四川九龍新火山花崗巖體單顆粒鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年及其地質意義

馬國桃，姚 鵬，馬東方，高大發，汪名杰，李建忠，張慧華，陳敏華，梁 鯨

(1.成都地質礦產研究所，四川 成都 610081;2.四川里伍銅業股份有限公司，四川 九龍626200)

松潘-甘孜造山帶位于青藏高原東部，經歷了古特提斯和新特提斯兩個造山階段，發育巨厚的西康群復理石沉積，其構造形跡復雜，但主要構造變形發生在晚三疊世［1-3］。中生代時期，松潘-甘孜地體內的花崗巖漿活動(219±8Ma～185±3Ma)持續了大約30Ma［4］，這些花崗巖導致了印支晚期-燕山早期(190～160Ma)松潘-甘孜地區變質核雜巖成穹事件的發生［5-7］，形成了如江浪、長槍、恰斯、瓦廠等沿錦屏逆沖推覆帶呈鏈狀分布的變質核雜巖，沿這些變質核雜巖邊部分布一系列的銅、鉛、鋅礦床［8-10］，引起了許多學者的高度關注，取得了許多重要的研究成果。

新火山巖體是松潘-甘孜地區白堊紀花崗巖體群的重要組成部分，但一直以來對其研究比較薄弱。尤其在對該巖體的年代學研究上，缺少令人信服的數據。四川省地質局第一區域地質測量大隊曾在新火山以單礦物黑云母作鉀氬法測定絕對年齡值為131±5Ma，從而認為新火山花崗巖體形成于燕山期。筆者在前人研究工作基礎上，首次利用鋯石激光剝蝕等離子體分析技術(LA-ICP-MS)進行鋯石的U-Pb同位素精確定年，以期豐富對松潘-甘孜地質和礦產的研究成果，特別是對評價燕山運動對松潘-甘孜構造帶的影響和燕山期花崗巖與稀土、銅、鋅的成礦關系提供更多證據。

1 新火山花崗巖體概況

新火山巖體為似斑狀黑云母花崗巖，出露于九龍河與雅礱江匯合處，坐標大致為 E101°40′～E101°50′，N28°30′～ 28°36′。巖體似橢圓形，長軸與圍巖構造線一致，沿江浪背斜的北東翼侵入，接觸面均向北東傾斜，傾角一般為70°，面積約34km2。

圖1 新火山花崗巖體地質簡圖(據四川第一區域地質測量大隊修編)Fig.1 Simplified geological map of the Xinhuoshan granite masses

新火山花崗巖體(圖1)侵位于下奧陶統、二疊系地層中，兩者呈明顯的侵入接觸，與圍巖接觸面波狀起伏。前人依據巖石中礦物組分和結構及礦物結晶程度、顆粒大小等特征，將巖體劃分為兩個相帶:即邊緣相和內部相，兩個相帶為逐漸過渡關系。其中邊緣相似斑狀黑云母花崗巖的基質均由微粒-細粒的石英、微斜長石及更長石集合體組成，似斑晶由微斜長石及個別石英聚晶組成，中心相似斑狀黑云母花崗巖基質為細粒-中粒，似斑晶為粗粒的微斜長石，巖體出露完整。

2 樣品及分析方法

本次研究測年樣品的采集地點如圖1所示，采于新火山花崗巖體中心部位，坐標為 E101°45′02″，N28°32′30″，巖石新鮮，為灰白色中粗粒似斑狀花崗結構，主要由微斜長石、偏中性更長石、石英、黑云母及少量的角閃石、白云母組成。

測試樣品經人工破碎后，按常規重力和磁選方法分選出鋯石，最后在雙目鏡下挑選。鋯石樣品靶的制備與SHRIMP定年的鋯石樣品制備方法基本相同［11］。在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室的掃描電鏡加載陰極發光儀上完成鋯石的反射光和透射光及陰極發光(CL)顯微照相。測試點的選取首先根據鋯石反射光和透射光顯微照片進行初選，再通過CL照片反復對比，力求避開內部裂隙和包裹體以及不同成因的區域，以獲得較準確的年齡信息。

本文鋯石U-Pb同位素定年在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室(GPMR)利用LA-ICP-MS分析完成。激光剝蝕系統為GeoLas 2005，ICP-MS為Agilent 7500a。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補償氣以調節靈敏度，二者在進入ICP之前通過一個T型接頭混合。在等離子體中心氣流(Ar+He)中加入了少量氮氣，以提高儀器靈敏度、降低檢出限和改善分析精密度［12］。每個時間分辨分析數據包括大約20～30s的空白信號和50s的樣品信號。對分析數據的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算)采用軟件 ICPMSDataCal［13-14］完成。詳細的儀器操作條件和數據處理方法同Liu et al.(2008，2010)。

鋯石微量元素含量利用多個USGS參考玻璃(BCR-2G，BIR-1G和GSE-1G)作為多外標、Si作內標的方法進行定量計算(Liu et al.，2010).這些USGS玻璃中元素含量的推薦值據GeoReM數據庫(http://georem.mpch-mainz.gwdg.de/)。 U-Pb 同位素定年中采用鋯石標準91500作外標進行同位素分餾校正，每分析5個樣品點，分析兩次91500。對于與分析時間有關的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用91500的變化采用線性內插的方式進行了校正(Liu et al.，2010).鋯石標準 91500 的 U-Th-Pb 同位素比值推薦值據 Wiedenbeck et al.(1995)［15］。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權重平均計算均采用Isoplot/Ex_ver3(Ludwig，2003)完成。

3 分析結果

新火山花崗巖體中鋯石晶粒為無色透明至淺黃色，呈長柱狀、正方雙錐狀、半截錐狀、少數渾圓狀晶體，絕大多數結晶較好，呈典型的長柱狀晶形，晶體長介于90～290μm之間，寬介于40～140μm，晶體長寬比介于2∶1～3:1，陰極發光(CL)圖像(圖2)顯示大多數鋯石具有典型的巖漿韻律環帶和明暗相間的條帶結構，表明為巖漿結晶產物(簡平等，2001;吳元保等，2004)，其中部分鋯石(H-ZR-05、H-ZR-06、H-ZR-09、H-ZR-15、H-ZR-19、H-ZR-20)具有明顯的殘留核，可能為繼承核或捕獲核，為了避免繼承鋯石對測年的干擾，所選擇的測點均位于明顯的巖漿環帶上，這就保證了定年研究的準確性。

圖2 九龍新火山花崗巖鋯石的陰極發光(CL)圖像和年齡Fig.2 The cathodoluminescence images and ages of analyzed zircons from the Xinhuoshan granites in Jiulong

采自新火山花崗巖體的H-ZR號樣品測試得到的同位素比值和年齡數據(表1)顯示，鋯石具有較高的 Th/U 值，為 0.13 ～1.45(大部分介于 0.18 ～0.81之間)，表明了巖漿成因鋯石的特征［16-17］。花崗巖樣品的20個測點的Th含量變化為188.92×10-6～8610.4 ×10-6，U 含量變化為 1418.71 ×10-6～7878.91×10-6，且 Th、U 均呈現出較好的正相關關系，與典型的巖漿鋯石特征一致。206Pb/238U年齡具有較小的變化范圍，為172.5Ma ～185.6Ma，207Pb/235U年齡變化于169.19～287.86 Ma之間。在 U-Pb諧和圖上(圖3)，這些鋯石具有諧和的U-Pb年齡，大部分數據點都位于諧和線上或附近，個別數據點偏離諧和線，表現為207Pb/235U值較大，這主要與207Pb難以測準有關［18］，而207Pb的測定結果并不影響206Pb/238U值。這表明鋯石在形成后其U-Pb體系一直保持封閉狀態，基本上沒有Pb的丟失，得到的下交點年齡為188±11Ma，對采集的20個數據進行加權平均值計算，獲得206Pb/238U年齡為181.2±1.4Ma(MSWD=3.3)，兩者在誤差范圍內一致，代表了花崗巖的結晶年齡，筆者將新火山花崗巖的形成年齡確定為181.2±1.4Ma，其形成時代為早侏羅世(據2005年國際地層學委員會)。

4 討論

4.1 新火山花崗巖體形成年齡的重新厘定

四川省地質局第一區域地質測量大隊在《金礦幅區域地質調查報告》中將新火山及其附近的4個巖體(里莊、張家坪子、烏拉溪、嘎拉子)劃為白堊紀，其依據主要基于兩點:其一是地質接觸關系，即“除張家坪子巖體是與中上石炭統接觸外，余者均侵入中、晚三疊世地層，其中里莊巖體、四合村、馬六村、羊坪子已侵入至晚二疊世的白果灣組。因此，從侵入體與地層的接觸關系來看，巖體產出時代應為二疊紀以后”。其二是依據樣品的年齡測試結果，新火山黑云母花崗巖以單礦物黑云母經西南地質研究所經K-Ar法測定絕對年齡為131±5Ma，同時測定了馬頭山、里莊等巖體，年齡值分布為78～114Ma，從而認為這些花崗巖體形成于白堊紀。

表1 九龍新火山花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析數據Table 1 LA-LCP-MS zircon U-Pb age determinations for the Xinhuoshan granites in Jiulong

本次研究工作中經筆者仔細觀察，新火山巖體侵入到下奧陶統、二疊系地層中，未直接與三疊紀地層接觸，但二疊紀與三疊紀地層同時發生褶皺后才被新火山巖體侵入，所以巖體的侵入應發生在三疊紀以后。所取樣品新鮮，位于巖體中心相，通過典型的巖漿鋯石精確厘定了新火山花崗巖的形成年齡為 181.2 ±1.4Ma，其形成時代為早侏羅世，而非前人所述的白堊紀，但同屬于燕山期巖漿活動的產物。

4.2 新火山花崗巖與區域上相當時代花崗巖的關系

川西可爾因偉晶巖型稀有金屬礦床二云母花崗巖的 Rb-Sr年齡為 206Ma，鋯石 U-Pb年齡為204Ma［19］，因此其二云母花崗巖的成巖年齡為204～206Ma，而其成礦年齡為 152Ma［7］;甲基卡二云母花崗巖的成巖作用發生于198.9Ma，成礦年齡為195.7Ma，屬于早侏羅世成巖成礦，表明偉晶巖脈形成于燕山早期［20］;猛古黑云母巖的 K-Ar年齡為206Ma;丹巴地區的偉晶巖脈成巖成礦的時代為早侏羅世-白堊紀(84～183Ma)，其中包括李建康等(2006)所測二道橋和李家工地偉晶巖脈內白云母的40Ar-39Ar法坪年齡125.01 ±0.58Ma和114.68 ±0.32Ma;楊柳坪銅鎳鉑族礦床的成礦元素的活化遷移及部分成礦發生于143～61Ma之間［21］;而新火山巖體精確厘定的成巖年齡為181.2±1.4Ma，而其所侵入的變質核雜巖中的李伍銅鋅礦床的成礦年齡為 142.2 ～ 184Ma［22］，黑牛洞銅鋅礦床的成礦年齡為 136.43 ±0.77Ma［23］。

因此，新火山花崗巖與松潘-甘孜地體的一部分花崗巖形成的時間具有一致性，而與巖體形成相關的各類礦產與巖體存在成巖成礦時差［6，20］，可能表明李伍銅鋅礦床和黑牛洞銅鋅礦床以及穹窿中的礦(化)點(柏香林、挖金溝、筍葉林、上海底)與新火山巖體有一定的成因聯系。

4.3 新火山花崗巖與松潘-甘孜造山運動的關系

從三疊紀末古特提斯洋和阿尼瑪卿洋封閉，到新特提斯洋閉合、喜馬拉雅運動開始的這段時期內，松潘-甘孜造山帶經歷了復雜的地質過程［1］。在三疊紀末，昌都-羌塘陸塊和昆侖陸塊分別與揚子陸塊發生陸陸碰撞，造山帶主體發生自西向東和自北向南的雙向收縮，形成多層次逆沖-滑脫剪切帶，其產生的剪切熱致使地殼發生局部熔融，同時雙向會聚作用又使造山帶主體的巖石圈處于高度收縮的應力狀態，從而造成大量的印支晚期至燕山早期地殼重熔型花崗巖侵位如甲基卡二云母花崗巖(198.9Ma)、猛古黑云母巖(206Ma)等同構造花崗巖體以及一系列的熱隆伸展(如錦屏山逆沖推覆帶邊緣的踏卡、江浪、長槍、恰斯、三埡變質彎隆體，丹巴地區的公差、青杠林、大桑、格宗、春牛場等混合巖彎隆體)。此外，造山帶主體還發育廣泛的區域變質作用(如丹巴地區的巴洛型變質作用)。總體看來，在印支晚期-燕山期，造山帶主體的構造和巖漿活動劇烈［6，20］。

松潘-甘孜造山帶在經歷了印支末期-燕山早期的劇烈構造運動后，在152Ma左右地殼運動進入相對穩定發展的階段，為各種成礦作用的發生提供了必要條件［6］。

新火山巖體成巖時間的準確厘定為181.2±1.4Ma，而非此前的131±5Ma。這明確了該巖體與江浪穹窿中的李伍銅鋅礦(142.2～184Ma)和黑牛洞銅鋅礦(136.43±0.77Ma)等形成時代上的先后順序，為將巖體與礦床的成因聯系在一起提供了一個基本的條件。如何確定兩者之間的關系，還需做進一步的研究工作。

5 結論

(1)鋯石U-Pb年齡時代測試結果表明，新火山花崗巖的形成年齡為181.2±1.4Ma，其形成時代為早侏羅世。本次研究雖精確厘定了新火山花崗巖的年齡，但是否意味著其附近的幾個巖體均屬于早侏羅世，仍需做進一步的地質年代學研究。

(2)松潘-甘孜構造帶燕山期花崗質巖漿活動為印支晚期-燕山早期松潘-甘孜地區變質核雜巖成穹事件的發生提供了基本條件，形成了大量的稀有金屬礦床及銅鉛鋅礦床。加強各礦床點的成礦時代研究可以更明晰松潘-甘孜燕山期巖漿活動的時限及其與各類成礦作用的關系。

致謝:LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測定得到劉勇勝教授、胡兆初副研究員的幫助，鋯石CL照相得到中國地質大學(武漢)鄭署老師的幫助，審稿專家對論文給出了建設性的修改意見。在野外工作中得到里伍銅業股份有限公司程道前董事長、王發清高級工程師、唐高林工程師、鄧全琳主任等相關地質人員的大力支持和協助，在此一并致謝。

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