準噶爾南緣糜棱巖鋯石定年及其地質(zhì)意義

在哀牢山—金沙江新生代鉀質(zhì)堿性巖漿巖帶的南端,云南金平縣大平糜棱巖化鈉閃石霓石花崗巖中鋯石,主要為“變質(zhì)鋯石”和具有老核新殼的“變質(zhì)復合型鋯石”,它們皆具不規(guī)則狀和圓化的外形,并常高度的富集成堆和顯示有一定層位。用elaicpms和shrimp對鋯石定年,結(jié)果表明,變質(zhì)復合型鋯石中老核年齡為247.9±6.4ma,新殼和變質(zhì)鋯石年齡為145.7±3.4ma。薄片觀察發(fā)現(xiàn),在巖體發(fā)生糜棱巖化之前還有一次區(qū)域變質(zhì)作用,呈現(xiàn)在糜棱巖化弱的地段巖石發(fā)育柱粒變晶結(jié)構(gòu)和花崗變晶結(jié)構(gòu),而且殘留有清楚的層理,由此表明該花崗巖的成因與沉積變質(zhì)有關

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.

對東準噶爾北緣造山帶內(nèi)花崗質(zhì)巖石以巖石地球化學特征為主的對比研究發(fā)現(xiàn),該區(qū)主要存在兩類花崗質(zhì)巖石:造山帶鈣堿性花崗巖類和富堿花崗巖類。部分鈣堿性花崗巖與新疆北部的埃達克質(zhì)巖具有相似的巖漿親和性,而富堿花崗巖更多的表現(xiàn)出堿性花崗巖的巖石地球化學特點。兩類花崗質(zhì)巖石分別產(chǎn)于大陸碰撞造山帶造山演化的俯沖環(huán)境和陸內(nèi)后碰撞環(huán)境,并且在空間上并存于同一造山帶演化體制內(nèi)。鈣堿性花崗巖即出現(xiàn)在大陸造山帶演化的俯沖造山階段,也產(chǎn)出于陸內(nèi)后碰撞階段,富堿花崗巖是后碰撞環(huán)境伸展時期的標志產(chǎn)物,標志著碰撞造山運動的結(jié)束。鈣堿性花崗巖構(gòu)造環(huán)境的多樣性可能初步印證了具有大型斑巖成礦潛力的卡拉先格爾和iocg成礦作用的老山口南東一帶成巖成礦構(gòu)造環(huán)境的差異。

準噶爾盆地南緣構(gòu)造特征

西準噶爾巴爾魯克斷裂東南側(cè)石英閃長巖體的鋯石shrimpu-pb年齡值為315ma±5ma,屬華力西中期形成的巖漿侵入體;其圍巖為中泥盆統(tǒng)巴爾魯克組和下石炭統(tǒng)包古圖組。此次所測定的石英閃長巖鋯石shrimpu-pb年齡值,為確定西準噶爾巴爾魯克晚古生代島弧帶的形成時代提供了可靠的年代學依據(jù)。

在柴北緣高壓-超高壓變質(zhì)帶的東端都蘭地區(qū),高壓麻粒巖以透鏡體的形式存在于石榴白云母片巖、花崗質(zhì)片麻巖以及斜長角閃巖中。高壓麻粒巖的主體為基性麻粒巖,并含少量中酸性麻粒巖。基性麻粒巖主要由石榴子石、單斜輝石、斜長石和石英等組成,而中酸性麻粒巖峰期礦物組合為:石榴子石+斜長石+鉀長石+藍晶石+石英±單斜輝石。根據(jù)顯微構(gòu)造和反應結(jié)構(gòu)特征,主要識別出3期變質(zhì)作用:①峰期高壓麻粒巖相階段(m1);②退變質(zhì)高角閃巖相階段(m2);③綠片巖相/低角閃巖相階段(m3)。選取典型的中酸性麻粒巖樣品進行了鋯石la-icp-msu-pb原位定年分析,獲得加權(quán)平均年齡為446.9±6.5ma,且cl圖像顯示鋯石內(nèi)部發(fā)育石榴子石、單斜輝石、斜長石等礦物包體,反映鋯石可能形成在峰期高壓麻粒巖相變質(zhì)條件下。巖石學和年代學結(jié)果顯示都蘭高壓麻粒巖和鄰近的榴輝巖同時形成于同一俯沖帶的不同熱構(gòu)造環(huán)境,高壓麻粒巖并非榴輝巖熱松弛作用形成的,兩者具有各自獨立的變質(zhì)演化歷史。

南沙微地塊一直被作為華南大陸的一部分,但缺乏基底巖石學證據(jù)的支持。本文首次報道了南沙微地塊花崗質(zhì)巖石巖漿鋯石年齡。測年方法為激光剝蝕等離子體質(zhì)譜(la-icpms)測年技術。在站位s08-18獲得2個斜長花崗巖樣品年齡:分別為159.1±1.6ma和157.8±1.0ma,在站位s08-32獲得兩個二長花崗巖樣品年齡:分別為153.6±0.3ma和127.2±0.2ma,表明它們?yōu)檠嗌狡谕碣_世—早白堊世巖漿事件的產(chǎn)物。其中153～159ma年齡值可與南嶺燕山期花崗巖年齡比較,而127ma年齡值可與浙閩沿海燕山期花崗巖年齡對比。一個樣品中存在一個年齡為656.7ma的殘余鋯石核,結(jié)合中西沙發(fā)現(xiàn)的前寒武紀基底巖石資料,表明南海內(nèi)散落的微地塊可能廣泛存在前寒武紀結(jié)晶基底,本區(qū)中生代花崗巖為古老陸殼重熔形成的。這一新的資料,對研究燕山期巖漿作用在中國南部的影響范圍、南海微陸塊前寒武紀地質(zhì)及微陸塊的裂離動力學都具有重要意義。

川西北平武地區(qū)的碧口地塊中出露較多的印支期巖漿侵入巖類,但缺乏精確的年代學資料。筆者運用陰極發(fā)光技術,對碧口地塊西南緣的南一里花崗閃長巖中的鋯石進行了細致的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析,并在此基礎上利用la-icp-ms鋯石u-pb原位定年技術進行了同位素年齡測定。結(jié)果表明,花崗閃長巖中鋯石th/u比值較高,陰極發(fā)光圖像顯示鋯石內(nèi)部發(fā)育振蕩環(huán)帶,具巖漿成因特點;南一里花崗閃長巖的結(jié)晶年齡為223.1±2.6ma(mswd=1.4),表明其形成時代為晚三疊世早期。南一里花崗閃長巖侵入時代晚于勉略構(gòu)造帶的主碰撞期,侵位于后碰撞環(huán)境,或者至少是由同碰撞到后碰撞的轉(zhuǎn)折階段。

有關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)學家的關注。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)。

筆者通過鋯石shrimp定年,精確厘定了紫金山巖體的成巖成礦時代。紫金山黑云母花崗巖中鋯石cl圖像顯示鋯石分為3種形態(tài),定年結(jié)果顯示這3種鋯石有不同的年齡,具有不同的地質(zhì)意義。第一種鋯石晶形發(fā)育、具有核-邊雙層結(jié)構(gòu),核部的鋯石呈磨圓狀,這類鋯石為繼承性鋯石,年齡為1000ma左右;第二種鋯石晶形發(fā)育良好,但是呈不完整形態(tài),有不清晰的生長環(huán)帶或者無生長環(huán)帶,呈現(xiàn)巖漿鋯石的特征,年齡為168±4ma(n=13,mswd=0.97),這一年齡應代表了巖石的結(jié)晶年齡,屬于中侏羅世;第三種鋯石晶形發(fā)育良好,有清晰的生長環(huán)帶,這種鋯石受后期改造作用,年齡為(119±15)ma,屬于早白堊世。(168±4)ma時本區(qū)并未發(fā)生大規(guī)模的成礦事件,因此紫金山巖體主體并非含礦巖體,僅有輕微的錫礦化。紫金山花崗巖鋯石shrimp定年的第三組年齡為(119±15)ma是大規(guī)模成礦作用的記錄,可能正是這一期的熱液作用開始了本區(qū)大規(guī)模的長時期的多期次的巖漿熱液作用的序幕,從而為本區(qū)銅金成礦作用奠定了基礎。

對來自宜昌三峽地區(qū)震旦紀蓮沱組和南沱組標準剖面的砂巖與冰積巖中大量碎屑鋯石的la-icp-msu-pb定年結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其中含有年齡為3319—3508ma的鋯石，這些鋯石年齡均十分諧和(諧和度99％—100％)，且具有典型的巖漿型振蕩環(huán)帶陰極發(fā)光圖像和典型巖漿成因的th／u比值(0．46—0．76)，表明這些鋯石為中-古太古代巖漿作用的產(chǎn)物，這些鋯石是在揚子克拉通迄今發(fā)現(xiàn)的最古老的鋯石，對崆嶺群變碎屑巖鋯石的進一步定年研究，未發(fā)現(xiàn)＞3．3ga的鋯石年齡，表明揚子克拉通可能存在比崆嶺高級變質(zhì)地體更古老的陸殼。

高精度la-icp-ms鋯石u-pb測年結(jié)果表明,黃羊山巖漿混合花崗巖加權(quán)平均~(206)pb/~(238)u年齡為311±12ma,首次獲得閃長質(zhì)微細粒包體加權(quán)平均~(206)pb/~(238)u年齡為300±6ma,在誤差范圍內(nèi)完全一致,均屬于晚石炭世,前者代表黃羊山巖漿混合花崗巖成巖年齡,后者代表暗色閃長質(zhì)微粒包體的形成年齡,表明兩者是同時代形成的,屬于300ma前后準噶爾周邊地區(qū)后碰撞巖漿活動的產(chǎn)物。巖石地球化學研究表明,寄主巖石具有高硅、低鋁、貧鈣鎂、富堿和高分異的特征,寄主巖石、包體和輝綠巖脈成分均落在了混合趨勢線上,寄主巖富集rb和th等大離子親石元素及zr、hf等高場強元素,虧損ba、sr、ta和ti等元素,δeu值(為0.01)極低,具有低的~(87)sr/~(86)sr初始比值和高正的ε_(nd)(t)值。黃羊山堿性花崗巖是在后碰撞拉張的構(gòu)造背景下,幔源巖漿發(fā)生底墊作用,由于幔源巖漿底墊作用,下地殼溫度升高而熔融形成酸性殼源巖漿,部分幔源巖漿沿著地殼中的深斷裂帶上涌,發(fā)生不同程度殼?；旌闲纬傻?其中閃長質(zhì)微細粒包體就是基性的幔源巖漿和酸性的殼源巖漿不同程度的混合的記錄者,研究區(qū)的輝綠巖脈是幔源巖漿直接分異演化的產(chǎn)物。

在野外地質(zhì)調(diào)查、平衡剖面分析的基礎上,結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化,采用巖石聲發(fā)射法對雪峰隆起西南緣的最大古應力進行了恢復,并探討了古應力大小與油氣成藏破壞的關系。研究結(jié)果表明,研究區(qū)共經(jīng)歷了5期不同強度的重要構(gòu)造變革運動。在早古生代末期和印支期構(gòu)造運動較弱,聲發(fā)射法的測量表明古應力值分別為13.3mpa和24mpa,對應于麻江古油藏的主要成藏期。構(gòu)造運動次數(shù)較多或者古應力值較大的時期,主要對應于麻江古油藏儲集層的發(fā)育期和油藏大規(guī)模破壞期。晚古生代末期構(gòu)造活動次數(shù)較少,但恢復地古應力值較大,為92.6mpa;燕山期和喜馬拉雅期經(jīng)歷了多期構(gòu)造活動,恢復地古應力值為23.3~74.4mpa。

本文應用la-icp-ms鋯石u-pb原位定年方法,對贛東北德興縣泗洲輝綠巖體鋯石作了精確測定,獲得年齡為838.5±5.3ma。同時對區(qū)內(nèi)若干基性巖體作了主量元素、微量及稀土元素含量等分析測試研究。在綜合歸納區(qū)域內(nèi)前寒武紀巖漿活動產(chǎn)物形成年齡及地球化學特征的基礎上,將贛東北及鄰區(qū)前寒武紀巖漿活動主要分成兩期三個階段,即1150~1000ma的洋殼發(fā)育階段、1000~900ma的洋殼俯沖階段和840~800ma的碰撞擠壓階段。提出在rodinia超大陸裂解時期揚子西緣和東緣處于不同構(gòu)造動力學環(huán)境的認識。泗洲輝綠巖體年齡的確定為贛東北地區(qū)大地構(gòu)造演化研究提供了新的證據(jù)。

應用鋯石shrimp定年方法對云蒙山片麻狀花崗巖進行年代學研究,得到4組年齡:144±4ma、160～163ma、193～218ma和2416ma。其中144±4ma代表了云蒙山巖體的侵位時間,160～163ma和193～218ma兩組年齡可能是巖漿侵位過程中捕虜鋯石的年齡。2416ma與davis等的鋯石u_pb法上交點年齡(1900～2400ma)一致,可能反映了原巖的時代,說明該花崗巖來源于晚太古代片麻巖的局部熔融或者是巖漿侵位過程中捕獲了晚太古代的鋯石。

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。

藍田和牧護關花崗巖體位于華北克拉通南緣、東秦嶺西北端,同時地處大興安嶺-太行山重力梯度帶西側(cè),準確限定其侵位時代對于正確理解華北克拉通巖石圈減薄的時空分布特征及東、西秦嶺中生代巖漿作用的時空分布均具有重要意義。藍田巖體主要由巨斑狀二長花崗巖和中細粒二長花崗巖組成,牧護關巖體主要由花崗閃長巖、二長花崗巖和富黑云母花崗巖組成。對其中主體巖性的鋯石la-icpmsu-pb定年結(jié)果表明,藍田和牧護關巖體的侵位時代分別為(154±1)ma和(151±2)ma,說明它們是燕山期(晚侏羅世-早白堊世)巖漿活動的產(chǎn)物。藍田-牧護關巖體以西的西秦嶺廣大地區(qū)印支期巖漿巖分布廣泛,但迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)燕山期巖漿活動的證據(jù);相反在藍田-牧護關巖體以東的華北克拉通南緣和東秦嶺地區(qū),燕山期侵入巖十分發(fā)育。秦嶺造山帶中生代花崗巖類侵位時代的系統(tǒng)差異表明,東秦嶺和西秦嶺自晚侏羅世以后受不同的構(gòu)造背景控制。一般認為,西秦嶺印支期巖漿巖與揚子和華北板塊的碰撞拼合有關,而東秦嶺燕山期巖漿巖則與華北克拉通巖石圈減薄或太平洋板塊向歐亞大陸的俯沖有關。因此,藍田和牧護關巖體可能代表了濱太平洋構(gòu)造-巖漿域和華北克拉通巖石圈減薄的西界。

在大別造山帶,出露大量的淺粒巖,本文就其南緣宿松巖群和與之北側(cè)毗鄰的大別巖群中的2個淺粒巖樣品進行鋯石u-pb年齡測定,結(jié)果表明宿松巖群的淺粒巖形成于新元古代早期(866±48ma),大別巖群中的淺粒巖的原巖則形成于中元古代末期(1159±80ma),并受到加里東期構(gòu)造熱事件的影響(479±16ma)。這為宿松巖群形成時代的確定以及與大別巖群中的淺粒巖層對比提供一條重要的證據(jù)。

紅山巖體位于西準噶爾地區(qū)東南部,是達爾布特構(gòu)造帶中的主要巖體之一,由堿長花崗巖、正長花崗巖、黑云母正長花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖和閃長巖組成。于其中的二長花崗巖中采樣獲得的鋯石顆粒發(fā)育規(guī)則的韻律環(huán)帶,具有較高的th/u比值(范圍0.34～0.53),屬于典型巖漿成因鋯石。la-icp-ms測試獲得巖體的侵位結(jié)晶年齡為309.3±3.8ma(n=13,mswd=2.3),時代為晚石炭世,這與西準噶爾后碰撞深成巖漿活動的范圍(340～275ma)相吻合。它論證了西準噶爾地塊在海西晚期后碰撞伸展的觀點。

利用la-icp-ms分析技術,對黃河源頭區(qū)沉積物碎屑鋯石進行u-pb年代學研究,據(jù)此分析黃河源頭區(qū)地殼物質(zhì)的來源.結(jié)果顯示,黃河沉積物碎屑鋯石年齡主要分布于以下區(qū)間:200—230ma、240—320ma、350—490ma、1700—2000ma和2300—2650ma,少量碎屑鋯石年齡分布于700—900ma.分析表明,1700—2000ma和2300—2650ma的碎屑鋯石主要來自于華北塊體;350—490ma的碎屑鋯石主要來自于東昆侖造山帶、祁連造山帶、柴達木板塊和秦嶺造山帶;240—320ma的碎屑鋯石主要來自于東昆侖造山帶和柴達木板塊北緣;200—230ma的碎屑鋯石來自于區(qū)域內(nèi)出露的印支期花崗巖.由于黃河源頭區(qū)沉積物主體反映了松潘—甘孜造山帶西部三疊系沉積物的組成,因此,碎屑鋯石年齡結(jié)構(gòu)指示該區(qū)三疊系沉積物主要來自于華北塊體、東昆侖造山帶、柴達木板塊、祁連造山帶和秦嶺造山帶,無明顯揚子塊體和大別造山帶地殼物質(zhì)的加入.松潘—甘孜造山帶西部與東北部在沉積物源組成上具有較好的一致性,反映它們屬于同一個沉積中心.

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的證據(jù)。

在柴達木盆地南緣野外地質(zhì)調(diào)查過程中,在祁曼塔格山前石拐子剖面的下石炭統(tǒng)石拐子組和烏圖美仁慶華鐵礦剖面的上石炭統(tǒng)締敖蘇組中發(fā)現(xiàn)了大量chondrites遺跡化石。經(jīng)鑒定,研究區(qū)的chondrites遺跡化石主要包括chondritesfenxiangensisyang,1984(分鄉(xiāng)叢藻跡);chondritesfilifalxvolk,1964(細枝叢藻跡)和chondritesmaqianensisyang,1988(瑪沁叢藻跡)3個遺跡種。根據(jù)研究區(qū)的chondrites遺跡化石特征,結(jié)合巖性特征和其他實體化石資料,認為石拐子地區(qū)早石炭世為臺洼沉積環(huán)境,烏圖美仁慶華鐵礦地區(qū)晚石炭世為局限碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境。另外,探討了生物擾動對研究區(qū)儲集層的改造作用。該研究對恢復柴達木盆地南緣石炭系的沉積環(huán)境和古生態(tài)以及評價研究區(qū)的儲集層物性具有重要的借鑒意義。