准噶尔南缘糜棱岩锆石定年及其地质意义

在哀牢山—金沙江新生代钾质碱性岩浆岩带的南端,云南金平县大平糜棱岩化钠闪石霓石花岗岩中锆石,主要为“变质锆石”和具有老核新壳的“变质复合型锆石”,它们皆具不规则状和圆化的外形,并常高度的富集成堆和显示有一定层位。用elaicpms和shrimp对锆石定年,结果表明,变质复合型锆石中老核年龄为247.9±6.4ma,新壳和变质锆石年龄为145.7±3.4ma。薄片观察发现,在岩体发生糜棱岩化之前还有一次区域变质作用,呈现在糜棱岩化弱的地段岩石发育柱粒变晶结构和花岗变晶结构,而且残留有清楚的层理,由此表明该花岗岩的成因与沉积变质有关

塔里木西南缘的和田布雅花岗岩,由巨斑二长花岗岩、似环斑状二长花岗岩和细粒钾长花岗岩3种岩石类型组成,其中具似环斑状结构的花岗岩与国内外报道的环斑花岗岩在基本岩相学方面较为相似,可能属于广义的环斑花岗岩系列.根据暗色包体中含有寄主岩石的钾长石斑晶等分析,布雅花岗岩可能是岩浆混合的产物.布雅花岗岩锆石shrimpu-pb定年获得(459±23)ma年龄值(mswd=1.3),形成时代为晚奥陶世,这为该区地质构造演化提供了基本年代约束.通过区域资料对比,铁克里克隆起带和田布雅后造山a型花岗岩与西昆仑造山带南部俯冲型花岗岩侵位时代基本一致,暗示原特提斯洋的闭合是由北向南迁移的,当原特提斯洋南部处于俯冲消减时期,北部铁克里克隆起带南部的活动大陆边缘已进入造山后演化阶段,这对于重建西昆仑造山带的构造演化具有重要意义.

对东准噶尔北缘造山带内花岗质岩石以岩石地球化学特征为主的对比研究发现,该区主要存在两类花岗质岩石:造山带钙碱性花岗岩类和富碱花岗岩类。部分钙碱性花岗岩与新疆北部的埃达克质岩具有相似的岩浆亲和性,而富碱花岗岩更多的表现出碱性花岗岩的岩石地球化学特点。两类花岗质岩石分别产于大陆碰撞造山带造山演化的俯冲环境和陆内后碰撞环境,并且在空间上并存于同一造山带演化体制内。钙碱性花岗岩即出现在大陆造山带演化的俯冲造山阶段,也产出于陆内后碰撞阶段,富碱花岗岩是后碰撞环境伸展时期的标志产物,标志着碰撞造山运动的结束。钙碱性花岗岩构造环境的多样性可能初步印证了具有大型斑岩成矿潜力的卡拉先格尔和iocg成矿作用的老山口南东一带成岩成矿构造环境的差异。

准噶尔盆地南缘构造特征

西准噶尔巴尔鲁克断裂东南侧石英闪长岩体的锆石shrimpu-pb年龄值为315ma±5ma,属华力西中期形成的岩浆侵入体;其围岩为中泥盆统巴尔鲁克组和下石炭统包古图组。此次所测定的石英闪长岩锆石shrimpu-pb年龄值,为确定西准噶尔巴尔鲁克晚古生代岛弧带的形成时代提供了可靠的年代学依据。

在柴北缘高压-超高压变质带的东端都兰地区,高压麻粒岩以透镜体的形式存在于石榴白云母片岩、花岗质片麻岩以及斜长角闪岩中。高压麻粒岩的主体为基性麻粒岩,并含少量中酸性麻粒岩。基性麻粒岩主要由石榴子石、单斜辉石、斜长石和石英等组成,而中酸性麻粒岩峰期矿物组合为:石榴子石+斜长石+钾长石+蓝晶石+石英±单斜辉石。根据显微构造和反应结构特征,主要识别出3期变质作用:①峰期高压麻粒岩相阶段(m1);②退变质高角闪岩相阶段(m2);③绿片岩相/低角闪岩相阶段(m3)。选取典型的中酸性麻粒岩样品进行了锆石la-icp-msu-pb原位定年分析,获得加权平均年龄为446.9±6.5ma,且cl图像显示锆石内部发育石榴子石、单斜辉石、斜长石等矿物包体,反映锆石可能形成在峰期高压麻粒岩相变质条件下。岩石学和年代学结果显示都兰高压麻粒岩和邻近的榴辉岩同时形成于同一俯冲带的不同热构造环境,高压麻粒岩并非榴辉岩热松弛作用形成的,两者具有各自独立的变质演化历史。

南沙微地块一直被作为华南大陆的一部分,但缺乏基底岩石学证据的支持。本文首次报道了南沙微地块花岗质岩石岩浆锆石年龄。测年方法为激光剥蚀等离子体质谱(la-icpms)测年技术。在站位s08-18获得2个斜长花岗岩样品年龄:分别为159.1±1.6ma和157.8±1.0ma,在站位s08-32获得两个二长花岗岩样品年龄:分别为153.6±0.3ma和127.2±0.2ma,表明它们为燕山期晚侏罗世—早白垩世岩浆事件的产物。其中153～159ma年龄值可与南岭燕山期花岗岩年龄比较,而127ma年龄值可与浙闽沿海燕山期花岗岩年龄对比。一个样品中存在一个年龄为656.7ma的残余锆石核,结合中西沙发现的前寒武纪基底岩石资料,表明南海内散落的微地块可能广泛存在前寒武纪结晶基底,本区中生代花岗岩为古老陆壳重熔形成的。这一新的资料,对研究燕山期岩浆作用在中国南部的影响范围、南海微陆块前寒武纪地质及微陆块的裂离动力学都具有重要意义。

川西北平武地区的碧口地块中出露较多的印支期岩浆侵入岩类,但缺乏精确的年代学资料。笔者运用阴极发光技术,对碧口地块西南缘的南一里花岗闪长岩中的锆石进行了细致的内部结构分析,并在此基础上利用la-icp-ms锆石u-pb原位定年技术进行了同位素年龄测定。结果表明,花岗闪长岩中锆石th/u比值较高,阴极发光图像显示锆石内部发育振荡环带,具岩浆成因特点;南一里花岗闪长岩的结晶年龄为223.1±2.6ma(mswd=1.4),表明其形成时代为晚三叠世早期。南一里花岗闪长岩侵入时代晚于勉略构造带的主碰撞期,侵位于后碰撞环境,或者至少是由同碰撞到后碰撞的转折阶段。

有关阿尔泰造山带中变质岩形成时代问题,目前仍有争议。特别是中国-哈萨克斯坦联合地质科学考察队将其绝大部份均划为古元古-中元古代变质岩系后,更引起诸多地质学家的关注。本文研究的青河片麻岩出露在青河县西南地区,在构造上处于额尔齐斯剪切带。青河片麻岩的元素地球化学和nd-sr同位素组成特征表明其原岩形成于岛弧构造环境。应用精确的shrimp锆石u-pb定年,获得该变质岩系中英安质片麻岩中锆石的年龄为281±3(2σ)ma,代表其片麻岩的形成年龄。研究中未发现有任何前寒武纪古老锆石或相关的年龄信息,因此研究结果不支持该区变质岩为“前寒武纪”的观点。结合片麻岩中锆石阴极发光图像特征,说明该地区的变质作用和岩浆作用的时间范围在293±6ma～271±5ma期间。因此,该项研究结果确定了阿尔泰造山带发生在二叠纪早期一次重要地质热事件的可靠时限。额尔齐斯构造剪切带中青河片麻宕的锆石u-pb年龄,以及各种变质岩中角闪石和黑云母的~(40)ar/~(39)ar年龄,记录了阿尔泰造山带晚古生代时期一次重要的构造、变质作用、快速隆升的动力学过程,为研究晚古生代古亚洲洋的闭合或大陆的回返时限提供了初步的证据。

笔者通过锆石shrimp定年,精确厘定了紫金山岩体的成岩成矿时代。紫金山黑云母花岗岩中锆石cl图像显示锆石分为3种形态,定年结果显示这3种锆石有不同的年龄,具有不同的地质意义。第一种锆石晶形发育、具有核-边双层结构,核部的锆石呈磨圆状,这类锆石为继承性锆石,年龄为1000ma左右;第二种锆石晶形发育良好,但是呈不完整形态,有不清晰的生长环带或者无生长环带,呈现岩浆锆石的特征,年龄为168±4ma(n=13,mswd=0.97),这一年龄应代表了岩石的结晶年龄,属于中侏罗世;第三种锆石晶形发育良好,有清晰的生长环带,这种锆石受后期改造作用,年龄为(119±15)ma,属于早白垩世。(168±4)ma时本区并未发生大规模的成矿事件,因此紫金山岩体主体并非含矿岩体,仅有轻微的锡矿化。紫金山花岗岩锆石shrimp定年的第三组年龄为(119±15)ma是大规模成矿作用的记录,可能正是这一期的热液作用开始了本区大规模的长时期的多期次的岩浆热液作用的序幕,从而为本区铜金成矿作用奠定了基础。

对来自宜昌三峡地区震旦纪莲沱组和南沱组标准剖面的砂岩与冰积岩中大量碎屑锆石的la-icp-msu-pb定年结果发现，其中含有年龄为3319—3508ma的锆石，这些锆石年龄均十分谐和(谐和度99％—100％)，且具有典型的岩浆型振荡环带阴极发光图像和典型岩浆成因的th／u比值(0．46—0．76)，表明这些锆石为中-古太古代岩浆作用的产物，这些锆石是在扬子克拉通迄今发现的最古老的锆石，对崆岭群变碎屑岩锆石的进一步定年研究，未发现＞3．3ga的锆石年龄，表明扬子克拉通可能存在比崆岭高级变质地体更古老的陆壳。

高精度la-icp-ms锆石u-pb测年结果表明,黄羊山岩浆混合花岗岩加权平均~(206)pb/~(238)u年龄为311±12ma,首次获得闪长质微细粒包体加权平均~(206)pb/~(238)u年龄为300±6ma,在误差范围内完全一致,均属于晚石炭世,前者代表黄羊山岩浆混合花岗岩成岩年龄,后者代表暗色闪长质微粒包体的形成年龄,表明两者是同时代形成的,属于300ma前后准噶尔周边地区后碰撞岩浆活动的产物。岩石地球化学研究表明,寄主岩石具有高硅、低铝、贫钙镁、富碱和高分异的特征,寄主岩石、包体和辉绿岩脉成分均落在了混合趋势线上,寄主岩富集rb和th等大离子亲石元素及zr、hf等高场强元素,亏损ba、sr、ta和ti等元素,δeu值(为0.01)极低,具有低的~(87)sr/~(86)sr初始比值和高正的ε_(nd)(t)值。黄羊山碱性花岗岩是在后碰撞拉张的构造背景下,幔源岩浆发生底垫作用,由于幔源岩浆底垫作用,下地壳温度升高而熔融形成酸性壳源岩浆,部分幔源岩浆沿着地壳中的深断裂带上涌,发生不同程度壳幔混合形成的,其中闪长质微细粒包体就是基性的幔源岩浆和酸性的壳源岩浆不同程度的混合的记录者,研究区的辉绿岩脉是幔源岩浆直接分异演化的产物。

在野外地质调查、平衡剖面分析的基础上,结合区域构造演化,采用岩石声发射法对雪峰隆起西南缘的最大古应力进行了恢复,并探讨了古应力大小与油气成藏破坏的关系。研究结果表明,研究区共经历了5期不同强度的重要构造变革运动。在早古生代末期和印支期构造运动较弱,声发射法的测量表明古应力值分别为13.3mpa和24mpa,对应于麻江古油藏的主要成藏期。构造运动次数较多或者古应力值较大的时期,主要对应于麻江古油藏储集层的发育期和油藏大规模破坏期。晚古生代末期构造活动次数较少,但恢复地古应力值较大,为92.6mpa;燕山期和喜马拉雅期经历了多期构造活动,恢复地古应力值为23.3~74.4mpa。

本文应用la-icp-ms锆石u-pb原位定年方法,对赣东北德兴县泗洲辉绿岩体锆石作了精确测定,获得年龄为838.5±5.3ma。同时对区内若干基性岩体作了主量元素、微量及稀土元素含量等分析测试研究。在综合归纳区域内前寒武纪岩浆活动产物形成年龄及地球化学特征的基础上,将赣东北及邻区前寒武纪岩浆活动主要分成两期三个阶段,即1150~1000ma的洋壳发育阶段、1000~900ma的洋壳俯冲阶段和840~800ma的碰撞挤压阶段。提出在rodinia超大陆裂解时期扬子西缘和东缘处于不同构造动力学环境的认识。泗洲辉绿岩体年龄的确定为赣东北地区大地构造演化研究提供了新的证据。

应用锆石shrimp定年方法对云蒙山片麻状花岗岩进行年代学研究,得到4组年龄:144±4ma、160～163ma、193～218ma和2416ma。其中144±4ma代表了云蒙山岩体的侵位时间,160～163ma和193～218ma两组年龄可能是岩浆侵位过程中捕虏锆石的年龄。2416ma与davis等的锆石u_pb法上交点年龄(1900～2400ma)一致,可能反映了原岩的时代,说明该花岗岩来源于晚太古代片麻岩的局部熔融或者是岩浆侵位过程中捕获了晚太古代的锆石。

西藏东部类乌齐一带吉塘岩群中新识别出一套花岗质片麻岩。花岗质片麻岩中锆石th/u比值较高(th/u>0.49),阴极发光图像显示锆石内部韵律环带明显,具典型岩浆锆石成因的特征。cameca锆石u-pb同位素加权平均年龄为282.1ma±0.9ma,表明花岗岩岩体形成于早二叠世,暗示澜沧江结合带在早二叠世存在岩浆增生事件。

蓝田和牧护关花岗岩体位于华北克拉通南缘、东秦岭西北端,同时地处大兴安岭-太行山重力梯度带西侧,准确限定其侵位时代对于正确理解华北克拉通岩石圈减薄的时空分布特征及东、西秦岭中生代岩浆作用的时空分布均具有重要意义。蓝田岩体主要由巨斑状二长花岗岩和中细粒二长花岗岩组成,牧护关岩体主要由花岗闪长岩、二长花岗岩和富黑云母花岗岩组成。对其中主体岩性的锆石la-icpmsu-pb定年结果表明,蓝田和牧护关岩体的侵位时代分别为(154±1)ma和(151±2)ma,说明它们是燕山期(晚侏罗世-早白垩世)岩浆活动的产物。蓝田-牧护关岩体以西的西秦岭广大地区印支期岩浆岩分布广泛,但迄今为止尚未发现燕山期岩浆活动的证据;相反在蓝田-牧护关岩体以东的华北克拉通南缘和东秦岭地区,燕山期侵入岩十分发育。秦岭造山带中生代花岗岩类侵位时代的系统差异表明,东秦岭和西秦岭自晚侏罗世以后受不同的构造背景控制。一般认为,西秦岭印支期岩浆岩与扬子和华北板块的碰撞拼合有关,而东秦岭燕山期岩浆岩则与华北克拉通岩石圈减薄或太平洋板块向欧亚大陆的俯冲有关。因此,蓝田和牧护关岩体可能代表了滨太平洋构造-岩浆域和华北克拉通岩石圈减薄的西界。

红山岩体位于西准噶尔地区东南部,是达尔布特构造带中的主要岩体之一,由碱长花岗岩、正长花岗岩、黑云母正长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩和闪长岩组成。于其中的二长花岗岩中采样获得的锆石颗粒发育规则的韵律环带,具有较高的th/u比值(范围0.34～0.53),属于典型岩浆成因锆石。la-icp-ms测试获得岩体的侵位结晶年龄为309.3±3.8ma(n=13,mswd=2.3),时代为晚石炭世,这与西准噶尔后碰撞深成岩浆活动的范围(340～275ma)相吻合。它论证了西准噶尔地块在海西晚期后碰撞伸展的观点。

在大别造山带,出露大量的浅粒岩,本文就其南缘宿松岩群和与之北侧毗邻的大别岩群中的2个浅粒岩样品进行锆石u-pb年龄测定,结果表明宿松岩群的浅粒岩形成于新元古代早期(866±48ma),大别岩群中的浅粒岩的原岩则形成于中元古代末期(1159±80ma),并受到加里东期构造热事件的影响(479±16ma)。这为宿松岩群形成时代的确定以及与大别岩群中的浅粒岩层对比提供一条重要的证据。

用shrimp测定了冈底斯岩带西段麦拉山口岩体同碰撞黑云母二长花岗岩锆石的u-pb年龄,黑云母二长花岗岩锆石shrimpu-pb年龄为47.1±1.1ma。这就为前人提出的雅鲁藏布江地区洋盆闭合、板块开始碰撞的时间为50ma左右提供了同位素年代学的证据。

本文在野外地质调查基础上,通过对西准噶尔花岗岩类年代学的研究,厘定各期构造岩浆事件的时限,反演西准噶尔造山带构造演化过程。研究结果表明,西准噶尔岩浆活动划分为3个时期。晚志留世—早泥盆世花岗岩类主要为谢米斯台花岗岩类、赛尔花岗岩类及阿克乔克花岗岩类,结合区域地质背景及阿克乔克花岗闪长岩具有典型的埃达克岩地球化学特征,推测阿克乔克埃达克岩可能是大洋板片俯冲过程中经过脱水发生部分熔融形成的;早石炭世花岗岩类主要分布在扎尔马—萨吾尔岩浆弧地区,这一时期的花岗岩类可能是额尔齐斯蛇绿岩所代表的古大洋向南俯冲脱水引发上覆地幔楔部分熔融或者部分熔融形成的玄武岩浆底侵作用引起中、下地壳物质部分熔融的结果,指示俯冲的古大洋在早石炭世期间未闭合碰撞;晚石炭世—早二叠世的花岗岩类在整个西准噶尔地区都有分布,形成于后碰撞构造环境,表明西准地区进入了陆内构造演化阶段。

在柴达木盆地南缘野外地质调查过程中,在祁曼塔格山前石拐子剖面的下石炭统石拐子组和乌图美仁庆华铁矿剖面的上石炭统缔敖苏组中发现了大量chondrites遗迹化石。经鉴定,研究区的chondrites遗迹化石主要包括chondritesfenxiangensisyang,1984(分乡丛藻迹);chondritesfilifalxvolk,1964(细枝丛藻迹)和chondritesmaqianensisyang,1988(玛沁丛藻迹)3个遗迹种。根据研究区的chondrites遗迹化石特征,结合岩性特征和其他实体化石资料,认为石拐子地区早石炭世为台洼沉积环境,乌图美仁庆华铁矿地区晚石炭世为局限碳酸盐岩台地沉积环境。另外,探讨了生物扰动对研究区储集层的改造作用。该研究对恢复柴达木盆地南缘石炭系的沉积环境和古生态以及评价研究区的储集层物性具有重要的借鉴意义。