廣西橫州新村巖體鋯石U-Pb 同位素測年及其地質(zhì)意義

林冰霞，梁徐文

1.中國—東盟地學(xué)合作中心（南寧），廣西 南寧 530023

2.廣西二七二地質(zhì)隊，廣西 南寧 530031

廣西橫州新村巖體位于橫州南面新村—西津—南鄉(xiāng)一帶，呈NE—SW 向展布，巖體長19.3 km，寬4～6 km，面積約87.5 km2，區(qū)域上歸屬于舊州巖體。廣西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地質(zhì)科研人員[1-2]先后在該區(qū)開展了不同比例尺的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及相應(yīng)的科研工作，對該區(qū)地層進(jìn)行增補(bǔ)修改，并對該區(qū)巖體進(jìn)行了K-Ar、Rb-Sr 法測年，測年結(jié)果為240 Ma～244 Ma。梁徐文等[3]對橫州新村巖體開展了1 ∶2 000 地質(zhì)調(diào)查工作，基本查清巖體礦物組構(gòu)及巖體侵入特征；勞妙姬等[4]測出橫縣馬山雜巖體中二長閃長巖的40Ar/39Ar平均年齡為（153.8±0.6）Ma。研究小組在前人研究的基礎(chǔ)上，對橫州新村巖體開展高精度LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 同位素測年工作，以期佐證橫州新村巖體形成時代，為探討巖漿源區(qū)性質(zhì)、侵入年代及成因構(gòu)造環(huán)境提供年代學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況及巖石學(xué)特征

研究區(qū)位于云開隆起西側(cè)，廣西“山”字型構(gòu)造前弧外的南側(cè)，靈山褶斷帶北側(cè)，總的構(gòu)造線呈NE—SW 向，局部區(qū)域受廣西“山”字型構(gòu)造弧頂?shù)挠绊懀式麰W 向展布（見圖1）。區(qū)域上華力西—印支期巖漿活動極強(qiáng)烈，巖漿巖極發(fā)育，主要分布在南鄉(xiāng)鎮(zhèn)東部，靈山縣北部、北東部。區(qū)域上巖漿巖主要出露舊州復(fù)式巖體，為一套二長花崗巖類，以含紫蘇輝石為特征，以深大斷裂為侵位，受構(gòu)造控制明顯，多以長軸延伸為特征，復(fù)式巖體沿斷裂延伸＞100 km。區(qū)內(nèi)巖漿巖體呈NE 向侵入于寒武系、泥盆系、石炭系、白堊系等地層，其長軸方向與構(gòu)造線方向一致，并被后期NE 向斷裂破壞；與圍巖接觸的界線極不規(guī)則，呈“港灣”狀；接觸面外傾或內(nèi)傾，傾角50°～80°。根據(jù)巖體巖性較穩(wěn)定、邊緣細(xì)粒結(jié)構(gòu)不發(fā)育、外變質(zhì)帶較寬、同化混染作用強(qiáng)烈、礦物成分特征、外接觸帶有角巖化現(xiàn)象、呈巖基產(chǎn)出等因素，研究小組推測巖體屬中深成侵入體。

新村巖體主要為中、中粗粒斑狀紫蘇堇青黑云二長花崗巖（T2γ2C·Hy），顏色呈灰—灰白色，礦石的主要結(jié)構(gòu)以二長結(jié)構(gòu)、粗中粒半自形結(jié)構(gòu)、細(xì)中粒半自形結(jié)構(gòu)為主，其次為似斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)粒徑以細(xì)粒級為主；礦石構(gòu)造主要以塊狀構(gòu)造、斑雜構(gòu)造狀為主。巖石新鮮面可見斜長石斑晶，礦石主要礦物由石英（27%～37%）、斜長石（29%～37%）、鉀長石（8%～26%）、少量黑云母（1%～7%）、絹云母（2%～7%）、綠泥石（1%～2%）、磷灰石等組成，同時有少量的磷灰石、鋯石、輝石、陽起石、角閃石；斜長石一般為半自形晶，有的呈小嵌晶分布于鉀長石中；黑云母常以他形不規(guī)則狀鱗片相對集中，且多與細(xì)粒石英及長石一起；石榴石呈玫瑰紅色，分布在黑云母集中的團(tuán)塊中。副礦物為鈦鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦等，同時有5%～10%的鉀長石呈他形板狀或不規(guī)則狀，也有渾圓狀的似斑晶出現(xiàn)，晶體達(dá)10～25 mm。巖體常見石英、鉀長石“析離體”。“析離體”呈橢圓形，少數(shù)呈不規(guī)則狀，大小為3～20 cm。

研究小組根據(jù)研究區(qū)新村巖體二長花崗巖巖石化學(xué)特征[3]，發(fā)現(xiàn)該巖體SiO2含量較高（69.89%～71.65%），平均值70.47%；Al2O3含量為13.03%～13.67%，平均值13.40%；Fe2O3含量為3.56%～4.98%，平均值4.30%；K2O 含量為3.5%～4.61%，平均值3.97%；Na2O 含量為1.92%～2.05%，平均值1.99%。新村巖體二長花崗巖里特曼指數(shù)為1.11～1.54，數(shù)值＜3.3，為鈣堿性巖，屬高鉀鈣堿性系列巖石[5]。研究小組根據(jù)Na2O～K2O 花崗巖類型判別圖解及Na2O/K2O 比值（0.42～0.57），確定該區(qū)花崗巖具有S 型花崗巖演化特點(diǎn)。

2 樣品采集、測試及分析方法

此次實(shí)驗(yàn)用于鋯石測年的樣品（HXCN01）采集于新村巖體二長花崗巖（T2γ2C·Hy），巖石樣品新鮮，未見蝕變和熱液改造的痕跡，采樣點(diǎn)位坐標(biāo)為東經(jīng)109°12′47″，北緯22°33′36″（見圖1）。研究小組將采集回來的新鮮樣品進(jìn)行清洗，人工破碎至40～60 目，用常規(guī)重液浮選和電磁分離方法分選出鋯石，在雙目鏡下挑選出無包裹體、無裂紋和透明度高、晶形完好的鋯石顆粒。鋯石樣品靶的制作、鋯石陰極發(fā)光照相和樣品分析由武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司利用Agilent 7700eLA-ICP-MS 和德國 Lambda Physik 公司的 ComPex102A rF準(zhǔn)分子激光器（工作物質(zhì)ArF,波長 193 nm）以及MicroLas 光學(xué)系統(tǒng)分析完成。分析數(shù)據(jù)采用的軟件為ICPMSDataCal 和Isoplot/Ex_ver3。

圖1 研究區(qū)綜合地質(zhì)圖

3 鋯石特征及測年結(jié)果

樣品HXCN01 中的鋯石多為無色—淺黃色透明體，顆粒形態(tài)多呈柱狀，自形程度較高，晶面簡單，晶棱鋒銳清晰，鋯石粒徑為130～200 μm，最大可達(dá)280 μm，長寬比為2.2～3.8。鋯石陰極發(fā)光圖像顯示出鋯石清楚的震蕩環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)，多為無核巖漿結(jié)晶鋯石，環(huán)帶發(fā)育較好，表現(xiàn)出巖漿活動由一次結(jié)晶形成，可代表二長花崗巖成巖年齡；少數(shù)為粒狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為均一，多數(shù)發(fā)育清楚的震蕩環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)，顯示其巖漿結(jié)晶特征（見圖2）。

研究小組對新村巖體二長花崗巖樣品HXCN01 中25 顆鋯石進(jìn)行了25 個點(diǎn)的測試分析,基本避開存在蛻晶化的鋯石，每顆鋯石代表1 個測點(diǎn)（見圖2），分析數(shù)據(jù)如表1 所示。鋯石中206Pb/238U年齡為（243.5±2.5）Ma～（2293.1±30.1）Ma，研究區(qū)有20 個鋯石LA-ICP-MSU-Pb 同位素年齡值結(jié)果在（243.5±2.5）Ma～（248.9±3.3）Ma 范圍內(nèi)，有1 個（2293.1±30.1）Ma的同位素年齡值，有1 個（930.7±6.3）Ma的同位素年齡值，有3 個（424.5±3.4）Ma～（448.6±8.0）Ma的同位素年齡值。在U-Pb 諧和曲線圖中，研究小組剔除了HXCN01-01、02、13、14、16號點(diǎn)及離散較大的數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，20 個分析點(diǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)置信水平為95 %、誤差為1 σ，分析點(diǎn)集中分布于諧和曲線上或附近，確定該區(qū)巖漿巖最后的成巖年齡為（246.6±0.54）Ma，平均年齡為（246.5±1.0）Ma（見圖3）。研究小組結(jié)合鋯石陰極發(fā)光圖像進(jìn)行分析，認(rèn)為新村巖體二長花崗巖樣品HXCN01 中的20 個鋯石LA-ICP-MSU-Pb 同位素年齡值（243.5±2.5）Ma～（248.9±3.3）Ma 可以代表新村花崗巖體的結(jié)晶年齡，為印支期中三疊世產(chǎn)物。

表1 研究區(qū)鋯石LA-ICP-MS U-Pb 同位素年代學(xué)分析結(jié)果表

圖2 鋯石測年樣品陰極發(fā)光圖像圖

圖3 研究區(qū)鋯石U-Pb 諧和圖及年齡直方圖

4 結(jié) 語

印支運(yùn)動是繼廣西運(yùn)動以后又一次極其強(qiáng)烈的褶皺造山運(yùn)動。從印支運(yùn)動開始，廣西結(jié)束內(nèi)陸海相沉積而轉(zhuǎn)入陸相沉積的新階段，伴隨該構(gòu)造運(yùn)動有大量酸性巖漿侵入，構(gòu)成NE—SW 走向的巖漿巖帶[1-2]。區(qū)域巖漿活動最強(qiáng)盛的是印支期，也是研究區(qū)構(gòu)造運(yùn)動最強(qiáng)烈時期。研究小組根據(jù)巖石化學(xué)特征，確定新村巖體為鈣堿性巖，屬高鉀鈣堿性系列巖石，呈現(xiàn)為有S 型花崗巖演化特點(diǎn)，為大陸碰撞成因花崗巖。

研究小組通過鋯石LA-ICP-MS U-Pb 同位素年代學(xué)測試獲得的新村巖體鋯石U-Pb年齡為（246.5±1.0）Ma，區(qū)域上屬于舊州復(fù)式巖體，該測年結(jié)果與廣西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局編制的《廣西壯族自治區(qū)數(shù)字地質(zhì)圖及說明書》（1 ∶50 萬）所確認(rèn)的該區(qū)巖漿巖體K-Ar 測年240 Ma～244 Ma 一致。巖體鋯石形成于印支期中三疊世，為構(gòu)造—巖漿事件的產(chǎn)物。HXCN01-01 號鋯石U-Pb 殘留核年齡為（2293.1±30.1）Ma，表明該區(qū)可能存在更老時期的結(jié)晶基底。HXCN01-16 鋯石U-Pb年齡為（930.7±6.3）Ma，反應(yīng)出該區(qū)可能經(jīng)歷了晉寧—加里東期裂谷海槽演化階段，并伴隨著廣西造山運(yùn)動，有大量酸性巖漿侵入，形成大小不等的花崗巖體，花崗巖鋯石同位素年齡值約為（424.5±5.3）Ma。

研究小組對研究區(qū)鋯石U-Pb 同位素測年的成果可以反映研究區(qū)新村巖體的成巖年齡，可為研究印支期酸性侵入巖形成時代、構(gòu)造演化提供新的年代學(xué)數(shù)據(jù)資料，具有一定的地質(zhì)意義。