228 高校地质学报 23 卷 2 期 皖南地区位于下扬子前陆带, 构造上属于江南隆起带东南缘 区内岩浆活动强烈, 发育大量晋宁期和燕山期岩浆岩, 岩性以花岗岩类为主 作为中国东部燕山期岩浆岩带的重要组成部分, 皖南地区为长江中下游和江南造山带这两个重要成矿带之间的区域, 在构造 - 岩浆 - 成矿

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1 2017 年 6 月, 第 23 卷, 第 2 期, 页 June2017,Vol 23,No 2, pp 高校地质学报 GeologicalJournalofChinaUniversities DOI: /j isn 皖南谭山岩体成因 : 年代学和地球化学制约 高冉, 闫峻, 李全忠, 刘晓强, 王思诺 合肥工业大学资源与环境学院, 合肥 摘要 : 皖南地区广泛发育燕山期岩浆岩, 可以划分为早 晚两个阶段, 年龄分别为 152~136Ma 和 136~122Ma 谭山岩体是其中一个出露面积较大的复式岩体, 主要发育两个侵入期次, 分别以二长花岗岩和钾长花岗岩为主 LA-ICP MS 锆石 U -Pb 定年获得二长花岗岩的成岩年龄为 128 5±1 7~126 7±1 7Ma, 而钾长花岗岩形成年龄为 128 2±1 6Ma, 均为晚阶段岩浆活动的产物 谭山岩体两种类型的岩性均表现出富碱 富铁 高 Ga/Al 比值 强烈亏损 Ba Sr, 并具显著的 Eu 负异常, 具有 A 型花岗岩的地球化学特征 两类岩石中锆石具有相似的 Hf-O 同位素组成,ε Hf (t) 值变化范围介于 -8 04~ 之间,δ 18 O 值介于 8 2 ~9 6 之间,Hf-O 同位素组成与下扬子广泛发育的新元古代地体中的锆石 Hf-O 同位素变化范围基本一致, 指示谭山岩体的岩浆起源于高温低压环境, 主体为下扬子中元古代增生地壳深熔作用的产物, 并有少量地幔物质的混合, 指示本地区在燕山期晚阶段岩浆作用期间处在强烈拉张的构造背景 关键词 : 锆石 ;Hf-O 同位素 ; 岩浆岩 ; 成因 ; 皖南中图分类号 :P 文献标识码 :A 文章编号 : (2017) PetrogenesisofTanshanPlutonintheSouthernAnhuiProvince: ChronologicalandGeochemicalConstraints GAO Ran,YANJun,LIQuanzhong,LIUXiaoqiang,WANG Sinuo SchoolofResourceandEnvironmentalEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China Abstract:TheYanshanianmagmaticrocksarewidelycroppedoutinsouthernAnhuiProvinceandcanbedividedintoanearlystage (152~136Ma)andalatestage(136~122Ma) Amongthem,theTanshancomplexplutonhasrelativelylargerexposure Twointrusive activitieshavebeenidentifiedinthisplutonwiththedominantrocktypesbeingmonzograniteandk feldspargranite LA-ICP MS zirconu-pbdatinggivesformationagesrangingfrom128 3±1 7Mato126 7±1 7Maformonzograniteand128 2±1 6Mafor K feldspargranite,indicatingthattheserocksbelongtothelaterstagemagmaticactivity Samplesofthetwokindsofrocksfrom Tanshanplutonhavegeochemicalcharacteristicsofconsistentenrichmentinalkaliandiron,highGa/Alratios,strongdepletioninBa andsr,andobviouslynegativeeuanomalies,showinggeochemicalsignaturesofa typegraniticafinity Zirconsfromthetwotypesof rocksgivesimilarvariationrangesofhf-oisotopiccompositionstothatoftheneoproterozoicteranes,whichwerewidelydevelopedin theloweryangtzeregionandhaveε Hf (t)valuesof-8 04to-2 47andδ 18 Ovaluesof8 2 to9 6 Integratedchronologicaland geochemicalresultsindicatethatthetanshanplutonwasderivedfrom meltmixingbetweendominantanatexisofthemesoproterozoic accretedcrustandminormantlematerialsunderahightemperatureandlow presurecondition,suggestingthatthelaterstage YanshanianmagmatisminthelowerYangtzeregionoccuredunderanintensiveextensionaltectonicseting Keywords:zircon;Hf-Oisotopes;magmaticrocks;petrogenesis;southernAnhuiProvince Correspondingauthor:YANJun,Profesor;E mail:junyan@hfut edu cn 收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( ) 作者简介 : 高冉, 女,1992 年生, 硕士研究生, 矿物学岩石学矿床学专业 ;E mail:gran914@163 com 通讯作者 : 闫峻, 男,1966 年生, 教授, 从事岩石学方面的研究 ;E mail:junyan@hfut edu cn

2 228 高校地质学报 23 卷 2 期 皖南地区位于下扬子前陆带, 构造上属于江南隆起带东南缘 区内岩浆活动强烈, 发育大量晋宁期和燕山期岩浆岩, 岩性以花岗岩类为主 作为中国东部燕山期岩浆岩带的重要组成部分, 皖南地区为长江中下游和江南造山带这两个重要成矿带之间的区域, 在构造 - 岩浆 - 成矿方面均具有过渡的特征, 近年来日益受到关注 (Xuetal,2010; 周翔等,2011,2012; 谢建成等,2012;Wuetal,2012;Zhouetal,2013) 皖南燕山期花岗岩类常以多期次侵入构成的复式大岩基及其周边的中酸性小岩株产出 时代上,Wu 等 (2012) 依据大量的锆石 U-Pb 定年结果, 将皖南中生代岩浆岩划分为两个阶段 :150~137Ma 和 137~122Ma 初步研究表明, 早阶段岩浆岩主要为弱过铝质钙碱性系列, 以花岗闪长岩为主, 为 I 型花岗岩 (Chenetal,1991; 薛怀民等,2009a) 翁望飞等 (2011a,b,c,d) 根据早阶段岩石具有高 Sr 低 Y 的地球化学特征, 将其厘定为 C 型埃达克质岩石 晚阶段岩浆岩主要为碱性系列, 以花岗岩为主, 多数具有 A 型花岗岩特征 ( 翁望飞等,2011a), 普遍表现出 Eu 的负异常, 部分岩体还呈现出 四分组效应 的稀土元素分布模式 ( 薛怀民等,2009b) 基于花岗岩 Nd 同位素组成和皖南地区元古界板溪群浅变质岩的相似性, 陈江峰等 (1993) 认为皖南燕山期岩浆岩起源于类似板溪群的地壳物质重熔, 并可能有幔源物质的加入 Xu 等 (2010) 对青阳 - 九华山复式岩体的研究认为, 这些岩石主要起源于晚太古代地壳的深熔作用, 并有少量地幔物质的加入, 并用结晶分异作用来解释晚期九华山岩体和早期青阳岩体地球化学特征上的差异 而薛怀民等 (2009a) 对太平 - 黄山复式岩体的研究认为, 早期太平岩体为扬子克拉通下地壳与亏损地幔混合, 并受到上地壳的混染 ; 晚期黄山花岗岩的物质来源主要为岩石圈地幔, 并可能有较多亏损地幔物质的加入 显然, 目前对于皖南燕山期岩石成因还存有较大争议 本文以皖南出露面积较大的谭山岩体为研究对象, 在野外地质调查的基础上, 开展岩石学 锆石年代学和 Hf-O 同位素, 以及元素地球化学的综合研究, 以期探讨岩石成因及其构造背景 1 地质背景和样品描述 下扬子地区处于扬子地块东部, 其北以襄樊 - 广济断裂 郯庐断裂为界与大别造山带 华北地块 分开, 南以江山 - 绍兴断裂为界和华夏地块接壤 ( 常印佛和吴言昌,1991) 以常州 - 阳新断裂为界, 下扬子地区又分为长江中下游地区和江南隆起带两个构造单元, 而江南隆起带包括新元古代基底广泛出露的江南造山带及其与长江中下游地区之间的江南过渡带, 皖南地区主要位于江南过渡带和江南造山带东北缘 ( 图 1a) 谭山岩体位于皖南地区西部, 其北侧紧邻常州 - 阳新断裂 ( 图 1b), 岩体总体呈北东向近椭圆形展布, 总出露面积约 140km 2 该岩体主要由 2 个期次侵入岩构成, 岩性从早到晚分别为二长花岗岩和钾长花岗岩, 两者呈侵入接触关系 岩体南侧和东南侧围岩为南华系休宁组含岩屑长石石英砂岩, 两者为呈侵入接触, 局部为断层接触关系 西侧和北侧的围岩为下寒武统黄柏岭组炭质页岩 中寒武统杨柳岗组薄层灰岩, 显示出明显的热接触或接触交代变质作用, 如角岩化形成堇青石变斑晶, 碳酸盐岩的大理岩化等 样品分别采自谭山岩体西南缘两期侵入的岩石, 采样位置见图 1b 样品 (12WN001 1) 呈似斑状结构, 块状构造, 主要由钾长石 (~35%) 斜长石 (~25%) 石英 (~25%) 和黑云母 (~7%) 组成 钾长石部分为条纹长石, 粒径 3 0~4 8mm, 具弱的高岭土化 ; 斜长石具聚片双晶, 弱绢云母化 ; 黑云母具弱绿泥石化 副矿物有磁铁矿 磷灰石和锆石等, 镜下定名为中粒二长花岗岩 ( 图 2) 样品 (12WN002-2) 为似斑状结构, 块状构造, 斑晶为钾长石 (~5%) 和斜长石 (~5%), 粒径大小一般为 1 5~4 5mm 基质为中细粒花岗结构, 主要由钾长石 (~30%) 斜长石 (~32%) 石英 (~ 25%) 和黑云母 (~3%) 组成, 基质中石英与碱性长石常呈文像交生, 构成花斑结构 副矿物有磁铁矿 榍石和锆石, 次生变化有绢云母化 高岭土化和绿泥石化 镜下定名为中细粒似斑状二长花岗岩 ( 图 2) 样品 (12WN003) 也为似斑状结构, 块状构造 斑晶为钾长石 (~5%), 粒径大小一般为 3 5~4 5mm 基质为中细粒花岗结构, 主要由钾长石 (~35%) 斜长石 (~15%) 石英 (~30%) 和黑云母 (~12%) 组成 副矿物有磁铁矿和锆石, 次生变化有绢云母化 高岭土化和绿泥石化 镜下定名为中粒钾长花岗岩 ( 图 2)

3 期 高冉等 皖南谭山岩体成因 年代学和地球化学制约 图 Ｆ 下扬子地区构造简图和 ｂ 谭山岩体地质简图 据 ５万地质图修改 Ｔ ｋ ｍ ｐ ｆ Ｌ ｗ Ｙ ｚ ｄ ｂ Ｇ ｋ ｍ ｐ ｆ Ｔ ｐ ｕ 分析方法 主量元素 在 澳 实 分 析 检 测 有 限 公 司 广 州 采用 ＸＲＦ方法测定 微量元素在合肥工业大学资 ５ ３Ｒ双内标 用 ＨＦ ＨＮＯ３ 密封消解法 采用 Ｉ 校正系统和模拟天然岩石含量组成比的基体匹配标 和 Ｈ双 模 式 结 合 下 准溶 液 做 内 外 标 在 Ｎ 检测 源与环境工程学院质谱实验室测定 使用溶液 电 ＣＰ ＭＳ 完成 仪器 感耦合等离子质谱仪 ＳＮ Ｉ 锆石阴极发光 ＣＬ 照相在锆年领航科技有 限公司 北京 进行 锆石激光原位 Ｕ Ｐｂ同位素 公司生产的 Ｉ ＣＰ ＭＳ７５ ｘ系列 采 型号为 Ａ 和微量元素测试在合肥工业大学资源与环境工程学

4 ３ 高 校 地 质 学 报 ３卷 期 ８ ６ ８ ６ 的 Ｏ Ｏ 比 值 通 过 ＶＳＭＯＷ 值 Ｏ Ｏ ５ 校正后 加上质量分馏校正因子 Ｉ ＭＦ ８ 即为 该 点 的 δ Ｏ 值 详 细 分 析 方 法 见 Ｌ 锆石 Ｈｆ同位素分析在中国地质大学 武汉 地质过程与矿产资源国家重点实验室进行 测试仪 Ｉ ＣＰ 器为激光剥蚀多接收杯等离子体质谱 ＬＡ ＭＣ ＭＳ 采用 Ｇ Ｌ ５ Ｌ ｍｂ ｄ Ｐ ｙ ｋ 德国 型 ＣＰ ＭＳ为 Ｎ ｐ ｕｐ ｕ 激光器为剥蚀系统 ＭＣ Ｉ 测试过程中实时获取了锆石样品自身的 βｙｂ用于 ７ ６ ７ ６ ７ ６ 校正 Ｙｂ和 Ｌｕ对 Ｈｆ的同量异位素的干扰 详 ｕ 锆石 Ｈｆ 细的分析方法见文献 Ｌ 同位素分馏校正和积分信号区间调整等离线处理采 ＣＰＭＳＤ Ｃ ８ 进行处理 用Ｉ ３ 分析结果 ３ 锆石 Ｕ Ｐｂ定年 选 取 谭 山 岩 体 三 件 样 品 ＷＮ ＷＮ 和 ＷＮ３ 进行锆石 Ｕ Ｐｂ同位素 定年 各样品 Ｕ Ｐｂ同位素分析结果列于表 典 型的 ＣＬ图像和分析点位置见图 ３ ＷＮ 的 锆 石 均 透 明 呈 微 黄 色 样品 ５μｍ 长宽比在 长柱状自形晶体 长 ３ 之间 在 ＣＬ阴极发光图像中具有典型的岩浆 Ｋｆ ｋ ｆ ｄ ｐ Ｂ ｂ Ｐ ｐ 锆石韵律环带 图 ３ 锆石的 Ｕ和 Ｔ含量分别为 ７４ ６ ６ ８７ ６和 ５ ４ ６ ３３５ ６ Ｑ ｚ ｑｕ ｚ Ｚ ｚ Ｔ Ｕ比 ６８ 谐和度 的测试点有 图 谭山岩体样品正交偏光镜下显微照片 ８±３７Ｍ和 个 但是有两个测试点年龄为 ５ ４±５４Ｍ 这与其他测试点年龄相差较大 Ｋｆ 钾长石 Ｂ 黑云母 Ｐ 斜长石 Ｑ ｚ 石英 Ｚ 锆石 Ｆ Ｍ ｐ ｐ ｆ ｋ ｆ ｍ Ｔ ｐ ｕ ｕ ｄ ｄ 院质谱实验室采用激光 电 感 耦 合 等 离 子 质 谱 仪 ＬＡ Ｉ ＣＰ ＭＳ 完成 应用 ＮＩ Ｓ Ｔ６ 玻璃作为元素外 ５ 进行同位素分馏校正 锆石标 标 锆石标样 ｄｔ ｋ作为同位素监控样 数据处理采用中国 样 Ｍｕ ＣＰＭＳ Ｄ Ｃ 软件完 地质大学 武汉 开发的 Ｉ 的样品点进行数据分析 采 成 选取谐和度 ｐ 软件绘制谐和图并计算加权平均年龄 用Ｉ 锆石微区原位 Ｏ同位素分析在中国科学院地 ｍ 质与地 球 物 理 研 究 所 离 子 探 针 实 验 室 的 Ｃ Ｉ ＭＳ ８ 型双离子源多接收器二次离子质谱仪上 ５标 准 锆 石 进行 仪 器 质 量 分 馏 校 正 采 用 ８ δ Ｏ Ｗ ｄ ｂ ｋ ４ 测 量 个测试 在计算加权平均年龄时予以扣除 其他 ６ ３ ８ Ｐ ｂ Ｕ ３ ± ３ ６Ｍ ３ ４ ８ 点的 年龄变化于 ±３Ｍ 经 计 算 得 出 加 权 平 均 年 龄 为 ８ ５± ７Ｍ 图 ４ 的锆石均透明 长柱状自形 样品 ＷＮ 晶体 长 ５μｍ 长宽比在 ４ 之间 在 ＣＬ阴极发光图像中同样具有典型的岩浆锆石韵 ４ 律环带 图 ３ 锆石的 Ｕ和 Ｔ含量分别为 ６７ ６ ８７６ ６和 ５５ ６ ４ ６ Ｔ Ｕ ７ ５ ６ 用于加权平均年龄计算的样品点有 比 ６ ３ ８ ３ ５ 个 Ｐｂ Ｕ ７Ｐｂ Ｕ 谐 和 度 均 ６ ３ ８ Ｐｂ Ｕ 年 龄 范 围 在 ±３ ４Ｍ ３８ ±４ ５ Ｍ 加权平均年龄为 ６ ７± ７Ｍ 图 ４

5 2 期高冉等 : 皖南谭山岩体成因 : 年代学和地球化学制约 231 Th ( 10-6 ) U ( 10-6 ) 1 LA-ICP MSU-Pb Table1 ZirconLA-ICP MSU-PbisotopicresultsoftheTanshanpluton 207 Pb/ 206 Pb 207 Pb/ 235 U 206 Pb/ 238 U 207 Pb/ 235 U (Ma) 206 Pb/ 238 U (Ma) 12WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN

6 232 高校地质学报 23 卷 2 期 1 Th ( 10-6 ) U ( 10-6 ) 207 Pb/ 206 Pb 207 Pb/ 235 U 206 Pb/ 238 U 207 Pb/ 235 U (Ma) 206 Pb/ 238 U (Ma) 12WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN

7 期 高冉等 皖南谭山岩体成因 年代学和地球化学制约 白色 红色和黄色圆圈分别代表代表 Ｕ Ｐｂ同位素 Ｈｆ同位素和 Ｏ同位素分析点位置 数字标记 εｈｆ δ８ｏ测试结果 Ｔ ｗ ｄ ｄｙ ｗ ｐ Ｕ Ｐｂ Ｈｆ ｄｏ ｐ ｙ Ｔ ｕｍｂ ｐ εｈｆ ｙ ｚ ｄ ｕ δ８ｏ 图 ３ 谭山岩体代表性锆石样品的阴极发光 ＣＬ 图像 Ｆ ３ Ｃ ｄ ｕ ｍ ＣＬ ｍ ｆ ｐ ｖ ｚ ｆ ｍ Ｔ ｐ ｕ 图 ４ 谭山岩体锆石 Ｕ Ｐｂ谐和图解 Ｆ ４ Ｕ Ｐｂ ｄ ｄ ｍ ｆｚ ｆ ｍ Ｔ ｐ ｕ ３３

8 234 高校地质学报 23 卷 2 期 样品 12WN003 的锆石均透明, 短柱状他形晶体, 长 100~200μm, 长宽比在 1 1~2 1 之间,CL 阴极发光图像中具有典型的岩浆锆石韵律环带 ( 图 3), 锆石的 U 和 Th 含量分别为 ~ 和 ~ ,Th/U 比 0 25~ 个测点中, 206 Pb/2 38 U- 207 Pb/ 235 U 谐和度 >90% 的样品点有 24 个, 有 1 个测试点年龄为 922±23Ma, 亦与其他测试点年龄相差甚远, 为继承锆石年龄 其余 23 个测试点的 206 Pb/ 238 U 年龄范围在 121 4±3 7Ma 到 133 5±3 9Ma, 加权平均年龄为 128 2±1 6Ma( 图 4); 所有样品的 Th 和 U 之间具有明显的正相关性, 这些特点符合岩浆成因锆石 Th/U 比值大于 0 4,Th 和 U 正相关的特点 ( 吴元保和郑永飞,2004), 说明本次测试样品均为岩浆锆石, 其年龄可代表岩浆的侵位年龄, 测试结果说明它们均为早白垩世岩浆活动的产物 3 2 主量和微量元素 主量元素分析结果列于表 2 结果显示, 谭山岩体二长花岗岩 (12WN001 1 和 12WN002 2) 和钾长花岗岩样品 (12WN003) 均给出较高的硅含量, 其 SiO 2 变化范围为 73 46%~76 42%, 在 TAS 图解中 ( 图 5a), 样品点均位于花岗岩区域, 为钙碱性系列 同时,Na 2 O (3 0%~3 41%) 和 K 2 O (4 98%~5 96%) 含量较高, 全碱含量为 8 45%~ 9 37%, 属高钾钙碱性系列 ( 图 5c) Al 2 O 3 (12 72%~14 36%) 适中, 其 A/CNK=1 06~1 08, 为弱过铝质花岗岩 ( 图 5e) 谭山岩体的微量元素分析结果列于表 2 二长花岗岩和钾长花岗岩样品的稀土和微量元素特征类似, 均表现为富集 LREE 平坦的 HREE 配分型式以及显著的 Eu 负异常 ( 图 6a) δeu 值为 0 34~ 0 58,Nb/Ta 比值 (7 17~9 15) 和 Ba/Rb 比值 (0 92~3 76) 较低,Rb/Sr 比值 (3 68~4 41) 较高, 表现出显著的元素分馏现象 这些样品都显著亏损 Ba Nb Zr 和 Sr 以及富集 Rb Th 和 U ( 图 6b), 具有典型壳源岩石的特征 3 3 锆石 Hf-O 同位素特征 谭山岩体三件样品 ( 共 36 个测点 ) 的 Hf-O 同位素测定结果列于表 3 它们的 Hf O 同位素组成变化范围均较小, 其中二长花岗岩样品 (12WN001 1) 中 11 颗锆石的 176 Hf/ 177 Hf= ~ , 平均值为 ; 相应的 表 2 谭山岩体主量元素 (wt %) 和微量元素 ( 10-6 ) 分析结果 Table2 Major(wt %)andtraceelement( 10-6 ) resultsofthetanshanpluton 样品号 12WN WN WN WN WN003 SiO TiO Al 2 O Fe 2 O3 T MnO MgO CaO K 2 O Na 2 O P 2 O 烧失 总量 全碱 A/NK A/CNK Co Ni Cu Zn Ga Ge Rb Sr Y Zr Nb Cs Ba La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta Pb Th U REE δeu La N /Yb N LREE/HREE Ga/Al 注 : 全碱 =(Na 2 O+K 2 O)%;A/CNK=A1 2 O 3 /(CaO+Na 2 O+K 2 O), 分子比 ; A/NK=A1 2 O 3 /(Na 2 O+K 2 O), 分子比

9 2 期高冉等 : 皖南谭山岩体成因 : 年代学和地球化学制约 235 图例中带的数据引自文献 ( 褚平利等,2014) 图 5 谭山岩体 :(a)tas 图解 ;(b)k 2 O-Na 2 O 相关图 ;(c)sio 2 -K 2 O 相关图 ;(d)sio 2 -FeO T / (FeO T +MgO) 相关图 ;(e)a/cnk - A/NK 图解 ;(f)ga/al( 10 4 )-(Na 2 O+K 2 O) /Ca 2 O 相关图 Fig 5 ChemicalclasificationoftheTanshanpluton:(a)TASdiagram (afterwilsonetal,1989); (b)k 2 O-Na 2 Oplot;(c)SiO 2 -K 2 Oplot(afterLeMaitreetal,1989;Rickwoodetal,1989);(d)SiO 2 -FeO T / (FeO T +MgO)plot(afterFrostetal,2001;Frostetal,2011);(e)A/CNK-A/NKdiagram (aftermaniarand Piccoli,1989);(f)Ga/Al( 10 4 )-(Na 2 O+K 2 O) /Ca 2 O d iagram (afterwhalenetal,1987) Fig 6 图 6 (a) 谭山岩体稀土元素球粒陨石标准化配分图和 (b) 谭山岩体微量元素蛛网图 (a)chondrite normalizedreepaterns(normalizingvaluesarefromboynton,1984) and(b)primitivemantle normalized trace elementspidergrams(normalizingvaluesarefromsunandmcdonough,1989) forthetanshanpluton

10 236 高校地质学报 23 卷 2 期 3 Hf-O Table3 ZirconHf-OisotopicresultsoftheTanshanpluton 176 Yb/ 177 Hf 176 Lu/ 177 Hf 176 Hf/ 177 Hf Age(Ma) εhf (t) T DM1 (Ma) T DM C (Ma) δ 18 O( ) ±2σ 12WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN WN

11 2 期高冉等 : 皖南谭山岩体成因 : 年代学和地球化学制约 237 ε Hf (t) =-8 04~ -3 56, 平均值为 -6 20; δ 18 O=8 4 ~9 7, 平均值为 9 2 ( 图 7) 二 176 长花岗岩样品 (12WN002 2) 中 11 颗锆石的 Hf/ 177 Hf= ~ , 平均值为 ; 相应的 ε Hf (t) =-7 12~-3 02, 平均值 -6 12;δ 18 O=8 3 ~9 6, 平均值为 8 9 ( 图 8) 钾长花岗岩样品 (12WN003) 中 14 颗锆石的 176 Hf/ 177 Hf= ~ , 平均值为 ;ε Hf (t) =-8 00~-2 47, 平均值 -5 43; δ 18 O=8 2 ~9 6, 平均值为 8 8 ( 图 7) 总体上, 这些岩石样品之间的 Hf-O 同位素组成变化范围较为一致, 均表现出壳源的特征 图 7 谭山岩体锆石 Hf-O 同位素频数分布图 Fig 7 Histogramsofzirconε Hf (t)andδ 18 Ovaluesforthe Tanshanpluton 二长花岗岩和钾长花岗岩的形成时代基本一致 皖南地区燕山期岩浆作用的研究程度较毗邻的长江中下游地区要薄弱的多, 但近年来也陆续发表了不少高精度的年代学数据, 使得建立初步的年代学格架成为可能 结合岩石类型 时空分布 主微量元素特征和成矿特征, 皖南中生代岩浆活动可以划分为早 晚两个阶段, 分别为 152~136Ma 和 135~122Ma( 图 8) 早阶段岩性以花岗闪长岩为主, 包括高 Sr 低 Y 型侵入岩, 属于高钾钙碱性系列准铝质 I 型花岗岩, 主要以复式岩基中早期侵入体以及小型斑岩体形式产出, 如太平岩体 青阳岩体和城安岩体等大岩基, 以及与钨钼多金属成矿有关的东源 逍遥 竹溪岭等小型斑岩体 ( 周泰禧等,1988; 陈江峰等,1993; 薛怀民等,2009a; Xuetal,2010; Wu etal,2012; 张俊杰等, 2012; 周翔等,2012; 周洁等,2013) 晚阶段岩性以二长花岗岩和钾长花岗岩为主, 也为高钾钙碱性系列准铝质 I 型花岗岩, 但多数具有 A 型花岗岩特征, 常以复式岩体中晚期侵入体或独立大岩体形式产出, 如黄山岩体 九华山岩体 黟县岩体 大历山岩体 伏岭岩体和谭山岩体等 (Chenetal, 1991; 陈江峰等,1993; 周涛发等,2004; 薛怀民等,2009a; Xu etal,2010; Wu etal,2012; Zhouetal,2013) 4 2 岩石类型 A 型花岗岩这一术语是由 LoiseleandWones 于 1979 年提出的 (LoiseleandWones,1979), 不 4 讨论 4 1 谭山岩体形成年龄与皖南燕山期岩浆作用年代学格架 Wu 等 (2012) 获得谭山花岗岩 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年龄为 129 9±1 9Ma~131 4±2 2Ma, 赵玲 (2014) 获得谭山正长花岗岩 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年龄为 128 3±1 5Ma 本次针对谭山岩体中的二长花岗岩和钾长花岗岩的锆石定年结果分别为 128 5±1 7Ma 126 7±1 7Ma 和 128 2± 1 6Ma, 在误差范围内一致, 均为 127±2Ma 虽然野外观察显示二长花岗岩侵入时代稍晚, 但测年结果显示, 二长花岗岩和钾长花岗岩侵入时代间隔很小, 在锆石 U-Pb 测年精度范围内 本次定年结果表明, 谭山岩体均为早白垩世岩浆活动的产物, 图 8 皖南中生代岩浆岩年龄频谱图数据引自文献 ( 周泰禧等,1988; 刘昌实等,1990; 赵连泽等,1993; 陈江峰等,1993; 周涛发等,2004; 张虹等,2005; 薛怀民等,2009b; Xuetal,2010; 秦燕等,2010;Wuetal,2012; 周翔等,2012; 谢建成等,2012; 张俊杰等,2012;Suetal,2013; 周洁等,2013; Zhouetal,2013; 赵玲和陈志洪,2014; 王德恩等,2014) Fig 8 AgehistogramsoftheMesozoicmagmaticrocks inthesouthernanhuiprovince

12 238 高校地质学报 23 卷 2 期 同于 I 型和 S 型花岗岩是以其源区性质定义 (ChappelandWhite,1974),A 型花岗岩主要是根据岩体的构造背景和地球化学特征而命名 谭山岩体样品均表现出富碱 富铁和高 Ga 特征, 在相关图解上 ( 图 5b,d,f) 大部分投入 A 型花岗岩区域 另外, 谭山岩体样品表现出 Ba Sr 的高度亏损 Eu 的显著负异常 海鸥式 REE 配分型式等 ( 图 6), 这些均为 A 型花岗岩的典型特征 (Whalenetal,1987; 赵振华等,1999), 指示谭山岩体的岩石类型以 A 型花岗岩为主 谭山岩体样品中石英含量较高, 为 Si 饱和岩浆产物 采用 Watson 和 Harison(2005) 方法, 基于锆石原位微量元素测试结果 ( 数据略 ) 估算了锆石 Ti 饱和温度, 除了两个测点给出 1069 和 1121 的较高温度以外, 三个样品其余锆石测定点的 Ti 饱和温度计算结果介于 731~933 之间, 平均为 787 该温度显著高于长江中下游地区与多金属成矿有关的高 Sr 低 Y 型花岗闪长岩 (Wang andzhou,2012), 和长江中下游地区 A 型花岗岩类似 ( 彭戈等,2012), 符合 A 型花岗岩形成于相对高温环境的特征 Eby(1992) 根据化学成分将 A 型花岗岩进一步分成 A 1 型和 A 2 型二个亚类 ( 图 9) 从元素比值来看,A 1 亚类与洋岛玄武岩 (OIB) 具有一定的相似性, 侵位于裂谷环境或者由地幔柱或热点活动形成 A 2 亚类与地壳平均值和岛弧玄武岩具有一定的相似性, 它包括碰撞后花岗岩以及在漫长的高热流 花岗质岩浆作用阶段末期所侵位的花岗 岩 其成因模式为 : 由经历了一个大陆 - 大陆碰撞旋回或经历了岛弧岩浆作用的陆壳派生的岩浆所形成 ( 贾晓辉等,2009) 由于 Ce/Nb Yb/Ta 和 Y/ Nb 比值对于 A 型花岗岩而言相对比较稳定, 以此作为参数可以有效地区分这两个亚类 (Eby, 1990,1992) 在相关图解中 ( 图 9), 谭山岩体样品全部位于 A 1 花岗岩范围内, 指示谭山岩体形成的构造背景以板内拉张 ( 裂谷 ) 为主 4 3 岩石成因随着 SiO 2 含量的增加, 谭山岩体样品连同皖南地区燕山期各阶段岩浆岩的 TiO 2 Fe 2 O T 3 MgO CaO Al 2 O 3 和 P 2 O 5 呈现明显的负相关变化, 而 K 2 O 和 Na 2 O 含量变化表现为粗略的正相关 ( 图 10) 结晶分异或岩浆混合均能产生这种相关性 野外调查发现, 皖南地区只有第一和第二阶段侵入岩中常见暗色包体, 如青阳岩体和太平岩体, 而第三阶段花岗岩中几乎不含暗色包体 同样地, 谭山岩体的各类岩石中都没有发现暗色包体的存在 这种现象暗示岩浆混合可能只在第一和第二阶段岩浆岩中发生, 而对于第三阶段 A 型花岗岩, 岩浆混合对于其化学成分的变化不占主导地位 另外, 谭山岩体具有高 Si 含量, 且两种岩石类型具有相似的锆石 Hf-O 同位素组成, 说明结晶分异是造成谭山岩体成分变化的主要因素 在微量元素相关图解中 ( 图 11), 谭山岩体从二长花岗岩至钾长花岗岩, 显示清晰的斜长石的结晶分异以及少量的黑云母的结晶分异 另外, 在岩浆演化过程中,Nb 和 Ta 均表现为 图 9 谭山岩体 Y/Nb-Yb/Ta 和 Y/Nb-Ce/Nb 相关图解 Fig 9 DiagramofY/Nbvs Yb/TaandY/Nbvs Ce/NbfortheTanshanpluton

13 期 高冉等 皖南谭山岩体成因 年代学和地球化学制约 ３ Ｗｕ 周翔等 凌洪飞等 邢凤鸣和徐祥 ３ 皖南早期花岗闪长岩数据引自文献 薛怀民等 钱辉和夏军 唐永成等 Ｘｕ 周洁等 ３ Ｓ ｕ ３ 赵玉琛 ４ 姜耀辉等 邢凤鸣和徐祥 ３ 赵玉琛 ４ 姜耀辉等 Ｘｕ 中期二长花岗岩数据引自文献 凌洪飞等 Ｓ ｕ ３ 邱瑞龙 ６ 赵连泽等 ３ 钟华明等 ６ 晚期钾长花岗岩数据引自文献 薛怀民等 ３ 赵玉琛 ４ 姜耀辉等 唐永成等 Ｘｕ Ｓ ｕ ３ 邱瑞龙等 ６ 邢凤鸣和徐祥 ６ 张虹等 ５ 张舒等 图例中带 的数据引自文献 褚平利等 ４ 赵连泽等 ３ 钟华明等 谭山岩体 Ｈ ｋ 图解 图 Ｆ Ｈ ｋ ｄ ｍｆ Ｔ ｐ ｕ 不相容性 但 Ｔ的不相容性更强 故随着岩浆的 Ｔ比值逐渐减小 Ｓ主要在岩浆早期阶 演化 Ｎｂ 速降低 而 Ｒｂ恰恰相反 表现为高度不相容性 Ｓ比 随着岩浆的演化而高度富集 所以岩浆中 Ｒｂ 段富集 随着斜长石的结晶分异在岩浆中的浓度迅 值随分异程度的进行而快速增加 谭山岩体样品具

14 240 高校地质学报 23 卷 2 期 图中箭头指示黑云母 (Bt) 斜长石 (Pl) 和钾长石 (Kfs) 结晶分异趋势, 图例中带的数据引自文献 ( 褚平利等,2014) 图 11 谭山岩体 (a)eu-rb;(b)eu-ba;(c)eu-sr 和 (d)eu-yb 相关图 Fig 11 PlotsofEuversusRb(a),Ba(b),Sr(c),andYb(d)fortheTanshanpluton 有较高的 Rb/Sr 和较低的 Nb/Ta 比值, 同样指示了斜长石 黑云母等矿物较为强烈的结晶分异 近年来发展起来的锆石微区原位 Hf-O 同位素分析为示踪岩浆过程和源区性质提供了新的约束 (Hawkesandkemp,2006;Kempetal,2007) 谭山岩体样品的锆石 δ 18 O 值较集中, 分别在 8 2 ~ 9 7, 平均值为 8 9, 远高于与地幔平衡的锆石氧同位素组成 (δ 18 O=5 3±0 3%,Valyetal, 1998), 也高于典型的大洋俯冲板片部分熔融形成的具有埃达克质性质的岩石 (δ 18 O=6 4 ~7 3, Bindemanetal,2005), 指示谭山岩体的岩浆源区主体是壳源的 虽然小规模的 A 型花岗岩成分的岩浆可以通过幔源岩浆经历多阶段的分异演化而形成 (Shaoetal,2015), 但这种成因模式并不符合谭山岩体或整个皖南地区的 A 型花岗岩 因为幔源岩浆结晶分异形成的花岗岩在比例上是以基性岩为主, 酸性岩仅占不超过 10% 的体积, 比如长白山天池火山口周围的碱性流纹岩 (Shao etal,2015) 而皖南地区大面积分布的都是花岗岩类, 很少或几乎没有发现有基性岩的出露, 如此巨量的花岗岩类显然很难是通过幔源岩浆的结晶分异形成 另外, 谭山岩体中锆石高的 δ 18 O 值也不支持其为幔源岩浆强烈结晶分异形成的可能性 谭山岩体的锆石 ε Hf (t) 值介于 和 之间, 对应的两阶段模式年龄 (T DM2 ) 为 1 33Ga 至 1 68Ga 扬子地块出露的最老基底为崆岭群, 其中锆石的 Hf 同位素组成指示了 ~3 8Ga 和 3 2~ 3 4Ga 的地壳增生事件 (Zhangetal,2006;Guo etal,2014)( 图 12) 而太古代末期的陡岭杂岩中锆石给出了 2 4~2 6Ga 的地壳增生事件 (Huet al,2013) ( 图 12) 扬子地块最晚的一次大规模地壳增生事件发生在中元古代, 下扬子广泛发育的新元古代岩浆活动清晰地反映出中元古代增生地壳的活化 (Zhangand Zheng,2013; Wangetal, 2013) ( 图 12), 这些新元古代岩浆岩主要形成于

15 2 期高冉等 : 皖南谭山岩体成因 : 年代学和地球化学制约 241 值得注意的是, 虽然谭山岩体各岩石类型中锆石 Hf-O 同位素组成变化范围基本一致, 且全部落入下扬子中 新元古代基底的范围内 ( 图 13), 但它们的锆石 ε Hf (t) 和 δ 18 O 之间存在一个比较明显的负相关, 指示了一种二元混合的趋势, 指向交代岩石圈地幔端员 ( 图 13), 表明虽然形成谭山岩体的岩浆主体是中 新元古代地壳来源, 但也存在着少量幔源岩浆的物质贡献, 反映了该时期的壳幔相互作用 崆岭群中锆石数据引自文献 (Zhangetal,2006;Guoetal,2014); 陡岭杂岩中锆石数据引自文献 (Huetal,2013); 新元古代花岗岩中锆石数据引自文献 (ZhangandZheng,2013;Wangetal,2013) 图 12 谭山岩体锆石 t-ε Hf (t) 图解 Fig 12 t-ε Hf (t)diagramforzirconsfromthe Tanshanpluton 866~770Ma 之间, 其锆石 ε Hf (t) 值计算到 130 Ma 时期的变化范围为 0~-10, 锆石的 δ 18 O 值在 8 1 ~10 2 之间 (Zhang and Zheng, 2013; Wangetal,2013) 在锆石 Hf-O 同位素相关图上 ( 图 13), 谭山岩体样品中锆石 Hf-O 同位素组成和下扬子中 新元古代基底锆石 Hf-O 同位素组成的演化范围高度一致 (Wuetal,2006;Wanget al,2013), 和扬子地块太古代基底 (Guoetal, 2014) 以及晚古生代交代富集的岩石圈地幔 (Yan etal,2015) 的锆石 Hf-O 同位素组成有着明显的区别 ( 图 12), 这些都较为确切地指示了谭山岩体为扬子地块中元古代增生地壳深熔作用的产物 5 结论 (1) 谭山岩体二长花岗岩的形成年龄为 ±1 7~126 7±1 7Ma, 而钾长花岗岩形成年龄为 128 2±1 6Ma, 两种岩石类型的形成时代很接近, 均为早白垩世岩浆活动的产物 (2) 谭山岩体的二长花岗岩和钾长花岗岩都具有 A 1 型花岗岩地球化学特征, 其形成环境为板内拉张为主 (3) 皖南燕山期岩浆作用可以划分为早 晚两个阶段, 分别为 152~136Ma 和 135~122Ma 其中, 谭山岩体属于晚阶段岩浆岩, 其岩石类型和地球化学特征和皖南地区晚阶段岩浆岩基本一致 参考文献 (References): 常印佛, 吴言昌 长江中下游铜铁成矿带 [M]. 北京 : 地质出版社. 陈江峰, 周泰禧, 李学明 安徽南部燕山期中酸性侵入岩的源区锶钕同位素制约 [J]. 地球化学,21(3): 褚平利, 徐晓春, 王文俊 安徽石台中生代花岗岩类地球化学特征 [J]. 资源调查与环境,35(1): 贾晓辉, 王强, 唐功建.2009.A 型花岗岩的研究进展及意义 [J]. 大地构造与成矿学,33(3): 姜耀辉, 戚建, 刘红樱, 等 中浙赣皖相邻地区 A 2 型花岗岩 [J]. 火山地质与矿产,20(1): 凌洪飞, 翟建平, 章邦桐 皖南姚村花岗岩体环斑长石和暗色包体的成因机制 [J]. 地质论评,36(1): 刘昌实, 朱金初, 沈渭洲, 等 华南陆壳改造系列花岗岩类型划分和成岩物质来源 [J]. 地质学报,7(1): 太古代崆岭群中锆石数据引自文献 (Guoetal,2014), 下扬子新元古代基底和岩浆岩中锆石数据引自文献 (Wuetal,2006; Wangetal,2013), 与地幔氧同位素平衡锆石数据引自文献 (Valyetal,2005), 下扬子晚中生代交代富集岩石圈地幔数据引自 (Yanetal,2015) 图 13 谭山岩体锆石 Hf-O 同位素相关图 Fig 13 Plotofzirconε Hf (t)versusδ 18 Ovalues forthetanshanpluton 彭戈, 闫峻, 初晓强, 等 贵池岩体的锆石定年和地球化学 : 岩石成因和深部过程 [J]. 岩石学报,28(10): 钱辉, 夏军 皖南宁国 旌德一带花岗岩地球化学特征及成因 [J]. 安徽地质,20(3): 秦燕, 王登红, 吴礼彬, 等 安徽东源钨矿含矿斑岩中的锆石 SHRIMPU-Pb 年龄及其地质意义 [J]. 地质学报,84(4): 邱瑞龙 青阳岩体微粒包体及岩浆动力学特征 [J]. 岩石矿物

16 242 高校地质学报 23 卷 2 期 学杂志,(4): 唐永成, 曹静平, 支利庚, 等 皖东南区域地质矿产评价 [M]. 北京 : 地质出版社. 王德恩, 张元朔, 高冉, 等 下扬子天目山盆地火山岩锆石 LA-ICP MS 定年及地质意义 [J]. 资源调查与环境,35(3): 翁望飞, 支利庚, 徐生发, 等.2011a. 皖南及邻区燕山期 A 2 型花岗岩地球化学特征及岩石成因 [J]. 地质学刊,35(2): 翁望飞, 支利庚, 蔡连友, 等.2011b. 皖南中生代高钾钙碱性埃达克岩地球化学特征及成因 [J]. 地质调查与研究,35(2): 翁望飞, 曹诚, 支利庚, 等.2011c. 皖南燕山期高钾钙碱性埃达克岩厘定及岩石成因 [J]. 地质与勘探,47(6): 翁望飞, 曹诚, 支利庚, 等.2011d. 皖南及临区燕山期两个类型花岗岩地球化学对比与岩石成因 [J]. 矿物岩石地球化学通报,30 (4): 吴元保, 郑永飞 锆石成因矿物学研究及其对 U-Pb 年龄解释的制约 [J]. 科学通报,49(16): 谢建成, 陈思, 荣伟, 等 安徽牯牛降 A 型花岗岩的年代学 地球化学和构造意义 [J]. 岩石学报,28(12):7-20. 邢凤鸣, 徐祥 皖南中生代花岗岩类 Nd Sr Pb 同位素特点 [J]. 安徽地质,3(1): 薛怀民, 汪应庚, 马芳, 等.2009a. 皖南太平 - 黄山复合岩体的 SHRIMP 年代学 : 由钙碱性向碱性转变对扬子克拉通东南部中生代岩石圈减薄时间的约束 [J]. 中国科学 (D 辑 ),39(7): 薛怀民, 汪应庚, 马芳, 等.2009b. 高度演化的黄山 A 型花岗岩 : 对扬子克拉通东南部中生代岩石圈减薄的约束 [J]. 地质学报,8 (9): 张虹, 戴圣潜, 管运财, 等 皖南绩溪伏岭岩体岩石地球化学特征 [J]. 中国地质,32(3): 张俊杰, 王光杰, 杨晓勇 皖南旌德花岗闪长岩与暗色包体的成因 : 地球化学 锆石 U-Pb 年代学与 Hf 同位素制约 [J]. 岩石学报,28(12): 张舒, 张招崇, 艾羽, 等 安徽黄山花岗岩岩石学 矿物学及地球化学研究 [J]. 岩石学报,25(1): 赵连泽, 陈克荣, 张海进, 等 皖浙边界刘村花岗闪长岩中岩石包体的研究 [J]. 安徽地质,3(1): 赵玲, 陈志洪 皖南谭山岩体的锆石定年及地质意义 [J]. 资源调查与环境,35(3): 赵玉琛 皖南两花岗岩体的岩石学特征及成矿专属性判别 [J]. 安徽地质,4(4): 赵振华, 熊小林, 韩小东 花岗岩稀土元素四分组效应形成机理探讨 以千里山和巴尔哲花岗岩为例 [J]. 中国科学,29 (4): 钟华明, 姚仲伯, 许卫 九华山复式杂岩体的构成及主要特征 [J]. 安徽地质,(3): 周洁, 姜耀辉, 曾勇, 等 江南造山带东段旌德岩体锆石 LA- ICPMS 年龄和 Nd-Sr-Hf 同位素地球化学 [J]. 中国地质,40 (5): 周泰禧, 陈江峰, 李学明 安徽省印支期岩浆活动质疑 [J]. 岩 石学报,13(5): 周涛发, 袁峰, 侯明金, 等 江南隆起带东段皖赣相邻区燕山期花岗岩类的成因及形成的地球动力学背景 [J]. 矿物岩石, 24(3): 周翔, 余心起, 王德恩, 等 皖南东源含 W Mo 花岗闪长斑岩及成矿年代学研究 [J]. 现代地质,25(2): 周翔, 余心起, 杨赫鸣, 等 皖南绩溪县靠背尖高 Ba-Sr 花岗闪长斑岩年代学及其成因 [J]. 岩石学报,28(10): BindemanIN,EilerbJM,YogodzinskiGM,etal.2005.Oxygenisotope evidenceforslab derivedinmodernandancientsubductionzones [J].EarthandPlanetaryScienceLeters,235: BoyntonW V.1984.Geochemistryoftherareearthelements:meteorite studies[j].elservier,3(8):63~114. ChappelBW andwhitea JR.1974.Twocontrastinggranitetypes [J].PacificGeology,8(3): ChenJF,FelandKAandXingF.1991.Magmatismalongthesouthern marginoftheyangtzeblock.precambriancolisionoftheyangtze andcathysiablocksofchina[j].geology,9(3): EbyGN.1990.TheA typegranitoids:areviewoftheiroccurenceand chemicalcharacteristicsandspeculationontheirpetrogenesis[j]. Lithos,26(1-2): EbyG N Chemicalsubdivision ofthe A type granitoids: Petrogenesisandtectonicimplication[J].Geology,20(5): FrostBR,BarnesCG andcolinsw J,etal.2001.A geochemical clasificationforgraniticrocks[j].journalofpetrology,42(2): FrostCDandFrostBR.2011.OnFeroan(A type)granitoids:their CompositionalVariabilityand ModesofOrigin [J]. Journalof Petrology,52(4): GuoJ,GaoS,WuYB,etal Gagraniticgneisesfromthe YangtzeCraton,SouthChina:ImplicationsforEarlyArcheancrustal growth[j].precambrianresearch,242(3): HawkesCJandKempAIS.2006.Evolutionofthecontinentalcrust [J].Nature,433(6): HuJ,LiuXC,ChenLY,etal.2013.A~2.5Gamagmaticeventatthe northernmarginoftheyangtzecraton:evidencefromu-pbdating andhfisotopeanalysisofzirconsfrom thedoulingcomplexinthe SouthQinlingorogeny[J].ChineseScienceBuletin, KempAIS,HawkesCJ,PatersonBA,etal.2007.Episodicgrowthof thegondwanasupercontinentfrom hafnium andoxygenisotopesin zircon[j].nature,439(2): LeMaitreRW,BatemanP,DudekA.etal.1989.AClasificationof IgneousRocksandGlosaryofTerms[M].Oxford:Blackwel. LiXH,LiXW,WangXC,etal.2009.Roleofmantle derivedmagma ingenesisofearlyyanshaniangranitesinthenanlingrange,south China:InsituzirconHf-O isotopicconstraints[j].sciencein China(SeriesD),52(9): LiuYS,WangXH,WangDB,etal.2012.Triasichigh Mgadakitic andesitesfrom Linxi,InnerMongolia:Insightsintothefateofthe

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