毕业设计(论文)西秦岭碌础坝岩体的锆石U-Pb年龄、岩石成因及其地质意义.pdf
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1、第8 9卷 第1 0期2015年10月 17351761Vol.89 No.10 2015Oc t.17351761地质学报 ACTA GEOLOGICA SINICA西秦岭碌础坝岩体的错石U-Pb年龄、岩石成因及其地质意义扬阳D,王晓置D南昌辉D,王顺安D,李金铲)摄政触吕星球4)1)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,北京,100037;2)长安大学地球科学与资源学院,西安,710054;3)河南省有色金属地质勘查总院,郑州,450052;4)湖南省有色地质勘查局二一四队,湖南株洲,412007内容提要:碌础坝岩体位于秦岭构造带的西段,自内向外依次由含斑电
2、气石黑云母二长花岗岩、含斑细粒黑云 母二长花岗岩、似斑状黑云母二长花岗岩、中粗粒黑云母二长花岗岩和中粒黑云母石英闪长岩组成,岩体中岩浆暗 色包体发育。LA-ICPMS钻石U-Pb定年显示,碌础坝岩体形成于早中生代,其岩浆演化可划分为中三叠世(235Ma)和晚三叠世(218209Ma)两期。早期为中粒黑云母石英闪长岩,该期岩石Si()2含量较低,富碱,属于准铝 质、高钾钙碱性系歹h具有I型花岗岩的特征;晚期为黑云母二长花岗岩,具有高硅、富碱的特征,属于准铝质一弱过 铝质、钾玄岩一高钾钙碱性I型花岗岩。从早到晚,岩石的稀土元素总量具有由高到低的变化趋势,两期岩石的稀 土元素配分曲线均为轻稀土相对富
3、集的右倾型,晚期黑云母二长花岗岩更亏损HREE,早期闪长岩负销异常不明 显,晚期花岗岩的负销异常较为显著。两期岩石均富集K、Rb、Ba等大离子亲石元素,而相对亏损P、Nb、Ta、Ti等 高场强元素。岩体中发育的岩浆暗色包体与寄主岩石的主要氧化物具有相关性,微量和稀土元素特征相似。岩体 中黑云母二长花岗岩和中粒黑云母石英闪长岩的Nd(f)值分别为一8 0和-7.0,相应的为L 43Ga和L 40Gao 早期中粒黑云母石英闪长岩的山(/)为-4.47-0.53,集中于一3-1之间dmc主要为L 6-1.3Ga;晚期黑云母 二长花岗岩的山(八变化于一1L 641.16,集中于一7一2范围内,Gmc为
4、L 7-1.4Ga。岩石地球化学和Nd-Hf 同位素组成特征表明,碌础坝岩体的源区物质是以中元古代壳源物质为主,有少量年轻幔源组分的参与。该岩体 与其北边的中川岩体在年代学、岩石地球化学和同位素组成上具有一定的相似性,因此,从岩浆作用角度考虑,该 岩体的外围也可能与中川岩体的一样,具有金的成矿潜力。关键词:元素地球化学;钻石U-Pb年龄;花岗岩;碌础坝岩体;西秦岭秦岭是中央造山系的重要组成部分,具有独特 而复杂的岩石圈组成和结构,在中国大陆地壳的形 成与演化中占有极为重要的地位(张国伟等,1988;刘家军等,1997;张宗清等,2006;Don g Yu n pen g et al.,2011
5、)。它是由华北克拉通与扬子克拉通及夹 持于两者之间的秦岭微陆块长期汇聚而形成的,由 二带(商丹和勉略缝合带)三块体(华北克拉通南缘 及北秦岭、秦岭微地块、扬子克拉通北缘)组成(张国 伟等,2001;Men g Qin gren el al.,2000)。秦岭造山 带至少经历了新元古代、古生代和中生代构造岩浆 热事件和造山作用(卢欣祥,2000;王晓霞等,2011;Wan g Xiaoxia el al.,2013),早中生代侵入岩在秦 岭地区广泛发育,特别是西秦岭。早中生代侵入岩 形成的大地构造环境复杂,成因多种多样,与其有关 的有色金属W、Sn、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn、Sb和贵金属 A
6、u、Ag等矿产资源十分丰富(殷先明等,2005)。前 人对这些花岗岩类进行了大量的研究,取得了丰富 的研究成果(Su n Weid on g et al.,2002;冯建忠等,2003;韩要权,2003;陈衍景等,2004;张宏飞等,2005;秦江峰等,2005;殷勇等,2006;殷勇,2011;温 志亮,2008;王婿等,2008;张成立等,2008;Qin Jian gfen g et al.,2009;陈衍景,2010;Gao Xiaofen g et al.,2011;刘树文等,2文 1;Zhu Laim in et al.,2011;王天刚等,2011;Zen g Qin tao e
7、t al.,2012,注:本文为地质调查项目(12120113090200,1212010611817)、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(K1406)及公益性行业专 项课题(2009110007-09)联合资助的成果。收稿日期:2015-07-14;改回日期:2015-09-13;责任编辑:黄敏。作者简介:杨阳,女,1988年生,博士生,矿物学、岩石学、矿床学专业。Em aiLyan gm 0926163.c om。通讯作者:柯昌辉,男,1987年生,硕士,助理研究员,矿物学、岩石学、矿床学专业。Em ail:kec han ghu ic ags 126.c omo地质学报http
8、:/www.geojou rn al s,c n/d zxb/c h/in d ex,aspx2015 年17362014;Wan g Xiaoxia et al.,2013;骆必继,2013;徐 学义等,2014;Li Nu o et al.,2015),为进一步开展 深入研究奠定了坚实的基础。碌础坝岩体位于西秦岭构造带,是该区被誉为“五朵金花”岩体群的成员之一(欧春生等,2010)。前人研究结果表明,碌础坝岩体是一复式岩体,形成 年龄为248.5 208.5Ma(甘肃省地质调查院,2007;欧春生等,2010;彭璇,2013;孔娟娟等,2014;Zen g Qin gtao et al.,
9、2014)o 最新的研究资料 显示其为印支期侵入体,如孔娟娟等(2014)获得碌 础坝花岗岩的钻石年龄为218 23211 土 1.4Ma,Zen g Qin gl ao等(2014)获得粗粒黑云母花 岗岩的钻石SHRIMP年龄为217.1 士 IMa,但是碌 础坝作为一复式岩体,还出露有黑云母花岗闪长岩、细粒黑云母二长花岗岩等多种岩性,这些岩性还缺 乏年龄资料,需要进一步系统厘定。另外,该岩体北 部出露的中川岩体外围分布有李坝、马泉、金山等金 矿,其中马泉、金山等金矿位于碌础坝岩体和中川岩 体之间。目前研究多认为中川岩体与这些金矿具有 密切关系,那么碌础坝岩体是否与中川岩体一样也 与成矿密切
10、相关,这些都是人们较为关注的问题。为此,本文利用LATCPMS错石U-Pb定年、元素 地球化学及Nd-Hf同位素研究,结合前人资料系统 厘定碌础坝岩体的成岩时代和确定其地球化学演化 特征,探讨岩石成因和岩浆演化。同时,与中川岩体 进行对比,为系统总结“五朵金花”岩体群的成因演 化及其与金矿的成矿作用提供岩石学方面的依据。1区域地质背景秦岭造山带以宝成铁路一线为界分为东西两 段,西秦岭造山带北以唐藏-武山T临夏-贵德断裂带 为界,南以勉略缝合带为界,与巴颜喀拉-松潘造山 带和碧口地块相邻,亦为中央造山带的重要组成部 分(冯益民等,2003;秦江峰,2010;徐学义等,2014).该区由基底和盖层
11、两部分组成,其中基底岩石为前 寒武纪,如新太古界和兀古宙(冯益民等,2003)。盖 层为显生宙沉积地层,从奥陶纪至新近纪均有记录,且以泥盆纪、石炭纪、二叠纪和三叠纪沉积地层为主(冯益民等,2002;骆必继,2013)。秦岭构造带早中生代花岗质岩浆活动十分强 烈,主要分布在商州以西的秦岭地区(张成立等,2008;Wan g Xiaoxia et al.,2013)(图 1)。北秦岭构 造带中,以宝鸡岩体群构成的不规则大岩基为代表,侵入于前奥陶系古老变质岩系中。南秦岭构造带 中,以东江口(高桥街、东江口、柞水、曹坪和沙河湾 岩体)、五龙(西坝、华阳、五龙、老城、西岔河和胭脂 坝岩体)、光头山(迷坝
12、、新院、姜家坪、张家坝、光头 山和留坝岩体)及“五朵金花”(中川、碌础坝、闾井、教场坝和柏家庄岩体)四个岩体群最为特征,它们多 呈无变形的不规则椭圆形出露于古生代浅变质地层 中;此外,该区域内还发育有美武、温泉、糜署岭等大 岩基,它们多为独立的岩基呈近椭圆形侵入于古生 代浅变质岩系中。这些早中生代花岗岩体的岩石类 型主要为花岗闪长岩、二长花岗岩,其次有少量的铁 铁质岩石、石英闪长岩、黑云母花岗岩和斑状钾长石 花岗岩等,且在这些花岗质岩体中发育有大量的岩 浆暗色包体(冯益民等,2002;张宏飞等,2005;骆必 继,2013)。另外,在沿商丹缝合带出露的东江口和 宝鸡两大岩体群中,识别出具环斑结
13、构的环斑花岗 岩体(卢欣祥等,1996;王晓霞等,2002;弓虎军等,2009;Wan g Xiaoxia et al.,2011)o2岩相学碌础坝岩体(图2)位于甘肃省陇南市宕昌县和 礼县交界的碌础坝东部地区,出露面积约 170.8km2,主要呈一不规则岩基状侵入于泥盆系及 石炭系灰岩、砂板岩地层中,岩体与围岩接触带普遍 发生了不同程度的热接触变质作用,以角岩化和大 理岩化为主,宽约5001000m(欧春生等,2010;彭 璇,2013)。在平面上,岩体中不同岩性大致呈环带状分布,由内向外依次为含斑电气石黑云二长花岗岩、含斑 细粒黑云母二长花岗岩、似斑状黑云母二长花岗岩、中粗粒黑云母二长花岗
14、岩和中粒黑云母石英闪长 岩,各侵入体之间均呈脉动接触关系(彭璇,2013)。对碌础坝岩体李坡村一焦家山路线(A-A)、安家黑 沟一榜罗镇路线(B-B)及康河村一菜地村路线(C-C)3条路线剖面(图2、图3)的研究表明,中粒黑云 母石英闪长岩(图4a)分布在岩体最外围,与泥盆系 粉砂岩呈侵入接触,岩石中含少量岩浆暗色包体,多 呈近椭圆状(图4b),在岩体边界可见围岩捕掳体(图4c),岩性以板岩、千枚岩为主,千枚理发育,出 露宽约50c m,局部见花岗斑岩脉及闪长为岩脉侵 入,脉宽约1.52m(图4d);似斑状黑云母二长花 岗岩(图4e)为该岩体的主体岩性,在岩体中大面积 分布,其中发育岩浆暗色包
15、体,包体的岩性以黑云母 石英闪长岩为主,呈灰绿色,大小不等,多为似椭圆 状或不规则状,与寄主岩石的界限比较清晰(图第10期杨阳等:西秦岭碌础坝岩体的钻石U-Pb年龄、岩石成因及其地质意义173710510734N333235N103109I l()uF图1 西秦岭造山带花岗岩分布(底图据Wan g Xiaoxia et al.,2013;Li Nu o et al.,2015)Fig 1 Distribu tion of the gran itoid s in West Qin l in g(m od ified after Wan g Xiaoxia et al.,2013;Li Nu o
16、et al.,2015)(a)秦岭造山带构造格架;(b)西秦岭早中生代花岗岩分布(a)The tec ton ic sketc h m ap of Qin l in g Orogen;(b)d istribu tion of the gran itoid s,with em phasis on the Earl y Mesozoic gran itoid s in West Qin l in g4f),有时可见细粒化边;中粗粒黑云母二长花岗岩 分布面积略小,与似斑状黑云母二长花岗岩相间分 布,岩石中可见较少量岩浆暗色包体(图4g);含斑 细粒黑云母二长花岗岩多呈脉状侵入中粒黑云母石 英闪长岩中
17、(图4h);含斑电气石黑云母二长花岗岩 主要分布在岩体中心,其中电气石呈矿物集合体存 在于钾长石斑晶之中(图4i)。中粒黑云母石英闪长岩:暗灰色,块状构造,半 自形粒状结构,主要由斜长石、钾长石、黑云母、角闪 石及少量石英组成(图5a)。斜长石呈半自形一自 形板状,粒径0.53m m,含量45%50%,发育聚 片双晶,偶见环带结构,其表面发生弱绢云母化;钾 长石呈半自形一他形板状,粒径0.52 5m m,含量 约10%15%;石英呈他形粒状,粒径0.53m m,含量约10%15%,可见波状消光;黑云母多为褐 色一绿色,多色性明显,半自形片状,粒径0.3 m mX 1 m m 0.8 m m X
18、 3 m m,含量 15%20%,局部 绿泥石化;角闪石呈短柱状,粒径0.1L 5m m,含 量约5%。副矿物为磷灰石、钻石、楣石、磁铁矿等。中粗粒黑云母二长花岗岩:灰白色,块状构造,等粒结构,主要矿物组成为钾长石、斜长石、石英及 黑云母。其中钾长石呈半自形一自形板状,粒度2 6m m,少量可达8m m,含量约35%40%,可见 卡氏双晶;斜长石呈半自形一自形板状,粒度多在2 6m m,含量为30%35%,发育聚片双晶,可见环 带状构造(图5b),表面发生绢云母化;石英多呈他 形粒状,粒度24m m,含量约20%25%;黑云母 呈半自形片状,含量约10%,多发生绿泥石化(图 5c)o副矿物有磷
19、灰石、钻石、楣石、磁铁矿等。似斑状黑云母二长花岗岩:灰白色,块状构造,似斑状结构,斑晶主要为钾长石,含量约10%,粒度 8 m m XIO m m 10 m m X12 m m0基质矿物有钾长地质学报http:/www.geojou rn al s,c n/d zxb/c h/in d ex.aspx2015 年1738二 9980。寸 G-A e-g o。寸 E10500001045329D力家235J_ Ma(木文)217.1 土 IMa(Zen g.2014)34。08-46-0 2.5 5km104。5329”I05000,00H。03-22;2 32 34 5 6 7 8 9图2西秦
20、岭碌础坝岩体地质简图(底图据彭璇,2012)Fig 2 Geol ogic al sketc h m ap of the Lu c hu ba pl u ton in West Qin l in g(m od ified from Pen g Xu an,2012)1含斑电气石黑云母二长花岗岩;2含斑细粒黑云母二长花岗岩;3一似斑状黑云母二长花岗岩;4一中粗粒黑云母二长花岗岩;5一中 粒黑云母石英闪长岩;6第四系;7-古近系;8白垩系;9石炭系;10泥盆系;11断裂;12年龄样品点;13信手剖面线1Porphyritic-bearin g tou rm al in e biotil e m o
21、n zogran ites;2porphyritic-bearin g an d fin e-grain ed biotite m on zogran ites;3porphyritic biotite m on zogran ites;4 m id-c oarse-grain ed biotite m on zogran ites;5m ed iu m-grain ed biotite qu artz d iorites;6Qu atern ary;7 Pal eogen e;8-Cretac eou s;9-Carbon iferou s;10-Devon ian;11fau l ts;1
22、2poin t of age sam pl es;13-sec tion l in e石、斜长石、石英和黑云母(图5d)。其中钾长石,呈 半自形一他形板状,粒度0.52m m,含量约25%30%,可见卡氏双晶,局部可见其包含黑云母的现象(图5e);斜长石呈半自形一自形板状,粒度多在0.5 1.5m m,含量为30%35%,发育聚片双晶,表面 发生绢云母化;石英多呈他形粒状,粒度0.3 1m m,含量约20%25%;黑云母呈半自形片状,含 量10%15%,发生绿泥石化。副矿物有磷灰石、钻石、楣石、磁铁矿等。含斑细粒黑云母二长花岗岩:灰白色,块状构 造,等粒结构。岩石中含少量钾长石斑晶,含量不足
23、5%。矿物组成为钾长石、斜长石、石英和少量黑云 母(图5f)。钾长石呈半自形一他形板状,粒径介于 0.21.5m m之间,含量35%40%;斜长石呈半 自形一他形板状,粒径介于0.22m m,含量30%35%,表面浑浊,多发生弱绢云母化、泥化;石英呈他 形粒状,粒径多在0.21m m,含量20%25%;黑 云母多呈半自形片状,含量5%左右,发育绿泥石 化。副矿物有磷灰石、楣石、错石等。含斑电气石黑云母二长花岗岩:灰白色,块状构 造,花岗结构,等粒结构。主要由钾长石、斜长石、石 英及少量黑云母、电气石组成。钾长石呈半自形一 他形板状,有少量呈斑晶分布(5%士),粒度多为 0.52m m,含量35
24、%40%,具卡氏双晶;斜长石 呈半自形一他形板状,粒度0.52m m,含量30%35%,表面浑浊,发生绢云母化、泥化;石英,他形粒 状,粒度0.21m m,含量20%25%;黑云母呈半 自形片状,含量5%(土兀电气石,多呈矿物集合体 与钾长石斑晶共生,含量小于5%,多呈柱状(图 5g)o副矿物有磷灰石、楣石、钻石和磁铁矿等。第10期杨阳等:西秦岭碌础坝岩体的钻石U-Pb年龄、岩石成因及其地质意义1739(a)1600-3 17人高程(m)1650-起点坐标:34 03 8.3 104 59 28.4 ILCB01I终点坐标:34 03 51.9104 58 38.2-1850200m-1800
25、-1750Q+Q+Q+、+0+夕+/+*1550-粗粒黑云卅二馋花岗岩c oarse-grain ed biotite m on zogran ites似斑状黑云母二长花岗岩-porphyritic biotite m on zogran ites&+叶0+Q;(b)起点坐标:34 03 12.5 104 55 47.40m高程(m)ILC;B04lILC:BO6|2300-2200-ILC.B08IIICB09I2100-EEE3143人ILC.B05I、+、+Q+0似斑状黑云母.长花岗岩终点坐标:34 Or 52.3 104 56 59.5M含斑细粒黑云母二长花岗岩,J porphyrit
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