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书书书 安徽庐枞盆地中巴家滩岩体的年代学研究及其意义 周涛发宋明义范 裕袁峰刘臖吴明安钱存超陆三明 合肥工业大学资源与环境工程学院 合肥 中国地质大学北京地球科学与资源学院 北京 安徽省地质调查院 合肥 安徽省地质调查与检测中心 合肥 收稿 改回 摘要安徽庐枞盆地是长江中下游地区重要的火山岩盆地巴家滩岩体是盆地内主要的侵入岩体之一该侵入岩的年代 学研究对庐枞盆地的岩浆作用过程时间及构造背景的确定等具有重要的意义 本次工作得到巴家滩岩体锆石 年龄为 黑云母 年龄为 表明其形成于早白垩世岩体侵位较深且冷却速率较慢 本文认为 的年龄可能代表庐枞盆地由早阶段挤压 拉张过渡背景向晚阶段典型拉张构造背景的转变时间 关键词辉石二长岩 巴家滩岩体 庐枞盆地 安徽 中图法分类号 庐枞盆地位于长江中下游成矿带内地处扬子板块北 缘西临郯庐断裂带接近华北与扬子两大板块的拼合带这 一关键位置使其研究对确定中生代以来我国东部区域动力 学背景和壳幔相互作用过程具有重要意义任启江等 刘洪等 邢凤鸣和徐祥 孙冶东等 赵振华 和涂光炽 刘臖等 杨荣勇等 王德滋等 朱光等 同时庐枞盆地也是我国重要的铁硫 和明矾石矿产基地之一盆地内岩浆岩与成矿作用关系研究 具有重要的实践意义常印佛等 唐永成等 翟裕生等 赵振华和涂光炽 唐永成等 岩石学报 国家自然科学基金项目编号 高等学校博士学科点科研基金项目编号 国家重点基础研究发 展规划 项目编号 安徽省优秀青年科技基金和安徽省国土厅地质勘查专项费项目的资助 第一作者简介 周涛发 男 年生 教授 博士生导师 主要从事矿床和地球化学方面教学和科研 邢凤鸣和徐祥 前人任启江等 孙冶东等 根据野外接触关系岩石地球化学和 和 年代学资料等将庐枞盆地的形成演化划分为早晚两 期 早期火山岩为龙门院组和砖桥组晚期火山岩为双庙组 和浮山组对应的早期侵入岩以闪长岩类 二长岩类为主晚 期侵入岩则以正长岩类和花岗岩类为主 早晚两期火山作 用间有一喷发宁静期 侵入岩由中性向碱性演化最后出现 型花岗岩 盆地的动力学背景由早期挤压 拉张过渡的构 造背景向典型向晚期的典型拉张构造背景转变邢凤鸣和徐 祥 孙冶东等 刘洪等但由于目前盆地 内火山岩和侵入岩尚缺乏精确的年代学资料盆地演化和岩 浆活动的时间及动力学背景还需要精确的同位素厘定 巴家滩岩体位于庐江和枞阳两县交界处砖桥镇以南 庐枞盆地的中心地带 该岩体被认为是庐枞盆地早期岩浆 活动结束时的代表性侵入岩体任启江等前人的年 代学工作给出了 的 和 同位素年 龄任启江等 杨荣勇等显然偏高 最近 我们在巴家滩岩体中发现了铜矿化较强的辉石二长岩包体 安徽省地矿局 地质队等单位的物化探工作也揭示巴家 滩地区为良好的成矿靶区 因此开展巴家滩的地质地球化 学特征及年代学研究对于认识庐枞盆地的岩浆作用过程时 间和构造背景以及指导成矿预测等均具有重要的意义 本文在细致的野外岩体地质工作基础上开展了巴家滩岩体 锆石 和黑云母 年代测定确定其 形成时代及其代表的地质意义 地质背景 庐枞庐江 枞阳地区自震旦纪至侏罗纪中期长期处于 坳陷环境区内沉积地层主要为中侏罗统砂岩地层 自中生 代以来庐枞地区发生燕山期岩浆活动形成了大量橄榄安 粗岩系列火山岩组合喷出岩由老至新分为龙门院组砖桥 组双庙组和浮山组龙门院组以辉石粗安岩和粗面岩为主 砖桥组以粗安质角砾岩和沉凝灰岩为主双庙组以粗面玄武 岩和钾玄岩为主浮山组以粗面岩为主各组火山岩地层间 均为喷发不整合接触任启江等 四个旋回火山岩在 空间上大致呈同心环状分布自盆地边缘至盆地中心依次为 龙门院组砖桥组双庙组和浮山组 侵入岩在庐枞地区广 泛分布具一定规模的侵入体有 个产状多为岩枝岩墙 及岩株状图 岩石学特征 本文研究的巴家滩岩体位于庐枞盆地的中北部砖桥镇 以南图 呈不规则岩基侵入砖桥组下段粗安岩中被双 庙组火山角砾岩覆盖图 巴家滩岩体出露面积约 根据岩性特征及野外接触关系巴家滩岩体分为中心和边缘 两个侵入相分别对应的岩性为辉石二长岩和辉石石英二长 岩两者为同一期次不同阶段岩浆侵入活动的产物中心相 稍早于边缘相两者形成时间基本相同 辉石二长岩 呈岩株产于岩体中部相其中产出细颗粒 辉石二长岩包体 岩石中粗粒呈灰色半自形粒状结构 块状构造 矿物成分主要为钾长石斜长石 辉石黑云母 和角闪石 钾长石呈 半自形板状局部呈不规则状粒径 具绢云母化 斜长石牌号 属更长石 中长石呈半自形板状 环带结构明显并发育聚片双晶具轻微绢云母化和粘土化 蚀变 辉石为普通辉石和次透辉石呈半自形粒状粒径 部分辉石发育简单双晶具微弱的绿泥石化 角闪石具绿泥石化碳酸盐化蚀变 黑云母呈片状 副矿物 为磁铁矿磷灰石和绿帘石等 辉石石英二长岩 呈岩株产于岩体边缘相 岩石为粗 粒中粗粒呈肉红色半自形粒状结构块状构造 矿物成 分主要为钾长石斜长石辉石石英 黑云母 和角闪石 钾长石呈半自形 板状局部呈不规则状粒径 具中等绢云母化 斜 长石牌号 属更长石 中长石呈半自形板状环带 结构明显并发育聚片双晶具轻微绢云母化和粘土化蚀变 石英呈它形粒状粒径 辉石为普通辉石和次 透辉石呈半自形粒状粒径 部分辉石发育简单 双晶具微弱的绿泥石化 角闪石具绿泥石化碳酸盐化蚀 变 黑云母呈片状 副矿物为磁铁矿和绿帘石等 在侵入岩 分类图解略中巴家滩岩体主要投影 于二长岩区域巴家滩岩体 平均值为 值范围在 均值为 含量较 高岩体具有偏碱性的特点 图解略中巴家滩 岩体主要投影于钾玄岩系列区域 巴家滩岩体 变化 范围为 变化范围 变化范围为 具中等负铕异常 具 有轻稀土富集的右倾平滑的配分模型 微量元素特征表现 为 较高 较低刘臖等 赵振华 和涂光炽 任启江等 岩体年代学研究 锆石 测年 锆石 法测年样品为采自巴家滩岩体中心 相的新鲜辉石二长岩 采样位置见图 采样坐标 样品破碎经重液分离和磁选 后挑选代表性的锆石制作样品靶 对锆石进行透反射电 子像 及阴极发光 分析然后进行 测年分析 锆石外形特征主要呈长柱状或短柱状无色 透明内见细小的包裹体及裂纹阴极发光图像图 显示 锆石具有较典型的岩浆振荡环带结构生长环带应为岩浆 岩石学报 图 安徽庐枞盆地地质图据 万区域地质图修改 图 巴家滩岩体与火山岩的接触关系示意图 图 巴家滩岩体辉石二长岩锆石阴极发光 图像 圆圈内数字表示 分析点编号同表 周涛发等 安徽庐枞盆地中巴家滩岩体的年代学研究及其意义 表 巴家滩岩体辉石二长岩锆石 分析结果 样点编号 图 巴家滩岩体辉石二长岩锆石 一致曲线图 成因为原岩结晶锆石 锆石的 和 同位素组成分析 在澳大利亚国立大学 离子探针中心进行其分析原理 和流程参见 等和 等 测 定时仪器质量分辨率约为 峰高一次离子流 强度为 一次离子流束斑直径为 样品点清洗 时间为 标样为 和 宝石级锆石含量 为 年龄为 用于样品 含量标定 母 岩为澳大利亚堪培拉附近一闪长岩体年龄为 用于样 品年龄标定 应用实测 校正锆石中的普通铅 数据处理 采用 和 锆石 年龄分析结果见表 采用 年龄 分析结果中巴家滩岩体样品的锆石 均大于 也表明了锆石的岩浆成因 锆石 年龄谐和图见图 得到的年龄为 代表岩体的形成年龄 法测年 测试样品为岩体中心相的新鲜辉石二长岩 采 样位置见图 采样坐标 岩石 经过破碎过筛对碎样样品进行水漂磁选和重液分离等步 骤分选出 目左右大小的黑云母样品最后在双目镜下 手工挑纯 样品纯度达到 以上 所选样品经过无水乙 醇和去离子水反复清洗处理去除表面的沾染在低温条件 下烘干用 的镉箔屏蔽送反应堆进行快中子照射 进行 同位素定年用于监控中子通量的标准样是中 国标准 角闪石 黑云母 质量分数为 和澳大利亚 角 闪 石 标 样 照射参数 测试 仪器为 气体质谱测试在中国地质大学北京地学 实验中心进行 原始数据做了时间零点质量歧视分馏效应空白本底 和 干扰同位素及 放射性衰变校正具体测定流 程见参考文献桑海清等 通过逐级加热技术获得 年龄 比值和年龄误差以 计 计算坪 年龄和等时线年龄采用 同位素年代学计算程 序 计算中衰变常数取 误差 标准为 测试和计算结果见表 黑云母的 谱 图等时线和反等时线见图 和图 所示 从图 可见黑云母样品的 年龄谱图具有十分 好的坪坪年龄为 其中坪年龄部分包括 共计 个中温阶段 黑云母的 坪 年龄均由 个加热阶段的数据点构成 表 中 析出量占 岩石学报 表 巴家滩岩体黑云母 年龄测定 温度 放 放 总 年龄 误差 样品号 黑云母 称样重量 图 巴家滩岩体黑云母坪年龄 总量的 由于 定年实验是在一个样品而 不是一组样品 上完成的 故参加坪年龄计算的数据点满足 等时线对样品同时同源和化学封闭的条件可以进行等时 线年龄和反等时线年龄的计算其结果如图 由图 获得 黑云母样品等时线 个数据点线性相关好年龄为 初始值 说明在黑云母 晶格中可能有一定量过剩放射性 的存在采用等时 线可以校正这些过剩 的影响 反等时线年龄为 初始值 坪 年 龄 与等时年龄 和反等时年龄 值几乎一致反映了黑云母样品年龄准确 可靠 因此可以确定 的年龄值可以代表巴家 滩岩体冷却到黑云母封闭温度的时代 讨论 前人报道巴家滩岩体全岩 等时线年龄为 任启江等岩体中斜长石的 年龄为 杨荣勇等年龄数据明显偏大 本文 通过锆石 法得到的 表图 同位素年龄代表了巴家滩岩体的成岩年龄 根据野外观 察巴家滩岩体侵入砖桥组并被双庙组沉积覆盖图 因此巴家滩岩体的形成应晚于砖桥组火山岩而早于双庙组 火山岩的喷发 刘洪等通过 测定得出砖桥 组火山岩形成于 双庙组火山岩形成于 巴家滩岩体侵位年龄介于二者之间 故本文通过 锆石 法得出巴家滩岩体的早白垩世成岩年龄 是确实可信的 前人研究任启江等 杨荣勇等和本次野外地质工作均证实巴家滩 岩体是砖桥火山旋回最晚期侵入的岩体因此 代表 庐枞盆地早期火山岩浆活动结束的时间在此之后庐枞盆地 进入喷发宁静期 由表 及图 图 可知巴家滩岩体黑云母的 年龄为 比锆石年龄 年轻约 由于锆石中 的封闭温度约为 而黑云母 的 封闭温度为 陈江峰等反映巴家滩岩浆冷却 速度较慢冷却时间较长 本次野外地质工作在岩体东侧观 察到一套厚约 余米的角砾岩粉砂岩和泥岩互层的沉积 岩图 其中可见砖桥组粗安岩角砾反映在巴家滩岩体 侵位后巴家滩地区经历的一次明显的抬升和强烈剥蚀过 程剥蚀厚度较大也反映岩体原始侵位可能较深岩体冷却 较慢 周涛发等 安徽庐枞盆地中巴家滩岩体的年代学研究及其意义 图 巴家滩岩体黑云母等时线和反等时线年龄 等时线年龄图 反等时线年龄图 中国东部中生代大规模岩浆成矿活动与岩石圈减薄 事件相对应这次事件被认为是由库拉太平洋板块向欧亚 大陆俯冲的结果邓晋福等 赵振华和涂光炽 吴福元等邓晋福等和杜建国等 简要归纳了长江中下游地区燕山期岩浆序列构造背景及 深部过程 之前地壳收缩加厚在挤压背景下形成了 铜陵高钾钙碱性侵人岩 后岩石圈开始拆沉和减薄 在挤压 拉张过渡或称转变期背景下形成橄榄安粗岩系列 火山侵入岩 左右岩石圈已发生大规模拆沉在典 型拉张环境下形成碱性岩系列火山岩和 型花岗岩 目前 铜陵地区的侵入岩体已开展了大量高精度年代学工作其年 龄范围 吴才来等 杜杨松等 唐永 成等 王强等 王彦斌等而大龙山岩体 枞阳岩体城山岩体黄梅尖岩体板石岭岩体和滨江岩体等 型花岗岩的锆石 年龄范围为 周涛发等待刊 郑永飞等 楼亚儿和杜杨松 可见长江中下游地区的挤压背景和典型拉张背景的主体时 代已基本形成共识但进入典型拉张背景的起始时间尚不确 定 作者及前人刘洪等 孙冶东等 周涛发等 待刊对庐枞盆地岩浆岩地球化学特征研究表明早期龙门 院旋回和砖桥旋回火山 侵入岩浆作用为挤压 拉张过渡的构 造背景而晚期偏碱性双庙旋回和浮山旋回火山 侵入岩浆 作用为典型的拉张构造背景巴家滩岩体是砖桥火山旋回最 晚期侵入的岩体是砖桥旋回火山 侵入岩浆作用结束的标 志因此该岩体的形成时代 可以作为研究区由挤 压 拉张过渡的构造背景进入典型的拉张构造背景的时限 结论 庐枞盆地巴家滩岩体锆石 年龄为 黑云母的 年龄为 岩体形成于早白垩世 野外地质工作和岩体年代学研究表明巴家滩岩体 的冷却较慢侵位深度可能较深 巴家滩岩体的形成标志了庐枞盆地及长江中下游 地区由挤压 拉张过渡的构造背景进入了典型拉张构造 背景 致谢研究工作得到常印佛院士汪祥云教授级高工和汤 加富教授级高工的悉心指导野外工作得到安徽省地矿局 地质队张千明教授级高工等的热情帮助两位审稿人提 出了宝贵的修改意见在此一并致以衷心的感谢 岩石学报
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