安徽庐枞盆地矾山地区隐伏侵入岩年代学研究

安徽庐枞盆地矾山地区隐伏侵入岩年代学研究
魏国辉;张赞赞;吴明安;张舒;蔡晓兵
【摘要】庐枞中生代火山岩盆地岩浆岩广泛发育,包括4个旋回的火山岩及34个出露地表的侵入体.在最新找矿勘探过程中发现在盆地内火山岩之下广泛发育二长-正长质侵入体.结合岩石取样分析及相关地质工作结果,对该盆地北部矾山地区隐伏二长岩和正长岩开展了系统的年代学研究,结果表明,矾山地区隐伏二长岩和正长岩锆石U-Pb年龄分别为(133.5±0.6)Ma、(132.0 ±0.7)Ma,与地表出露的二长-正长质侵入岩的形成时代一致,均属于盆地砖桥旋回晚期火山-侵入岩浆活动的产物.【期刊名称】《现代矿业》
【年(卷),期】2017(033)008
【总页数】7页(P29-35)
【关键词】火山岩盆地;隐伏侵入岩;年代学
【作者】魏国辉;张赞赞;吴明安;张舒;蔡晓兵
【作者单位】安徽省地质调查院;安徽省地质调查院;安徽省地质矿产勘查局;安徽省地质调查院;合肥工业大学资源与环境工程学院;安徽省地质调查院
【正文语种】中文
Abstract The volcanic and intrusive plutons occurs widely in Lujiang-Zongyang Mesozoic Volcanic Basin,which including four groups of volcanic rocks and 34 intrusive plutons.The new prospecting exploration has found that monzonite and syenite intrusive rocks are widely developed under the
volcanic rocks in Lujiang-Zongyang bing with the rock sampling analysis results and some related geological working results in Lujiang-Zongyang Basin,the systematic geochronology study of the concealed monzonite and syenite in Fanshan Area in the north of Lujiang-Zongyang Basin is conducted.The study results show that the LA-ICP MS zircon U-Pb ages of the concealed monzonite and syenite in Fanshan Area are
(133.5±0.6)Ma, (132.0±0.7)Ma,which is basically consistence with the formation age of monzonite and syenite rocks exposed in the surface,they are both belongs to the productions of volcanic-invades magmatic activities of the late stage of Zhuanqiao Formation in Lujiang-Zongyang Basin.
Keywords Volcanic Basin, Concealed intrusive rocks, Chronology
庐枞盆地位于长江中下游成矿带下扬子断陷带内，地处扬子板块北缘，西临郯庐断裂带，为一中生代陆相继承式火山岩断陷盆地，盆地内构造发育，岩浆活动强烈，形成了一系列与火山-侵入岩有关的铁铜铅锌金铀等多金属矿床，是长江中下游成
矿带内最重要的火山岩盆地和矿集区之一[1-8]。

随着庐枞盆地内金属矿床的发现
与勘探，前人对盆地火山岩和出露侵入岩的时空格架、岩石学特征、岩石地球化学特征、岩浆源区及演化、构造背景及深部动力学过程进行了深入研究，成果丰硕[2,9-25]。

近年来，相关地勘单位相继在庐枞盆地开展了深部地球物理探测工作，通过高精度反射地震、大地电磁测深等手段，发现盆地深部存在大规模的隐伏侵入岩岩基[6,26]，在找矿勘探钻孔和科学验证钻孔中均揭露了盆地内火山岩之下广泛发育有隐伏二长-正长质侵入体。

由于勘探技术的限制，目前对隐伏侵入体仅开展
了少量的研究工作[27-29]。

安徽省地质调查院在最新找矿勘探过程中发现在矾山
地区深部亦存在二长-正长质侵入体。

本研究选择已施工的fZK01钻孔为研究对象，
在详实的地质钻孔编录的基础上，对钻孔中深部隐伏二长-正长岩开展LA-ICP-MS 锆石U-Pb年代学研究工作，来厘定矾山地区深部岩浆活动时限，同时与盆地内隐伏侵入体、地表出露侵入体以及火山岩成岩年龄数据进行对比分析，以期丰富完善庐枞盆地岩浆岩的时空格架。

庐枞盆地位于庐江县和枞阳县之间，整体形态呈NE向延伸的耳状，面积达1 032 km2，基底东浅西深，盆地周边为(深)大断裂所围限。

盆地内出露的沉积地层为中侏罗统罗岭组陆相碎屑岩，与上覆火山岩地层不整合接触。

自中生代以来，庐枞地区岩浆活动强烈，形成了大量橄榄玄粗岩系列的火山岩组合，在盆地内呈同心环状分布，从盆地边缘至盆地中心，由老至新依次出露龙门院组、砖桥组、双庙组和浮山组，其中，龙门院组以角闪粗安岩为主，砖桥组以辉石粗安岩、角砾熔岩及沉凝灰岩为主，双庙组以粗面玄武岩为主，浮山组以粗面岩为主，各组之间均为喷发不整合接触[2,14]，构成了4个旋回，各旋回的火山活动均以爆发相开始，以溢流相为主，最终以火山沉积相结束。

伴随着强烈的火山活动，庐枞地区侵入岩广泛分布，产状多为岩枝、岩墙及岩株状(图1)[14]。

矾山地区位于庐枞盆地西北部，区内主
要出露砖桥组火山岩地层，构造为由火山熔岩和火山碎屑岩构成的单斜构造，主要断裂为矾山正断层。

区内侵入岩主要为正长斑岩岩株，切穿破坏了明矾石矿体和火山岩地层，其与明矾石矿化无明显的成因关系，属于晚期侵入的岩浆岩[24]。

本研究对庐枞盆地北部矾山地区的fZK01钻孔(坐标X=3 441 441 m，Y=20 538 850 m)进行了详细地地质编录，该孔深1 109.72 m，钻孔岩性在779.93 m深度开始至终孔以二长岩为主，次为正长岩，两者呈渐变过渡关系，侵入岩上部为(高
岭土化)粗安岩(图2(a)、图2(b) )。

采集新鲜的二长岩和正长岩样品，通过室内岩
矿鉴定确定准确的岩石命名，并进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年工作。

二长岩呈灰白色—浅肉红色，半自形—自形结构，块状构造，主要由斜长石(40%±)、钾长石(50%±)、辉石(10%±)及少量黑云母和石英组成。

斜长石以自形—半自形板状
为主，粒径(0.5 mm×1.2 mm)～(0.8 mm×2.0 mm)，聚片双晶明显，部分斜长石发育弱绢云母化；钾长石以半自形粒状为主，粒径0.5～2.0 mm不等，部分呈不规则状分布于斜长石颗粒之间；辉石以半自形粒状为主，粒径0.5～1.5 mm，部分辉石中包含磁铁矿等不透明矿物(图2(c)、图2(d))；正长岩呈肉红色，半自形—自形结构，块状构造，主要矿物组成为正长石(95%以上)及少量黑云母，正长石以半自形—自形短柱状为主，部分为粒状，粒径(0.5 mm×0.5 mm)～(0.8
mm×1.5 mm)，部分正长石发育弱黏土化蚀变(图2(e)、图2(f))。

3.1 测试方法
锆石单矿物挑选工作由廊坊诚信地质服务公司完成。

按照标准重矿物分离技术将样品粉碎至300 μm左右，经淘洗、重选富集，再经磁选和密度分选后，在双目镜下选出晶形完好、透明度和色泽度较好的锆石颗粒，用环氧树脂将其粘贴于样品靶上，进行打磨和抛光，使锆石露出新鲜截面，在此基础上对锆石靶进行阴极发光(CL)照相，据此选择并标记合适的锆石位置进行U-Pb定年。

LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 定年工作在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室 ICP-MS 实验室完成，所用仪器为Finnigan Neptune型 ICP-MS及与之配套的Newwave UP 213 激光剥蚀系统。

激光剥蚀所用斑束直径为40 μm，频率10 Hz，能量密度约2.5 J/cm2，以He-Ar混合气体为载气。

LA-ICP-MS 激光剥蚀采用单点剥蚀方式，数据分析前用锆石GJ-1进行调试仪器，使之达到最优状态，锆石U-Pb定年以锆石GJ-1为外标。

采用ICPMSDataCal软件处理样品同位素数据[30-31]，锆石年龄谐和图利用 Isoplot 3.0程序绘制，测试中的误差标准为1σ。

3.2 测试结果
待测样品中锆石颗粒呈无色—淡黄色，结晶较好，多为半自形—自形柱状晶体，也可见不规则状，长50～200 μm，宽约20～150 μm。

大量研究表明，不同成
因锆石具有不同的Th、U含量及Th/U含量比值，岩浆锆石一般Th、U含量较高，Th/U含量比值一般大于0.1，而变质锆石含量Th/U比值一般小于0.1[32]。

庐枞盆地矾山地区隐伏侵入岩中锆石Th/U含量比值为0.12～1.74，均大于0.1，属于典型的岩浆成因锆石。

从CL图像(图3)中可看出锆石内部结构清晰，具有单期生
长的振荡环带，无继承锆石形成的核幔结构，无后期形成的变质壳，表明该类锆石由岩浆结晶形成，其测年结果可代表岩浆冷凝结晶及岩体侵位时代。

本研究试验去除异常的锆石年龄之后，有效的数据点共40个，矾山地区隐伏二长岩和隐伏正长岩LA-ICP MS锆石U-Pb测试结果见表1。

由表1可知：多数测点数据分布于w(206Pb)/w(238U)-w(207Pb)/w(235U)谐和
图中谐和曲线附近(图4)，谐和度均在95%以上，表明U-Pb体系封闭，未受后期热液事件干扰；二长岩(fZK01-B1样品)的w(206Pb)/w(238U)加权平均年龄为(133.5±0.6)Ma，正长岩(fZK01-B4样品)的w(206Pb)/w(238U)加权平均年龄为(132.0±0.7)Ma，两个年龄值在误差范围内基本一致，分别代表了二长岩和正长岩的侵位时代，表明两者均形成于早白垩世。

4.1 矾山地区岩浆活动时限
本研究测定表明，矾山地区隐伏二长岩w(206Pb)/w(238U)的表面年龄加权平均
值为(133.5±0.6)Ma，隐伏正长岩w(206Pb)/w(238U)的表面年龄加权平均值为(132.0±0.7)Ma，显示两个岩体的形成年龄基本一致，均为早白垩世岩浆活动的产物。

钻孔揭露深部正长岩与二长岩呈渐变过渡关系，可见本研究测年结果与地质事实相符。

地表出露的正长斑岩岩株可能来源于深部隐伏的正长岩，由于其切穿明矾石矿体，进一步说明了深部隐伏的二长-正长岩侵入体为成矿后岩浆活动形成，与
明矾石矿床无联系。

4.2 庐枞盆地岩浆作用格架
随着庐枞地区深部找矿勘探工作的推进和科学深钻的施工，在盆地深部发现了大量
隐伏侵入体。

贾丽琼等[28]通过LA-ICP MS锆石U-Pb测年获得刘屯ZK01孔深
部二长岩和正长岩的形成时代分别为(130.95±0.56)Ma、(130.88±0.41)Ma；范
裕等[27]分别测得庐枞盆地北部清水塘辉石二长岩、刘墩二长岩、乔冲正长岩、牛头山正长岩和李家庄正长岩5个隐伏侵入体的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为(133.2±1.4)Ma、(131.3±1.3)Ma、(131±1.4)Ma、(131.2±1.2)Ma、
(130.9±1.2)Ma；Zhou等[33]测得盆地北缘龙桥地区隐伏正长岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为(131.1±1.5)Ma；张舒等[29]获得小岭地区隐伏二长岩和正长岩
的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为(132.5±0.6)Ma、(132.6±1.9)Ma。

本研究
结合上述成果及相关测试分析，明确了矾山地区隐伏二长岩和正长岩的形成时代分别为(133.5±0.6)Ma、(132.0±0.7)Ma，可见庐枞盆地内隐伏二长-正长质岩石的
形成时代主要集中于(130～133)Ma(图5(b))，其中正长岩年龄为(130～132)Ma，二长岩年龄为(131～133)Ma，两者形成时间较接近。

前人对庐枞盆地岩浆岩的成岩时代进行了精确测定，大量的锆石U-Pb同位素年龄数据证实盆地岩浆活动时限集中于(136～124)Ma(图5)[13-16,19,21-24,34-35]，其中4个旋回火山岩活动
时间集中于(135～127)Ma(图5(a))[15,22,28,36]，地表出露侵入体形成时间为(123～135)Ma(闪长质岩浆为(134～132)Ma，二长质岩浆为(133～131)Ma，正
长质岩浆为(132～127)Ma，A型花岗岩为(127～123)Ma)(图
5(c))[8,14,16,19,21,35,37,38]。

可见，庐枞盆地隐伏的二长-正长岩与盆地地表出露的正长-二长岩的形成时代相对应，暗示隐伏侵入体与地表出露岩体之间可能源
于同一岩浆作用，可归属于砖桥旋回晚期火山-侵入活动的产物[27-29]。

结合岩石取样分析结果，在野外地质调查的基础上，对安徽庐枞盆地矾山地区的隐伏二长岩和正长岩进行了系统的年代学研究，认为该区隐伏二长岩锆石U-Pb年龄为(133.5±0.6)Ma，隐伏正长岩锆石U-Pb年龄为(132.0±0.7)Ma，反应两者为早白垩世岩浆活动的产物；庐枞盆地内隐伏二长-正长质岩石的形成时代主要集中于
(130～133)Ma，与地表出露的二长-正长质侵入岩的形成时代一致，属于砖桥旋
回晚期火山-侵入岩浆活动的产物。

【相关文献】
[1] 常印佛，刘湘培，吴言昌，等.长江中下游铜铁成矿带[M].北京: 地质出版社，1991.
[2] 任启江，刘孝善，徐兆文，等.安徽庐枞中生代火山构造洼地及其成矿作用[M].北京: 地质出版社，1991.
[3] 翟裕生，姚书振，林新多，等.长江中下游地区铁铜(金)成矿规律[M].北京：地质出版社，1992.
[4] 唐永成，吴言昌，储国正，等.安徽沿江地区铜金多金属矿床地质[M].北京: 地质出版社，1998.
[5] Pan Y M,Dong P.The Lower Changjiang (Yangzi/Yangtze River)metallogenic belt,east Central China:intrusion-and wall rock-hosted Cu-Fe-Au,Mo,Zn,Pb,Ag deposit [J].Ore Geology Review,1999,15(4): 177-242.
[6] 董树文，向怀顺，高锐，等.长江中下游庐江—枞阳火山岩矿集区深部结构与成矿作用[J].岩石
学报，2010，26(9)：2529-2542.
[7] Mao J W,Duan C,Liu J L,et al.Metallogeny and corresponding mineral deposit model of the Cretaceous terrestrial volcanic-intrusive rocks-related polymetallic iron deposits in middle-lower Yangtze River Valley[J].Acta Petrologica Sinica, 2012, 28(1): 1-14.
[8] 周涛发，王彪，范裕，等.庐枞盆地与A型花岗岩有关的磁铁矿-阳起石-磷灰石矿床——以马
口铁矿床为例[J].岩石学报，2012，28(10)：3087-3098.
[9] 于学元，白正华.庐枞地区安粗岩系[J].地球化学，1981，10(1)：57-65.
[10] 吴利仁，齐进英，王听渡，等.中国东部中生代火山岩[J].地质学报，1982，56(3)：223-234.
[11] 孙冶东，杨荣勇，任启江，等.安徽庐枞中生代火山岩系的特征及其形成的构造背景[J].岩石学报，1994，10(1)：97-103.
[12] 邢凤鸣，徐祥.安徽扬子岩浆岩带与成矿[M].合肥: 安徽人民出版社，1999.
[13] 刘洪，邱检生，罗清华，等.安徽庐枞中生代富钾火山岩成因的地球化学制约[J].地球化学，2002，31(2)：129-140.
[14] 周涛发，宋明义，范裕, 等.安徽庐枞盆地中巴家滩岩体的年代学研究及其意义[J].岩石学报，2007，23(10)：2379-2386.
[15] 周涛发，范裕，袁峰，等. 安徽庐枞(庐江—枞阳)盆地火山岩的年代学及其意义[J].中国科学：D辑，2008，38(11)：1342-1353.
[16] 周涛发，范裕，袁峰，等.庐枞盆地侵入岩的时空格架及其对成矿的制约[J].岩石学报，2010，26(9)：2694-2714.
[17] 刘珺，周涛发，袁峰, 等.安徽庐枞盆地中巴家滩岩体的岩石地球化学特征及成因[J].岩石学报，2007，23(10)：2615-2622.
[18] 袁峰，周涛发，范裕，等.庐枞盆地中生代火山岩的起源、演化及形成背景[J].岩石学报，2008，24(8)：1691-1702.
[19] 范裕，周涛发，袁峰，等.安徽庐江—枞阳地区A型花岗岩的LA-ICP-MS定年及其地质意义[J].岩石学报，2008，24(8)：1715-1724.
[20] 薛怀民，董树文，马芳，等.安徽庐枞火山岩盆地橄榄玄粗岩系的地球化学特征及其对下扬子
地区晚中生代岩石圈减薄机制的约束[J].地质学报，2010，84(5)：664-681.
[21] 薛怀民，董树文，马芳，等.长江中下游地区庐(江)—枞(阳)和宁(南京)—芜(湖)盆地内与成矿
有关的潜火山岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄[J].岩石学报，2010，26(9)：2653-2664.
[22] 薛怀民，董树文，马芳.长江中下游庐枞盆地火山岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄:对扬子克拉
通东部晚中生代岩石圈减薄机制的约束[J].地质学报，2012，86(10)：1569-1583.
[23] 曾键年，覃永军，郭坤一，等.安徽庐枞盆地含矿岩浆岩锆石U-Pb年龄及其对成矿时限的制
约[J].地质学报，2010，84(4)：466-478.
[24] 张乐骏.安徽庐枞盆地成岩成矿作用研究[D].合肥：合肥工业大学，2011.
[25] 张舒，吴明安，汪晶，等.安徽庐枞盆地与正长岩有关的成矿作用[J].地质学报，2014，88(4)：519-531.
[26] 吕庆田，董树文，史大年，等.长江中下游成矿带岩石圈结构与成矿动力学模型——深部探测(SinoProbe) 综述[J].岩石学报，2014，30(4)：889-906.
[27] 范裕，邱宏，周涛发，等.安徽庐枞盆地隐伏侵入岩的LA-ICP MS定年及其构造意义[J].地质学报，2014，88(4)：532-546.
[28] 贾丽琼，徐文艺，吕庆田，等.庐枞盆地砖桥地区科学深钻岩浆岩LA-MC-ICP MS锆石U-Pb
年代学和岩石地球化学特征[J].岩石学报，2014，30(4)：995-1016.
[29] 张舒，周涛发，蔡晓兵，等.安徽庐枞盆地小岭地区深部隐伏侵入岩年代学研究[J].合肥工业大学学报，2017，43(3)：403-408.
[30] Liu Y S,Hu Z C,Zong K Q,et al.Reappraisement and refinement of zircon U-Pb isotope and trace element analyses by LA-ICP-MS [J].Chinese Science Bulletin,2010,55(15): 1535-1546.
[31] 侯可军，李延河，田有荣. LA-MC-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年技术[J].矿床地质，2009，28(4)：481-492.
[32] Belousova E A,Griffin W L,O'Reilly S Y, et al.Igneous zircon: Trace element composition as an indicator of source rock type [J]. Contribution to Mineralogy & Petrology,2002(1)：602-622.
[33] Zhou T F,Wu M A,Fan Y,et al.Geological,geochemical characteristics and isotope systematics of the Longqiao iron deposit in the Lu-Zong volcano-sedimentary basin, Middle-Lower Yangtze (Changjiang) River Valley,Eastern China [J].Ore Geology
Review,2011, 43(1): 154-169.
[34] Wang S S,McDougall I.K-Ar and 39Ar/40Ar ages on Mesozoic volcanic rocks from the Lower Yangtze Volcanic Zone, southeastern China [J].Journal of the Geological Society of
Australia,1980,27(1): 121-128.
[35] 陈志洪，闫峻，李全忠，等.下扬子庐枞盆地巴家滩岩体锆石LA-ICP MS定年及意义[J].矿物岩石，2013(2)：19-25.
[36] Chen L,Zhao Z F,Zheng Y F.Origin of andesitic rocks: geochemical constraints from Mesozoic volcanics in the Luzong Basin, South China [J].Lithos,2014(S):220-239.
[37] 王强，赵振华，简平，等.华南腹地白垩纪A型花岗岩类或碱性侵入岩年代学及其对华南晚中生代构造演化的制约[J].岩石学报，2005，21(3)：795-808.
[38] Wu F Y,Ji W Q,Sun D H,et al.Zircon U-Pb geochronology and Hf isotopic compositions of the Mesozoic granites in southern Anhui Province,China[J].Lithos, 2012,150(5): 6-25.。