柴北緣—南祁連地區(qū)構(gòu)造熱事件

劉永江，F(xiàn)ranz Neubauer，李偉民，Johann Genser，李 偉

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061

2.薩爾茨堡大學(xué)地質(zhì)與地理系，奧地利 薩爾茨堡 A－5020

柴北緣—南祁連地區(qū)構(gòu)造熱事件

劉永江1，F(xiàn)ranz Neubauer2，李偉民1，Johann Genser2，李 偉2

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061

2.薩爾茨堡大學(xué)地質(zhì)與地理系，奧地利 薩爾茨堡 A－5020

對柴北緣路樂河剖面新生代沉積物和山前現(xiàn)代河沙中碎屑的鋯石U－Pb同位素?zé)崮甏鷮W(xué)研究表明：研究區(qū)物源區(qū)發(fā)育～260、～450、500～600、800～900Ma 4個主要年齡峰值和～1.8、2.5～2.6Ga 2個較小的年齡峰值。結(jié)合研究區(qū)已有的同位素年齡數(shù)據(jù)提出：柴北緣—南祁連地區(qū)在二疊紀(jì)中—晚期遭受了一次較強(qiáng)烈的低溫區(qū)域構(gòu)造熱事件的改造；柴北緣高壓榴輝巖及其相關(guān)的地質(zhì)體隆升到地表的時間晚于上新世；柴北緣—南祁連地區(qū)先后主要經(jīng)歷了800～900Ma的Rodinia超大陸裂解事件，500～600Ma的泛非區(qū)域變質(zhì)事件和～450Ma的俯沖碰撞變質(zhì)事件；柴北緣—南祁連地區(qū)的主要構(gòu)造熱事件發(fā)生在元古代，主要集中在500～600Ma和800～900Ma，表明柴北緣—南祁連地區(qū)的前寒武紀(jì)基底性質(zhì)與揚子板塊相似，與華北板塊完全不同。

柴北緣；南祁連；碎屑鋯石；U－Pb定年；構(gòu)造熱事件；構(gòu)造

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于青海省柴達(dá)木盆地北緣的路樂河地區(qū)，其北部為南祁連山（圖1角圖）。該區(qū)域是研究新生代柴達(dá)木盆地和祁連山之間耦合關(guān)系的關(guān)鍵地區(qū)之一，近年來受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，尤其是柴北緣高壓榴輝巖的發(fā)現(xiàn)吸引了大量研究者，在祁連山造山帶演化研究方面取得了大量的研究成果［1－2］，確定了南祁連山經(jīng)歷了一次430Ma左右的大陸碰撞俯沖作用。

通過對祁連地塊前寒武紀(jì)基底鋯石SHRIMP U－Pb年代學(xué)研究［3］認(rèn)為：祁連地塊前寒武紀(jì)基底巖石的碎屑鋯石年代廣泛分布在元古代，明顯與華北地塊在新、中元古代時為一穩(wěn)定地臺有所不同，而與揚子地塊前寒武紀(jì)基底巖石的年齡頻譜相似［4］。陳能松等［5］對柴達(dá)木和歐龍布魯克陸塊基底的組成和變質(zhì)作用進(jìn)行研究后提出：歐龍布魯克陸塊下部基底德令哈雜巖和達(dá)肯大坂巖群于～1.95Ga發(fā)生了角閃巖相—麻粒巖相區(qū)域變質(zhì)作用，響應(yīng)了全球Columbia超大陸匯聚事件，隨后又與中元古代萬洞溝巖群一道于～1.0Ga發(fā)生綠片巖相變質(zhì)作用，共同響應(yīng)了全球Rodinia超大陸匯聚事件。而李懷坤等［6］認(rèn)為：柴達(dá)木盆地北緣南帶是一個早古生代超高壓造山帶，其中殘留有新元古代早期巖漿弧，北帶則是一個具有古元古代基底的古老陸塊殘塊——歐龍布魯克陸塊，歐龍布魯克陸塊上發(fā)育的全吉群是一套典型的邊緣裂陷槽型沉積序列，代表了Rodinia超大陸在新元古代早期解體階段的產(chǎn)物。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Simple geological map of the research area

對柴北緣魚卡河花崗質(zhì)片麻巖［7］和塔塔楞環(huán)斑花崗巖［8］的鋯石U－Pb定年表明，柴北緣地區(qū)存在800～900Ma的巖漿巖帶，應(yīng)為新元古代時期Rodinia超大陸裂解過程中所形成的。對柴北緣西段花崗巖［9］和大柴旦地區(qū)古生代花崗巖［10］的研究揭示了賽什騰山巖體年齡為465.4Ma，團(tuán)魚山巖體2期侵入巖的年齡分別為469.7和443.5Ma，它們均屬早古生代奧陶紀(jì)。而嗷嘮河巖體的石英閃長巖為372.1Ma，屬晚古生代泥盆紀(jì)，三岔溝巖體也由2期侵入巖組成，其年齡分別為271.2和260.4 Ma，屬二疊紀(jì)。大柴旦地區(qū)則獲得了446.3、408.6～401.8、374.5～372Ma幾組年齡，反映了古生代期間柴達(dá)木陸塊與中南祁連板塊碰撞、拆沉折返和后造山過程中不同塊體之間的伸展、滑塌的演化歷史。

總體上，不同學(xué)者的研究主要集中在柴北緣山前構(gòu)造帶內(nèi)的前寒武紀(jì)和個別巖體，初步厘定了柴北緣地區(qū)Rodinia超大陸的匯聚和裂解事件以及早古生代俯沖碰撞造山演化；但是對晚古生代構(gòu)造熱事件的報道較少，同時對南祁連山內(nèi)部地質(zhì)體的構(gòu)造熱事件的研究也相對薄弱。

2 樣品采集

前一輪對柴北緣路樂河剖面新生代地層碎屑云母的40Ar／39Ar熱年代學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，新生代沉積物從下到上（從始新世到上新世）的樣品都只給出了一個非常一致的250～300Ma的年齡峰。所有測試樣品都是未遭受任何變質(zhì)的砂巖和粉砂巖，完全可以排除沉積后發(fā)生40Ar／39Ar同位素系統(tǒng)重置的可能性。因此，在路樂河周邊應(yīng)該存在一個在新生代時期長期穩(wěn)定持續(xù)的250～300Ma的物源區(qū)。盡管在祁連山有一些類似的年齡報道［9，11－12］，但是，現(xiàn)今緊鄰路樂河地區(qū)的祁連山基巖中已報道的同位素年齡組成遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這樣一個穩(wěn)定持續(xù)的物源區(qū)條件。為了進(jìn)一步對這一問題加以證實，此次對路樂河剖面中段下油砂山組（中新世）（CQA－319A）和上段獅子溝組（上新世）（CQA－324A）進(jìn)行了再次采樣。同時，為了查明南祁連山內(nèi)物源的年齡組成，在沿著季節(jié)河流展布的路樂河剖面上游山前進(jìn)行了現(xiàn)代河沙樣品（CQA－339）的采集（圖1）。目的是希望通過碎屑鋯石的U－Pb熱年代學(xué)研究對該問題進(jìn)行驗證。

3 樣品測試結(jié)果

測試鋯石單礦物分選在河北廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院完成。將分析樣品采用常規(guī)方法進(jìn)行粉碎，并用浮選、電磁選等方法進(jìn)行分選，再在雙目鏡下進(jìn)行人工挑選。分離出的鋯石顆粒用環(huán)氧樹脂固定并拋光直至顆粒露出核部。樣品在測定之前用體積分?jǐn)?shù)為3%的HNO3清洗樣品表面，以除去樣品表面的污染。鋯石的透射光、反射光、CL圖像采集及U－Pb測年在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室完成。CL圖像成像采用英國Gatan公司生產(chǎn)的Mono CL3＋陰極發(fā)光裝置；鋯石定年工作采用ICP－MS Agilient公司最新一代帶有Shield Torch的Agilient 7500a。其中激光剝蝕系統(tǒng)為德國MicroLas公司生產(chǎn)的GeoLas200M，該系統(tǒng)由德國Lambda Physik公司的ComPex102Excimer激光器（工作物質(zhì)ArF，波長193nm）與MicroLas公司的光學(xué)系統(tǒng)組成；激光剝蝕方式采用一次性剝蝕完成，激光剝蝕以氦氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣，斑束直徑為32μm，頻率為10Hz，激光能量為90mJ，每個分析點的氣體背景采集時間為20s，信號采集時間為40s。具體的測試流程及鉛校正方法參見文獻(xiàn)［13－14］。同位素比值和年齡的誤差（標(biāo)準(zhǔn)誤差）在1σ水平，年齡值處理及部分圖件生成采用Isoplot（ver 3.23）程序［15］。

砂巖樣品CQA－319A采自路樂河剖面中段下油砂山組（圖1）。砂巖顆粒分選一般，磨圓次棱角狀—次圓狀，暗色礦物含量較高，多為黑云母礦物。測試鋯石為無色至淺褐色，多為短柱狀，長短軸比介于1.2∶1到2.5∶1。CL圖像結(jié)果顯示大部分鋯石發(fā)育韻律環(huán)帶，Th／U值為0.11～1.49，證實了巖漿成因特征［16］（圖2a，表1）。測得的60個年齡數(shù)據(jù)中約83%為諧和年齡（90%＜諧和度＜110%）（圖2b），其中小于1.0Ga的鋯石206Pb／238U年齡分布在242～963Ma，可分為3組：242～309Ma（n＝5）、403～543Ma（n＝12）和761～963Ma（n＝18）。大于1.0Ga的鋯石206Pb／207Pb年齡分布在1 044～2 739Ma。較老年齡的鋯石核－邊結(jié)構(gòu)清晰（圖2a），均具捕獲鋯石特征，指示早期巖漿熱事件。

砂巖樣品CQA－324A采自路樂河剖面中上段獅子溝組（圖1）。砂巖顆粒分選中等，磨圓為次棱角狀—次圓狀，鈣質(zhì)膠結(jié)，巖屑較多。測試鋯石為無色至淺褐色，長短軸比介于1.5∶1至2∶1，發(fā)育致密的韻律環(huán)帶及核－邊結(jié)構(gòu)，多為巖漿成因特征，少數(shù)具捕獲鋯石特點（圖2c）。Th／U 值為0.02～0.81，其中僅2粒鋯石Th／U值較低（0.02 和0.07），年齡值為566、560Ma，推斷為變質(zhì)成因（表1）。約87%的年齡為諧和年齡（圖2d），206Pb／238U年齡分布在472～960Ma，分為2組：一組為472～593Ma，另一組為852～960Ma（n＝4）。少量鋯石206Pb／207Pb年齡為（1 080±18）Ma （n＝2，MSWD＝2.9）和（1 320±16）Ma（n＝1）。較老年齡鋯石“核－邊”結(jié)構(gòu)清晰（圖2c），具捕獲鋯石特征。

表1 路樂河剖面砂巖及現(xiàn)代河砂鋯石U－Pb測年數(shù)據(jù)Table 1 Zircon U－Pb ages from the sandstones in Lulehe section and modern river sands

表1 （續(xù)）

表1 （續(xù)）

表1 （續(xù)）

表1 （續(xù)）

圖2 新生代路樂河剖面砂巖（a—d）及現(xiàn)代河沙樣品（e—f）鋯石CL圖像（左）及對應(yīng)的鋯石U－Pb諧和圖（右）Fig.2 CL images（left）and age probability diagrams（right）of zircon from sandstones（a－d）of Lulehe section and modern river sands（e－f）

CQA－339為現(xiàn)代河沙樣品，采自路樂河剖面下道口對面公路393km處橋下（圖1）；河流為季節(jié)性河流，匯水面積包括從魚卡到大柴旦以北的嗷嘮山和達(dá)肯達(dá)坂山（圖1）。測試鋯石為無色至淺褐色，短柱狀，長短軸比介于1.2∶1到2.5∶1。CL圖像結(jié)果顯示大部分鋯石發(fā)育韻律環(huán)帶，反映了巖漿成因特征（圖2e）。部分鋯石顆粒核－邊結(jié)構(gòu)明顯，且核部鋯石仍顯示巖漿成因的韻律環(huán)帶特點，指示了捕獲鋯石特征，并且捕獲的鋯石同樣應(yīng)為巖漿成因。測得的60個年齡數(shù)據(jù)中80%為諧和年齡，Th／U值為0.13～1.76（表1），其中小于1.0Ga的鋯石206Pb／238U年齡分布在260～833Ma，可分為4組：260～280（n＝3）、381～522（n＝20）、600～631（n＝3）、753～833Ma（n＝ 14）。大于1.0Ga的鋯石206Pb／207Pb年齡分布在1 019～1 338（n＝3）、1 707～2 400（n＝5）、（3 147±11）Ma（n＝1）。其中較老年齡鋯石具明顯的核－邊結(jié)構(gòu)（圖2e），指示了捕獲鋯石年齡，代表了早期的巖漿熱事件。

4 討論

Rieser等［17］對新生代路樂河剖面由老到新不同層位砂巖的碎屑云母40Ar／39Ar熱年代學(xué)研究表明，所有樣品都給出了近乎相同的250Ma左右的年齡范圍，這說明其物源區(qū)有一個在整個新生代持續(xù)存在的、記錄了二疊紀(jì)末熱事件的物源。

位于柴北構(gòu)造區(qū)的灘間山和野駱駝泉金礦的成礦40Ar／39Ar年齡為284、246Ma［11］，這一成礦熱事件與Rieser等［17］的研究結(jié)果一致。但是，此次的鋯石U－Pb測年結(jié)果卻顯示這一熱事件的峰值并不明顯（圖2a，f），這可能主要與物源區(qū)只有少量中二疊世（270～260Ma）花崗質(zhì)巖漿活動有關(guān)［9，12］。因此，可以推斷物源區(qū)南祁連山曾經(jīng)遭受了一次比較強(qiáng)的二疊紀(jì)中—晚期的熱事件改造，很可能是區(qū)域變質(zhì)事件。但是其溫度高于白云母40Ar／39Ar的系統(tǒng)封閉溫度（～350℃）［18－19］，低于鋯石 U－Pb系統(tǒng)的封閉溫度（～800℃）［20］，所以，云母的40Ar／39Ar系統(tǒng)完全重置，保留了鋯石U－Pb年齡。這可能預(yù)示著南祁連山曾經(jīng)在中—晚二疊世遭受過一次低溫區(qū)域構(gòu)造熱事件改造。至于這一熱事件的構(gòu)造意義還有待于進(jìn)一步的研究。張德全等［11］對柴北緣和東昆侖金礦成礦時代的研究認(rèn)為，該區(qū)存在大規(guī)模晚華力西—印支期成礦熱事件，很可能代表一次造山事件。

柴北緣榴輝巖的多硅白云母40Ar／39Ar坪年齡為466.7Ma，另外，在柴北緣地區(qū)有大量440～500 Ma的高壓榴輝巖報道［21－26］；但是路樂河剖面新生代所有樣品中的碎屑云母并沒有出現(xiàn)該年齡信息，說明與榴輝巖相關(guān)的地質(zhì)體隆升到地表的時間很晚，至少晚于上新世（獅子溝組）。同時，也可以推斷南祁連山的隆升時間也很晚，這與區(qū)域上對青藏高原北部山脈隆升時限的研究所取得的結(jié)論一致［27－28］。

本次研究的3個樣品綜合起來可以看出：柴北緣—南祁連地區(qū)存在～260、～450、500～600、800～900Ma 4個主要年齡峰值和～1.8、2.5～2.6Ga 2個次一級年齡峰值（圖3），另外，還有一粒鋯石為3.1Ga，反映出物源區(qū)存在的幾次重要的構(gòu)造熱事件。其中：主要的年齡峰值500～600、800～900Ma應(yīng)該分別記錄了柴北緣—南祁連地區(qū)的泛非變質(zhì)事件和Rodinia超大陸裂解事件；～450Ma的峰值年齡代表了柴北緣與南祁連之間的俯沖碰撞事件；而～260Ma的峰值年齡應(yīng)該記錄了中—晚二疊世柴北緣—南祁連地區(qū)的低溫變質(zhì)作用；較老的（＞1.0 Ga）年齡主要是捕獲鋯石（圖2a，c，e），反映物源區(qū)有來自古老地殼的物質(zhì)，同時說明其發(fā)生過～1.8、2.5～2.6Ga的變質(zhì)事件。

圖3 路樂河剖面砂巖和現(xiàn)代河沙樣品鋯石年齡譜Fig.3 Probability diagrams of zircon ages from sandstones in Lulehe section and modern river sands

董國安等［3］認(rèn)為祁連地塊前寒武紀(jì)基底巖石的碎屑鋯石年齡峰值主要集中在元古代，反映其元古代期間發(fā)生過聚合、裂解和區(qū)域變質(zhì)作用改造，這與華北地塊在新、中元古代時已經(jīng)成為穩(wěn)定地臺完全不同，而與揚子地塊前寒武紀(jì)基底巖石的年齡頻譜相似［4］。陸松年等［29］通過對塔里木、祁連、揚子板塊構(gòu)造熱事件的研究提出，秦—祁—昆造山帶中的祁連、柴達(dá)木及北秦嶺等地塊，其前寒武紀(jì)演化特點與塔里木及揚子克拉通有較大的相似性，而與華北克拉通則有明顯區(qū)別。

此次在柴北緣開展的新生代和現(xiàn)代沉積物中碎屑鋯石的U－Pb年代學(xué)研究表明，柴北緣在元古代曾經(jīng)歷了多期構(gòu)造熱事件的改造，主要集中在500～600Ma和800～900Ma，同樣證實了柴北緣—南祁連地區(qū)的前寒武紀(jì)基底性質(zhì)與揚子板塊相似，與華北板塊完全不同。

5 結(jié)論

1）柴北緣—南祁連地區(qū)在二疊紀(jì)中—晚期曾遭受一次較強(qiáng)烈的低溫區(qū)域構(gòu)造熱事件的改造，其構(gòu)造性質(zhì)還有待于進(jìn)一步研究。

2）柴北緣大量的高壓榴輝巖及其相關(guān)的地質(zhì)體隆升到地表的時間很晚，至少晚于上新世（獅子溝組），同時也說明現(xiàn)今的南祁連山整體是在新生代末期才隆起的。

3）柴北緣—南祁連造山帶先后主要經(jīng)歷了800～900、500～600、～450、～260Ma的4期構(gòu)造熱事件。其中：800～900Ma年齡代表了南祁連山Rodinia超大陸裂解的記錄；500～600Ma應(yīng)該代表了一次區(qū)域變質(zhì)事件；～450Ma的熱事件代表柴北緣高壓榴輝巖俯沖碰撞變質(zhì)年齡；～260Ma代表了中—晚二疊世的區(qū)域低溫變質(zhì)作用。

4）柴北緣新生代沉積物和現(xiàn)代河沙中的碎屑鋯石U－Pb年齡顯示，柴北緣—南祁連地區(qū)的主要構(gòu)造熱事件發(fā)生在元古代，主要集中在500～600Ma和800～900Ma，表明柴北緣—南祁連地區(qū)的前寒武紀(jì)基底性質(zhì)與揚子板塊相似，與華北板塊完全不同。

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Tectono－Thermal Events of the Northern Qaidam Margin－Southern Qilian Area，Western China

Liu Yong－jiang1，F(xiàn)ranz Neubauer2，Li Wei－min1，Johann Genser2，Li Wei2
1.CollegeofEarthSciences，JilinUniversity，Changchun130061
2.DepartmentofGeologyandGeography，UniversityofSalzburg，SalzburgA－5020，Austria

U－Pb isotopic dating of the detrital zircons from both the Cenozoic sediments in Lulehe section and the modern river sands in northern Qaidam margin show four main peak ages of～260，～450，500－600，800－900Ma and two small peak ages of～1.8Ga and 2.5－2.6Ga.Together with the previous reported isotopic dating data in the area，we concluded that the northern Qaidam marginsouthern Qilian area had been suffered a relatively strong low temperature regional metamorphism during the Middle－Late Permian.The eclogite and its related rocks were uplifted and denudated to the earth surface after Pliocene.There occurred the Rodinia super continent breaking up in 800－900Ma，fan－African regional metamorphism in 500－600Ma and the～450Ma metamorphism related to the subduction and collision in the northern Qaidam margin－southern Qilian area.The major tectono－thermal events occurred in the Paleozoic in the area，mainly in the 500－600Ma and 800－900Ma.It is suggested that the Pre－Cambrian basement of the northern Qaidam margin－southern Qilian area is similar to that of Yangtze plate but different from that of North China plate.

northern Qaidam margin；southern Qilian；detrital zircon；U－Pb dating；tectono－thermal event；tectonics

P548.2

A

1671－5888（2012）05－1317－13

2012－06－30

國家自然科學(xué)基金項目（40972148）；中國石油青海油田分公司科技項目（QHKT／JL－03－013）

劉永江（1964—），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事大地構(gòu)造學(xué)、構(gòu)造年代學(xué)教學(xué)與研究，Tel：0431－88502621，E－mail：yongjiang＠jlu.edu.cn。