阿爾金斷裂東段紅柳峽早白堊世晚期巖漿事件及其區(qū)域構(gòu)造意義

王訓(xùn)練，周洪瑞，王振濤，高正升，楊利超，張海軍，于子棟，鞠鵬程

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所 國土資源部鹽湖資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037；3.甘肅省玉門市旅游局，甘肅 玉門 735211)

0 引 言

圖1 青藏高原北緣紅柳峽區(qū)域地質(zhì)簡圖和火山巖位置(據(jù)參考文獻(xiàn)[12])Fig.1 Geological sketch map and location of the Hongliuxia volcanic rocks in northern margin of Qinghai-Tibet Plateau1. 第四系；2. 紅柳峽火山巖；3. 新近紀(jì)陸相碎屑巖；4. 白堊紀(jì)泥砂巖；5. 早古生代造山帶；6. 前寒武紀(jì)變質(zhì)基底；7. 古生界；8. 閃長巖類；9. 花崗巖類；10. 逆沖斷層；11. 走滑斷裂；12. 斷層

阿爾金斷裂東段和祁連山北緣斷裂交匯部位有多處基性火山巖產(chǎn)出，分布在酒西盆地內(nèi)的旱峽、北大窯、紅柳峽和昌馬盆地內(nèi)的間泉子等4個(gè)地區(qū)，在青藏高原新生代火山巖研究中扮演了重要角色[1]。其中，位于甘肅玉門國家公園東南部的紅柳峽基性火山巖作為我國西北地區(qū)保存最為完整的陸相火山頸之一，其地球化學(xué)特征[1-4]和形成年齡[1,4-5]引起了廣泛關(guān)注。一直以來它被認(rèn)為是新生代形成的[5-10]。后來，楊經(jīng)綏等[1]在紅柳峽識(shí)別出火山頸相和脈巖兩期巖漿活動(dòng)，年齡分別為112～106 Ma(K-Ar法)和83 Ma(Ar-Ar法)；湯文豪等[4]用相同的方法(K-Ar法)重新研究了紅柳峽火山巖，獲得了(105.3±2.3) Ma的表觀年齡；曠紅偉等[11]在紅柳峽和旱峽火山巖中分別獲得了(115.6±1.1) Ma和(113.7±1.8) Ma鋯石U-Pb年齡(SHRIMP法)。這些年齡表明阿爾金斷裂東段紅柳峽頸相火山巖的形成時(shí)代為早白堊世晚期。但截至目前，紅柳峽火山巖巖漿上升過程中從圍巖捕獲的繼承鋯石及其年齡還未見報(bào)道。為填補(bǔ)這一空白，本文對(duì)采自紅柳峽火山頸中心相和周圍的樣品同時(shí)開展了巖石學(xué)和鋯石U-Pb年代學(xué)的對(duì)比研究。

1 區(qū)域地質(zhì)概況與采樣位置

在大地構(gòu)造位置上，酒西盆地處于塔里木地塊、阿拉善地塊和北祁連加里東褶皺帶的交接部位(圖1)[12]。酒西盆地北抵赤金峽山、寬灘山、黑山，南達(dá)北祁連山北緣，東至嘉峪關(guān)隆起，西至阿爾金斷裂帶[13]，經(jīng)歷了古元古代結(jié)晶基底形成[14]、早古生代碰撞造山[15]、晚古生代構(gòu)造剝蝕以及后期發(fā)育山間斷陷含煤建造、三疊紀(jì)準(zhǔn)平原化[16]等漫長的地質(zhì)演化歷史。侏羅紀(jì)以后，酒西盆地先經(jīng)歷了拉張作用形成了一系列斷陷湖盆沉積[17]，然后在晚侏羅世遭受擠壓，發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)。進(jìn)入白堊紀(jì)，酒西盆地曾被認(rèn)為處于擠壓的構(gòu)造背景[14]，但進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)在早白堊世時(shí)期實(shí)際上處于區(qū)域性拉張作用的控制，并在昌馬、旱峽、紅柳峽地區(qū)形成沉降、沉積中心[2,13,18]。

圖2 紅柳峽火山巖地質(zhì)剖面及樣品位置(d據(jù)文獻(xiàn)[3])Fig.2 Geological profile of the Hongliuxia volcanic rocks and the sampling location1.早白堊世中溝組砂巖；2. 早白堊世中溝組泥巖；3. 玄武巖；4. 粗玄巖；5. 角巖；6. 角度不整合面

紅柳峽火山巖出露于酒西盆地的西端，距玉門市約50 km，地理坐標(biāo)東經(jīng)97°09′，北緯39°58′，位于靠近阿爾金斷裂和祁連北緣斷裂的交匯點(diǎn)(圖1)，包括火山頸相和噴溢相[2]。火山頸地表可見完整的殘留火山口形態(tài)特征，平面上呈橢圓形，呈東北—南西向展布，長375 m，寬220 m，空間上呈筒形產(chǎn)出，地貌上顯示為一橢圓形筒狀高地(圖2a)。延伸至其南西方向約100 m處仍有熔巖出露，二者之間已被侵蝕(圖2a,c,d)，其產(chǎn)出形態(tài)顯示裂隙式噴發(fā)特征[1]。在火山頸西南約3 km處的中溝組地層中發(fā)育有順層產(chǎn)出的溢流相玄武巖(圖2a，b)。

本測(cè)研究共采集了3件新鮮樣品用來進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年。樣品D01-01采自紅火山頸西側(cè)，樣品D02-01采自小火山北側(cè)，樣品D03-01采自火山頸西南順層產(chǎn)出的溢流相玄武巖(圖2a，b，c)。

圖3 紅柳峽火山巖野外和顯微照片F(xiàn)ig.3 Photos in the field and microphotos of the Hongliuxia volcanic rocksa. 火山頸和周圍下溝組接觸關(guān)系，箭頭表示地層被牽引的方向；b. 火山頸巖石樣品的顯微照片；c. 小火山北側(cè)熔巖；d. 小火山北側(cè)熔巖對(duì)應(yīng)的顯微照片；e. 小火山西南新鮮青灰色杏仁熔巖流；f. 青灰色杏仁熔巖流樣品的顯微照片。Pl. 斜長石；Px. 輝石；Zrn. 鋯石；Bt. 黑云母

2 地層與樣品巖石學(xué)特征

酒西盆地下部構(gòu)造層為志留系—石炭系變質(zhì)巖，盆地內(nèi)發(fā)育侏羅系、白堊系及新生界，白堊系不整合于侏羅系之上[2]。其中，酒西盆地廣泛出露下白堊統(tǒng)，由下至上劃分為赤金橋組、赤金堡組、下溝組和中溝組[13]。紅柳峽火山頸主要以熔巖夾層的形式產(chǎn)出于下白堊統(tǒng)下溝組灰黑色及雜色砂頁巖夾礫巖中[2,4]。周圍地層(下溝組)已輕微變形，發(fā)生層理牽引現(xiàn)象，形成一些開闊型為主的褶皺(圖3a)?；鹕筋i西南部見有呈北東向橢圓狀產(chǎn)出的溢流相火山巖(小火山，圖2a，c)，呈明顯角度不整合覆于中溝組地層之上(圖2d)[2]。在火山頸西南約 3 km 處的中溝組發(fā)育有順層產(chǎn)出的溢流相玄武巖，巖石具氣孔杏仁構(gòu)造(圖3e)。

樣品D0101為輝綠巖，采自紅柳峽火山頸西側(cè)，斑晶平均粒徑約0.5 mm，主要為輝石和斜長石，構(gòu)成典型的輝綠結(jié)構(gòu)(圖3b)，含少量紅柱石、橄欖石、黑云母、不透明礦物等。輝石含量約占35 %，以透輝石為主，多為長柱狀，無色透明，粒徑0.2～0.5 mm；斜長石含量約占50%，粒徑為0.5～1.0 mm，半自形、板柱狀。

采自火山頸西南的小火山北側(cè)(圖3c)樣品D0201為橄欖玄武巖，顯微鏡下顯示斑狀結(jié)構(gòu)(圖3d)，斑晶主要為橄欖石、板狀斜長石。基質(zhì)填間結(jié)構(gòu)由斜長石輝石和少量火山玻璃構(gòu)成。斜長石多呈半自形、板柱狀，玻璃光澤，多具卡斯巴雙晶和卡納復(fù)合雙晶。輝石以單斜輝石為主，多呈填間結(jié)構(gòu)充填于斜長石顆粒間。

樣品D0301為采自紅柳峽火山頸西南約3 km的杏仁狀玄武巖(圖3e)，顯微鏡下顯示斑狀結(jié)構(gòu)(圖3f)。斑晶主要為橄欖石、板狀斜長石，基質(zhì)填間結(jié)構(gòu)由斜長石、輝石和少量火山玻璃構(gòu)成。斜長石含量約占55%，半自形、板柱狀，多具卡斯巴雙晶和卡納復(fù)合雙晶。輝石含量約占35%，以單斜輝石為主，多呈填間結(jié)構(gòu)充填于斜長石顆粒間。

3 測(cè)試方法及流程

采集新鮮測(cè)年樣品質(zhì)量約3 kg，在河北省廊坊市宇恒巖礦技術(shù)服務(wù)有限公司進(jìn)行鋯石挑選，制靶由北京凱德正科技有限公司完成，陰極發(fā)光和透射、反射照相在北京地時(shí)科技有限公司完成。按照常規(guī)方法，每個(gè)樣品分別選出42、31和30個(gè)點(diǎn)位做原位定年分析。

圖4 紅柳峽火山巖樣品具有代表性的鋯石CL圖像Fig.4 CL images of representative zircons from the Hongliuxia volcanic rocks

鋯石U-Pb同位素定年在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激光燒蝕等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)微區(qū)分析實(shí)驗(yàn)室完成。激光剝蝕系統(tǒng)為美國Coherent公司的GeoLasPro 193準(zhǔn)分子固體進(jìn)樣系統(tǒng)，ICP-MS為美國Thermo Fisher公司的X Series 2型四極桿等離子體質(zhì)譜。測(cè)試過程中，激光束斑直徑為32 μm，頻率為6 Hz，采用氦氣作為載氣，氬氣作為補(bǔ)償氣。采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST SRM610對(duì)儀器進(jìn)行最佳化，并將其作為微量元素含量測(cè)定的外標(biāo)。采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500[19～20]作為定年外標(biāo)，采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石Mud Tank[21]作為監(jiān)控樣品。在樣品測(cè)試過程中每測(cè)定5個(gè)樣品點(diǎn)測(cè)定兩次標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500，每個(gè)樣品的前20 s為背景信號(hào)采集時(shí)間，樣品信號(hào)采集時(shí)間為50 s。測(cè)試完成后，采用軟件ICPMSDataCal[22]對(duì)樣品的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理，年齡計(jì)算和諧和圖的繪制采用Isoplot 3.0完成。

4 結(jié) 果

4.1 鋯石晶體特征

樣品D0101中共挑選出鋯石約368粒。鋯石粒徑大小不一，部分較破碎，晶形不完整，但從現(xiàn)有鋯石晶形來看，鋯石多為長柱狀，較自形，所測(cè)鋯石CL圖像表現(xiàn)出簡單的帶狀結(jié)構(gòu)，多弱平行分帶，具振蕩環(huán)(圖4(a))，其特征與典型基性巖漿鋯石相同。鋯石的Th/U比值為1.02～5.27，平均為2.11(圖5(a))，屬于典型的巖漿結(jié)晶鋯石。而且，在挑選出的鋯石晶體含有少量的磨圓度好且具有核-邊結(jié)構(gòu)的繼承鋯石。

圖5 紅柳峽火山巖樣品鋯石Th/U比值分布Fig.5 Th/U ratios of zircons from the Hongliuxia volcanic rocks

樣品D0201中鋯石晶體展示了與上述樣品截然不同的特點(diǎn)，大部分鋯石晶體具有相當(dāng)程度的磨圓，呈橢圓狀或次圓狀；且絕大部分具有核、幔結(jié)構(gòu)，核部大小不一，幔部發(fā)育較好的巖漿振蕩環(huán)帶或扇狀分帶結(jié)構(gòu)(圖4(b))，顯示巖漿鋯石特點(diǎn)。鋯石的Th/U比值為0.004 5～2.310 0，平均為0.50(圖5(b))，與樣品D0101相比，樣品D0201中部分鋯石顯示出較低的Th/U比值(圖5(b))，反映了變質(zhì)鋯石成因的特征。樣品D03-01中的鋯石特征與樣品D0201類似(圖4(c))，鋯石的Th/U比值為0.011～1.430，平均為0.31。同樣，與樣品D0101相比，樣品D0301中部分鋯石顯示出較低的Th/U比值(圖5(c))，反映了變質(zhì)鋯石成因的特征。

4.2 鋯石微量元素

在鋯石測(cè)年的同時(shí)，利用LA-ICP-MS原位分析技術(shù)分析了紅柳峽火山巖樣品中鋯石的微量元素組成，測(cè)點(diǎn)編號(hào)同表1分析號(hào)。由球粒隕石[23]標(biāo)準(zhǔn)化REE配分模式圖(圖6)可見，3個(gè)樣品中鋯石的微量元素主要存在一種配分類型(除了D0201-29外)，具有典型巖漿鋯石的稀土分布型式，呈現(xiàn)HREE富集、陡的左傾REE模式和強(qiáng)Ce正異常、Eu的負(fù)異常，反映這些鋯石多是殘留或繼承原巖的巖漿型鋯石(圖6)。其中，D0201-6、D0201-14和D0201-29測(cè)點(diǎn)的鋯石Lu-Tb豐度明顯降低(圖6(b))，與有石榴子石結(jié)晶階段生長鋯石的微量元素組成特征一致[24]。

圖6 紅柳峽火山巖中的鋯石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻(xiàn)[23])Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns of zircons from the Hongliuxia volcanic rocks

測(cè)點(diǎn)含量/10-6PbUTh/U同位素原子比率206Pb/238U207Pb/235U207Pb/206Pb測(cè)值1σ測(cè)值1σ測(cè)值1σ表面年齡/Ma206Pb/238U207Pb/235U207Pb/206Pb測(cè)值1σ測(cè)值1σ測(cè)值1σ諧和度/%D0101?134091278471700016200003011720006700515000301042113626513191D0101?2346072945527001710000301136000660047900030109210969514199D0101?355901835181930018000002012660005600503000231152121520610694D0101?431893763504900706000100512000260005140002644064201726111795D0101?531091118641370018400003012910007500502000301172123721114195D0101?71997739561720017100003011870008000505000391092114722017895D0101?81476569901470017000003011750008400505000411082113822018796D0101?94003147668183001690000301104000630047100028108210665414198D0101?10225273895208001800000301203000850047900034115211589516399D0101?111602574111690017400003012190008000508000381112117723216995D0101?12800311881020018600005012030012500476000571193115118026397D0101?132363900241420017500003012660008500524000361122121830212592D0101?14386111790228200169000040144100158005940005110821371458318976D0101?1532851163101700017400002012680006900530000291112121632813191D0101?165220172690149001920000201295000530049100021123212451549899D0101?1761472199841800017200002011540005000484000211101111512010099D0101?1833661180151880017000003011250006500481000281092108610213399D0101?192416878091650016900003012110006900521000301082116630013093D0101?2038791248642490016600002011350006100499000281061109619113096D0101?2157021330815140016900003011980007100521000351082115628715493D0101?2226421011611460016500003012460008000560000411062119745016388D0101?2334211300621590016700003011150007100484000321062107712021399D0101?248921484400520144800022155660071500774000398711295328113110091D0101?253896134075135001910000502947003400100600087122326227163516126D0101?2626641003191360017200003012430009900514000421102119925718992D0101?2740561127153060017300003012650007300524000331112121730614490D0101?28181573790151001560000401025000910049200052100299816722099D0101?294579122748377001620000301067000610047000028103210365613199D0101?30253995515192001530000301102000890050400041982106821718991D0101?312339858051670016800003010650007500453000341072103795D0101?32104439163127001760000401161000970047100043113211195420098D0101?3331581086711900017200003011480006400479000291102110610013199D0101?3436521197082130017300002011640006100479000261111112610011798D0101?3551611579862870016300003011590006900507000301042111623314293D0101?3633661212961620017200003012330009100505000351102118821715692D0101?372873930442390016800003011490007100490000321072110614615497D0101?382618723853820016800007011160013100475000591085107127227099D0101?392080755591630016700003012080009400523000441072116929819391D0101?4031821072012300016300002011250006400494000291052108616513996D0101?41243986778189001650000301090000860046800037106210583917899D0101?421968738591460016800003011370007400493000351072109716115998D0201?123472732107300664000140515700406005560004641584222743518798D0201?212911756960810130700033218230094101161000397921911753018986699

(續(xù))表1 紅柳峽火山巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡分析結(jié)果

(續(xù))表1 紅柳峽火山巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡分析結(jié)果

注：D0101的GPS位置: 39°58′43.26″N, 97°9′27.46″E；D0201的GPS位置:39°58′38.49″N,97°09′29.54″E；D0301的GPS位置: 39°58′12.94″N, 97°07′27.02″E。

圖7 紅柳峽火山巖樣品D0101鋯石U-Pb年齡諧和圖及加權(quán)年齡圖Fig.7 Diagrams of U-Pb concordia ages and weighted average ages for zircons from the sample D0101 in the Hongliuxia volcanic rocks

4.3 鋯石U-Pb年齡

4.3.1 樣品D0101

本次選擇40個(gè)鋯石共測(cè)有41個(gè)點(diǎn)，所分析鋯石晶體均為無裂紋、晶形較好的巖漿成因鋯石。獲得的諧和年齡36組，206Pb/238U表面年齡基本一致，幾乎都落在諧和曲線(圖7)上，其值在(98±2)～(123±2)Ma之間(除兩個(gè)明顯偏大的諧和年齡值)，其平均年齡為(109±2) Ma，加權(quán)平均年齡為(109±1.6) Ma，二者十分吻合，筆者認(rèn)為后者代表了紅柳峽火山頸玄武巖形成的年齡。其中，測(cè)點(diǎn)D0101-4和D0101-24為年齡明顯偏大的諧和年齡，結(jié)合鋯石晶體特征，認(rèn)為這兩個(gè)諧和年齡值代表了繼承鋯石的年齡。

4.3.2 樣品D0201

樣品YM-D0201中巖漿鋯石測(cè)出的諧和年齡明顯遠(yuǎn)老于樣品D0101和楊經(jīng)綏等[1]測(cè)得的代表紅柳峽火山巖形成的年齡(圖8)，因此認(rèn)為樣品D0201中的鋯石明顯是繼承的。這些繼承鋯石的26組諧和年齡分布于(247±4)～(2 281±52) Ma，呈現(xiàn)的峰值年齡分別為405 Ma、249 Ma、1 598 Ma、313 Ma、546 Ma、976 Ma、849 Ma、800 Ma、1 146 Ma、1 894 Ma和2 282 Ma，其中405 Ma是一個(gè)最明顯的峰值(圖8(b))。

4.3.3 樣品D0301

圖8 紅柳峽火山巖樣品D0201和D0301繼承鋯石年齡諧和圖和分布圖 Fig.8 Diagrams of U-Pb concordia ages and age distributions of the samples D0201 and D0301 from the Hongliuxiavolcanic rocks

樣品D0301中巖漿鋯石測(cè)出的諧和年齡明顯老于樣品D0101代表的紅柳峽火山巖形成的年齡，因此本文認(rèn)為樣品D0301中的鋯石明顯也是繼承的。這些繼承鋯石的26組諧和年齡分布于(138±2)～(2 376±74) Ma，呈現(xiàn)的峰值年齡分別為420 Ma、140 Ma、486 Ma、2 347 Ma、910 Ma、856 Ma、544 Ma、593 Ma、947 Ma、741 Ma和1 458 Ma，其中所呈現(xiàn)的一個(gè)最明顯的年齡峰值為420 Ma(圖8(d))。

5 紅柳峽火山巖的噴發(fā)時(shí)限和期次

關(guān)于阿爾金斷裂帶東段紅柳峽火山巖的形成時(shí)代，近年來頗有爭論[1,4-11]，截至目前，基本取得了一致認(rèn)識(shí)，將紅柳峽頸相火山巖的形成時(shí)代確定為早白堊世晚期。

綜合紅柳峽粗面玄武巖((106.6±2.2) Ma[1]，(112.0±0.6) Ma[1]，(115.6±1.1) Ma[11])、北大窯火山巖((99.2±1.2) Ma[25]，(105.3±1.3) Ma[25]，(117.5±2.6) Ma[4]，(118.0±2.6) Ma[4]，(105.2±2.3) Ma[4])、旱峽火山巖((102.6±2.8) Ma[4]，(102.2±2.9)Ma[4]，(120.0±2.5) Ma[4]；(113.7±1.8) Ma[11]，(115.6±1.1) Ma[11]，(113.7±1.8) Ma[11])同位素年代學(xué)和本文報(bào)道的紅柳峽粗面玄武巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡((109.0±1.6) Ma)，認(rèn)為其形成時(shí)限介于99 ～120 Ma之間，且存在集中分布的現(xiàn)象，可能揭示了紅柳峽火山巖的噴發(fā)不止存在一次。本文的一個(gè)樣品(D0301)中的繼承鋯石年齡呈現(xiàn)了一個(gè)主要的次級(jí)狹窄峰值 (140.0±5.9) Ma(即(138±2) Ma、(140±2) Ma和(145±2)Ma三個(gè)相對(duì)集中的最小諧和年齡)(圖8)，揭示了紅柳峽地區(qū)可能存在的尚未報(bào)道的另一期火山活動(dòng)，或者反映了阿爾金斷裂帶再活動(dòng)的時(shí)期。

6 繼承鋯石年齡反映的火山活動(dòng)和源區(qū)信息

楊經(jīng)綏等[1]認(rèn)為紅柳峽的火山活動(dòng)與祁連北緣斷裂活動(dòng)并無聯(lián)系，而是代表了阿爾金斷裂印支活動(dòng)以來的巖漿證據(jù)。在一個(gè)巖體中存在不同年齡組的繼承鋯石可作為示蹤巖漿源區(qū)物質(zhì)性質(zhì)的指示劑[26-27]。本文發(fā)現(xiàn)的紅柳峽火山頸之外的兩個(gè)樣品中存在數(shù)目可觀的繼承鋯石(圖8)，為討論周緣巖漿源區(qū)的構(gòu)造和巖漿事件提供了良好的依據(jù)。這些繼承鋯石均屬于玄武巖漿上升過程中從紅柳峽地區(qū)下白堊統(tǒng)及其更早地層中捕獲而來，它們的峰值年齡代表了阿爾金斷裂東部早白堊世晚期之前復(fù)雜的多期巖漿及構(gòu)造事件。

6.1 200～450 Ma繼承鋯石年齡

近年來，酒西盆地及其周緣地區(qū)下白堊統(tǒng)[28](圖9(a)—(e))及下—中侏羅統(tǒng)[29](圖9(f))碎屑鋯石年齡的報(bào)道為紅柳峽火山頸邊部的繼承鋯石提供了對(duì)比的基礎(chǔ)。紅柳峽赤金橋組碎屑鋯石顯示(256±33) Ma和(419±21) Ma雙年齡峰值[28](圖9(a))。旱峽下溝組碎屑鋯石年齡存在3個(gè)峰值，即(249±23) Ma、(419±17) Ma和(355±15) Ma，除此以外還存在少量600～1 000 Ma的鋯石年齡[28](圖9(b))。赤金鎮(zhèn)赤金橋組碎屑鋯石年齡分為兩組：其中200～500 Ma年齡組顯示(254±16) Ma、(299±8) Ma、(406±7) Ma和(345±7) Ma共4個(gè)主要的年齡峰值；1 400～1 600 Ma年齡組存在(1 775±10) Ma、(1 875±8) Ma、(2 204±5) Ma和(2 479±5) Ma共4個(gè)峰值(圖9(c))[28]。新民堡赤金堡組主要存在兩組年齡值：200～500 Ma顯示(242±5) Ma和(433±4) Ma兩個(gè)峰值，1 400～2 500 Ma顯示(1 880±3) Ma、(2 402±2) Ma和(2 275±2) Ma 3個(gè)峰值和若干次級(jí)峰值[28](圖9(d))。新民堡下溝組碎屑鋯石可分為兩組年齡，每組都存在較為復(fù)雜的年齡峰值：200～600 Ma年齡組顯示(290±4) Ma和(457±4) Ma兩個(gè)主峰和其他次級(jí)峰值((422±3) Ma、(354±3) Ma、(316±3) Ma、(388±2) Ma和(258±1) Ma) ，700～1 000 Ma年齡組存在一個(gè)(933±3) Ma的年齡主峰和其他次峰值(如(880±2) Ma和(756±1) Ma[28])(圖9(e))。鄂博梁剖面下—中侏羅統(tǒng)大煤溝組碎屑鋯石年齡顯示(422±42) Ma和(253±21) Ma雙峰值特征[29](圖9(f))。簡而言之，整體上本文報(bào)道的樣品D0201((249±5) Ma, (405±7Ma))和樣品D0301顯生宙的特征峰值年齡((420±6) Ma, 350 Ma)與彭楠等[28]報(bào)道的下白堊統(tǒng)和Cheng等[29]報(bào)道的下—中侏羅統(tǒng)碎屑鋯石主要年齡峰值十分吻合，表明本文報(bào)道的紅柳峽火山巖中的繼承鋯石來源于玄武質(zhì)巖漿在上升過程中捕獲中生界圍巖。但究其根源，這些吻合的年齡峰值反映的區(qū)域構(gòu)造意義尚需要從更大范圍去追索和對(duì)比。

圖9 酒西盆地下白堊統(tǒng)碎屑鋯石U-Pb年齡譜圖Fig.9 Relative age probability curves of the Lower Cretaceous detrital zircons from the Jiuxi Basin and its adjacent areas(a)—(e)據(jù)文獻(xiàn)[28]修改；(f)據(jù)文獻(xiàn)[29]；(g)—(h)為本文數(shù)據(jù)

Wang等[30]在位于阿爾金斷裂北部Aksay-Dangjin Pass剖面的偉晶巖巖脈(樣品NT-50M)中獲得了(397±4) Ma K-Ar加權(quán)坪年齡，從該剖面南部的一個(gè)糜棱巖黑云母樣品(AJ02B)中獲得了(248±4) Ma40Ar/39Ar年齡。這兩個(gè)年齡分別對(duì)應(yīng)了本文樣品D0201的兩個(gè)主峰值(405±7) Ma和(249±5) Ma(圖8)。靠近Dangjin Pass的一個(gè)花崗巖體獲得了(423±18) Ma鋯石U-Pb年齡[31]，與本文樣品D0301的主峰值((420±6) Ma)對(duì)應(yīng)(圖8)。在阿爾金斷裂南部，從一個(gè)鉀長石樣品(NT-5K)中獲得了(243±4) Ma加權(quán)坪年齡，東昆侖造山帶北部邊界兩個(gè)樣品(NT-1B和NT-2B)分別獲得了(244±3) Ma加權(quán)坪年齡和(246±3) Ma首選年齡[30]，對(duì)應(yīng)了本文樣品D0201的(249±5) Ma峰值年齡(圖8)。靠近阿爾金斷裂、位于羌塘盆地北緣的一個(gè)剪切帶內(nèi)糜棱巖化花崗巖中的黑云母40Ar/39Ar加權(quán)坪年齡為(253.0±1.7) Ma[32]。南阿爾金早古生代花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb定年結(jié)果表明，阿克提山花崗巖為(264±1) Ma，柴水溝花崗巖分別為(404±5) Ma、(406±4) Ma和(406±5) Ma，常春溝花崗巖分別為(411±5) Ma、(406±3) Ma，且末縣南依干村花崗巖體年齡分別為(352±4) Ma、(349±2) Ma、(343±3) Ma，阿克提山花崗巖為(265±2) Ma[33-34]。其中，這些404～411 Ma的花崗巖類的形成，與基性巖漿的底侵作用密切相關(guān)，而65 Ma的花崗巖類可能與阿爾金斷裂的走滑活動(dòng)產(chǎn)生局部熔融有關(guān)，343～352 Ma巖漿活動(dòng)可能與特提斯構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)[33-34]。由此可見，上述年齡值與本文樣品D0201和D0301繼承鋯石的幾個(gè)年齡峰值((405±7) Ma、(264±4) Ma和350 Ma)幾乎完全吻合(圖8)，揭示了其可靠的來源，也表明這些峰值反映的巖漿事件是區(qū)域性的，分布范圍較大。在南阿爾金茫崖地區(qū)的阿爾金斷裂附近發(fā)生的404～412 Ma基性巖漿的底侵作用、350 Ma巖漿活動(dòng)和264 Ma阿爾金斷裂的走滑活動(dòng)產(chǎn)生的局部熔融事件[33-34]已經(jīng)沿著阿爾金斷裂延伸到了其最東緣。更重要的是，這種年齡上的多次對(duì)應(yīng)暗示了阿爾金地體可能曾經(jīng)與祁連陸塊連接在一起，只是后期被阿爾金斷裂左旋錯(cuò)斷了到現(xiàn)在的位置。需要指出的是，位于紅柳峽火山巖SSW方向、直線距離約400 km的諾木洪地區(qū)在早古生代存在一次洋陸轉(zhuǎn)化的過程，玄武巖巖片的鋯石SHRIMP年齡為(419±5) Ma，代表火山巖形成(即洋盆形成)于晚志留世，變火山巖巖片(代表了洋盆關(guān)閉發(fā)生俯沖階段的產(chǎn)物)的鋯石SHRIMP年齡為(401±6) Ma，形成于早泥盆世[35]。上述兩個(gè)年齡與紅柳峽火山巖火山頸邊部兩個(gè)樣品繼承鋯石的最大峰值(分別為(420±6) Ma和(405±7) Ma，圖8)也十分吻合。諾木洪地區(qū)早古生代洋盆形成和消亡事件是否已經(jīng)影響到了酒西盆地以及是如何影響的還需要進(jìn)一步研究。

6.2 大于450 Ma繼承鋯石揭示的構(gòu)造事件

大于450 Ma的繼承鋯石數(shù)目有限，僅做適當(dāng)解讀。李海兵等[36]報(bào)道了阿爾金斷裂帶中段花崗質(zhì)和角閃質(zhì)糜棱巖中存在461～547 Ma的次渾圓柱狀鋯石，其中的3個(gè)年齡組：(239.6±10.1) Ma與(244.7±6.8) Ma年齡組、(470.8±10.9) Ma、(489.9±44.8) Ma與(492.1±6.2) Ma年齡組和(487.9±5.5) Ma、(548.0±12.5) Ma與(513.7±44.2) Ma年齡組分別對(duì)應(yīng)了繼承鋯石的峰值年齡(249±5) Ma、(486±5) Ma和(544±1) Ma或者(546±2) Ma(圖8)。這些年齡與阿爾金斷裂的走滑剪切作用無關(guān)[36]，可能代表了阿爾金和祁連山構(gòu)造帶早古生代碰撞作用[37-38]。另外，紅柳溝—拉配泉構(gòu)造帶中段阿爾金山喀臘大灣地區(qū)中酸性火山巖SHRIMP U-Pb年齡分布在(477.6±4.9)～(485.4±3.9)Ma，在誤差范圍內(nèi)與(486±5) Ma(圖8(b))一致，被認(rèn)為代表了一期中酸性巖漿噴發(fā)活動(dòng)[39]。此外，楊經(jīng)綏等[40]報(bào)道了第一個(gè)北阿爾金地區(qū)蛇綠巖(米蘭紅柳溝蛇綠巖)的鋯石SHRIMP U-Pb同位素年齡((479±8) Ma)，該年齡與阿爾金斷裂帶東部的北祁連縫合帶可對(duì)比，認(rèn)為兩個(gè)帶曾經(jīng)是一個(gè)帶。

綜上可以明顯看出，樣品D0201和D0301中600～2 400 Ma的鋯石年齡峰值(如976 Ma，1 146 Ma，1 458 Ma，1 598 Ma，2 347 Ma)還不能在酒西盆地及其周緣地區(qū)中生界碎屑鋯石年齡中找到對(duì)應(yīng)值[28-29](圖9(a)—(f))，但仍有跡可循。赤金鎮(zhèn)和新民堡地區(qū)下白堊統(tǒng)[28](圖9(c), (e))分別出現(xiàn)了較多的1 650～2 600 Ma和700 ～1 000 Ma的碎屑鋯石。彭楠等[28]認(rèn)為這些古老碎屑鋯石應(yīng)來自東北緣的庫魯克塔格和敦煌地塊地區(qū)。王忠梅等[41]依據(jù)在紅柳峽石榴石斜長角閃巖原巖中獲得的鋯石LA-ICP-MS U-Pb結(jié)晶年齡(1 611±6) Ma，推斷在中元古代早期該區(qū)有一次巖漿-熱事件。而這個(gè)時(shí)期的鋯石年代學(xué)證據(jù)在本文研究的紅柳峽火山頸邊部獲取的樣品中有所體現(xiàn)((1 598±3) Ma，圖8)。靠近阿爾金斷裂的安西北部地區(qū)分布有大套巖漿雜巖體，Wang等[42]獲得了910 Ma鋯石結(jié)晶年齡，這與本文樣品D0301的910 Ma次級(jí)年齡峰值一致。進(jìn)一步認(rèn)為，安西北部可能存在大范圍的新元古代早期巖漿事件[42]。這些巖漿事件同樣也記錄在了本文研究的兩個(gè)樣品(D0201和D0301)中，只是峰值不甚明顯。然而，旱峽(圖9(b))和新民堡(圖9(e))這個(gè)年齡階段的鋯石呈現(xiàn)了較為集中的峰值。除此以外，新民堡和旱峽下白堊統(tǒng)下溝組見少量600～900 Ma鋯石，本文報(bào)道的兩個(gè)樣品中也存在同期的繼承鋯石。結(jié)合古水流特征初步認(rèn)為它們來自中祁連地塊[28]。由于大于450 Ma的繼承鋯石個(gè)數(shù)有限，其區(qū)域構(gòu)造意義還需進(jìn)一步探討。

7 結(jié) 論

(1)紅柳峽火山頸樣品(D0101)普遍存在長柱狀鋯石，其Th/U比值為1.02～5.27，結(jié)合CL圖像和鋯石的微量元素特征判斷，屬于典型的巖漿結(jié)晶鋯石。它們的LA-ICP-MS U-Pb諧和年齡分布于(98±2)～(123±2) Ma之間，其加權(quán)平均年齡為(109±1.6) Ma，代表紅柳峽玄武巖形成年齡。

(2)紅柳峽火山頸周緣兩個(gè)樣品(D0201和D0301)存在另一種鋯石類型，CL圖像顯示其為次圓狀或橢圓形繼承鋯石，且絕大部分具有核、幔結(jié)構(gòu)，幔部發(fā)育較好的巖漿振蕩環(huán)帶和扇狀分帶結(jié)構(gòu)。結(jié)合鋯石的CL圖像、Th/U比值和微量元素特征判斷它們?yōu)槔^承原巖的巖漿型鋯石。其LA-ICP-MS U-Pb年齡分布在(138±2)～(2 376±74)Ma，展現(xiàn)了復(fù)雜的年齡峰值。

(3)紅柳峽火山頸周緣兩個(gè)樣品的繼承鋯石峰值年齡密切響應(yīng)了阿爾金斷裂早白堊世晚期之前復(fù)雜的多期巖漿及構(gòu)造事件。顯生宙的繼承鋯石特征年齡峰值與酒西盆地下白堊統(tǒng)碎屑鋯石的年齡峰值十分吻合，表明這些繼承鋯石為巖漿在上升過程中捕獲周圍中生界物質(zhì)而來。其中，樣品D0301中140 Ma峰值揭示了紅柳峽地區(qū)可能存在尚未報(bào)道的另一期火山活動(dòng)，或者反映了阿爾金斷裂帶再活動(dòng)的時(shí)期。樣品D0201主峰值年齡405 Ma、264 Ma和樣品D0301的350 Ma次級(jí)峰值年齡與阿爾金地體早古生代花崗巖鋯石年結(jié)果吻合，暗示了阿爾金地體可能曾經(jīng)與祁連陸塊連接在一起。

致謝:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激光燒蝕等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)微區(qū)分析實(shí)驗(yàn)室工作人員在鋯石U-Pb同位素定年中給予耐心指導(dǎo)和幫助，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所彭楠博士分享了酒西盆地下白堊統(tǒng)碎屑鋯石年齡的原始數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)解釋已經(jīng)發(fā)表)，中國地質(zhì)大學(xué)(北京)研究生白宇明、姜文欽和高磊在野外采樣、部分室內(nèi)研究中付出了勞動(dòng)，在此一并表示感謝！

[1] 楊經(jīng)綏, 孟繁聰, 張建新, 等. 重新認(rèn)識(shí)阿爾金斷裂東段紅柳峽火山巖的時(shí)代及構(gòu)造意義 [J]. 中國科學(xué):D輯, 2001, 31(12): 83-89.

[2] 王曉豐, 張志誠, 郭召杰, 等. 酒西盆地南緣旱峽早白堊世火山巖地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義 [J]. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 2004, 10(4): 569-577.

[3] 王方成, 王凡, 張國旭, 等. 甘肅西部紅柳峽火山頸火山巖地球化學(xué)特征及意義 [J]. 礦物巖石, 2012, 32(1): 55-60.

[4] 湯文豪, 張志誠, 李建鋒, 等. 阿爾金斷裂東端白堊紀(jì)火山巖地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義 [J]. 地學(xué)前緣, 2012, 19(4): 51-62.

[5] 李璞. 甘肅玉門紅柳峽第三紀(jì)火山頸的報(bào)導(dǎo) [J]. 地質(zhì)科學(xué), 1959, 2(11): 341-342.

[6] 中國科學(xué)院地質(zhì)研究所. 祁連山地質(zhì)志(第二卷第二分冊(cè))[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1962: 116-140.

[7] 劉金坤, 鄭禾杰, 鄭國棟. 酒西盆地玄武巖的巖性特征及時(shí)代 [J]. 蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 1987, 23(3): 104-113.

[8] 潘桂棠, 王培生, 徐耀榮, 等. 青藏高原新生代構(gòu)造演化 [M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 1990: 32-68.

[9] 解廣轟, 劉叢強(qiáng), 增田彰正, 等. 青藏高原周邊地區(qū)新生代火山巖的地球化學(xué)特征——古老富集地幔存在的證據(jù) [M]//劉若新. 中國新生代火山巖: 年代學(xué)與地球化學(xué). 北京: 地震出版社, 1992：400-427.

[10] 賴紹聰. 青藏高原新生代火山巖礦物化學(xué)及其巖石學(xué)意義——以玉門、可可西里及芒康巖區(qū)為例 [J]. 礦物學(xué)報(bào), 1999, 19(2): 236-244.

[11] 曠紅偉, 柳永清, 劉燕學(xué), 等. 興蒙造山區(qū)及鄰區(qū)早白堊世盆地巖石地層格架與沉積古地理演化[J]. 地質(zhì)通報(bào), 32(7): 1063-1084.

[12] 曾令森, 楊經(jīng)綏, 李海兵. 青藏高原北緣紅柳峽富鋯安山巖脈的成因: 鈣長石分離結(jié)晶作用和鋯石的異常溶解 [J]. 中國地質(zhì), 2006, 33(2): 326-331.

[13] 彭楠, 曠紅偉, 柳永清. 北祁連—酒西地區(qū)早白堊世盆地沉積特征與古地理演化 [J]. 地學(xué)前緣, 2011, 18(4): 77-87.

[14] 甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部地質(zhì)專報(bào): 區(qū)域地質(zhì)(第19號(hào)). 甘肅省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 1989: 1-961.

[15] 馮益民, 吳漢泉. 祁連山及其鄰區(qū)古生代以來大地構(gòu)造演化初探[J]. 西北地質(zhì)科學(xué), 1992, 13(2):61-70.

[16] 李?yuàn)^其, 王成善, 王崇孝. 酒泉早白堊世盆地群構(gòu)造特征和成因[J].地質(zhì)學(xué)報(bào), 2006, 80(2):181-191.

[17] 趙文智.中國西北地區(qū)侏羅紀(jì)原型盆地形成與演化[M].北京:地質(zhì)出版社, 2000：1-270.

[18] 劉寶睿, 楊克繩, 劉東艷.論河西走廊陸盆的演化和最終形成[J].地質(zhì)論評(píng), 2009, 55(1): 25-31.

[19] WIEDENBECK M, ALLé P, CORFU F, et al. Three natural zircon standards for U-Th-Pb, Lu-Hf, trace-element and REE analyses [J]. Geostandards Newsletter, 1995, 19(1): 1-23.

[20] WIEDENBECK M, HANCHAR J M, PECK W H, et al. Further characterisation of the 91500 zircon crystal [J]. Geostandards and Geoanalytical Research, 2004, 28(1): 9-39.

[21] BLACK L P, GULSON B L. The age of the Mud Tank carbonatite, Strangways Range, Northern Territory [J]. BMR Journal of Australian Geology and Geophysics, 1978, 3: 227-232.

[22] LIU Y S, HU Z C, GAO S, et al. In situ analysis of major and trace elements of anhydrous minerals by LA-ICP-MS without applying an internal standard [J]. Chemical Geology, 2008,257(1/2): 34-43.

[23] SUN S S, MCDONOUGH W F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts:Implications for mantle composition and processes [M]//SAUNDERS A D, NORRY M J. Magmatism in Ocean Basins. London: Geological Society of Lodon, 1989: 313-345.

[24] 袁洪林, 吳福元, 高山, 等. 東北地區(qū)新生代侵入體的鋯石激光探針U-Pb年齡測(cè)定與稀土元素成分分析 [J]. 科學(xué)通報(bào), 2003, 48(14): 1511-1520.

[25] 李海兵, 楊經(jīng)綏. 青藏高原北部白堊紀(jì)隆升的證據(jù) [J]. 地學(xué)前緣, 2004, 11(4): 345-359.

[26] KEAY S, STEELE D, COMPSTON W. Identifying granite sources by SHRIMP U-Pb zircon geochronology: An application to the Lachlan foldbelt [J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1999, 137: 323-341.

[27] 朱弟成, 潘桂棠, 莫宣學(xué), 等. 特提斯喜馬拉雅桑秀組英安巖鋯石SHRIMP年齡及其意義 [J]. 科學(xué)通報(bào), 2005, 50(4): 375-379.

[28] 彭楠, 柳永清, 曠紅偉, 等. 北祁連—北山地區(qū)早白堊世盆地物源分析——來自古水流、礫石組分、砂巖組分和碎屑鋯石年齡的證據(jù) [J]. 地質(zhì)通報(bào), 2013, 32(2/3):456-475.

[29] CHENG F, JOLIVET M, FU S T, et al. Large-scale displacement along the Altyn Tagh Fault (North Tibet) since its Eocene initiation: Insight from detrital zircon U-Pb geochronology and subsurface data [J]. Tectonophysics, 2016, 677/678: 261-279.

[30] WANG Y, ZHANG X M, WANG E C, et al.40Ar/39Ar thermochronological evidence for formation and Mesozoic evolution of the northern-central segment of the Altyn Tagh fault system in the northern Tibetan Plateau [J]. GSA Bulletin, 2005, 117(9/10): 1336-1346.

[31] DELVILLE N, ARNAUD N, MONTEL J M, et al. Paleozoic to Cenozoic deformation along the Altyn Tagh Fault in the Altun Shan Massif area, eastern Qilian Shan, northeastern Tibet, China [M]//HENDRIX M S, DAVIS G A. Paleozoic and Mesozoic Tectonic Evolution of Central and Eastern Asia: From Continental Assembly to Intracontinental Deformation. Boulder: Geological Society of America, 2001: 269-292.

[32] 崔軍文, 唐哲民, 鄧晉福, 等. 阿爾金斷裂系 [M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 1998: 1-249.

[33] 吳才來, 郜源紅, 雷敏, 等. 南阿爾金茫崖地區(qū)花崗巖類鋯石SHRIMP U-Pb定年、Lu-Hf 同位素特征及巖石成因 [J]. 巖石學(xué)報(bào), 2014, 30(8): 2297-2323.

[34] 吳才來, 雷敏, 吳迪, 等. 南阿爾金古生代花崗巖U-Pb定年及巖漿活動(dòng)對(duì)造山帶構(gòu)造演化的響應(yīng) [J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 2016, 90(9): 2276-2315.

[35] 朱云海, 林啟祥, 賈春興, 等. 東昆侖造山帶早古生代火山巖鋯石SHRIMP年齡及其地質(zhì)意義 [J]. 中國科學(xué): D輯, 2005,35(12):1112-1119.

[36] 李海兵, 楊經(jīng)綏, 許志琴, 等. 阿爾金斷裂印支期走滑的地質(zhì)及同位素證據(jù) [J]. 科學(xué)通報(bào), 2001, 46(16): 1333-1338.

[37] 楊經(jīng)綏, 許志琴, 李海兵, 等. 柴北緣大柴旦榴輝巖的發(fā)現(xiàn)及區(qū)域構(gòu)造意義 [J]. 科學(xué)通報(bào), 1998, 43(14): 1544-1549.

[38] 張建新, 張澤明, 許志琴, 等. 阿爾金構(gòu)造帶西段榴輝巖的Sm-Nd及U-Pb年齡 [J]. 科學(xué)通報(bào), 1999, 44(10): 1109-1112.

[39] 陳柏林, 李松彬, 蔣榮寶, 等. 阿爾金喀臘大灣地區(qū)中酸性火山巖SHRIMP年齡及其構(gòu)造環(huán)境 [J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 2016, 90(4): 708-727.

[40] 楊經(jīng)綏, 史仁燈, 吳才來, 等. 北阿爾金地區(qū)米蘭紅柳溝蛇綠巖的巖石學(xué)特征和SHRIMP定年 [J]. 巖石學(xué)報(bào), 2008, 24(7): 1567-1584.

[41] 王忠梅, 肖文交, 韓春明, 等. 甘肅敦煌紅柳峽地區(qū)石榴石斜長角閃巖的變質(zhì)特征、鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義 [J]. 巖石學(xué)報(bào), 2013, 29(5): 1685-1697.

[42] WANG C, LIU L, YANG W Q, et al. Provenance and ages of the Altyn Complex in Altyn Tagh: implications for the early Neoproterozoic evolution of northwestern China [J]. Precambrian Research, 2013, 230: 193-208.