青藏高原中部德令哈地區(qū)達肯大坂巖群混合巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

青藏高原中部德令哈地區(qū)達肯大坂巖群混合巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

全吉地塊位于青藏高原東北部，柴北緣超高壓變質(zhì)帶[2.6]和南祁連構(gòu)造帶之間（圖1）。它具有變質(zhì)結(jié)晶基礎(chǔ)和穩(wěn)定的新元古代中生代基底。從歷史上看，它被稱為“微陸塊”和“微克拉通”。該地塊和中祁連地塊被歸類為“祁連地塊”，并相信它們可能與柴達木地塊形成統(tǒng)一的“齊達木齊拉通”。泉吉地塊是揚子、華北和塔里木地塊之后，在中國發(fā)現(xiàn)了第四片古土地行政區(qū)劃。雖然整個地塊面積小，但位于塔里木-北陸塊和揚子地塊的連接部分。因此，該地塊的基本組成、組成序列和時間的正確編年史對研究了中國三大洲之間前寒武紀大陸地殼的發(fā)育關(guān)系提供了重要的解釋。然而，到目前為止，相關(guān)研究相對薄弱。呂松年等人結(jié)合野外觀察和二級花崗巖鋯印度-pb固定年份的結(jié)果，定義了“多肯大坂巖群”和“多吉哈雜巖群”。整個吉塊的底部由德柳哈雜巖、中部達肯大坂巖群和上部萬洞溝群組成。其中，達肯大坂巖群形成于古元古代晚期。由于u-pb語言體系的正確年齡數(shù)據(jù)的性質(zhì)取決于太陽帶的測量技術(shù)，因此需要驗證特定區(qū)域的年齡數(shù)據(jù)的精確地質(zhì)意義。后來，人們的研究揭示了地下變質(zhì)巖的起源的復(fù)雜性。本研究采用la-sicpms法測定德柳哈市北部達肯大坂巖群的鋯石u-pb年齡，這限制了沉積作用和熱態(tài)形成時間。在這項工作中，我們初步探討了基質(zhì)中早期地殼的發(fā)育，并將其劃分為不同的區(qū)域。1地質(zhì)背景1.1達肯大坂巖群達肯大坂巖群與德令哈雜巖是全吉地塊變質(zhì)基底的主要物質(zhì)組成.德令哈雜巖由磚紅色片麻狀二長花崗巖和透鏡狀斜長角閃巖組成,局部發(fā)育弱面理化花崗巖脈.斜長角閃巖強烈面理化.片麻狀二長花崗巖和斜長角閃巖的鋯石TIMS法U-Pb年齡分別為(2366±10)和(2412±14)Ma.德令哈市東10km處出露基性麻粒巖,其全巖-礦物內(nèi)部Sm-Nd等時線年齡(1791±37)Ma.重新厘定后的達肯大坂巖群是指以一套中-高級變質(zhì),并以副變質(zhì)巖為主的表殼巖組合.Wan等人曾將達肯大坂巖群分為3種巖石類型:含矽線石榴云母片巖、二云母片麻巖和石英巖,并認為其中一些巖石成分類似于孔茲巖系.本研究涉及的達肯大坂巖群和德令哈雜巖出露在德令哈市北從城邊到黑石山水庫的簡易公路旁.該達肯大坂巖群主要包括3個巖段,分別為石英巖-石榴云母片巖-石榴白云斜長片麻巖-斜長角閃巖巖段、變粒巖-淺粒巖-云母片巖巖段及含碳(石墨)云母石英片巖-含矽線石榴黑云母石英片(麻)巖巖段.這些巖石組合與Wan等人研究的巖石類型相似,可能是一套類似于孔茲巖系[11~15]中的含碳富鋁片(麻)巖組合.變質(zhì)作用為中角閃巖相,局部可達麻粒巖相.其中石榴白云斜長片麻巖、含矽線石榴黑云母石英片巖和云母片巖混合巖化現(xiàn)象明顯,發(fā)育塊狀花崗質(zhì)淺色體(圖2(a)).達肯大坂巖群被面理化花崗偉晶巖侵入,在接觸邊界處兩者的面理產(chǎn)狀一致,花崗偉晶巖中產(chǎn)有圍巖達肯大坂巖群的石英巖捕虜體(圖2(b)).在全吉地塊東部的烏蘭一帶發(fā)育(2470±19)Ma的莫河片麻狀花崗閃長巖侵入體,其圍巖的花崗質(zhì)淺色體中的單顆粒鋯石TIMSU-Pb年齡為(1939±21)Ma,分別指示古元古代早期和晚期強烈的巖漿作用和區(qū)域變質(zhì)作用.1.2德令哈雜巖中片麻狀二長火山巖與達肯大坂巖群的侵入接觸關(guān)系因強烈構(gòu)造變形改造,達肯大坂巖群與德令哈雜巖之間曾被認為是構(gòu)造接觸關(guān)系.我們在德令哈市北黑石山水庫簡易公路旁的山坡露頭觀察發(fā)現(xiàn)了德令哈雜巖中的片麻狀二長花崗巖與達肯大坂巖群的侵入接觸關(guān)系(圖2(c)),在片麻狀二長花崗巖中有強變形的斜長片麻巖包體(圖2(d)),推測其屬于圍巖的捕虜體.2巖脈構(gòu)造特征分別選擇面理化花崗偉晶巖、達肯大坂巖群中混合巖化明顯的石榴白云斜長片麻巖和含矽線石榴黑云母石英片巖中色體和塊狀花崗質(zhì)淺色體(以下分別簡稱為花崗偉晶巖、斜長片麻巖、矽線石榴黑云石英片巖、花崗質(zhì)淺色體)中的鋯石為定年對象.花崗偉晶巖(06DLH-12)呈脈狀侵入于達肯大坂巖群中,巖脈最寬可達3m.巖石呈肉紅色-磚紅色,總體呈定向構(gòu)造,主要礦物為鉀長石和石英,少量為斜長石,部分鉀長石晶體>10cm,發(fā)育文象結(jié)構(gòu).在巖脈邊部,長石和石英礦物呈強定向排列,而在巖脈核部則呈弱定向分布.斜長片麻巖(06DLH-15)呈深灰-灰黃色,粒狀變晶結(jié)構(gòu),片麻狀構(gòu)造,主要礦物組成為斜長石和石英,次要礦物為白云母、黑云母和石榴石.矽線石榴黑云石英片巖(06DLH-17)呈深灰色,具斑狀變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造,主要礦物組成為黑云母、白云母、石英、石榴石、矽線石,少量斜長石.副礦物有鋯石和獨居石等,但獨居石的粒度較淺色體的小,多數(shù)<60μm.矽線石榴黑云石英片巖和斜長片麻巖中的石榴石都普遍發(fā)育核-邊結(jié)構(gòu),指示兩個世代生長.花崗質(zhì)淺色體(06DLH-6)呈灰白色,產(chǎn)出形態(tài)呈不規(guī)則團塊狀或脈狀,寬度一般為1~6cm,有的可達20cm,多數(shù)切割片麻巖和片巖的面理構(gòu)造.花崗質(zhì)淺色體巖石為塊狀構(gòu)造,粗粒結(jié)構(gòu)~偉晶結(jié)構(gòu),主要礦物有微斜長石、石英和鈉質(zhì)斜長石,微量白云母、黑云母和石榴石.副礦物有鋯石和相對較多的~200μm的獨居石.3鋯石u-pb年齡用常規(guī)方法和流程將鋯石分別從約5kg的上述巖石樣品中分離出來,在雙目鏡下挑純,用環(huán)氧樹脂固定制靶,磨至鋯石露出近一半后拋光,拍攝CL圖像,然后在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室用LA-ICPMS方法測定鋯石的U-Pb同位素年齡.測定時采用8Hz的激光頻率,75mJ的激光強度,24μm的激光束斑直徑,以91500作為外部標(biāo)樣,原始數(shù)據(jù)處理和年齡計算分別用Glitter程序和ISOPLOT完成.詳細分析步驟和數(shù)據(jù)處理方法參見文獻[21,22].花崗偉晶巖(樣品06DLH-12)中的鋯石多為褐黃色的自形柱狀晶形,發(fā)育四方柱{100}與四方雙錐{111}的聚形.粒徑范圍40~250μm,長寬比為2:1~3:1.陰極發(fā)光CL圖像顯示鋯石為柱狀自形晶無核-邊結(jié)構(gòu),邊緣規(guī)則而非港灣狀,具有完好的振蕩環(huán)帶(圖3(a)),指示花崗偉晶巖漿直接結(jié)晶成因14顆鋯石共16點的分析結(jié)果列于表1,鋯石U-Pb年齡諧和圖見圖4(a).由圖4(a)可見,鋯石雖然發(fā)生明顯的放射性鉛丟失,但全部數(shù)據(jù)的投點位置靠近上交點,上交點年齡為(2427+44/-38)Ma.其Th/U=0.1~1.14,大多數(shù)高于0.4(見表1),也指示巖漿成因[24~26].因此,其(2427+44/-38)Ma的上交點年齡應(yīng)代表鋯石的結(jié)晶年齡(圖4(a)),亦即花崗偉晶巖的結(jié)晶年齡.斜長片麻巖(06DLH-15)中的鋯石多數(shù)呈渾圓的短柱狀,淺褐黃色,多為渾圓狀的多晶面晶體,粒徑范圍20~60μm.這些鋯石具有明顯的振蕩環(huán)帶核(圖3(b))有的核內(nèi)還有CL強度高且因亮白的粒度太細而無法分析的殘核,邊部為窄的、CL強度低且較暗的變質(zhì)增生邊.對16顆鋯石的核部(不包括細小殘核)進行了18個點的分析,結(jié)果見表2,其U-Pb年齡諧和圖見圖4(b).由圖4(b)可見,鋯石核部的上交點年齡為(2467+28/-26)Ma.變質(zhì)鋯石增生邊太窄,無法用LA-ICPMS測定其同位素年齡.矽線石榴黑云石英片巖(06DLH-17)中的鋯石晶形特征與斜長片麻巖(06DLH-15)中的鋯石相似,粒徑為20~80μm,長寬比為1.5:1~2:1.陰極發(fā)光也顯示鋯石具核-邊結(jié)構(gòu)(圖3(c)):鋯石核部明亮;邊部窄發(fā)光弱,可能是變質(zhì)重結(jié)晶改造的結(jié)果.11顆鋯石上位于核部(不包括細小殘核)的11點的分析結(jié)果列于表2,U-Pb年齡諧和圖見圖4(c).由圖可見,鋯石核部上交點年齡為(2474+66/-52)Ma.變質(zhì)鋯石增生邊也太窄,無法用LA-ICPMS測定其同位素年齡.矽線石榴黑云石英片巖和斜長片麻巖中的所有鋯石核分析點的Th/U比值除1個點(Od15z-06)為0.11外,其余分析點在0.17~0.84(表2),指示源自蝕源區(qū)的巖漿成因鋯石[24~26].因此,它們的(2467+28/-26)和(2474+66/-52)Ma的上交點年齡(圖4(b)(c))共同指示蝕源區(qū)的巖漿事件年齡.花崗質(zhì)淺色體(樣品06DLH-6)中鋯石多為蜜黃-淺褐黃色的長柱狀自形晶,粒徑范圍30~150μm,長寬比約為1:3.CL圖像揭示鋯石有兩種類型.第一類具清晰的核-邊結(jié)構(gòu):核部CL發(fā)光強而亮白,為繼承性的碎屑成因鋯石核;邊部發(fā)光弱而灰暗,但具有振蕩環(huán)帶(圖3(d)),為部分熔融生長的增生邊.第二類無核-邊結(jié)構(gòu),總體上鋯石CL發(fā)光弱而呈深灰,有的也具有明顯的振蕩環(huán)帶(圖3(e)),但也有少數(shù)鋯石整體發(fā)光弱而無任何環(huán)帶現(xiàn)象(圖3(f)),為從部分熔融熔體中結(jié)晶的鋯石單晶.28顆鋯石共32點的分析結(jié)果列于表3,U-Pb年齡諧和圖見圖4(d).由圖4(d)可見,碎屑成因鋯石核(世代Ⅰ)的上交點年齡為(2471+18/-16)Ma部分熔融生長的增生邊或鋯石單晶(世代Ⅱ)的上交點年齡為(1924+14/-15)Ma.其中,(1924+14/-15)Ma的上交點年齡代表深熔作用及其相關(guān)變質(zhì)作用峰期的年齡,增生鋯石邊或單晶鋯石的Th/U比值除點6z-6為0.15以外,其余在0.01~0.07之間(表3),也說明了這一點.碎屑成因鋯石核的Th/U=0.22~1.02(表3),也指示源自典型巖漿成因鋯石[24~26],其(2471+18/-16)Ma的上交點年齡(圖4(d))同樣指示蝕源區(qū)的巖漿事件年齡.4達肯大坂巖群的沉積物質(zhì)(1)德令哈地區(qū)達肯大坂巖群的斜長片麻巖和矽線石榴黑云石英片巖以及花崗質(zhì)淺色體中源自蝕源區(qū)巖漿成因的碎屑鋯石指示巖漿作用年齡分別為(2471+18/-16),(2467+28/-26)和(2474+66/-52)Ma(圖4(b)~(d)),這3個年齡值在誤差范圍內(nèi)一致,當(dāng)置信度為95%時,平均值為2470Ma.將這一結(jié)果與花崗偉晶巖的巖漿結(jié)晶鋯石的定年結(jié)果綜合考慮,可以將德令哈地區(qū)達肯大坂巖群的形成年齡限定在2.43~2.47Ga之間.另一方面,達肯大坂巖群源自巖漿成因的碎屑鋯石年齡與烏蘭地區(qū)的莫河片麻狀花崗閃長巖的結(jié)晶年齡在誤差范圍內(nèi)一致.因此,推測達肯大坂巖群的碎屑物質(zhì)可能源自與莫河片麻狀花崗閃長巖相當(dāng)?shù)纳畛蓭r體的剝蝕物.(3)本次鋯石定年結(jié)果記錄到兩個重要的古元古代熱事件和一個新元古代熱事件.花崗偉晶巖的結(jié)晶年齡((2427+44/-38)Ma)與德令哈雜巖的片麻狀二長花崗巖及其共存的斜長角閃巖鋯石TIMSU-Pb年齡相近,推測它們可能是同一熱事件的產(chǎn)物.本次研究用LA-ICPMS法測定的花崗偉晶巖的鋯石U-Pb年齡,可將該期熱事件的時間確定在~2.43Ga.達肯大坂巖群的花崗質(zhì)淺色體中鋯石的U-Pb年齡((1924+14/-15)Ma)在誤差范圍內(nèi)與烏蘭一帶的深熔作用年齡((1939±21)Ma)一致,推測為同一期區(qū)域變質(zhì)事件的時間.該區(qū)域變質(zhì)事件的峰期年齡應(yīng)在1.92~1.95Ga之間.至于張建新等人在德令哈市東測得的基性麻粒巖全巖-礦物內(nèi)部Sm-Nd等時線年齡((1791±37)Ma),可能是該麻粒巖為1.92~1.95Ga區(qū)域變質(zhì)作用的冷卻年齡,也可能是與基性巖墻((1852±15)Ma)或者環(huán)斑花崗巖((1776±33)(1763±53)Ma)等大陸裂解相關(guān)的巖漿熱事件的再造年齡.各樣品中鋯石~0.9Ga的下交點年齡,可能指示后期熱事件疊加[28~36],推測是全吉地塊最后克拉通化事件的記錄.在區(qū)域上與中國中西部陸塊群和揚子陸塊新元古代晉寧運動的熱事件一致[37~42],暗示全吉地塊在中元古-新元古代之交與這些陸塊群一起卷入了陸塊匯聚,響應(yīng)了全球Rodinia超大陸匯聚事件.(4)全吉地塊的第一個未變質(zhì)蓋層(南華紀-震旦紀全吉群)及其新元古代(相當(dāng)于晉寧運動)的構(gòu)造熱事件記錄,指示其與揚子陸塊在同一時期具有相似的基底-蓋層演化;烏蘭地區(qū)2.47Ga的莫河片麻狀花崗閃長巖和印支期花崗巖類侵入體,以及達肯大坂巖群及部分變質(zhì)深成體均具有高放射性成因鉛特征,表明其源區(qū)與揚子陸塊具有一定的親緣性.5達肯大坂巖群的形成時代德令哈地區(qū)全吉地塊基底巖系中的達肯大坂巖群形成于2.43~2.47Ga之間,為古元古代早期的沉積建造,形成之后于~2.43Ga被德令哈花崗偉晶巖、片麻狀二長花崗巖和基性巖漿巖侵入,在距今1.92Ga前經(jīng)歷強烈的變質(zhì)-深熔作用,于~0.9Ga再度發(fā)生構(gòu)造熱再造.(2)本次研究將德令哈地區(qū)達肯大坂巖群的形成年齡限定在2.43~2.47G