遼北法庫(kù)地區(qū)層狀變質(zhì)巖系鋯石SHRIMP年齡及其地質(zhì)意義

劉 杰，楊中柱，陳樹(shù)良，張連增，李紅梅，陳 聰，楊 璐

遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連116100

遼北法庫(kù)地區(qū)層狀變質(zhì)巖系鋯石SHRIMP年齡及其地質(zhì)意義

劉 杰，楊中柱，陳樹(shù)良，張連增，李紅梅，陳 聰，楊 璐

遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連116100

遼北法庫(kù)地區(qū)廣泛分布有變質(zhì)安山巖-英安巖-大理巖夾變質(zhì)碎屑巖建造所組成的層狀變質(zhì)巖系地層，屬古生代造山帶的重要組成部分，本文稱(chēng)之為早二疊世佟家屯巖組、照北山巖組和石炭紀(jì)磨盤(pán)山組.空間上該套地層被二疊紀(jì)十間房巖體花崗閃長(zhǎng)巖（鋯石SHRIMP年齡為284±3 Ma）、五龍山雜巖（鋯石SHRIMP年齡為265±4 Ma）和侏羅紀(jì)實(shí)紅土墻巖體（Pb-Pb年齡為221.7± 25.71 Ma）所侵.其中佟家屯巖組變質(zhì)英安巖鋯石SHRIMP年齡為267.3±2.7 Ma，代表了火山噴發(fā)熔巖形成年齡.根據(jù)地質(zhì)單元之間的時(shí)空接觸關(guān)系以及遼北地區(qū)區(qū)域地層對(duì)比，將該套地層時(shí)代歸屬為早二疊世.

層狀變質(zhì)巖系；SHRIMP年齡；早二疊世；遼寧省

0 前言

遼寧北部法庫(kù)地區(qū)廣泛分布有變質(zhì)安山巖-英安巖-大理巖夾變質(zhì)碎屑巖建造所組成的層狀變質(zhì)巖系地層.多年來(lái)，對(duì)該套地層的時(shí)代歸屬有不同的認(rèn)識(shí).①依據(jù)綠片巖相變質(zhì)作用的特點(diǎn),將其時(shí)代歸屬為古元古代［1］；②依據(jù)開(kāi)原地區(qū)Rb-Sr、K-Ar同位素年齡為626～509 Ma，經(jīng)區(qū)域?qū)Ρ?，將其時(shí)代置于早寒武世［2］；③依據(jù)鐵嶺北部變質(zhì)火山巖中所測(cè)Rb-Sr年齡238 Ma、528 Ma和K-Ar 527.98 Ma測(cè)年成果［1，3］，結(jié)合法庫(kù)地區(qū)變質(zhì)巖石組合特點(diǎn)以及在結(jié)晶灰?guī)r中所采到海百合莖和珊瑚化石，將時(shí)代分別置于上古生代老陵山組、瓦房店組和下古生代富拉堡子巖組、大孤家子巖組（法庫(kù)、五臺(tái)子、大明鎮(zhèn)幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，1996）；④依據(jù)變質(zhì)變形特點(diǎn)和區(qū)域地層對(duì)比，將時(shí)代置于新元古代西保安巖組上段和下段（鐵嶺市幅1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2006）；⑤依據(jù)變質(zhì)巖石組合，將變質(zhì)安山巖建造置于奧陶紀(jì)下二臺(tái)群盤(pán)嶺巖組，大理巖-變粒巖建造置于下二臺(tái)群黃頂子巖組［4］.

筆者在參與遼寧省區(qū)域地質(zhì)志編寫(xiě)過(guò)程中，對(duì)遼北地區(qū)該套地層進(jìn)行了清理.自下而上劃分為奧陶紀(jì)下二臺(tái)群盤(pán)嶺組變質(zhì)火山巖建造、黃頂子組大理巖建造、燒鍋屯組變質(zhì)泥砂質(zhì)巖建造、石炭紀(jì)磨盤(pán)山組大理巖-石英巖建造和早二疊世佟家屯巖組變質(zhì)安山巖建造、照北山巖組大理巖夾變質(zhì)碎屑巖建造.將法庫(kù)地區(qū)層狀變質(zhì)巖系通過(guò)建造特點(diǎn)和SHRIMP測(cè)年成果與開(kāi)原地區(qū)層狀變質(zhì)巖系對(duì)比，將法庫(kù)地區(qū)老陵山組變質(zhì)安山巖建造厘定為早二疊世佟家屯巖組；將富拉堡子巖組和大孤家子巖組大理巖建造厘定為早二疊世照北山巖組；瓦房店組變質(zhì)碳酸鹽巖建造厘定為石炭紀(jì)磨盤(pán)山組.

1 地質(zhì)背景

法庫(kù)地區(qū)層狀變質(zhì)巖系呈東西向展布于法庫(kù)-調(diào)兵山一帶（圖1），主要由石炭紀(jì)磨盤(pán)山組變質(zhì)碳酸鹽巖建造（厚度大于449.9 m）、早二疊世佟家屯巖組變質(zhì)中性火山巖建造（厚度大于731.5 m）和照北山巖組變質(zhì)碳酸鹽巖夾碎屑巖建造（厚度大于1600.17 m）組成.空間上被十間房巖體二長(zhǎng)花崗巖（鋯石SHRIMP年齡為284±3 Ma［5］，Rb-Sr年齡為261.81±9.871 Ma??法庫(kù)縣等3幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.1996.、五龍山雜巖（鋯石SHRIMP年齡為265±4 Ma［5］和侏羅紀(jì)紅土墻巖體（Pb-Pb年齡為221.7±25.71 Ma，K-Ar年齡為154～175 Ma?所侵.受晚燕山期韌性剪切作用，原始構(gòu)造方位被改造為北向，構(gòu)成北東向韌性剪切帶.

圖1 法庫(kù)地區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Faku area1—第四系（Quaternary）；2—上白堊統(tǒng)（Upper Cretaceous）；3—下白堊統(tǒng)（Lower Cretaceous）；4—中侏羅統(tǒng)（Middle Jurassic）；5—下二疊統(tǒng)照北山組（Lower Permian Zhaobeishan fm.）；6—下二疊統(tǒng)佟家屯組（Lower Permian Tongjiatun fm.）；7—中石炭統(tǒng)磨盤(pán)山組（Middle Carboniferous Mopanshan fm.）；8—薊縣系（Jixianian sys.）；9—早白堊世流紋斑巖（Early Cretaceous rhyolite porphyry）；10—中侏羅世二長(zhǎng)花崗巖（Middle Jurassic monzogranite）；11—中二疊世閃長(zhǎng)巖（Middle Permian diorite）；12—石英閃長(zhǎng)巖（quartz diorite）；13—奧長(zhǎng)花崗巖（trondhjemite）；14—二長(zhǎng)花崗巖（monzogranite）；15—不整合界線(xiàn)（unconformity）；16—剪切面理產(chǎn)狀（attitude of shearing foliation）；17—韌性剪切帶（ductile shear zone）；18—逆斷層（reverse fault）；19—正斷層（normal fault）；20—性質(zhì)不明斷層（nature unknown fault）；21—推測(cè)斷層（inferred fault）；22—同位素取樣點(diǎn)（isotope sampling spot）

2 測(cè)定方法

測(cè)試樣品巖石類(lèi)型為黑云綠簾石英變粒巖（原巖為英安巖）.鋯石年齡測(cè)定在中國(guó)地質(zhì)科院北京離子探針中心SHRIMPⅡ上完成.由該中心對(duì)樣品制作成靶，其后對(duì)靶上鋯石顆粒進(jìn)行透射光、反射光和陰極發(fā)光照相.測(cè)定原理和方法見(jiàn)Williams（1988）.一次離子流強(qiáng)度5 nA，每個(gè)數(shù)據(jù)為5組掃描.用204Pb作年齡校正.表1中所給出的數(shù)據(jù)的誤差為1σ，年齡平均誤差為2σ（95%置信度）.在測(cè)試過(guò)程中，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所萬(wàn)渝生研究員、耿元生研究員、高林志研究員親臨指導(dǎo).

3 測(cè)年結(jié)果

樣品采自法庫(kù)縣后滿(mǎn)州屯，地理座標(biāo)為東經(jīng)121°31′17″，北緯42°22′06″.樣品巖性為黑云綠簾變粒巖（原巖為變質(zhì)英安巖）.空時(shí)上，該巖石與二長(zhǎng)變粒巖（原巖為英安巖）互層狀產(chǎn)出.巖石學(xué)特點(diǎn)為：灰綠色、鱗片柱狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造.主要礦物成分為：石英60%，角閃石6%，黑云母13%，綠簾石16%，絹云母5%.

鋯石以晶形完好的長(zhǎng)柱狀為主，少部分不規(guī)則柱狀，顯示巖漿鋯石特點(diǎn)（圖2）.U、Th值和Th/U變化均較大，為0.348～0.567（表1）.15個(gè)點(diǎn)中，206Pb/238U最大年齡值為275.9±4.0 Ma，最小值為258.3±3.6 Ma，多數(shù)集中在262～270Ma；208Pb/232Th最大年齡值為325.8± 9.7 Ma，5個(gè)點(diǎn)最小值為201～242 Ma，9個(gè)點(diǎn)集中在256～284 Ma（表1）.加權(quán)平均年齡為267.3 Ma（圖3）. 14個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)均集中分布在諧和線(xiàn)上（圖4），確定年齡為267.3±2.7 Ma，代表了火山噴發(fā)熔巖形成年齡.

圖2 法庫(kù)二疊系佟家屯巖組變質(zhì)英安巖鋯石形態(tài)圖Fig.2 Morphology of zircons from the metamorphic dacite of Permian Yongjiatun rock formation in Faku

4 地質(zhì)意義

槽臺(tái)觀(guān)點(diǎn)對(duì)遼寧影響較大，馬子驥等（1960）、黃汲清（1962）、遼寧省區(qū)域地質(zhì)志（1987）運(yùn)用槽臺(tái)觀(guān)點(diǎn)先后編制了遼寧省1∶50萬(wàn)大地構(gòu)造圖、遼寧省1∶100萬(wàn)大地構(gòu)造圖，劃分了4級(jí)構(gòu)造單元.其后，1∶5萬(wàn)區(qū)調(diào)、1∶25萬(wàn)區(qū)調(diào)、礦產(chǎn)勘查規(guī)劃等多引用原地質(zhì)志構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨?

長(zhǎng)期以來(lái)，遼北法庫(kù)地區(qū)和開(kāi)原地區(qū)變質(zhì)火山巖-變質(zhì)碳酸鹽巖-變質(zhì)碎屑巖建造由于缺少古生物化石證據(jù)和精確的測(cè)年數(shù)據(jù)，導(dǎo)致對(duì)遼北地區(qū)該套地層的時(shí)代歸屬和巖石地層單位的劃分存在重大分歧.同時(shí)由于該套地層的時(shí)代不確定性，直接導(dǎo)致遼北地區(qū)大地構(gòu)造單元界線(xiàn)即“槽臺(tái)”界線(xiàn)（筆者稱(chēng)之為華北陸塊與華北北緣古生代拗陷帶界線(xiàn)）劃分存在3種意見(jiàn)，其一將界線(xiàn)置于清河斷裂；其二界線(xiàn)置于沙河斷裂；其三置于寇河斷裂［1］.本次測(cè)定的該區(qū)層狀變質(zhì)巖系SHRIMP測(cè)年（267.3±2.7 Ma）成果和開(kāi)原佟家屯SHRIMP測(cè)年（276.1±3.5 Ma）成果（開(kāi)原佟家屯組年齡同為本次測(cè)定，擬另文發(fā)表），不僅充分肯定了該區(qū)層狀變質(zhì)巖系的時(shí)代為二疊紀(jì)，同時(shí)將“槽臺(tái)”界線(xiàn)南移至王家小堡—中固一線(xiàn)，過(guò)郯廬斷裂南錯(cuò)至阿吉南—公主屯南一線(xiàn)，即以開(kāi)原-黑河深佟家屯大斷裂作為“槽臺(tái)”界線(xiàn).

表1 法庫(kù)后滿(mǎn)州屯佟屯巖組變質(zhì)英安巖Th/U參數(shù)值與SHRIMP U-Pb測(cè)定結(jié)果

圖3 鋯石加權(quán)平均年齡Fig.3 Zircon weighted average age

圖4 鋯石鈾鉛年齡諧和圖Fig.4 Zircon U-Pb dating concordia diagram

5 結(jié)論

法庫(kù)縣后滿(mǎn)州屯層狀變質(zhì)巖系之變質(zhì)英安巖SHRIMP測(cè)年為267.3±2.7 Ma，并被十間房巖體二長(zhǎng)花崗巖（SHRIMP年齡為284±3 Ma）和五龍山雜巖（鋯石SHRIMP年齡為265±4 Ma）［5］侵入；本次測(cè)定的開(kāi)原佟家屯建組剖面樣品采樣點(diǎn)變質(zhì)安山巖鋯石SHRIMP測(cè)年為276.1±3.5 Ma，并被西豐巖體片麻狀二長(zhǎng)花崗巖（SHRIMP年齡為274.6±3.1 Ma）所侵入.這些測(cè)年數(shù)據(jù)和與相關(guān)巖體侵入關(guān)系充分說(shuō)明了遼北地區(qū)原古元古代變質(zhì)安山巖和大理巖系時(shí)代應(yīng)屬早二疊世.

［1］遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社,1989: 728—729.

［2］王東方，等.中朝陸臺(tái)北緣大陸構(gòu)造地質(zhì)［M］.北京：地震出版社, 1992:62—84.

［3］王東方.關(guān)于遼北地區(qū)遼河群、下二臺(tái)子群的地層和構(gòu)造問(wèn)題［J］.遼寧地質(zhì),1987（2）:155—163.

［4］張永，曲洪祥，江淑娥，等.遼北“遼河群”解體及其層位歸屬［J］.地質(zhì)與資源,2006,15（2）:107—109.

［5］張曉輝.遼北法庫(kù)構(gòu)造巖系鋯石SHRIMP年代學(xué)研究及華北地臺(tái)北緣邊界［J］.巖石學(xué)報(bào),2005,21（1）:135—142.

LIU Jie,YANG Zhong-zhu,CHEN Shu-liang,ZHANG Lian-zeng,LI Hong-mei,CHEN Cong,YANG Lu

Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100,Liaoning province,China

The stratified metamorphic rock series,composed of metamorphic andesite,dacite and marble with metamorphic clastic rock formation is widely distributed in Faku area,Northern Liaoning Province.The rock series,which is a major componentofPaleozoic orogenic belt,is referred to as EarlyPermain Tongjiatun rock formation,Zhaobeishan rock formation and Carboniferous Mopanshan formation.Spatially,the strata are invaded by Permian Shijianfang granodiorite（with zircon SHRIMP age of 284±3 Ma）,Wulongshan complex rock（265±4 Ma）and Jurassic Hongtuqiang granite（Pb-Pb 221.7± 25.71 Ma）.The zircon SHRIMP age of the metamorphic dacite of the Tongjiatun rock formation is 267.3±2.7Ma,which represents the forming age of volcanic lava.Based on the temporal and spatial relation between the geological units and regionalstratigraphic correlation toNorthern Liaoning,theage of thesestrata are assigned to EarlyPermian.

stratified metamorphic rock series;SHRIMP age;Early Permian;Liaoning Province

2015-07-17；

2015-09-02.編輯：張哲.

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“遼寧省地質(zhì)系列圖件編制與綜合研究”項(xiàng)目（《遼寧省地質(zhì)志》修編項(xiàng)目，編號(hào)1212011120121）.

劉杰（1983—），男，從事地質(zhì)勘查工作，通信地址遼寧省大連市金州區(qū)五一路10號(hào)，E-mail//dikanyuanliujie@163.com