東昆侖地區(qū)賽什騰組碎屑鋯石U-Pb年代學(xué):對其物質(zhì)來源及地層時(shí)代的約束

靳立杰 ,周漢文 ,朱云海林啟祥

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430074;2.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 濟(jì)南250014;3.地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430074;4.教育部長江三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究中心,湖北 武漢 430074)

昆侖造山帶位于青藏高原北緣,是中國中央造山帶的重要組成部分,以阿爾金斷裂為界,可將其分為東昆侖造山帶和西昆侖造山帶。東昆侖造山帶為一經(jīng)歷了多次板塊拼合裂解及洋陸相互轉(zhuǎn)化等多旋回造山活動(dòng)的復(fù)合造山帶,是東特提斯構(gòu)造域的重要組成部分,近年來受到地學(xué)界的廣泛關(guān)注(潘裕生等,1996;殷鴻福和張克信,1997,1998;朱云海等,1999;李榮社等,2008)。東昆侖造山帶南部出露的賽什騰組為一套邊緣前陸盆地碎屑沉積,是該區(qū)原特提斯洋發(fā)生俯沖消減到碰撞閉合的填滿沉積記錄。賽什騰組作為原特提斯洋陸相互轉(zhuǎn)化過程中形成的盆地碎屑沉積物,能夠記錄海陸變遷、盆–山構(gòu)造格局形成及與周圍環(huán)境相互作用的演化歷史(Dickinson and Suczek,1979;Bhatia,1983)。尤其是其中的碎屑鋯石,以其分布廣泛、U-Th-Pb同位素體系封閉溫度高(吳元保和鄭永飛,2004)、在后期風(fēng)化溶蝕和低級變質(zhì)作用中能夠保持穩(wěn)定(Cawood and Nemchin,2005;Wu et al.,2007)等特點(diǎn),被廣泛用于限定地層沉積年齡下限、示蹤物源區(qū)、反演盆地演化、恢復(fù)區(qū)域古地理格局等方面(Anderson,2005;陸松年等,2006;楊宗永和何斌,2012)。但前人對賽什騰組的研究較少,目前公開發(fā)表的資料顯示前人僅對賽什騰組沉積巖的形成時(shí)代做過探究,但未給出定年數(shù)據(jù),且由于其中缺乏化石記錄,就其地層時(shí)代目前仍存在較大爭議(青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1981;徐強(qiáng),1996;王國燦等,2004);關(guān)于其物質(zhì)來源,前人研究中并未涉及。鑒于賽什騰組在區(qū)域演化和構(gòu)造恢復(fù)上的重要地質(zhì)意義,因此本文選擇其上段進(jìn)行了碎屑鋯石年代學(xué)研究,對其物源區(qū)經(jīng)歷的構(gòu)造熱事件進(jìn)行了討論;結(jié)合沉積建造中出現(xiàn)的斜層理指示的古水流方向,對其物源進(jìn)行了恢復(fù);根據(jù)碎屑鋯石中出現(xiàn)的最年輕鋯石,結(jié)合侵入地層中的巖體年齡,限制了賽什騰組的沉積時(shí)代,結(jié)束了前人對其時(shí)代歸屬的爭論;并進(jìn)一步依據(jù)賽什騰組是東昆侖地區(qū)原特提斯洋發(fā)生消減到閉合的填滿沉積記錄,提出可以利用其地層時(shí)代對延伸至研究區(qū)的部分原特提斯洋的閉合時(shí)間進(jìn)行約束。

1 地質(zhì)背景及樣品特征

東昆侖造山帶是昆侖造山帶阿爾金斷裂以東的一段,北部為柴達(dá)木地塊和塔里木地塊,南部為可可西里盆地與巴顏喀拉地塊(圖1),其內(nèi)部可以分為東昆北地塊、東昆中構(gòu)造混雜巖帶和東昆南增生楔混雜帶。其中東昆北帶主要出露古元古界白沙河巖群、中元古界小廟巖群和新元古代片麻狀花崗巖;東昆中帶主要出露萬寶溝群、沙松烏拉組和納赤臺(tái)群,為前寒武紀(jì)–早古生代構(gòu)造巖片的拼合體;東昆南增生楔混雜帶主要為晚古生代的沉積巖構(gòu)造巖片,未見基底地層出露(王國燦等,2004;陳能松等,2006a,2008)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)1∶5萬深溝幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)，2014)修改)Fig.1 Geological map of the study area

賽什騰組為東昆南增生楔的一部分,巖性主要為一套中–厚層淺變質(zhì)碎屑巖,與上覆中–下三疊統(tǒng)洪水川組呈角度不整合接觸(圖1),可見加里東期二長花崗巖巖脈侵入其中(圖2a)。鑒于其變質(zhì)程度較低,基本保留了原巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,結(jié)合野外實(shí)地勘察和室內(nèi)巖相學(xué)研究,可將研究區(qū)內(nèi)出露的賽什騰組劃為三段:下段主要為粗粒變砂巖、中粗粒含堇青石變砂巖與堇青石片巖互層,內(nèi)部發(fā)育鮑馬序列的 A、B、C、D段的不同層序組合,并且發(fā)育變余粒序?qū)永淼?中段主要為中細(xì)粒變砂巖與中細(xì)粒含堇青石變砂巖互層,多見變余平行層理、楔狀交錯(cuò)層理等;上段主要為中粗粒變質(zhì)砂巖、中細(xì)粒含堇青石變質(zhì)砂巖和粉砂質(zhì)板巖,局部夾粗粒的變砂巖,甚至含礫粗粒變質(zhì)砂巖,多見變余板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理等,野外測得一組斜層理層面產(chǎn)狀 0°∠39°,前積紋層產(chǎn)狀 295°∠19°(圖2b)。對賽什騰組的沉積環(huán)境進(jìn)行恢復(fù),認(rèn)為其下段為一套深海濁流沉積,中段為淺海沉積,上段為濱淺海沉積,總體表現(xiàn)為由深海向?yàn)I淺海過渡,結(jié)合前人在研究區(qū)北部的賽什騰組中發(fā)現(xiàn)的代表潮上環(huán)境的碳酸鹽巖(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢),2002),可認(rèn)為賽什騰組為一套海退沉積建造。

本次研究樣品采自賽什騰組上段,大灶火溝4985高地附近,巖性為變長石石英砂巖,新鮮面為灰綠色,主要由石英、長石組成,可見少量的綠泥石、白云母、黑云母等礦物(圖2c)。

圖2 賽什騰組變碎屑巖與巖體的接觸關(guān)系(a)、交錯(cuò)層理(b)和鏡下特征(c)Fig.2 Photos showing the contact relationship between the Serteng Formation metaclastic rock and monzogranite (a),the cross-bedding (b) and micrograph (c) of the metaclastic rock

2 分析方法及結(jié)果

樣品鋯石分選工作由河北省誠信地質(zhì)服務(wù)公司完成,分選量約10 mg。在雙目鏡下挑選出無明顯裂隙、干凈透明的鋯石顆粒,然后將其制靶,并進(jìn)行反射光、透射光和CL圖像分析,選定最佳的待測鋯石點(diǎn)位。

鋯石激光剝蝕等離子體質(zhì)譜 LA-ICP-MS U-Pb同位素分析在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成,實(shí)驗(yàn)采用的激光剝蝕系統(tǒng)為德國MicroLas公司生產(chǎn)的GeoLas2005,ICP-MS為美國Agilent公司生產(chǎn)的Agilent7500a。分析所用激光斑束直徑為32 μm,采用國際標(biāo)樣91500為外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正,鋯石微量元素含量利用多個(gè)USGS參考玻璃(BCR-2G,BIR-1G)為多外標(biāo)、29Si作為單內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行校正,標(biāo)樣91500與鋯石樣品以 2∶6的比例交替完成測試。數(shù)據(jù)處理采用 ICPMSDataCal軟件( Liu et al.,2008,2010) 完成,普通Pb校正采用ComPbCorr# 3_151完成(Anderson ,2002) ,年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用Isoplot3.0完成(Ludwig ,2003)。

3 鋯石特征及定年結(jié)果

樣品中鋯石主要呈近橢圓狀–圓狀,少量長柱狀、破碎狀,粒徑在40~100 μm之間。根據(jù)鋯石CL圖像(圖3)特征,將鋯石分為3種類型:一種鋯石具有明顯的振蕩環(huán)帶,顯示為巖漿成因,占樣品中鋯石的大多數(shù);一種鋯石顆粒具有典型的核邊結(jié)構(gòu),表明其曾經(jīng)歷變質(zhì)增生過程,但由于研究區(qū)內(nèi)地層變質(zhì)程度僅為綠片巖相,未達(dá)到鋯石的生長條件,因此推測此類鋯石的變質(zhì)增生邊形成于源區(qū);另一種鋯石顯示無環(huán)帶或弱分帶現(xiàn)象,為變質(zhì)鋯石,數(shù)量較少。選取樣品中的85顆鋯石進(jìn)行了LA-ICP-MS分析,共85個(gè)測點(diǎn),分析結(jié)果見表1。

選取其中諧和度大于90%的82個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分析,得到鋯石Th,U含量及Th/U比值(圖4a,表1)分別為 0.1~1925 μg/g,37~2551 μg/g,0.004~1.97,測點(diǎn)鋯石Th/U比值普遍大于0.1,僅3顆低于0.1。由碎屑鋯石U-Pb年齡諧和圖(圖5a)可以看到數(shù)據(jù)點(diǎn)普遍沿著或靠近諧和線分布,只有少量存在鉛丟失現(xiàn)象。測點(diǎn)55給出了最年輕的鋯石年齡421±7 Ma,諧和度為94%,鋯石Th/U=0.67,結(jié)合其CL圖像特征,判斷其為巖漿鋯石;測點(diǎn)36給出了最古老的鋯石年齡3167±35 Ma,諧和度為99%。

圖3 碎屑鋯石CL圖像(比例尺為50 μm)Fig.3 Cathodoluminescence images of the detrital zircon grains (the scale bar is 50 μm long)

圖4 碎屑鋯石 Th-U 圖解(a)和Th/U比值-年齡圖解(b)Fig.4 Th vs.U diagram (a) and Th/U ratio vs.U-Pb age plot (b) for the detrital zircon grains

圖5 碎屑鋯石U-Pb同位素年齡諧和圖(a)和頻率直方圖(b)Fig.5 Concordia U-Pb diagram (a) and age frequency diagram (b) of the detrital zircon grains

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4 討論

4.1 源區(qū)構(gòu)造熱事件

昆侖造山帶構(gòu)造–巖漿活動(dòng)頻繁,元古代、早古生代均有不同規(guī)模的巖漿活動(dòng),發(fā)育侵入巖和火山;太古代記錄較少,有確切證據(jù)的太古代地質(zhì)體出露于阿爾金帶。李惠民等(2001)利用同位素稀釋法進(jìn)行顆粒鋯石U-Pb同位素年齡測定,獲得阿爾金山東段花崗質(zhì)片麻巖3605±43 Ma的上交點(diǎn)年齡,Sm-Nd同位素測定也獲得略大于3500 Ma的Nd模式年齡,首次發(fā)現(xiàn)中國西部前寒武紀(jì)存在始太古代基底。王國燦等(2004)對東昆侖地區(qū)小廟巖群變質(zhì)碎屑巖系進(jìn)行 SHRIMP鋯石 U-Pb定年,得到 3206±14 Ma的207Pb/206Pb顆粒鋯石年齡信息。此外，如圖6所示，依據(jù)賽什騰組的碎屑鋯石年齡譜特征反演了昆侖造山帶及其鄰區(qū)所經(jīng)歷的構(gòu)造–巖漿事件，依次為：早元古代早期構(gòu)造–巖漿事件、早元古代晚期構(gòu)造–巖漿事件、中元古代晚期構(gòu)造–巖漿事件、新元古代早期構(gòu)造–巖漿事件和早古生代構(gòu)造–巖漿事件：

(1) 早元古代早期構(gòu)造–巖漿事件(2500 Ma±):早元古代構(gòu)造–巖漿事件在昆侖造山帶及其鄰區(qū)的地質(zhì)記錄主要分布在塔里木陸塊的阿爾金地塊、鐵克里克地塊和秦祁昆地塊群,表現(xiàn)為TTG巖系及中酸性的侵入巖體(何世平等,2012)。陸松年和袁桂(2003)報(bào)道了阿爾金地塊阿克塔什塔格一帶大量年齡為 2600~2700 Ma的 TTG巖系;張傳林等(2003)報(bào)道位于鐵克里克地塊侵入赫羅斯坦中的阿卡孜二長花崗巖體鋯石SHRIMP同位素年齡為2426±46 Ma;郝國杰等(2004)報(bào)道全吉地塊中侵入大坂群的莫河片麻巖鋯石U-Pb年齡為2348 Ma;另外,王國燦等(2004)在東昆侖地區(qū)小廟群也發(fā)現(xiàn)較多 2400~2500 Ma的碎屑鋯石,認(rèn)為是太古宙末期一次強(qiáng)烈的構(gòu)造巖漿事件的地質(zhì)記錄。

圖6 昆侖造山帶及其鄰區(qū)前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化序列(據(jù)何世平等,2012修改)Fig.6 Pre-Devonian tectonic evolution of the Kunlun orogenic belt and its adjacent area

(2) 早元古代晚期構(gòu)造–巖漿事件(1800 Ma±):早元古代晚期構(gòu)造–巖漿事件在昆侖造山帶及其鄰區(qū)的地質(zhì)記錄主要分布在塔里木陸塊南部、華北陸塊西南部以及秦祁昆地塊群,表現(xiàn)為中酸性巖體的侵入,并伴隨少量基性巖侵入和火山作用(何世平等,2012)。郝國杰等(2004)報(bào)道阿爾金地塊喀臘大灣溝侵入米蘭巖群片麻狀石英正長巖鋯石SHRIMP年齡為 1873±10 Ma。

(3) 中元古代晚期構(gòu)造–巖漿事件(1300~1000 Ma):中元古代晚期發(fā)生的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)屬全球性構(gòu)造事件，地質(zhì)學(xué)家稱之為“格林威爾運(yùn)動(dòng)”，這期事件使全球不同前寒武紀(jì)陸塊發(fā)生碰撞聚合形成Rodinia超大陸(Condie,2001),然而這期運(yùn)動(dòng)在東昆侖及其鄰區(qū)的存在與否一直爭議不斷:陸松年(2001)指出中國新元古代重大構(gòu)造熱事件所發(fā)生的時(shí)間(1000~800 Ma)滯后于格林威爾造山運(yùn)動(dòng)(1300~1000 Ma),二者不是同一時(shí)代;但王國燦等(2004)通過對東昆侖造山帶小廟巖群變碎屑巖中的鋯石進(jìn)行SHRIMP分析,鑒別出與格林威爾造山運(yùn)動(dòng)時(shí)間相當(dāng)?shù)?035 Ma和1074 Ma的年齡記錄,據(jù)此認(rèn)為格林威爾造山運(yùn)動(dòng)在東昆侖地區(qū)表現(xiàn)強(qiáng)烈,并提出東昆侖地區(qū)南北不同塊體之間在中、新元古代之交碰撞愈合的觀點(diǎn)。

(4) 新元古代早期構(gòu)造–巖漿事件(1000~800 Ma):東昆侖及其鄰區(qū)在新元古代早期發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造–巖漿活動(dòng)(何世平等，2012)，表現(xiàn)為大量碰撞型中酸性巖體侵入(于海峰等,2000;張傳林等,2003;張建新等,2003;陳能松等,2006b;王超等,2006)以及頻繁的火山活動(dòng)(朱云海等,2000)，主要證據(jù)有:于海峰等(2000)在甘肅北山獲得柴達(dá)木地塊與塔里木地塊在新元古代早期(913 Ma)以深層次韌性剪切形式進(jìn)行焊和的構(gòu)造年代學(xué)證據(jù);張傳林等(2003)報(bào)道庫地一帶侵入賽圖拉巖群中片麻巖狀花崗巖的鋯石SHRIMP年齡為815±57 Ma;張建新等(2003)獲得錫鐵山達(dá)肯大坂巖群內(nèi)夾有榴輝巖透鏡體的花崗質(zhì)片麻巖952±13 Ma 的TIMS鋯石U-Pb上交點(diǎn)年齡;陳能松等(2006b)報(bào)道香日德東南侵入白沙河巖組中的片麻狀花崗巖鋯石SHRIMP年齡約為904 Ma;王超等(2006)得到阿爾金南緣侵入阿爾金巖群的黑云母花崗片麻巖年齡為923±13 Ma。此外,郭進(jìn)京等(2000)、董國安等(2007)、徐旺春等(2007)也就晉寧運(yùn)動(dòng)在東昆侖及其鄰區(qū)的地質(zhì)記錄做了大量研究。

(5) 早古生代構(gòu)造–巖漿事件:新元古代早期構(gòu)造–巖漿事件之后,伴隨著Rodina超大陸的裂解,包括東昆侖在內(nèi)的青藏高原東北部地區(qū)進(jìn)入原特提斯洋演化階段。原特提斯洋演化后期分布于昆南地塊的局部原特提斯洋殼向北俯沖與昆北地塊發(fā)生碰撞閉合,形成了以昆北帶和昆中帶島弧型和碰撞型花崗巖為標(biāo)志的巖漿活動(dòng)。如中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)(2003)在 1∶25萬冬給措納湖幅區(qū)調(diào)中報(bào)道位于冬給措納湖以北的昆侖山區(qū)侵入到白沙河巖群中的臺(tái)支龍巖體群中閃長巖的顆粒鋯石U-Pb年齡為472.4±2.4 Ma和443.4±3.0 Ma;中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)(2002)在1∶25萬阿拉克湖幅區(qū)調(diào)中報(bào)道位于阿拉克湖北昆中斷裂帶附近侵入到納赤臺(tái)群眾的白石嶺巖體群中石英閃長巖的單顆粒鋯石U-Pb年齡為445~446 Ma。

賽什騰組中的碎屑鋯石保留了關(guān)于其物源區(qū)所經(jīng)歷的構(gòu)造–巖漿事件的信息,對賽什騰組碎屑鋯石年齡進(jìn)行統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)其變化范圍較大,整體上主要存在>2500 Ma 、2300~2600 Ma、1600~1800 Ma、800~1200 Ma以及421~600 Ma五個(gè)年齡區(qū)間(圖5b):>2500 Ma碎屑鋯石共 6顆,最古老的鋯石年齡為3167±35 Ma(諧和度為 99%),盡管這些古老的碎屑鋯石可能是多次搬運(yùn)沉積的結(jié)果,但仍可表明東昆侖及其鄰區(qū)可能存在太古代基底,前人研究中也報(bào)道過類似的年齡,為東昆侖及其鄰區(qū)古老結(jié)晶基底的存在進(jìn)一步提供了證據(jù);2300~2600 Ma年齡段的碎屑鋯石有16顆,可見~2470 Ma峰值,這一年齡段與青藏高原經(jīng)歷的早元古代早期構(gòu)造–巖漿事件(2500 Ma±)的時(shí)間相當(dāng)，指示賽什騰組的物源區(qū)曾經(jīng)歷了這期事件；1600~1800 Ma年齡區(qū)間的碎屑鋯石5顆，可見~1700 Ma鋯石峰值，這些碎屑鋯石的年齡與青藏高原早元古代晚期構(gòu)造–巖漿事件發(fā)生的時(shí)間可比，是賽什騰組物源區(qū)曾遭受這期構(gòu)造–巖漿活動(dòng)改造的地質(zhì)證據(jù)；800~1200 Ma年齡段的碎屑鋯石32顆，可見~1100 Ma、~950 Ma和~810 Ma三個(gè)峰值，對比格林威爾造山運(yùn)動(dòng)(1300~1000 Ma)和新元古代早期構(gòu)造–巖漿活動(dòng)(1000~800 Ma)的發(fā)生時(shí)限，認(rèn)為這兩期構(gòu)造–巖漿事件在東昆侖地區(qū)表現(xiàn)強(qiáng)烈。此外還得到年齡峰值為~460 Ma的碎屑鋯石 21顆，這一峰值年齡極好地對應(yīng)了早古生代原特提斯演化過程中在東昆侖地區(qū)發(fā)生的構(gòu)造–巖漿事件。

4.2 物質(zhì)來源

野外觀察賽什騰組中可見大型交錯(cuò)層理,但保存完好的前積紋層較少。交錯(cuò)層理是定向水流作用的產(chǎn)物,通過原始的交錯(cuò)層理產(chǎn)狀可以指示古水流方向,從而判斷物源方向。野外在賽什騰組發(fā)育鮑馬序列的標(biāo)志層測得一組交錯(cuò)層理產(chǎn)狀,由于賽什騰組內(nèi)各層間整合關(guān)系良好,指示其物源方向穩(wěn)定,故測得的層理構(gòu)造具代表性。由于層理構(gòu)造受后期地質(zhì)事件影響發(fā)生旋轉(zhuǎn),因此首先需通過極射赤平投影軟件對其原始沉積層理產(chǎn)狀進(jìn)行恢復(fù),復(fù)原原理為首先將野外測得的層面產(chǎn)狀和前積紋層產(chǎn)狀進(jìn)行極射赤平投影,投影后將二者進(jìn)行旋轉(zhuǎn)直至層面傾向達(dá)水平,此時(shí)得到的前積紋層產(chǎn)狀即為原始沉積時(shí)的產(chǎn)狀。經(jīng)極射赤平投影恢復(fù)后的前積紋層產(chǎn)狀為 206.42°∠45.92°,產(chǎn)狀南傾指示其物源主要來自北部。而且由于賽什騰組地層巖石結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度均不高,顯示為近源堆積,故主要將其碎屑鋯石年齡與東昆侖及其北部鄰區(qū)的前泥盆紀(jì)地層及巖漿巖進(jìn)行比對。鄰區(qū)出露地層主要有白沙河巖組、小廟巖群、萬寶溝群,出露的巖漿巖主要形成于新元古代早期構(gòu)造–巖漿事件和早古生代原特提斯洋演化過程中:

白沙河巖組(Ar3-Pt1b):巖性以大套的變粒巖和片麻巖為主,可見較多的混合巖、大理巖等,鋯石U-Pb不一致線上交點(diǎn)年齡為 1900 Ma(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢),2003);另外,陳能松等(2006a)報(bào)道東昆侖山香日德南部白沙河巖組石英巖中存在大量2100~1900 Ma的碎屑鋯石;張建新等(2003)在金水口地區(qū)深熔花崗巖中發(fā)現(xiàn)年齡介于 1600~1800 Ma的繼承鋯石,并提出該年齡可能代表了其主要源區(qū)的物質(zhì)年齡;上述年齡與研究得到的1600~1800 Ma年齡區(qū)間具有可比性,指示白沙河巖組為賽什騰組的直接物源之一。

小廟群(Pt2X):與下伏白沙河巖組(Ar3-Pt1b)呈斷層接觸,主要由石英巖、云母石英片巖、變粒巖等組成,王國燦等(2004)對小廟群變碎屑巖進(jìn)行SHRIMP鋯石U-Pb年齡分析,鑒別出了1035 Ma和1074 Ma的年齡記錄以及較多的2400~2500 Ma的年齡信息;以上年齡與研究得到的~1100 Ma峰值年齡及2300~2600 Ma的年齡區(qū)間非常接近,表明小廟群亦是賽什騰組的直接物源之一。

萬寶溝群(Pt2-3W):整體為一套中、淺變質(zhì)的基性火山巖–碎屑巖和碳酸鹽巖組合,其中基性火山巖的時(shí)代較為復(fù)雜:魏啟榮等(2007)報(bào)道萬寶溝群變基性玄武巖鋯石 SHRIMP U-Pb年齡為 1348±30 Ma;阿成業(yè)等(2003)報(bào)道小南川萬寶溝巖群溫泉溝組變玄武巖Sm-Nd全巖等時(shí)線年齡為1441±230 Ma;海德郭勒地區(qū)萬寶溝巖群溫泉溝組變玄武巖為884.1±37.6 Ma和 670±15 Ma(何世平等,2012);碳酸鹽巖組合中藻類化石可與新元古代的化石對比。研究得到了6顆年齡介于1334~1490 Ma的碎屑鋯石,與上述年齡在誤差范圍內(nèi)一致,表示萬寶溝群也是賽什騰組變碎屑巖的可能物源。

此外,在上節(jié)中提到新元古代早期構(gòu)造–巖漿事件及相繼發(fā)生的早古生代原特提斯洋演化后期,均伴隨有劇烈的巖漿活動(dòng)。新元古代早期構(gòu)造–巖漿事件在東昆侖及其鄰區(qū)形成了大量的中酸性巖漿巖,原特提斯洋演化后期則形成了大量島弧型花崗巖。峰值年齡為~950 Ma、~810 Ma及~460 Ma的碎屑鋯石分別對應(yīng)上述兩期巖漿活動(dòng)的發(fā)生時(shí)間,故推測這兩期運(yùn)動(dòng)形成巖體的風(fēng)化剝蝕物質(zhì)也是賽什騰組的可能物源。

因此,根據(jù)恢復(fù)的賽什騰組地層內(nèi)存在的交錯(cuò)層理產(chǎn)狀指示的物源方向,結(jié)合其近源堆積的特征,將得到的碎屑鋯石年齡與鄰區(qū)出露的地層及巖體年齡相比對,推測得到白沙河巖組、小廟群、萬寶溝群以及新元古代早期形成的中酸性巖體、原特提斯演化過程中形成的島弧型花崗巖為其可能的主要物源。

4.3 賽什騰組的地層時(shí)代

盡管對東昆侖地區(qū)進(jìn)行過多次區(qū)域地質(zhì)調(diào)查,但由于缺少高精度定年數(shù)據(jù)的限制,且賽什騰組地層缺乏有效的化石記錄,因此關(guān)于賽什騰組的形成時(shí)代一直存在爭議,主要觀點(diǎn)有:賽什騰組變碎屑巖系作為“綠色巖系”的一部分被劃歸為早古生代“納赤臺(tái)群”,時(shí)代上相當(dāng)于原納赤臺(tái)群上部的哈拉巴依溝組(徐強(qiáng),1996);青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局(1981)在1∶20萬格爾木市幅、納赤臺(tái)幅區(qū)調(diào)中根據(jù)賽什騰組碳酸鹽巖中采獲的大量早二疊世化石，將其劃為早二疊世;青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局(1997)將其歸為納赤臺(tái)群，但就其時(shí)代認(rèn)為不排除志留紀(jì)的可能;中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)(2006)在1∶25萬不凍泉幅地質(zhì)調(diào)查中認(rèn)為本研究區(qū)大套具有明顯沉積韻律特征的變質(zhì)碎屑巖系與志留紀(jì)賽什騰組可比。

對比賽什騰組與納赤臺(tái)群碎屑巖段的碎屑鋯石年齡譜(課題組未發(fā)表數(shù)據(jù)),二者在421~800 Ma年齡結(jié)構(gòu)存在較大差異:納赤臺(tái)群最年輕碎屑鋯石為532 Ma,可見~650 Ma的峰值;而賽什騰組最年輕年齡為421 Ma,且存在明顯的~460 Ma的年齡峰值,這就說明了二者的物源及形成時(shí)代存在明顯差異,表明二者確實(shí)分屬不同單元,將賽什騰組從納赤臺(tái)群中解體出來具有科學(xué)意義。此外,本次研究得到賽什騰組中最年輕的碎屑鋯石年齡為421±7 Ma,結(jié)合侵入其中的二長花崗巖的鋯石 U-Pb 年齡413.8±0.8 Ma (王國燦等,2004),可以精確地將賽什騰組的沉積時(shí)代限定于413~421 Ma,即賽什騰組為志留紀(jì)地層。

4.4 原特提斯洋在東昆侖地區(qū)的閉合時(shí)間

東昆侖為東特提斯構(gòu)造域的重要組成部分,該區(qū)原特提斯洋的打開發(fā)生在早寒武世之前(Yang et al.,1996;陸松年,2002),主要證據(jù)為研究區(qū)出露的下寒武統(tǒng)沙松烏拉組。沙松烏拉組是一套淺變質(zhì)的淺海陸棚相細(xì)碎屑巖系,是東昆侖地區(qū)早古生代最早的海相沉積,表明東昆侖在早寒武世就已經(jīng)開始裂解出現(xiàn)洋盆,但裂解幅度不大;隨著東昆侖地區(qū)洋盆裂解達(dá)到最大限度,開始出現(xiàn)蛇綠巖套,代表地層是納赤臺(tái)群蛇綠混雜巖系;中、晚奧陶世–志留紀(jì),分布于研究區(qū)的原特提斯洋發(fā)生萎縮,于晚志留世閉合。對原特提斯洋的具體閉合時(shí)間前人也做了大量的研究,主要有Wang et al.(2003) 通過對清水泉一帶進(jìn)行構(gòu)造年代學(xué)研究,將位于東昆南的洋盆最后閉合時(shí)間限定在 426.5±3.8 Ma~408±1.6 Ma;朱云海等(2005)在諾木洪郭勒發(fā)現(xiàn)鋯石 SHRIMP U-Pb 年齡為419 Ma的枕狀玄武巖,這一發(fā)現(xiàn)表明直到晚志留世東昆侖地區(qū)仍存在弧后洋盆,也間接表明原特提斯洋在東昆侖地區(qū)的閉合發(fā)生在419 Ma以后。

賽什騰組下段為具鮑馬序列的深海濁流沉積,中段到上段粒度呈下細(xì)上粗的變化趨勢,沉積環(huán)境由淺海過渡為濱淺海,總體沉積環(huán)境由深變淺,構(gòu)成一個(gè)海退序列,是延伸至東昆侖地區(qū)局部原特提斯洋發(fā)生俯沖消減到碰撞閉合的填滿沉積記錄,因此可利用賽什騰組地層的形成時(shí)代對該區(qū)原特提斯洋的閉合時(shí)間進(jìn)行約束。研究得到賽什騰組中最年輕且可靠碎屑鋯石年齡為421±7 Ma(諧和度為94%),代表了賽什騰組的最大沉積年齡,據(jù)此推測原特提斯洋在東昆侖地區(qū)的閉合時(shí)間應(yīng)不早于421 Ma。

5 結(jié)論

(1) 研究得到賽什騰組碎屑鋯石存在>2500 Ma、2300~2600 Ma、1600~1800 Ma、800~1200 Ma、421~600 Ma五個(gè)年齡區(qū)間，表明其物源區(qū)存在古老結(jié)晶基底，并先后經(jīng)歷了早元古代早期構(gòu)造–巖漿事件、早元古代晚期構(gòu)造–巖漿事件、中元古晚期代構(gòu)造–巖漿事件(格林威爾運(yùn)動(dòng))、新元古代早期構(gòu)造–巖漿事件和早古生代構(gòu)造–巖漿事件(原特提斯洋演化階段)等多期構(gòu)造–巖漿事件。結(jié)合古水流方向及碎屑鋯石年齡特征，得到白沙河巖組、小廟群、萬寶溝群以及新元古代早期構(gòu)造–巖漿事件、原特提斯洋演化后期在東昆侖地區(qū)形成的巖漿巖為其可能的直接物質(zhì)來源。

(2) 得到賽什騰組最年輕且可靠的碎屑鋯石年齡為421±7 Ma,結(jié)合侵入其中的巖體413.8±0.8 Ma年齡,將其地層沉積時(shí)代精確地限定在413~421 Ma。進(jìn)一步根據(jù)賽什騰組顯示為海退沉積序列,判斷其為東昆侖地區(qū)原特提斯洋盆發(fā)生俯沖消減到碰撞閉合的填滿沉積記錄,利用賽什騰組的沉積時(shí)代對該區(qū)原特提斯洋的最大閉合時(shí)間進(jìn)行了限制,認(rèn)為其閉合時(shí)間應(yīng)不早于421 Ma。

致謝:本次實(shí)驗(yàn)工作得到了中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激光剝蝕電感耦合等離子體實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)人員的大力協(xié)助,此外,兩位審稿專家對本文的修改和完善提出了許多寶貴的意見和建議,在此一并表示感謝！

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