安庆大龙山复式岩体年代学和地球化学研究.pdf

汪波（1982），男，工程师，230000 安徽省合肥市。安庆大龙山复式岩体年代学和地球化学研究汪波1汪方跃2，3（1.中国建材材料工业地质勘查中心安徽总队；2.合肥工业大学资源与环境工程学院；3.安徽省矿产资源与矿山环境工程技术研究中心）摘要大龙山复式岩体位于长江中下游安徽段A型花岗岩带南段。年代学研究结果表明，大龙山正长岩206Pb/238U加权平均年龄为126.580.89 Ma（n=25，MSWD=1.1），二长斑岩锆石206Pb/238U加权平均年龄为137.800.80Ma（n=13，MSWD=0.99）。大龙山岩体正长岩具有富钾特征，呈轻稀土富集，Eu负异常明显，富集高场强元素，表现为A型花岗岩特征，且为A1亚类，可能源于板内拉张构造环境下富集地幔熔融。二长斑岩具有富钠、高镁、Mg#、轻稀土富集、弱Eu负异常、高Sr/Y比值等特征，和俯冲型埃达克岩相似，可能为俯冲洋壳熔融的产物。关键词复式岩体埃达克质岩A型花岗岩早白垩世古太平洋板块DOI：10.3969/j.issn.1674-6082.2023.08.009Study on Geochronology and Geochemistry of Dalongshan Composite Rock Mass in AnqingWANG Bo1WANG Fangyue2，3（1.Anhui Headquarters of China Building Materials Industry Geological Exploration Center；2.School ofResource and Environmental Engineering，Hefei University of Technology；3.Anhui Mineral Resourcesand Mining Environmental Engineering Technology Research Center）AbstractDalongshan composite rock mass is located in the southern section of the A-type granitebelt in the Anhui section of the middle and lower reaches of the Yangtze River.The results of geochronologystudy show that the weighted average age of206Pb/238U of syenite in Dalongshan is 126.580.89 Ma(n=25，MSWD=1.1)，and the weighted average age of206Pb/238U of zircon in monzonitic porphyry is 137.800.80 Ma(n=13，MSWD=0.99).The syenite of the Dalongshan rock mass is characterized by potassium-rich，lightrare earth enrichment，obvious Eu negative anomaly，and enrichment of high field strength elements.It ischaracterized by A-type granite and belongs to A1 subclass，which may be derived from enriched mantlemelting in the intraplate extensional tectonic environment.The monzonitic porphyry has the characteristics ofrich sodium，high magnesium，Mg#，light rare earth enrichment，weak Eu negative anomaly，high Sr/Y ratio，which is similar to the subduction-type adakite，and may be the product of subduction oceanic crustmelting.Keywordscomposite granite body，adakitic rocks，A-type granite，early Cretaceous，Paleo-Pacificplate总第 652 期2023 年 8 月第 8 期现代矿业MODERN MININGSerial No.652August.2023长江中下游沿岸发育2条A型花岗岩带，位于长江南北两侧，北侧主要为安庆的大龙山岩体和黄梅尖岩体，南侧主要为花园巩岩体、茅坦岩体、板石岭岩体、浮山岩体，再往东可以延伸到苏州岩体1-2。这些岩体多表现为复式岩体，主要有石英正长岩组成，一些区域发育正长岩、二长岩和演化晚期的碱长花岗岩。大龙山复式岩体位于安徽省内，属于2条A型花岗岩带的江北分带，主要由正长岩、石英正长岩、钾长花岗岩、二长岩等组成2。早期地质填图显示大龙山岩体西南角发育一定量的石英二长斑岩。最新野外调查发现，大龙山复式岩体内部一处出露石英二长斑岩，规模为35 m的椭圆体，部分斑岩以包体形式被正长岩包裹，约10 cm。该区域发育的闪长质岩39现代矿业2023 年 8 月第 8 期总第 652 期石的形成时代及其源区性质未有文献报道，正长岩与斑岩的地质关系尚未确定。这对进一步理解大龙山复式岩体的形成过程有所制约。本文通过大龙山岩体中石英正长岩与二长斑岩的年代学和地球化学特征研究，确定其形成时代和源区特征，约束对该地区中生代岩石形成的大地构造背景。1地质背景和采样安庆大龙山位于大别隆起东翼、下扬子断裂坳陷带中段、庐枞火山盆地的西南缘，郯庐断裂和长江断裂的夹持区域，北东向连接城山岩体、黄梅尖岩体，构成安庆庐江石英正长岩带3。大龙山岩体周围出露的地层为中、下侏罗统象山群长石石英砂岩和早白垩世火山岩（角闪安山岩、粗安岩、凝灰岩等），上三叠统及中、下侏罗统为1套巨厚海陆交互相和陆相含煤碎屑沉积建造，上侏罗统和下白垩统为1套巨厚中偏碱性火山系。大龙山岩体呈岩基状侵入铜头尖组（T2t）等地层中。大龙山复式岩体的主体为正长岩-石英正长岩，外围主要由铜头尖组砂岩和第四纪沉积地层。正长岩西南部和岩体内部发育一些闪长岩岩体，其中最大的为西南部的岩体，出露面积约3 km2，东南部也出露一些闪长岩岩体（图1）。野外地质调查发现正长岩岩体内部发育零星的二长斑岩。大龙山岩体侵入岩中，正长岩含大量石英、钾长石、斜长石以及少量的黑云母与角闪石，副矿物主要包括锆石、磷灰石等。二长斑岩的斑晶主要为石英、斜长石，偶见角闪石斑晶，基质部分主要为细小颗粒的长石、石英等矿物组成，副矿物主要为磷灰石和锆石等。2分析方法与测试结果对大龙山复式岩体样品开展了主/微量元素分析及锆石 U-Pb 年代学分析，微量元素通过 Elan 610DRCII 分析仪完成。锆石 U-Pb 原位定年分析通过LA-ICP-MS（Geolaspro 193nm ArF 准分子激光器和7700e ICP-MS）分析完成。锆石定年的具体分析方法介绍参见文献 4。2.1锆石U-Pb年龄大龙山复式岩体2件样品锆石形态主体表现为自形，无色透明。从锆石的阴极发光图像显示，锆石内部显示出典型的岩浆成因振荡环带结构（图 2）。基于锆石的协和度特征（95%），正长岩（DLS-2）有效锆石为 24 颗，二长斑岩（DLS-13）有效锆石为 17颗。定年结果表明，大龙山岩体正长岩206Pb/238U加权平均年龄为 126.580.89 Ma（n=25，MSWD=1.1），二长斑岩206Pb/238U加权平均年龄为137.800.8 Ma（n=13，MSWD=0.99）（图2）。2.2岩石地球化学特征大龙山复式岩体岩浆岩主要落在花岗岩、正长岩、石英二长岩区域内。正长岩类全部分布于钾玄岩系列区域，而二长斑岩类则与高钾钙碱性系列、钙40汪波汪方跃：安庆大龙山复式岩体年代学和地球化学研究2023 年 8 月第 8 期碱性系列、低钾（拉斑）系列区域皆有分布。岩石 Mg#值计算结果表明，正长岩 Mg#值在 238，平均值为19，不具备高镁特征，其Mg#与SiO2含量呈现出一定负相关关系。二长斑岩Mg#值在4865，其平均值为54，Mg#值较高，并且不随SiO2变化发生明显变化。大龙山正长岩具有右倾的轻稀土富集特征，（La/Yb）N的范围为 5.6917.28。二长斑岩（La/Yb）N为16.6326.67；正长岩的 Eu均值为 0.46，表现出明显负常，而二长斑岩的Eu均值为0.96，接近1，并无明显异常，表明正长岩在演化过程中可能存在大量的斜长石分离结晶，而二长斑岩的斜长石结晶分异不显著。大龙山正长岩微量元素上表现为富集 Rb、Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素，而亏损Ba、Sr。二长斑岩微量元素特征表现为富集，如 Sr、Ba、亏损 Nb-Ta-Zr-Hf等高场强元素。两者在高场强、稀土元素含量上均存在显著差别。3讨论3.1大龙山复式岩体形成时代前人研究主要集中在大龙山复式岩体中的主体，即正长岩部分，并对其开展了大量的年代学工作5，表明其形成年龄为124126 Ma。本文对石英正长岩锆石获得年龄（126.580.89 Ma）与前人在误差范围内一致，也与长江中下游地区2条A型花岗岩带中其他A型花岗岩岩体的形成时代一致，形成于早白垩世。二长斑岩中锆石年龄为137.800.8 Ma，该形成时代与安庆地区出露的闪长岩类岩体，如总铺岩体、月山岩体的形成时代一致5-6。该时代与长江中下游第一期的岩浆活动一致（148135 Ma），可能与铜-金-铁矿床有成因联系。3.2岩石成因3.2.1正长岩化学成分上，A型花岗岩富硅、碱、贫钙、镁、铝、（K20+Na20）/A1203和 FeOT/MgO 值高，富 Rb、Th、Nb、Ta、Zr、Hf、Ga、Y，贫Sr、Ba、Cr、Co、Ni、V，并具有显著的负Eu异常，Ga/A1值高。本文采用4个花岗岩图解判别大龙山正长岩岩石属性（图3）。图3（b）中，正长岩的Nb含量偏低，导致其部分落在了I、S、M花岗岩范围内，但是在图3（a）（c）（d）中，正长岩可以很好地落在A型花岗岩范围内，这表明大龙山主体正长岩岩类为A型花岗岩。二长斑岩明显不同于正长岩类型，为典型的I型花岗岩。3.2.2二长斑岩判别埃达克质岩的2个重要参数为Sr/Y和（La/Yb）N比值。大龙山岩体二长斑岩在埃达克质岩判别图解上全部落于埃达克岩区域内（图4（a）。图4（b）显示，二长斑岩样品点全部落于俯冲型埃达克岩区域，这暗示了大龙山岩体闪长斑岩起源于俯冲洋壳，而非加厚或者拆沉下地壳成因。二长斑岩具有较高的Mg#也表明其可能受到上覆地幔楔的影响。因此，二长斑岩的高Si和高Mg#特点不能用简单的富集地幔熔融和结晶分异来解释。同时，在Yb+Nb-Rb构造判别图解41现代矿业2023 年 8 月第 8 期总第 652 期中（图5（a），二长斑岩落在火山弧范围内，指示其可能形成于火山弧环境。上述地球化学特征表明，大龙山复式岩体中的二长斑岩可能形成于大陆弧俯冲挤压背景下的俯冲洋壳熔融与上覆地幔楔相互作用。3.3大龙山复式岩体形成的构造背景前人将A型花岗岩分为2类：A1型花岗岩具有类似洋岛玄武岩的化学成分特征，形成于陆内裂谷或板内环境；A2型花岗岩具有类似岛弧玄武岩的化学成分特征，形成于陆陆碰撞或岛弧环境。在 Y/Nb-Yb/Ta和Nb-Y-Ce图解中（图5（b）（c），大龙山的正长岩均落在 A1 型花岗岩区域内。Yb+Nb-Rb 图解中，正长岩形成于板内构造环境，而二长斑岩落在俯冲背景下岛弧花岗岩范围内，这表明2类岩石形成的构造背景及过程均存在较大差异。综合锆石年代学及地球化学特征，认为安庆大龙山地区复式岩体形成的构造环境曾经发生过巨大变化，表现为从早期的早白垩世俯冲环境演变为后期板内地壳拉张环境。大龙山复式岩体形成的过程可能如下：安庆地区在早白垩世时，位于古太平洋板片向西俯冲至欧亚大陆之下，表现为俯冲的挤压背景。俯冲的热洋壳熔融并混染了俯冲沉积物形成的熔体，并上升经过上覆地幔楔，形成了大龙山复式岩体中的具有高Mg#埃达克质特征二长斑岩及闪长岩；随着俯冲板片的后撤，软流圈地幔上涌，引起了上覆富集的岩石圈地幔熔融，形成了大规模的火山岩及后期板内正长岩。4结论（1）锆石年代学结果表明，大龙山复式岩体正长岩 和 二 长 斑 岩206Pb/238U 加 权 平 均 年 龄 分 别 为126.580.89 Ma和137.800.80 Ma。（2）大龙山复式岩体中二长斑岩为俯冲型埃达克质岩，形成于火山弧构造环境。石英正长岩为A型花岗岩，A1亚类，形成于板内构造环境。（3）安庆地区早白垩世时可能经历了板块俯冲背景下的俯冲挤压背景转换到俯冲板片后撤后的地壳减薄拉张的陆内环境。参考文献1邢凤鸣，徐祥.安徽两条A型花岗岩带 J.岩石学报，1994（4）:357-369.2罗贤文，王安东，赖冬蓉，等.长江中下游大龙山和黄梅尖A型花岗岩锆石 U-Pb 年代学和 Hf 同位素 J.科学技术与工程，2018，18（25）:1-15.3郑永飞，魏春生，王峥嵘，等.大龙山岩体冷却史及其成矿关系的同位素研究 J.地质科学，1997，32（4）:465-477.4LI H，ZHANG H，LING M X，et al.Geochemical and zircon U-Pbstudy of the Huangmeijian A-type granite:implications for geological evolution of the Lower Yangtze River belt J.International Geology Review，2011，53（5-6）:499-525.5LIU L，CHU G，LI Y G，et al.Mesozoic high-and low-SiO2adakites and A-type granites in the Lower Yangtze River Belt，easternChina:implications for petrogenesis and metallogeny J.Minerals，2018，8（8）:328.6张乐骏，周涛发，范裕，等.安徽月山岩体的锆石 SHRIMP U-Pb定年及其意义 J.岩石学报，2008，24（8）:1725-1732.（收稿日期 2023-02-17）42