新疆且末阿爾金斷裂南緣斜長(zhǎng)片麻巖鋯石U-Pb測(cè)年及其地質(zhì)意義

宋衛(wèi)衛(wèi),黃建華，王煥志, 張峰 ,陳傳浩 ,張中欣

(1.中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院 ，山東 濟(jì)南 250013；2.煙臺(tái)市自然資源和規(guī)劃局，山東 煙臺(tái) 264003)

阿爾金山地處青藏高原北緣，塔里木板塊與東昆侖褶皺系交接部位，是一個(gè)經(jīng)歷過(guò)多期復(fù)雜地質(zhì)演化歷史，由不同構(gòu)造層次、不同時(shí)期和形成于不同構(gòu)造環(huán)境地質(zhì)體所組成的復(fù)合造山帶[1]。在阿爾金碰撞造山帶西段,阿爾金地塊分布有一套古老變質(zhì)巖系：南部的阿爾金巖群與北部的米蘭巖群，巖石變質(zhì)程度高，經(jīng)歷了角閃巖相，局部達(dá)麻粒巖相區(qū)域變質(zhì)作用的改造[2-3]?！段鞅眳^(qū)區(qū)域地層》中將這套變質(zhì)巖系稱為敦煌雜巖，把時(shí)代定為新太古代—古元古代[4]。《新疆維吾爾自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志》認(rèn)為該變質(zhì)巖系時(shí)代歸屬為古元古代。目前尚缺乏準(zhǔn)確的同位素測(cè)年數(shù)據(jù)，對(duì)阿爾金是否存在新太古代—古元古代變質(zhì)基底[5]存在爭(zhēng)論。由于特殊的地理位置，阿爾金地塊南緣西段大部分被沙漠覆蓋，該地區(qū)未發(fā)現(xiàn)阿爾金變質(zhì)地層出露。在且末大石門地區(qū)阿爾金地塊南緣斷裂構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)新發(fā)現(xiàn)了多處黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖塊體。該文對(duì)黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖塊體開(kāi)展了LA-ICP-MS 單顆粒鋯石U-Pb 年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，探討阿爾金山變質(zhì)基底的時(shí)代，并初步探討其地質(zhì)意義。

1 地質(zhì)概況

阿爾金地塊南緣主斷裂位于研究區(qū)中部，西起薩爾干吉，東經(jīng)大石門向NEE延伸。阿爾金地塊南緣斷裂為東昆侖褶皺系與塔里木地塊2個(gè)Ⅰ級(jí)大地構(gòu)造單元的界線，為超巖石圈深大斷裂，形成于新元古代，具多期活動(dòng)的特征，是塔里木板塊漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化史中拉張-裂解-碰撞等構(gòu)造活動(dòng)的產(chǎn)物[6]。大石門地區(qū)位于阿爾金地塊南緣主斷裂北側(cè)，出露為構(gòu)造混雜巖帶，主要巖性組合包括：元古代黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、石炭紀(jì)沉積巖(托庫(kù)孜達(dá)坂群下段)、火山巖(托庫(kù)孜達(dá)坂群中段)、石炭紀(jì)葉桑崗蛇綠巖、二疊紀(jì)陸源沉積巖、三疊紀(jì)酸性侵入體呈大小不等的巖塊產(chǎn)出，多以斷層接觸。其中黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖塊體為該次工作第一次發(fā)現(xiàn)，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料推測(cè)該巖塊來(lái)自于阿爾金構(gòu)造帶變質(zhì)基底阿爾金巖群[1]。

2 采樣分析方法與巖石化學(xué)特征

2.1 樣品描述

采樣點(diǎn)位于且末縣南大石門地區(qū)阿爾金地塊南緣構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)，所采樣品來(lái)自于灰色黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖巖塊(巖塊在地表呈透鏡體狀出露，最寬6m，長(zhǎng)30m)，原巖樣品重約10kg。黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖塊體靠近北部，周圍為糜棱巖化的紫色葉桑崗石英砂巖基質(zhì)、破碎的灰綠色托庫(kù)孜達(dá)坂組下段長(zhǎng)石雜砂巖碎裂角礫巖，南部為晚古生代蛇紋石化的鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖(圖1)。

1—Ⅰ級(jí)大地構(gòu)造單元的界線；2—Ⅰ級(jí)大地構(gòu)造單元的界線；3—Ⅰ級(jí)大地構(gòu)造單元的界線；塔里木南緣隆起區(qū)；阿中地塊；東昆侖弧盆系；7—全新統(tǒng)沖洪積物；8—下石炭統(tǒng)托庫(kù)孜達(dá)坂組；9—下二疊統(tǒng)葉桑崗組；10—早石炭世花崗巖；11—采樣點(diǎn)位；12—斷層；13—鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖塊；14—黑云斜長(zhǎng)片麻巖巖塊 圖1 阿爾金地塊南緣大石門地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(根據(jù)作者實(shí)測(cè)資料修編)

斜長(zhǎng)角閃巖樣品呈灰色，片狀、柱狀、粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。主要礦物組成為斜長(zhǎng)石(35%～40%)、角閃石(20%～25%)、黑云母(10%～15%)、石英(10%～15%)、碳酸鹽礦物(2%～4%)，副礦物(小于2% )主要為鋯石、磷灰石、榍石及少量不透明礦物(圖2)。

圖2 黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖巖相學(xué)特征

2.2 分析方法與條件

原巖樣品在河北省欣航測(cè)繪院巖礦試驗(yàn)測(cè)試中心加工制作成靶，并進(jìn)行反射光、透射光和CL 圖像照相。LA-ICP-MS鋯石 U-Pb同位素分析在中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東局測(cè)試中心完成。測(cè)試前通過(guò)反射光、透射光、CL圖像選擇鋯石測(cè)點(diǎn)位置，首先選擇沒(méi)有裂隙和包裹體部位，同時(shí)觀察鋯石的結(jié)構(gòu)形態(tài)，避開(kāi)不同世代鋯石的混合區(qū)域。詳細(xì)分析步驟和數(shù)據(jù)處理方法參見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)[7-10]。

2.3 巖石化學(xué)特征

斜長(zhǎng)角閃巖中SiO2的含量為69.16%，TiO2含量為0.61%，K2O 含量為3.24%。微量元素標(biāo)準(zhǔn)化圖(圖3a)顯示，富集大離子親石元素Rb,Th,K,La,Zr等;虧損Sr,Ti;其中Sr的含量為63.6×10-6;Ti含量為2997×10-6;Sr,Ti的虧損可能指示斜長(zhǎng)石和鈦鐵礦的分離結(jié)晶有關(guān)。稀土元素總量213.12×10-6，LREE/HREE=6.27，輕重稀土元素分餾明顯，REE標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖標(biāo) (圖3b)顯示，輕稀土元素具有相對(duì)富集的右傾特征，且表現(xiàn)出負(fù)銪異常(δEu=0.71)。

圖3 黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖微量元素標(biāo)準(zhǔn)化圖(a)REE標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(b)

3 分析結(jié)果和解釋

黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖樣品中的鋯石分為2類：一類鋯石呈橢圓或長(zhǎng)柱—柱狀，顆粒較大，100～150μm，多數(shù)長(zhǎng)寬比為2∶1～3∶1，陰極發(fā)光圖像(圖4)顯示該類鋯石多為自形—半自形結(jié)構(gòu)，顏色較亮，多數(shù)能見(jiàn)到巖漿環(huán)帶結(jié)構(gòu)，具有明顯的巖漿鋯石特征；另一類鋯石呈橢圓或不規(guī)則狀，顆粒較小，多在 50～100μm，長(zhǎng)寬比為1∶1～1.5∶1，陰極發(fā)光圖像(圖4)顯示，大部分鋯石晶形不完整，總體顏色較暗，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，韻律環(huán)帶、面狀和斑雜狀分帶都有出現(xiàn)，部分鋯石核邊結(jié)構(gòu)明顯，具有明顯的變質(zhì)成因特征。

圖4 鋯石陰極發(fā)光圖像和207Pb/206Pb年齡測(cè)試結(jié)果

共分析了30 個(gè)點(diǎn)，其中3個(gè)點(diǎn)測(cè)試誤差較大，為無(wú)效測(cè)點(diǎn)，有效測(cè)點(diǎn)為28個(gè)。28 個(gè)有效測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)均分布在諧和線上或其附近(圖5)，表明這些鋯石顆粒在形成U-Pb同位素體系時(shí)是封閉的，沒(méi)有發(fā)生Pb同位素的丟失或U的加入，樣品的鋯石U-Pb年齡在誤差范圍內(nèi)可信。28顆鋯石的207Pb/206Pb年齡變化于(1784±41)～(26±51)Ma 之間，年齡加權(quán)平均值主要分為2 組：2130±27Ma(MSWD=0.21，n=15)和(2520±23)Ma(MSWD=0.06，n=12)。第一組年齡(2130±27Ma)的鋯石部分內(nèi)部顯示面狀分帶，邊部發(fā)育比較亮的變質(zhì)邊，顯示變質(zhì)成因鋯石特征，該年齡可解釋為黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖的峰期變質(zhì)年齡。第二組年齡(2520±23)Ma的鋯石，具有巖漿環(huán)帶，鋯石微量元素分析顯示輕稀土元素虧損、重稀土元素富集的左傾配分模式，以及Ce 的正異常和Eu 的負(fù)異常[11-12]，顯示巖漿鋯石特征，表明該年齡為黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖原巖巖體侵位年齡(表1)。

4 地質(zhì)意義

(1)對(duì)阿爾金地塊南緣構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)的黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb 定年分析，確定黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖原巖形成年齡為(2520±23)Ma，變質(zhì)年齡為(2130±27)Ma。

圖5 巖漿鋯石(a)和變質(zhì)鋯石(b)的U-Pb 年齡諧和圖

表1 黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖鋯石LA-ICP-MSU-Pb定年結(jié)果

測(cè)試點(diǎn)號(hào)含量/10-6PbThUTh/U同位素比值年齡207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ11513221.720.18330.005612.74340.37580.50410.013826845126612826315923538882.310.1090.00254.76490.10560.31350.0043178441177919175821368881031.170.16660.003310.68660.20570.45990.00725233324961824393141323205571.740.1490.0033.63930.07420.17490.002423353515581610391354091610.670.13150.00337.65080.17670.41830.00621184421912122532761762333211.380.1480.00278.51150.15910.41120.005123243222871722202473836812.280.13280.00326.86710.16230.36970.00532135422094212028258901251701.360.13390.00267.54920.14070.40280.004721503421791721822296499718281.830.05740.00140.24020.0070.030.00075065621961914105547851.800.16630.003711.41540.23750.4910.0066252137255820257529111421282391.870.16330.003810.45270.24140.45740.007525004024762224283312221462741.880.05640.00190.51340.01550.06560.0011478744211041071352861001.160.13220.00466.96780.19060.37940.0125212761210724207358145356741.310.16650.003512.30810.25750.52990.00732524352628202741311563881501.710.10870.00225.04310.10070.33250.004617893718271718502216631031251.220.1320.0046.80690.22520.36890.00682125542087292024321798732403.280.13020.00386.2940.19750.34670.0069210252201828191933181021382451.780.110.00244.9870.1080.32540.0047180039181718181623194042651.540.16860.00610.75780.41370.45850.0122544602502362433532013132617945.510.05420.00130.50040.01190.06640.00093895241284146213349480.960.16470.004710.76010.31580.4720.0092250649250327249240221952454141.690.13120.00296.59890.1580.36130.00562115392059211988272370451824.070.11570.00265.32360.12740.33060.0049189240187321184124241191251851.470.16610.003211.05030.21960.47870.0066252032252719252129251273521500.430.16540.003210.72720.20530.4670.00632522322500182470282688961361.410.16630.003310.88720.21960.47170.00722521332514192491322776751602.140.13120.00436.82060.24020.37290.006211456208831204328285450861.710.16640.003610.74910.22440.46530.006325223625022024632829971561941.250.13460.00296.78620.13620.3630.0052159372084181996243077521803.450.13060.00366.40760.20060.3520.0071210649203328194434

注：LA-ICP-MS U-Pb同位素含量和年齡測(cè)試在中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東局測(cè)試中心完成，使用Andersen 等的軟件進(jìn)行了普通鉛校正。

(2)東昆侖北部較多的1800～2000Ma 的年齡信息表明，在古元古代末期發(fā)生了一次強(qiáng)烈的構(gòu)造熱事件，并引起金水口巖群的最后固結(jié)[13]，黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖的變質(zhì)年齡時(shí)代 (2130±27) Ma與該期構(gòu)造-熱事件相吻合。

(3)根據(jù)區(qū)域資料和作者野外調(diào)查工作，顯示該黑云斜長(zhǎng)片麻巖塊來(lái)自于阿爾金山結(jié)晶基底的阿爾金群，原巖形成年齡為(2520±23)Ma，這也印證了阿爾金山變質(zhì)基底巖系的形成時(shí)代為新太古代—古元古代。