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1、 1 背 地 质 论 评 G E O L O G I C A L R E V I E W V o 1 5 5 N o 1 J a n 2 0 0 9 宁芜地 区娘娘 山组火 山岩 R b S r同位素 定年及 其意义 闫 峻 俞 永 飞 陈 江 峰 1 合肥工业大学资源与环境工程学院 合肥 2 3 0 0 0 9 2 中国科 学技 术大 学地球 与空 间科 学学 院 合肥 2 3 0 0 2 6 内容提要 应用 R b S r同位素体系对 宁芜盆 地娘娘 山组 火 山岩 进行年 代学 分析 样品 的全岩钾长石 斜 长 石一黑云母的 R b S r 同位素 比值拟合成 良好 的直线 矿物内部等时
2、线年龄为 1 3 3 1 3 2 Ma MS WD 0 0 9 6 代表 了娘娘山组火山岩的形 成年龄 该年龄值 与下伏 的龙 王 山组 大 王山组火 山岩的形成 年龄相 近 年代学对 比表 明 庐枞盆地和宁芜盆地火山岩足集中在 3 0 Ma前后较短的时问范 围内形成的 指示 了长 江中下游地 区在 1 3 0 Ma 左 右可能处于拉张的峰期阶段 关键词 娘娘 山组 Rb s r 同位素 年龄 火山岩 宁芜 长江中下游地 区是我国最早开展同位素地质年 代学研究的地 区之一 但是 由于时代 和技 术的局 限 早年数据的精度较低 存在方法等方面的 问题 如很多数据是用现 己不再采用的 K Ar 体
3、积法测定 的 还 有选用 不合适 的样 品 如全 岩等 虽然 本地 区 中生代火 山岩分布很广 但高质量 的数据不 多 目 前 高精度的 Ar Ar 年龄和锆石 U P b年龄给出的 年龄值 变化 范围较 小 Wa n g a n d Mc Do u g a l l 1 9 8 0 测定 了宁芜地 区第 一 阶段 相 当 于龙 王 山组 和 大王 山组 的 2个火 山岩 样 品 一个 黑云 母辉石 安 山岩 中 黑 云母 的 K Ar年 龄 为 1 3 0 1 I 2 Ma 一 个 粗 面 安 山岩 中 黑 云母 的 Ar 一 Ar 坪 年 龄 为 1 2 9 2 4 0 4 Ma Wa n
4、g a n d Mc D o u g a l l 1 9 8 0 测 定 的 庐枞 地 区 砖桥 组黑 云母粗 面安 山岩 和浮 山组粗 面岩 中黑 云母 的 Ar 一 Ar 坪年龄 和 K Ar 年龄 分别 为 1 3 0 1 0 4 Ma 和 1 2 9 1 1 2 Ma 张旗 等 2 0 0 3 报 道 了宁 芜 地 区 龙 王 山 组 和 大 王 山 组 安 粗 岩 中 锆 石 的 S HRI MP U P b年龄 分 别 为 1 3 1 4 Ma和 1 2 7 3 Ma 陈江峰等 2 0 0 5 根 据地质 描述 确 切 样 品选 择 得 当 分 析方 法可 靠等原 则 详 细分 析
5、 了前人 的年 代 学资料 指出宁芜火山盆地与庐枞盆地 的火 山岩形 成 于 同一时代 基 本 上 都 是 在 1 3 0 Ma前 后 相 当短 暂 的地 质时 问 内喷发形成 的 已有 的宁芜盆地 姑 山组和娘 娘 山组 火 山岩 的年 代 学数 据 仅 有 K Ar 年 龄 分 别 为 1 l 4 9 1 Ma 叶 水泉 2 0 0 0 和 1 0 6 9 1 Ma 宁芜研究项 目编写小 组 1 9 7 8 和龙王山组 大王山组 的年龄相差较大 为了进一步精确厘定宁芜盆地火山岩 的形成年龄 我们选择娘娘 山组火 山岩进行 Rb S r年代学 的研 究 1 地质背景 和样 品描述 宁芜火 山
6、盆地位于南京市 宁 和芜湖市 芜 之 间 呈 NNE 向展 布 长 约 6 0 k m 宽 约 2 0 k m 火 山 岩出露面积约 1 0 0 0 k m 图 1 该盆地发育在南华 纪一震 旦 纪 以来 的 拗 陷带 中 属 于继 承式 的 中生 代 陆相盆 地 出露 的地 层 为 上三 叠 统 黄 马青 群 下侏 罗统象 山群 和上侏 罗 统 西 横 山组 有 少 量上 白垩 统 浦 口组及古近纪新近纪的砂砾岩覆盖在火山岩之 上 宁芜火山盆地 以龙王山组 占 2 0 和大王 山 组 占 7 5 为 主 徐 志刚等 1 9 9 9 姑山组和娘娘 山组 很少 不到 5 龙 王 山组 下部 主
7、要 由浅灰 色 的沉凝灰岩 粉砂质泥岩 火 山集块岩等组成 上部 以熔 岩为 主 主 要为歪 长粗 面岩 橄 榄安 粗岩 和角 闪 石安 粗岩 夹 火 山 角 砾 岩 大 王 山组 厚 达 3 0 0 0多 米 下部 以辉石 安粗 岩 为 主 含 一些 火 山集块 岩 角 注 本文为国家 自然科学基金项 目 编号 4 0 7 7 2 0 4 0 和 国家重点基础研究发展计划项 目 编号 2 O 0 O 6 C B 4 O 3 5 O 8 的成果 收稿 日期 2 0 0 8 0 4 3 0 改回 日期 2 0 0 8 0 9 0 8 责任编辑 章雨旭 作者简介 男 1 9 6 6年生 博士 教授
8、 主要从事 岩石地球化学的研究工作 通讯地址 2 3 0 0 0 9 安徽省合肥市屯溪路 1 9 3号 合肥工业大 学资源与环境工程学院 E ma i l j y a n h u t 1 6 3 c o rn 地质论评 图1宁芜盆地娘娘山火山口地质简图 据1 5万 地质 图改绘 F i g 1GeologicalsketchoftheN iangniangshancrater intheNingw u Nanjing Wuhu volcanicbasin m odifiedafter1 50000Geologicalmap 1 一 第四系 2 一 娘娘山组上段 3 一 娘 娘山组下 段 4 一
9、 姑山组 上 段 5 一 黝方石响岩 质熔 结 凝灰岩 6 一 黝 方石响 岩质 熔结 角砾 岩 7 一 集块岩 火山角砾 岩 夹假 自榴石响 岩 凝 灰岩 8 一 粗安 岩 安山岩夹 凝 灰 岩 9 一 石英二长 岩 10 一 黝 方霓 辉正长岩 1 1 一 采样点 1 Qu aternarySystem 2 一 upperpartoftheN i an gni angsh an Formation 3 一 10wer pa rt oftheNiangniangshanFormation 4 一 upp er partoftheG u shanFormation 5 nosean phono
10、liti c i gni mbite 6 noseanphonolitic wel ded breccia 7 agglomerate andvol ca nicbrecciainterlayingpseudoleucitepho nolite andtuf f 8 trachyandisiteandandisiteinterlayingtuf f 9 一 quartz monzonite 10 一 no se l teaegirine syenite 11 samplelocation 砾岩 凝灰岩 沉凝灰岩 凝灰质粉砂岩 中部为紫红 色的安山岩 局部见有凝灰质粉砂岩透镜体 上部主 要为灰红
11、色 浅灰色粗面岩和粗面质熔 结 凝灰岩 姑山组分布范围小 上部为灰黑色安山岩和英安岩 下部为火山碎屑岩和沉积岩 娘娘山组仅见于盆地 西测的娘娘山 一 带 下部主要为集块岩 黝方石响岩 质熔结角砾岩 黝方石响岩 正长岩及熔结凝灰岩 上部为响岩质熔结角砾岩和蓝方石响岩等 本次用 于定年的样品采自娘娘山组下部的黝方石响岩 样 品号 0 2M 4 77 样品02M 477为黝方石响岩 灰白色 熔结角砾 结构 假流纹构造 由角砾和凝灰质组成 角砾含量 559 6 60 成分为黝方石响岩 粗安岩 少量钾 长 石和斜长石 角砾呈棱角 一 次棱角状及 塑性条带状 透镜状 塑性角砾大致定向分布 构成假流纹构造
12、角砾大小 2 14mm 凝灰 质物 质由粒 径小于2 mm 的岩屑 晶屑和火山尘 组成 岩屑 成分特 征同 角砾 晶屑为钾长石 斜长石 蚀变黝方石 少量单斜 辉石和黑云母 呈棱 角状 斜长石的A 咒 一 32 为中 长石 黝方石已全部被 绢云母 碳 酸盐 沸石等取 代 仅保留六边形的 晶体假像 部分颗粒 具熔蚀外 形 火山灰充填在碎屑 间 已重结晶为隐晶质 2 分析方法 将样品破碎 淘洗 重液分离和电磁分选后 在 双目镜下手工挑选 出纯 的未蚀变的单矿物斜长石 钾长石 和黑云母 将全岩和单矿物分别在玛瑙碾钵 中碾碎至小于80目用于 Rb Sr同位素分析 Rb sr含量和Sr同位素比值分析在中国
13、科学技术大学 地球 物质循环实 验室完 成 分析 流程参见文 献 FolandandAllen 1 991 质谱测 定在Fin ni gan MAT262多接收质谱计上完成 Sr同位素组成采 用咒 S r n S r 一 0 11 94 00标准 化 采用瑞利律 进行 同位素质量分馏校正 Rb的空白小于1ng Sr 的空白小于2ng 标准样品BC Rl的元素含量测定 值为R b 一 47 04 0 10 g g S r 一 330 7 2 0 肛g g 同位素比值 为 咒 S r n 酾 Sr 一 0 705006 0 000027 在误差 范 围内与推荐值 Rb 一 4 7 2土0 6 肚g
14、 g Sr 一 330 5 g g 咒 S r n S r 一 0 704980 4 0 00001 3 Gladn eyeta1 1990 一 致 3 结果与讨论 样品 的同位 素 分 析结果见表 1 用 Ludwi g 1999 提供的ISOP LO T程序进行Rb Sr等时线年 龄计算 计 算中 输入的 盯 Rb n S r 误差为 1 09 6 n S r n S t 误 差为0 049 6 年 龄误 差以 2D 给出 图2 娘娘山火山岩 的 4 个 分析数据 全 岩 一 钾长石 一 斜长石 一 黑云母 拟合成 良好的直线 其 等时 线年 龄为 1 33 1 3 2M a 初始咒 S
15、r n 蛐 Sr 一 0 70581 0 00017 MSWD 一 0 096 图 2 用于同位素分析的单矿物没有蚀变现象 良好 的线性表明 岩石形 成以后矿物的Rh Sr同位 素体 第 1期 闫峻等 宁芜地区娘 娘山组火山岩 R b S r同位素定年及其意义 己 砉 图 2娘娘 山火山岩的 R b S r 等时线 图 F i g 2 Rb S r i s o c h r o n e f o r t h e v o l c a n i c r o c k f r o m Ni a n gn i an gs h a n For ma t i on 系保持了封闭 没有受到后期事件的影响 等时线年
16、龄较为可靠 代表了岩浆 的喷发年龄 为早 白垩世 该年龄值和上世纪 7 0年代 的娘娘山组火山岩 K Ar 同位素 年龄值 1 O 6 9 1 Ma 宁 芜 研 究 项 目编 写 小 组 1 9 7 8 相差很大 样品的岩相学观察显示 黝方 石 发 生 了 强 烈 的绢 云 母 化 碳 酸盐 化 和沸 石 化 虽 然黝方石主要含 Na 但 K作为类质 同像置换取代 Na 是 广泛存 在 的 黝方 石 中 K 的含 量 在 全 岩 K Ar 同位 素体 系定年 中有着 不 可忽略 的影 响 况且 K元 素在 地表环 境 下 的活 动 性 大 容 易 在后 期 的蚀变 过 程 中 发生 迁 移 因此 早先 全岩 K Ar同位 素测 年 的结 果并 不 可 靠 蚀变很容易造成 K 的活动或 Ar的 丢失 致使测定的年龄值偏低 根据野 外 地层 接 触 关 系 娘 娘 山组 火 山岩的喷 发 在龙 王 山组 大 王 山组 和 姑 山 组 之 后 Wa n g a n d Mc D o u g a l l 1 9 8 0 测定 了 宁 芜地 区第 一 阶 段 相 当 于龙 王山组 和 大王 山组
