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1、南秦岭晚三叠世胭脂坝岩体的地球化学特征及地质意义年16地质论评GEOLOGICALREVIEWVo1.56NO.6NOV.2010南秦岭晚三叠世胭脂坝岩体的地球化学特征及地质意义骆金诚,赖绍聪,秦江锋,李海波,李学军,臧文娟西北大学大陆动力学国家重点实验室,西北大学地质学系,西安,710069内容提要:本文对出露于佛坪穹窿东部宁陕地区的胭脂坝岩体进行了详细的岩石学,锆石U-Pb年代学和地球化学特征的研究,讨论了胭脂坝岩体的岩石成因,成岩物质来源及其地质意义.岩体主要由黑云母花岗岩组成.锆石LAICPMSUPb定年结果表明胭脂坝黑云母花岗岩的成岩年龄为200Ma4Ma.该花岗岩的地球化学特征为富
2、硅(7O.O973.35),富碱(NaO+K2O一7.498.59),A/CNK一1.O11.O8,里特曼指数(d一2.O72.62),钾大于钠(K2O/Na2O一1.121.39)和高CaO/Na2O值(>0.3),微量元素主要富集Rb,Th,U,K,亏损Nb,Ta,sr,Ba,P和rri,稀土总量129.9810189.971O,轻稀土富集LREE/HREE一8.oo10.73,(La/Yb)N一8.6215.687,Eu亏损明显(3Eu=0.410.50).这些特征表明,胭脂坝岩体属于高钾钙碱性系列,为准铝一弱过铝质壳源s型花岗岩.结合对区域地质背景的全面分析表明,可能是印支运动晚
3、期的造山作用造成本区地壳加厚,之后在伸展一减薄的背景下,中部地壳深度的变质砂屑质岩石,通过黑云母脱水发生部分熔融而形成的产物.关键词:锆石UPh年龄;宁陕地区;胭脂坝岩体;地球化学;伸展一减薄秦岭造山带是构成中国大陆的重要单元,它是由多期不同的构造运动叠加改造而形成的复合型造山带(张国伟等,2001).在南秦岭构造带中,宁陕断裂带以西出露三个大型中生代花岗岩体群,从西向东依次为:光头山岩体群,五龙岩体群(包括华阳,五龙,老城,西岔河和胭脂坝岩体)和东江口岩体群(严阵等,1985),这些岩体以岩基的形式侵入到古生代地层中,沿勉略缝合带北侧发育了一条长约400km呈东西展布的印支期花岗岩带.这些花
4、岗质岩体是中生代强烈的构造一岩浆成岩/成矿作用过程中,大量的岩浆侵入而形成的独具特色的多种类型的花岗质岩系列,与秦岭造山带中生代的成矿作用有密切的关系.因而中生代以来花岗岩的成因对于研究南秦岭板块构造演化和深部地球动力学乃至多金属成矿作用等问题具有重要意义.目前大量的研究表明,南秦岭造山带在220205Ma期间发育大量高钾钙碱性I型花岗岩(孙卫东等,2000;张成立等,2005,2008;秦江锋等,2007;王娟等,2008a,b;弓虎军等,2009a,b).从年代学和岩石学特征上来看,佛坪穹窿东部宁陕地区的胭脂坝岩体的形成时代明显偏晚,而且岩石表现出S型花岗岩的特征.因此胭脂坝花岗岩的成因研
5、究对于探讨秦岭造山带晚三叠纪的构造化学及地壳物质部分熔融机理具有重要作用.前人(严阵等,1985;李先梓等,1993;张本仁等,1994)认为胭脂坝花岗岩为陆壳重熔形成,但是岩浆源区的物质组成和熔融机理,以及其与秦岭造山带220205Ma之间形成的高钾钙碱性I型花岗岩的成因关系还需要进一步研究.鉴于此,本文通过详细的岩石学,地球化学及锆石LAICPMSUPb年代学的研究,并结合前人的研究成果,探讨了胭脂坝岩体(图1)的成因机制和地质意义,以期为解释南秦岭印支期花岗岩的成因和反演秦岭造山带演化过程提供新的资料.1地质概况及花岗岩岩相学胭脂坝岩体分布于宁陕岩体群东部,出露面积530km左右,呈一不
6、规则状岩体,侵入到古生代地层中.北部围岩主要是泥盆纪砂岩,灰岩,片岩和大理岩等;南部围岩主要为寒武纪到石炭纪地层,其中以泥盆纪地层为主,岩性包括砂岩,片岩,板岩,千枚注:本文为教育部博士点基金项目(批准号20096101110001),国家自然科学基金资助项目(编号40872060)和西北大学地质学系国家基础科学人才培养基地创新基金资助项目(批准号XDCX0808)的成果.收稿日期:201001l1;改回日期:201O0727;责任编辑:章雨旭.作者简介:骆金诚,男,1986年生.硕士研究生,岩石学与地球化学专业.Email:luojincheng027126.corn.通讯作者:赖绍聪,男,
7、1963年生.教授,博士生导师.主要从事岩石学及地球化学研究.Email:shaocongnwu.edu.CFI.第6期骆金诚等:南秦岭晚三叠世胭脂坝岩体的地球化学特征及地质意义793图1南秦岭宁陕地区晚二三叠世花岗岩地质简图(据张宏飞等,1997修改)Fig.1GeologicalsketchmapoftheIateTriassicgranitesinNingshanarea,SouthQinling(AfterZhangHongfeieta1.,1997)Pt-古元古界佛坪群;寒武系;()奥陶系;D泥盆系;S志留系;7二_长花岗岩,斜长花岗岩,黑云母花岗岩PtlfpPaleoproter0
8、z01cFopingGroup;Cambrian;OOrdovician;DDevonian;SSilurian;CCarboniferous;y-monzoniticgranite,Plagioclasegranite,biotitegranite岩,白云质灰岩和大理岩等;西部与老城岩体石英闪长岩相接(张宏飞等,1997).岩体边部常分布有大量的花岗岩脉,岩体与围岩一般呈明显的切层侵入关系,并形成数米至几十米宽的角岩带(严阵等,1985),围岩有不同程度的热变质,岩体中缺乏或很少含有暗色包体.岩石为灰白色,中一细粒全晶质,自形半自形结构,块状构造,主要矿物组成为钾长石3540,斜长石2025
9、,石英253O,黑云母58,副矿物为磷灰石,石榴石,褐帘石,独居石,磁铁矿,锆石等.钾长石中微斜长石含量较多,多发育格子双晶.斜长石为无色板状半自形晶,An一520,为钠更长石,在斜长石与条纹长石的接触边界处可见有蠕石英,部分发生钠黝帘石化和绢云母化,石英可见波状消光和裂纹.2实验分析方法在对野外采集的样品进行了详细的岩相学观察后,选择新鲜的没有脉体贯入的样品进行主量元素,微量元素分析.本文涉及的所有测试分析均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成.主量元素采用湿法分析,相对误差一般小于5.微量元素采用XRF玻璃饼熔样,以保证样品中的副矿物全部溶解,然后在ICPMS上测定,llX误差小于l0.
10、在胭脂坝黑云母花岗岩体中,采集用于挑选锆石同位素年龄样品(图1),采样地点坐标为N33.3246.3,E108.3656.5.均采自天然新鲜的露头,样品的破碎和锆石的挑选在河北省区域地质调查大队地质实验室完成.在双目镜下挑纯后,将锆石样品置于环氧树脂中,磨至约一半,使锆石内部暴露,用于阴极发光(CI)研究和锆石LAICPMSUPb同位素组成分析,样品在测定之前用体积百分比为3的HNO.清洗样品表面,以除去样品表面的污染.然后进行透射光和反射光照像,并在英国Gatan公司生产的MonoCL3+阴极发光装置系统上进行阴极发光(CL)照像分析.锆石UPb同位素组成分析在西北大学大陆动力学重点实验室激
11、光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LAICPMS)仪上完成.LAICPMS分析的详细方法和流程见袁洪林等(2003).3分析结果3.1主量元素从表1中可以看出,胭脂坝黑云母花岗岩具有较高的Si0(70.0973.3),平均为71.93;低TiO.(0.230.56),平均为0.28;富AlO.(14.3215.42),铝指数A/CNK一1.011.O8<1.1,属于准铝质过铝质系列(图2);富钾(Na,O=3.474.22,KO一3.274.81,绝大部分K.O/NaO在1.121.39之间),PO.(0.090.19).碱质量分数偏高(Na.O+KO一7.498.59).里特曼指数d一2.O
12、72.62;MgO一0.350.81,镁指数Mg较低(Mg一3034<45).在K()一Si()图中(图3)样品全部落在高钾钙碱性区域,总体表现高硅,高钾,高的KO/NaO值,为准铝到弱过铝的高钾钙碱性花岗岩系列.3.2微量及稀土元素地球化学特征在原始地幔标准化的微量元素蛛网图(图4b)上显示本区花岗岩以富集Rb,Th,K,Nd等,贫Ba,Nb,Ta,La,P,Eu和Ti等,明显亏损Ba,Sr,Ti,P为特征,属于典型低BaSr花岗岩.岩体的Rb/Sr值(0.31.16,平均值0.85)和Rb/Nb值(7.38l4.33,平均值12.6O)稍高于中国东部(分别0.31和6.8,高山等,1
13、999)和全球(分别0.32和4.5,TaylorandMclennan,1985)上地壳的平均值.稀土含量中等偏低,REE一129.9810189.9710.(平均含量153.1410),具有较高的地质论评2010年表1南秦岭宁陕地区胭脂坝岩体主量元素(%)和微量元素(Bg/g)分析结果Table1Theanalyticalresultsofmajor()andtraceelement(tg/g)fromtheYanzhibapluton,Ningshanarea分析编号XK04XKl1XK12XK14YZR_O1YZB02YZB一03YZB04YZB06YZBO7YZBO8YZ16Si()
14、,70.0971.9973.3571.187】.8672.3472.3271.9371.1372.0172.9871.92Ti(),0.560.290.240.320.240.240.2,l0.230.240.240.240.23Al2()315.28147114.571.4214441462l4.5714.4014.8514.3614.3214.5Fe,()T3.272.03L642.171.911.891.921.901.881.861.861.87Mn()0.060.030.030.05().040.040.0_40.040.040.040.040.04MgO0.810.430.350.
15、180.470.490.460.480.450.450.460.46CaO2.331.601.461.641621.461.751.511.771.681.581.64Na,()4.223.753.634.063.673.473.743.53813.653.473.57K,()3.274.544.704.534.504.814.304.774.754.474.524.j7P2()j0.190.100.090.120.080.080O80.080.080.070.070.07烧失量0.370.420.360.4lO.710.930.870.7l0.630.690.7l0.77总量100.4599.89100.42100.389954100.37100.2999.5599.6399.52100.2599.64A/(,NK1.041.051.061.061.O41O81.0,t1.051.011.031.061.O5A/K2.
