云开变质杂岩新元古代深熔作用:混合岩锆石U-Pb年代学证据

引用本文

杨文, 覃小锋, 王宗起, 宫江华, 赵国英, 胡浩, 詹俊彦. 2016. 云开变质杂岩新元古代深熔作用:混合岩锆石U-Pb年代学证据. 矿物岩石地球化学通报, 35(6): 1238-1247 复制到剪切板

YANG Wen, QIN Xiao-feng, WANG Zong-qi, GONG Jiang-hua, ZHAO Guo-ying, HU Hao, ZHAN Jun-yan. 2016. Neoproterozoic Anatexis of the Yunkai Metamorphic Complex: Evidence from U-Pb Geochronology of Zircon in Migmatite. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 35(6): 1238-1247 复制到剪切板

云开变质杂岩新元古代深熔作用:混合岩锆石U-Pb年代学证据

杨文^1,3 , 覃小锋¹ , 王宗起² , 宫江华² , 赵国英¹ , 胡浩¹ , 詹俊彦¹

1. 桂林理工大学地球科学学院广西隐伏金属矿产勘查重点实验室, 广西桂林 541004;
2. 中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037;
3. 中冶集团武汉勘察研究院有限公司, 武汉 430000

收稿日期: 2015-11-08 收到; 2016-01-15 改回

基金项目: 广西自然科学基金项目（2013GXNSFAA019272）；桂林理工大学人才引进科研启动基金项目（002401003364）；中国地质调查局地质矿产调查评价项目（12120114039501，12120113095600）

第一作者简介: 杨文(1989-),男,硕士研究生,研究方向:构造地质学.E-mail:784152036@qq.com

通讯作者简介: 覃小锋(1969-),男,教授,博士,研究方向:构造地质学、岩石学.E-mail:qxf@glut.edu.cn

摘要: 为确定云开地块前寒武纪变质基底（云开变质杂岩）的混合岩化作用时间，对天堂山岩群中混合岩的基体和脉体进行了锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb定年研究。结果表明，混合岩基体的原岩年龄为1086±24 Ma；混合岩脉体锆石变质增生边的同位素年龄为852.6±8.8 Ma，这代表了深熔（混合岩化）作用的年龄。上述年龄证明云开地区存在中元古代的变质基底和新元古代的深熔事件，该事件与区域上四堡运动的时间基本一致，说明其可能为扬子板块与华夏板块发生拼合作用的地质记录。

关键词: 变质杂岩深熔事件锆石年代学新元古代云开地块

Neoproterozoic Anatexis of the Yunkai Metamorphic Complex: Evidence from U-Pb Geochronology of Zircon in Migmatite

YANG Wen^1,3, QIN Xiao-feng¹, WANG Zong-qi², GONG Jiang-hua², ZHAO Guo-ying¹, HU Hao¹, ZHAN Jun-yan¹

1. College of Earth Science, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China;
2. Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;
3. Wuhan Surveying-geotechnical Research Insitute Co., Ltd. of MCC, Wuhan 430000, China

Abstract: In order to determine the migmatization time of the Precambrian metamorphic basement(the Yunkai metamorphic complex)of the Yunkai terrain, a study of LA-MC-ICP-MS U-Pb dating of zircon in matrixes and felsic veins of migmatites from the Tiantangshan Group. Results show that the inherited magmatic cores of zircon grains from the matrix of migmatite have oscillatory zoning and yield a U-Pb age of 1086±24 Ma, representing the protolith age, whereas the metamprohic rims of zircon grains from the felsic vein of migmatite yield an age of 852.6±8.8 Ma, representing the timing of the anatexis(migmatization).These results imply that there is a Mesoproterozoic metamorphic basement with a Neoproterozoic anatexis event in the Yunkai area. The timing of this anatexis event is consistent with that of the Sibao Movement. Therefore, we conclude that the timing of the anataxis could be an important geological record for the amalgamation of the Yangtze and Cathaysian blocks.

Key words: Metamorphic complex Anatexis event Zircon geochronology Neoproterozoic Yunkai massif

深熔作用广泛出现在造山作用过程中并常见于造山带核部的高级变质地质体中，它受造山带地壳热结构控制，强烈影响造山带地壳物质的热状态和流变学性质，深熔作用对于地壳中物质的迁移和化学组分的重新分配是一种极其重要的地质作用(Brown，2001； Andersson et al.，2002；任留东等，2012)。通常在造山作用过程中深熔作用(部分熔融作用)会形成大量的混合岩，其中混合岩的年代学研究对于深入理解深熔作用(部分熔融作用)演化和造山过程的相互关系具有重要的科学意义(Whitney et al.，2003；吴元保等，2007；刘小驰等，2011)。云开地块位于华南板块的西南端，华夏板块与钦-杭结合带的交接部位，是华南少数几个前寒武纪变质基底出露区之一(覃小锋等，2013)。云开地区前寒武纪变质基底(云开变质杂岩)主要由天堂山岩群和云开岩群组成，其中天堂山岩群变质程度较深，普遍达角闪岩相，局部达麻粒岩相，以强烈深熔和混合岩化作用为特征，其原岩时代和变质作用时代均存在较大的争议(覃小锋等，2006； Wang et al.，2007b，2013a； Wan et al.，2010；龙文国等，2012； Zhang et al.，2012；王磊等，2015)。本文在对云开变质杂岩进行详细的野外观察和室内岩相学研究的基础上，分别对天堂山岩群中混合岩的基体和脉体进行锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年代学研究，进而探讨云开变质杂岩的原岩形成时代和发生深熔作用的时间，其结果对于解决云开地区变质基底岩石的原岩年龄和深熔作用时代问题，以及深入理解和认识云开地块乃至整个华夏板块的构造演化过程具有重要的科学意义。

1 区域地质概况

云开地块位于桂东南以及粤西一带，东西两侧以吴川-四会断裂带和博白-岑溪断裂带为界，南北以罗定-广宁断裂带和吴川-遂溪断裂带为界，呈北东-西南向展布，该地区地质构造复杂，构造-岩浆作用强烈，在大地构造上属于华夏板块武夷-云开加里东期褶皱带的西南部分(Li et al.，2010； Wang et al.，2011)(图 1a)。根据岩石组合、变质变形特征和接触关系等，云开地区前寒武纪变质基底(云开变质杂岩)可划分为天堂山岩群(或称之为高州群)和云开岩群两部分(图 1b)，二者在变形变质程度上存在较大差别(覃小锋等，2006，2007)。天堂山岩群主要分布在天堂山中心地带，在岑溪、高州等地也有分布，主要由黑云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩、长石黑云(二云)(石英)片岩、黑云(斜长)变粒岩、浅粒岩、长石石英岩等岩石组成。该套岩石变质程度较深，普遍含有矽线石、堇青石、石榴子石等特征变质矿物，变质程度达角闪岩相-麻粒岩相，以具有强烈深熔和混合岩化作用为特征。云开岩群分布于天堂山岩群的外围，两者呈不整合接触或滑脱型韧性剪切带接触(覃小锋等，2007)，主要由绢云(石英)千枚岩、变质(长石)石英砂岩、云母(石英)片岩、(含铁)(长石)石英岩、变质基性火山岩、大理岩类和少量钙硅酸盐岩类、含碳质(长石)云母磷灰石片岩、钙质千枚岩等组成，原岩为一套含火山岩的砂泥质复理石建造。该套岩石变质程度相对较低，普遍仅达绿片岩相(局部可达角闪岩相)，沿面理方向仅见一些同构造分泌石英脉贯入。

1-新生代地层； 2-中生代地层； 3-晚古生代地层； 4-早古生代地层； 5-新元古代地层； 6-中生代花岗岩； 7-晚古生代花岗岩； 8 -早古生代花岗岩； 9-天堂山岩群； 10-云开岩群； 11-变质基性岩块； 12-断层； 13-采样位置图 1 云开地区地质图(据Li et al.，2010修改；据Wang et al.，2013b修改) Figure 1 Simplified geological map of the YunKai area(modified after Li et al.，2010 and Wang et al.，2013b)

2 样品采集及分析测试 2.1 样品特征

本次研究的样品采自广东省信宜市池洞镇六吉村附近的207国道公路旁(N22°27′57″，E110°56′51″)，采样层位为云开变质杂岩天堂山岩群(图 1b)，岩石混合岩化作用十分强烈，岩性已变为混合岩。其中样品14LJ-4为混合岩中的基体(图 2a)，主要由石英(30％～35%)、斜长石(40%～45%)、黑云母(15％～25%)及少量的钾长石(<8%)、白云母(<3%)等矿物组成，副矿物有磷灰石(<1%)、锆石(<1%)和磁铁矿(<1%)等。岩石矿物明显存在2个世代，其中第一世代的黑云母往往呈小鳞片状定向分布形成片麻状构造(图 2c)；第一世代石英颗粒边部常发生熔蚀而呈规则状、港湾状，一些颗粒还发生塑性变形呈长条状定向分布，波状消光发育；而第一世代长石矿物颗粒粒度相对较大，常见规则状、港湾状的熔蚀边。第二世代长英矿物粒度相对较细小常呈他形颗粒分布于第一世矿物颗粒边缘(图 2d)，其应为深熔作用形成的产物。样品14LJ-5为混合岩中的长英质浅色脉体(图 2a)，脉体最宽达5cm，由于具一定程度的变形，常发生石香肠化(图 2a)和剪切流变褶皱现象(图 2b)，与基体岩体相比，其矿物定向性不明显，具典型的细粒花岗结构，主要矿物为石英(40％～45%)、钾长石(20％～25%)、斜长石(20％～25%)及少量黑云母(<4%)等，还含有少量磷灰石(<1%)、锆石(<1%)等副矿物。矿物粒度较均匀，呈半自形-他形呈镶嵌状分布，可见新生石英包围残余的长石颗粒(图 2e)，黑云母呈细小鳞片状分布在新生矿物中(图 2f)。根据表 1，在Si-Mg图解(据Van de Kamp，1970)中恢复所采样品的原岩类型表明，混合岩基体和脉体的投影点均基本上落入火成岩区(图 3)，说明采样点处混合岩的原岩应属于火山岩类。

(a)混合岩的基体和脉体采样位置，脉体发生石香肠化；(b)混合岩脉体采样位置，脉体发性剪切流变褶皱；(c)混合岩基体含暗色矿物较多，具较强的片麻状构造；(d)混合岩的基体中具2个世代的矿物：斜长石和黑云母发生部分熔融形成港湾状边界，新生细小石英颗粒围绕原生的长石颗粒；(e)新生的石英包围残余的长石颗粒；(f)新生石英中残余细小鳞片状黑云母包裹体。Pl-斜长石； Q-石英； Bi-黑云母； Se-绢云母图 2 云开变质杂岩混合岩野外及显微镜下照片 Figure 2 The field photographs and photomicrographs of migmatite samples in the Yunkai metamorphic complex

表 1 云开变质杂岩混合岩主量元素(%)和微量元素(×10^-6)数据 Table 1 Major elements(%)and trace elements(×10^-6)of migmatite in the Yunkai metamorphic complex

样品类型	混合岩基体				混合岩脉体
样品编号	14LJ-1	14LJ-2	14LJ-3	14LJ-4	14LJ-5	14LJ-6	14LJ-7	14LJ-8	14LJ-9	14LJ-10
SiO₂	59.93	56.38	58.90	59.09	61.91	69.05	70.33	73.95	71.83	72.41
TiO₂	0.71	0.71	0.87	0.85	0.66	0.68	0.68	0.11	0.17	0.13
Al₂O₃	17.55	18.07	16.16	15.91	15.49	12.60	12.06	13.52	15.01	15.09
Fe₂O₃T	7.94	6.96	7.98	7.89	6.23	5.51	5.56	1.82	2.26	1.91
MgO	3.37	3.85	4.24	4.20	3.10	2.83	2.70	0.57	0.79	0.70
MnO	0.08	0.11	0.12	0.13	0.09	0.13	0.13	0.10	0.12	0.11
K₂O	5.12	7.65	4.45	4.18	3.87	2.52	1.98	7.90	1.44	1.59
Na₂O	1.06	1.48	2.27	2.31	1.94	0.13	0.95	1.33	3.41	3.44
CaO	0.41	1.55	1.66	1.62	4.11	3.43	3.21	0.91	3.62	3.19
P₂O₅	0.15	0.13	0.16	0.15	0.13	0.15	0.16	0.06	0.17	0.12
LOI	3.70	2.46	3.19	3.11	2.31	2.32	1.80	0.72	0.95	1.33
Total	100.00	99.36	100.01	99.45	99.83	99.34	99.57	99.57	99.76	100.00
A/CNK	2.19	1.33	1.39	1.41	1.04	1.37	1.26	1.09	1.09	1.15
Rb	-3.45	-0.25	-2.00	-2.08	-0.41	-5.17	-4.52	0.49	1.60	1.57
Ba	297.00	236.00	238.00	237.00	161.00	192.00	153.00	198.00	102.00	106.00
Th	664.00	1790.00	871.00	843.00	501.00	371.00	260.00	1610.00	197.00	217.00
U	18.10	16.20	17.00	17.40	11.20	14.30	14.60	2.46	17.90	11.30
Nb	4.58	3.00	3.72	4.13	3.68	3.44	3.35	1.14	6.81	4.74
Ta	14.67	13.37	18.26	19.49	15.36	12.38	12.61	2.52	6.12	4.04
La	1.18	1.03	1.87	2.05	2.91	0.95	1.02	0.40	0.91	0.77
Ce	23.80	43.50	40.50	39.90	32.70	36.50	35.30	8.83	38.70	25.70
Pb	40.80	85.80	83.50	83.20	64.50	73.10	70.70	18.00	76.50	52.60
Pr	29.40	61.40	22.60	22.00	20.00	14.40	13.10	75.00	27.10	28.20
Sr	5.49	9.40	9.02	9.01	7.11	7.97	7.89	1.82	8.56	5.63
Nd	83.00	225.00	172.00	176.00	147.00	130.00	143.00	187.00	297.00	327.00
Zr	21.20	35.40	33.60	35.00	27.40	31.40	30.60	7.18	33.10	22.30
Hf	145.00	129.00	138.00	147.00	116.00	152.00	184.00	28.40	41.90	32.00
Sm	3.90	3.51	3.68	4.18	3.26	4.28	4.96	0.97	1.22	0.98
Eu	4.18	6.04	6.24	7.05	5.16	5.85	6.06	1.64	6.21	4.40
Gd	0.84	1.51	1.14	1.14	1.42	1.18	1.19	0.73	1.17	1.05
Tb	4.01	5.37	5.50	5.71	4.87	5.13	5.61	1.62	5.68	3.97
Dy	0.76	0.93	0.99	1.04	0.83	0.87	0.94	0.35	1.04	0.74
Y	4.91	5.00	5.25	5.67	4.37	5.15	5.08	2.17	5.77	4.31
Ho	26.90	26.90	30.00	31.90	26.30	29.40	28.40	15.10	31.80	26.60
Er	1.07	1.01	1.06	1.16	0.89	1.01	0.96	0.52	1.10	0.92
Tm	3.28	2.82	3.30	3.52	2.54	3.01	3.01	1.53	3.41	2.98
Yb	0.47	0.41	0.47	0.50	0.40	0.46	0.44	0.25	0.50	0.45
Lu	3.01	2.43	2.95	3.40	2.63	3.06	2.78	1.69	3.52	3.31
Cr	0.46	0.38	0.42	0.44	0.37	0.46	0.46	0.25	0.51	0.52
Co	102.00	108.00	118.00	119.00	81.00	73.20	71.30	19.10	20.90	16.60
(La/Yb)N	19.00	23.30	20.40	21.20	15.70	13.20	11.60	2.99	4.71	3.50
(La/Sm)N	5.67	12.84	9.85	8.42	8.92	8.56	9.11	3.75	7.89	5.57
(Gd/Yb)N	3.68	4.65	4.19	3.65	4.09	4.03	3.76	3.48	4.02	3.77
ΣREE	1.10	1.83	1.54	1.39	1.53	1.39	1.67	0.79	1.33	0.99
ΣLREE	114.27	200.00	193.95	196.74	155.19	175.15	171.03	46.58	185.77	128.88
ΣHREE	96.31	181.65	174.00	175.30	138.29	156.00	151.74	38.20	164.24	111.68
LREE/HREE	17.97	18.35	19.94	21.45	16.90	19.15	19.28	8.38	21.53	17.20
δEu	5.36	9.90	8.72	8.17	8.18	8.15	7.87	4.56	7.63	6.49
δCe	0.62	0.79	0.58	0.53	0.86	0.64	0.61	1.36	0.59	0.75

表 1 云开变质杂岩混合岩主量元素(%)和微量元素(×10^-6)数据 Table 1 Major elements(%)and trace elements(×10^-6)of migmatite in the Yunkai metamorphic complex

图 3 Si-Mg图解(底图据Van de Kamp，1970) Figure 3 The Si-Mg diagram(framework cited after Van de Kamp，1970)

2.2 分析方法

样品的锆石制靶工作由北京锆石领航科技有限公司完成。将野外采集的15～20kg 新鲜岩石样品粉碎到40～60目，利用浮选和磁选法分选其中的锆石单矿物，在双目显微镜条件下，通过手工挑选出具有代表性(透明度较好、无裂隙、粒径较大)的锆石颗粒来制作锆石靶，以此作为LA-MC-ICP-MS 锆石U-Pb同位素定年对象。锆石靶制作完成后进行阴极发光(CL)拍照，由日本JSM-6510型扫描电子显微镜和Gatan MiniCL型阴极荧光光谱仪完成，根据阴极发光照片分析锆石颗粒的内部结构及确定锆石颗粒分析位置供LA-MC-ICP-MS测定。激光多接收等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)锆石U-Pb年龄测试在中国地质科学院矿产资源研究所引进的Thermo Finningan Neptune型多接收等离子质谱上进行，详细的分析流程和原理见侯可军等(2009) 的文章，有关年龄数据处理和谐和图的绘制使用美国Berkeley地质年代中心Ludwig(2003) 编制的计算程序Isoplot(3.0版)进行。分析结果见表 2。

表 2 云开变质杂岩混合岩 LA-MC-ICP-MS U-Pb定年结果 Table 2 LA-MC-ICP-MS U-Pb dating results of zircon grains of migmatite in the Yunkai metamorphic complex

测点号	Pb	Th	U	Th/U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U		²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U
测点号	/×10^-6			Th/U	比值	1σ	比值	1σ	比值	1σ	t/Ma	1σ	t/Ma	1σ	t/Ma	1σ
14LJ-4(混合岩的基体)
01	95	228	491	0.46	0.0728	0.0020	1.6988	0.0487	0.1689	0.0028	1009.3	56.0	1008.1	18.3	1006.3	15.2
02	40	178	173	1.03	0.0751	0.0021	1.8428	0.0497	0.1784	0.0022	1072.2	55.6	1060.9	17.7	1058.4	12.2
03	33	105	162	0.65	0.0764	0.0049	1.7697	0.0835	0.1696	0.0054	1105.6	129.6	1034.4	30.6	1009.9	29.5
04	91	92	505	0.18	0.0764	0.0015	1.8003	0.0368	0.1710	0.0022	1105.6	39.2	1045.6	13.4	1017.4	12.0
05	95	252	482	0.52	0.0755	0.0014	1.7793	0.0337	0.1708	0.0015	1081.2	37.8	1037.9	12.3	1016.5	8.5
06	33	65	165	0.40	0.0856	0.0055	2.0366	0.1291	0.1727	0.0046	1331.5	125.3	1127.8	43.2	1027.1	25.3
07	131	85	723	0.12	0.0750	0.0013	1.8232	0.0326	0.1761	0.0018	1133.3	33.3	1053.8	11.7	1045.4	9.9
08	52	276	199	1.39	0.0858	0.0024	2.1831	0.0599	0.1846	0.0022	1333.0	53.7	1175.7	19.1	1092.2	12.2
09	18	85	114	0.75	0.0678	0.0032	1.2136	0.05749	0.1301	0.0021	864.8	102.0	806.8	26.4	788.4	11.9
10	44	138	235	0.59	0.0723	0.0081	1.6794	0.2056	0.1661	0.0037	994.4	228.2	1000.7	78.1	990.6	20.3
11	43	127	254	0.50	0.0700	0.0024	1.4591	0.0499	0.1512	0.0019	927.8	70.4	913.6	20.6	907.9	10.4
12	25	97	141	0.69	0.0698	0.0027	1.4356	0.0532	0.1503	0.0019	920.4	79.6	903.9	22.2	902.7	10.7
13	60	331	273	1.21	0.0730	0.0046	1.7010	0.1115	0.1679	0.0031	1016.7	128.9	1008.9	42.0	1000.5	17.4
14	89	187	485	0.38	0.0743	0.0021	1.7299	0.0512	0.1684	0.0022	1050.0	57.4	1019.7	19.0	1003.2	11.9
15	83	385	444	0.87	0.0699	0.0029	1.4615	0.0565	0.1515	0.0025	927.8	85.2	914.6	23.3	909.3	14.2
16	97	143	547	0.26	0.0789	0.0061	1.8212	0.1420	0.1666	0.0024	1169.4	152.6	1053.1	51.1	993.2	13.0
17	120	214	876	0.25	0.0689	0.0027	1.2437	0.0515	0.1313	0.0079	896.0	80.4	820.6	23.3	795.0	44.8
18	101	175	540	0.32	0.0738	0.0014	1.7618	0.0396	0.1736	0.0033	1035.2	37.5	1031.5	14.5	1031.8	18.0
19	22	53	119	0.45	0.0677	0.0054	1.6094	0.1433	0.1721	0.0087	858.9	166.7	973.9	55.8	1023.9	48.1
20	84	54	464	0.12	0.0773	0.0018	1.8832	0.0465	0.1770	0.0032	1131.5	46.3	1075.2	16.4	1050.8	17.5
21	38	64	210	0.30	0.0725	0.0024	1.6903	0.0568	0.1693	0.0032	1011.1	100.9	1004.9	21.4	1008.5	17.9
22	136	120	759	0.16	0.0758	0.0015	1.8077	0.0415	0.1723	0.0028	1100.0	38.9	1048.3	15.0	1024.5	15.5
23	17	171	213	0.80	0.0586	0.0056	0.5251	0.0475	0.0652	0.0015	553.7	211.1	428.5	31.6	407.3	9.1
24	55	123	277	0.45	0.0758	0.0069	1.8452	0.1771	0.1758	0.0100	1100.0	182.3	1061.7	63.3	1043.7	54.9
25	13	161	274	0.59	0.0528	0.0026	0.2860	0.0174	0.0389	0.0006	320.4	113.0	255.4	13.8	246.1	4.0
26	44	133	190	0.70	0.0775	0.0020	2.0578	0.0496	0.1924	0.0024	1144.5	51.9	1134.9	16.5	1134.4	12.8
27	56	138	282	0.49	0.0765	0.0017	1.8464	0.0437	0.1740	0.0019	1109.3	44.4	1062.1	15.6	1034.0	10.4
28	43	95	229	0.42	0.0731	0.0016	1.6996	0.0374	0.1684	0.0020	1016.7	45.5	1008.4	14.1	1003.3	10.9
29	69	102	228	0.45	0.0953	0.0019	3.5845	0.0734	0.2718	0.0035	1544.5	37.0	1546.1	16.2	1549.8	17.6
14LJ-5(混合岩的长英质浅色脉体)
01	128	164	275	0.60	0.1324	0.0031	7.2247	0.1703	0.3955	0.0066	2131.5	42.1	2139.6	21.0	2148.2	30.5
02	30	145	183	0.79	0.0679	0.0032	1.3292	0.0641	0.1412	0.0024	866.4	96.3	858.5	28.0	851.4	13.7
03	66	232	346	0.67	0.0755	0.0015	1.7011	0.0372	0.1623	0.0020	1083.3	38.9	1008.9	14.0	969.7	11.1
04	35	74	284	0.26	0.0679	0.0099	1.1340	0.1498	0.1218	0.0050	864.8	305.5	769.6	71.4	740.8	28.5
05	26	50	154	0.33	0.0731	0.0019	1.6194	0.0459	0.1605	0.0026	1016.7	52.6	977.8	17.8	959.5	14.2
06	129	91	598	0.15	0.0891	0.0020	2.5770	0.0786	0.2082	0.0045	1406.5	43.7	1294.1	22.3	1219.4	24.2
07	89	202	774	0.26	0.0647	0.0065	0.9899	0.0871	0.1117	0.0075	764.8	212.9	698.7	44.5	682.6	43.7
08	31	156	182	0.85	0.0714	0.0024	1.3521	0.0469	0.1392	0.0036	970.1	66.7	868.5	20.2	840.0	20.6
09	18	2	544	0.00	0.0504	0.0028	0.2494	0.0152	0.0357	0.0010	213.0	129.6	226.1	12.3	226.0	6.4
10	119	599	512	1.17	0.0798	0.0017	1.8963	0.0494	0.1735	0.0044	1194.4	42.6	1079.8	17.3	1031.5	24.3
11	92	217	586	0.37	0.0727	0.0014	1.4206	0.0305	0.1415	0.0021	1005.6	45.4	897.6	12.8	853.2	11.6
12	54	106	356	0.30	0.0683	0.0035	1.3139	0.0628	0.1393	0.0029	879.6	107.4	851.8	27.6	840.9	16.4
13	54	72	364	0.20	0.0682	0.0021	1.3297	0.0396	0.1411	0.0018	875.9	63.7	858.7	17.3	850.7	10.1
14	135	318	762	0.42	0.0759	0.0031	1.6718	0.0764	0.1589	0.0032	1092.3	82.6	997.9	29.0	950.5	17.7
15	96	117	522	0.22	0.0774	0.0017	1.8494	0.0409	0.1727	0.0021	1131.5	44.0	1063.2	14.6	1027.2	11.6
16	38	119	232	0.51	0.0724	0.0022	1.4135	0.0434	0.1418	0.0022	996.0	62.5	894.6	18.2	854.7	12.4
17	58	344	358	0.96	0.0689	0.0020	1.1801	0.0362	0.1236	0.0016	896.0	59.3	791.4	16.8	751.4	9.1
18	32	59	184	0.32	0.0736	0.0022	1.6339	0.0546	0.1606	0.0028	1031.5	59.3	983.4	21.1	960.0	15.5
19	25	110	173	0.63	0.0694	0.0026	1.1841	0.0450	0.1237	0.0018	910.8	77.8	793.2	20.9	752.1	10.3
20	43	76	283	0.27	0.0691	0.0017	1.3546	0.0381	0.1419	0.0019	901.9	51.9	869.5	16.4	855.2	10.9
21	40	120	252	0.48	0.0700	0.0019	1.3728	0.0380	0.1430	0.0022	927.8	55.6	877.4	16.3	861.8	12.6
22	16	37	93	0.39	0.0740	0.0038	1.6109	0.0781	0.1594	0.0035	1042.6	71.3	974.5	30.4	953.4	19.6
23	129	178	586	0.30	0.0851	0.0016	2.3690	0.0488	0.2020	0.0027	1317.0	36.9	1233.3	14.7	1186.3	14.3

表 2 云开变质杂岩混合岩 LA-MC-ICP-MS U-Pb定年结果 Table 2 LA-MC-ICP-MS U-Pb dating results of zircon grains of migmatite in the Yunkai metamorphic complex

3 锆石 U-Pb 定年结果

云开变质杂岩混合岩中基体和长英质浅色脉体的锆石CL图像和²⁰⁶ Pb/²³⁸U-²⁰⁷ Pb/²³⁵U谐和图(图 4)。样品14LJ-4(混合岩中的基体，岩性为黑云斜长片麻岩)中的锆石在光学显微镜下多呈无色透明状，少数带有淡淡的浅黄色色调。大部分锆石晶形以自形-半自形的柱状晶形为主，少数为不规则他形状或椭圆状，锆石晶体长多在80～160μm，宽度多在30～80μm，长宽比为1.2～3.5。锆石阴极发光图像显示(图 4a)，呈较自形柱状晶形的锆石内部具有明显的韵律环带结构，一些颗粒内部还包裹有深色矿物包裹体，表明其明显不同于碎屑锆石，应为岩浆成因锆石，根据前文对混合岩的原岩恢复结果表明，其原岩属于火山岩类。因此，这些岩浆成因且具有变质增生边的锆石应为原岩的锆石。另外，还有个别颗粒边部具有非常窄的白边(变质增生边)，可能是后期变质事件的记录。另外自形程度较差或呈不规则他形状、椭圆状的锆石中，内部无分带或分带不明显，个别内部呈灰色均匀分布或具较宽的变质增生边(图 4a中的9，15) ，反映其应为继承锆石或变质作用形成的产物。本次研究共对该样品29个锆石颗粒进行了年龄测定(表 2)，这些锆石的Th和U含量变化范围相对较宽，Th含量为53×10^-6～385×10^-6，U含量为119×10^-6～876×10^-6，且具有较高的Th/U值(0.12～1.39) 。在谐和图上大部分分析点均落在谐和线上及附近(图 4b)，且其 ²⁰⁶ Pb/²³⁸U表面年龄变化较大，为226.0～1549.8Ma。其中18个位于内部岩浆环带上的分析点，其 ²⁰⁷ Pb/²⁰⁶ Pb 表面年龄差别不大(994.4～1169.4Ma)，获得其加权平均年龄值为1086±24Ma(MSWD=0.75) (图 4b)，该年龄应代表该样品的原岩年龄；在谐和线上还有另一组位于锆石边部(11，12，15) (其中1个明显位于变质增生边上)的3个分析点的 ²⁰⁷ Pb/²⁰⁶ Pb 表面年龄为920.4～927.8Ma，加权平均年龄值为925±88Ma(MSWD=0.003) ，该年龄很可能代表原岩发生变质作用的时间。另外，还有4个分析点的 ²⁰⁶ Pb/²³⁸U表面年龄分别为795.0Ma、788.4Ma、407.3Ma、246.1Ma，这些年龄值可能代表后期变质作用改造的年龄。

图 4 云开变质杂岩混合岩的锆石阴极发光图像和锆石 LA-MC-ICP-MS U-Pb 年龄谐和图 Figure 4 Cathodoluminescence images and LA-MC-ICP-MS U-Pb concordia age diagrams of zircon grains from migmatite in the Yunkai metamorphic complex

样品14LJ-5(混合岩中的长英质浅色脉体)中的锆石在光学显微镜下多为无色透明状。与混合岩中基体相比，其锆石形态较为复杂，除部分颗粒尚保留半自形的柱状晶形外，多数颗粒呈不规则他形状，边部已发生一定程度的圆化。锆石阴极发光图像显示(图 4c)，呈柱状晶形的锆石内部往往具有明显的韵律环带结构，表明其应为岩浆成因锆石；其他锆石多数具有较清晰的核幔结构，其中核部为不规则状，显示出振荡环带或均一化，应为继承锆石或岩浆锆石；而幔部多呈无分带或具弱生长环带特征，属典型的变质锆石，反映其应为经历了高级变质作用和伴随有深熔作用(部分熔融作用)形成的产物。本次研究共对该样品23个锆石颗粒进行了年龄测定(表 2)，从表 2中可以看出，Th/U值为0.00～1.17。其中呈较自形柱状晶形的岩浆锆石及具变质增生边的继承岩浆锆石核部的分析点均获得谐和或近谐和的年龄值，其 ²⁰⁷ Pb/²⁰⁶ Pb 表面年龄为1016.7～1131.5Ma，获得其加权平均年龄值为1074±42Ma(MSWD=0.74) (图 4d)，该年龄与基体的原岩年龄在误差范围内基本一致，因此将其解释为与基体相同的原岩年龄；而6个锆石变质增生边和2个具生长环带锆石(应为深熔作用过程中从熔体中结晶形成的锆石)分析点亦给出了在误差范围内近一致的 ²⁰⁶ Pb/²³⁸U表面年龄值(840.0～861.8Ma)，获得其加权平均年龄值为852.6±8.8Ma(MSWD=0.22) (图 4d)，该年龄应代表浅色脉体的结晶年龄。此外，还获得5个分析点的 ²⁰⁶ Pb/²³⁸U表面年龄为226.0～752.1Ma，这些年龄值可能代表后期变质作用改造的年龄。

4 讨论 4.1 原岩形成时代

关于云开地区前寒武纪变质基底的形成时代及其发生深熔作用的时间一直以来都是研究的热点，20世纪80年代末至本世纪初，前人通过常规锆石U-Pb法(叶伯丹，1989；黄圭成等，2001)、锆石Pb-Pb蒸发法(张志兰等，1998)、全岩Sm-Nd法(王鹤年等，1993；庄文明等，1995；张业明和彭松柏，2000)、Rb-Sr法(南颐，1994；周国强等，1996)、 ⁴⁰ Ar/³⁹ Ar 法(劳秋元等，1997；叶真华等，2000)以及微古植物化石(南颐，1989；周国强等，1996)的研究从而认为变质基底形成于古元古代-新元古代；而近年来，一些地质学者通过少量高精度地质年代学研究认为云开变质杂岩变质表壳岩形成于中-新元古代(覃小锋等，2006； Wan et al.，2010；龙文国等，2012； Zhang et al.，2012； Wang et al.，2007b，2013a；王磊等，2015)。因此，云开变质杂岩中变质表壳岩的形成时代至今仍不明朗。原岩恢复结果表明，本文研究的混合岩的原岩为火山岩类，混合岩基体中的一些锆石核部具有明显的韵律环带结构，一些颗粒边部还具有变质增生边，其应属于原岩中存在的典型岩浆锆石，所获得的 ²⁰⁷ Pb/²⁰⁶ Pb 加权平均年龄值为1086±24Ma(MSWD=0.75) ；而在混合岩长英质浅色脉体中获得同类成因锆石的 ²⁰⁷ Pb/²⁰⁶ Pb 加权平均年龄值为1074±42Ma(MSWD=0.74) ，二者在误差范围内基本一致，该年龄值代表其原岩形成的年龄。由此表明，云开变质杂岩中至少有部分岩石形成于中元古代。

4.2 新元古代变质与深熔作用的确定

关于变质基底发生深熔作用的时间，前期的研究多认为云开变质杂岩经历了晋宁期(或Grenville期)(周汉文等，1994；王祖伟等，1998)、加里东期(王祖伟等，1998；王江海等，1999)、海西期(于津生等，1991)和印支期(张伯友和俞鸿年，1992)等多期变质作用的改造；而近年来的研究认为，云开变质杂岩的变质作用(深熔作用)主要发生在加里东期(Wang et al.，2011；王丹，2013；王磊等，2013，潘锦波等，2015)。在本文研究中，天堂山岩群混合岩的长英质浅色脉体中，锆石变质增生边和深熔作用(部分熔融作用)过程中从熔体中结晶形成的锆石分析点的 ²⁰⁶ Pb/²³⁸U表面年龄在误差范围内近一致。因此，所获得的 ²⁰⁶ Pb/²³⁸U加权平均年龄852.6±8.8Ma(MSWD=0.22) 是其峰期变质年龄及随后发生深熔作用(部分熔融作用)形成的熔体结晶的年龄，表明云开地区前寒武纪变质基底发生深熔作用的时间为新元古代。

4.3 构造意义

综上所述，云开变质杂岩变质表壳岩中至少有部分岩石形成于中元古代，其中天堂山岩群在新元古代(850Ma±)经历了角闪岩相-麻粒岩相变质与深熔作用。目前普遍认为华南地区前寒武纪的构造层主要有上、下两套组成，其中构成下构造层的是变质程度稍强的四堡群/冷家溪群/梵净山群/天堂山岩群(或称之为高州群)，其上为变质程度稍弱的下江群/丹洲群/板溪群/云开群/鹰扬关群，二者呈角度不整合接触。目前关于这次角度不整合有2种观点： ①有的学者认为下构造层主要形成于中元古代，而上构造层主要形成于新元古代，其间的不整合面是发生于1000Ma±的Grenville造山运动作用的产物(水涛，1987； Li et al.，1995，1996，2002；李江海和穆剑，1999；胡受奚和叶瑛，2006； Greentree et al.，2006； Li et al.，2008； Wang et al.，2008a)； ②另外一些学者认为不整合面上、下岩系均形成于新元古代，二者之间存在的高角度不整合与Grenville造山运动无关，它反映的是发生于820Ma±的四堡运动的构造事件(吴荣新等，2005，2007； Wang et al.，2006，2008b；周金城等，2008；高林志等，2010，2011，2012，2013，2014，2015；赵军红等，2015)。本次研究发现云开地区深熔作用发生在新元古代(850±Ma)，与四堡运动的时代也基本一致，说明扬子板块与华夏板块的拼合时间不是在中元古代，而是在新元古代。因此，本区深熔事件发生时代的确定，对于深入理解云开地区的大地构造演化过程乃至整个华南板块构造演化都具有重要的科学意义。

5 结论

(1) 云开变质杂岩天堂山岩群混合岩的原岩形成年龄为1086±24Ma，表明云开变质杂岩中至少有部分岩石形成于中元古代，云开地区存在有中元古代的变质基底。

(2) 云开变质杂岩天堂山岩群中记录有850Ma的深熔事件，表明其峰期变质作用发生于新元古代，与区域上四堡运动的时间基本一致，可能为扬子板块与华夏板块发生拼合作用的地质记录。

致谢: 在LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年和数据分析过程中得到中国地质科学院矿产资源研究所侯可军博士的热心指导和帮助，在此致以衷心的感谢

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矿物岩石地球化学通报 2016, Vol. 35 Issue (6): 1238-1247	PDF