西昆侖上其汗地區(qū)火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及構(gòu)造意義

陳　寧，王炬川，楊　濤，仵　桐，馮偉華，李　琦，賀爭(zhēng)峰，曾忠誠(chéng)

（陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，西安 710068）

西昆侖上其汗地區(qū)火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及構(gòu)造意義

陳寧，王炬川，楊濤，仵桐，馮偉華，李琦，賀爭(zhēng)峰，曾忠誠(chéng)

（陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，西安 710068）

西昆侖上其汗地區(qū)火山巖的時(shí)代及歸屬一直存在爭(zhēng)議。利用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年法對(duì)該區(qū)火山巖中霏細(xì)巖進(jìn)行了測(cè)年。陰極發(fā)光圖像顯示，鋯石發(fā)育對(duì)稱的生長(zhǎng)震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，Th/U大部分大于0.4，顯示巖漿鋯石的特征。測(cè)得火山巖的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（335±4.2）Ma，形成時(shí)代為石炭紀(jì)，可將其劃為阿羌巖組。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景資料，該火山巖可能形成于裂谷環(huán)境。

西昆侖；上其汗地區(qū)火山巖；LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年；構(gòu)造意義

引用格式：陳寧，王炬川，楊濤，等.西昆侖上其汗地區(qū)火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及構(gòu)造意義［J］.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查，2016，3（3）：21-28.

0　引言

西昆侖造山帶位于青藏高原西北邊緣，它對(duì)中亞構(gòu)造、東特提斯構(gòu)造以及板塊碰撞的研究具有十分重要的意義［1］。由北向南可將其依次劃分為昆北地塊、昆中地塊和昆南地塊。本次發(fā)現(xiàn)的上其汗地區(qū)火山巖位于西昆侖造山帶東段，鄰近東、西昆侖結(jié)合部位，構(gòu)造屬于北昆侖地體的重要組成部分［2］。山西地質(zhì)調(diào)查院將其劃為上其汗巖組［3］。由于前人在該套地層中未發(fā)現(xiàn)化石，其歸屬一直存在爭(zhēng)議。筆者于2012—2014年與陜西省地質(zhì)調(diào)查院開展1∶5萬地質(zhì)調(diào)查中，在夏瑪勒勒克河一帶對(duì)前人劃分的上其汗巖組做了大量工作，對(duì)火山巖進(jìn)行了地層學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)及年代學(xué)研究，其形成時(shí)代為石炭紀(jì)。該時(shí)代的確定將原早古生代上其汗巖組重新劃為晚古生代阿羌巖組，對(duì)火山巖所處裂谷帶的形成時(shí)限提供了新的數(shù)據(jù)支持，對(duì)西昆侖古生代的構(gòu)造演化過程研究具有重要意義。通過綜合研究，將普魯—阿羌裂谷帶與原上其汗—下馬里克裂谷帶連為一體，將該火山巖帶內(nèi)的礦化特征與普魯—阿羌裂谷帶內(nèi)及附近已發(fā)現(xiàn)的多個(gè)Cu、Au等礦點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，指導(dǎo)找礦工作開展。

1　區(qū)域地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

研究區(qū)火山巖位于昆北地塊，是經(jīng)歷了綠片巖相變質(zhì)、韌性剪切變形的一套海相火山巖-沉積巖系中的一部分。該巖組區(qū)域上南與庫(kù)地—其曼于特—祁漫塔格結(jié)合帶斷層接觸，北與泥盆系奇自拉夫組呈斷層接觸。在研究區(qū)內(nèi)，沿庫(kù)地—其曼于特結(jié)合帶北側(cè)展布，總體呈東寬西窄的形態(tài)特征。

該套巖組由變質(zhì)火山巖、碎屑巖和碳酸鹽巖組成，研究區(qū)疊覆厚度為5 087.9 m。整套地層經(jīng)歷了低綠片巖相變質(zhì)，主要變質(zhì)礦物共生組合有以下3種：鈉長(zhǎng)石+綠泥石+絹云母；鈉長(zhǎng)石+綠泥石+絹云母+綠簾石；鈉長(zhǎng)石+綠泥石+綠簾石+石英。該套地層經(jīng)受了較強(qiáng)的韌性剪切變形，形成了以各類片巖為主的變質(zhì)巖，并普遍具有條帶、條紋狀、眼球狀構(gòu)造（圖1）。透入性的片理與原始層理產(chǎn)狀總體一致，向南陡傾，傾角60°～80°，呈單斜產(chǎn)出，片理面上礦物生長(zhǎng)線理發(fā)育。依據(jù)巖石組合及變質(zhì)變形特征，可進(jìn)一步分為3個(gè)巖段，各巖段之間為片理平行接觸關(guān)系。

圖1　上其汗巖組眼球狀構(gòu)造宏觀特征（a）和眼球狀構(gòu)造顯微鏡下特征（b）Fig.1　Outcrops photo（a）and polarizing m icroscope（b）of augean structure in Shangqihan Formation

本次工作在新疆民豐縣葉亦克鄉(xiāng)夏瑪勒勒克河一帶，實(shí)測(cè)完成了阿羌巖組地層剖面（圖2）。剖面比例尺1∶2 000，起點(diǎn)坐標(biāo)X=14 669 412.00，Y=4 039 587.00，H=3 128.00 m。

圖2　阿羌巖組（C a.）PM 008實(shí)測(cè)剖面圖Fig.2　PM 008 geological section of Aqiangyan Formation

根據(jù)本次調(diào)查成果，阿羌火山巖主體為一套鈣堿性系列基性—中酸性火山巖，具有雙峰式的火山巖組合特征，巖石組合為玄武巖、英安巖等。本次工作所采集的測(cè)年樣品為阿羌巖組下段千枚狀碎裂巖化碳酸鹽化變質(zhì)霏細(xì)巖（圖3），巖石呈灰色，千枚狀構(gòu)造，變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為變余霏細(xì)結(jié)構(gòu)。主要礦物成分為：斑晶礦物15%～20%（斑晶主要為斜長(zhǎng)石，石英個(gè)別），變質(zhì)基質(zhì)礦物＞65%（長(zhǎng)英質(zhì)＞50%，絹云母10%～15%），次生碳酸鹽15%～20%和微量黃鐵礦組成。斑晶粒徑0.5～2 mm，基質(zhì)粒徑大小一般小于0.01～0.05 mm。經(jīng)變質(zhì)作用后，部分基質(zhì)礦物重結(jié)晶，生成較多絹云母，呈顯微粒狀鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，千枚狀構(gòu)造。根據(jù)殘余結(jié)構(gòu)及變質(zhì)后礦物組合特征等分析，原巖為酸性熔巖，推斷是霏細(xì)巖。

圖3　霏細(xì)巖顯微鏡下特征Fig.3　Polarizing m icroscopes of felsite

2　LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

用于LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年的千枚狀碎裂巖化碳酸鹽化變質(zhì)霏細(xì)巖采自新疆民豐縣南夏瑪勒勒克河一帶（圖4），坐標(biāo)為36°31′16″N、82°52′34″E。

圖4　區(qū)域地層分區(qū)及采樣位置圖Fig.4　Sketch map of regional sequence and sam p le location ofW est Kunlun

2.1分析方法

采集約20 kg巖石樣品，按常規(guī)方法粉碎，用磁選、電磁選方法分選得到重砂礦物，再淘洗獲得鋯石精礦，最后在雙目鏡下挑選出晶形和透明度較好的鋯石晶體作為鋯石U-Th-Pb同位素測(cè)定對(duì)象。首先將鋯石顆粒粘在雙面膠上，然后用無色透明的環(huán)氧樹脂固定，待環(huán)氧樹脂充分固化后，對(duì)其表面進(jìn)行拋光至鋯石內(nèi)部暴露。鋯石反射光、透射光和陰極發(fā)光照相均在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。鋯石微區(qū)原位U-Th-Pb同位素年齡分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的LAICP-MS儀器上用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定程序進(jìn)行。分析儀器為Agilent 7500a型四極桿質(zhì)譜儀和Geolas 200M型激光剝蝕系統(tǒng)，激光器為193 nm ArF準(zhǔn)分子激光器。激光剝蝕斑束直徑為30μm，激光剝蝕樣品的深度為20～40μm。鋯石年齡計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，元素含量采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)局人工合成硅酸鹽玻璃NISTSRM 610作為外標(biāo)，29Si作為內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行校正。樣品同位素比值和元素含量數(shù)據(jù)處理采用GLITTER（ver 4.0，Macquarie University）程序，未對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行普通鉛校正，年齡計(jì)算及諧和圖繪制采用ISOPLOT（3.23版）軟件完成［4-5］。

2.2鋯石特征

樣品中鋯石呈較自形的長(zhǎng)—短柱狀，晶體長(zhǎng)150～300μm，寬60～110μm，柱狀長(zhǎng)寬比在2∶1～4.5∶1，CL圖像（圖5）顯示，所有鋯石均發(fā)育對(duì)稱的生長(zhǎng)震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，Th/U平均為0.38，且大部分大于0.4（下頁(yè)，表1），顯示巖漿鋯石的特征［6］。

圖5　變質(zhì)霏細(xì)巖鋯石陰極發(fā)光圖像及206Pb/238U年齡（M a）Fig.5　Zircon CL images and206Pb/238U ages of the metamorphic felsite in W est Kunlun（Ma）

2.3鋯石U-Pb年齡

樣品分析了24個(gè)測(cè)點(diǎn)（下頁(yè)，表1），其中3、4號(hào)測(cè)點(diǎn)可能因位于鋯石裂隙處，在諧和年齡圖中明顯偏離諧和線，故206Pb/238U年齡加權(quán)平均值計(jì)算時(shí)予以剔除。其余22個(gè)測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U和207Pb/235U投點(diǎn)均落在諧和線上或其附近（圖6），說明鋯石封閉體系保存完好，206Pb/238U介于444～901 Ma，1、8、15號(hào)測(cè)點(diǎn)位置位于鋯石核部，206Pb/238U年齡介于528.3～552.3 Ma，可能代表繼承鋯石的年齡；2、13號(hào)測(cè)點(diǎn)位置位于鋯石核部及環(huán)帶的過渡區(qū)域，獲得的206Pb/238U年齡分別為402.7 Ma和415.3 Ma，可能為混合年齡，無實(shí)際意義；剩下的17個(gè)測(cè)點(diǎn)位置均位于鋯石環(huán)帶上，206Pb/238U年齡介于327～340.7 Ma，206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為（335±4.2）Ma，可代表火山巖形成年齡，時(shí)代為石炭紀(jì)。

圖6　上其汗地區(qū)火山巖中鋯石U-Pb諧和圖和206Pb/238U年齡圖Fig.6　Concord ia d iagram and weighted average age of LA-ICP-MS zircon U-Pb dating in the Shangqihan volcanic rocks in W est Kunlun

3　討論

3.1時(shí)代探討

對(duì)上其汗巖組，前人研究程度整體偏低，由于未發(fā)現(xiàn)化石，地層時(shí)代爭(zhēng)議也較大。原地質(zhì)部十三大隊(duì)在1957年把該套地層劃分為下古生界；原和田地質(zhì)隊(duì)在1959年依據(jù)區(qū)域地層對(duì)比，認(rèn)為屬志留系，但在1964年1∶100萬編圖時(shí)，將其劃分為寒武—奧陶系；新疆第一區(qū)調(diào)隊(duì)1971年在進(jìn)行1∶20萬區(qū)域地質(zhì)測(cè)量與普查時(shí)，厘定為志留系；20世紀(jì)80年代后一直把其作為早寒武世地層處理，歸為塔昔達(dá)坂群。新疆地礦局第十地質(zhì)大隊(duì)1994年在進(jìn)行1∶50萬區(qū)劃時(shí)，根據(jù)其變質(zhì)程度低于薊縣系以及火山巖特征與東部泥盆系相似，定為志留系—中泥盆統(tǒng)。賈群子等［7］在研究西昆侖塊狀硫化物礦床成礦條件和成礦預(yù)測(cè)時(shí)，對(duì)上其汗（區(qū)內(nèi)其其干薩依、下馬里克一帶）火山巖進(jìn)行了巖石Rb-Sr及礦石Pb同位素年代學(xué)研究，根據(jù)石英角斑巖Rb-Sr同位素測(cè)定，獲得等時(shí)年齡為（353.66±16.82）Ma，認(rèn)為其年齡代表變質(zhì)年齡，再根據(jù)Pb同位素進(jìn)行的R-F-C和R-S-F法計(jì)算獲得一組年齡數(shù)據(jù)，集中在462.74～480.45 Ma之間，因此把上其汗一帶的火山巖時(shí)代定為早奧陶世。綜合前人研究成果，上其汗巖組形成于奧陶紀(jì)已被越來越多的學(xué)者所認(rèn)可。

而本文對(duì)夏瑪勒勒克河一帶出露的上其汗巖組中的火山巖進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年，鋯石發(fā)育對(duì)稱的生長(zhǎng)震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)且Th/U多數(shù)大于0.4，顯示巖漿鋯石的特點(diǎn)。獲得年齡數(shù)據(jù)較為集中，且諧和程度高，年齡結(jié)果可信度高。測(cè)得火山巖的206Pb/238U加權(quán)平均年齡數(shù)據(jù)為（335±4.2）Ma，屬于早石炭世。因此應(yīng)將該套火山巖從上其汗巖組中解體出來。

在區(qū)域上也有大量石炭紀(jì)火山巖出露，其中以阿羌火山巖為主。阿羌巖組為陜西省地質(zhì)調(diào)查院在1∶25萬于田幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時(shí)建立的非正式組級(jí)巖石地層單位，定義為“出露于昆北地塊北部的一套火山沉積建造，下部主要為玄武巖和英安巖組成的雙峰火山巖，上部以玄武巖、安山巖為主，夾灰?guī)r、板巖等，和下伏、上覆地層均為斷層接觸”［8］。陜西省地質(zhì)調(diào)查院在上巖組的灰?guī)r夾層中采集了大量的腹足類化石，經(jīng)西北大學(xué)地質(zhì)系尹鳳娟、郭宏祥鑒定有Meekospira troda Qiao C2尖桿米咝螺；Meekospira acuminata（Gold fuss）C2尖銳米氏螺Taosia Xingiangensis Qiao、C2新疆陶氏螺Kelamai lispi ra sp.C克拉麥里螺（未定種）；Murchisonia sp.O-T莫氏螺（未定種）。將上巖組地層時(shí)代定為晚石炭世，而下巖組的時(shí)代可能為早石炭世［9］。本文所研究的火山巖，年齡為（335±4.2）Ma，不僅與阿羌火山巖組時(shí)代一致，還與阿羌火山巖組同處于庫(kù)地—其曼于特—祁漫塔格結(jié)合帶北側(cè)邊緣的裂谷帶內(nèi)，因而可與阿羌火山巖對(duì)比。

3.2構(gòu)造地質(zhì)背景探討

關(guān)于上其汗巖組，前人將其時(shí)代定為早古生代，為島弧成因。早古生代，在昆侖山北部分布著一系列大小不等的鈣堿性巖漿巖巖體，大多數(shù)巖體的年齡在440～480 Ma，這些巖體的主量元素及微量元素分布特征表明，它們形成于活動(dòng)大陸邊緣或者碰撞后構(gòu)造環(huán)境［10］。其曼于特蛇綠巖帶有比較齊全的與之配套的建造和大量晚寒武世—志留紀(jì)俯沖、碰撞、碰撞期后花崗巖，在西昆侖北坡存在早古生代碰撞造山作用［11］。在蒙古包—普守一帶存在一個(gè)早古生代小洋盆，其基性—超基性巖石地球化學(xué)特征總體反映出洋島玄武巖特征［12］。在康西瓦北側(cè)蒙古包一帶發(fā)現(xiàn)大量的早古生代花崗巖，根據(jù)巖石類型、巖石組合和產(chǎn)出的構(gòu)造位置，該花崗巖類具有碰撞型花崗巖的特征［13-14］。柳什塔格峰南晚奧陶世二長(zhǎng)花崗巖巖體，為造山晚期同碰撞構(gòu)造環(huán)境的I型高鉀鈣堿性花崗巖，與新元古代—早古生代大洋俯沖有關(guān)［15］。這些早古生代花崗巖的資料表明，西昆侖在早古生代處于古昆侖洋盆俯沖、消減、匯聚的演化過程［16］。根據(jù)山西省地質(zhì)調(diào)查院1∶25萬葉亦克幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時(shí)根據(jù)巖石組合及地球化學(xué)特征，判斷其為島弧成因，與區(qū)域背景資料一致。

然而，本次獲得夏瑪勒勒克河附近火山巖年齡數(shù)據(jù)為（335±4.2）Ma，時(shí)代定為石炭紀(jì)。從區(qū)域上看，根據(jù)石炭紀(jì)地層、巖相學(xué)特征、構(gòu)造古地理特征，指出昆侖造山帶石炭紀(jì)總體處于伸展裂陷的大地構(gòu)造背景，昆北為裂谷環(huán)境，大部分區(qū)域?yàn)闉I淺海相沉積，局部為半深海及火山盆地相沉積［1］。早古生代末期的造山作用使東西昆侖、塔里木乃至阿爾金聯(lián)為一體，進(jìn)入陸內(nèi)演化階段，在晚泥盆世裂解開始，石炭紀(jì)昆侖地區(qū)的裂解已經(jīng)達(dá)到一定規(guī)模，初步形成了塹壘相間的格局［2］。

該火山巖在形成時(shí)代和構(gòu)造環(huán)境上與前人所研究的早古生代上其汗巖組差異很大，本次工作將其劃入阿羌火山巖。西昆侖地區(qū)阿羌火山巖組位于西昆侖造山帶東段，屬于北昆侖地體的重要組成部分［17］，主體分布在于田縣南部的普魯—阿羌一帶，為一套火山沉積巖建造，與下伏、上覆地層均為斷層接觸。阿羌火山巖形成環(huán)境一直存在爭(zhēng)議，邊小衛(wèi)等［9］認(rèn)為阿羌火山巖組與區(qū)域上的博斯坦鐵克里克和蓋孜村北西帶出露的一套石炭系火山巖—碎屑巖建造和庫(kù)爾良附近的一套火山沉積建造（庫(kù)爾良群上亞群）是可以對(duì)比的，為弧后擴(kuò)張盆地［18］或島弧環(huán)境擴(kuò)張的弧后盆地成因［9，19-20］；郭坤一等［21-22］根據(jù)巖石地層學(xué)和巖石地球化學(xué)資料分析認(rèn)為這套火山巖為中新元古代洋內(nèi)弧環(huán)境洋內(nèi)弧成因；李榮社等［2］根據(jù)西昆侖北坡沉積盆地分析認(rèn)為阿羌火山巖組具有大陸裂谷火山-沉積建造特征。陜西省地質(zhì)調(diào)查院根據(jù)1∶25萬于田縣幅區(qū)調(diào)時(shí)獲得的巖石地球化學(xué)資料，則認(rèn)為阿羌火山巖形成于大陸裂谷環(huán)境，晚期轉(zhuǎn)換為火山?。ɑ『笈璧兀┉h(huán)境。根據(jù)本次地質(zhì)調(diào)查成果，結(jié)合前人研究資料認(rèn)為，阿羌火山巖可能形成于大陸裂谷環(huán)境。

4　結(jié)論

（1）對(duì)西昆侖民豐縣南庫(kù)地—其曼于特—祁漫塔格結(jié)合帶北側(cè)上其汗火山巖進(jìn)行了LA-ICPMS鋯石U-Pb年齡測(cè)定結(jié)果顯示其形成時(shí)代為（335±4.2）Ma，屬石炭紀(jì)。

（2）根據(jù)火山巖出露位置、巖石組合特征及時(shí)代對(duì)比將其劃為阿羌巖組。

（3）本次調(diào)查的巖石組合特征顯示，該套火山巖具有雙峰式的火山巖組合特征。再結(jié)合前人研究資料，認(rèn)為該套巖石組合解體出來的火山巖可能形成于大陸裂谷環(huán)境。

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（責(zé)任編輯：常艷）

Age and tectonic significance of LA-ICP-MS Zircon U-Pb of the Shangqihan volcanic rocks in W est Kunlun

CHEN Ning，WANG Juchuan，YANG Tao，WU Tong，F(xiàn)ENGWeihua，LIQi，HE Zhengfeng，ZENG Zhongcheng
（Shaanxi Center of Geological Survey，Xi'an 710068，China）

The formation age of the Shangqihan volcanic rocks inWest Kunlun has been under controversy for long time.LA-ICP-MS zircon U-Pb dating was used in this article to test the formation age of volcanic rocks. According to cathodeluminescence images of zircons，it have symmetrical oscillatory growth zonal structure.And most of the Th/U is over 0.4，referring to the characteristic ofmagmatic zircon.The results show zircons yield excellent concordant resultswith aweightedmean206Pb/238U age of 335±4.2 Ma.Therefore，the formation age of the Shangqihan volcanic rocks belongs to Carboniferous period.Furthermore，the Shangqihan volcanic rocks are divided into Aqiangyan Formation.Combiningwith regional geologic background，we can reasonably conclude that the tectonic setting of the Shangqihan volcanic rocks are referred to rift environment.

West Kunlun；the Shangqihan volcanic rocks；LA-ICP-MS zircon U-Pb dating；tectonic significance

P597；P588.1

A

2095-8706（2016）03-0021-08

2015-05-14；

2016-03-04。

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“新疆西昆侖1∶5萬J44E021019等5幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查（編號(hào)：1212011220635）”、“阿爾金地區(qū)1∶5萬J45E010020等6幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查（編號(hào)：12120114081901）”項(xiàng)目聯(lián)合資助。

陳寧（1985—），男，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作。Email：xiaoningzi1@163.com。