岩石学报  2015, Vol. 31 Issue (3): 747-758   PDF    
赣杭构造带新路火山盆地粗面斑岩的年代学、岩石成因及其地质意义
杨水源1, 文霞1,2, 赵葵东1,3, 姜耀辉4, 凌洪飞4, 陈培荣4    
1. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 武汉 430074;
2. 中国地质大学地球科学学院, 武汉 430074;
3. 中国地质大学资源学院、紧缺矿产资源勘查协同创新中心, 武汉 430074;
4. 南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室, 地球科学与工程学院, 南京 210093
摘要:在赣杭构造带上新路盆地中发现有晚期侵入到黄尖组凝灰岩中的粗面斑岩岩脉。本文运用激光等离子质谱(LA-ICP-MS)对该粗面斑岩中的锆石进行了U-Pb年龄测定,获得了131±1Ma的形成年龄。新路粗面斑岩具有高碱、高钾、高K2O/Na2O,在SiO2-K2O图解中落入橄榄安粗岩(shoshonite)系列岩石的范围之内。新路粗面斑岩还具有贫铁、钛、钙、磷以及富集轻稀土和大离子亲石元素等特征,具有较高含量的高场强元素,亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti,以及中等铕负异常(Eu/Eu*=0.32~0.46)和铈负异常(Ce/Ce*=0.64~0.73)的特点。粗面斑岩的全岩εNd(t)值为-5.01~-4.77,锆石的εHf(t)值为-8.3~-3.8 (集中在-6~-4之间),两阶段Hf模式年龄集中在1.4~1.6Ga之间。这些地球化学特征表明新路粗面斑岩是幔源岩浆和壳源岩浆混合形成的产物,为赣杭构造带早白垩世幔源岩浆活动提供了重要证据。
关键词粗面斑岩     LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄     地球化学     岩石成因     新路盆地     赣杭构造带    
Geochronology, petrogenesis and geological significance of the trachyte porphyry from Xinlu Basin, Gan-Hang Belt, SE China
YANG ShuiYuan1, WEN Xia1,2, ZHAO KuiDong1,3, JIANG YaoHui4, LING HongFei4, CHEN PeiRong4    
1. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;
2. School of Earth Sciences, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;
3. Collaborative Innovation Center for Exploration of Strategic Mineral Resources, Faculty of Earth Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074;
4. State Key Laboratory for Mineral Deposits Research, School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China
Abstract: A trachyte porphyry dyke was found in the Xinlu Basin from the Gan-Hang Belt, which intruded into the tuff of the Huangjian Formation. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating shows that this rock was formed at 131±1Ma. Geochemically, the trachyte porphyry shows high alkali, high K contents and high K2O/Na2O ratios, with all samples ploting in the shoshonite field of SiO2-K2O diagram. The Xinlu trachyte porphyry also has low Fe, Ti, Ca and P contents. The rock is rich in LREE and LILE, and also characterized by high abundances of HFSE, depleted in in Nb, Ta, Sr, P and Ti. The Xinlu trachyte porphyry has moderate negative Eu anomaly (Eu/Eu*=0.32~0.46) and moderate negative Ce anomaly (Ce/Ce*=0.64~0.73). The εNd(t) values range from -5.01 to -4.77, and zircon εHf(t) values range from -8.3 to -3.8 (mostly between -6 and -4), with Hf depleted mantle model ages mostly between 1.4Ga and 1.6Ga. These geochemical and isotopic data indicate that the Xinlu trachyte porphyry was the product of mixing mantle-derived and crust-derived melts. The occurrence of Xinlu trachyte porphyry provides strong evidence for the Early Cretaceous mantle-derived magmatic activity in the Gan-Hang Belt.
Key words: Trachyte porphyry     LA-ICP-MS zircon U-Pb age     Geochemistry     Petrogenesis     Xinlu Basin     Gan-Hang Belt    

赣杭构造带是华南一条重要的沉积-火山岩带,沿线分布着一系列火山盆地,这些火山盆地中有些产有火山岩型铀矿,因此也称为含铀火山盆地,构成了我国一条非常重要的火山岩型铀矿成矿带。火山盆地中分布有一系列的火山侵入杂岩,这些火山侵入杂岩形成于早白垩世,在成因类型上属于A型花岗岩,是由于白垩纪时期该区域持续的拉张作用导致地壳和岩石圈地幔逐渐减薄,上涌并底侵的软流圈地幔引发了中元古代变质岩的部分熔融形成这些A型花岗岩的初始岩浆,这些初始岩浆遭受到不同程度的地幔组分的加入,并发生了广泛的不同程度的分离结晶作用,从而形成赣杭构造带上早白垩世的A型花岗岩带(Jiang et al., 2005; 何观生等,2009; Yang et al., 2010201120122013; 杨水源等, 20122013; Yang and Jiang, 2013; Zhou et al., 2013; 陈正乐等,2013)。该成因模式中关于幔源岩浆底侵一直以来缺少岩石学的直接证据。近年来对赣杭构造带上石溪盆地出露有粗面岩的报导为该成矿带幔源岩浆活动提供了岩石学证据(刘飞宇等,2009; 张敏等,2009; 巫建华等,2011)。本文对位于赣杭构造带东段的新路火山盆地中侵入到黄尖组凝灰岩中的粗面斑岩岩脉开展了年代学和岩石地球化学的研究,并结合前人发表的粗面岩的地球化学数据,探讨新路粗面斑岩的岩石成因及其地质意义。 1 地质背景和样品描述

新路火山岩盆地位于浙江省西部,在大地构造位置上位于赣杭构造带(Gilder et al., 1996)上,接近于扬子板块和华夏板块的构造缝合带上。新路火山盆地西段目前已发现大桥坞矿床(671)、白鹤岩矿床(670)、杨梅湾矿床(621)和一系列铀矿(化)点(图 1),这些矿床位于赣杭构造带火山岩铀成矿带江山-绍兴段北侧。上述3个已知矿床近地表矿体或已被开采殆尽(白鹤岩矿床),或已基本探明储量(大桥坞矿床和杨梅湾矿床)。研究区位于浙江省衢州市北部,主体为浙江西部的中生代火山断陷喷发带,地质上称之为新路火山岩盆地西段。该区北接前古生代褶皱带,南临白垩纪红盆(金衢盆地)。

图 1 新路火山盆地地质简图(据汤江伟,2009; 韩效忠等,2010修改) Fig. 1 Simplified geological map of the Xinlu Basin(modified after Tang,2009; Han et al.,2010)

火山盆地基底为元古界变质岩。本区岩浆活动较为强烈,以大规模火山喷发和火山期后岩浆侵入活动为主(周肖华等,2004; 韩效忠等,2010),区内岩浆期后残余岩浆的浅成侵入活动强烈,产出众多的次火山岩体(脉),岩性主要为花岗斑岩及石英斑岩(陈爱群,1997; 汤江伟,2009)。盆内发育一套火山侵入杂岩,火山地层为下白垩统劳村组(K1l)、黄尖组(K1h)、寿昌组(K1s),产铀地层主要为黄尖组(韩效忠等,2010)。劳村组:岩性为紫红色凝灰质砂岩、砂砾岩、浅灰色硅质细砂岩。黄尖组:根据火山喷发旋回,分为2段。下段主要岩性为巨厚层状流纹质含砾岩屑凝灰岩、流纹质晶屑熔结凝灰岩、流纹质含砾熔结凝灰岩,是区内重要的含矿层位;上段岩性主要为灰绿色沉凝灰岩、凝灰质砂岩、砂砾岩等。寿昌组:下部为杂色粉砂岩、页岩,上部为灰紫色厚层状流纹质凝灰岩、流纹斑岩。

本次研究的粗面斑岩出露于衢州市衢江区方田坞,粗面斑岩呈宽约80cm的团块出现在黄尖组凝灰岩中(图 2a),没有成层分布,呈现为黄尖组凝灰岩中的捕掳体或者是一岩脉。显微镜下研究该岩石可定名为粗面岩,而经锆石U-Pb年代学研究(见下文),此粗面岩的形成年龄晚于黄尖组凝灰岩,这些特征表明此岩石团块不是黄尖组凝灰岩中的捕掳体,也不是喷出相的粗面岩,而是次火山岩相的粗面斑岩。粗面斑岩呈黄褐色,块状构造,斑状结构(图 2b)。斑晶含量约20%,以钠长石为主(图 2c),含少量的黑云母(图 2d)。基质主要由钾长石、钠长石和石英组成(图 2c,d),呈微晶-隐晶质结构、局部见粗面结构。

图 2 新路粗面斑岩的野外照片(a)、手标本照片(b)以及背散射照片(c、d)
Ab-钠长石;Bt-黑云母;Kf-钾长石;Q-石英
Fig. 2 The field characteristics(a),the h and specimen photo(b) and the BSE images(c,d)of the trachyte porphyry from Xinlu Basin
Ab-albite; Bt-biotite; Kf-K-feldspar; Q-quartz

2 分析方法

本文对新路粗面斑岩的背散射图像分析是在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室利用配备4道波谱仪的JEOL JXA-8100电子探针上完成,工作条件为:加速电压15kV,加速电流20nA。

本文所选取的粗面斑岩样品首先把岩石破碎,经浮选和电磁选等方法后,经淘洗、挑纯挑出单颗粒锆石。手工挑出晶形完好、透明度和色泽度好的锆石用环氧树脂固定于样品靶上。样品靶表面经研磨抛光,直至锆石新鲜截面露出。对靶上锆石进行镜下透射光、反射光照相后,对锆石进行阴极发光(CL)分析,锆石CL实验是在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成,最后根据阴极发光照射结果选择典型的岩浆锆石进行锆石U-Pb测年分析。

粗面斑岩的锆石U-Pb定年工作在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室运用LA-ICP-MS完成的,ICP-MS型号为Agilent 7500a型,激光剥蚀系统为New Wave公司生产的UP213固体激光剥蚀系统。采用He气作为剥蚀物质的载气,通过直径3mm的PVC管将剥蚀物质传送到ICP-MS,并在进入ICP-MS 之前与Ar 气混合,形成混合气。质量分馏校正采用标样GEMOC/GJ-1(608Ma),每轮(RUN)测试约分析15个分析点,开始和结束前分别分析GJ-1标样2~4次,中间分析未知样品10~12次,其中包括1次已知年龄样品Mud Tank(735 Ma)。仪器工作参数为:波长213nm,蚀孔径35μm,剥蚀时间60s,背景测量时间40s,激光脉冲重复频率5Hz,脉冲能量为10~20J/cm2。实验原理和详细的测试方法见Jackson et al.(2004)。ICP-MS的分析数据通过即时分析软件GLITTER(Van Achterbergh et al., 2001)计算获得同位素比值、年龄和误差。普通铅校正采用Andersen(2002)的方法进行,校正后的结果用Isoplot程序(v.3.23)(Ludwig,2003)完成年龄计算和谐和图的绘制。

粗面斑岩的锆石Hf同位素原位组成分析在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室利用装有New Wave UP193激光探针的Neptune Plus MC-ICP-MS测试。仪器的测试条件及数据的采集可参见文献Wu et al.(2006)以及侯可军等(2007)。激光束斑的直径使用50μm。采用He气作为剥蚀物质的载气,将剥蚀物质从激光探针传送到MC-ICP-MS,并在进入MC-ICP-MS之前与Ar气混合,形成混合气。用179Hf/177Hf=0.7325和172Yb/173Yb=1.35274(Chu et al., 2002)进行仪器质量歧视校正。同质异位干扰校正176Lu和176Yb对176Hf的干扰采用Wu等(2006)的方法,计算测定样品的176Lu/177Hf和176Hf/177Hf 比值。

将所取得的3块粗面斑岩样品进行岩石地球化学分析。首先将样品破碎、磨碎(>200目)制成分析样品。主量元素、微量元素和Nd同位素均在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室里面完成。其中主量元素运用ICP-AES(型号为JY38S)由裘丽雯实验员完成;微量元素运用ICP-MS测定(型号为Finnigan Element Ⅱ),详细的分析方法参考高剑峰等(2003);Nd同位素采用BioRad AG 50W×8阳离子树脂纯化Nd元素,详细的化学分离流程参考濮巍等(20042005)。提纯后的样品运用TIMS(型号为Finnigan Triton TI)分析测试,Nd以H3PO4作为激发剂,将提纯后的Nd涂于Re带上后上机测试,测试过程中采用146Nd/144Nd=0.7219校正质量分馏。 3 分析结果

新路盆地粗面斑岩的锆石为无色透明或浅黄色,从锆石的透射光和显微镜下鉴定分析,大部分锆石结晶较好,呈长柱状晶形。在阴极发光图像中,绝大多数锆石具有明显的内部结构和典型的岩浆振荡环带结构(图 3),显示为岩浆成因锆石,少数锆石则表现出核部偏暗而边部环带较亮的特征(图 3)。新路盆地粗面斑岩锆石的Th和U含量见表 1。从测试结果可以看出,锆石的Th和U的含量变化很大,但锆石Th/U比值变化较小,大部分位于0.4~0.8之间,均大于0.1。从锆石的CL图像和定年结果可以发现,新路粗面斑岩中锆石的继承核很少。3个测试点因测得的年龄不在谐和线上(DQW191-04,DQW191-15),或者与大部分岩浆锆石的年龄相差较远(DQW191-22),这三个测试点均未统计在内。新路粗面斑岩定年测试数据的处理结果见图 3,定年结果表明,新路粗面斑岩所选取的测试点的分析结果在谐和图上组成密集的一簇,计算出来的206Pb/238U加权平均年龄为131±1Ma(95%置信度,MSWD=0.6)。

图 3 新路盆地粗面斑岩的锆石CL图像、207Pb/235U-206Pb/238U同位素年龄谐和图 Fig. 3 Cathodoluminescence(CL)images and zircon U-Pb concordia diagram of the trachyte porphyry from Xinlu Basin

表 1 新路粗面斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the trachyte porphyry from Xinlu Basin

岩石化学分析结果(表 2图 4图 5)显示,新路粗面斑岩SiO2含量为63.79%~65.40%,富碱(K2O=8.23%~8.57%,Na2O=3.74%~4. 01%),具有很低的CaO和P2O5含量的特点,并且贫钛(TiO2<0.3%),贫铁,氧化指数高,Fe2O3/ FeO>4。 岩石具有较高的Al2O3含量,变化于18.05%~18.31%。铝过饱和指数[A/CNK= Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)摩尔比]均大于1.1,变化于1.15~1.19,[A/NK=Al2O3/(Na2O+K2O)摩尔比]为1.15~1.20,属于过铝质岩系。与位于赣杭构造带上石溪盆地中的粗面岩和赣南三百山盆地中的粗面岩相比,新路粗面斑岩具有更高的K2O含量和碱含量,更高的Al2O3含量,更低的TiO2、CaO、P2O5含量(图 4图 5张敏等,2009)。在Le Bas et al.(1986)提出的火山岩 TAS分类图上(图 4a),落入粗面岩的范围内。在SiO2-K2O图解(Peccerillo and Taylor, 1976)上(图 4b)新路粗面斑岩样品均分布在橄榄安粗岩系列。

表 2 新路粗面斑岩主量元素(wt%)、微量元素(×10-6)及Nd同位素组成分析结果 Table 2 Analytical results of major elements(wt%),trace elements(×10-6) and Nd isotopic compositions of the trachyte porphyry from Xinlu Basin

图 4 新路盆地粗面斑岩、石溪盆地粗面岩和三百山盆地粗面岩的TAS图解(a,据Le Bas et al., 1986修改)和SiO2-K2O图解(b,据Peccerillo and Taylor, 1976修改)
石溪盆地和三百山盆地粗面岩的数据来自张敏等(2009);图 5的图例和数据来源、图 6的数据来源同此图
Fig. 4 TAS diagram(a,modified after Le Bas et al., 1986) and SiO2 vs. K2O diagram(b,modified after Peccerillo and Taylor, 1976)showing data of trachyte porphyry from Xinlu Basin, and trachyte from Shixi Basin and Sanbaishan Basin


图 5 新路盆地粗面斑岩、石溪盆地粗面岩和三百山盆地粗面岩主量元素成分变化的哈克图解 Fig. 5 Haker diagrams of major element concentrations vs. SiO2 for trachyte porphyry from Xinlu Basin, and trachyte from Shixi Basin and Sanbaishan Basin

新路粗面斑岩稀土总量较高,变化于197×10-6~257×10-6之间。富集轻稀土,LREE/HREE=6.76~8.35,(La/Yb)N=8.19~11.11。在稀土配分模式图上,呈明显的向右倾斜,轻稀土富集,重稀土亏损,具有中等负铕异常,Eu/Eu*=0.37~0.40,并且具有Ce的负异常,Ce/Ce*=0.64~0.73(图 6a)。石溪粗面岩的稀土配分模式和新路粗面斑 岩较为相似,但表现出较为轻微的铕负异常和铈负异常,而三百山粗面岩则表现出铕正异常(张敏等,2009)。位于赣杭构造带上的新路粗面斑岩和石溪粗面岩都具有负铈异常以及高的Fe2O3/FeO比值表明两者形成于较为氧化的环境。

图 6 新路盆地粗面斑岩、石溪盆地粗面岩和三百山盆地粗面岩的球粒陨石标准化稀土元素配分图(a,标准化值据Boynton,1984)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b,标准化值据McDonough and Sun, 1995) Fig. 6 Chondrite-normalized REE patterns(a,normalization values after Boynton,1984) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram(b,normalization values after McDonough and Sun, 1995)of the trachyte porphyry from Xinlu Basin, and trachyte from Shixi Basin and Sanbaishan Basin

微量元素含量(表 2)表明,新路粗面斑岩具有高Ba(748×10-6~807×10-6)含量,高Rb(183×10-6~196×10-6)含量、低Sr(28.6×10-6~33.7×10-6)含量,Rb/Sr为(5.82~6.44),中等含量的Nb(20.0×10-6~21.0×10-6)和较高的Zr含量(245×10-6~276×10-6),富集Zr、Hf等高场强元素(HFSE)和K、Th、U等大离子亲石元素(LILE)。原始地幔标准化蛛网图(图 6b)显示,Rb、Th、U、LREE元素相对富集,亏损Nb、Ta 、Sr、P、Ti。在原始地幔标准化蛛网图上,新路粗面斑岩、石溪粗面岩、三百山粗面岩三者的区别主要表现在Ba、Sr、P含量上的差别(图 6b)。

新路粗面斑岩两个样品的Nd同位素分析结果列于表 2。两个样品的147Sm/144Nd比值均为0.1057,143Nd/144Nd比值分别为0.512301和0.512313。以本次测定的锆石U-Pb 年龄131Ma作为新路粗面斑岩形成年龄,计算出εNd(t)值分别为-5.01和-4.77之间,Nd同位素的两阶段模式年龄tDMC为分别为1336Ma和1317Ma。

对新路盆地中已测年的锆石样品进行原位Hf同位素分析,数据列于表 3。分析结果表明,锆石颗粒的176Lu/177Hf比值均小于0.0022,其平均值为0.0013,显示锆石在形成之后具有极低的放射性成因Hf的积累。新路粗面斑岩锆石的176Hf/177Hf比值变化范围为0.282471~0.282597,以本次测定的锆石U-Pb 年龄131Ma作为新路粗面斑岩形成年龄,计算出锆石Hf同位素初始比值εHf(t)变化范围在-8.3~-3.8之间,但大部分集中在-6~-4之间(图 7a);两阶段Hf模式年龄(tDM2)介于1399~1678Ma之间,且大多集中在1400~1600Ma之间(图 7b)。

表 3 新路粗面斑岩的锆石Hf同位素 LA-MC-ICP-MS原位分析结果 Table 3 LA-MC-ICP-MS in situ analysis of zircon Hf isotopic composition of the trachyte porphyry from Xinlu Basin

图 7 新路粗面斑岩的εHf(t)和Hf同位素两阶段模式年龄柱状图解 Fig. 7 Histogram of εHf(t)values and Hf model ages of the trachyte porphyry from Xinlu Basin

4 讨论 4.1 新路粗面斑岩的岩石成因

目前,对于包括碱性粗面岩在内的碱性岩浆起源有很多模式:(1)来源于富集岩石圈地幔的部分熔融产生富碱岩浆,与硅铝层混染较小(Turner et al., 1996; Miller et al., 1999; Pe-Piper and Piper, 2001; Xu et al., 2001; Williams et al., 2004; Jahn et al., 2009; Seo et al., 2010);(2)由幔源碱性玄武岩分异形成(Yang et al., 2005; Holbig and Grove, 2008; White et al., 2009);(3)来源于镁铁质岩浆底侵引起下地壳物质部分熔融产生碱性岩浆(Tchameni et al., 2001; Sun et al., 2008; Chen et al., 2010);(4)由幔源岩浆和壳源岩浆混合形成(Aydin et al., 2008)。

对于新路粗面斑岩的成因,来源于地幔的可能性不大,因为新路粗面斑岩的全岩Nd同位素组成εNd(t)值(-5.01和-4.77)明显低于赣南早-中侏罗世玄武岩(-0.4~1.1,章邦桐等,2004)、赣南中侏罗世黄埠正长岩(3.61~1.20,贺振宇等,2007)、广西燕山早期罗容正长岩(3.3,郭新生等,2001)和车步辉长岩(-0.76~1.04,贺振宇等,2007)的εNd(t)值,并且新路粗面斑岩锆石的Hf同位素组成也比较低,εHf(t)变化范围集中在-6~-4之间。此外,熔体实验研究结果表明地幔橄榄岩部分熔融产生的岩浆SiO2含量不可能高于55%(Baker et al., 1995),而新路粗面斑岩SiO2含量为63.79%~65.40%,表明新路粗面斑岩岩浆不可能直接来源于岩石圈地幔的部分熔融。新路粗面斑岩的εNd(t)值与相山镁铁质微粒包体(MME)中心的εNd(t)值(-4.2,Jiang et al., 2005)相似,指示了粗面斑岩有可能是由幔源岩浆结晶分异形成,但是在该地区目前并没有发现大面积的镁铁质或超镁铁质岩浆岩,因此新路粗面斑岩是由幔源碱性玄武岩分异形成的可能性也不大。

新路粗面斑岩的形成时间(131Ma)相较于新路盆地中的杨梅湾花岗岩和大桥坞花岗斑岩的形成时间(~135Ma,Yang et al., 2012),以及黄尖组凝灰岩的形成时代(136.8±1.5Ma,135.0±3.0Ma,杨水源,2013)稍晚,但新路粗面斑岩的Nd、Hf同位素组成与新路盆地中的杨梅湾花岗岩和大桥坞花岗斑岩(数据来源于Yang et al., 2012以及未发表数据)很相似,可能指示了新路粗面斑岩的物质来源与新路火山盆地中其他火山侵入杂岩具有一定的相似性,但是新路粗面斑岩具有较低的SiO2含量表明新路粗面斑岩不大可能是由新路火山盆地中其他火山侵入杂岩的岩浆分异形成的。赣杭构造带上相山火山侵入杂岩被认为是形成于镁铁质岩浆底侵引起下地壳物质部分熔融产生的岩浆,没有明显地幔物质的加入(Yang et al., 2011; Yang and Jiang, 2013),因此在赣杭构造带下地壳物质部分熔融不大可能形成类似于新路粗面斑岩的橄榄安粗岩岩浆。因此,新路粗面斑岩最有可能的就是由幔源岩浆和壳源岩浆混合形成,这与张敏等(2009)研究得出的赣杭构造带上石溪粗面岩以及赣南的三百山粗面岩的岩石成因是相似的。不同地区的粗面岩具有不同的岩石地球化学特征(图 5图 6),这可能是不同地区粗面岩经历了不同的分离结晶作用,或者形成不同地区粗面岩的地幔组分有所不同造成的。新路粗面斑岩具有较低的εNd(t)值,还显示负Ce异常(图 6a),表明地幔源区有深海沉积物的加入(Shimizu et al., 1992)。 4.2 地质意义

华南在燕山期产出有大量的花岗质岩浆,但是到目前为止关于粗面岩的报导甚少。巫建华等(2011)对峡江-广丰火山岩带的石溪盆地和三南-寻乌火山岩带的三百山盆地,大长沙盆地出露的粗面岩进行了SHRIMP锆石U-Pb年代学的测定,得出石溪粗面岩的形成年龄为137.00±0.94Ma,三百山粗面岩的形成年龄为141.56±0.96Ma,大长沙粗面岩的 形成年龄为135.4±1.5Ma,而本文对新路粗面斑岩的定年结果得出其形成年龄为131±1Ma,这些粗面岩都形成于早白垩世,并且形成于不同的时间,从142Ma到131Ma。石溪盆地和新路盆地都位于赣杭构造带上,其形成时间与赣杭构造带早白垩世火山盆地中火山侵入杂 岩体的形成时间大致相同。而前文对于粗面岩岩石成因的讨论,粗面岩的形成和幔源岩浆活动有关。对于粗面岩的成因模式,无论何种起源方式,都有地幔物质组分的参与(巫建华等,2011)。吴俊奇等(2011)对赣杭构造带上盛源火山盆地打鼓顶组第四段中基性火山岩的研究表明这一岩性段的火山岩也属于橄榄安粗岩系列火山岩,形成于早白垩世(138±8.8Ma),是由亏损地幔和岩石圈富集地幔在源区混合而成。而相山火山盆地次火山岩相的岩石中含有镁铁质微粒包体,虽然形成镁铁质微粒包体的岩浆不一定对相山火山侵入杂岩的化学成分有贡献,但至少表明了幔源岩浆参与了相山火山侵入杂岩的形成(Jiang et al., 2005; Yang and Jiang, 2013)。本文对新路火山盆地粗面斑岩的时代厘定和岩石成因研究,为赣杭构造带早白垩时期大规模的火山侵入活动与幔源岩浆活动有关提供了进一步的岩石学证据。 5 结论

本文对赣杭构造带上新路盆地中侵入到黄尖组凝灰岩中的粗面斑岩岩脉进行了系统的年代学和岩石成因研究,得出新路粗面斑岩的形成年龄为131±1Ma。新路粗面斑岩具有高碱、高钾的特征,属于橄榄安粗岩系列岩石。岩石地球化学特征表明新路粗面斑岩是由幔源岩浆和壳源岩浆混合形成,并且形成新路粗面斑岩的地幔源区有深海沉积物的加入。新路火山盆地粗面斑岩为赣杭构造带早白垩世幔源岩浆活动提供了重要证据。

致谢 本文在进行锆石阴极发光分析时得到西北大学弓虎军老师的帮助和指导;锆石U-Pb同位素定年得到武兵老师的帮助;两位评审专家对论文的修改和提高提出了建设性的意见;在此一并表示衷心的感谢。
参考文献
[1] Amelin Y, Lee DC, Halliday AN and Pidgeon RT. 1999. Nature of the Earth's earliest crust from hafnium isotopes in single detrital zircons. Nature, 399(6733): 252-255
[2] Andersen T. 2002. Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report 204Pb. Chemical Geology, 192(1-2): 59-79
[3] Aydin F, Karsli O and Chen B. 2008. Petrogenesis of the Neogene alkaline volcanics with implications for post-collisional lithospheric thinning of the Eastern Pontides, NE Turkey. Lithos, 104(1-4): 249-266
[4] Baker MB, Hirschmann MM, Ghiorso MS and Stolper EM. 1995. Compositions of near-solidus peridotite melts from experiments and thermodynamic calculations. Nature, 375(6529): 308-311
[5] Blichert-Toft J and Albarède F. 1997. The Lu-Hf isotope geochemistry of chondrites and the evolution of the mantle-crust system. Earth and Planetary Science Letters, 148(1-2): 243-258
[6] Boynton WV. 1984. Geochemistry of the rare earth elements: Meteorite studies. In: Henderson P (ed.). Rare Earth Element Geochemistry. New York: Elsevier, 63-114
[7] Chen AQ. 1997. Two layer structure of the porphyry massif and its relation to uranium mineralization in Daqiaowu, Zhejiang Province. Journal of East China Geological Institute, 20(4): 319-327 (in Chinese with English abstract)
[8] Chen JL, Xu JF, Wang BD, Kang ZQ and Jie L. 2010. Origin of Cenozoic alkaline potassic volcanic rocks at Konglongxiang, Lhasa terrane, Tibetan Plateau: Products of partial melting of a mafic lower-crustal source? Chemical Geology, 273(3-4): 286-299
[9] Chen ZL, Wang Y, Zhou YG, Han FB, Wang PA, Gong HL, Shao F, Tang XS and Xu JS. 2013. SHRIMP U-Pb dating of zircons from volcanic-intrusive complexes in the Xiangshan uranium orefield, Jiangxi Province, and its geological implications. Geology in China, 40(1): 217-231 (in Chinese with English abstract)
[10] Chu NC, Taylor RN, Chavagnac V, Nesbitt RW, Boella RM, Milton JA, German CR, Bayon G and Burton K. 2002. Hf isotope ratio analysis using multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry: An evaluation of isobaric interference corrections. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 17(12): 1567-1574
[11] Gao JF, Lu JJ, Lai MY, Lin YP and Pu W. 2003. Analysis of trace elements in rock samples using HR-ICPMS. Journal of Nanjing University (Natural Sciences), 39(6): 844-850 (in Chinese with English abstract)
[12] Gilder SA, Gill J, Coe RS, Zhao XX, Liu ZW, Wang GX, Yuan KR, Liu WL, Kuang GD and Wu HR. 1996. Isotopic and paleomagnetic constraints on the Mesozoic tectonic evolution of South China. Journal of Geophysical Research: Solid Earth (1978-2012), 101(B7): 16137-16154
[13] Goldstein SL, O'Nions RK and Hamilton PJ. 1984. A Sm-Nd isotopic study of atmospheric dusts and particulates from major river systems. Earth and Planetary Science Letters, 70(2): 221-236
[14] Griffin WL, Pearson NJ, Belousova E, Jackson SE, Van Achterbergh E, O'Reilly SY and Shee SR. 2000. The Hf isotope composition of cratonic mantle: LAM-MC-ICPMS analysis of zircon megacrysts in kimberlites. Geochimica et Cosmochimica Acta, 64(1): 133-147
[15] Guo XS, Chen JF, Zhang X, Tang JF, Xie Z, Zhou TX and Liu YL. 2001. Nd isotopic ratios of K-enriched magmatic complexes from southeastern Guangxi Province: Implications for upwelling of the mantle in southeastern China during the Mesozoic. Acta Petrologica Sinica, 17(1): 19-27 (in Chinese with English abstract)
[16] Han XZ, Liu RR, Liu Q, Wang MT, Yao SC and Hui XC. 2010. Uranium metallogenic model for west segment of Xinlu volcanic basin in Quzhou area, Zhejiang Province. Mineral Deposits, 29(2): 332-342 (in Chinese with English abstract)
[17] He GS, Dai MZ, Li JF, Cao SS, Xia B, Xu DR, Li WQ and Yang ZQ. 2009. SHRIMP zicon U-Pb dating and its geological implication for the Xiangshan porphyric dacite-rhyolitic. Geotectonica et Metallogenia, 33(2): 299-303 (in Chinese with English abstract)
[18] He ZY, Xu XS, Chen R and Xing GF. 2007. Genesis of Middle Jurassic syenite-gabbro in southern Jiangxi province and their geological significance. Acta Petrologica Sinica, 23(6): 1457-1469 (in Chinese with English abstract)
[19] Holbig ES and Grove TL. 2008. Mantle melting beneath the Tibetan Plateau: Experimental constraints on ultrapotassic magmatism. Journal of Geophysical Research: Solid Earth (1978-2012), 113(B4), doi: 10.1029/2007JB005149
[20] Hou KJ, Li YH, Zou TR, Qu XM, Shi YR and Xie GQ. 2007. Laser ablation-MC-ICP-MS technique for Hf isotope microanalysis of zircon and its geological applications. Acta Petrologica Sinica, 23(10): 2595-2604 (in Chinese with English abstract)
[21] Jackson SE, Pearson NJ, Griffin WL and Belousova EA. 2004. The application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U-Pb zircon geochronology. Chemical Geology, 211(1-2): 47-69
[22] Jacobsen SB and Wasserburg GJ. 1980. Sm-Nd isotopic evolution of chondrites. Earth and Planetary Science Letters, 50(1): 139-155
[23] Jahn BM, Litvinovsky BA, Zanvilevich AN and Reichow M. 2009. Peralkaline granitoid magmatism in the Mongolian-Transbaikalian Belt: Evolution, petrogenesis and tectonic significance. Lithos, 113(3-4): 521-539
[24] Jiang YH, Ling HF, Jiang SY, Fan HH, Shen WZ and Ni P. 2005. Petrogenesis of a Late Jurassic peraluminous volcanic complex and its high-Mg, potassic, quenched enclaves at Xiangshan, Southeast China. Journal of Petrology, 46(6): 1121-1154
[25] Le Bas MJ, Le Maitre RW, Streckeisen A and Zanettin BA. 1986. A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram. Journal of Petrology, 27(3): 745-750
[26] Liew TC and Hofmann AW. 1988. Precambrian crustal components, plutonic associations, plate environment of the Hercynian Fold Belt of central Europe: Indications from an Nd and Sr isotopic study. Contributions to Mineralogy and Petrology, 98(2): 129-138
[27] Liu FY, Wu JH and Liu S. 2009. Early Cretaceous zircon SHRIMP U-Pb age of the trachyte and its significances of the Gan-Hang Belt. Journal of East China Institute of Technology (Natural Science), 32(4): 330-335 (in Chinese with English abstract)
[28] Ludwig KR. 2003. ISOPLOT 3.00: A Geochronology Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley: Berkeley Geochronological Center Special Publication, 70
[29] Lugmair GW and Marti K. 1978. Lunar initial 143Nd/144Nd: Differential evolution of the lunar crust and mantle. Earth and Planetary Science Letters, 39(3): 349-357
[30] Mcdonough WF and Sun SS. 1995. The composition of the Earth. Chemical Geology, 120(3-4): 223-253
[31] Miller C, Schuster R, Klötzli U, Frank W and Purtscheller F. 1999. Post-collisional potassic and ultrapotassic magmatism in SW Tibet: Geochemical and Sr-Nd-Pb-O isotopic constraints for mantle source characteristics and petrogenesis. Journal of Petrology, 40(9): 1399-1424
[32] Peccerillo A and Taylor SR. 1976. Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area, Northern Turkey. Contributions to Mineralogy and Petrology, 58(1): 63-81
[33] Pe-Piper G and Piper DJW. 2001. Late Cenozoic, post-collisional Aegean igneous rocks: Nd, Pb and Sr isotopic constraints on petrogenetic and tectonic models. Geological Magazine, 138(6): 653-668
[34] Pu W, Zhao KD, Ling HF and Jiang SY. 2004. High precision Nd isotope measurement by Triton TI Mass Spectrometry. Acta Geoscientica Sinica, 25(2): 271-274 (in Chinese with English abstract)
[35] Pu W, Gao JF, Zhao KD, Ling HF and Jiang SY. 2005. Separation method of Rb-Sr, Sm-Nd using DCTA and HIBA. Journal of Nanjing University (Natural Sciences), 41(4): 445-450 (in Chinese with English abstract)
[36] Seo J, Choi SG and Oh CW. 2010. Petrology, geochemistry, and geochronology of the post-collisional Triassic mangerite and syenite in the Gwangcheon area, Hongseong Belt, South Korea. Gondwana Research, 18(2-3): 479-496
[37] Shimizu H, Sawatari H, Kawata Y, Dunkley PN and Masuda A. 1992. Ce and Nd isotope geochemistry on island arc volcanic rocks with negative Ce anomaly: Existence of sources with concave REE patterns in the mantle beneath the Solomon and Bonin island arcs. Contributions to Mineralogy and Petrology, 110(2-3): 242-252
[38] Söderlund U, Patchett PJ, Vervoort JD and Isachsen CE. 2004. The 176Lu decay constant determined by Lu-Hf and U-Pb isotope systematics of Precambrian mafic intrusions. Earth and Planetary Science Letters, 219(3-4): 311-324
[39] Sun LH, Wang YJ, Fan WM and Zi JW. 2008. Post-collisional potassic magmatism in the Southern Awulale Mountain, western Tianshan Orogen: Petrogenetic and tectonic implications. Gondwana Research, 14(3): 383-394
[40] Tang JW. 2009. Review on geological character and exploration methods of Daqiaowu volcanic-type uranium deposit. World Nuclear Geoscience, 26(4): 212-218 (in Chinese with English abstract)
[41] Tchameni R, Mezger K, Nsifa NE and Pouclet A. 2001. Crustal origin of Early Proterozoic syenites in the Congo Craton (Ntem Complex), South Cameroon. Lithos, 57(1): 23-42
[42] Turner S, Arnaud N, Liu J, Rogers N, Hawkesworth C, Harris N, Kelley S, Van Calsteren P and Deng W. 1996. Post-collision, shoshonitic volcanism on the Tibetan Plateau: Implications for convective thinning of the lithosphere and the source of ocean island basalts. Journal of Petrology, 37(1): 45-71
[43] Van Achterbergh E, Ryan CG, Jackson SE and Griffin WL. 2001. Data reduction software for LA-ICP-MS. In: Sylvester P (ed.). Laser-ablation-ICP-MS in the Earth Sciences: Principles and Applications. Ottawa: Mineralogical Association of Canada, 239-243
[44] White JC, Parker DF and Ren MH. 2009. The origin of trachyte and pantellerite from Pantelleria, Italy: Insights from major element, trace element, and thermodynamic modelling. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 179(1-2): 33-55
[45] Williams HM, Turner SP, Pearce JA, Kelley SP and Harris NBW. 2004. Nature of the source regions for post-collisional, potassic magmatism in southern and northern Tibet from geochemical variations and inverse trace element modelling. Journal of Petrology, 45(3): 555-607
[46] Wu FY, Yang YH, Xie LW, Yang JH and Xu P. 2006. Hf isotopic compositions of the standard zircons and baddeleyites used in U-Pb geochronology. Chemical Geology, 234(1-2): 105-126
[47] Wu JH, Liu FY and Liu S. 2011. SHRIMP U-Pb zircon age of Late Mesozoic trachyte in Xiajiang-Guangfeng and Sannan (Quannan, Dingnan and Longnan) -Xunwu volcanic belts. Geological Review, 57(1): 125-132 (in Chinese with English abstract)
[48] Wu JQ, Tan GL, Zhang BT, Ling HF and Chen PR. 2011. Identification and genesis of the Early Cretaceous shoshonitic volcanic rock series in Central Jiangxi Province. Geological Journal of China Universities, 17(4): 479-491 (in Chinese with English abstract)
[49] Xu YG, Menzies MA, Thirlwall MF and Xie GH. 2001. Exotic lithosphere mantle beneath the western Yangtze craton: Petrogenetic links to Tibet using highly magnesian ultrapotassic rocks. Geology, 29(9): 863-866
[50] Yang JH, Chung SL, Wilde SA, Wu FY, Chu MF, Lo CH and Fan HR. 2005. Petrogenesis of post-orogenic syenites in the Sulu Orogenic Belt, East China: Geochronological, geochemical and Nd-Sr isotopic evidence. Chemical Geology, 214(1-2): 99-125
[51] Yang SY, Jiang SY, Jiang YH, Zhao KD and Fan HH. 2010. Zircon U-Pb geochronology, Hf isotopic composition and geological implications of the rhyodacite and rhyodacitic porphyry in the Xiangshan uranium ore field, Jiangxi Province, China. Science China (Earth Sciences), 53(10): 1411-1426
[52] Yang SY, Jiang SY, Jiang YH, Zhao KD and Fan HH. 2011. Geochemical, zircon U-Pb dating and Sr-Nd-Hf isotopic constraints on the age and petrogenesis of an Early Cretaceous volcanic-intrusive complex at Xiangshan, Southeast China. Mineralogy and Petrology, 101(1-2): 21-48
[53] Yang SY, Jiang SY, Zhao KD, Jiang YH, Ling HF and Luo L. 2012. Geochronology, geochemistry and tectonic significance of two Early Cretaceous A-type granites in the Gan-Hang Belt, Southeast China. Lithos, 150(1): 155-170
[54] Yang SY, Jiang SY, Zhao KD, Jiang YH and Fan HH. 2012. Zircon U-Pb geochronology, geochemistry and Sr-Nd-Hf isotopic compositions of the rhyolite porphyry from the Zhoujiaoshan deposit in Xiangshan uranium ore field, Jiangxi Province, SE China. Acta Petrologica Sinica, 28(12): 3915-3928 (in Chinese with English abstract)
[55] Yang SY. 2013. Petrogenesis and geodynamic setting of magmatic rocks from uranium-bearing volcanic basins, Gan-Hang Belt, Southeast China. Ph. D. Dissertation. Nanjing: Nanjing University, 1-148 (in Chinese with English summary)
[56] Yang SY and Jiang SY. 2013. Occurrence and significance of a quartz-amphibole schist xenolith within a mafic microgranular enclave in the Xiangshan volcanic-intrusive complex, SE China. International Geology Review, 55(7): 894-903
[57] Yang SY, Jiang SY, Zhao KD and Jiang YH. 2013. Petrogenesis and tectonic significance of Early Cretaceous high-Zr rhyolite in the Dazhou uranium district, Gan-Hang Belt, Southeast China. Journal of Asian Earth Sciences, 74(1): 303-315
[58] Yang SY, Jiang SY, Zhao KD, Jiang YH, Ling HF and Chen PR. 2013. Timing and geological implications of volcanic rocks from the Ruyiting section, Xiangshan uranium ore field, Jiangxi Province, SE China. Acta Petrologica Sinica, 29(12): 4362-4372 (in Chinese with English abstract)
[59] Zhang BT, Chen PR, Ling HF and Kong XG. 2004. Pb-Nd-Sr isotopic study of the Middle Jurassic basalts in southern Jiangxi Province: Characteristics of mantle source and tectonic implication. Geological Journal of China Universities, 10(2): 145-156 (in Chinese with English abstract)
[60] Zhang M, Wu JH and Zhu XY. 2009. Geochemical characteristics of trachyte in Shixi and Sanbaishan Basin, and its geological significance. Journal of East China Institute of Technology (Natural Science Edition), 32(1): 52-60 (in Chinese with English abstract)
[61] Zhou J, Jiang YH, Xing GF, Zeng Y and Ge WY. 2013. Geochronology and petrogenesis of Cretaceous A-type granites from the NE Jiangnan Orogen, SE China. International Geology Review, 55(11): 1359-1383
[62] Zhou XH, Yan ZB and Hu YJ. 2004. Study on facies of Mesozoic volcanic rock and types of uranium deposits in Zhegan. Journal of East China Institute of Technology, 27(4): 327-332 (in Chinese with English abstract)
[63] 陈爱群. 1997. 浙江大桥坞斑岩体"双层结构"与铀矿化. 东华理工学院学报(自然科学版), 20(4): 319-327
[64] 陈正乐, 王永, 周永贵, 韩凤彬, 王平安, 宫红良, 邵飞, 唐湘生, 徐金山. 2013. 江西相山火山-侵入杂岩体锆石SHRIMP定年及其地质意义. 中国地质, 40(1): 217-231
[65] 高剑峰, 陆建军, 赖鸣远, 林雨萍, 濮巍. 2003. 岩石样品中微量元素的高分辨率等离子质谱分析. 南京大学学报(自然科学版), 39(6): 844-850
[66] 郭新生, 陈江峰, 张巽, 汤加富, 谢智, 周泰禧, 刘玉龙. 2001. 桂东南富钾岩浆杂岩的Nd同位素组成: 华南中生代地幔物质上涌事件. 岩石学报, 17(1): 19-27
[67] 韩效忠, 刘蓉蓉, 刘权, 王明太, 腰善丛, 惠小朝. 2010. 浙江省衢州地区新路火山岩盆地西段铀成矿模式. 矿床地质, 29(2): 332-342
[68] 何观生, 戴民主, 李建峰, 曹寿孙, 夏斌, 许德如, 李文铅, 杨之青. 2009. 相山流纹英安斑岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义. 大地构造与成矿学, 33(2): 299-303
[69] 贺振宇, 徐夕生, 陈荣, 邢光福. 2007. 赣南中侏罗世正长岩-辉长岩的起源及其地质意义. 岩石学报, 23(6): 1457-1469
[70] 侯可军, 李延河, 邹天人, 曲晓明, 石玉若, 谢桂青. 2007. LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素的分析方法及地质应用. 岩石学报, 23(10): 2595-2604
[71] 刘飞宇, 巫建华, 刘帅. 2009. 赣杭带早白垩世粗面岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其意义. 东华理工大学学报(自然科学版), 32(4): 330-335
[72] 濮巍, 赵葵东, 凌洪飞, 蒋少涌. 2004. 新一代高精度高灵敏度的表面热电离质谱仪(Triton TI)的Nd同位素测定. 地球学报, 25(2): 271-274
[73] 濮巍, 高剑峰, 赵葵东, 凌洪飞, 蒋少涌. 2005. 利用DCTA和HIBA快速有效分离Rb-Sr、Sm-Nd的方法. 南京大学学报(自然科学版), 41(4): 445-450
[74] 汤江伟. 2009. 大桥坞火山岩型铀矿床地质特征及勘查方法评述. 世界核地质科学, 26(4): 212-218
[75] 巫建华, 刘飞宇, 刘帅. 2011. 峡江-广丰和三南-寻乌火山岩带晚中生代粗面岩SHRIMP锆石U-Pb年龄. 地质论评, 57(1): 125-132
[76] 吴俊奇, 谭桂丽, 章邦桐, 凌洪飞, 陈培荣. 2011. 赣中早白垩世橄榄玄粗岩(Shoshonite)系列火山岩的厘定及成因研究. 高校地质学报, 17(4): 479-491
[77] 杨水源, 蒋少涌, 赵葵东, 姜耀辉, 范洪海. 2012. 江西相山铀矿田邹家山矿床中流纹斑岩的锆石U-Pb年代学、岩石地球化学与Sr-Nd-Hf同位素组成. 岩石学报, 28(12): 3915-3928
[78] 杨水源. 2013. 华南赣杭构造带含铀火山盆地岩浆岩的成因机制及动力学背景. 博士学位论文. 南京: 南京大学, 1-148
[79] 杨水源, 蒋少涌, 赵葵东, 姜耀辉, 凌洪飞, 陈培荣. 2013. 江西相山铀矿田如意亭剖面火山岩的年代学格架及其地质意义. 岩石学报, 29(12): 4362-4372
[80] 章邦桐, 陈培荣, 凌洪飞, 孔兴功. 2004. 赣南中侏罗世玄武岩的Pb-Nd-Sr同位素地球化学研究: 中生代地幔源区特征及构造意义. 高校地质学报, 10(2): 145-156
[81] 张敏, 巫建华, 祝禧艳. 2009. 石溪盆地和三百山盆地粗面岩地球化学特征及其地质意义. 东华理工大学学报(自然科学版), 32(1): 52-60
[82] 周肖华, 严兆彬, 胡玉江. 2004. 浙赣中生代火山岩岩相与铀矿床类型研究. 东华理工学院学报, 27(4): 327-332