±4.2 Ma; 潘會(huì)彬等(2014)應(yīng)用SHRIMP 測(cè)得徐屋巖體的年齡為441.2±4.2 Ma; Li et al. (2012)在其圖2中 C組樣品亦存在早古生代加里東期鋯石; 蔡錦輝等(2013)應(yīng)用單顆粒LA-ICP-MS鋯石和SHRIMP U-Pb法得到丘壩次英安斑巖中鋯石表面年齡為419～496 Ma, 大寶山花崗閃長(zhǎng)斑巖鋯石表面年齡為410～489 Ma, 大寶山強(qiáng)蝕變次英安斑巖年齡分別為145～168 Ma一組和412～420 Ma一組; 伍靜等(2014)提出大寶山流紋熔巖(原來(lái)定義的次英安斑巖)的年齡為 436.0±4.1 Ma, 而丘壩英安質(zhì)凝灰熔巖的年齡為 434.1±4.4 Ma; 巫建華等(2012)應(yīng)用 SHRIMP U-Pb測(cè)年獲得河口破火山口構(gòu)造碎斑熔巖中鋯石年齡為443.6±5.4 Ma, 說(shuō)明其形成于晚奧陶世末–早志留世初期, 屬加里東期火山活動(dòng)的產(chǎn)物。

除此之外, 以往認(rèn)為層狀火成巖為英安巖或英安斑巖, 伍靜等(2014)提出, 大寶山次英安斑巖和丘壩巖體均屬于凝灰熔巖。筆者鏡下鑒定發(fā)現(xiàn), 該兩個(gè)巖體中巖石由晶屑、巖屑、玻屑組成, 以＜2 mm的凝灰物為主, ＞2mm的火山角礫次之。角礫凝灰結(jié)構(gòu)和輕碎裂狀結(jié)構(gòu)。晶屑由長(zhǎng)石假象、石英組成, 雜亂分布, 次棱角狀為主, 少它形粒狀, 大小 0.04～2.65 mm。長(zhǎng)石大多呈假象被黏土、硅質(zhì)、絹云母等交代。石英具波狀、帶狀消光。巖屑為剛性、塑性, 雜亂分布, 大小以2～8 mm的火山角礫為主, 0.2～2 mm的凝灰物次之, 剛性巖屑呈次棱角狀、不規(guī)則狀等, 塑性巖屑呈似火焰狀、條帶狀, 成分為蝕變凝灰?guī)r、蝕變巖、蝕變流紋巖等。玻屑外形基本消失, 已脫玻為隱晶狀的長(zhǎng)英質(zhì), 強(qiáng)黏土化、硅化等。巖體內(nèi)見(jiàn)褐鐵礦、綠泥石等填充的網(wǎng)狀裂隙, 將巖石切割成輕碎裂狀, 應(yīng)屬于輕碎裂狀強(qiáng)蝕變英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r。

從目前所獲得的年齡數(shù)據(jù)來(lái)看(表1), 燕山期巖漿活動(dòng)在大寶山地區(qū)占據(jù)主導(dǎo)地位, 并且燕山期巖漿活動(dòng)對(duì)加里東期花崗巖有強(qiáng)烈的改造作用(吳思本和鐘暢華, 1991)。

華南地區(qū)的燕山期巖漿活動(dòng)表現(xiàn)為多期次、多階段巖漿形成的復(fù)式巖體, 如大寶山花崗閃長(zhǎng)斑巖,王磊等(2010b)應(yīng)用LA-ICP-MS鋯石U-Pb法測(cè)得的年齡為 175 Ma左右, 而劉莎等(2012)和何國(guó)朝等(2016)測(cè)得的年齡則為166 Ma左右, 二者相差9 Ma;再如船肚花崗閃長(zhǎng)斑巖, 王磊等(2010b)測(cè)得的年齡為175 Ma左右, 而何國(guó)朝等(2016)測(cè)得的年齡則為162 Ma左右。這些測(cè)年結(jié)果說(shuō)明大寶山地區(qū)的侵入巖體可能產(chǎn)于同一巖漿房但具有不同的脈動(dòng)期次(何國(guó)朝等, 2016)。

對(duì)于九曲嶺花崗巖體, Wang et al. (2011)獲得其成巖年齡為175 Ma左右, 而毛偉等(2013)測(cè)得的成巖年齡則為162 Ma左右。本次研究作者對(duì)巖體自南向北依次采集了三個(gè)樣(GD1、GD2和 GD3), 獲得樣品GD1的年齡為169.3±1.2 Ma, 樣品GD3的年齡為171.2±1.3 Ma, 兩者在誤差范圍內(nèi)一致; 而在九曲嶺巖體中間取得的樣品 GD2, 其年齡為450.2±2.9 Ma, 明顯與前兩個(gè)樣品不同。從采樣現(xiàn)場(chǎng)情況分析, GD2花崗巖較GD1和GD3蝕變更強(qiáng)烈, 從樣品鋯石 CL來(lái)看, 具明顯的扇形環(huán)帶, 與其他兩個(gè)樣品明顯的振蕩環(huán)帶可以區(qū)分。因此, 認(rèn)為九曲嶺花崗巖為一復(fù)式巖體。

花崗巖模式年齡(平均地殼模式年齡 tDM2)反映了巖漿源區(qū)物質(zhì)從虧損地幔中分異出來(lái)的大致時(shí)代(吳元保和鄭永飛, 2004)。本次研究的三個(gè)花崗巖樣品, 其模式年齡和鋯石Hf同位素組成可以分為兩組:一組對(duì)應(yīng)燕山期花崗巖(GD1和 GD3)具有低的負(fù)εHf(t)值(-8.6～ -11.7), tDM2=1.45～1.63 Ga, 與華南大部分地區(qū)燕山期花崗巖的特征一致, 說(shuō)明其來(lái)源主要是下地殼重新熔融的產(chǎn)物; 另一組對(duì)應(yīng)加里東期花崗(GD2)具有明顯的高 εHf(t)值(8.9～12.1), tDM2=0.62～0.78 Ga , 可能與強(qiáng)烈幔源物質(zhì)侵位過(guò)程中混染下地殼有關(guān), 且其平均地殼模式年齡為 0.62～0.78 Ga, 對(duì)應(yīng)于Rodinia超大陸裂解期, 也是與地幔柱有關(guān)的新生地殼物質(zhì)貢獻(xiàn)的表現(xiàn)(王永磊等, 2012; Wang et al., 2014; Ali et al., 2015; Yu et al., 2016; Skuzovatov et al., 2016)。

前人研究認(rèn)為華南加里東期花崗巖形成于較閉合的非伸展環(huán)境, 因此也不存在同期火山巖和超淺成侵入體(孫濤等, 2003; 舒良樹(shù)等, 2006; 周新民, 2007)及相關(guān)的火山塊狀硫化物礦床。而九曲嶺花崗巖加里東期高 Hf花崗巖的出現(xiàn)可能預(yù)示著在早古生代大寶山區(qū)域處于伸展環(huán)境(關(guān)義立等, 2013)。

5 結(jié) 論

(1) 大寶山地區(qū)九曲嶺花崗巖體為一復(fù)式巖體。其主體由燕山期花崗巖組成, 局部仍存在有早古生代加里東期花崗巖的殘留, 燕山期的花崗巖仍由多期巖體組成。

(2) 九曲嶺花崗巖的形成時(shí)代可以可分為兩組,一組是燕山期, 169～171 Ma; 另一組則是加里東期, 450 Ma左右。

(3) 大寶山地區(qū)燕山期花崗巖和華南大部分的燕山期花崗樣一樣, 具有低的 εHf(t)值, 反映其形成于古老下地殼的重新熔融; 而大寶山地區(qū)早古生代加里東期花崗巖中的鋯石出現(xiàn)高 εHf(t)值, 且其平均地殼模式年齡為 0.62～0.78 Ga, 反映其源區(qū)有新生地殼物質(zhì)的貢獻(xiàn)。

致謝: 中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李曉峰研究員和中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所梁華英研究員提出了建設(shè)性的修改建議, 在此致以特別感謝。

蔡錦輝, 劉家齊. 1993. 粵北大寶山多金屬礦區(qū)巖漿巖的成巖時(shí)代. 廣東地質(zhì), 8(2): 45–52.

蔡錦輝, 韋昌山, 張燕揮, 熊險(xiǎn)峰, 羅俊華. 2013. 廣東省大寶山鉬多金屬礦區(qū)巖漿巖成巖時(shí)代研究. 華南地質(zhì)與礦產(chǎn), 29(2): 146–155.

戴塔根, 尹學(xué)朗, 張德賢. 2015. 廣東大寶山多金屬礦的成礦模式. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 46(7): 2693–2700.

葛朝華, 韓發(fā). 1986. 大寶山鐵–多金屬礦床的海相火山熱液沉積成因特征. 礦床地質(zhì), 5(1): 1–12.

古菊云, 吳瓊英, 廖雪蘋(píng). 1984. 大寶山大陸次火山–火山活動(dòng)和礦床成因的初步研究. 地質(zhì)與勘探, 20(3): 2–8.

關(guān)義立, 袁超, 龍曉平, 王毓婧, 張運(yùn)迎, 黃宗瑩. 2013.華南地塊東部早古生代的陸內(nèi)造山作用: 來(lái)自I型花崗巖的啟示. 大地構(gòu)造與成礦學(xué), 139(4): 698–720.

何國(guó)朝, 張健, 伍靜, 黃文婷, 林書(shū)平, 梁華英, 王要武. 2016. 粵北大寶山礦區(qū)船肚巖體和大寶山花崗斑巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡及多階段成礦分析. 大地構(gòu)造與成礦學(xué), 40(1): 136–144.

華仁民, 陳培榮, 張文蘭, 陸建軍. 2005. 論華南地區(qū)中生代3次大規(guī)模成礦作用. 礦床地質(zhì), 24(2): 99–107.

劉 姤群, 楊世義, 張秀蘭, 陳長(zhǎng)江. 1985. 粵北大寶山多金屬礦床成因的初步探討. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 61(1): 47–60.

劉莎, 王春龍, 黃文婷, 伍靜, 梁華英, 高志輝, 林錦富. 2012. 粵北大寶山斑巖鉬鎢礦床賦礦巖體鋯石LAICP-MS U-Pb年齡與礦床形成動(dòng)力學(xué)背景分析. 大地構(gòu)造與成礦學(xué), 36(3): 440–449.

劉孝善, 周順之. 1985. 廣東大寶山中泥盆世火山巖與層狀菱鐵礦、多金屬礦床成礦機(jī)制分析. 南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 21(2): 348–360.

毛景文, 謝桂青, 郭春麗, 袁順達(dá), 程彥博, 陳毓川. 2008.華南地區(qū)中生代主要金屬礦床時(shí)空分布規(guī)律和成礦環(huán)境. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 14(4): 510–526.

毛偉, 李曉峰, 楊富初. 2013. 廣東大寶山多金屬礦床花崗巖鋯石LA-ICP-MSU-Pb定年及其地質(zhì)意義. 巖石學(xué)報(bào), 29(12): 4104–4120.

潘會(huì)彬, 康志強(qiáng), 付文春. 2014. 粵北大寶山礦區(qū)徐屋巖體SHRIMP鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義. 地質(zhì)通報(bào), 33(6): 894–899.

裴太昌, 鐘樹(shù)榮, 劉勝, 李光超. 1994. 粵北大寶山–雪山嶂地區(qū)成礦系列及成礦模式. 地質(zhì)找礦論叢, 9(3): 48–58.

瞿泓瀅, 陳懋弘, 楊富初, 高志輝, 王要武, 趙海杰, 余長(zhǎng)發(fā). 2014. 粵北大寶山銅多金屬礦床中層狀銅礦體的成礦時(shí)代及其成因意義. 巖石學(xué)報(bào), 30(1): 152–162.

舒良樹(shù), 周新民, 鄧平, 余心起. 2006. 南嶺構(gòu)造帶的基本地質(zhì)特征. 地質(zhì)論評(píng), 52(2): 251–265.

孫濤, 周新民, 陳培榮, 李惠民, 周紅英, 王志成, 沈渭洲. 2003. 南嶺東段中生代強(qiáng)過(guò)鋁花崗巖成因及其大地構(gòu)造意義. 中國(guó)科學(xué)(D輯), 33(12): 1209–1218.

王磊. 2010a. 粵北大寶山鉬多金屬礦床成礦模式與找礦前景研究. 武漢: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)博士學(xué)位論文: 1–132.

王磊, 胡明安, 屈文俊, 陳開(kāi)旭, 龍文國(guó), 楊振. 2012. 粵北大寶山多金屬礦床LA-ICP-MS鋯石U-Pb和輝鉬礦Re-Os定年及其地質(zhì)意義. 中國(guó)地質(zhì), 39(1): 29–42.

王磊, 胡明安, 楊振, 陳開(kāi)旭, 夏金龍. 2010b. 粵北大寶山礦區(qū)花崗閃長(zhǎng)斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義. 地球科學(xué), 35(2): 175–185.

王永磊, 張長(zhǎng)青, 王成輝, 侯可軍. 2012. 廣西德保銅礦欽甲巖體Hf同位素特征及其對(duì)殼幔相互作用的指示.大地構(gòu)造與成礦學(xué), 36(3): 377–383.

伍靜, 王廣強(qiáng), 梁華英, 黃文婷, 林書(shū)平, 鄒銀橋, 孫衛(wèi)東, 王要武. 2014. 粵北大寶山礦區(qū)加里東期火山巖的厘定及其地質(zhì)意義. 巖石學(xué)報(bào), 30(4): 1145–1154.

巫建華, 項(xiàng)媛馨, 黃國(guó)榮, 劉曉東, 劉帥. 2012. 廣東北部碎斑熔巖加里東期鋯石SHRIMP年齡的首獲及其地質(zhì)意義. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 18(4): 601–608.

吳思本, 鐘暢華. 1991. 廣東貴東花崗巖體的地質(zhì)、地球化學(xué)特征及花崗巖體的渦旋定位//礦床地質(zhì)研究所所刊(第1集). 北京: 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院: 1–46.

吳元保, 鄭永飛. 2004. 鋯石成因礦物學(xué)研究及其對(duì)U-Pb年齡解釋的制約. 科學(xué)通報(bào), (16): 1589–1604.

向建華, 梁新權(quán), 董超閣, 余世花, 付建剛, 王策. 2015.廣東大寶山鎢鉬多金屬礦床的鋯石U-Pb、輝鉬礦Re-Os年代學(xué)及其成礦系統(tǒng)研究//中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第15屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集(3). 吉林: 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)出版社: 2.

莊明正. 1983. 大寶山多金屬礦田礦床類型及成礦作用探討. 地質(zhì)與勘探, 18(8): 9–16.

Ali K A, Surour A A, Whitehouse M J and Andresen A. 2015.Single zircon Hf-O isotope constraints on the origin of A-type granites from the Jabal Al-Hassir ring Complex, Saudi Arabia. Precambrian Research, 256: 131–147.

Black L P, Kamo S L, Allen C M, Davis D W, Aleinkoff J N, Valley J W, Mudil R, Cambell L H, Korsch R J, Williams I S and Foudoulis C. 2004. Improved206Pb/238U microprobe geochronology by the monitoring of trace-element-related matrix effect: SHRIMP, ID-TIMS, ELA-ICP-MS and oxygen isotope documentation for a series of zircon standards. Chemical Geology, 205: 115-140.

Bouvier A, Vervoort J D and Patchett P J. 2008. The Lu-Hf and Sm-Nd isotopic composition of CHUR: Constraints from unequilibrated chondrites and implications for the bulk composition of terrestrial planets. Earth and Planetary Science Letters, 273: 48–57.

Jackson S E, Pearson W L and Griffin W L. 2004. The application of laser ablation-inductively coupled plasmamass spectrometry to in situ U-Pb zircon geochronology. Chemical Geology, 211: 47–69.

Kemp A I S, Foster G L, Scherst, N A, Whitehouse M J, Darling J and Storey C. 2009. Concurrent Pb-Hf isotope analysis of zircon by laser ablation multi-collector ICP-MS, with implications for the crustal evolution of Greenland and the Himalayas. Chemical Geology, 261: 244–260.

Kemp A I S, Hawkesworth C J, Foster G L, Paterson B A, Woodhead J D, Hergt J M, Gray C M and Whitehouse M J. 2007. Magmatic and crustal differentiation history of granitic rocks from Hf-O isotopes in zircon. Science, 315: 980–983.

Li C, Zhang H and Wang F. 2012. The formation of the Dabaoshan porphyry molybdenum deposit induced by slab rollback. Lithos, 150: 101–110.

Skuzovatov S Y, Wang K, Shatsky V S and Buslov M M. 2016. Geochemistry, zircon U-Pb age and Hf isotopes of the North Muya block granitoids (Central Asian Orogenic Belt): Constraints on petrogenesis and geodynamic significance of felsic magmatism. Precambrian Research, 280: 14–30.

S?derlund U, Patchett P J, Vervoort J D and Isachsen C E. 2003. The decay constant of176Lu determined from Lu-Hf and U-Pb isotope systematics of terrestrial precambrian high-temperature mafic intrusions. Meteoritics and Planetary Science, (Supplement): 38.

Wang F, Liu S, Li S, Akhtar S and He Y. 2014. Zircon U-Pb ages, Hf-O isotopes and trace elements of Mesozoic high Sr/Y porphyries from Ningzhen, Eastern China: Constraints on their petrogenesis, tectonic implications and Cu mineralization. Lithos, 200/201: 299–316.

Wang L, Hu M and Yang Z. 2011. U-Pb and Re-Os geochronology and geodynamic setting of the Dabaoshan polymetallic deposit, northern Guangdong Province, South China. Ore Geology Reviews, 43: 40–49.

Yu Y, Huang X, He P and Li J. 2016. I-type granitoids associated with the early Paleozoic intracontinental orogenic collapse along pre-existing block boundary in South China. Lithos, 248: 353–365.

Zaw K, Peters S G and Cromie P. 2007. Nature, diversity of deposit types and metallogenic relations of South China. Ore Geology Reviews, 31: 3–47.

Zircon U-Pb Ages and Hf Isotopic Compositions of Jiuquling Granite in Dabaoshan Region, Northern Guangdong Province

FU Xiaoming1,2, ZHANG Dexian1,2＊and DAI Tagen1,2
(1. MOE Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring, Changsha 410083, Hunan, China; 2. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, Hunan, China)

The intrusions in the Dabaoshan region, the center of Nanling Metallogenic Belt, consists mainly of the Dabaoshan dacite-porphyry, granitic diorite-porphyry and the Chuandu granitic diorite, the Xuwu intrusion in the Southeast, the Qiuba intrusion in the East and the Jiuquling granite in the North. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating for three representative samples from the Jiuquling granite yielded the weighted mean ages of 169.0±1.9 Ma, 171.3±1.4 Ma, and 450.2±2.9 Ma, respectively. This suggests that the Jiuquling granite is a multiphase pluton which is predominately emplaced in the Yanshanian and minor in the Early Paleozoic. LA-MC-ICP-MS Hf isotopic compositions of zircons from the two Yanshanian granite samples have low negative εHf(t) values (-12.19- -8.51, and -19.47- -8.63) and two stage model ages of 1.45- 1.63 Ga, while the zircons from the Caledonian granite have high positive εHf(t) values (8.89-12.06, average 10.33) and two stage model ages of 0.62 Ga to 0.78 Ga. The low negative εHf(t) values of the Yanshanian granites are similar to those of the other granites in South China. The high positive εHf(t) values and young model ages of the Caledonian granite suggest that the granite was most likely derived from partial melting of juvenile crust, which may emplaced in an extensional tectonic setting in the Dabaoshan region during Early Paleozoic.

granite; zircon U-Pb dating; Hf isotopic composition; extension environment

P597

A

1001-1552(2016)06-1299-011

2016-09-14; 改回日期: 2016-11-03

項(xiàng)目資助: 國(guó)家自然科學(xué)基金(41672082)資助。

傅曉明(1963–), 男, 博士研究生, 從事礦產(chǎn)普查與勘探工作。Email: fxm63@163.com

張德賢(1978–), 男, 講師, 從事礦物微量元素地球化學(xué)和成礦預(yù)測(cè)方面的研究工作。Email: dexian.zhang_csu@qq.com