首页 理论教育相山火山盆地的年代学格架及地质背景

相山火山盆地的年代学格架及地质背景

【摘要】:表4-2相山火山侵入杂岩的年代学统计相山第一旋回的流纹英安岩,其年龄决定着相山大规模火山活动的开始。对于相山第二旋回的碎斑熔岩,这些同位素年龄资料不但没有起到精确厘定岩体形成时代的作用,反而使相山火山侵入杂岩的时代之争更趋激烈。为此,本书运用高灵敏度高分辨率离子探针质谱和激光剥蚀-电感耦合等离子质谱对相山火山侵入杂岩中的各种岩性进行了系统的锆石U-Pb定年,以建立相山火山侵入杂岩体的年代学格架。

相山铀矿田经过半个多世纪的开采和科研,经历了数次大规模的系统研究。前人对相山地区火山侵入杂岩开展了详细的同位素地质年代学研究(表4-2),大多采用K-Ar稀释法、40Ar-39Ar法、全岩的Rb-Sr等时线法和单颗粒锆石U-Pb法(方锡珩等,1982;李坤英等,1989;陈迪云等,1993;陈小明等,1999;余达淦,2001;范洪海等,2005;张万良等,2007),这些定年数据表明,相山火山活动发生于晚侏罗世至早白垩世(160~130Ma)。但定年结果不统一,同一岩性得出的年龄值往往不一致,多数定年方法或限于当时的测试条件导致测试结果可靠程度偏低,或定年结果与地质事实差异较大而不能代表岩浆结晶年龄,这不仅没有对相山火山侵入杂岩的形成时代起到较好的限定作用,反而导致关于相山火山侵入杂岩的时代归属的争议愈演愈烈。

表4-2相山火山侵入杂岩的年代学统计

相山第一旋回的流纹英安岩,其年龄决定着相山大规模火山活动的开始。余达淦(2001)利用全岩Rb-Sr等时线法测得年龄为169.29±22.59Ma,并运用单颗粒锆石U-Pb法(稀释法)测得158.1±0.2Ma的年龄,这个年龄后来被Jiang et al(2005)作为流纹英安岩的年龄,认为相山火山活动始于晚侏罗世。相山如意亭剖面上的流纹英安岩自从被解体成早期溢出相的流纹英安岩和火山期后浅成-超浅成侵入的流纹英安斑岩之后(吴仁贵,1999;吴仁贵等,2003),人们对两者在形成时代和成因归属上又有不同的观点。吴仁贵等(2003)根据野外特征和定年结果,将流纹英安岩分为含赤铁矿条带的流纹英安岩和不含赤铁矿条带的流纹英安斑岩,并认为流纹英安岩形成于碎斑熔岩之前,流纹英安斑岩形成于碎斑熔岩之后。张万良等(2007)则运用单颗粒锆石U-Pb法(稀释法),对相山流纹英安岩进行测年,得出年龄为129.5±7.9Ma,因此他们把“流纹英安岩”归为火山期后浅成-超浅成侵入的流纹英安斑岩。

对于相山火山侵入活动第二旋回呈中心式喷发的相山火山侵入杂岩主体岩石酸性火山熔岩——碎斑熔岩,前人对其进行了更大量的定年工作。李坤英等(1989)对鹅湖岭组碎斑熔岩中的黑云母采用40Ar-39Ar定年,获得坪年龄141.16±1.57Ma,等时线年龄为141.16±1.69Ma;陈迪云等(1993)对相山主体岩石,鹅湖岭组的7件碎斑熔岩全岩样品进行了Rb-Sr同位素测定,获得了140.7±1.5Ma的等时线年龄。而余达淦(2001)则对相山地区碎斑熔岩提出了4个年龄,全岩的Rb-Sr等时线为147±8Ma,利用40Ar-39Ar的方法得出141.8Ma,而运用单颗粒锆石U-Pb(稀释法)定年方法得出的两个年龄分别为134.9±3.1Ma和150.3±8.3Ma。此外,陈小明等(1999)利用单颗粒锆石U-Pb(稀释法)定年方法,单颗粒锆石206Pb/238U年龄显示相山火山侵入杂岩体中第二旋回碎斑熔岩边缘相的喷发年龄为140.3±7Ma,晚期花岗斑岩的结晶年龄为135.4±7Ma,而这两个年龄也被后人认为代表了相山碎斑熔岩和晚期花岗斑岩的年龄(Zhou et al,2000;范洪海等,2001a,2005;Jiang et al,2005)。范洪海等(2005)也应用单颗粒锆石U-Pb(稀释法)定年方法对相山火山侵入杂岩体中晚期的岩脉进行了定年研究工作,得出火山期后的潜石英二长斑岩年龄为129.5±2.0Ma。

对于相山第二旋回的碎斑熔岩,这些同位素年龄资料不但没有起到精确厘定岩体形成时代的作用,反而使相山火山侵入杂岩的时代之争更趋激烈。尽管如此,依据前人的定年工作,认为相山火山侵入杂岩体中第一旋回的流纹英安岩的形成时代为158.1±0.2Ma(余达淦,2001),第二旋回的碎斑熔岩年龄为140.3±7Ma(陈小明等,1999),晚阶段次火山岩相的花岗斑岩年龄为135.4±7Ma(陈小明等,1999),从某种意义上来说符合时空关系,也与野外的地质现象相符合。

由于锆石U-Pb同位素体系的封闭温度非常接近于岩浆的固相线温度,因此锆石U-Pb法通常能给出岩体的形成年龄。尽管如此,传统的单颗粒锆石定年方法是将几颗锆石一起溶解进行分析,这就有可能误把不同时期不同成因的锆石混在一起,从而获得一个没有确切地质含义的混合年龄(Rogers et al,1989)。运用离子探针质谱(SHRIMP)分析(Compston et al,1984)或者激光等离子质谱(LAICP-MS)分析(Feng et al,1993)能够从一颗锆石上获得一个甚至多个年龄数据,从而可探测可能存在的锆石结晶核,并得出准确的年龄信息。

为此,本书运用高灵敏度高分辨率离子探针质谱(SHRIMP)和激光剥蚀-电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)对相山火山侵入杂岩中的各种岩性进行了系统的锆石U-Pb定年,以建立相山火山侵入杂岩体的年代学格架。