新疆紙房東地區(qū)大長溝群和條山群火山巖形成時代

張芳榮， 黃 迅， 曾凡淼， 楊世文， 龍立學

(江西省地質調(diào)查研究院，江西南昌 330030)

研究區(qū)位于新疆準東紙房東地區(qū)，構造位置屬哈薩克斯坦-準噶爾板塊準噶爾造山帶東部，介于西伯利亞板塊與塔里木板塊之間的洋殼板塊。北以額爾齊斯大斷裂與阿爾泰陸緣弧帶分開，南以艾比湖-博羅科努北坡-康古爾斷裂為界與天山陸緣活動帶毗鄰(圖1)(新疆維吾爾自治區(qū)地質礦產(chǎn)局，1993)。

區(qū)內(nèi)火山活動較為強烈，火山巖較發(fā)育。前人曾將區(qū)內(nèi)火山巖歸屬為早-中泥盆世、早石炭世、晚石炭世、早二疊世，其中以早-中泥盆世和早石炭世最為發(fā)育，但沒有對這些火山巖進行過定年研究①新疆地調(diào)院.2000.1∶25萬紙房幅區(qū)域地質礦產(chǎn)調(diào)查.。這些火山巖地層是東天山重要的含礦層位，準確厘定其火山巖的形成時代，對研究東天山地質演化及找礦具有重要的意義。

2010—2012年，筆者等在新疆準東紙房東地區(qū)進行了為期三年的區(qū)域地質礦產(chǎn)遠景調(diào)查，參考前人的工作成果，將區(qū)內(nèi)火山巖地層劃分為下-中泥盆統(tǒng)烏魯斯巴陶群、下-中泥盆統(tǒng)大長溝群、下石炭統(tǒng)條山群、下石炭統(tǒng)姜斯巴套組、上石炭統(tǒng)綿脊梁群、上石炭統(tǒng)奧爾吐組、下二疊統(tǒng)三塘湖組，并對這些火山巖進行了LA-ICP-MS定年。文章報道了早-中泥盆世大長溝群及早石炭世條山群火山巖的形成時代，期望為探討區(qū)內(nèi)巖漿演化規(guī)律提供年代學依據(jù)。

1 地質概況

早-中泥盆世大長溝群火山活動較強烈，火山巖較發(fā)育，分布于綿脊梁山脈中部及兩側，呈北西西向展布，與上覆下石炭統(tǒng)長山群多呈斷層接觸，局部呈不整合關系(圖1)。本群上部主要以灰綠色安山質角礫凝灰?guī)r、安山巖為主，見有中-薄層狀紫紅色熔結凝灰?guī)r與灰綠色角礫凝灰?guī)r組成的噴發(fā)韻律;下部為灰綠色凝灰質砂巖、巖屑砂巖與角礫凝灰?guī)r組成噴發(fā)韻律。產(chǎn)化石:Siphonophrentis sp.(管狀內(nèi)溝珊瑚)、Cyclopentagonalis sp.(圓圓莖)?；鹕綆r有角礫凝灰?guī)r、安山質角礫凝灰?guī)r、安山質凝灰?guī)r、安山斑巖、火山角礫凝灰?guī)r、熔結凝灰?guī)r、少斑狀玄武巖等。研究區(qū)東西兩側火山作用存在明顯的差異，東部火山作用以爆發(fā)為主，火山噴發(fā)方式屬中心式，噴發(fā)類型為伏爾加諾型，火山巖成分以安山質巖漿為主;西部火山作用以噴溢為主，火山噴發(fā)方式屬裂隙式，局部為中心式，噴發(fā)類型屬夏威夷型。火山巖成分以玄武質巖漿為主，少量安山質巖漿。本組火山巖厚度較大，礫巖、砂礫巖較發(fā)育。

早石炭世條山群火山活動不太強烈，火山巖不太發(fā)育，分布于綿脊梁山脈中部及其兩側，呈北西向展布，部分出露于測區(qū)南西部。與早-中泥盆紀地層多呈斷層接觸，局部不整合于泥盆紀地層之上，同時局部又被早二疊世地層不整合覆蓋(圖1)。巖性為灰色、灰褐色巖屑砂巖、灰黑色、灰綠色粉砂巖組成的沉積韻律，偶夾含古生物化石砂礫巖，中-薄層狀鈣質砂巖、灰?guī)r，夾安山質火山巖。產(chǎn)化石:Ellipsoellipticus cf.magaporus(大孔卵卵莖)。火山巖巖性簡單，有安山斑巖、角礫凝灰?guī)r、安山質角礫凝灰?guī)r?；鹕絿姲l(fā)指數(shù)僅約為7左右，爆發(fā)指數(shù)高達98，火山作用以爆發(fā)為主?；鹕綆r成分以安山質巖漿為主，英安質巖漿少量。

2 樣品特征及分析方法

本次工作對大長溝群及條山群火山巖各采集了一個樣品，巖性均為安山質角礫凝灰?guī)r，樣品編號分別為P1-104、P1-152，采樣位置見圖1。

圖1 研究區(qū)地質簡圖Fig.1 Geological sketch of research area

早-中泥盆世大長溝群角礫凝灰?guī)r呈灰紫色，角礫凝灰結構。由火山角礫(20%)、巖屑(15%)、晶屑(25%)、玻屑(15%)、細火山灰(25%)組成?；鹕浇堑[呈次棱角狀，粒徑2.0～8.0 mm，成份主要是凝灰?guī)r。巖屑呈次棱角狀，粒徑0.30～2.0 mm，成份主要是凝灰?guī)r和安山巖。晶屑呈棱角狀和次棱角狀，粒徑0.10～1.2 mm，成份主要是斜長石和正長石，有聚片雙晶和卡氏雙晶，有泥化和絹云化。玻屑主要是半塑性玻屑，呈弧面多角狀和骨針狀，粒徑 0.05～0.15 mm，少量玻屑有脫?；?。細火山灰呈粉末狀，分布于火山碎屑顆粒之間，部分細火山灰有脫玻化。

早石炭世條山群安山質角礫凝灰?guī)r呈深灰色，凝灰結構。由火山角礫(10%)、巖屑(50%)、晶屑(22%)及細火山灰(18%)組成?；鹕浇堑[呈次棱角狀和棱角狀，粒徑約2.0～5.0 mm，火山角礫成份主要是凝灰?guī)r;巖屑呈次棱角狀和棱角狀，粒徑約0.20～1.5 mm，巖屑成份主要是凝灰?guī)r、安山巖和粗安巖;晶屑呈棱角狀和次棱角狀，粒徑約0.05～1.2 mm，晶屑成份主要是斜長石和透長石，少量的角閃石、黑云母和石英。斜長石晶屑有聚片雙晶，部分斜長石晶屑有絹云母化;透長石晶屑表面干凈，偶見卡氏雙晶。細火山灰呈粉末狀，充填于碎屑顆粒之間，有脫?；?。

鋯石由河北廊坊市誠信地質服務公司挑選，將采集到的新鮮露頭上的巖石樣品粉碎至0.27～0.06 mm粒級，經(jīng)淘洗分選、磁選和重液分離出鋯石。然后，在雙目鏡下盡量挑選各種呈短柱狀或長柱狀的自形程度好的鋯石顆粒。鋯石樣品靶的制作與SHRIMP定年的鋯石樣品制備方法基本相同(宋彪等，2002)。在開始分析之前，進行透射光和反射光照相，然后進行陰極發(fā)光(CL)圖像分析，以確定鋯石顆粒的內(nèi)部結構，確定年齡分析點的位置。陰極發(fā)光照相工作在西北大學大陸動力學國家重點實驗室用安裝有 Mono CL3+(Gatan，U.S.A.)的掃描電鏡(Quanta 400 FEG)完成。LA-ICPMS鋯石U-Pb定年工作在南京大學內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室進行，使用與Agilent 7500a ICP-MS連接起來的New Wave 213 nm激光取樣系統(tǒng)完成。工作參數(shù)為:激光脈沖頻率5 Hz，脈沖能量為0.08 ～ 0.10 mJ，熔蝕孔徑為40～50 μm。U-Pb分餾根據(jù)澳大利亞鋯石標樣 GEMOC GJ-1(207Pb/206Pb 年齡為(608.5 ±1.5)Ma，Jackson et al.，2004)來校正，鋯石標樣 Mud Tank(732 ±5)Ma(Black et al.，1978)作為內(nèi)標，控制分析精度。每個測試流程的開頭和結尾分別測2個GJ標樣，另外測試1個MT標樣和10個待測樣品點。U-Pb年齡和U、Th、Pb的計數(shù)采用GLITTER軟件。詳細的分析方法和流程類似于Griffin等(2004)和Jackson等(2004)。由于204Pb的信號極低以及載氣中204Hg的干擾，該方法不能直接精確測定其含量，因此，使用嵌入EXCEL的ComPbCorr#3_15G程序(Andersen，2002)來進行普通鉛校正。

3 分析結果與結論

一般認為，在鋯石LA-ICP-MS同位素定年中，對于大于1 Ga的鋯石樣點選用207Pb/206Pb年齡較為合適，而對于年輕的鋯石樣品點選用206Pb/238U較為合適 (Compstom et al.，1992;Griffin et al.，2004)。本文所討論的火山巖形成時代較年輕，均采用206Pb/238U年齡值。

火山巖定年分析結果見表1，代表性鋯石CL圖像見圖2，206Pb/238U鋯石U-Pb年齡諧和圖見圖3。

兩樣品鋯石特征相似，均為淺粉色，晶形以棱角至次棱角長、短柱狀為主。晶體表面粗糙，凹凸不平，粒徑50～80 μm。陰極發(fā)光圖像顯示(圖2)，絕大多數(shù)鋯石呈短柱狀，粒狀，粒徑較小，具有明顯的巖漿振蕩環(huán)帶，為典型的巖漿鋯石。少數(shù)鋯石中間具有明顯的核，輪廓多呈次棱角狀或不規(guī)則狀，透明度差，CL亮度較大(如B-1)，指示這類核為捕獲核或繼承核(Vavre et al.，1996)。

從表1可知，早 中泥盆世大長溝火山巖樣品P1-104鋯石的鈾(16×10－6～ 417×10－6，一個樣品為971×10－6)、釷(54 ×10－6～ 482 ×10－6，一個樣品為2 096×10－6)含量較低，且變化范圍較小。Th/U比值為0.3 ～0.92，變化較大，反映巖漿結晶鋯石的特征;15個測點中，14號測點具有極高的U含量，15號測點未測出207Pb/206Pb年齡，其測點年輕偏小，且極不諧和，可能為鋯石鉛丟失所致(圖3A)。其余13個點年齡集中，其206Pb/238U年齡均位于諧和線上(圖3A，B)，表明這些鋯石自形成以來，U-Pb同位素體系是封閉的，沒有U或Pb同位素的丟失。13個測點的206Pb/238U加權平均年齡為(377 ± 3)Ma(95%conf.，n=13，MSWD=1.19)，可以代表大長溝群中安山質角礫凝灰?guī)r的形成年齡。在該地層中還獲得化石Siphonophrentis sp.(管狀內(nèi)溝珊瑚)，其時代屬D 1-2，因此，結合地質特征及化石形成時代，大長溝火山巖形成時代應為早 中泥盆世。

圖2 火山巖代表性鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.2 CL images of typical zircons

表1 大長溝群及條山群火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結果表Table 1 Zircon U-Pb LA-ICP-MS data from volcanic rocks

圖3 火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年的206Pb/238U-207Pb/235U諧和圖Fig.3 Concordia plots of the zircon U-Pb data for volcanic rocks

對條山群火山巖樣品進行了6次分析，從表1可知，U 含量為(29～881)×10－6，Th含量為(81～967)×10－6，變化范圍較大，但含量較低。Th/U比值為0.28～0.91，較大，反映巖漿結晶鋯石的特征;5個分析點的206Pb/238U年齡變化為330～346 Ma，均位于諧和線上(圖3C)，表明這些鋯石自形成以來，U-Pb同位素體系是封閉的，沒有U或Pb同位素的丟失。其206Pb/238U加權平均年齡為(334.3±2.9)Ma(95%conf.，n=5，MSWD=1.15)，可以代表條山群中安山質凝灰?guī)r的形成年齡。在該地層中還獲得化石Lophophyllum sp.(頂飾珊瑚未定種)，其時代屬C1(?)，因此，結合其地質特征及化石形成時代，條山群火山巖形成時代應為早石炭世。

顯生宙以來，準噶爾地區(qū)的構造演化，實際上是古亞洲洋中南緣多次開合的演化過程，早-中泥盆世是新疆北部最重要的一次地殼拉張時期。區(qū)內(nèi)大長溝火山巖形成時代(年齡為(377±3)Ma)與西北利亞板塊南緣的庫爾提蛇綠巖中伴生的斜長花崗巖(年齡為372 Ma，張海祥等，2003)基本一致，均可視為早-中泥盆世拉張環(huán)境下的產(chǎn)物。

中泥盆世末期，準噶爾洋盆發(fā)生聚合消減，形成火山島弧。早石炭世末，西伯北利亞與塔里木之間天山古大洋主體沿卡拉麥里塔克札勒-大黑山封閉，導致兩側大陸最后呈高加索型的碰撞縫合帶(馬瑞士等，1993)。區(qū)內(nèi)條山群火山巖形成時代為(334.3 ±2.9)Ma，其巖石性組合及地球化學特征均具有島弧火山巖的特征②江西省地質調(diào)查研究院，2012.新疆準東紙房東地區(qū)礦產(chǎn)遠景調(diào)查地質報告.，可視為早石炭世的火山弧。

致謝:本文資料來源于1∶5萬新疆準東紙房東地區(qū)礦產(chǎn)遠景調(diào)查成果，是集體勞動成果。CL圖像分析和LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測定由南京大學地球科學系王孝磊副教授完成。在此表示由衷的感謝。

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