太行山北段麻棚巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡及其意義

劉 陽, 李程明, 鄭 杰, 黃費新, 孫 赫, 唐 宇, 許 博

(1.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院,北京 100083;2.中國冶金地質總局礦產資源研究院,北京 100025;3.中國國土資源經濟研究院,北京 101149)

太行山北段麻棚巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡及其意義

劉 陽1,2, 李程明1, 鄭 杰2, 黃費新2, 孫 赫2, 唐 宇3, 許 博1

(1.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院,北京 100083;2.中國冶金地質總局礦產資源研究院,北京 100025;3.中國國土資源經濟研究院,北京 101149)

在太行山構造-巖漿-多金屬成礦帶上沿NNE向發育大量的中-酸性侵入巖,其中太行山北段阜平南部的麻棚巖體與石湖金礦成礦因素關系緊密,因此倍受關注。本文報道了麻棚巖體北部過渡帶中花崗閃長巖SHR IMP U-Pb年代學數據(125.0±3.4Ma),該年齡是目前已知太行山北段中生代侵入巖年齡值中最年輕的。同時這一結果表明,直至125Ma,太行山北段的巖漿活動依舊活躍;其次,該年齡對太行山北段NW向斷裂系統的活動時間進行了限定。

麻棚巖體 太行山 SHR IMP U-Pb年齡

L iu Yang,L iCheng-m ing,Zheng Jie,Huang Fei-xin,Sun He,Tang Yu,Xu Bo.Zircon SHR IM P U-Pb age ofMapeng gran ite complex and its implication in Northern Ta ihangM ounta ins[J].Geology and Exploration,2010,46(4):0622-0627.

太行山構造-巖漿-成礦帶內(劉占坡等, 2003)(圖1a)沿NNE向展布的燕山期中-酸性侵入巖體,不但與該區域內的多金屬礦床成因關系密切(鄧晉福等,2007),而且是揭開華北地區中生代以來構造格局演化問題的"鑰匙",因而日益受到地質學界的關注。已有很多學者從地質演化,巖石地球化學(牛樹銀等,1994;羅照華等,1999;Wang, 1999;Zhaoet al.,2001;Chenet al.,2003;Wuet al., 2005;喻學惠等,1996)及年代學(陳斌等,2005, 2006;劉陽等,2010)方面對它們進行了大量研究。出露于河北省靈壽縣新開鄉境內土嶺一石湖金礦西北部的麻棚巖體(圖1b)正是其中之一。

原冶金部520隊(冶金部520隊,1993)認為,該巖體是石湖金礦成礦主要熱源及礦源。而此后的研究成果(楊殿范等,1994;牛樹銀,1994;王啟超等, 1995;息朝莊等,2008;劉小濱,2009)更充分顯示了麻棚巖體與金礦體的形成關系密切(牛樹銀等, 1994)。然而,麻棚巖體的的精細年代學數據尚無報道。本文作者采用鋯石SHR IMP U-Pb測年方法,對該巖體的侵位年齡予以厘定,所獲得的年代學數據較為可靠。

1 地質背景

研究區(北緯113°57’～114°07’,東經38°50’～39°00’)位于太行山北段(圖1b)。區內廣泛出露太古界阜平群變質巖系,主要巖性為黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、淺粒巖夾斜長角閃巖,該套巖石地層單元普遍遭受強烈區域變質及混合巖化作用(河北省地質礦產局,1989);另外區內尚有零星第四系沿水系兩側發育。區內巖漿巖以燕山期花崗巖類為主,并以麻棚巖體為中心大量發育閃長玢巖(NE向)、煌斑巖(NW向)及輝綠巖(NW向)巖脈群。區內斷裂主要為不同時代形成的NW向、NWW向斷裂系統。

在大地構造位置上,研究區位于華北盆地西北緣與鄂爾多斯盆地東北緣之間。中生代中晚期以來,處于遠離活動板塊邊緣的大陸巖石圈板塊內部,其構造變形、巖漿活動、沉積作用復雜。

圖1 太行山北段金屬礦床(點)和巖體分布略圖(a)(Zhaoet al.,2001,劉陽等,2010)及麻棚巖體地質圖(b)(河北省地質礦產局,1989)Fig.1 a-Location map of metal deposits and rock masses in Northern Ta ihang M ounta ins(Zhaoet al.,2001; L iuet al.,2010);b-Location ofMapengrock mass(Bureau of geology and m ineral resources of Hebei Prov ine, 1989)

但區內沉積物質的大量缺失不利于區內中生代以來的地質研究工作,因而通過研究這一時代的巖漿作用恰恰彌補了這一不足。

2 麻棚巖體地質特征

研究主體麻棚巖體出露面積64.5km2,沿NNE向深大斷裂侵入(王自立等,2007),與圍巖阜平群地層成侵入接觸,巖體內部分帶明顯。巖體可分為中心相、過渡相和邊緣相,巖性依次為:斑狀花崗閃長巖、花崗閃長巖及石英閃長巖,各相之間并無截然界線,呈漸變過渡關系。

3 采樣位置和實驗方法

3.1 鋯石樣品的制備

鋯石的挑選經手工破碎至300μm,再經淘洗、電磁選、重液分選后在雙目鏡下挑選,得到含包裹體少、無明顯裂隙且晶型完好的純鋯石。然后將鋯石鑲于靶上并置于環氧樹脂內研磨、拋光,直至鋯石新鮮截面露出,清洗制成樣本(宋彪等,2002)。對靶上鋯石進行鏡下透射光和反射光拍照,最后鍍金,裝入SHRAMP-II激光質譜儀上以備分析。鋯石的陰極發光(CL)圖像在北京離子探針中心電鏡室完成(圖2)。

3.2 鋯石定年

鋯石定年在北京離子探針中心利用SHR IMPII完成,分析中以4-8nA的一次離子流沿靶上右側45°方向轟擊鋯石表面,激光束二次離子經能量聚焦后由離子計數器收集,并依照標樣進行修正(宋彪等,2002)。標樣鋯石TEM(DATA=417Ma)用于元素間分餾校正。鈾、釷、鉛含量的測定用標準斯里蘭卡鋯石SL13(U=2.38×10-4,t=572Ma)校正。每完成3-4點的樣品測試,即用TEM進行校正,如此交替進行,以保證監控和修正結果的準確性。

圖2 鋯石樣品陰極發光圖像(黑色圓點為激光剝蝕位置)Fig.2 Cathodolum inescence images of zircon (Black po ints are the positions of laser points)

數據處理及年齡計算采用軟件Squid1.0及Isoplot完成(Ludwig,2003)詳細的分析流程見宋彪等(2002)。年齡測定數據列于表1,U-Pb年齡諧和線及206Pb/238U加權平均年齡圖見圖3。

3.3 年齡結果分析

本次測試的7119(7119T W1)號樣品采自麻棚巖體北部過渡帶中(圖1b)。

本次共測試13個數據點,實際有效數據(測試)點8個,得到206Pb/238U加權平均年齡為125.0 ±3.4Ma。根據晶形可知,所測鋯石顆粒為巖漿鋯石,并且所測為生長環帶,所以年齡代表本次巖漿上侵活動。

4 討論

前人(冶金工業部520隊,1990;張亞雄等, 1994;王季亮等,1994;王啟超等,1995;喻學惠等, 1996)對不同測試方法所獲得的麻棚巖體年代學數據報道較多(表2),所測得的年齡在147.6～119Ma范圍內。但是,得到這些數據所利用的方法精確度相對不足。

由于鋯石具有封閉溫度高(>700℃)的特點,因此鋯石U-Pb測年法是目前公認的精細年代學測試方法。該方法主要可分為兩類(Simon L and NigelM,2007):一類是熱電離質譜法(T IMS),這種方法所獲得的年代學數值被認為最為精確,然而前期化學分離工作的要求條件苛刻,使得該方法難以推廣;另一類是激光剝蝕與電感耦合等離子體質譜法(LA-I CP-MS)及二次離子質譜法(SHR IMP)均屬表面原位測量方法,相對而言較熱電離質譜法對實驗環境要求低,且操作簡單,目前已得到廣泛應用。而其中又以SHR IMP U-Pb測試方法更加精確。太行山北段沿北東向出露大規模中生代巖漿巖帶,以中酸性巖為主,前人(陳智超等,2006;劉陽等, 2010)對太行山北段幾個巖體進行年代學研究得出(圖1、表2)的SHR IMP U-Pb年齡值均在139.8～129.0Ma范圍之內,而本文所報道的數據將這一區間加以擴大,由此限定太行山中生代巖漿活動的活躍期應在140～125Ma之間,而這一年齡范圍恰好屬于燕山運動第Ⅲ幕(晚燕山期)后期。

圖3 麻棚巖體7119號樣品等時線Fig.3 SHR IM P U-Pb Zircon concordia diagram of theMapeng gran ite

表1 麻棚巖體SHR IM P年齡測試數據表Table1 SHR IM P U-Pb isotopic age data of theMapeng gran ite

表2 麻棚巖體及其鄰區巖體的年代學數據Table2 Age data of the gran ites in Mapeng and neighboring area in northern Ta ihangM ounta ins

其次,太行山北段普遍發育大量走向NW的斷裂系統(圖1a,b;河北省地質礦產局,1989)均具有走滑特征。在麻棚巖體北部,該段裂系統切穿麻棚巖體過渡帶,并使該巖體產生了平面上約1km的斷距。由本文所報道的年齡數據亦可判定這一段裂系統的形成年代晚于125Ma。

需指出的是,本區的巖漿活動為成礦物質的遷移、富集提供了充足的熱液來源和驅動力,斷裂構造的發育和活動為成礦熱液的運移、沉淀和富集提供通道和良好的儲礦空間(Wyllieet al.,1962)。楊殿范和李高山(1994)指出,麻棚巖體的的巖漿分異性較好。而本次測得的年代學數據證明麻棚巖體所在周邊區域在125Ma左右仍為熱事件活躍期,這一年代早于華北地區金礦床形成(約120Ma)的時間(Yanget al.,2003)。由此進一步說明,直至此時段,麻棚巖體仍有機會為石湖金礦提供成礦物質并充當該礦的熱源。

由于時間倉促并未對該巖體中心相斑狀花崗閃長巖的年齡進行測試,這一工作將在今后進行補充研究。

5 結論

本文通過SHR IMP U-Pb測年法測得麻棚巖體過渡帶中花崗閃長巖年齡值為125±3.4Ma。

致謝 中國地質大學(北京)王瑜教授對測試工作的指導和幫助,中國地質大學(北京)張長厚教授對本文野外、室內直至成文過程中提出的寶貴意見。北京SHR IMP中心劉敦一研究員對測年工作的支持和幫助。特別鳴謝中國地質調查局張洪濤教授、陳仁義研究員以及中國地質科學院李錦軼研究員對本文的支持。

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The Zircon SHRIM P U-Pb Age ofMapeng Gran ite Complex in the Northern Ta ihang Shan M ounta ins and Its Implications

L IU Yang1,2, L ICheng-Ming1, Zheng Jie2, HUANG Fei-xin2, SUN He2, TANG Yu3, XU Bo1
(1.China University of Geosciences,Beijing 100083; 2.Institute of M ineral Rresources Research,China M etallurgical Geology Bureau,Beijing 100025; 3.Chinese Academy of Land and Resource Econom ics,Beijing 1011499)

A lot of inter mediate acid intrusions are distributed along the tectonic-magmatic-polymetallic metallogenic belt in the Taihang Shan Mountains of the NEE direction.TheMapeng complex granite in the southern Fuping in the northern TaihangMountains receivesmuch attention because of its close relationship with ore-for ming elements of the Shihu gold deposit.This paper reports the data of the SHR IMP U-Pb age(125.0±3.4 Ma) in the transitional zone of the northern Mapeng granite complex.This is the youngest among the data of the known Mesozoic intrusions in the northern Taihang ShanMountains.Meanwhile,this result shows that until125Ma themagmatic activityof the northern Taihang ShanMountainwas stillongoing,and it also defines the time span of activity of the NW fault-system in this area.

Mapeng granite complex,Taihang ShanMountains,SHR IMP,U-Pb age

book=7,ebook=295

P548+P597.1

A

0495-5331(2010)04-0622-06

2010-05-19;

2010-07-05;[責任編輯]張 萍。

國家自然科學基金項目(40672150)資助。

劉陽(1981年-),男,中國地質大學(北京)博士生,區域構造解析專業,主要從事太行山北段、岡底斯東段構造研究,E-mail:liuyang@cmgb.cn。