粵東北基底變質(zhì)巖的成因及其形成時代

粵東北基底變質(zhì)巖的成因及其形成時代

0龍門山地區(qū)的沉積相廣東東北部的變質(zhì)巖分布在加蘭、楊梅、興寧、和平和龍川地區(qū)（圖1）。這些變質(zhì)巖主要是地表徑流碎屑堆積巖。在粘土盆紀之后，沉積巖的沉積角度不均勻，因此一般被認為是地震的冷武紀。1樣品特征和蝕變本次研究對粵東北的龍川、興寧和梅縣等地出露的變質(zhì)巖進行了考察(圖1).這些地區(qū)的基底變質(zhì)巖包括綠泥石千枚巖、板巖、各種云母片巖、黑云母斜長片麻巖、黑云母變粒巖、混合巖和混合片麻巖.由于這些變質(zhì)巖大多風化強烈,很難對它們開展進一步工作,因此,本文重點介紹對3個較為新鮮的片麻巖和混合巖的研究結(jié)果.樣品MX-5采自梅縣烏泥塘至新圩的某采石坑(圖1),是一個中粒黑云母斜長片麻巖.它主要由石英(50%±)、斜長石(30%±)和黑云母(13%±)組成,另含少量白云母(4%±)和鉀長石(<3%).樣品XN-2是采自龍川縣東鐵場附近羅坳村的細粒黑云母斜長片麻巖.巖石富含石英(55%±),另含較多的斜長石(25%±)和黑云母(15%±)以及少量形態(tài)不規(guī)則的白云母(5%±).巖石有弱的蝕變,表現(xiàn)為斜長石的絹云母化和黑云母部分綠泥石化.樣品XN-6采自興寧縣城西的茅塘.這里出露了大片條紋狀一條帶狀混合巖(圖2),其中基體部分(XN-6-1)是條紋狀中細粒黑云母斜長片麻巖,而脈體(XN-6-2)是粉紅色中粒鉀長花崗巖.基體主要由石英、斜長石和黑云母組成,巖石蝕變?nèi)?脈體主要由微斜條紋長石和石英組成,鉀長石可含55%以上,自形—半自形,邊界平直,有弱波狀消光,可包裹少量斜長石和石英;石英多為不規(guī)則粒狀,顯示明顯的韌性變形特征;斜長石和已綠泥石化的黑云母含量<5%.花崗質(zhì)脈體大多與基體黑白分明呈截然關(guān)系,且多順層(片理)分布,但也有垂直片理的(圖2).2化學組成2.1化學加礦成巖中基巖與古居空巖石學研究區(qū)巖石學.景表1中列出了上述3個樣品和鄰區(qū)(贛南)尋烏群變質(zhì)巖的化學組成,同時還包括了古寨混合花崗巖和研究區(qū)內(nèi)2個被廣東省區(qū)調(diào)隊劃歸為潘洞和白云單元的花崗質(zhì)片麻巖.尋烏群樣品采自江西安遠縣的鶴子鎮(zhèn)附近(圖1).這些巖石的化學成分有較大的變化,如SiO2.2小型木材與常量元素大的變化相比,微量元素變化相對很小(除混合巖脈體XN-6-2外)(表2).與中酸性火成巖和上地殼平均成分(3鋯石表面形態(tài)研究區(qū)的這些變質(zhì)巖大多被認為屬于震旦紀,并在加里東期受到了混合巖化作用(廣東省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1988).陳忠權(quán)等(2001)將研究區(qū)一些花崗質(zhì)片麻巖劃歸于元古代早期.但是這些認識都缺乏精確的同位素年代學資料限定.本研究選擇采自龍川的黑云母斜長片麻巖(XN-2)進行詳細的LAICPMS鋯石U-Pb定年.該樣品中的鋯石多呈棕褐色渾圓狀或圓化柱狀,表面粗糙;部分顆粒顏色較淺,或發(fā)育裂隙呈半透明狀;少量顆粒具有較好的晶形.在BSE圖像上,磨圓的鋯石顆粒無內(nèi)部結(jié)構(gòu)、簡單條帶或呈不規(guī)則條帶特征(圖5a-5f),一些不規(guī)則渾圓狀顆粒具有毛刺或火焰狀邊界(圖5c-5e),有些顆粒發(fā)育裂紋或富含包裹體(圖5h-5j),少量自形顆粒具韻律環(huán)帶或者沒有(圖5k-51).這些復雜的形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)說明鋯石的成因多樣,也證實了原巖的沉積成因.本次研究對42顆鋯石進行的44次U-Pb分析結(jié)果列于表3.由于207Pb含量一般較低,年輕鋯石的207Pb/206Pb年齡誤差會很大,因此,本文對<540Ma的顯生宙鋯石采用206Pb/238U表面年齡作為其形成時代,而對于老的鋯石則采用對14顆鋯石的Hf同位素分析結(jié)果顯示,它們Hf同位素組成有較大的變化(表4).176Hf/177Hf變化于0.280745～0.282325,計算獲得的εHf(t)=+7.2～-15.3,Hf模式年齡(TDMC)變化于1.6～3.8Ga.其中3顆老鋯石具有相似的5討論和結(jié)論5.1基底變質(zhì)巖的形成時代對龍川片麻巖中42顆鋯石的U-Pb分析顯示了巖石是由不同時代的碎屑物質(zhì)組成,其中最年輕的具有諧和年齡的碎屑鋯石的年齡是548～565Ma,限定了該變質(zhì)巖原巖的沉積時代不會早于此年齡.由于這些變質(zhì)巖多被寒武紀地層覆蓋或呈整合接觸過渡,即使在沒有寒武紀地層與之接觸的地方,也由于其明顯高的變質(zhì)作用而指示其早于寒武紀的低級變質(zhì)巖.因此,龍川片麻巖的原巖應形成于新元古代的晚期.在1:20萬興寧幅中該地區(qū)的這些混合巖和中深變質(zhì)巖都被認為是加里東構(gòu)造熱事件的產(chǎn)物(5.2新元古代的火山弧后盆地上述鋯石定年結(jié)果表明粵東北變質(zhì)巖的原巖是晚新元古代的沉積巖.古寨混合巖中鋯石的年齡譜相似于龍川片麻巖(定義的大陸弧沉積盆地就是存在于弧間、弧前或弧后的盆地,它們是在靠近厚的陸殼或薄的大陸邊緣上發(fā)展起來的火山弧.活動大陸邊緣包括安第斯型厚地殼邊緣的盆地,靠近或就是在厚的大陸邊緣上發(fā)展起來.沉積物主要來源于隆起的基底的花崗巖、片麻巖或長英質(zhì)火山巖.由此可以推測研究區(qū)這些新元古代沉積物很可能是在靠近一個古火山弧的活動大陸邊緣盆地形成的,因為碎屑鋯石的定年資料沒有指出存在一個年輕的火山弧.但是,在華南特別是揚子南緣和西緣,新元古代(825～702Ma)是巖漿活動非常強烈時期(5.3礦物組成的差異盡管上述變質(zhì)沉積巖都形成于新元古代,但不同地區(qū)(甚至在同一地區(qū))存在明顯的成分差異(表1,圖3a,圖8).成分的差異反映了巖石中組成的不同,例如,龍川片麻巖的鋯石研究說明碎屑物中主要包含了新太古代和中一新元古代的物質(zhì),但也含有少量中太古代物質(zhì)(圖6).這些物質(zhì)既有來自幔源巖漿巖也有來自經(jīng)過了再循環(huán)的物質(zhì)(圖7a).古寨混合巖與龍川片麻巖鄰近(圖1),而且具有相似的碎屑鋯石年齡譜(5.4hf同位素與鋯石分離上述分析顯示研究區(qū)及其周邊地區(qū)出露的基底變質(zhì)巖都是副變質(zhì)巖,它們與上地殼平均成分相比具有明顯高的