全吉地塊鉀長(zhǎng)石淺粒巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

全吉地塊鉀長(zhǎng)石淺粒巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

達(dá)肯-大坂巖群最初指的是柴達(dá)木盆地北緣的一組中等和高級(jí)變質(zhì)巖系。近期研究在柴達(dá)木盆地北緣識(shí)別出一條超高壓變質(zhì)巖帶,卷入該帶的基底變質(zhì)巖來自柴達(dá)木地塊北緣的基底巖系,這些基底巖系不屬于原達(dá)肯大坂巖群的組成部分,真正的達(dá)肯大坂巖群為僅分布在柴達(dá)木盆地北緣超高壓變質(zhì)帶北側(cè)的一套變質(zhì)表殼巖系,它是全吉地塊元古代基底的重要組成部分之一。達(dá)肯大坂巖群至今未能發(fā)現(xiàn)中酸性火山巖夾層,因此目前只能用一些中間性構(gòu)造事件年齡來約束其可能的沉積年齡下限和上限。結(jié)果,迄今對(duì)該巖群形成年齡的認(rèn)識(shí)存在古元古代中—晚期和古元古代早期2種觀點(diǎn)。達(dá)肯大坂巖群形成年齡的不確定性不利于全吉地塊乃至中國(guó)西北部前寒武紀(jì)地殼演化、構(gòu)造演化等科學(xué)問題的深入探討。大家知道,鋯石作為一種最重要的U-Pb年代學(xué)研究對(duì)象,不僅是中酸性巖漿巖的重要的副礦物之一,而且因其極高的物理和化學(xué)穩(wěn)定性而廣泛出現(xiàn)在陸源碎屑沉積巖中,并能完整地保存在中深變質(zhì)砂巖(副片麻巖巖性之一種)中。陸源碎屑沉積巖或其對(duì)應(yīng)的變質(zhì)巖中的繼承性碎屑鋯石的U-Pb年齡譜、Hf同位素和O同位素組成已被廣泛用來約束其原巖的最大沉積年齡、碎屑物質(zhì)源區(qū)、源區(qū)重要熱事件(如巖漿作用事件和變質(zhì)作用事件)和性質(zhì),探討地殼的增生史和再造史。本文報(bào)道達(dá)肯大坂巖群鉀長(zhǎng)石淺粒巖中繼承性碎屑鋯石U-Pb年齡測(cè)定結(jié)果,約束其寄主巖石和達(dá)肯大坂巖群的最大沉積年齡或沉積年齡范圍。1德令哈上的成巖年齡全吉地塊分布在柴北緣超高壓變質(zhì)巖帶與南祁連構(gòu)造帶之間(圖1),其基底巖系主要由達(dá)肯大坂巖群和德令哈雜巖組成。德令哈雜巖由變質(zhì)變形花崗巖類侵入體和變質(zhì)火山-沉積巖系構(gòu)成,與達(dá)肯大坂巖群呈構(gòu)造接觸關(guān)系。在德令哈地區(qū),達(dá)肯大坂巖群的巖性主要有云母片麻巖、云母片巖、石英巖、變粒巖和淺粒巖,夾少量角閃巖透鏡體。云母片巖和云母片麻巖受深熔作用而普遍發(fā)育長(zhǎng)英質(zhì)淺色體,但角閃巖類巖石基本未發(fā)育淺色體。淺色體中深熔成因鋯石的LA-ICP-MSU-Pb年齡為1924Ma+14/-15Ma,繼承性碎屑鋯石U-Pb年齡為2471Ma+18/-16Ma。在德令哈市北,與達(dá)肯大坂巖群構(gòu)造并置的德令哈二長(zhǎng)花崗片麻巖鋯石的LA-ICP-MSU-Pb年齡為2367Ma+13/-11Ma,花崗片麻巖中的鎂鐵質(zhì)巖石包體發(fā)育多個(gè)變質(zhì)礦物世代,其峰期變質(zhì)年齡為1913Ma+38Ma。侵入達(dá)肯大坂巖群的花崗偉晶巖脈中的鋯石的LA-ICP-MS年齡為2427Ma+44/-38Ma。烏蘭地區(qū)主要發(fā)育德令哈雜巖,主要由變質(zhì)火山-沉積巖和花崗片麻巖組成。變質(zhì)火山-沉積巖的主要巖性有黑云母片麻巖、變粒巖、角閃巖等。云母片麻巖和角閃巖都發(fā)育淺色體。云母片麻巖中淺色體的鋯石U-Pb年齡為1939Ma±21Ma和1946.8Ma+7.8/-7.3Ma;角閃巖中淺色體的鋯石U-Pb年齡為1960Ma+19/-15Ma。呼德生花崗片麻巖的鋯石U-Pb年齡為2202Ma±26Ma,莫河花崗片麻巖為2366Ma±10Ma和2470Ma+19/-18Ma。2鋯石u-pb年齡及巖石學(xué)特征鉀長(zhǎng)石淺粒巖樣品(CN07-27-1)采自德令哈市城北的達(dá)肯大坂巖群。鉀長(zhǎng)石淺粒巖呈條帶狀,條帶寬度在2~30cm之間,與長(zhǎng)石石英巖或石英巖共生(圖2)。鄰近的長(zhǎng)石石英巖被具有2427Ma+44/-38Ma和2471Ma+18/-16Ma兩組鋯石U-Pb年齡的花崗偉晶巖脈侵入。鉀長(zhǎng)石淺粒巖巖石具弱定向構(gòu)造,中細(xì)粒鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu),主要礦物為石英(約占15%),次要礦物有黑云母和白云母(約占3%)、鉀長(zhǎng)石(約占80%)、石墨(約占2%),副礦物有鋯石和磷灰石。據(jù)石墨存在可判斷其原巖為鉀長(zhǎng)石砂巖。鉀長(zhǎng)石淺粒巖中的石英與白云母穩(wěn)定共生,指示其變質(zhì)作用程度沒有達(dá)到高角閃巖相條件。用常規(guī)流程和分離方法將鋯石從鉀長(zhǎng)石淺粒巖中分離出來,制成樹脂靶,磨切到近鋯石中心后拋光,拍攝陰極發(fā)光(CL)圖像。鋯石粒徑在50~100μm之間,雖然破碎,仍顯示原本的自形柱狀晶體特征。CL圖像顯示,鋯石全部發(fā)育典型的振蕩環(huán)帶(圖3),指示為繼承性巖漿成因的鋯石。少量鋯石具有弱的陰極發(fā)光邊,圖像呈深灰色乃至黑灰色,可能是后期變質(zhì)重結(jié)晶或流體作用的結(jié)果。3年代學(xué)及年齡分布鋯石的U-Pb同位素用中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的LA-ICP-MS測(cè)定。該儀器的激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas2005,ICP-MS為Agilent7500a。測(cè)定的激光束徑為24μm,頻率為6Hz,能量為75mJ,外標(biāo)和內(nèi)標(biāo)分別采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500和鋯石GJ-1。數(shù)據(jù)采用實(shí)驗(yàn)室軟件ICPMSDataCal進(jìn)行離線處理。年齡諧和圖繪制和年齡加權(quán)平均計(jì)算均采用Isoplot/Ex_ver3完成。36個(gè)測(cè)點(diǎn)的U-Pb同位素分析結(jié)果列于表1,年齡諧和圖和年齡相對(duì)概率密度分布曲線圖分別見圖4-a和圖4-b。這36個(gè)測(cè)點(diǎn)的Th/U=0.41~1.07,均高于0.40(表1)。在年齡諧和圖上,大部分分析點(diǎn)落在一致線上,少數(shù)落在一致線下方,擬合的不一致線上交點(diǎn)年齡為2216Ma±18Ma(2σ,MSWD=1.7),下交點(diǎn)年齡的不確定性大(圖4-a)。年齡諧和度高于90%的30個(gè)207Pb/206Pb年齡的相對(duì)概率密度分布曲線的峰值年齡約為2190Ma(圖4-b),加權(quán)平均年齡為2191Ma±16Ma(MSWD=0.87)。4討論4.1巖漿成因的年齡鉀長(zhǎng)石淺粒巖中含有較多的石墨礦物,推斷其原巖為近源的陸源碎屑巖類的鉀長(zhǎng)石砂巖,其中的鋯石為繼承性碎屑鋯石。這些鋯石具振蕩環(huán)帶,其年齡諧和度高于90%的30個(gè)測(cè)點(diǎn)的繼承性碎屑鋯石的Th/U比值為0.41~1.07,顯示巖漿成因鋯石的特征,因此為繼承性巖漿成因的鋯石。這30個(gè)測(cè)點(diǎn)的207Pb/206Pb年齡相對(duì)概率密度分布曲線顯示的單一巖漿事件的年齡約為2.19Ga(圖4-b)。據(jù)該巖漿事件曾見于德令哈雜巖的花崗片麻巖中和鉀長(zhǎng)石石英砂巖的近源性,推測(cè)德令哈雜巖的某一花崗巖類蝕源區(qū),是達(dá)肯大坂巖群鉀長(zhǎng)石石英巖原巖———鉀長(zhǎng)石石英砂巖———碎屑物質(zhì)的可能源區(qū)。4.2達(dá)肯大坂巖群的年齡約束基于達(dá)肯大坂巖群與德令哈雜巖中的花崗片麻巖原巖為侵入接觸關(guān)系和侵入于達(dá)肯大坂巖群的鉀長(zhǎng)石花崗偉晶巖結(jié)晶年齡為2427Ma+44/-38Ma的認(rèn)識(shí),結(jié)合碎屑鋯石U-Pb年齡為2471Ma+18/-16Ma,達(dá)肯大坂巖群的沉積年齡曾被約束在2.43~2.47Ga范圍內(nèi)。本文研究表明,達(dá)肯大坂巖群鉀長(zhǎng)石淺粒巖的原巖長(zhǎng)石石英砂巖的碎屑物來自約2.19Ga的花崗片麻巖,該年齡可以視為達(dá)肯大坂巖群的最大沉積年齡。由于鉀長(zhǎng)石石英砂巖中的碎屑鋯石都是繼承性巖漿成因的鋯石,當(dāng)這些鋯石被侵入的偉晶巖脈捕獲,其繼承性不容易被識(shí)別出來而被順理成章地解讀為偉晶巖結(jié)晶成因的鋯石,其年齡也被當(dāng)作了巖脈本身的侵入結(jié)晶年齡?，F(xiàn)在看來,偉晶巖脈中約2.43Ga的巖漿成因鋯石與副片麻巖中約2.47Ga的巖漿成因鋯石都是繼承性鋯石,其年齡值不可以用來約束寄主碎屑原巖的最小沉積年齡。另外,本研究同時(shí)表明鉀長(zhǎng)石淺粒巖及其所在達(dá)肯大坂巖群的年齡(約2.19Ga)小于德令哈花崗片麻巖的年齡(約2.37Ga),這不支持達(dá)肯大坂巖群與德令哈雜巖呈侵入接觸關(guān)系的判斷。達(dá)肯大坂巖群的形成年齡曾推斷為2.0~2.2Ga。沉積作用的最小年齡可以用云母片麻巖和云母片巖深熔淺色體鋯石的U-Pb年齡、花崗片麻巖鎂鐵質(zhì)包體變質(zhì)結(jié)晶鋯石的U-Pb年齡和德令哈雜巖的黑云斜長(zhǎng)片麻巖中深熔成因鋯石U-Pb年齡來約束。研究表明,德令哈地區(qū)達(dá)肯大坂巖群的深熔作用或花崗片麻巖鎂鐵質(zhì)包體的早期變質(zhì)作用發(fā)生在1.91~1.92Ga期間,而烏蘭地區(qū)德令哈雜巖的深熔作用發(fā)生在1.94~1.96Ga期間。2個(gè)地區(qū)深熔作用事件年齡的差異反映該事件在空間上結(jié)束時(shí)間早晚的差異。這樣一來,達(dá)肯大坂巖群的最小沉積年齡應(yīng)大于深熔作用事件的最大年齡,即大于1.96Ga。因此,達(dá)肯大坂巖群的沉積年齡范圍可以約束在1.96~2.19Ga之間,在時(shí)代上屬于古元古代中晚期。5達(dá)肯大坂巖群形成時(shí)代變質(zhì)砂巖中的碎屑鋯石年齡譜可以用來提取源區(qū)的熱事件(巖漿作用事件和變質(zhì)作用事件)信息,為揭示原巖碎屑的可能物源區(qū)提供線索,同時(shí)也可以用來甄別一些中間性構(gòu)造事件,尤其是巖漿巖脈中的一些巖漿鋯石的實(shí)際成因及其年齡的地質(zhì)意義。達(dá)肯大坂巖群鉀長(zhǎng)石砂巖中的碎屑鋯石主體為繼承性巖漿成因的鋯石,這些鋯石和它們的寄主巖石的碎屑沉積物可能來自德令哈雜巖中的花崗片麻巖的風(fēng)化物。碎屑鋯石的年齡譜具單峰分布的特征,其年齡峰值將達(dá)肯大坂巖群的最大沉積年齡約束在2