新疆庫魯克塔格地區(qū)特瑞艾肯冰期時代的碎屑鋯石年代學制約

羅志文　徐備，?　何金有. 造山帶與地殼演化教育部重點實驗室北京大學地球與空間科學學院北京 0087；. 中國地質(zhì)大學（北京）能源學院，北京 00083；? 通信作者E-mail：bxu@pku.edu.cn

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新疆庫魯克塔格地區(qū)特瑞艾肯冰期時代的碎屑鋯石年代學制約

羅志文1徐備1，?何金有2
1. 造山帶與地殼演化教育部重點實驗室北京大學地球與空間科學學院北京 100871；2. 中國地質(zhì)大學（北京）能源學院，北京 100083；? 通信作者E-mail：bxu@pku.edu.cn

通過對特瑞艾肯組冰磧巖頂部含礫粉砂巖的碎屑鋯石年代學分析得到最年輕鋯石的年齡為 629±8 Ma代表特瑞愛肯冰磧巖的沉積時代上限。該年齡限定了特瑞愛肯冰期的結(jié)束時代并可與揚子板塊的南沱冰期以及全球范圍的 Elatina冰期或 Marinoan冰期對比。其余較老年齡集中分布在 718～887 Ma1822～2092 Ma和2345～2613Ma暗示庫魯克塔格地區(qū)前寒武紀的3個主要巖漿活動時期。

庫魯克塔格；冰磧巖；碎屑鋯石年齡；新元古代冰期

北京大學學報（自然科學版） 第52卷 第3期 2016年5月

Acta Scientiarum Naturalium Universitatis PekinensisVol. 52No.3（May 2016）doi：10.13209/j.0479-8023.2016.043

晚元古代全球氣候變化的重要特征是晚元古代冰期的發(fā)育有科學家提出“雪球地球”（Snowball Earth）的假說［1-3］。該假說涉及晚元古代時期地球大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈的演變試圖揭示Rodinia超大陸裂解與晚前寒武紀全球環(huán)境、氣候變化及生命發(fā)展之間的時間和空間關(guān)系是晚前寒武紀研究中亟待驗證的關(guān)鍵科學問題［4-8］。

我國塔里木板塊發(fā)育世界罕見、中國唯一的晚元古代連續(xù)沉積剖面是開展“雪球地球”研究的理想地區(qū)。該區(qū)上元古界已劃分出 4次冰期沉積由下至上以貝義西組、特瑞愛肯組和阿勒通溝組、漢克爾喬克組為代表［9-12］。這 4個冰期的發(fā)育時代尚待進一步研究。徐備等［13-15］通過對庫魯克塔格地區(qū)上元古界3層火山巖SHRIMP的定年結(jié)果將上述 4個冰期限定在3個時間段內(nèi)即 740～725 Ma的貝義西期、725～615 Ma 之間的阿勒通溝期和特瑞愛肯期以及 615～542 Ma 之間的漢格爾喬克期，從而證明庫魯克塔格地區(qū)晚元古代至少有過4次獨立的冰期。但是由于在冰磧巖上、下層位缺乏足夠的可以直接限定冰期時代的火山巖層使得冰期的精確定年受到限制。在這種情況下利用冰磧巖中沉積巖的碎屑鋯石年齡限定冰磧巖的形成時代，推測冰期的發(fā)育時期不失為有效的冰期時代研究方法。

本文利用 ICP-MS定年方法對采自特瑞艾肯冰磧巖頂部沉積巖中的碎屑鋯石進行年齡分析并據(jù)此推定特瑞艾肯冰期的結(jié)束時間。

1　區(qū)域地質(zhì)及地層層序

庫魯克塔格地區(qū)位于塔里木地塊東北部區(qū)內(nèi)上元古界分布廣泛見于賽馬山、辛格爾、興地、西山口等地。上元古界不整合于中元古宙變質(zhì)巖系之上并被寒武系平行不整合覆蓋（圖 1）。高振家等［9］與曹仁關(guān)［11］最早建立了上元古界的基本剖面，自下而上劃分為貝義西組、照壁山組、阿勒通溝組、黃洋溝組、特瑞愛肯組、扎莫克提組、育肯溝組、水泉組和漢格爾喬克組（圖2）。

貝義西組 底部和頂部為火山巖后者的SHRIMP 定年結(jié)果為 732±7 Ma中部以冰磧巖和砂礫巖沉積為主。

照壁山組 下部為石英砂巖、粉砂巖沉積上部以頁巖、砂頁互層沉積為主。

阿勒通溝組 主要為含冰磧巖建造的砂巖、粉砂巖和泥巖。

黃羊溝組 主要為以頁巖、砂巖為主要組分的碎屑巖。

特瑞愛肯組 巨厚層冰磧巖（圖 3（b））頂部為含小礫石的灰色粉砂巖（圖 3（d））。其上連續(xù)沉積厚3～5 m 的淺褐色白云巖即“蓋帽碳酸鹽”（圖 3（a）中褐色巖層圖3（c））。

扎莫克提組 整合于特瑞愛肯組之上下部為巨厚復理石沉積（圖 3（a）的上部）發(fā)育鮑馬序列；上部為厚層火山巖其SHRIMP鋯石U-Pb年齡為615±6 Ma［14］。

育肯溝組 巖性較單一由灰綠色的粉砂質(zhì)泥巖及泥頁巖組成。

水泉組 以薄層狀白云巖、灰?guī)r沉積為主，上部夾銀灰色粉砂巖和泥巖頂部含厚數(shù)米的火山巖。

漢格爾喬克組 位于層序頂部為巨厚的淺褐色到灰綠色冰磧礫巖以厚約4m 的灰色“蓋帽碳酸鹽”結(jié)束。

上述層序中貝義西組、阿勒通溝組、特瑞愛肯組和漢格爾喬克組均為冰期沉積并分別被命名為貝義西冰期、阿勒通溝冰期、特瑞愛肯冰期和漢格爾喬克冰期［11-12］。

2　樣品采集和測試方法

樣品62445為特瑞愛肯組巨厚冰磧巖頂部的灰色粉砂巖采樣點的 GPS 地理坐標為 41°27′02″N，87°48′45″E。對樣品采用常規(guī)方法進行破碎經(jīng)浮選和磁選后再在雙目顯微鏡下挑選出晶型和透明度較好的鋯石顆粒制成樣品靶。鋯石樣品靶的制備與 SHRIMP 定年鋯石樣品制備方法［16］基本上相同。鋯石的陰極發(fā)光（CL）顯微照相（圖 4）在北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室完成。

鋯石 LA-ICP-MS 原位 U-Pb 同位素年齡分析在北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室完成。測試儀器為電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Agilent 7500c）與準分子激光剝蝕系統(tǒng)（COMPExPro102）聯(lián)機激光器為ArF準分子激光器。激光剝蝕束斑直徑為 32 μm激光能量密度為 10 J/cm2剝蝕頻率為5 Hz。實驗中采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣Ar為輔助氣。鋯石年齡計算采用標準鋯石 Plesovice （337 Ma）作為外標［17］標準鋯石 91500 為監(jiān)控盲樣［18］。元素含量采用國際標樣 NIST610 作為外標，對為內(nèi)標元素進行校正。剝蝕樣品前先進行 15次激光脈沖的預剝蝕采集20秒的空白隨后進行60秒的樣品剝蝕剝蝕完成后進行2分鐘的樣品池沖洗。采樣方式為單點剝蝕每完成5個測點的樣品測定加測標樣一次。在 15 個鋯石樣品點前、后各測2次NIST610。樣品的同位素比值和元素含量數(shù)據(jù)處理采用 GLITTER4.4.2程序計算普通鉛校正使用 Anderson［19］2002 年給出的程序計算加權(quán)平均年齡及諧和圖的繪制使用Isoplot/Ex （3.0）［20］完成。分析數(shù)據(jù)及鋯石 U-Pb 諧和圖誤差為 2σ，95%的置信度。

3 測試結(jié)果

隨機選取75顆鋯石進行測試結(jié)果見表 1。133168和72號鋯石因誤差大于10%因此不參加討論。較年輕的 3顆鋯石206Pb/238U年齡分別為629±8Ma（60 號鋯石）、645±8 Ma（46 號鋯石）和668±8 Ma（38 號鋯石）另有兩顆鋯石的207Pb/206U年齡分別為1140±72 Ma （71號鋯石）和1370±19Ma （12號鋯石）其余66顆鋯石形成3個點群分別為718～887Ma（n=44峰值為 807 Ma）、1822～2092 Ma （n=15）和 2345～2613Ma （n=7）。鋯石年齡頻率分布見圖5。

4　討論

本研究樣品中最年輕鋯石年齡為629±8Ma代表特瑞愛肯組冰磧巖的沉積上限即該冰期的結(jié)束時期。徐備等［15］對貝義西組頂部火山巖的SHRIMP定年結(jié)果為732±7Ma扎莫克提組上部厚層火山巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為615±6Ma［14］將阿勒通溝冰期和特瑞愛肯冰期的形成限定于725～615Ma之間。本次碎屑鋯石測定結(jié)果進一步將特瑞愛肯冰磧巖的結(jié)束時期限定為629±8Ma之后和615±6Ma之前為特瑞愛肯冰期的結(jié)束時代提供了進一步的年代學制約。

表1　特瑞愛肯組粉砂巖樣品62445 LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析數(shù)據(jù)Table1 LA-ICP-MS zircon U-Pb analyses for siltstone sample 62445 from the Tereekan Formation

續(xù)表

本文碎屑鋯石年齡測定結(jié)果也為特瑞愛肯冰磧巖上限時代的對比提供了依據(jù)。關(guān)于這次冰期上限的研究結(jié)果是全球一致的如 Hoffmann 等［21］從納米比亞 Ghaub冰磧巖頂部獲得635.5±1.2Ma的年齡Condon等［22］從我國三峽地區(qū)陡山沱組底部獲得635.4±1.3Ma 的年齡儲雪蕾等［23］在江西上饒南沱組之上的火山灰層獲得635.5±5.4Ma的年齡Yin等［24］在湖北九曲腦剖面南沱組之上的火山灰層獲得628.3±5.8Ma的年齡。這些來自不同板塊的年齡數(shù)據(jù)揭示以南沱冰磧巖和Ghaub冰磧巖為代表的冰期不僅是全球性的而且是同時結(jié)束的［15］。本文獲得特瑞愛肯冰期的結(jié)束時代為629±8Ma之后，說明冰期開始于此年齡之前這間接地表明塔里木板塊的特瑞愛肯冰期可以大致與揚子板塊的南沱冰期以及全球范圍的Elatina冰期或Marinoan冰期進行對比。

測試樣品中時代較老的3個點群代表碎屑鋯石年齡分布的集中范圍表明研究區(qū)碎屑來源主要為相應(yīng)的3個時期巖漿巖的剝蝕也暗示了庫魯克塔格地區(qū)的主要巖漿活動時期。這與已有的研究一致例如Shu等［25］和 Zhang等［26］均指出塔里木板塊東緣存在2.36～2.55 Ga1.80～2.02Ga和0.80Ga的3次巖漿事件。

續(xù)表

5　結(jié)論

取自特瑞愛肯冰磧巖組頂部沉積巖中最年輕鋯石的年齡為 629±8 Ma代表其沉積時代上限。該年齡限定了特瑞愛肯冰期的結(jié)束時代并可與揚子板塊的南沱冰期以及全球范圍的 Elatina冰期或Marinoan冰期相對比。樣品中較老鋯石年齡的 3個點群分別為 718～887 Ma1822～2092 Ma和2345～2613Ma揭示了庫魯克塔格地區(qū)前寒武紀的主要巖漿活動時期。

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U-Pb Detrital Zircon Age Constraints on the Neoproterozoic Tereeken Glaciation in the Quruqtagh AreaNorthwestern China

LUO Zhiwen1XU Bei1，?HE Jinyou2
1. The Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution （MOE）School of Earth and Space SciencesPeking University，Beijing 100871；2. School of Energy ResourcesChina University of GeosciencesBeijing 100083；? Corresponding authorE-mail：bxu@pku.edu.cn

U-Pb dating of detrital zircons from the pebbly siltstone at the top of the Tereeken Formation yielded the youngest zircon ages of 629±8 Marepresenting the maximum depositional age of the Tereekan glaciation. This result indicates that the Tereeken glaciation might be correlated with the Nantuo glaciation in the Yangtze Platform and the global Elatina or Marinoan glaciation. The remaining older zircons fall into three age-groups：718-887 Ma1822-2092 Ma and 2345-2613Maindicating three main Precambrian magmatic events in the Quruqtagh area.

Quruqtagh；tillites；detrital zircon dating；Neoproterozoic glaciation

P581

國家自然科學基金（40032010）資助

2015-03-03；

2015-09-17；網(wǎng)絡(luò)出版日期：2016-05-17