印度尼西亞蘇門答臘島Sarudik地區A型花崗巖鋯石U-Pb年齡及其構造意義

張海坤，胡 鵬，曹 亮， ，劉阿睢，程 湘

(1.中國地質調查局武漢地質調查中心，湖北 武漢 430205；2.印度尼西亞地質局，萬隆 40254)

印度尼西亞蘇門答臘島Sarudik地區A型花崗巖鋯石U-Pb年齡及其構造意義

張海坤1，胡 鵬1，曹 亮1，ArminTampubolon2，劉阿睢1，程 湘1

(1.中國地質調查局武漢地質調查中心，湖北 武漢430205；2.印度尼西亞地質局，萬隆40254)

蘇門答臘島位于印度尼西亞西緣，大地構造位置處于印度-澳大利亞板塊向歐亞板塊俯沖的前緣地區，實武牙復式花崗巖體是該島規模較大的花崗巖體，至今仍缺少高精度年代學研究，制約了對其巖石成因和區域構造演化的深入認識。本文對Sarudik地區實武牙巖體黑云母二長花崗巖進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測定，獲得其年齡值為225.3±0.8Ma，表明成巖時代為晚三疊世。前人巖石地球化學研究指示其為A1型花崗巖，結合蘇門答臘島區域地質研究結果，晚三疊世實武牙地區總體處于陸內伸展環境，實武牙復式巖體Sarudik地區黑云母二長花崗巖是中-晚三疊世蘇門答臘島局部地殼伸展減薄、巖漿上侵的產物。

LA-ICP-MS；鋯石U-Pb年齡；A型花崗巖；實武牙；蘇門答臘島

花崗巖是大陸地殼形成、演化、增生、改造和殼-幔相互作用等地球動力學過程的重要產物，具有重要的年代學意義，并記錄有豐富的深部作用信息，被認為是揭示區域構造演化歷史的“有效探針”[1]。蘇門答臘島位于印度尼西亞西緣，自二疊紀至今微陸塊間的碰撞、拼合及板塊邊緣的俯沖作用引起多期構造-巖漿事件[2-4]，在該島留下了豐富的巖石學記錄。實武牙復式花崗巖體位于蘇門答臘島西部，地表出露約45 km×23 km，由二疊紀-三疊紀不同構造背景下形成的多相侵入體組成[2-3]。Cobbing等與Ishihara(1998)在巖石學和區域地質研究的基礎上，分別在實武牙復式巖體識別出產于火山弧環境的I型花崗巖，并認為其形成與二疊紀時期古特提洋的俯沖有關[5-6]，這一認識已獲得普遍認同。最近，Iwan Setiawan等根據巖石地球化學研究，在Sarudik地區實武牙復式巖體識別出產于板內構造環境的A型花崗巖[7]，而未對其形成時間進行準確限定。花崗巖形成時代是探討構造背景的重要約束因素[8]，本文通過對蘇門答臘島Sarudik地區實武牙復式巖體黑云母二長花崗巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測年，結合區域地質演化，探討其構造指示意義，為進一步揭示西蘇門答臘地體的構造演化提供新的證據。

1 區域地質概況及巖相學特征

1.1區域地質概況

蘇門答臘島位于印度尼西亞群島西緣，大地構造位置處于印度-澳大利亞板塊向歐亞板塊俯沖的前緣地區，由親岡瓦納大陸的東蘇門答臘地體、親華夏古陸的西蘇門答臘地體和臥依拉(Woyla)推覆體組成。受晚白堊紀以來俯沖作用影響，蘇門答臘島發育典型的溝-弧-盆體系，并形成縱向貫穿全島的蘇門答臘大斷裂。島上較老地層主要出露于西蘇門答臘島地體，并沿蘇門答臘大斷裂分布，主要包括石炭紀-白堊紀砂巖、粉砂巖、灰巖、板巖等；古近紀以來大量發育安山巖、英安巖、火山角礫巖和凝灰巖，少量海陸交互含煤建造、灰巖。東蘇門答臘地體位于弧后地區，主要為第四系覆蓋。臥依拉推覆體主要由侏羅紀-白堊紀大洋島弧殘留和疊瓦狀大洋沉積物組成。研究區巖石地層單元呈NW向展布，實武牙巖體位于西蘇門答臘地體北部，為研究區內的主體單元，侵入至晚二疊紀Kuantan組(圖1)。Kuantan組是研究區內出露的最老地層，斷續分布在北部、中部和南部，由板巖、變質石英巖、碎屑巖和石英巖組成。西南部為中中新世Barusu組，主要由砂巖和炭質頁巖組成。北部廣泛分布有晚中新世Toru火山巖組，由安山質集塊巖組成；東部多被第四紀Toba組流紋英安質凝灰巖覆蓋。研究區內的構造以NW向斷層為主，是縱貫全島的蘇門答臘大斷裂的一部分，穿切區內所有巖石單元。

圖1 蘇門答臘島Sarudik地區地質圖(資料來源：文獻[7])

1.2巖相學特征

本次采樣點位于Sarudik鎮東北5 km處，采樣編號為B02-11，坐標為(98°51′43″，1°47′58″)。巖石呈灰白色，中粗粒花崗結構，塊狀構造(圖2(a))，主要礦物組成有鉀長石、斜長石、石英、黑云母，其中鉀長石40%～45%、斜長石25%～30%、石英20%～25%、黑云母3%～5%。鏡下觀察鑒定為中粗粒黑云母二長花崗巖，鏡下特征如下所示。

1) 鉀長石主要是條紋長石和正長石，多呈他形粒狀(圖2(b))，礦物粒徑大小一般為2～7 mm(中粒)，少數為0.5～2 mm，表面上多發生土化，個別發育卡式雙晶，條紋長石條紋不規則，寬窄變化較大，主要為交代成因的，鉀長石中常包含或邊緣鑲嵌著斜長石(圖3(d))、黑云母或石英形成包含嵌晶結構。

2) 斜長石主要是中長石和更長石，呈半自形-自形板柱狀(圖2(b))，礦物粒徑大小一般為0.2～2 mm，部分為2～3 mm，聚片雙晶、卡納復合雙晶或環帶結構發育，表面多發生較強烈的土化和絹云母化，個別環帶發育者具凈邊結構。

3) 石英多呈他形粒狀(圖2(b))或填隙狀(圖2(d))，礦物粒徑大小0.2～4 mm不等，表面干凈，石英中常包含或邊緣鑲嵌著黑云母或斜長石形成包含嵌晶結構(圖2(d))，個別石英中包含著較多顆粒較小自形程度較高略顯定向性的斜長石。

4) 黑云母可見兩個世代黑云母，呈半自形-自形片狀(圖2(c))，片徑大小一般為0.2～2.5 mm，早期結晶的黑云母褪色強烈，多色性較弱，晚期結晶黑云母多色性顯著，單偏光下呈淺黃褐-暗褐多色性(圖2(d))，正交光下呈三級橙干涉色，受本身顏色掩蓋，發育一組完全解理，平行消光，常見鋯石和磷灰石包體。

Qtz-石英；Kfc-鉀長石；Pl-斜長石；Bt-黑云母(a) 標本;(b)、(c)、(d) 鏡下照片圖2 黑云母二長花崗巖標本及鏡下照片

2 分析方法

鋯石單礦物挑選由河北省廊坊市區域地質調查研究所實驗室完成，經傳統重、磁法分選后，在雙目鏡下挑選出晶形較好且無明顯裂隙的鋯石單礦物顆粒，固定在環氧樹脂表面，打磨拋光后制成樣靶。鋯石透射光、反射光、陰極發光(CL)圖像分析及激光剝蝕等離子體質譜(LA-ICP-MS)U-Pb同位素分析均在武漢上譜分析科技有限責任公司完成。鋯石U-Pb年齡激光束斑直徑為32 μm，實驗中采用He作為剝蝕物質的載氣。鋯石微量元素含量利用NIST610作為外標、Si作內標的方法進行定量計算。鋯石年齡采用標準鋯石91500作為外標進行分餾校正，每分析5個樣品點，分析2次91500，29Si作為內標進行計算，分析方法及儀器參數見文獻[14-15]。激光剝蝕樣品的深度為20～40 μm。大多數剝蝕點分析的相對標準偏差為5%～15%。鋯石測試點的同位素比值、U-Pb表面年齡和U-Th-Pb含量計算采用ICPMSDateCal軟件，采用Anderson編制的軟件對測試數據進行普通鉛校正，并采用ISOPLOT3.0程序[16]進行鋯石加權平均年齡的計算及諧和曲線的繪制。

3 鋯石U-Pb年齡

根據陰極發光圖像(圖3)和鋯石鏡下特征，選取晶形完成(部分鋯石破碎時由于碎樣所致)，自形程度高，顆粒較大的30顆鋯石進行剝蝕測試，樣品17B02-11的鋯石顆粒自形至半自形， 多為長柱狀或短柱狀，長寬比多介于2∶1～4∶1之間，少數為不規則形狀。在進行普通鉛校正后，剔除鉛丟失嚴重的點，最終選擇29顆鋯石的29個數據參與年齡計算。鋯石U-Pb年齡測試分析結果列于表1。

圖3 Sarudik地區實武牙復式巖體黑云母二長花崗巖鋯石陰極發光圖像

樣品大多數鋯石的陰極發光圖像表現為具有較好的震蕩環帶，鋯石顆粒表面少見溶蝕現象(圖3)。樣品測點的Th/U比值都比較高(0.37～0.89)，這些特征表明這些鋯石為典型巖漿成因鋯石[17-18]，變質作用對鋯石年齡的影響不大，應是同一巖漿結晶而成[19]。樣品232Th含量變化較大，介于34.9×10-6～444×10-6之間，238U含量變化也較大，介于67.3×10-6～1 031×10-6，且232Th和235U含量呈現出較好的正相關關系(圖4)。31個測點中測點26和測點33出現兩個異常高值年齡，分別為332±18.3 Ma和1 142±11 Ma。陰極發光圖像顯示，測點26鋯石顆粒不發育典型的巖漿震蕩環帶，測點33鋯石顆粒具有較為復雜的內部結構，Th/U比值(0.15)接近變質成因鋯石，推測這兩個鋯石為繼承鋯石。其余29個測點鋯石多具清晰的震蕩環帶，Th/U比值為0.3～0.92，可能代表巖漿房內演化的年齡。根據29個測點的數據，計算其加權平均值為225.27±0.83 Ma(加權偏差方差MSWD=0.91，誤差為1σ)(圖5)。樣品的分析點都分布于諧和線上或附近，表明這些鋯石幾乎沒有U或Pb的丟失和加入，年齡數據能夠代表花崗巖的結晶年齡。所以蘇門答臘Sarudik地區實武牙巖體黑云母二長花崗巖的形成時代為225.3±0.8 Ma，屬于晚三疊世。

圖4 蘇門答臘島Sarudik地區實武牙復式巖體黑云母二長花崗巖鋯石Th-U圖解

4 討 論

4.1巖體形成時代

實武牙復式花崗巖體年代學研究較滯后，研究主要集中在20世紀七八十年代(表2)，年齡范圍為264～206 Ma[9-12]。總體看，其年齡分布對應兩期巖漿活動，時代分別為中-晚二疊世和晚三疊世。其中，對晚三疊世巖漿巖前人采用的定年方法主要包括黑云母K-Ar法和角閃石K-Ar法。由于K-Ar同位素系統易受后期巖漿活動、變質作用等熱擾動事件影響，用于定年的礦物常會發生氬丟失或氬過剩，因此很難準確限定經歷過多期巖漿-構造活動的地質體[20]。本文采用LA-ICP-MS對Sarudik地區實武牙黑云母二長花崗巖進行高精度定年，獲得年齡值為225.3±0.8 Ma，為晚三疊世。這一年齡明顯老于前人獲得的晚三疊世花崗巖年齡，據此可認為實武牙地區晚三疊世巖漿活動最晚始于225 Ma。

表1 蘇門答臘島Sarudik地區實武牙復式巖體黑云母二長花崗巖鋯石LA-ICP-MS U-Th-Pb分析結果

圖5 蘇門答臘島Sarudik地區實武牙巖體黑云母二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖和加權平均年齡圖

表2 實武牙復式花崗巖體年齡數據

4.2構造意義

A型花崗巖是由Leoselle等提出的一種特殊的花崗巖類型，具有富堿、貧水、富氟等特征，形成于伸展環境。Eby在前人研究的基礎上，將A型花崗巖分為A1型和A2型兩類花崗巖。其中A1型花崗巖總體上代表一種非造山的大陸裂谷或者板內環境；A2型花崗巖形成的環境主要為碰撞后拉張環境，如陸陸碰撞后期構造應力松弛階段或者島弧巖漿作用[21-24]。地球化學特征研究表明，Sarudik地區實武牙花崗巖體具有高硅、高鉀、高FeOtot/(FeOtot+MgO)、高Ga/Al，富集高場強元素(Zr、Y、Nb)的典型A型花崗巖的地球化學特征[7,25-26]。在TAS圖解中落入亞堿性范圍，為花崗巖區域(圖6)。在Y/Nb-Rb/Nb圖解(圖7(a))和Nb-Y-Ce圖解(圖7(b))，表明其屬于A1型花崗巖，應該代表一種非造山的大陸裂谷或者板內環境。

Rb、Y和Nb等不相容元素受部分熔融或分離結晶作用的影響較小[28-31]，因此，利用這些元素能有效地討論其形成的構造環境。在Rb-(Y+Nb)和Nb-Y圖解中，巖體樣品都落入板內花崗巖(圖8)，表明研究區的黑云母二長花崗巖形成于板內環境，這也與前面的分析結果一致。綜上所述，Sarudik地區實武巖黑云母二長花崗巖體應該形成板內伸展的構造環境。

蘇門答臘島區域地質研究表明，岡瓦納大陸來源的東蘇門答臘地體和華夏古陸來源的西蘇門答臘地體分別于早二疊紀和晚二疊紀從兩個大陸分離，隨著古特提斯洋的閉合和中特提斯洋的發展，二者于早三疊世沿中央構造帶發生拼合[33-34]。中-晚三疊世時期，蘇門答臘島發育南北向和北西-南東向的地塹構造，并沉積有碳酸鹽巖、硅質巖和頁巖[13]，表明這一時期蘇門答臘島總體處于東西向拉張應力環境并伴有地殼沉降，可能與中特提斯洋的發展有關。根據本文獲得的年齡數據(225.3±0.8 Ma)，Sarudik地區實武巖復式巖體黑云母二長花崗巖形成于晚三疊世，巖石地球化學研究指示其為形成于非造山環境的A型花崗巖，說明晚三疊世實武牙地區總體處于陸內伸展環境(圖9)，而Sarudik地區實武牙復式巖體A型花崗巖是中-晚三疊世蘇門答臘島局部地殼伸展減薄、巖漿上侵的產物。

圖6 Sarudik地區實武牙巖體黑云母二長花崗巖TAS圖解(數據來源：文獻[7]；底圖：文獻[27])

圖7 A型花崗巖判別圖解(數據來源：文獻[7]；底圖：文獻[22])

圖8 Sarudik地區實武牙巖體黑云母二長花崗巖構造環境判別圖(數據來源：文獻[7]；底圖：文獻[32])

圖9 晚三疊世蘇門答臘島及附近地區大地構造背景示意圖(注：據文獻[7]修改)

5 結 論

1) 蘇門答臘島Sarudik地區實武牙巖體黑云母二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為225±0.8 Ma，表明其形成時代為晚三疊世。

2) 根據本文獲得的年齡數據(225 Ma)，說明Sarudik地區實武牙巖體黑云母二長花崗巖形成于晚三疊世，巖石地球化學研究指示其為A1型花崗巖，結合蘇門答臘島區域地質研究結果，說明晚三疊世實武牙地區總體處于陸內伸展環境，實武牙復式巖體是中-晚三疊世蘇門答臘島局部地殼伸展減薄、巖漿上侵的產物。

致謝印尼地質局礦產、煤炭與地熱資源中心地質師Edya等人在野外考察中給予了很大幫助，審稿人提出的寶貴修改意見使本文更為完善，在此一并表示感謝。

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A-typegraniteofgranitecomplexinSarudikarea,Sumatra:ZirconU-Pbagesanditstectonicimplication

ZHANG Haikun1,HU Peng1,CAO Liang1,ARMIN Tampubolon2,LIU Asui1,CHENG Xiang1

(1.Wuhan Center，China Geological Survey，Wuhan430205,China;2.Geological Agency of Indonesia,Bandung40254,Indonesia)

Sumatra is located in the most west of Indonesia and is subject to the subduction of the India-Australia Plate beneath the Eurasian Plate.Sibolga,one of the largest granites in Sumatra,still lacks high-precision geochronological research,which prevents the advance of knowledge in its petrogenesis and tectonic evolution.Biotite monzogranite from Sarudik area,Sumatra was assigned to granite of A1type by previous geochemical research.The present study conducted LA-ICP-MS Zircon U-Pb age analysis on the identical granite,yielding an age of225.3±0.8Ma and indicating its formation in late Triassic.Combined with the results from previous study,it is proposed that Sibolga and adjacent areas were dominated by within-plate tectonic environment during late Triassic period,which coincides with the results from regionally geological studies.It is further concluded that late Triassic A1-type granite in study area is associated with locally crust extending and thinning throughout Sumatra during mid-late Triassic.

LA-ICP-MS;Zircon U-Pb ages;A-type granite;Sibogal;Sumatra

P597+.3

A

1004-4051(2017)11-0171-08

2017-09-21責任編輯趙奎濤

中國地質調查局二級項目“印度尼西亞蘇門答臘島銅多金屬資源潛力評價”資助(編號：DD20160114)；“湘西-鄂西成礦帶神農架-花垣地區地質礦產調查”資助(編號：DD20160029)

張海坤(1987-)，男，助理研究員，主要從事境外地質調查研究工作，E-mail:328543434@qq.com。

胡鵬(1984-)，男，高級工程師，長期從事境外地質礦產研究和資源潛力評價，E-mail:157521303@99.com。