华北克拉通南缘角子山花岗岩的锆石U-Pb定年、岩石地球化学特征及构造背景.pdf
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1、引文格式:马玉见,刘亚剑,梁涛,等.华北克拉通南缘角子山花岗岩的锆石 UPb 定年、岩石地球化学特征及构造背景J.西北地质,2024,57(1):95109.DOI:10.12401/j.nwg.2023160Citation:MA Yujian,LIU Yajian,LIANG Tao,et al.Zircon UPb Dating and Geochemical Features of the Jiaozis-han Granite in the South Margin of the North China Craton and Its Tectonic ImplicationsJ.No
2、rthwestern Geolo-gy,2024,57(1):95109.DOI:10.12401/j.nwg.2023160华北克拉通南缘角子山花岗岩的锆石 UPb 定年、岩石地球化学特征及构造背景马玉见1,2,刘亚剑3,梁涛4,*,卢仁4,包刚2,雷万杉5(1.河南省自然资源科技创新中心(废弃矿山再利用研究),河南 郑州450016;2.河南省第六地质大队有限公司,河南 郑州450016;3.河南财经政法大学,河南 郑州450000;4.河南省地质研究院,河南 郑州450016;5.长安大学地球科学与资源学院,陕西 西安710054)摘要:角子山岩基是秦岭造山带东端伏牛山余脉规模居第二位的
3、燕山期侵入岩,其岩石成因模型有助于深入认识华北克拉通南缘伏牛山余脉早白垩世酸性岩浆的形成规律和深部构造演化。角子山花岗岩体 LAICPMS 锆石 UPb 定年样品的 30 个测点中,18 个有效锆石测点的 UPb 年龄集中于(129.51.4)Ma(1 个)和(116.11.4)(122.21.3)Ma(17 个)两组,形成了锆石年龄谱,后者的加权平均年龄为(119.30.9)Ma。结合前人 10 个有效锆石测点的 UPb 年龄数据,27 颗锆石的加权平均年龄为(118.21.2)Ma,代表了角子山花岗岩的形成时代。角子山花岗岩样品具有富Si 和碱、贫 Ca 和 Mg 的特征,为高钾钙碱性系列
4、岩石,属于准铝质弱过铝质花岗岩。在微量元素蛛网图中,角子山花岗岩样品显示了 Rb、Th 及 Zr、Hf 的正异常和 Sr、P、Ti 的负异常。角子山花岗岩稀土总量为 20.9106204106,(La/Yb)N值为 4.2421.0,Eu 值为 0.530.78,稀土配分模式呈轻稀土富集(右倾平滑)和中、重稀土亏损(近水平)的特征。角子山花岗岩样品的 LaN(La/Yb)N投点显示了正相关关系,表明其成分变异受控于部分熔融作用。角子山花岗岩的部分熔融源残余相包括角闪石、斜长石和金红石,无石榴子石残余,表明它形成于正常厚度地壳,存在深度大致为 4050 km 和小于 30 km 的两个部分熔融岩
5、石源区。角子山花岗岩形成于秦岭早白垩世陆(板)内造山阶段,经历了岩浆/流体混合再活化作用,是120 Ma 区域岩石圈拆沉作用的产物。关键词:角子山;正长花岗岩;岩浆/流体混合再活化;岩石圈拆沉;伏牛山余脉;华北克拉通南缘中图分类号:P581;P597文献标志码:A文章编号:1009-6248(2024)01-0095-15Zircon UPb Dating and Geochemical Features of the Jiaozishan Granite in theSouth Margin of the North China Craton and Its Tectonic Implica
6、tionsMA Yujian1,2,LIU Yajian3,LIANG Tao4,*,LU Ren4,BAO Gang2,LEI Wanshan5 收稿日期:2022-09-21;修回日期:2023-05-04;责任编辑:曹佰迪基金项目:河南省自然资源科技攻关项目“豫西熊耳山西段矿物地球化学勘查标志体系研究”(2022-398-8),“河南省东秦岭碱性侵入岩岩石成因及成矿预测研究”(2014-06),“河南省西峡县高庄梅子沟金矿带成矿规律及找矿技术方法研究”(2016-08),国家自然科学基金项目“河南省嵩县南部正长岩的 U-Pb 定年、锆石 Hf 同位素及地球化学特征”(U1504405)联
7、合资助。作者简介:马玉见(1979),男,高级工程师,主要从事地质矿产勘查和区域成矿研究工作。Email:。*通讯作者:梁涛(1979),男,高级工程师,主要从事内生金属矿床成因研究及勘查工作。Email:。第 57 卷 第 1 期西 北 地 质Vol.57No.12024 年(总 233 期)NORTHWESTERN GEOLOGY2024(Sum233)(1.Henan Natural Resources Science and Technology Innovation Center(Research on the Reuse of Abandoned Mines),Zhengzhou
8、450016,Henan,China;2.Henan Sixth Geological Brigade Co,Ltd,Zhengzhou 450016,Henan,China;3.Henan University of Economics andLaw,Zhengzhou 450000,Henan,China;4.Henan Academy of Geology,Zhengzhou 450016,Henan,China;5.School of EarthSciences and Resources,Changan University,Xian 710054,Shaanxi,China)Abs
9、tract:The Jiaozishan batholith was a Yanshanian intrusive rock with the second largest area in the stretch-ing branch of the Funiu Mountains,eastern of the Qinling orogenic belts.Its petrogenetic model was significantto understand the regular pattern of the early Cretaceous acid magma and deep tecto
10、nic evolution in the stretch-ing branch of the Funiu Mountains.Among the total 30 zircon spots from dating sample JZS07 by LAICPMSdating method,the UPb isotopic results of 18 zircon spots were available,and they were divided into twogroups with(129.51.4)Ma(1 spot)and(116.11.4)(122.21.3)Ma(17 spots),
11、which had formed the zirconage spectrum.The weighted mean age of the second group was(119.30.9)Ma.Combined with the previouszircon UPb age data of 10 available zircon spots,the weighted average age of 27 zircons was(118.21.2)Ma,which represented the formation age of the Jiaozishan granite.The sample
12、s of the Jiaozishan granite were char-acterized by higher SiO2 and alkali,and lower MgO and CaO,and compositional spots fell into highK calc-al-kaline series in the SiO2K2O diagram.The positive anomalies of Rb,Th,Zr and Hf,and negative anomalies ofSr,P and Ti were shown in spider diagram.Their total
13、 REEs contents were from 20.9106 to 204106 with(La/Yb)N ratios of 4.2421.0.They had shown the characteristics of LREEenrichment,MREE and HREE de-pletion with Eu negative anomalies(Eu values were 0.530.78).In the LaN(La/Yb)N diagram,the samplepoints of the Jiaozishan granite had shown a positive corr
14、elation,indicating that the compositional variation wascontrolled by partial melting of source rock.The residual phases of its partial melting source included mainlyhornblende,plagioclase and rutile,and no garnet.The Jiaozishan granite was formed in the crust with normalthickness,and there are two p
15、artial melting sources with depths of roughly 4050 km and less than 30 km,re-spectively.The Jiaozishan granite experienced magma/fluid mixing and reactivation,and its formation tectonicsetting was intraplate orogenic environment.The Jiaozishan granite was one of the products of the lithospheredelami
16、nation in120 Ma.Keywords:Jiaozishan;syenogranite;magma/fluid mixing and reactivation;lithosphere delamination;thestretching branch of the Funiu mountains;south margin of North China Craton花岗岩是造山带的重要组成部分,也是造山带形成和演化的重要信息载体,这使得它成为研究造山带物质组成、结构变形、壳幔作用、成矿作用及找矿等不可或缺的对象(邓晋福等,2004)。伏牛山余脉位于秦岭造山带的最东端,它北西隔“方城缺口
17、”与东秦岭主脉相接,南东隔栾川方城断裂与北秦岭构造带相接,其内发育新太古代、新元古代和晚中生代 3 期酸性侵入岩(河南省地质矿产局,1989)。其中,祖师顶、角子山岩基和张士英、吴沟、黄山、大纸房、嵖岈山、铜山及天目山岩株是伏牛山余脉早白垩世花岗岩的典型代表(图 1),出露面积约为 800 km2,但与其北西侧东秦岭造山带主脉和南东侧北秦岭及桐柏大别造山带的早白垩世花岗岩相比,伏牛山余脉早白垩世花岗岩成因研究总体上积累不足,认识偏弱。伏牛山余脉早白垩世花岗岩的锆石 UPb 年龄(向君峰等,2010;李创举等,2010;段友强等,2015;卢仁等,2020,2023;梁涛等,2021a,2021
18、b;Zhao et al.,2021)表明其出露131 Ma、120 Ma 及106 Ma 3期酸性岩浆侵入。祖师顶及黄山二长花岗岩和角子山正长花岗岩是陆内造山作用的岩浆响应(刘振宏等,2004),但周红升等(2008)认为它们形成于古太平洋板块向亚欧板块俯冲引起的岩石圈伸展环境。张士英岩体的形成有 3 种观点:处于太平洋板块俯冲方向转变的过程中,发生局部拉张的先存断裂控制了岩浆侵位(向君峰等,2010)。处于华北克拉通岩石圈伸展减薄时期,是软流圈地幔岩浆底侵所造成的下地壳部分熔融及壳幔混合过程及壳幔相互作用的产物(李创举等,2010)。形成于造山后期构造体制从挤96西北地质NORTHWEST
19、ERN GEOLOGY2024 年压向伸展的转变阶段,幔源物质上涌导致下地壳使其发生部分熔融,是华北克拉通破坏的产物(段友强等,2015;Zhao et al.,2021)。大纸房花岗岩具有埃达克岩的特性,嵖岈山花岗岩为低 Sr、高 Yb 的南岭型(A 型)花岗岩,它们形成于板内环境,且经历了岩浆/流体体系混合再活化作用,是120 Ma 区域岩石圈拆沉作用的岩浆响应(卢仁等,2023)。铜山和天目山花岗岩形成于造山期后的板内拉张环境,但它们以及吴沟岩体被认为形成于板内造山过程,是岩石圈拆沉作用的产物(卢仁等,2020;梁涛等,2021a,2021b)由此可见,伏牛山余脉仅少部分早白垩世花岗岩取
20、得了成因认识,全面系统开展早白垩世花岗岩成因研究不仅有利于探讨伏牛山余脉早白垩世花岗岩之间的成因联系,而且有助于建立整合的深部构造岩浆响应模型。为此,笔者对伏牛山余脉早白垩世角子山岩基进行了锆石 UPb 定年和岩石地球化学分析,分析了其岩石成因,探讨了其深部构造过程。1地质特征角子山岩基位于泌阳县东北部的象河春水下碑寺一带,地处华北克拉通南缘伏牛山余脉中部,它南西距栾川方城断裂带约为 32 km(图 1)。出露地层包括熊耳群、汝阳群、洛峪群、下寒武统震旦系和第四系(图 2),熊耳群位于角子山岩基的北部,在西部五峰山一带呈 NNE 向带状延申,在东部呈 NW 向带状延申至大纸房岩株,主体岩性为安
21、山岩和斑状英安岩。汝阳群大面积出露于角子山岩基北部,不整合覆盖于熊耳群上,西南端和东南端局部为角子山花岗岩侵入,汝阳群以陆源碎屑岩为主,岩性主要为石英砂岩、泥岩、粉砂岩。洛峪群以浅海相碎屑岩碳酸盐岩沉积为主,岩性主要为页岩、石英砂岩和白云岩,出露于汝阳群南北两侧,其中南侧汝阳群呈 NWW 向带状出露,其南部为角子山花岗岩侵入而多呈港湾状边界。下寒武系震旦系分两部分出露于角子山岩基北侧和大纸房岩株北西侧,岩性以石英砂岩、白云岩、大理岩、砾岩和粉砂岩为主。受栾川方城区域性深大断裂的影响,象河春水下碑寺地区的 NW 向断裂构造发育,在春水下碑寺以南发育韧性剪切带,在角子山岩基以北的沉积地层中发育脆性
22、断裂(河南省地质矿产厅区域地质调查队,2000a)。韧性剪切带以李仙桥罗圈崖剪切带为代表,位于春水西南约为 5 km 处,走向为 120140,倾向 SW,倾角为 6085,主要切穿新元古代花岗岩,华北克拉通南阳方城舞阳遂平确山明港泌阳社旗桐柏华北克拉通南缘南阳盆地平豫东原方城缺口K 1PtPzMzPzPtPtK 1PtK 1K 1K 1K 1K 1PtPtK 1PtPtPtPtPtPtK 1K 1PzPtK 1K 1PzPzPzK 1PtPtArArArK 1PzK 1PzCzPtK 1PzK 1K 1ArK 1K 1PzPzPtPzPzPzPzecPtK 1PzPtPtPtPtPtCzPt
23、CzCzCzCzCzPtPzPzecCzPzPzec123455678910111213141617171819桐柏-大别造山带15余脉伏牛伏牛山Pz北秦岭造山带山Cz图2宝丰-舞阳-阜阳断裂栾川-方城-明港断裂商丹-北淮阳构造带Cz新生界Mz中生界PzPtAr古生界元古界古生代花岗岩K 1PzPzPzPzecPtPt早白垩世花岗岩古生代闪长岩古生代辉长岩古生代榴辉岩元古代花岗岩元古代辉长岩太古界断层及推测断层北秦岭造山带驻马店20 km01.交口;2.神林;3.七峰山;4.吴沟;5.张士英;6.房山;7.祖师顶;8.角子山;9.大纸房;10.嵖岈山;11.黄山;12.蚂蚁山;13.铜山;14
24、.梁湾;15.天目山;16.老寨山;17.三合店;18.老湾;19.鸡公山图1华北克拉通南缘伏牛山余脉区域地质简图(据张国伟等,2001 修改)Fig.1Simplified regional geologic map of the stretching branch of the Funiu Mountains,southern margin of the North China Craton第 1 期马玉见等:华北克拉通南缘角子山花岗岩的锆石 UPb 定年、岩石地球化学特征及构造背景97 糜棱岩化和碎裂岩化发育。沉积岩系中的脆性断裂发育近 EW 向、近 SN 向、NW 及 NWW 向和 N
25、E 及NNE 向 4 组,它们相互切割使得地层网格化,角子山岩基破坏了近 SN 向和 NE 及 NNE 向断层的南延,大纸房岩株位于近 SN 向和 NW 向断裂的交汇部位。象河春水下碑寺地区岩浆活动强烈,火山岩局部出露,侵入岩广泛分布。火山岩仅为中元古代熊耳群火山岩系,侵入岩发育,形成新太古代、新元古代和燕山期 3 个侵入岩旋回(河南省地质矿产局,1989)。大夫岭片麻状花岗岩为新太古代侵入岩的典型代表,位于象河以东约为 12 km 处;李仙桥和桂花山二长花岗岩是新元古代侵入岩的典型代表,李仙桥岩体位于春水以东约为 10 km 处,呈 NWSE 向展布,桂花山岩体下碑寺以南,呈近 EW 向带状
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