吉林市龍潭區金珠花崗閃長巖鋯石U-Pb年代學研究

王福亮，李翱鵬，張海洪

1.吉林省地質調查院，吉林 長春 130102；2.長春工程學院，吉林 長春 130012

0 引言

吉林省中部地區位于華北板塊北緣與興蒙造山帶東段南緣的交匯部位，晚古生代—早中生代期間，經歷了古亞洲洋構造域和古太平洋構造域的演化、疊加和轉換[1-3]。其獨特的大地構造位置、復雜的構造演化歷史以及多期次的構造-巖漿活動，是研究古亞洲洋構造域和古太平洋構造域具體轉換時間的理想場所[4]。

鑒于此，筆者在吉林1∶5萬缸窯鎮等3幅地質礦產綜合調查的基礎上，選擇構造指示意義較強的吉林市龍潭區金珠花崗閃長巖巖體為研究對象，進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年，對金珠花崗閃長巖的形成時代給予了準確的限定，豐富了區域侵入巖的年齡數據。

1 地質概況及樣品描述

研究區位于華北板塊北緣東段，松嫩—張廣才嶺地塊最南緣[5]，伊通—依蘭斷裂南側，西拉木倫—長春縫合帶北東側，敦化—密山斷裂北西側之間挾持區域內[6](圖1a)。研究區主要發育中生代和新生代地層：中生代地層為下白堊統營城組，營城組在研究區內為一套陸相酸性火山巖，主要巖性為流紋巖、球粒流紋巖、流紋質角礫集塊巖；新生代地層為全新統第四系沖積物、全新統溫泉河組、中更新統荒山組。溫泉河組為一級階地，上部為亞黏土，下部為粗—細粒砂層，為一套河流沖積物；荒山組由厚層黃土及黏土組成，厚層黃土由泛濫洪水形成。研究區侵入巖包括晚侏羅世中細粒二長花崗巖、中侏羅世斑狀黑云母二長花崗巖、中侏羅世中細粒花崗閃長巖、早侏羅世中細粒黑云母二長花崗巖，脈巖主要為花崗偉晶巖脈和花崗細晶巖脈(見圖1)。

圖1 研究區地質簡圖(a)和大地構造位置圖(b)Fig.1 Geological sketch map (a) and geotectonic setting map (b) of study area1.全新統沖積物；2.全新統溫泉河組；3. 中更新統荒山組；4.下白堊統營城組；5.晚侏羅世中細粒二長花崗巖；6.中侏羅世斑狀黑云母二長花崗巖；7.中侏羅世中細粒花崗閃長巖；8.早侏羅世黑云母二長花崗巖；9.花崗偉晶巖脈；10.花崗細晶巖脈；11.實測正斷層；12.地質界線；13.角度不整合界線；14.采樣點位置

金珠巖體巖性主要為灰白色中細粒花崗閃長巖，出露于吉林省中部吉林市龍潭區金珠鄉東側一帶，不規則殘留巖基狀出露，總體呈近東西向出露，與圍巖間接觸界線較清晰，機械貫入作用較弱。巖體受圍巖同化混染作用影響較弱。巖石內礦物粒度以中粒、細粒為主。以上綜合說明巖體應為中—淺成相侵入體，形成時壓力、溫度變化較穩定，巖漿冷凝速度中等，揮發組分得到一定程度保存。巖體侵入到早侏羅世二長花崗巖內，其中二長花崗LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(176.1±0.57)Ma(待發表數據)，被第四系松散堆積物不整合覆蓋。巖體內見有閃長質包體，包體多呈橢圓狀、長橢圓狀，長軸大小在幾厘米至三十幾厘米不等。

樣品PM009-1采自吉林市龍潭區金珠鄉南東7.1 km處(126°37′43.6″E，44°00′13.6″N)，為中細粒花崗閃長巖。新鮮面呈灰白色，中細粒花崗結構，塊狀構造。巖石由石英、斜長石、鉀長石及暗色礦物組成。石英：他形粒狀，粒度0.2～3.0 mm，體積分數20%；斜長石：自形半自形板狀，粒度0.5～5.0 mm，聚片雙晶、環帶構造發育。成分為中更長石，不均勻彌漫狀黝簾石化，體積分數60%；鉀長石：他形粒狀，成分為正長石，粒度0.3～2.0 mm，體積分數15%；暗色礦物：主要由片狀黑云母和少量的柱狀角閃石組成，粒度主要介于0.5～2.0 mm，體積分數5%(見圖2)。

圖2 金珠花崗閃長巖野外照片和鏡下照片特征Fig.2 Field photos and microphotographs of Jinzhu granodioriteQz: 石英；Pl: 斜長石；Kfs: 鉀長石；Bt: 黑云母；Amp: 角閃石

2 分析方法

本文相關鋯石樣品挑選由河北省廊坊區域地質調查研究所實驗室完成。對巖石樣品進行常規機械粉碎，粉碎至80目±，再進行重力分選以及磁選，在雙目鏡下將不同特征的鋯石挑選出來后粘在雙面膠上，待其固化之后，將表面打磨拋光至鋯石中心[7-8]。樣品的制靶、反射光、陰極發光圖像采集以及鋯石U-Pb年齡測定和鋯石微量元素分析均在武漢上譜分析科技有限責任公司完成。本次測試采用激光器對鋯石樣品進行剝蝕，深度為20～40 μm，激光剝蝕束斑直徑為30 μm，激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補償氣以調節靈敏度。鋯石U-Pb同位素定年微量元素含量處理中采用鋯石標準91500和玻璃標準物質NIST610作外標，分別進行同位素和微量元素分餾校正。29Si作為內標元素[9]。對分析數據的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Pb同位素比值和年齡計算)采用軟件ICPMSDataCal完成。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡加權平均計算采用Isoplot[10]完成，普通鉛校正使用Anderson給出的程序計算。分析數據及鋯石U-Pb諧和圖給出誤差為1σ，表示95%的置信度。

3 分析結果

金珠花崗閃長巖鋯石陰極發光圖像(CL)顯示，鋯石晶體長約145～291 μm，寬74～118 μm，長寬比為1.30∶1到2.85∶1，大部分鋯石自形程度較好具雙錐，呈長柱狀，少部分呈短柱狀，這些鋯石絕大多數可以分辨出明顯的巖漿韻律環帶(圖3)，鋯石中的U和Th質量分數范圍變化不大，樣品U質量分數為(225～923)×10-6，Th質量分數為(70～347)×10-6，Th/U值為0.25～0.48(>0.1)，具有典型巖漿成因鋯石特點。該樣品共獲得21個較為諧和的鋯石206Pb/238U年齡，206Pb/238U一致年齡范圍為150～171 Ma，其加權平均年齡值為(165.0±2.6)Ma(MSWD=1.6，n=21)(圖4)。該年齡可以代表侵入巖體的結晶年齡，即中侏羅世。

表1 金珠花崗閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb 同位素分析結果

圖3 金珠花崗閃長巖部分鋯石陰極發光圖像Fig.3 Partial zircon cathodoluminescence images of Jinzhu granodiorite

圖4 金珠花崗閃長巖的U-Pb年齡諧和圖(a)和加權平均年齡(b)Fig.4 U-Pb age concordance diagram (a) and weighted average age diagram (b) of Jinzhu granodiorite

4 地質意義

前人對研究區內花崗巖的測年主要通過K-Ar法和U-Pb法，將吉林中部金珠花崗閃長巖時代歸為二疊紀和早侏羅世,(1)夏志亮. 吉林市幅K-52-1 1/20萬區域地質調查報告:地質部分[R].吉林省地礦局區域地質礦產調查所.1988.(2)劉躍文. 吉林市幅K52C001001 1/25萬區域地質調查報告[R].吉林省地質調查院.2007.，詳細的鋯石年代學資料極少。由于K-Ar 體系具有較低的封閉溫度，并且該區經歷了多次后期巖漿構造熱事件的改造[11]，并且對于大于10億年的樣品，K-Ar年齡不能準確反映巖漿的侵位結晶年齡。通過金珠花崗閃長巖的鋯石CL圖像(圖3)可以清楚地看出鋯石具有典型的巖漿振蕩生長環帶，結合其較高的Th /U 比值(0.25～0.48)均大于0.1，說明它們均是巖漿結晶作用的產物，所測定的年齡應代表了巖體的形成時代。鋯石U-Pb 定年結果顯示金珠花崗閃長巖的形成時代為(165.0±2.6)Ma，即中侏羅世，而并不是前人所定二疊紀和早侏羅世。

通過系統的資料收集研究，筆者認為存在分歧的主要原因是隨著高精度鋯石年代學測試技術的發展，前人采用傳統上K-Ar法限定巖體時代準確性相對較差，其次吉林中部地區位于多個構造體系的疊加部位，受到了多期構造-巖漿熱事件的改造[12],使得巖石捕獲了多組年輕或年老的鋯石，為鋯石U-Pb年齡的合理解釋，明確限定火山巖時代帶來了困難。

本文通過對吉林省中部吉林市龍潭區金珠花崗閃長巖年代的研究，豐富了吉林省中部地區中生代酸性巖漿巖測年數據，為探討吉中地區中生代巖漿活動及區域構造演化，提供了新的基礎數據。

5 結論

鋯石U-Pb年代學研究表明吉林省中部金珠巖體(中細粒花崗閃長巖)形成于(165.0±2.6)Ma，即中侏羅世。