內(nèi)蒙古響洪甸堿性侵入巖體鋯石u-pb年代學(xué)研究

內(nèi)蒙古響洪甸堿性侵入巖體鋯石u-pb年代學(xué)研究

堿性巖石的地球化學(xué)特征是鉀、鈉和稀土元素。其礦物組成通常由類似于長石和堿性鐵鎂礦（如霞石、鈉、堿性閃石等）組成。堿性巖具有深源性及顯著的幔源特征(涂光熾,1989;Eby,1990;趙振華,1994;Vorlkertetal.,2000),其中過堿堿性巖多具富集幔源特征(Fittonetal.,1987)。它多形成于拉張的構(gòu)造環(huán)境(如碰撞后、裂谷或非造山),在空間上常與火山巖一起構(gòu)成線性延伸帶。堿性巖的深源淺成屬性及其產(chǎn)出構(gòu)造環(huán)境的特殊性使其成為探索地球深部物質(zhì)組成特征及演化過程、地球動(dòng)力學(xué)、構(gòu)造和物理化學(xué)環(huán)境的重要巖石(任康緒,2003)。大別造山帶東北緣屬于華北陸塊與揚(yáng)子陸塊的交接地帶。沿金寨-霍山-舒城一帶,晚中生代火山巖和堿性侵入巖體呈NWW向大量出露。其分布方向與大別造山帶的構(gòu)造線一致,并嚴(yán)格受深大斷裂帶的控制。前人對(duì)區(qū)內(nèi)的火山巖研究較多(Qiuetal.,1996;高大旗,1992;杜建國等,1999;馬昌前等,1999;謝芳貴等,2000;邱檢生等,2002),而對(duì)該區(qū)堿性侵入巖的研究相對(duì)薄弱。自上個(gè)世紀(jì)90年代開始,作為區(qū)內(nèi)最大的典型堿性巖體(含霞石),響洪甸堿性侵入巖體受到廣大地質(zhì)學(xué)者的重視(周泰禧等,1995;Yangetal.,1999),前人著重對(duì)其巖漿源區(qū)性質(zhì)及侵位年齡進(jìn)行了研究。但是,由于響洪甸堿性侵入巖的巖石類型復(fù)雜、采樣的局限性等原因?qū)е孪到y(tǒng)性的研究工作一直未開展。在年代學(xué)研究方面,早期的測年方法多采用全巖Rb-Sr等時(shí)線法、角閃石Ar-Ar法、鉀長石Ar-Ar法等,受樣品的代表性近年來,雖然已獲得其中霞石正長巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡(135.1Ma,黃皓,2012)和堿性正長巖的單顆粒鋯石U-Pb年齡(122.3Ma,Yangetal.,1999),但仍然缺少主體巖石正長巖的高精度年代學(xué)數(shù)據(jù)。高精度的年代學(xué)研究是劃分巖漿活動(dòng)期次及探討巖石成因的重要前提。本文在系統(tǒng)研究該堿性侵入巖體野外產(chǎn)狀、全巖地球化學(xué)特征的基礎(chǔ)上,采用高精度的SHRIMP鋯石U-Pb法測年,開展鋯石Hf同位素測試,并結(jié)合前人的研究成果,詳細(xì)劃分了響洪甸堿性侵入巖體的成巖期次,探討了其源區(qū)特征和形成的構(gòu)造背景等巖石成因問題,這對(duì)于進(jìn)一步揭示大別造山帶北緣晚中生代堿性巖漿活動(dòng)的特點(diǎn)及其深部過程、認(rèn)識(shí)大別蘇魯造山帶的構(gòu)造演化特征具有重要的意義。1區(qū)域地質(zhì)背景和巖體地質(zhì)特征1.1佛子嶺群、發(fā)酵巖系金寨響洪甸堿性侵入巖體位于大別造山帶東北緣的北淮陽地區(qū)(圖1)。區(qū)內(nèi)下部地層主要為震旦系—上古生界的佛子嶺群和梅山群,上部地層主要為侏羅紀(jì)—早白堊世的陸相火山-沉積建造,兩者呈不整合接觸。佛子嶺群主要為一套中深變質(zhì)巖系,巖石組合為長石石英巖、板巖、石英片巖、千枚巖、含石英白云質(zhì)大理巖(陳躍志等,1995)。梅山群主要為一套含煤淺變質(zhì)巖系,巖石組合為砂質(zhì)頁巖和粉砂巖,是淺海相或?yàn)I海相向陸相過渡的含煤建造。巖、火山碎屑巖為主。區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為北部的金寨-舒城斷裂、南部的曉天-磨子潭斷裂以及西部的郯廬斷裂帶。區(qū)內(nèi)燕山期巖漿巖活動(dòng)頻繁,巖石種類眾多,以中酸性巖為主。其中,火山巖巖石組合主要為安粗巖、粗面巖和安山巖,侵入巖巖石組合主要為石英閃長巖、霞石正長巖、正長巖、二長巖和花崗巖。1.2響洪罐組31.2巖體地質(zhì)特征響洪甸堿性侵入巖體屬于響洪甸堿性雜巖體一部分。響洪甸堿性雜巖體出露面積約48km2,NNW向展布于大別造山帶的東北緣及郯廬斷裂西側(cè)(圖1)。雜巖體包括堿性火山巖與堿性侵入巖響洪甸堿性侵入巖位于雜巖體的中部,出露面,。積約15km2,主要巖石組合為正長巖、堿性正長巖霞石正長巖。正長巖(ξ2)為堿性侵入巖體的主體巖石類型(圖3a),與西部響洪甸組堿性火山巖呈不整合接觸。正長巖體又可分為中心相的粗粒正長巖(ξ1)、中間相的似斑狀正長巖(ξ2)及邊緣相的細(xì)粒正長巖(ξ3)(圖3b)。其中,中間相的似斑狀正長巖出露面積最大,邊緣相的細(xì)粒正長巖分布面積較小,可在巖體西側(cè)似斑狀正長巖和響洪甸組堿性火山巖夾層中見到(Yangetal.,1999)。堿性正長巖與霞石長巖相伴生分布于正長巖體的周圍,出露面積約1.32km2,霞石正長巖多呈豆莢狀、不規(guī)則狀、透鏡狀、似層狀(圖3c)分布于堿性正長巖中,長度從幾米到幾百米。此外,堿性正長巖與霞石正長巖中常見暗色包體。2巖石礦物學(xué)特征2.1磁鐵礦物理學(xué)特征根據(jù)巖石中礦物粒度和結(jié)構(gòu)可將響洪甸正長巖分為粗粒正長巖(圖3d)、細(xì)粒正長巖(圖3f)和似斑狀正長巖(圖3e),以似斑狀正長巖為主。似斑狀正長巖呈肉紅色,似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物為鉀長石(80%~85%,為微斜長石和微斜條紋長石)、鎂綠鈣閃石(8%~10%),另外含有少量黑云母(3%±)、霓輝石(1%±);副礦物主要包括鋯石、磁鐵礦及部分榍石、磷灰石、獨(dú)居石。鉀長石呈自形-半自形板狀,卡氏雙晶發(fā)育。斜長石呈自形板狀,聚片雙晶發(fā)育(見圖3j)。鎂綠鈣閃石,綠褐色,多色性明顯,具簡單的聚片雙晶(見圖3l)。堿性正長巖(圖3h)為中粒半自形粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物為鉀長石(70%~75%,為微斜長石和微斜條紋長石),角閃石約10%~15%,輝石約8%~10%,少量黑云母(3%),副礦物主要為磁鐵礦、榍石和鋯石。多發(fā)生絹云母化。霞石正長巖(圖3g)呈灰白或肉紅色,中粒-粗粒半自形粒狀結(jié)構(gòu),致密塊狀構(gòu)造,有時(shí)呈似片麻狀構(gòu)造,主要礦物為鉀長石(70%~75%,為正長石、微斜長石),霞石約10%~15%,綠鈣閃石約8%~10%,含少量黑云母(3%±)、紅鈉閃石(2%±)等,副礦物主要為磁鐵礦、榍石和鋯石。鉀長石呈自形-半自形板狀,卡氏雙晶發(fā)育。霞石,干涉色一級(jí)灰白,呈他形不規(guī)則粒狀,具一組不完全解理(見圖3k),常呈他形粒狀分布在其他礦物顆粒中。正長石,霞石正長巖多發(fā)生弱蝕變作用,經(jīng)歷了沸石化、鈉長石化、螢石化、碳酸鹽化和綠簾石化。綠鈣閃石呈暗綠色,斜消光,干涉色為二級(jí)藍(lán),偶見環(huán)帶結(jié)構(gòu)。紅鈉閃石呈黃褐色,正高凸起,干涉色常被顏色所掩蓋。2.2電子探針成分該區(qū)堿性巖的主要造巖礦物有堿性長石、霞石、輝石、角閃石及少量黑云母等。對(duì)一些代表性樣品中的主要造巖礦物進(jìn)行了電子探針成分分析。測試使用中國地質(zhì)大學(xué)(北京)科學(xué)研究院電子探針室日本島津公司產(chǎn)EPMA-1600型電子探針儀。電子探針測試條件:加速電壓15kV,束流1×10-7A,束斑直徑1μm。標(biāo)準(zhǔn)樣品為Si、Al、Na(鈉長石)、Ti(金紅石)、Fe(鐵鋁榴石)、Mn(薔薇輝石)、Ca(方解石)、針標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。堿性長石是堿性巖中最主要的組成礦物。根據(jù)本區(qū)似斑狀正長巖和霞石正長巖中長石類礦物的電子探針分析結(jié)果(表1),堿性長石包括鉀長石(主要是正長石、微斜長石和條紋長石)和鈉長石2類。其中似斑狀正長巖中鉀長石的端員組分w(Or)為89.23%和89.28%;w(Ab)為10.02%和10.63%;w(An)為0.09%和0.57%。鈉長石端員w(Or)為2.36%和2.54%,w(Ab)為92.52%和92.92%;w(An)為4.72%和4.94%。而霞石正長巖中鉀長石端員組分w(Or)占94.94%和94.69%;w(Ab)為4.63%和5.03%;w(An)為0.28%和0.44%。鈉長石的端員組分w(Or)為0.10%和0.34%;w(Ab)為98.6%和99.81%;w(An)為0.09%和1.05%。可見,霞石正長巖中的鉀長石較似斑狀正長巖中的更富鉀;霞石正長巖中的鈉長石純度很高,Ab端員分子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)99.21%,與似斑狀正長巖中的鈉長石相比,其鈉的富集程度更高。角閃石的電子探針分析結(jié)果見表2,依據(jù)Leake等(1997)的分類標(biāo)準(zhǔn):(Ca+Na)B≥1.34,NaB<0.67,(Na+K)A≥0.50,Si<6.25,Ti<0.50,當(dāng)Mg/(Mg+Fe2+)<0.5為綠鈣閃石,0.5<Mg/(Mg+Fe2+)<0.7為含鎂綠鈣閃石,0.7<Mg/(Mg+Fe2+)為鎂綠鈣閃石。本區(qū)霞石正長巖中角閃石主要為綠鈣閃石;似斑狀正長巖中角閃石主要為綠鈣閃石、含鎂綠鈣閃石。與王濮等(1987)關(guān)于綠鈣閃石主要產(chǎn)于富鈉堿性巖的結(jié)論相一致。輝石在本區(qū)堿性巖中含量較少,據(jù)顯微鏡下光學(xué)性質(zhì)判斷,本區(qū)輝石屬于單斜輝石亞族,其電子探針分析結(jié)果見表3。根據(jù)單斜輝石中Ca-Mg-Fe組合的分類與命名方法(常麗華等,2006)得知,其種屬主要為普通輝石和次透輝石。霞石正長巖與似斑狀正長巖中輝石的成分相近,w(SiO2)為48.97%~49.24%,平均49.12%;w(CaO)為21.56%~21.67%,平均21.62%;w(TiO2)為0.92%~1.04%,平均0.98%,表現(xiàn)出富硅、富鈣、貧鈦的特點(diǎn),這與邱檢生等(2002)報(bào)道的同區(qū)域典型富鉀火山巖中單斜輝石的成分相似。霞石是霞石正長巖中的特征礦物。響洪甸堿性巖中霞石的電子探針成分分析結(jié)果顯示(表4),w(Al2O3)為31.13%~31.50%,平均31.33%;w(Na2O)為18.98%~19.40%,平均19.15%。按照霞石的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)式KNa3[AlSiO4]4中O=16為基礎(chǔ)計(jì)算陽離子數(shù),3件樣品Si/Al比值均值為1.19,其中硅和鋁原子總數(shù)接近8,與東秦嶺雙山巖體角閃云霞正長巖中的霞石成分(張正偉等,2002)較相似。3地球化學(xué)特征3.1方法及測定流程(1)巖石主、微量元素分析方法巖石樣品經(jīng)破碎后用瑪瑙缽研磨至200目。主量元素和微量元素測試在北京大學(xué)造山帶與地殼演化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的熒光光譜儀ARLADNANTXP上完成,儀器測試精度:主量元素<0.5%;微量元素檢出限0.1×10-6。采用溶片法制樣以用于主量元素分析,具體操作方法是:準(zhǔn)確稱取3g四硼酸鋰、1g偏硼酸鋰和0.4g樣品,在鉑金坩堝里加熱至1150℃充分融化,搖勻后冷卻。采用壓片法制樣以用于微量元素分析,取適量的樣品粉末,以硼酸為襯底在鋁皿中加高壓成片。稀土元素的測試在北京大學(xué)造山帶與地殼演化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的VGAxiomICP-MS系統(tǒng)上完成,采用酸熔法制樣。(2)SHRIMP鋯石U-Pb分析方法本次用于測年的巖石樣品(11-3-1)為似斑狀正長巖,樣品采自響洪甸水庫北岸的龍井巖村西,地理北京離子探針中心將獲得的鋯石顆粒與標(biāo)樣(TEM)一起粘在玻璃板上,用環(huán)氧樹膠澆鑄,制成薄片、拋光,制成樣靶。制靶的詳細(xì)流程見宋彪等(2002)。上機(jī)測試前在北京離子探針中心和中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)所電鏡分析室分別進(jìn)行鋯石的透射光、反射光及陰極發(fā)光(CL)顯微照相。以此為據(jù),選擇晶形完好、無或少裂隙及包裹體、具有明顯振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)的鋯石顆粒或視域進(jìn)行SHRIMP分析。鋯石U-ThPb分析是在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所北京離子探針中心的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室,通過SHRIMP遠(yuǎn)程共享控制系統(tǒng)(SHRIMPRemoteOperationSystem,SROS)遠(yuǎn)程控制位于澳大利亞Curtin理工大學(xué)(CurtinUniversityofTechonology)的SHRIMPⅡ儀器而完成的。分析流程和標(biāo)樣校正詳見Williams(1998)。主要是在測試樣品前先用標(biāo)準(zhǔn)鋯石M257標(biāo)定樣品的U、Th和Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)。測試過程中每測定3個(gè)樣品點(diǎn),分析1次標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM(417Ma)以校正元素間的分餾和年齡。測點(diǎn)直徑約25μm,測前先剝蝕150s。每個(gè)樣品點(diǎn)測定統(tǒng)計(jì)量為5次204Pb掃描,每個(gè)樣品測定11~15個(gè)點(diǎn)。普通鉛根據(jù)實(shí)測的Pb校正。數(shù)據(jù)處理采用LudwigSQUI-DI.O206238及ISOPLT程序(Ludwig,2003)。采用年齡為Pb/U年齡,其加權(quán)平均值具95%的置信度。(3)LA-MC-ICPMS鋯石Hf同位素分析方法在進(jìn)行鋯石U-Pb年齡測定后,采用同一樣品進(jìn)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)過程中采用He作為剝蝕物質(zhì)載氣,剝蝕直徑為55μm,測定時(shí)使用鋯石國際標(biāo)樣GJ1作為參考物質(zhì),分析點(diǎn)與U-Pb定年分析點(diǎn)為同一位置。相關(guān)儀器運(yùn)行條件及詳細(xì)分析流程見侯可軍等(2007)、Elhlou等(2006)。分析過程中鋯石標(biāo)準(zhǔn)GJ1的176Hf/177Hf測試加權(quán)平均值為0.282008±0.000025(2σ,n=26)(侯可軍等,2010)。3.2地球化學(xué)組成(1)SHRIMP鋯石U-Pb分析結(jié)果所測鋯石呈無色透明或淺黃色,多為短柱狀、不規(guī)則片狀晶形,粒度為150~250μm,由于顆粒破碎,可以推測完整鋯石顆粒的粒度更大。從鋯石的CL圖像(圖4a)可以看出,鋯石顆粒均呈淺灰白-灰黑色,內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰,發(fā)育有典型的巖漿振蕩環(huán)帶,不具核幔結(jié)構(gòu)及后期變質(zhì)殼,為巖漿形成后一次結(jié)晶形成,所測鋯石年齡可以代表巖漿冷卻結(jié)晶及巖體侵位的年齡。巖漿鋯石的Th、U質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,Th/U比值一般大于0.1,而變質(zhì)鋯石的w(Th)、w(U)低,Th/U比值一般小于0.1(Belousovaetal.,2002)。響洪甸堿性正長巖的鋯石中w(U)、w(Th)較高,分別為(989~2040)×10-6和(441~1698)×10-6,11個(gè)測點(diǎn)的w(U)、w(Th)平均為1327×10-6和946×10-6。Th/U比值變化范圍在0.38~1.59,均值為0.78,均大于0.1。鋯石的Th/U比值、晶形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)均能反映其巖漿成因的特點(diǎn)。本次11顆鋯石11個(gè)測點(diǎn)的分析結(jié)果見表5。11個(gè)測點(diǎn)的206Pb/238U年齡為122.4~125.8Ma,變化范圍很小。在諧和曲線圖(圖4b)上,11顆鋯石數(shù)據(jù)點(diǎn)成群分布在一致曲線上及其附近很小的范圍內(nèi)。其206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為(125±1)Ma。由于本次所測鋯石均為典型的巖漿鋯石,測點(diǎn)結(jié)果一致且數(shù)據(jù)集中,因而206Pb/238U的加權(quán)年齡值可以代表響洪甸似斑狀正長巖體的侵位時(shí)代。(2)主量、微量、稀土元素測試結(jié)果響洪甸堿性侵入巖各代表性巖石的地球化學(xué)組成見表6。似斑狀正長巖的w(SiO2)=56.47%~60.98%,平均值為59.66%,按酸度劃分屬于中性巖類。A/CNK的值為0.92~1.07,均值為0.99,屬于偏鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)巖石。似斑狀正長巖具有高K特征,w(K2O)為7.43%~9.53%,全堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.04%~12.77%,均值為12.06%,K/Na比值(分子比)為1.19~1.94,巖石具高鉀的特點(diǎn)。里特曼指數(shù)σ為8.61~9.18,總體上屬于堿性巖類。w(TiO2)較低,為0.48%~0.64%。w(MgO)為0.57%~3.38%,巖石的鎂分?jǐn)?shù)值(Mg#)為42.91~63.35,均值為51.87,表明巖漿的分異演化程度中等。堿性正長巖的酸度變化為59.08%~60.89%,平均值為60.05%。A/CNK比值為0.89~1.19,均值為1.05,屬于偏鋁質(zhì)巖石。堿性正長巖全堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.32%~11.71%,均值為11.50,K/Na比值(分子比)為0.92~1.04,巖石相對(duì)富K。里特曼指數(shù)σ為8.30~8.53,屬于過堿性巖。w(TiO2)為0.44%~0.6%。巖石的鎂分?jǐn)?shù)值(Mg#)為47.45~57.30,均值為53.21。霞石正長巖的巖石酸度變化為56.85%~60.81%,平均值為58.98%,屬于中性巖。A/CNK的值為0.85~1.15,均值為0.99,屬于偏鋁質(zhì)巖石。霞石正長巖全堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.98%~13.42%,均值為12.90%,K/Na比值(分子比)為0.95~1.48,具高鉀的特點(diǎn)。里特曼指數(shù)б為9.87~14.5,屬于過堿性巖。w(TiO2)為0.36%~0.80%。w(MgO)為0.37%~2.92%,巖石的鎂分?jǐn)?shù)值(Mg#)為30.73~63.88,均值為46.32。響洪甸堿性巖主要為一套中性巖石類型組合。在TAS圖解上(圖5a)及R1-R2圖解上(圖5b),全部樣品投影點(diǎn)主要分布在正長巖-霞石正長巖區(qū)域。在AR-SiO2圖解(圖5c)中,全部巖石樣品主要投影于堿性巖-過堿性區(qū)域,表明響洪甸堿性巖屬于堿性-過堿性巖系列。在K2O-Na2O圖解中(圖5d),樣品主要分布在鉀質(zhì)巖至高鉀質(zhì)巖石區(qū)域,表明巖石總體具有高鉀特點(diǎn)。相對(duì)于堿性正長巖和霞石正長巖,似斑狀正長巖具有更高的鉀含量。此外,3種類型的巖石均具有偏鋁質(zhì)及低Ti特征?？梢?響洪甸堿性侵入巖為富堿、高鉀、偏鋁質(zhì)、貧鈦的堿性-過堿性巖石。響洪甸堿性侵入巖體各代表性巖石的稀土、微量元素組成見表7。似斑狀正長巖、霞石正長巖及堿性正長巖的稀土元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)∑REE分別為(434.4~698.23)HREE比值分別為20.96~23.12(平均22.08)、21.01~24.35(平均22.35)、23.43~25.7(平均24.81),其(La/Yb)N分別為39.46~47.59、32.47~48.42、40.91~46.77。δEu值分別為0.56~1.05,0.47~0.96、0.52~0.84。由此可見,響洪甸3種類型的堿性巖均具高的稀土元素總量,而其中的霞石正長巖與堿性正長巖更高,三者均具有高度富集輕稀土元素且輕、重稀土元素高度分餾的特點(diǎn)。響洪斜長石的殘留。響洪甸堿性巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素配分圖解呈相互平行的分布型式(見圖6a),且與該區(qū)火山巖的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素配分曲線一致,體現(xiàn)了整個(gè)雜巖體巖漿源區(qū)物質(zhì)組成的相似性。3種堿性侵入巖的微量元素特征基本一致,均富集大離子親石元素K、Rb、U、Nd及輕稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm,相對(duì)虧損高場強(qiáng)元素Nb、Ta、P、Ti。由表7可以看出,其w(Rb)為(209~282)×10-6,w(Sr)為(482.67~1612.43)×10-6,w(Y)為(18.44~49.80)×10-6。Rb/Sr比值變化于0.14~0.50,平均值為0.27,遠(yuǎn)高于全球下地殼平均值0.032(Tayloretal.,1995)。Sr/Y比值為13.4~83.4。高場強(qiáng)元素w(Nb)為(23.38~80.29)×10-6,w(Ta)為(1.20~5.45)×10-6,Nb/Ta比值變化于14.73~27.95,平均值為18.52,接近地幔的Nb/Ta比值(17.5±2.0)(徐平等,2004;Weyeretal.,2002),高于地殼的Nb/Ta比值(11~12)(Green,1995)。推測響洪甸堿性巖的巖漿來源可能與幔源物質(zhì)關(guān)系密切。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解上(圖6b),3種巖石具有一致的配分曲線,且與該區(qū)正長斑巖及粗面巖的稀土元素配分曲線特征一致(黃皓,2012),均呈強(qiáng)烈富集輕稀土元素的陡右傾斜模式,說明響洪甸堿性侵入巖與同一雜巖體中的富堿火山巖具有同源演化特征。(3)鋯石Hf同位素分析結(jié)果Amelin等(2000)認(rèn)為所測樣品176Hf/177Hf基本上可以代表其形成體系的Hf同位素組成。鋯石可以記錄下巖漿源區(qū)不同性質(zhì)的源巖特征,鋯石Hf原位分析可以成為揭示地殼演化和示蹤巖漿過程及巖漿源區(qū)的重要手段(Griffinetal.,2002)。鋯石具有高Hf低Lu的特點(diǎn),其Hf同位素體系具礦物穩(wěn)定性強(qiáng)、封閉溫度高的特征,沒有明顯的放射性成因Hf元素的積累及受后期巖漿熱事件的影響,即使在麻粒巖相等高級(jí)變質(zhì)條件下,仍能保持Hf同位素組成。因此,鋯石原位Hf同位素示蹤方法在探討巖漿源區(qū)性質(zhì)方面應(yīng)用越來越廣泛(Vervoortetal.,1996,2000;Amelinetal.,2000;Griffinetal.,2004;吳福元等,2007)。在SHRIMP鋯石U-Pb測年的基礎(chǔ)上,對(duì)響洪甸似斑狀正長巖(樣品號(hào)11-3-1)進(jìn)行微區(qū)原位Hf同位素測試分析,其中εHf(t)、tDM1和tDM2均按照巖體的成巖年齡(125.0Ma)進(jìn)行計(jì)算。如Hf同位素分析結(jié)果(表8)所示,11顆鋯石初始176Hf/177Hf比值為0.282243~0.282404,εHf(t)為-10.376~-16.602,均值為-13.74。Hf同位素單階段模式年齡(tDM1)為1231~1738Ma,兩階段模式年齡(tDM2)1843~2230Ma。響洪甸似斑狀正長巖的Hf同位素組成(圖7)顯示,鋯石樣品點(diǎn)投影于1.8~2.5Ga地殼演化線之間,表明其巖漿源區(qū)與古元古代地殼物質(zhì)關(guān)系密切。4討論4.1響洪考慮晚新生代巖石形成時(shí)代本文利用SHRIMP鋯石U-Pb測年法獲得響洪甸似斑狀正長巖的成巖年齡為(125±1)Ma。結(jié)合前人對(duì)響洪甸堿性侵入巖體中各種巖石進(jìn)行的較高精度的測年結(jié)果(表9),可以將響洪甸雜巖體中晚中生代早白堊世堿性侵入巖劃分為早、晚2個(gè)期次,早期霞石正長巖,形成于135~136Ma;晚期堿性正長巖和正長巖,形成于122~125Ma,其中堿性正長巖的形成略早于正長巖。4.2響洪罐堿性巖巖漿源區(qū)及成因響洪甸堿性侵入巖的(87Sr/86Sr)i值偏高,為0.70911~0.71062,εNd(t)值顯著偏低,為-15.4~-16.8,(周泰禧等,1995)。與大別造山帶中富鉀火山巖及鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)侵入巖的Sr、Nd同位素組成相似,后二者的(87Sr/86Sr)i、εNd(t)值分別為0.70872~0.70895、-14.62~-18.51(邱檢生等,2002)及0.70745~0.70944、-15.3~-19.1(Jahnetal.,1999)?？梢?三者均具富集地幔型Sr、Nd同位素組成特征。此外,在εNd(t)與(87Sr/86Sr)i的關(guān)系圖解(圖8)中,響洪甸霞石正長巖和堿長正長巖投影點(diǎn)均落于主地幔趨勢線附近,說明巖石具幔源成因;樣品投影點(diǎn)與北淮陽輝長巖、北大別花崗巖及超鎂鐵質(zhì)巖位于相同區(qū)域,推測響洪甸堿性巖與北大別早白堊世富鉀火山巖及鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)侵入巖具有相似的巖漿源區(qū)。前人(邱檢生,2002;杜建國等,1999,謝芳貴等,2000)對(duì)早白堊世北大別富堿火山巖及鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)侵入巖的起源問題進(jìn)行過探討,認(rèn)為可能起源于受俯沖陸殼析出流體交代作用所形成的富集地幔(EMⅠ)的部分熔融。借此可以推測,響洪甸堿性巖也可能源于富集地幔的部分熔融。響洪甸似斑狀正長巖鋯石Hf同位素分析結(jié)果表明,其源區(qū)可能遭受古元古代地殼物質(zhì)的混染。響洪甸堿性巖富集大離子親石元素及輕稀土元素,具有較高的La/Nb、Ba/Nb比值,也暗示其巖漿源區(qū)可能有部分陸殼物質(zhì)的參與。從主量元素特征來看,響洪甸3種類型堿性巖的SiO2、TiO2、FeO、P2O5、K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近,其微量、稀土元素分布型式圖也完全相似,說明分離結(jié)晶作用在巖漿的演化過程中起到了重要的作用。從Lg(CaO/(Na2O+K2O))-SiO2判別圖解(圖9a)來看,響洪甸堿性巖全部落于引張型堿鈣性-堿性巖石區(qū)。在w(Rb)-w(Nb+Y)判別圖解(圖9b)上,全部樣品均投影于后碰