北京云蒙山片麻狀花崗巖鋯石SHRIMP定年及其地質(zhì)意義

東天山天湖至星星峽地區(qū)廣泛分布著片麻狀花崗巖,顧連興等(1990)和張遵忠等(2004)基于rb—sr等時線年齡為707.7±4.9ma的結(jié)果,提出天湖東巖體最有可能形成于澄江運動造山晚期的擠壓一拉張構(gòu)造轉(zhuǎn)折環(huán)境。因此,天湖東巖體的形成時代直接關(guān)系到對東天山造山帶構(gòu)造演化歷史的認識。我們的研究認為該巖體的地質(zhì)產(chǎn)狀和巖石特征均有別于東天山的元古宙巨眼球片麻狀花崗巖,故對天湖東二長花崗巖中的鋯石作了shrimpu-pb年齡分析。研究中測定的18粒鋯石中沒有發(fā)現(xiàn)任何元古宙殘留鋯石和相關(guān)的年齡信息,由17個測點的~(206)pb/~(238)u加權(quán)平均年齡為466.5±9.8(2σ)ma,可以確定天湖東巖體為早古生代花崗巖,而不是元古宙(或澄江期)花崗巖?；谠睾蚽d-sr同位素組成的研究結(jié)果,它們具有島弧鈣堿性巖漿巖的地球化學(xué)特征。該研究結(jié)果與東、西天山造山帶其它地區(qū)獲得的大量早古生代花崗巖的年齡具一致性。本研究結(jié)果對揭示早古生代古亞洲洋部分洋盆的閉合時間提供了重要的依據(jù)。

對東?？h磨山片麻狀堿性花崗巖中變質(zhì)鋯石和變質(zhì)復(fù)合鋯石進行shrimpu-pb定年:①對變質(zhì)鋯石和變質(zhì)復(fù)合鋯石的新殼共測定8個點,其206pb/238u加權(quán)平均年齡為212±3.6ma(mswd=7.55),反映了磨山片麻狀堿性花崗巖的變質(zhì)時間,即成巖時間,屬于印支期,相當(dāng)于晚三疊世;②變質(zhì)復(fù)合鋯石的老核(繼承鋯石),多為發(fā)育有規(guī)則韻律環(huán)帶的巖漿碎屑鋯石,對其中3個顆粒進行了測定,u-pb年齡分別為866ma、378ma和370ma,暗示其來源是異地多時代的。同時還表明其寄主巖的原巖應(yīng)是沉積巖,其時代不會早于晚古生代。

報道了滇西騰沖地塊片麻狀花崗巖的鋯石u-pb年齡。區(qū)域地質(zhì)和巖相特征表明,片麻狀花崗巖為巖漿成因,并經(jīng)歷了后期深熔作用。24顆鋯石測得24個年齡數(shù)據(jù)中,1顆繼承鋯石的206pb/238u年齡為537.5±5.6ma,2顆巖漿鋯石的206pb/238u平均年齡為456ma,3顆深熔鋯石的206pb/238u平均年齡為117ma,18顆深熔鋯石的robust(median)206pb/238u年齡為66.2-+47ma。上述結(jié)果表明,花崗巖形成于早古生代,而后在白堊紀發(fā)生深熔作用,可能是特提斯演化過程中的巖漿響應(yīng)。

新疆東部哈爾里克山出露大量閃長巖和花崗巖巖體,在小鋪一帶,巖體發(fā)育片麻狀構(gòu)造,其圍巖為一套變質(zhì)巖系.對小鋪西側(cè)片麻狀黑云母花崗巖鋯石shrimpu-pb定年研究,獲得(311±9)ma的206pb/238u表面年齡.結(jié)合巖體及鋯石的礦物學(xué)特征,該年齡被解釋為片麻狀黑云母花崗巖巖體的侵位年齡.結(jié)合前人的研究資料,筆者推測該片麻狀黑云母花崗巖形成于弧后伸展構(gòu)造環(huán)境,其片麻狀構(gòu)造的發(fā)育與伸展作用有密切關(guān)系,小鋪一帶變質(zhì)作用的下限年齡為(311±9)ma.

在塔里木盆地西南緣發(fā)現(xiàn)多個片麻狀英云閃長巖,巖體表現(xiàn)為高si、al、na,富集輕稀土元素、大離子親石元素和高場強元素的zr、hf、ti,虧損重稀土元素和高場強元素p、ni、cr,地球化學(xué)具有a型花崗巖的特征。通過鋯石shrimpu-pb測年,獲得3組年齡:第一組年齡,t=(1970±47)ma(n=4,mswd=2.4),代表巖漿捕獲的繼承鋯石年齡;第二組年齡,t=(764±33)ma(n=4,mswd=2.50),代表巖漿結(jié)晶年齡;第三組年齡,t=(424±16)ma(n=6,mswd=1.03),代表加里東期構(gòu)造事件年齡。t=(764±33)ma的鋯石年齡可能是塔里木地塊在新元古代末期rodinia超大陸裂解巖漿活動的記錄,對約束該區(qū)地層時代、研究地質(zhì)構(gòu)造演化提供了重要信息。

云南西部中緬邊界的怒江一帶被認為是青藏高原向東南逃逸的通道,但位于通道之中、紅河-哀牢山走滑剪切帶與高黎貢山剪切帶之間的貢山地塊應(yīng)屬于哪一個大地構(gòu)造單元的組分,目前尚不清楚.通過對云南福貢縣馬吉一帶古當(dāng)河片麻狀花崗巖鋯石shrimp年齡測定,確定該花崗巖的巖漿結(jié)晶年齡為(487±11)ma,并發(fā)現(xiàn)鋯石具有773～794ma的殘核,該年齡可以與印度板塊內(nèi)部及喜馬拉雅造山帶中發(fā)育大量同時代的花崗質(zhì)巖石相對比,表明與印度大陸有非常密切的親緣關(guān)系,該研究對揭示滇西地區(qū)怒江流域的構(gòu)造屬性有重要意義.

利源復(fù)式花崗巖體位于粵贛二省交界部位,處在"粵北樂昌-連平鎢錫鉛鋅成礦帶"的南東段,主要由中粒斑狀黑云母二長花崗巖(主體)和細粒黑云母鉀(二)長花崗巖(補體)組成,為弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列的巖石。應(yīng)用高精度的鋯石shrimpu-pb法,獲得前者的成巖年齡為(227.2±4.4)ma(mswd=3.4),屬于印支期。結(jié)合巖石地球化學(xué)特征及區(qū)域成礦特征分析,認為補體花崗巖可能形成于燕山早期。

用shrimp測定了岡底斯巖帶西段麥拉山口巖體同碰撞黑云母二長花崗巖鋯石的u-pb年齡,黑云母二長花崗巖鋯石shrimpu-pb年齡為47.1±1.1ma。這就為前人提出的雅魯藏布江地區(qū)洋盆閉合、板塊開始碰撞的時間為50ma左右提供了同位素年代學(xué)的證據(jù)。

德宗花崗質(zhì)片麻巖體侵位于蒙拉組地層之中。陰極發(fā)光分析表明,樣品的鋯石具巖漿成因特點,離子探針(shrimp)u-pb同位素年齡為(209±6.9)ma,時代為晚三疊世。同時,對該樣品中的黑云母進行40ar-39ar測年,其結(jié)果為(105.2±1.7)ma。這些精確的年齡數(shù)據(jù)不僅進一步厘定了岡底斯地區(qū)的確存在晚印支期巖漿活動,也為該區(qū)蒙拉組變質(zhì)變形的確定提供了科學(xué)依據(jù)。

粵贛交界處的利源復(fù)式花崗巖體位于"粵北樂昌-連平鎢錫鉛鋅成礦帶"的南東段,大東山-貴東東西向巖漿巖-斷裂帶與北東向九連山復(fù)式褶皺帶的復(fù)合部位,出露面積約100km2,呈橢圓狀,近北東向展布。近年因在該復(fù)式花崗巖體南接觸帶發(fā)現(xiàn)了具有中型規(guī)模的雞啼石鎢礦床及研究,認為該區(qū)找礦潛力巨

野外地質(zhì)關(guān)系及巖相學(xué)、地球化學(xué)、同位素和年代學(xué)研究表明,成水泉片麻狀花崗巖是典型的原地改造型花崗巖,其原巖(即圍巖)為糜棱巖化花崗閃長巖。本次鋯石la-icp-msu-pb定年獲得其原巖糜棱巖化花崗閃長巖~(206)pb/~(238)u加權(quán)平均年齡為369.9±5.6ma(mswd=36),片麻狀花崗巖鋯石核部年齡為367.9±5.4ma(mswd=2.2),此年齡與其原巖年齡在誤差范圍內(nèi)一致,為片麻狀花崗巖原地改造成因提供了年代學(xué)證據(jù)。此外,還獲得其鋯石熱液增生邊不一致線下交點年齡254±10ma(mswd=1.4),該年齡代表了片麻狀花崗巖的形成時間。片糜狀花崗巖在地球化學(xué)上繼承了許多原巖的特征,同時又受到了深源流體-熔體的顯著影響。將原巖糜棱巖化花崗閃長巖改造成片麻狀花崗巖的流體-熔體具有富硅富鉀和正ε_(nd)(t)值的特征,表明這種流體-熔體可能主要地來自幔源巖漿內(nèi)侵體,以及在內(nèi)侵巖漿熱量作用下的初生地殼巖石的變質(zhì)和熔融。原巖糜棱巖化花崗閃長巖及其派生的片麻狀花崗巖ε_(nd)(t)值分別為+3.87及+3.05～+6.09,表明糜棱巖化花崗閃長巖源自于年輕的陸殼,而片麻狀花崗巖除繼承了其原巖糜棱巖化花崗閃長巖的高ε_(nd)(t)值這一特征外,還可能受到了深源流體-熔體中幔源組分的影響。咸水泉巖體的實例研究表明,原地改造型片麻狀花崗巖不但可以形成于造山帶的擠壓-伸展轉(zhuǎn)折階段,還可以形成于碰撞后進一步伸展的時期,而經(jīng)過強烈韌性剪切的巖石是轉(zhuǎn)變?yōu)槠闋罨◢弾r的最有利原巖。東天山咸水泉、平頂山和天湖東等原地改造型片麻狀花崗巖的形成均與內(nèi)侵有關(guān),因而片麻狀花崗巖可被看作是內(nèi)侵的重要產(chǎn)物。

東天山地區(qū)古生代的構(gòu)造格局一直是地質(zhì)界爭議的問題之一。本文對阿其克庫都克斷裂南側(cè)花崗巖和花崗閃長巖2個巖體進行鋯石shrimpu-pb定年,分別獲得318ma±5ma和350ma±7ma的206pb/238u表面年齡,綜合分析巖體結(jié)構(gòu)及鋯石的礦物學(xué)特征,將上述2個年齡分別解釋為所研究的花崗巖和花崗閃長巖的侵位年齡。通過對已有資料的綜合研究,得出如下結(jié)論:①中天山地區(qū)在古生代期間的構(gòu)造背景為類似安第斯型的活動陸緣或島弧鏈,其形成與南天山洋盆巖石圈板塊向北的俯沖作用有關(guān);②花崗閃長巖鋯石中還保留有繼承鋯石的信息,表明研究區(qū)存在老于503ma±9ma的基底物質(zhì);③研究區(qū)內(nèi)沿阿其克庫都克斷裂右行走滑變形事件的下限時間是350ma±7ma,很可能發(fā)生在石炭紀以后。

本文對福建東山縣澳角村澳角群花崗質(zhì)石榴黑云片麻巖中17顆鋯石進行了shrimpu-pb同位素年齡測定。結(jié)果顯示鋯石th/u比值變化于0.31~1.01,平均值為0.48,為典型的巖漿鋯石;其中16個分析點在諧和圖上分布較為集中,206pb/238u年齡加權(quán)平均值為(152.8±1.6)ma(n=17,mswd=1.12);結(jié)合鋯石自形、發(fā)育巖漿環(huán)帶等特點,該年齡被解釋為澳角群親營山組花崗質(zhì)石榴黑云片麻巖的形成年齡。其所指示的地質(zhì)意義:(1)福建東山縣澳角村澳角群親營山組花崗質(zhì)石榴黑云片麻巖形成于晚侏羅紀,而非前泥盆紀;(2)福建東山縣澳角村澳角群親營山組應(yīng)解體為表殼巖與變質(zhì)侵入體。

柴北緣西段出露的花崗巖主要有賽什騰山、團魚山、嗷嘮河和三岔溝等巖體,這些巖體的走向為北西向,與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致.巖體的鋯石shrimpu-pb定年結(jié)果表明,它們的時代從早古生代的奧陶紀到晚古生代的泥盆紀和二疊紀.其中,賽什騰山巖體為(465.4±3.5)ma,團魚山巖體兩期侵入巖的年齡分別為(469.7±4.6)和(443.5±3.6)ma;它們均屬早古生代奧陶紀;而嗷嘮河巖體的石英閃長巖為(372.1±2.6)ma,屬晚古生代泥盆紀;三岔溝巖體也由兩期侵入巖組成,其年齡分別為(271.2±1.5)和(260.4±2.3)ma,屬二疊紀.花崗巖的巖石地球化學(xué)特征表明,柴北緣早古生代花崗巖具有島弧或活動大陸邊緣花崗巖的屬性,原巖可能為中元古代(1.03~1.15ga)形成的、來源于虧損地幔的拉斑玄武質(zhì)洋殼,它們的形成與板塊的俯沖作用有關(guān);晚古生代花崗巖繼承了早古生代花崗巖的特點,其原巖可能為中元古代(1.18~1.29ga)的島弧根部下地殼,巖漿物質(zhì)成分以殼?；旌显礊橹?它們的形成與造山隆起后不同塊體之間的均衡調(diào)整有關(guān).

塔里木西南緣的和田布雅花崗巖,由巨斑二長花崗巖、似環(huán)斑狀二長花崗巖和細粒鉀長花崗巖3種巖石類型組成,其中具似環(huán)斑狀結(jié)構(gòu)的花崗巖與國內(nèi)外報道的環(huán)斑花崗巖在基本巖相學(xué)方面較為相似,可能屬于廣義的環(huán)斑花崗巖系列.根據(jù)暗色包體中含有寄主巖石的鉀長石斑晶等分析,布雅花崗巖可能是巖漿混合的產(chǎn)物.布雅花崗巖鋯石shrimpu-pb定年獲得(459±23)ma年齡值(mswd=1.3),形成時代為晚奧陶世,這為該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化提供了基本年代約束.通過區(qū)域資料對比,鐵克里克隆起帶和田布雅后造山a型花崗巖與西昆侖造山帶南部俯沖型花崗巖侵位時代基本一致,暗示原特提斯洋的閉合是由北向南遷移的,當(dāng)原特提斯洋南部處于俯沖消減時期,北部鐵克里克隆起帶南部的活動大陸邊緣已進入造山后演化階段,這對于重建西昆侖造山帶的構(gòu)造演化具有重要意義.

有關(guān)阿爾泰造山帶中變質(zhì)巖形成時代問題,目前仍有爭議。特別是中國-哈薩克斯坦聯(lián)合地質(zhì)科學(xué)考察隊將其絕大部份均劃為古元古-中元古代變質(zhì)巖系后,更引起諸多地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注。本文研究的青河片麻巖出露在青河縣西南地區(qū),在構(gòu)造上處于額爾齊斯剪切帶。青河片麻巖的元素地球化學(xué)和nd-sr同位素組成特征表明其原巖形成于島弧構(gòu)造環(huán)境。應(yīng)用精確的shrimp鋯石u-pb定年,獲得該變質(zhì)巖系中英安質(zhì)片麻巖中鋯石的年齡為281±3(2σ)ma,代表其片麻巖的形成年齡。研究中未發(fā)現(xiàn)有任何前寒武紀古老鋯石或相關(guān)的年齡信息,因此研究結(jié)果不支持該區(qū)變質(zhì)巖為“前寒武紀”的觀點。結(jié)合片麻巖中鋯石陰極發(fā)光圖像特征,說明該地區(qū)的變質(zhì)作用和巖漿作用的時間范圍在293±6ma～271±5ma期間。因此,該項研究結(jié)果確定了阿爾泰造山帶發(fā)生在二疊紀早期一次重要地質(zhì)熱事件的可靠時限。額爾齊斯構(gòu)造剪切帶中青河片麻宕的鋯石u-pb年齡,以及各種變質(zhì)巖中角閃石和黑云母的~(40)ar/~(39)ar年齡,記錄了阿爾泰造山帶晚古生代時期一次重要的構(gòu)造、變質(zhì)作用、快速隆升的動力學(xué)過程,為研究晚古生代古亞洲洋的閉合或大陸的回返時限提供了初步的證據(jù)。

西藏東部類烏齊一帶吉塘巖群中新識別出一套花崗質(zhì)片麻巖。花崗質(zhì)片麻巖中鋯石th/u比值較高(th/u>0.49),陰極發(fā)光圖像顯示鋯石內(nèi)部韻律環(huán)帶明顯,具典型巖漿鋯石成因的特征。cameca鋯石u-pb同位素加權(quán)平均年齡為282.1ma±0.9ma,表明花崗巖巖體形成于早二疊世,暗示瀾滄江結(jié)合帶在早二疊世存在巖漿增生事件。

本文以東天山平頂山巖體為例,探討中天山晉寧旋回晚期巨眼球狀片麻狀花崗巖的特征及其形成機制。野外地質(zhì)關(guān)系、巖相學(xué)、巖石化學(xué)、稀土元素、微量元素和同位素研究表明,平頂山巖體是島弧鈣堿性火山-沉積巖系經(jīng)原地改造的產(chǎn)物,其rb-sr等時線年齡為927ma?；◢弾r形成作用的動力、熱力來源可能與碰撞后天山巖石圈的拆沉有關(guān)。拆沉導(dǎo)致的底侵和內(nèi)侵引發(fā)了地殼巖石的韌性剪切,剪切后的巖石有利于部分熔融、熔體-流體運移和化學(xué)反應(yīng),而熔體和流體的作用反過來又會促進韌性剪切,并將較淺層次的變形變質(zhì)巖石改造為片麻狀花崗巖。平頂山巖體的成巖作用體現(xiàn)了部分熔融、韌性剪切和流體作用的相互反饋,也是這些作用的共同產(chǎn)物。這種原地片麻狀花崗巖的成巖過程主要為深源熔體和流體與原巖的相互作用,并使原巖發(fā)生不同程度的部分熔融,因而其地球化學(xué)特征同時受到原巖和外來熔體-流體的控制。底侵和內(nèi)侵是造山過程晚期-期后擠壓-拉張轉(zhuǎn)折期地殼垂向增生的重要方式,而平頂山這類片麻狀花崗巖則是這種垂向增生的產(chǎn)物。

西天山冰達坂和拉爾敦達坂地區(qū)出露前寒武紀花崗片麻巖,具有變余花崗結(jié)構(gòu)和眼球狀構(gòu)造,表明經(jīng)歷了明顯的動力變質(zhì)作用;shrimp鋯石u-pb年代學(xué)測試表明它們分別形成于(926±8)ma和(948±8)ma,代表了9～10億年左右的一次重要地質(zhì)熱事件,其中冰達坂花崗片麻巖分析數(shù)據(jù)中有一顆鋯石的年齡為1.4ga,與前人所報道的天山地區(qū)更古老的一期巖漿作用時代相同,可能代表了古老地殼物質(zhì)的殘留鋯石。結(jié)合前人研究成果認為,天山地區(qū)普遍存在這一時期的巖漿作用,可能與rodinia超大陸聚合過程中的grenville造山運動有關(guān)。

玲瓏型(超單元)花崗巖主要巖性為不同粒度的二長花崗巖,原劃為新元古代震旦紀。根據(jù)在招掖地區(qū)新測的鋯石shrimpu-pb年齡,崔召單元中粒二長花崗巖為(158±3)ma、郭家店單元中粗粒二長花崗巖為(144±3)ma;昆崳山地區(qū)九曲單元弱片麻狀中粒二長花崗巖鋯石shrimpu-pb年齡(153±2)ma。玲瓏型(超單元)鋯石shrimpu-pb同位素年齡值集中在160～140ma,結(jié)合宏觀與其他地質(zhì)體相互關(guān)系,改劃為侏羅紀。玲瓏型(超單元)花崗巖體屬于侏羅紀鈣堿系列的侵入體,主要顯示長英質(zhì)陸殼深熔花崗巖的特征。推斷其形成于中下地殼深度,可能來源于加厚陸殼的部分熔融,是加厚下地殼拆沉作用的產(chǎn)物,而且可能標(biāo)志著中國東部巖石圈減薄的開始。

柴北緣超高壓帶上野馬灘花崗巖體位于都蘭以北約40km處,主要由花崗閃長巖-二長花崗巖-黑云母花崗巖組成,其中的花崗閃長巖鋯石shrimp年齡為3973ma.巖石地球化學(xué)研究表明,該巖體既具有i型花崗巖的部分特征,又具有s型花崗巖的部分特征,類似于碰撞后花崗巖.結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征認為,該花崗巖是在經(jīng)歷過超高壓變質(zhì)作用的塊體最后折返過程中形成的.

面理化含榴花崗巖是大別-蘇魯中生代碰撞造山帶內(nèi)大面積出露的一類特殊巖石類型,它一般與高壓超高壓變質(zhì)巖共生.當(dāng)前研究對該類巖石的成因、構(gòu)造演化及與超高壓變質(zhì)巖關(guān)系等存在不同認識.選擇西大別北緣滸灣高壓變質(zhì)單元中的面理化花崗巖巖體進行鋯石shrimp定年與構(gòu)造變形特征分析.測年結(jié)果表明,巖體的鋯石shrimp年齡為(762±15)ma(mswd=1.7),代表了巖體侵位結(jié)晶年齡,表明巖體形成于新元古代中晚期.野外觀測與顯微構(gòu)造分析顯示,滸灣巖體自侵位后經(jīng)歷多期構(gòu)造變形.早期變形表現(xiàn)為殘留面理(s1)構(gòu)成的片內(nèi)無根褶皺,主體變形表現(xiàn)為向北中等傾斜的透入性片麻理(s2)和韌性剪切變形,這是巖體在nne向ssw的近南北向擠壓作用下與圍巖共同變形的結(jié)果,代表了滸灣高壓單元在印支期向南逆沖的構(gòu)造特征.晚三疊世后,巖體發(fā)育向南逆沖的脆性斷層和向北正向滑動的斷層,代表了淺層次伸展引張的構(gòu)造體制.