安徽铜陵地区虎山岩体矿物成分特征及其锆石U-Pb年代学(1).pdf

第 42卷第5期中国地质Vol.42, No.5 2015 年10月GEOLOGY IN CHINAOct. , 2015 中国地质, 2015, 425 雷敏, 吴才来, 秦海鹏, 等. 安徽铜陵地区虎山岩体矿物成分特征及其锆石U-Pb年代学[J]. 中国地质, 2015, 425 1274-1292. Lei Min, Wu Cailai, Qin Haipeng, et al. Mineral composition and zircon U-Pb dating of the Hushan intrusion in Tongling area, Anhui Province[J]. Geology in China, 2015, 425 1274-1292in Chinese with English abstract. 安徽铜陵地区虎山岩体矿物成分特征 及其锆石U-Pb年代学 雷 敏 吴才来 秦海鹏 王 楠 张 昕 陈红杰 （大陆构造与动力学国家重点实验室， 中国地质科学院地质研究所， 北京 100037） 提要 铜陵地区虎山岩体主要由石英二长闪长岩和花岗闪长斑岩组成， 属高钾钙碱性系列中酸性侵入岩。本文对虎 山岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年， 结果表明， 虎山石英二长闪长岩和花岗闪长斑岩侵入时代分别为 143.21.2Ma和145.31.2Ma， 属晚侏罗早白垩世， 与中国东部J-K岩浆事件相呼应， 并且， 虎山岩体存在两次 岩浆侵入活动， 早期形成的花岗闪长斑岩的年龄为145.31.2Ma， 与铜陵矿集区瑶山花岗闪长斑岩的年龄146.0 0.9Ma在误差范围内一致， 晚期形成的石英二长闪长岩为143.21.2 Ma， 与区内的铜官山和天鹅抱蛋山岩体的年 龄1421 Ma和141.71 Ma一致。岩石地球化学及矿物温压计计算结果表明， 岩浆结晶的温度为768838C、 压 力为3.441085.42108Pa， 虎山岩体属幔源岩浆和壳源岩浆混合成因， 且混合作用发生在1118 km的浅位岩浆房。 关键词 花岗岩类； 矿物学； LA-ICP-MS锆石U-Pb定年； 温压计； 铜陵； 虎山岩体 中图分类号 P588.12； P597文献标志码 A文章编号 1000-3657 （2015） 05-1274-19 收稿日期 2015-06-29； 改回日期 2015-07-07 基金项目 国家专项SinoProbe-05-05， 公益性行业科研专项课题201211095-4和国家自然科学基金项目40921001、 41302266 以及中国地质调查局项目1212011120160、 1212010918007共同资助。 作者简介 雷敏， 女， 1980年生， 博士， 助理研究员， 矿物学、 岩石学、 矿床学专业； E-mail leiminlm。 通讯作者 吴才来， 男， 1960年生， 博士， 研究员， 岩石学专业； E-mail wucailai。 Mineral composition and zircon U-Pb dating of the Hushan intrusion in Tongling area,Anhui Province LEI Min, WU Cai-lai, QIN Hai-peng, WANG Nan, ZHANG Xin, CHEN Hong-jie State key Laboratory of Continental Tectonics and Dynamics， Institite of Geology， Chinese Academy of Geological Sciences， Beijing 100037， China Abstract Mesozoic intermediate-acid intrusive rocks in Hushan intrusion of Tongling area belong to the high potassium K calc- alkaline series, with main rock types being quartz monzodiorite and granodiorite porphyry. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of Hushan intrusion shows that the emplacement age of quartz monzodiorite and granodiorite porphyry are 143.21.2Ma and 145.3 1.2Ma respectively, belonging to Late Jurassic-Early Cretaceous. These data are consistent with eastern China’ s J-K magmatic event. In addition, Hushan body has experienced two times of magma intrusion activities. The age of early granodiorite porphyry 中国地质, 2015, 425 145.31.2Ma is consistent with the age of Yaoshan granodiorite porphyry 146.00.9 Ma in the Tongling ore district, and the age of late quartz monzodiorite 143.21.2Ma is consistent with that of Tongguanshan and Tianebaodanshan 1421Ma,141.71Ma. From the study of geochemistry and plagioclase-hornblende thermobarometry, the authors conclude that the magma crystallization temperature and the corresponding pressure varied in the range of 768838C and 3.441085.42108Pa, respectively. Hushan intrusion was derived from the mixture of the mantle magma and crustal magma, with their corresponding depths being 1118 km. Key words granitoids； mineralogy； LA-ICP-MS zircon U-Pb dating； thermobarometry； Tongling； Hushan intrusion About the first author LEI Min, female, born in 1980, doctor and assistant researcher, engages in research on mineralogy, petrology and mineral deposit geology； E-mail leiminlm. About the corresponding author WU Cai-lai, male, born in 1960, doctor and senior researcher, engages in research on petrology； E-mail wucailai. 安徽铜陵矿集区位于长江中下游铁铜等金属 成矿带的中部， 是我国重要的有色金属基地之一。 区内从西到东分布有铜官山矿田、 狮子山矿田、 新 桥矿田、 凤凰山矿田和沙滩脚矿田[1-5]。研究表明， 各矿田内各矿床的形成都与中酸性侵入岩密切相 关[6-19]。铜官山矿田位于铜陵市附近， 以发育典型的 矽卡岩型铜矿床而著称。矿田内主要有天马山金 硫、 铜官山铜硫和金口岭铜金等矿床。各矿床 产出的层位和矿化特点虽不尽相同， 但也有许多相 似之处， 均为层控矽卡岩型[1]， 且都与矿田内的中酸 性侵入岩密切相关。矿田内主要侵入岩体为铜官 山和天鹅抱蛋石英二长闪长岩、 虎山花岗闪长斑 岩、 金口岭和谢家垅花岗闪长岩图1。前人对这些 岩体开展过较多的岩石学、 地球化学、 同位素地球 化学、 锆石U-Pb年代学等研究[4, 9,16-17,20-21]， 但对虎山 岩体的研究较少。至今， 虎山岩体的年龄是多少 与矿田内或与铜陵矿集区内其他岩体有何异同 其成因如何这些问题都不清楚。因此， 本文选择 铜官山矿田中的虎山岩体开展LA-ICP-MS锆石 U-Pb定年、 矿物化学和地球化学研究， 对上述问题 进行讨论。 1区域地质背景及岩体地质特征 铜陵地区大地构造位置处于扬子板块东北缘 下扬子地块的中部图1。本地区曾经历过活动 稳定再活动的构造演变。前南华纪形成基底， 南 华纪早三叠世为下扬子海的一部分， 处于相对稳 定时期， 形成海相、 滨海-浅海相、 海陆交替相的碳 酸盐岩-碎屑岩、 硅质岩巨厚层沉积盖层， 为铜、 金、 硫等矿化提供了有利的围岩； 晚三叠世转入抬升、 褶皱阶段， 直至中侏罗世， 经历了构造挤压-剪切作 用。晚侏罗世早白垩世， 在扬子地块边缘发生陆 内断块拉张剪切的环境下， 导致了强烈的岩浆活动 及其成矿作用。区内主要发育中生代中酸性侵入 岩， 岩体属中-浅成相， 呈北东、 北西、 南北向分布的 小岩株、 岩枝和岩墙， 总体上构成了东西向铜陵 戴家汇构造-岩浆-成矿带[7]， 显示出东西向基底构 造及北东向盖层构造的格局[4]。铜官山矿田位于东 西向铜陵戴家汇构造-岩浆-成矿带的西端， 矿田 内的铜官山背斜为一北东向 “S” 型短轴背斜， 核部 为志留系及泥盆系上统， 两翼为石炭系、 二叠系及 三叠系。背斜枢扭起伏， 扭曲如麻花状。依轴面及 枢扭产状， 背斜可划分为北、 中、 南三段。北段轴面 倾向东南， 南段轴面倾向北西， 中段两翼正常， 轴面 近直立。与该背斜伴生的一系列北东向、 北北东 向、 北西向和北北西向断层， 具有多期活动的特征， 对矿化有明显的控制作用。大部分矿体主要赋存 于中石炭统黄龙组底部白云岩与上泥盆统砂页岩 过渡带、 黄龙组与上石炭统船山组界面以及船山组 和下二叠统栖霞组灰岩界面附近， 少部分产于上二 叠统大隆组或下三叠统殷坑组灰岩与岩体接触带。 虎山岩体位于铜陵市北约1.5 km， 铜官山背斜 北东倾伏端近轴部， 呈不规则椭圆形， 为北东-南西 向延长的小岩株， 面积约0.35 km2， 接触面倾向北东 图1。围岩为二叠系栖霞组、 孤峰组灰岩、 硅质页 岩。岩性主要为花岗闪长斑岩， 暗灰色， 斑状结构， 斑晶为斜长石， 呈近长方形状， 颗粒大小不均， 为2 10 mm不等， 方形-长方形， 颗粒大小不一， 含量变 化较大， 基质具微粒-显微晶质的长英质矿物集合 体。矿物以斜长石为主， 其次为石英、 碱性长石， 少 量的黑云母和副矿物及金属矿物。岩体具矽卡岩 化、 透辉石化、 绿泥石化、 绿帘石化， 在岩体北东部 第42卷 第5期1275雷敏等 安徽铜陵地区虎山岩体矿物成分特征及其锆石U-Pb年代学 中国地质, 2015, 425 边缘和南端发育矽卡岩， 并有小型铁矿。 2样品岩相学及地球化学特征 2.1 岩相学特征 在虎山岩体采集两个定年样品， 样品号及取样 位置分别为 10CL523-3坐标 N3050.829′， E117 49.975′， H66m和 10CL523-6坐标 N3050.829′， E11749.975′， H66m。各样品特征如下 样品10CL523-3 石英二长闪长岩， 呈浅灰色， 半自形粒状不等粒结构图2-a， 块状构造， 主要矿 物含量为斜长石5565、 角闪石810、 钾 长石10-12、 石英1215、 黑云母4 6， 少量副矿物及金属矿物12。斜长石为 板状， 一般为1.22.4 mm， 环带构造和聚片双晶发 育； 部分斜长石中含有针状的磷灰石包裹体， 碱性 长石周围可见一圈斜长石的反应边， 可能反映了岩 浆混合作用[22]。角闪石呈柱状， 黑云母呈片状， 部分 被绿泥石交代； 钾长石和石英均为他形粒状， 充填 于斜长石颗粒之间， 钾长石粒度为0.51.0 mm， 石 英为0.5 mm， 副矿物为磷灰石、 榍石； 金属矿物为磁 铁矿、 黄铁矿， 偶见黄铜矿。 样品10CL523-6 花岗闪长斑岩， 暗灰色， 斑状 结构， 斑晶为斜长石， 方形长方形， 颗粒大小不 一， 一般为510 mm不等， 含量变化较大， 基质为微 粒-显微晶质的长英质矿物集合体图2-b。主要 矿物含量为斜长石3550、 钾长石1520、 石英1520、 黑云母25， 含少量副矿物及 金属矿物， 为磷灰石、 磁铁矿和钛铁矿。呈基质的 矿物粒度为 0.050.1 mm。斜长石斑晶发育绢云母 化， 部分黑云母被绿泥石交代。除石英外， 其余矿 物均发生了蚀变， 主要为透辉石化、 绿泥石化、 绿帘 石化、 碳酸岩化等。 2.2 定年样品地球化学特征 虎山岩体石英二长闪长岩10CL523-3化学分 析结果可见 SiO2含量为 60.96， 全碱含量为 7.36， 里特曼指数s为2.91， A/CNK0.85， 属准铝质 钙碱性系列岩石。在Pecerillo1976的SiO2-K2O图 解上投点图3， 落入高钾钙碱性系列区域[4,15,23]。该 图1 安徽铜陵虎山岩体地质简图[21] 1第四系； 2分水岭组； 3塔山组； 4小凉亭组； 5大隆及龙潭组； 6孤峰及栖霞组； 7五通组； 8志留系； 9石英二长闪长岩； 10背斜； 11倒转背斜； 12断层 Fig.1 Geological sketch map of Hushan intrusion in Tongling,Anhui[21] 1-Quaternary； 2-Fenshuiling ation； 3-Tashan ation； 4-Xiaoliangting ation； 5-Dalong and Longtan ation； 6-Gufeng and Xixia ation； 7-Wutong ation； 8-Silurian； 9-Quartz monzodiorite； 10-Anticline； 11-Overturned anticline； 12-Fault 1276中国地质2015年 中国地质, 2015, 425 样品稀土元素总量为124.0810-6， 轻重稀土元素比 值为7.24， 球粒陨石标准化配分曲线图4-a显示， 轻、 重稀土分异不明显， La/SmN、 La/YbN比值分别 为2.46、 5.03； Gd/YbN比值为2.00， 表明重稀土分馏 不明显。无明显的正负铕异常Eu*0.93； 从微量 元素蛛网图上看图4-b， 岩石富集大离子亲石元 素， 亏损高场强元素， 其中Sr的含量为76110-6， Sr/Y 比值 35.90， 属高锶花岗岩类[24]。Nb、 Ta 明显负异 常， 显示岛弧火山岩的特征。 虎山岩体花岗闪长斑岩10CL523-6的化学分 析结果具有较高的烧失量， 说明岩体蚀变强烈， 与 镜下观察结果吻合。岩石的 SiO2含量较高， 为 62.44， 全碱含量为6.96， 在TAS图中落入花岗闪 长岩区域， 里特曼指数小于 40.92。在 Pecerillo 1976的SiO2-K2O图解上图3， 该样品投点也落入 高钾钙碱性系列区域[10,15,23]， 样品的A/CNK0.96， 为 准铝质钙碱性系列岩石表1。该样品稀土元素总 量为230.9910-6， 轻重稀土元素比值为19.14。球粒 陨石标准化配分曲线图4-a显示， 轻、 重稀土分异 比较明显， La/SmN、 La/YbN比值分别为 5.03、 25.19， 指示轻稀土分馏较强； Gd/YbN比值为2.43， 表明重稀土分馏不明显。Eu*为0.54， 具有明显的 负异常， 可能是斜长石分离结晶引起的。从样品的 微量元素蛛网图图4-b上看， 该样品富集大离子 亲石元素和轻稀土元素， 相对亏损高场强元素， Sr 含量为96.7010-6， Sr和Ti明显负异常， 指示了斜长 石、 磷灰石、 钛铁矿的分离结晶作用。与10CL523- 3类似， Nb、 Ta具有明显负异常， 显示岛弧火山岩的 特征。 图2 虎山岩体石英二长闪长岩和花岗闪长斑岩显微照片 Q石英； Pl斜长石； Bt黑云母； Hbl角闪石 Fig.2 Photographs of microtexture of quartz monzodiorite and granodiorite porphyry from Hushan intrusion Q-Quartz； Pl-Plagioclase； Bt-Biotite； Hbl-Hornblende 图3 K2O-SiO2图解[25] 图中范围根据参考文献[4,15,23] Fig.3 Diagram of K2O-SiO2[25] The range in the figure is based on the data from references[4,15,23] 第42卷 第5期1277雷敏等 安徽铜陵地区虎山岩体矿物成分特征及其锆石U-Pb年代学 中国地质, 2015, 425 3分析方法 3.1 全岩化学分析 定年岩石样品的破碎和化学全分析表1分别 在河北廊坊区调院和河北廊坊物化探研究所实验 室完成， 氧化物用X荧光光谱仪3080E测试， 执行 标准分别为 Na2O、 MgO、 Al2O3、 SiO2、 P2O5、 K2O、 CaO、 TiO2、 MnO、 Fe2O3、 FeO按GB/T14506.28-1993 标准；H2O按GB/T14506.2-1993标准； CO2按GB 9835-1988标准； LOI按LY/T 1253-1999标准。分 析的相对标准偏差小于1。稀土元素La、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu、 Y和微 量元素Cu、 Pb、 Th、 U、 Hf、 Ta、 Sc、 Cs、 V、 Co、 Ni用等 离子质谱ICP-MSExcell 测试， 执行标准为 DZ/ T0223-2001； 微量元素Sr、 Ba、 Zn、 Rb、 Nb、 Zr、 Ga用 X 荧光光谱仪 2100 测试， 执行 JY/T016-1996 标 准。大多数元素的分析精度可达到10-8， 少量元素 分析精度为10-6Zr、 Ba和10-7Hf、 Nb， 其相对标准 偏差小于5。 3.2 电子探针分析 电子探针分析在中国地质科学院矿产资源研 究所矿物学与微束分析实验室电子探针室完成， 仪 器型号JXA-8230， 电压15kV， 电流20nA， 束斑直径 5m， 标样为天然或合成的矿物和氧化物， 主要氧化 物分析误差约为1。 3.3 锆石U-Pb定年分析 野外采集的两个定年样品分别约2 kg， 破碎至 80-120目， 用水淘洗粉尘后， 先用磁铁除去磁铁矿 等磁性矿物， 再用重液选出锆石， 最后在双目镜下 人工挑出锆石。锆石的分选由河北廊坊区调院完 成。然后， 在中国地质科学院地质研究所大陆动力 学实验室将锆石和标样一起粘在玻璃板上， 用环氧 树胶浇铸， 制成薄片、 抛光， 并拍摄透反射光照片和 阴极发光照片， 最后， 在中国科学技术大学合肥激 光剥蚀电感耦合等离子体质谱LA-ICP-MS 实验 室进行锆石的U、 Th、 Pb同位素含量测定。实验选 择的标样为91500， 206Pb/238U年龄的加权平均值误差 为 2σ。 U/Pb 比 值 数 据 处 理 使 用 软 件 LaDatingZrn， 校 正 Pb 同 位 素 处 理 使 用 软 件 ComPb corr3- 18[28]， 校 正 后 的 数 据 使 用 美 国 Berkeley地质年代学中心Kenneth R. Ludwig编制的 ISOPLOT和SQUID程序[29-30]计算年龄。 4分析结果 4.1 矿物学特征 1 斜长石 铜陵虎山石英二长闪长岩斜长石呈半自形柱 状， 环带和聚片双晶发育， 有轻微的蚀变图5。探 针测试结果显示表2， 环带发育的斜长石从核部到 边部明暗相间， An为45.58、 42.72、 40.81、 39.53， Ab 为 52.54、 55.36、 56.91、 57.96， Or 为 1.88、 1.92、 2.27、 2.52； 环带不发育的斜长石An为30.4338.52， Ab为 59.1566.77， Or为2.332.80。测试结果表明， 虎山 石英二长闪长岩的斜长石为中长石。环带不发育 的斜长石An变化不明显， 表明这类斜长石形成时 岩浆的成分变化不大； 环带较发育的斜长石从核部 到边部， An含量递减， Ab含量递增， 表明这类斜长 石形成时岩浆成分变化大。这种环带一般是在岩 图4 虎山岩体球粒陨石标准化稀土元素配分曲线a[26]和原 始地幔标准化微量元素蛛网图b[27] Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns a [26] and primitive mantle-normalized trace element spidergram b [27] of Hushan intrusion 1278中国地质2015年 中国地质, 2015, 425 表1 虎山岩体主量元素、 微量、 稀土元素10-6分析结果 Table 1 Geochemical data of major elements , trace elements and REE 10-6 of Hushan intrusion 图5 虎山岩体石英二长闪长岩扫描电镜照片 Pl斜长石； Kf钾长石； Bt黑云母； Hbl角闪石 Fig.5 Scanning electron photomicrograph of quartz monzodiorite from Hushan intrusion P-Plagioclase； Kf-K-feldspar； Bt-Biotite； Hbl-Hornblende 第42卷 第5期1279雷敏等 安徽铜陵地区虎山岩体矿物成分特征及其锆石U-Pb年代学 中国地质, 2015, 425 浆迅速冷却情况下， 先晶出较基性的斜长石没来得 及与残余岩浆完全反应而部分被保留下来， 随着温 度的下降， 依次保留下少量成分比先晶出者要酸 性， 而比残留岩浆要基性些的斜长石， 由此造成了 各带成分的差异。斜长石的这种成分环带记录了 其生长过程中岩浆成分的变化情况。 2 钾长石 不同系列侵入岩具有不同特征的钾长石。石 英二长闪长岩的钾长石常为粒状， 呈填隙状。根据 电子探针分析结果表3， 该样品中的钾长石均为正 长石， 第1粒和第3粒Ab为4.77和6.65， Or为95.09 和93.06， 第2粒和第4粒Ab为23.81和28.47， Or为 75.70和71.06， 可见， AbNa2O含量与OrK2O含量 成反比， 成分变化较大， 指示钾长石结晶时岩浆成 分有变化。 3 角闪石 角闪石是各类型岩石中较丰富的镁铁质矿物， 石英二长闪长岩中角闪石呈他形粒状， 长柱状。根 表2 电子探针分析的斜长石化学成分 （） Table 2 Electron microprobe analyses of plagioclase 1280中国地质2015年 中国地质, 2015, 425 据电子探针分析结果表 4， 在角闪石的 Si- Mg/ MgFe2分类图上投点图6得出， 虎山石英二长闪 长岩的角闪石属钙质角闪石亚族的镁钙闪石和铁 镁钙闪石[CaB≥1.50， 为1.701.81； NaKA≥0.5， 为 0.750.93； Ti0.5， 为0.160.20]， 角闪石种属为韭闪 石5.5Si6.5， AlVI≥Fe3。角闪石的Al2O3和TiO2之 间的关系表明， 虎山石英二长闪长岩的物源主要来 自于地幔图7。这与铜陵地区其他高钾钙碱性系 列岩石明显不同， 以前的研究表明区内高钾钙碱性 系列岩石比橄榄安粗岩系列岩石含有较多的壳源 组分[31]。马昌前等1994据世界各种不同成因角闪 石的Si、 Ti含量所作出的角闪石成因判别图[32]， 结合 虎山石英二长闪长岩中角闪石的Si、 Ti成分特点得 出该岩体角闪石是从基性超基性侵入岩中结晶的 角闪石。 4 黑云母 虎山石英二长闪长岩的黑云母成半自形片状， 多色性较强， 褐色， 一组解理发育， 部分黑云母沿解 理发生绿泥石化和碳酸盐化。黑云母是各岩石中 最丰富的镁铁质矿物之一。用阴离子法以氧原子 数为11计算出的黑云母阳离子数见表5。在Foster 等1980的Mg-AlIVFe3Ti-Fe2Mn黑云母分 类图解中， 落入镁质黑云母区域图8 [36]。黑云母的 MgO-FeOT/FeOTMgO图解表明， 虎山石英二长 闪长岩来源于壳幔混合图9， 这与铜陵地区其他岩 体及其包体的Sr同位素研究结果一致[18,37]。 4.2 LA-ICP-MS锆石 U-Pb定年结果 虎山岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb 同位素定年 数据列于表6， 各定年锆石特征如下 样品10CL523-3石英二长闪长岩 该样品锆 石为自形长柱状， 锥面和柱面发育， 长宽比在213 1之间。样品共测定32个点表6。在阴极发光照 片上显示， 所有锆石均具有清晰的振荡环带结构图 10， 为典型的岩浆结晶的产物[39]。所测锆石的U、 Th含量变化不大， 分别为12.6210-648.5910-6和 3.8910-622.3310-6， 且锆石的U、 Th值具有一般的 正相关性R20.4655， 锆石的 Th/U 比值均介于 0.130.54之间表6， 其中， 绝大多数大于0.3。所测 定的 32 颗锆石 206Pb/238U 年龄变化于1352Ma 到 1532Ma之间， 除去5号、 29号、 32号等不谐和点 后， 其余锆石的 206Pb/238U年龄加权平均值为143.2 1.2MaMSWD0.49， n29， 该年龄为岩浆结晶的 年龄图11-b。锆石的 207Pb/235U-206Pb/238U谐和图 中谐和线交点年龄为141.82.1Ma图 11-a， 与 206Pb/238U年龄加权平均值143.21.2Ma在误差范围 内基本一致。 样品10CL523-6花岗闪长斑岩 该样品锆石 为自形长柱状， 内部结构简单， 具有较好的柱面和 锥面， 长宽比为2131， 可见清晰的振荡环带结构， 为典型的岩浆结晶锆石图12。锆石的U含量为 14.4410-659.2310-6、 Th含量为4.4510-629.41 表3 电子探针分析的钾长石化学成分 （） Table 3 Electron microprobe analyses of K-feldspar 第42卷 第5期1281雷敏等 安徽铜陵地区虎山岩体矿物成分特征及其锆石U-Pb年代学 中国地质, 2015, 425 表4 电子探针分析的角闪石化学成分 （） Table 4 Electron microprobe analyses of hornblende 1282中国地质2015年 中国地质, 2015, 425 10-6， 且锆石的 U、 Th 值具有较好的正相关性R2 0.6263， 所有测点的Th/U比值均介于0.200.51表 6。32个测点得出的 206Pb/238U年龄变化于1392 Ma到4929Ma， 除去具有老的继承性锆石核28 号 年龄为4929Ma外， 其余锆石的 206Pb/238U年龄 加权平均值为145.31.2MaMSWD1.11， n31 图13-b， 该年龄为岩浆结晶的时代。锆石 207Pb/ 235U-206Pb/238U 谐 和 图 中 谐 和 线 的 交 点 年 龄 为 144.01.4Ma图13-a， 与 206Pb/238U年龄加权平均 值145.31.2Ma在误差范围内基本一致。 5温压计 5.1 锆元素在岩浆中的饱和浓度温度计 锆石在花岗岩岩浆体系中结晶较早， 其结晶温 度接近岩浆起源的温度或代表液相线的温度。因 此， 可用于估算虎山岩体的岩浆形成的初始温度。 前人用不同成分岩石发生部分熔融产生的熔体进 表5 电子探针分析的黑云母化学成分 （） Table 5 Electron microprobe analyses of biotite 图6 角闪石分类图解[33] Fig.6 The classification of hornblende[33] 图7 角闪石TiO2-Al2O3图解 [33-34] Fig.7 TiO2-Al2O3diagram of hornblendes[33-34] 第42卷 第5期1283雷敏等 安徽铜陵地区虎山岩体矿物成分特征及其锆石U-Pb年代学 中国地质, 2015, 425 表6虎山岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年数据 Table 6 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating data from Hushan intrusion 1284中国地质2015年 中国地质, 2015, 425 续表6 第42卷 第5期1285雷敏等 安徽铜陵地区虎山岩体矿物成分特征及其锆石U-Pb年代学 中国地质, 2015, 425 行锆溶解度实验， 结果表明锆石的饱和程度取决于 岩浆温度和岩浆成分[40-42]。虎山岩体各样品锆石的 阴极发光照片和锆石核部测年结果存在古老的继 承性锆石年龄或混合年龄表明， 花岗闪长斑岩中存 在残留锆石， 表明岩浆在开始结晶时已经达到Zr饱 和， 因此所测得的锆石饱和温度可以反映岩浆源区 的初始温度； 而在石英二长闪长岩的锆石阴极发光 图像上则未见残留锆石， 它们的锆石饱和温度反映 图9 黑云母FeOT/FeOTMgO-MgO图解[37] Fig.9 Diagram of FeOT/FeOTMgO-MgO[37] 图10虎山石英二长闪长岩10CL523-3锆石阴极发光图像 Fig. 10 Cathodoluminescence images of zircon of quartz monzodiorite 10CL523-3 图8 黑云母成分分类图[36] Fig.8 The classification of biotite[36] 1286中国地质2015年 中国地质, 2015, 425 了岩浆源区的最低温度[43-47]。根据岩浆的主要成分 和锆的含量， 利用公式tZr℃12900/[lnDZr0.85M 2.95]-273.15来计算锆饱和温度， DZr为元素Zr在熔 体和锆石中的分配系数， 如果不做锆石中Zr和Hf 的校正， 则锆石中的 Zr 可用纯锆石中的 Zr 含量 49600010-6来代替， 而锆石作为副矿物其Zr含量对 全岩Zr含量的影响几乎可以忽略， 所以可以近似地 用全岩Zr含量10-6来代替熔体中的Zr含量。因此 DZr496000/全岩Zr含量； 而M是2CaKNa/Si Al阳离子含量的比值。那么， 结合以上计算得出， 图11虎山石英二长闪长岩10CL523-3锆石 206Pb/238U -207Pb/235U谐和图 Fig. 11 Zircon 206Pb/238U -207Pb/235U concordia diagram of quartz monzodiorite 10CL523-3 图12 虎山花岗闪长斑岩10CL523-6锆石阴极发光图像 Fig.12 Cathodoluminescence images of zircon of granodiorite porphyry 10CL523-6 第42卷 第5期1287雷敏等 安徽铜陵地区虎山岩体矿物成分特征及其锆石U-Pb年代学 中国地质, 2015, 425 石英二长闪长岩中锆石饱和温度为737℃表1， 反 应岩浆源区的最低温度； 而花岗闪长斑岩中锆石饱 和温度为821℃表1， 代表岩浆源区的初始温度， 结 合野外地质发现， 虎山岩体及区内其他岩体中普遍 存在大量暗色基性微粒包体， 暗示岩体形成过程中 有幔源岩浆的加入， 这可能是导致其具有较高锆石 饱和温度的原因之一。 5.2 角闪石-斜长石温压计 角闪石-斜长石温压计中温度主要依据Blundy 1990 和Holland1994提出的实验温度计[46,47]， 该温 度计适用于所有含石英的中酸性火山岩， 且岩石斜 长石An≤92， 角闪石的Si≤7.8， 误差为311K。经多 次 校 正 后 公 式 为 T0.677p- 48.98/- 0.0429- 0.0083144ln{[Si-4/8-Si]XAbPl}， 式中Si是角闪石 中硅原子数， XAbPl是斜长石中的钠长石百分比， 压力 p 的单位为 0.1GPa。结合新的压力计公式 [48,49,50] p-3.014.76Altot-[t-675/85][0.53Altot0.005294 t-675] 误差为0.6Gpa， 其中AltotAlTAlC， 计算 出斜长石结晶时的岩浆温度为768838℃， 压力为 3.441085.42108Pa， 如果按33 km/GPa估算， 虎山 花岗岩类的岩浆侵位深度为1118 km表4。 6讨论 6.1 岩体年代及岩浆侵位期次 前人对区内的侵入岩做过大量的年代学工作， 特别是用多种测年方法对侵入岩开展的年代学研 究表明， 不同方法所测年龄存在较大差异， 如Ar-Ar 法获得铜官山岩体年龄为136.91.4Ma[51]； Ar-Ar 法和K-Ar法获得金口岭岩体和天鹅抱蛋山岩体年 龄分别为137.31.4Ma和136.50.9Ma； 而用锆石 U-Th-Pb测得天鹅抱蛋山岩体年龄则偏大， 为153 Ma[12]； 近年来， 一些学者用锆石SHRIMP U-Pb法对 铜官山岩体测得的年龄为141.71.4Ma， 比用LA- ICP-MS 锆石U-P