北大别大山坑二长花岗片麻岩的地球化学特征与锆石U_Pb年代学

第18卷第2期2003年4月

地球科学进展

ADVANCE IN EARTH SCIENCES

Vol.18No.2

A pr.,2003

文章编号:1001-8166(2003)02-0192-06

北大别大山坑二长花岗片麻岩的地球化学

特征与锆石U-Pb年代学*

薛怀民1,2,董树文3,刘晓春1

(1.中国地质调查局南京地质矿产研究所,江苏南京210016;

2.中国地质调查局地质力学研究所,北京100081;

3.中国地质科学院,北京100037)

摘要:北大别东部大山坑片麻岩主要由钾长石、斜长石和石英组成,少量角闪石、黑云母和褐帘石,成分为二长花岗质。岩石以富碱(Na2O+K2O)尤其是K2O、贫Al2O3为特征,地球化学性质上表现为富集K、Rb、Th、La、Ce等大离子亲石元素而亏损Nb、Ta、U等高场强元素及Sr元素,高的Ga含量、强的负Eu异常(D Eu=0.37)和相对较强的轻重稀土分馏程度((La/Yb)N=16.75)。岩石地球化学的总体特征与南大别水吼地区的A型花岗片麻岩类似,意味着其原岩与南大别的A型花岗片麻岩一样,可能也是在拉张状态下形成的一套偏碱性的花岗岩。该二长花岗片麻岩的锆石U-Pb年龄为229.2?5.5M a,也与南大别超高压变质的年龄相似,指示北大别正片麻岩印支期可能也经历过超高压变质作用。南、北大别造山带可能具有相同的形成与演化历史,现南、北大别变质带之间的差异可能更多的是后造山历史不同,尤其是燕山期花岗岩侵入对两个带影响的不同造成的。

关键词:锆石U-Pb年龄;二长花岗质片麻岩;北大别

中图分类号:P597文献标识码:A

大别造山带因性质不同分为南大别超高压变质带和北大别变质杂岩带[1],两个带之间的巨大差异曾导致部分学者将其间的五河)水吼断裂作为华北与扬子两大板块印支期碰撞造山的缝合线[2,3]。近年来在北大别地区不仅也发现有少量的榴辉岩出露[4,5],与南大别超高压变质时代(220~245 M a[6~11])类似的年龄资料也开始见有报道[12,13],使得南、北大别之间的差异及其分隔断裂的含义有必要重新加以认识。

1区域地质与岩石学

正片麻岩是北大别变质杂岩中最基本的岩石单元,其中由奥长花岗质)英云闪长质)花岗闪长质片麻岩所构成的灰色片麻岩占到整个变质杂岩体积的80%左右[14],它们主要构成2个明显的正片麻岩穹隆[8,9],此外还有少量的二长花岗片麻岩出露。与其伴生的岩石有众多的超镁铁)镁铁质岩块(透镜体)和变质的表壳岩、混合岩及少量角闪岩、麻粒岩和榴辉岩。整个北大别地区燕山期花岗岩极为发育,占到整个基岩出露面积的50%以上,其中相当部分变质杂岩受到了混合岩化的强烈影响。

大山坑二长花岗片麻岩位于岳西东南的石竹河附近,出露面积约20km2。该片麻岩的东侧有辉长岩侵入,西侧和西南侧则被燕山期花岗岩所破坏(图1)。矿物组成包括钾长石(约占40%)、斜长石(约占30%)、石英(约占20%),少量黑云母和褐帘石。其中钾长石呈它形晶,边缘不规则,内部多具出溶条带;斜长石呈并自形板柱状,聚片双晶发育,表面泥化较强;黑云母呈不规则片状,边缘不规则,充填在钾长石和斜长石等矿物的间隙中。副矿物主要

*收稿日期:2002-05-19;修回日期:2002-09-121

基金项目:中国地质科学院地质调查项目/湖北红安地区构造和年代格架与高压)超高压变质带的演化0(编号:200013000169)资助.

作者简介:薛怀民(1962-),男,江苏泰兴人,副研究员,主要从事岩石学与地球化学研究工作.E-mail:huaiminx@

为榍石、磷灰石、磁铁矿。不等粒花岗变晶结构,片麻状构造。岩石中包体发育,主要为斜长角闪岩包体,包体的排列及延长方向平行于主岩的片麻理。

图1北大别东部大山坑地区地质简图

Fig11Schematic geological map of Dashankeng

area in northeastern Dabie Mountains

1.二长花岗片麻岩;

2.燕山期花岗岩;

3.辉长岩;

4.采样点;F1.郯庐断

裂;F

2

.水吼)五河断裂;F3.太湖断裂;F4.襄樊)广济断裂

1.monzonitic granitic gnei ss;

2.Cretaceous granite;

3.gabbro;

4.sample locality;F1.Tanlu fault;F2.Shuihou-Wuhou fault;F3.Taihu fault;F4. Xiangfan-Guangji faul t 2地球化学

2.1分析方法

岩石化学成分测定是在北京国家地质实验测试中心完成的,样品制备采用粉末压片,其中主要元素和微量元素是用X荧光光谱法(XRF),所用仪器为日本理学3080,误差(RSD)分别为<3%和<10%。稀土元素是用ICP-MS法测定的,所用仪器为JA-1160,误差(RSD)<3%。

2.1分析结果

表1为北大别大山坑二长花岗片麻岩的化学成分。从表中可以看出,大山坑二长花岗片麻岩以富碱(Na2O+K2O=8.82%)、高K2O(K2O/Na2O= 1.31)为特征,而Al2O3的丰度(11.92%)则明显偏低。地球化学性质上表现为富集K、Rb、T h、La、Ce 等大离子亲石元素而亏损Nb、T a、U等高场强元素及Sr元素(图2)。此外,该二长花岗片麻岩还表现为高的Ga含量、强的负Eu异常(D Eu=0.37)和相对较强的轻重稀土分馏程度((La/Yb)N=16.75)。岩石地球化学的总体特征与南大别水吼地区的A 型花岗片麻岩[15],尤其是其中的二长花岗片麻岩类似(参见图2、3),意味着其原岩与南大别的A型花岗片麻岩一样,可能也是在拉张状态下形成的一套偏碱性的花岗岩。

3锆石U-Pb年代学

3.1分析方法

锆石U-Pb年龄是由中国地质调查局天津地质

表1北大别东部二长花岗片麻岩的化学组成

Table1C hemical compositions of monzonitic granitic gneisses in eastern part of northern Dabie mountains

S i O2TiO2Al2O3Fe2O3FeO M nO M gO CaO Na2O K2O P2O5LOI总量Rb S r Ba Zr Hf Th U 73.740.2411.92 1.330.950.080.460.80 3.82 5.000.06 1.0199.49797602235 4.8080.92 Nb T a Ga La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y(L a/Yb)N D Eu 80.822264.70105.209.9543.317.860.947.68 1.20 6.18 1.18 2.970.43 2.610.2828.5516.750.37

矿产研究所李惠民测定的。其中锆石是从约5kg 的样品中用常规的重磁法分选出来的,并在双目显微镜下根据锆石颗粒的形状、大小、颜色及透明度进行了仔细的挑选。挑选出来用作同位素分析的主要是那些颜色较浅、纯净透明、较自形、没有明显裂纹或包裹体或次生连晶的颗粒(参见图4)。实验使用的是205Pb/235U混合稀释剂,所用仪器为VG354型质谱仪,用高灵敏度的戴里(Daly)检测器测定微量铅同位素,数据处理及普通Pb的扣除使用美国地质调查所Ludw ig[16]编写的PBDAT(VERSION

2.89)和ISOPLOT软件进行处理。

3.2分析结果

样品中的锆石主要有2种类型:短柱状和细长柱状,它们均具有较好的自形晶(图4)。颜色大多为浅黄色、透明,少量为黄褐色、半透明(表2)。其中第5颗锆石直接位于一致线上,其206Pb/238U表

193

第2期薛怀民等:北大别大山坑二长花岗片麻岩的地球化学特征与锆石U-Pb年代学