大别山碰撞造山带俯冲盘陆壳基底组成：白垩纪脉岩捕获_继承锆石的证据.pdf

第3 0卷 第4期2 0 2 3年7月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s(C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s(B e i j i n g);P e k i n g U n i v e r s i t y)V o l.3 0 N o.4J u l.2 0 2 3h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)收稿日期:2 0 2 3 0 2 2 4;修回日期:2 0 2 3 0 5 0 4基金项目:中国地质调查局地质调查项目(D D 2 0 2 2 1 6 3 4,D D 2 0 1 9 0 0 5 0);中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心开放基金课题(P MG R 2 0 2 0 1 4)作者简介:徐大良(1 9 8 3),男,高级工程师,从事基础地质调查与研究工作。E-m a i l:x d l 2 0 0 3 g e o 1 6 3.c o m*通信作者简介:彭练红(1 9 6 6),男,教授级高级工程师,从事区域大地构造研究。E-m a i l:2 4 5 7 3 7 3 0 9 q q.c o m D O I:1 0.1 3 7 4 5/j.e s f.s f.2 0 2 3.5.1大别山碰撞造山带俯冲盘陆壳基底组成:白垩纪脉岩捕获/继承锆石的证据徐大良1,2,邓 新1,2,彭练红1,*,田 洋1,2,金 巍1,2,3,金鑫镖1,21.中国地质调查局 武汉地质调查中心(中南地质科技创新中心),湖北 武汉 4 3 0 2 0 52.中国地质调查局 花岗岩成岩成矿地质研究中心,湖北 武汉 4 2 0 2 0 53.中国地质科学院 地质研究所,北京 1 0 0 0 3 7XU D a l i a ng1,2,D E N G X i n1,2,P E N G L i a n h o ng1,*,T I A N Y a ng1,2,J I N W e i1,2,3,J I N X i n b i a o1,21.W u h a n C e n t e r,C h i n a G e o l o g i c a l S u r v e y(G e o s c i e n c e s I n n o v a t i o n C e n t e r o f C e n t r a l S o u t h C h i n a),W u h a n 4 3 0 2 0 5,C h i n a2.R e s e a r c h C e n t e r f o r P e t r o g e n e s i s a n d M i n e r a l i z a t i o n o f G r a n i t o i d R o c k s,C h i n a G e o l o g i c a l S u r v e y,W u h a n 4 3 0 2 0 5,C h i n a3.I n s t i t u t e o f G e o l o g y,C h i n e s e A c a d e m y o f G e o l o g i c a l S c i e n c e s,B e i j i n g 1 0 0 0 3 7,C h i n aX U D a l i a n g,D E N G X i n,P E N G L i a n h o n g,e t a l.T h e c o m p o n e n t s o f t h e s u b d u c t e d c o n t i n e n t a l b a s e m e n t w i t h i n t h e D a b i e s-h a n o r o g e n i c b e l t a s e v i d e n c e d b y x e n o c r y s t i c/i n h e r i t e d z i r c o n s f r o m C r e t a c e o u s d y k e s.E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s,2 0 2 3,3 0(4):2 9 9-3 1 6A b s t r a c t:A n c i e n t c o n t i n e n t a l b a s e m e n t o f yo u ng o r oge n i c b e l t s m ay r e v e a l t h e e a r ly e v o l u t i o n a ry h i s t o ry o f c o n t i n e n t a l b l o c k s.C o n t i n e n t a l b a s e m e n t o f s u b d u c t i o n pl a t e i n a c o l l i s i o n o r oge n i s ge n e r a l ly l o c a t e d i n t h e E a r t hs l o w e r c r u s t a n d u n l i k e ly t o b e w i d e ly e xpo s e d o n t h e E a r t hs s u r f a c e,h o w e v e r,x e n o c rys t i c/i n h e r i t e d z i r c o n s f r o m s h a l l o w ign e o u s r o c k s c a n b e u s e d t o t r a c e t h e c o n t e n t a n d e v o l u t i o n o f c o n t i n e n t a l c r u s t a t d ept h.H e r e w e pr e s e n t i n s i t u U-P b a n d H f i s o t ope d a t a f o r t h e n e w ly d i s c o v e r e d x e n o c rys t i c/i n h e r i t e d z i r c o n s f r o m L a t e-M e s o z o i c dyk e s(1 4 0 1 2 7 M a)i n t h e s o u t h e r n D a b i e s h a n o r oge n t o a d d r e s s t h e c r i t i c a l i s s u e a b o u t t h e n a t u r e,age a n d e v o l u t i o n o f ge o l ogi c b a s e m e n t o f t h e D a b i e s h a n o r oge n i c b e l t.T h e x e n o c rys t i c/i n h e r i t e d z i r c o n s a r e d a t e d t o t h e P r e c a m b r i a n a n d s h o w a n epi s o d i c age d i s t r i b u t i o n.T h ey r e c o r d a l a rge n u m b e r o f m u l t i-s t age m agm a t i c e v e n t s(a t 3.4 4 3.2 3 G a,2.9 9 2.8 2 G a,2.7 9 2.6 0 G a,2.4 7 G a,2.0 0 G a,1.8 2 G a,0.8 9 G a,0.8 2 0.7 8 G a a n d 0.7 1 0.5 9 G a)a s w e l l a s s i x m e t a m o rph i c e v e n t s(a t 3.2 8 G a,2.8 7 G a,2.7 3 G a,2.5 1 G a,1.9 8 G a a n d 0.8 0 G a).T h e H f i s o t opi c c o mpo s i t i o n o f t h e x e n o c rys t i c/i n h e r i t e d z i r c o n s s h o w s t h a t t h e s o u t h e r n D a b i e s h a n o r oge n e xpe r i e n c e d s ign i f i c a n t c o n t i n e n t a l gr o w t h i n t h e A r c h e a n,m a i n ly c o n c e n t r a t e d i n t h e P a l e o a r c h e a n(3.63.3 G a)a n d N e o a r c h e a n(2.7 2.6 G a),a n d u n d e r w e n t m u l t i-s t age r e c o n s t r u c t i o n(3.4 3.2 G a,3.0 2.8 G a,2.72.5 G a,2.0 1.8 G a,0.9 0.6 G a a n d 0.1 G a).A c c o r d i ng t o c o mpr e h e n s i v e a n a lys i s,t h e s o u t h e r n D a b i e o r oge n s h o u l d r epr e s e n t b a s e m e n t o f s u b d u c t i o n pl a t e t h a t w a s n o t i n v o l v e d i n d e ep s u b d u c t i o n a n d a t l e a s t m o d i f i e d by m u l t i-s t age t e c t o n o-t h e r m a l e v e n t s i n t h e P a l e opr o t e r o z o i c a n d N e opr o t e r o z o i c r e l a t i ng t o t h e f o r m a t i o n o f t h e C o l u m b i a a n d b r e a k up o f t h e R o d i n i a s upe r c o n t i n e n t s,r e spe c t i v e ly.3 0 0 徐大良,邓 新,彭练红,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)K e y w o r d s:D a b i e s h a n o r oge n i c b e l t;A r c h e a n;P r o t e r o z o i c;P r e c a m b r i a n;x e n o c rys t i c/i n h e r i t e d z i r c o n;c r u s t a l gr o w t h a n d r e c o n s t r u c t i o n摘 要:蕴藏在年轻造山带中的古老陆壳基底是揭示陆块早期构造事件和演化的良好载体。碰撞造山带中俯冲盘大陆基底一般位于多层次地壳结构的下部而难以在地表广泛出露,而浅表火成岩中的捕获/继承锆石可以用来示踪大陆地壳深部古老物质的组成和演化。本文报道了在大别山南缘8件中生代脉岩(1 4 01 2 7 M a)中新发现捕获/继承锆石的U-P b年龄和H f同位素组成特征,用以探讨鲜有关注的大别山碰撞造山带俯冲盘陆壳基底的组成和演化等关键问题。捕获/继承锆石U-P b年龄显示出显著的前寒武纪峰值年龄,记录了丰富的3.4 4 3.2 3 G a、2.9 9 2.8 2 G a、2.7 9 2.6 0 G a、2.4 7 G a、2.0 0 G a、1.8 2 G a、0.8 9 G a、0.8 2 0.7 8 G a和0.7 1 0.5 9 G a等多阶段岩浆事件,以及3.2 8 G a、2.8 7 G a、2.7 3 G a、2.5 1 G a、1.9 8 G a和0.8 0 G a等六期变质事件。捕获/继承锆石的H f同位素显示大别山南缘在太古宙发生过显著的陆壳生长,主要集中在古太古代(3.6 3.3 G a)和新太古代(2.72.6 G a),并经历了多期次的陆壳再造(3.43.2 G a、3.02.8 G a、2.7 2.5 G a、2.0 1.8 G a、0.9 0.6 G a和0.1 G a)。综合分析认为大别山南缘应代表了未卷入深俯冲的俯冲盘早前寒武纪陆壳基底,并至少经历了古元古代、新元古代等多期次岩浆构造热事件的叠加改造,其形成分别与C o l u m b i a超大陆和R o d i n i a超大陆的聚合与裂解有关。关键词:大别山碰撞造山带;太古宙;元古宙;前寒武纪;捕获/继承锆石;地壳生长与再造中图分类号:P 5 4 2;P 5 3 4 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-2 3 2 1(2 0 2 3)0 4-0 2 9 9-0 0 1 80 引言大陆地壳是人类赖以生存地球的档案库,也是地球有别于其他类地行星的重要标志之一,它记录了地球演化过程中所经历的诸多里程碑式的地质事件。因此,探究大陆地壳的起源、生长和演化是固体地球科学当下最重要和最热门的科学问题之一1-2。扬子陆块是中国最大的克拉通化陆块之一,一系列来自碎屑锆石或捕获/继承锆石年代学证据均显示扬子陆块广泛存在早前寒武纪陆壳基底3-7。然而,因后期构造强烈改造和巨厚沉积物覆盖,早期基底仅零散分布于扬子陆块北缘和西南缘,有限出露的基底限制了对扬子陆块早期陆壳形成、生长和演化的深入理解。长期以来,对早前寒武纪地质的研究多集中在稳定的克拉通内部结晶基底,而对于卷入年轻造山带中的古老基底物质则研究较少8。大别山是三叠纪华南陆块俯冲进入华北陆块之下形成的陆陆碰撞造山带,以发育典型的超高压变质带而闻名于世,现今地表出露的构造 岩石单元自北向南依次为北淮阳浅变质岩带、北大别高温超高压变质杂岩带、中大别中温超高压变质岩带、南大别低温榴辉岩带和宿松变质杂岩带9-1 1。大量的年代学研究显示大别山核部3个超高压变质单元内花岗片麻岩和部分榴辉岩1 2-1 5、大别山南缘(即前人所称的宿松变质杂岩带)花岗质片麻岩1 6-1 8的原岩年龄均主要形成于新元古代8 0 0 7 0 0 M a,表明大别山应卷入了扬子陆块北缘以新元古代双模式岩浆岩为主的前震旦纪基底岩石。而大别山内少量零散分布的古老陆壳包体1 9-2 1和碎屑锆石年代学证据4-5,2 2均暗示大别山还存在早前寒武纪古老陆壳基底。基于区域构造分析和大比例尺专题地质填图,徐大良等在大别山南缘识别出一套具较大出露规模的太古宙古元古代变质杂岩,进一步提出该变质杂岩可能代表了未卷入三叠纪大陆深俯冲的扬子陆块北缘早前寒武纪俯冲陆壳基底2 3。而受限于多期次造山事件和岩浆活动的叠加改造,大别山南缘早前寒武纪陆壳基底的组成、性质和演化特征仍不清晰,限制了对扬子陆块北缘各陆壳基底时空差异性的深入认知。岩浆岩中常存在捕获自岩浆源区或浅部围岩中的锆石捕虏晶和继承锆石,这些捕获/继承锆石因与母体岩浆之间的物质交换程度更低,能够更加有效地揭示“隐藏”在大陆地壳深部物质的岩浆事件、物质组成等重要信息6,2 4。与岩浆岩和碎屑锆石相比,岩浆岩中捕获/继承锆石还具有原位性和完整性等两个明显的优势,因而成为示踪不同大地构造单元陆壳深部古老物质组成和演化的新方向3,6,2 4-2 6。最近,笔者在大别山南缘开展区域地质调查工作中新识别出一系列中生代脉岩,并发现这些脉岩样品中均存在大量的前寒武纪捕获/继承锆石,是深入研究大别山南缘蕴藏的古老基底陆壳物质组成、生长和演化的理想对象。鉴于此,本文以大别山南缘中徐大良,邓 新,彭练红,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)3 0 1 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)生代脉岩为研究对象,开展了野外地质特征、岩相学、锆石U-P b测年和原位L u-H f同位素组成分析,研究结果不仅是全面理解大别山碰撞造山带俯冲盘早期陆壳的组成、生长与演化的有效补充,而且将为扬子陆块的前寒武纪构造演化历史提供重要的资料。图1 大别山南缘区域构造简图(据文献1 0,2 3,2 7-2 8 修编)F i g.1 G e o l o g i c a l s k e t c h m a p s h o w i n g m a j o r t e c t o n i c u n i t s o f t h e s o u t h e r n D a b i e o r o g e n.M o d i f i e d a f t e r 1 0,2 3,2 7-2 8.1 区域地质概况1.1 区域构造特征大别山南缘(即前人所称的宿松变质杂岩带)夹持于北侧超高压变质岩带和南侧扬子陆块北缘前陆褶冲带之间,北侧以浠水断裂和太湖马庙断裂分别与北大别高温超高压变质杂岩带和南大别低温榴辉岩带相隔,南西侧和南东侧分别以襄樊广济断裂带和郯庐断裂带与扬子北缘前陆褶冲带相邻,总体上 构 成 了 一 个 向 南 突 出 的 弧 形 构 造 单 元(图1)1 0,2 7-2 8。大别山南缘出露的岩石组合较为复杂,在其东北段的安徽省宿松地区研究程度相对较高4,9,1 5-1 6,2 2,2 7,而位于湖北省浠水 蕲春地区的主体部分则研究程度较低。最新的资料显示,带内的大别杂岩(亦被称为大别(岩)群或大别山(岩)群)主要由变质表壳岩组合、变质(超)镁铁质岩组合和片麻岩组合等组成,对其物质组成和形成时代一直缺乏深入细致的研究,近年来从中解体出少量的古元古代片麻状花岗岩1 6,2 7和新太古代片麻岩2 8,表明大别杂岩中有早前寒武纪变质基底的残留。宿松杂岩以发育一套含磷片岩系为特色,早期的研究常称之为宿松(岩)群或红安(岩)群,实际上亦为一套由变质磷块岩、大理岩、片岩、花岗质片麻岩和变质基性 超基性岩等组成的变质杂岩,时代多置于中新元古代9,1 6,2 2,2 9。武当岩群主要位于研究区最南侧,为一套以变质沉积岩夹中酸性火山岩为主的浅变质岩石组合,形成于新元古代晚期2 9。大别山南缘经历了复杂多期的变质变形作用,变质作用主体表现为绿帘角闪岩相2 2,带内片理和片麻理总体倾向北东或南西,韧性剪切变形较为发育。3 0 2 徐大良,邓 新,彭练红,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)1.2 中生代脉岩大别山造山带在经历了早中生代俯冲 碰撞造山后,发育了大量的晚中生代碰撞后岩浆岩,以中酸性花岗岩体为主,在超高压变质带中亦发育许多近同期的中酸性脉岩和基性脉岩,其形成可能与造山a正长岩脉侵入到变质表壳岩中;b闪长岩脉侵入到花岗质片麻岩中;c变基性岩脉侵入到花岗质片麻岩中;d正长岩脉;e闪长岩脉;f变基性岩脉。Q t z石英;P l斜长石;A b钠长石;H b l角闪石;B t黑云母。图2 大别山南缘中生代侵入岩脉的野外和镜下特征F i g.2 T e r r a i n f e a t u r e a n d m i c r o s c o p i c c h a r a c t e r i s t i c s o f M e s o z o i c i n t r u s i v e d y k e s i n t h e s o u t h e r n D a b i e o r o g e n带的去山根过程有关3 0-3 1。而在大别山南缘该时期的脉岩却很少发育。近年来,笔者在大别山南缘开展区域地质调查工作中,新识别出一系列中生代的脉岩,这些脉岩多零星出露,侵入到变质变形的花岗质片麻岩或大别杂岩之中,它们与围岩之间的接触界线较为截然(图2)。脉岩走向以北西 南东向为主,多倾向北东,一般倾角陡倾,少量顺围岩片麻理产出而倾角较缓。单条脉宽约数十厘米至数米不等,露头尺度大多数延伸较稳定,少量脉岩逐渐尖灭。大部分脉体变形较弱,部分脉岩遭受较强的剪切构造应力作用而发育变质重结晶或糜棱岩化,镜下可见岩石中多条细脉已褶皱呈肠状,表明脉岩经历了后期构造热事件的改造。根据脉岩的岩石学、地球化学特征大致将其划分为3类,分别为正长岩脉、闪长岩脉和变基性岩脉。2 样品采集与分析方法本次用于年代学分析的样品主要包括3件正长岩脉、2件闪长岩脉和3件变基性岩脉,分别采自于大别山南缘的蕲春县王家塆、翁门和宿松县柳坪等地,具体采样位置见图1和表1。正长岩脉类岩性主要为正长斑岩,多呈灰白色,具变余斑状结构,块状构造,变余斑晶主要为斜长石和少量黑云母,含量约1 5%3 0%;基质粒度较细,主要矿物为斜长石、石英和少量的黑云母、绿帘石、磁铁矿等(图2 d),斜长石表面轻度绢云母化,黑云母沿边部常退变为白云母。闪长岩脉类岩性主要为闪长玢岩,多为灰白色,风化后呈土黄色,具变余斑状结构,块状构造,变余斑晶多为角闪石,部分被黑云母交代而仅保留其柱状晶形轮廓,在岩石中零散分布,含量约1 0%2 0%;基质中矿物主要为斜长石、黑云母、石英和少量的阳起石、绿帘石等(图2 e),其中黑云母、阳起石和绿帘石均为角闪石退变次生产物。变基性岩脉类岩性主要为辉绿岩或辉长岩,多呈灰绿色,多具鳞片粒柱状变晶结构,局部为变晶糜棱结构,片状构造,主要矿物成分为角闪石、黑云母、斜长石(钠长石),以及少量的石英、绿帘石、磁铁矿等(图2 f),黑云母多强烈定向,是角闪石退变的产物,斜长石多定向排列破碎钠长石化,伴有少量绿帘石形成。锆石分选工作委托廊坊宇能矿岩技术服务有限公司完成,锆石制靶、透射光、反射光、阴极发光(C L)照相均在南京宏创地质勘查技术服务有限公司完成。锆石U-P b定年、微量元素含量和原位L u-H f同位素分析均在中国地质调查局武汉地质调查中心同位素地球化学实验室完成。锆石U-P b定年和微量元素含量分析仪器为R E S O l u t i o n L R/S 1 5 5 1 9 3 n m A R F准分子激光剥蚀系统和i C A P-Q型电感耦合等离子体质谱的联用装置(L A-I C P-M S)。徐大良,邓 新,彭练红,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)3 0 3 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)表1 大别山南缘中生代脉岩中捕获/继承锆石年龄统计表T a b l e 1 S t a t i s t i c a l T a b l e o f x e n o c r y s t i c/i n h e r i t e d z i r c o n a g e s o f M e s o z o i c d y k e s i n t h e s o u t h e r n D a b i e o r o g e n样品号点位名称分析点数捕获/继承锆石数量捕获/继承锆石峰值年龄/M a年龄解释D 9 0 4-23 0 1 7 1 3.7 1 1 5 3 0 2 0.9 正长岩脉1 3 07 48 1 2、1 9 8 5、2 4 7 0、6 8 8、2 9 3 2 2 6 0 2岩浆锆石2 4 3 3变质锆石D 9 6 43 0 1 3 5 0.7 1 1 5 3 2 5 7.6 正长岩脉7 04 77 9 9、1 9 8 5、2 3 8 0、2 6 5 2岩浆锆石2 5 6 6、2 0 5 4、1 9 7 6变质锆石D 9 1 23 0 1 3 5 9.1 1 1 5 3 2 3 8.3 正长岩脉1 1 08 22 0 0 3、8 0 3、2 4 7 9、2 8 7 3 2 5 9 1岩浆锆石2 7 3 3、2 0 2 4、2 0 1 3、1 9 0 2、8 0 4、4 7 0变质锆石D 9 1 0-23 0 1 3 1 3.1 1 1 5 3 3 1 5.6 闪长岩脉5 51 42 0 0 4、2 4 5 5、7 9 1 7 2 4岩浆锆石D 9 6 1-73 0 1 9 1 1.4 1 1 5 5 5 2 1.8 闪长岩脉7 04 71 9 8 5、2 7 3 5、2 9 0 2、2 6 1 2岩浆锆石2 7 3 6、2 2 9 8、1 9 7 3变质锆石D 9 6 6-63 0 1 6 5 4.1 1 1 5 2 9 5 5.8 变基性岩脉9 06 11 8 2 2、3 3 7 6、2 9 5 8 2 1 9 8岩浆锆石3 2 8 5变质锆石D 7 4 6 6 n3 0 1 6 5 5.9 1 1 5 3 0 3 6.2 变基性岩脉9 08 52 9 2 9、1 9 9 4、2 7 7 6 2 4 4 3、8 2 1岩浆锆石2 9 1 5 2 8 6 1、2 5 1 0、2 1 5 5、2 0 7 2、2 0 4 0、1 9 8 4 1 9 8 0变质锆石D 9 5 2 3-13 0 1 1 1 7.7 1 1 5 1 7 4 3.4 变基性岩脉1 0 56 72 4 6 0、8 1 3、2 0 0 7、3 2 8 7 2 8 2 2岩浆锆石2 5 0 2变质锆石样品测试时,分析所用激光束斑直径为2 9 m,激光束能量密度和频率分别为5 J/c m2和6 8 H z。采用国际锆石标准9 1 5 0 0作为外部标准进行同位素分馏校正,同时利用N I S T 6 1 0为外标、2 9S i为内标来定量计算锆石的微量元素含量。单个数据点误差为1。样品中锆石的U-P b同位素组成和元素含量采用软件I C P M S D a t a C a l3 2进行数据处理分析,并采用I s o p l o t R软件进行锆石年龄计算及谐和图的绘制。本文不考虑谐和度小于9 0%的测点,同时对U-P b年龄大于1 0 0 0 M a的锆石,采用2 0 7P b/2 0 6P b年龄,对小于1 0 0 0 M a的锆石,采用2 0 6P b/2 3 8U年龄。锆石L u-H f同位素分析所用仪器为R E S O l u-t i o n L R 1 9 3 n m激光剥蚀系统和N e p t u n e p l u s多接收电感耦合等离子体质谱的联用装置(L A-I C P-M S)。分析点选在锆石U-P b年龄测试点上或附近(图3)。激光束斑直径为4 3 m,激光剥蚀时间6 0 s,激光频率6 8 H z,激光能量密度为5 J/c m2。分析过程中采用锆石标准物质9 1 5 0 0、P L E作为监控 样,1 7 6L u对1 7 6H f的 干 扰 采 用1 7 6L u/1 7 5L u=0.0 2 6 5 6进行校正。1 7 6Y b对1 7 6H f的干扰采用实测无干扰1 7 3Y b进行校正,同时设定1 7 6Y b/1 7 3Y b比值为0.7 8 6 9 6来进行计算。锆石H f同位素数据处理分析同样采用软件I C P M S D a t a C a l3 2完成。3 分析结果3.1 锆石形态特征本次挑选出的锆石多为无色、透明的晶体,锆石颗粒大小不一,介于5 0 4 0 0 m。锆石形态结构各异,呈长 短柱状、次圆状 浑圆状、港湾状、不规则粒状;晶体自形程度不一,由自形晶至它形晶,总体反映其来源较为复杂。锆石阴极发光图像(图3)显示大部分锆石均具有明显的板状、韵律环带状和扇状环带的岩浆锆石结构特征;部分锆石显示出扇状分带、面状分带、无分带,指示可能为变质锆石;部分锆石具核(幔)边结构,边部多为暗色或亮色增生边;少量锆石内部裂纹较发育,或具蜕晶化内部结构特征,反映可能遭受了后期构造热事件的改造。部分变基性岩脉的锆石粒径普遍偏小,且以在源区混合或上升过程中捕获的次圆状 浑圆状锆石为主,而自形的原生岩浆锆石数量较少。3.2 锆石U-P b年龄特征对正长岩脉样品D 9 0 4-2进行了1 3 0个测点分析,获得1 0 0个有效年龄分布在2 9 3 2 1 2 5 M a,各测点年龄多位于谐和线上或附近(附表S 1,图4 a。限于篇幅,本刊纸版附表S 1省略,有需要者可向作者本人获取)。2 5颗2 0 6P b/2 3 8U年龄最小的锆3 0 4 徐大良,邓 新,彭练红,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)数字为锆石表观年龄和H f(t)值。图3 大别山南缘中生代侵入岩脉代表性锆石阴极发光图像F i g.3 C a t h o d o l u m i n e s c e n c e(C L)i m a g e s f o r r e p r e s e n t a t i v e z i r c o n s f r o m M e s o z o i c i n t r u s i v e d y k e s i n t h e s o u t h e r n D a b i e o r o g e n石T h/U值为0.0 11.9 4,其中3颗锆石(#4 3、#4 9和#7 2)的T h/U值小于0.1,可能受到热液流体的改造,其余2 2个测点均位于谐和线上,其谐和年龄为(1 3 81.9)M a(M S WD=4.6),代表了该正长岩脉的岩浆结晶年龄为早白垩世。剩余所测锆石的表观年龄主要分布于前寒武纪(n=7 0),存在明显的3个区间(图4 A),分别为8 9 36 1 2 M a、2 0 9 81 8 1 1 M a和2 9 3 22 3 2 8 M a,主要峰 值 年 龄 分 别 为 约8 1 2 M a、1 9 8 5 M a和2 4 7 0 M a,其T h/U比值为0.0 7 3.0 6,平均值为0.9 6。其中#1 0 2(2 4 3 3 M a)锆石的T h/U值小于0.1,结合锆石C L特征指示其可能为变质锆石,其余锆石的T h/U比值多大于0.3,指示为岩浆成因锆石。对正长岩脉样品D 9 6 4的7 0颗锆石进行了U-P b定年,获得5 4个有效年龄数据分布于2 7 1 8 1 3 6 M a,多数测点落在U-P b谐和线附近(附表S 1,图4 b。限于篇幅,本刊纸版附表S 1省略,有需要者可向作者本人获取)。6颗2 0 6P b/2 3 8U年龄最小的锆石T h/U值为0.0 2 1.3 5,其中最年轻的1颗锆石#9(1 3 6 M a)内部结构显示出蜕晶化特征,其T h/U比值为0.0 2,明显低于其他锆石,可能受到热液流体的改造;其他5颗锆石内部结构均显示出清晰的岩浆韵律环带和高T h/U值(0.7 81.3 5)的岩浆成因锆石特征,其锆石谐和年龄为(1 3 91.9)M a(M S W D=0.9),代表了该正长岩脉的形成徐大良,邓 新,彭练红,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)3 0 5 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)时代。剩余较老的锆石(n=4 7)表观年龄分布在8 9 15 9 1 M a和2 7 1 81 9 0 5 M a 2个 区 间(图4 B),主要峰值年龄为约7 9 9 M a,还存在3个次级峰值年龄,分别为约1 9 8 5 M a、2 3 8 0 M a和2 6 5 2 M a,其T h/U比值为0.0 92.4 8,平均值为1.0 4。大部分锆石的T h/U比值多大于0.3,锆石内部结构多具明显密集的岩浆振荡环带,显示为岩浆成因锆石特征。而有3颗锆石#5 2(1 9 7 6 M a)、#5 6(2 0 5 4 M a)和#3 3(2 5 6 6 M a)的T h/U值均小于0.1,其锆石内部结构显示为面状分带、扇状分带或无分带,指示其可能为变质成因锆石。共在正长岩脉样品D 9 1 2的1 0 8颗锆石上进行了1 1 0个数据点分析,获得9 3个谐和锆石U-P b年龄分布在2 8 7 3 1 3 1 M a,均落在锆石U-P b谐和线上或附近(附表S 1,图4 c。限于篇幅,本刊纸版附表S 1省略,有需要者可向作者本人获取)1 1颗2 0 6P b/2 3 8U年龄最小的锆石T h/U值为0.0 72.0 2,其中2颗锆石(#2 2和#8 1)的T h/U值小于0.1,可能受到热液流体的改造;其他9颗锆石具有较高的锆石T h/U值(0.2 62.0 2)和清晰的岩浆震荡环带,其锆石谐和年龄为(1 3 41.2)M a(M S WD=1.1),代表了该正长岩脉的形成年龄。剩余锆石的表观年龄主要分布于前寒武纪(n=8 0)的2个区间(图4 C),分别为1 0 3 36 0 1 M a和2 8 7 3 1 8 6 6 M a,主要峰值年龄为约8 0 3 M a和2 0 0 3 M a,次级峰值年龄为约2 4 7 9 M a和2 6 4 7 M a,其T h/U值为0.0 5 2.4 7,平均值为0.9 5。其中有1颗新太古代锆石(#3,2 7 3 3 M a)、3颗古元古代锆石(#3 5、#6 2和#8 3,2 0 2 41 9 0 2 M a)和1颗新元古代锆石(#2,8 0 4 M a)的T h/U比值0.1,结合锆石C L内部结构指示其可能为变质锆石,其余锆石的T h/U比值多大于0.3,均显示出岩浆成因锆石特征。此外,还存在1颗中元古代的岩浆锆石#9 7年龄为1 6 4 3 M a、1颗中生代的岩浆锆石#8 4年龄为2 2 1 M a和1颗早古生代的变质锆石#1 0 1年龄为4 7 0 M a。闪长岩脉样品D 9 1 0-2中5 5颗锆石的测点分析共获得了4 6个有效年龄数据,锆石U-P b年龄分布于2 4 7 2 1 2 9 M a,大多数数据点均落在U-P b谐和线附近,仅2颗古元古代锆石(#3 5、#1 7)可