南祁連奧陶紀花崗巖鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義

廖 華，胡道功，張緒教，余文林，郭 濤

(1.中國地質(zhì)大學地球科學與資源學院，北京100083;2.中國地質(zhì)科學院地質(zhì)力學研究所，北京100081)

1 研究區(qū)概況

祁連山造山帶位于青藏高原東北部，受加里東末期阿拉善板塊 (北中國板塊西段)、祁連微板塊與柴達木—東昆侖板塊 (揚子板塊西段)匯聚、碰撞及造山作用影響［1～3］，形成了北祁連及柴達木北緣 (簡稱柴北緣，下同)兩條俯沖-碰撞雜巖帶［4］和不同構造環(huán)境下的各類巖體，其形成構造環(huán)境備受地質(zhì)學家關注。而南祁連地區(qū)則位于該造山帶南部，以柴達木北緣斷裂、北祁連南緣斷裂及阿爾金左行走滑斷裂為界［5］(見圖1)。

近年來，吳才來等［6～8］對柴北緣西段和北祁連中段的花崗巖體進行了SHRIMP鋯石UPb測定，其中賽什騰山巖體年齡為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 Ma和443.5±3.6 Ma，牛心山花崗巖和民樂窯溝花崗閃長巖的年齡分別為476.7±6.6 Ma和463.2±4.7 Ma。其成巖年齡均屬早古生代奧陶紀，都具有島弧或活動大陸邊緣花崗巖的屬性。

與柴北緣和北祁連相比，南祁連的研究程度則較差，尤其是志留系巴龍貢葛爾組 (S b)的歸屬問題還尚有疑問。因此，本文選擇南祁連西段楊康地區(qū)出露的花崗巖體進行LA-MC-ICPMS鋯石U-Pb測年研究，以約束其形成時代。

圖1 祁連山地質(zhì)構造略圖［9］Fig.1 Tectonic map of Qilian Mountain

2 區(qū)域地質(zhì)背景與采樣點地質(zhì)特征

2.1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于柴達木盆地北緣南祁連陸塊 (見圖1)，處于秦祁昆中央造山帶的中段，其北側為北祁連造山帶，西北以阿爾金斷裂與塔里木板塊相鄰，以其特有的北西西走向斜置于中國西部［5，10］。

南祁連陸塊以早古生代—中生代地層為主體，其中志留系巴龍貢葛爾組 (S b)出露最為廣泛，該地層為一套輕微區(qū)域變質(zhì)巖系，主要由變質(zhì)砂巖、粉砂巖-粉砂質(zhì)板巖夾火山碎屑巖及灰?guī)r組成，與下伏奧陶紀地層為斷層接觸［11～12］。早古生代花崗巖侵入其中。

2.2 巴龍貢葛爾組歸屬

該地層廣泛分布于南祁連地區(qū) (見圖2)，1∶200000下環(huán)倉幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，依據(jù)該套地層下部尕洛合附近板巖中的Glyptograptus sp.，Pseudoclinacograptus sp.，Pristiograptus cf.acinacaoes，P.nadtcsclapuortn，Climacograptus sestagularis Mocy等筆石化石，將其下部歸屬志留系下統(tǒng)［11～12］，上部歸屬志留系中—上統(tǒng)。

由于化石僅采自巴龍貢葛爾組下部的片巖巖系中，其上部砂板巖系仍無化石依據(jù)，二者又為斷層接觸，故將其全部歸入早志留世是不恰當?shù)模苫_定的地層時代不能完全作為劃分巴龍貢葛爾組地層的依據(jù)。同時由于地區(qū)的局限性，南祁連廣大地區(qū)也未能采到化石，僅以韻律特征、巖性建造特點和變質(zhì)程度將其劃分為志留系下巖組 (S a)和上巖組 (S b)亦是不妥的。因此，侵入其中的花崗巖體為研究地層形成時代提供了理想的測年對象。

2.3 巖體地質(zhì)特征

南祁連地區(qū)中—酸性侵入巖出露較為廣泛，尤以西段較為集中，多見于哈拉湖周圍以及陽康、織合瑪?shù)鹊?，在長約200 km、寬約50 km的狹長地帶內(nèi)呈條帶環(huán)狀展布，以黑云母花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖、斜長花崗巖為主，其中二長花崗巖是加里東晚期分布最廣的酸性侵入巖［13］。

圖2 德令哈北部地區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 A geological map of north Delingha

本文研究的花崗巖體位于楊康西南的掃迪地區(qū)，其出露面積約10 km2，以巖株狀侵入巴龍貢葛爾組 (S b)中 (見圖2)。樣品 (B019-1)采自北緯37°30'51.43″，東經(jīng)98°27'22.10″，具典型的中細粒花崗結構，塊狀構造。淺色礦物有斜長石 (45% ～50%)、石英(20% ～25%)、鉀長石 (20%);暗色礦物有黑云母 (10%)和角閃石 (少量)。

3 測試方法與結果分析

鋯石按照常規(guī)方法分選，通過淘洗和使用重液等物理方法分離鋯石，然后在雙目鏡下挑純。將挑選好的鋯石和標準鋯石用雙面膠粘在載玻片上，罩上PVC環(huán)，然后將環(huán)氧樹脂和固化劑充分混合后注入PVC環(huán)中，制成環(huán)氧樹脂樣品靶。干燥后，打磨、刨光使鋯石中心部分暴露，然后進行顯微鏡下的反射光、透射光照相以及陰極發(fā)光 (CL)照相。

鋯石Pb、U、Th同位素分析在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實驗室新近安裝的激光燒蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀系統(tǒng) (LA-MC-ICPMS)上完成。其多接受器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀為Thermo Fisher公司制造的Neptune，離子光學通路采用能量聚焦和質(zhì)量聚焦的雙聚焦設計，并采用動態(tài)變焦 (ZOOM)使質(zhì)量色散達到17%。儀器配有9個法拉第杯接受器和4個離子計數(shù)器接受器。激光器為美國ESI公司生產(chǎn)的UP193-FX ArF準分子激光器，激光波長193 nm，脈沖寬度5 ns，束斑直徑為2～150μm可調(diào)，脈沖頻率1～200 Hz連續(xù)可調(diào)。

本次測試根據(jù)鋯石CL圖像和透射光及反射光照片，利用193 nm激光器對鋯石進行剝蝕，設置的剝蝕坑直徑為35μm，激光能量密度為13～14 J/cm2，頻率為8～10 Hz，激光剝蝕物質(zhì)以He為載氣送入Neptune，利用動態(tài)變焦擴大色散同時接受質(zhì)量數(shù)相差很大的U-Pb同位素，從而進行鋯石U-Pb同位素原位測定。采用TEMORA作為外部鋯石年齡標樣，利用NIST612玻璃標樣作為外標計算鋯石樣品的Pb、U、Th含量。采用中國地質(zhì)大學研發(fā)的ICPMSDataCal程序和Ludwig的Isoplot程序進行數(shù)據(jù)處理，采用208Pb校正法對普通鉛進行校正。詳細的實驗流程見文獻 ［14～15］。實驗分析結果見表1，測試數(shù)據(jù)的誤差均為1σ。

表1 花崗巖鋯石LA-MC-ICPMS U-Pb同位素年齡測定結果Table 1 LA-MC-ICPMS U-Pb isotopic age data for zircons from granite rocks

本文所分析的鋯石顆粒長度100～200μm，長寬比2.0～4.0，呈自形長柱狀，鋯石表面干凈，陰極發(fā)光圖像顯示鋯石多發(fā)育細密或寬的振蕩環(huán)帶結構 (見圖3)，為典型巖漿結晶鋯石的內(nèi)部結構。而Th/U比值大于0.1，同樣表現(xiàn)出巖漿鋯石的同位素地球化學特征。對該巖石樣品的18顆鋯石18個測點進行了U-Pb同位素測定，測試結果見表1和圖4。除1.6號測點 (年齡500 Ma)為繼承鋯石和1.16、1.17號測點 (年齡分別為438 Ma、447 Ma)有明顯的鉛丟失外，其余15測點全部落在諧和線上或相當鄰近諧和線 (見圖4)，而且具有比較一致的206Pb/238U表面年齡 (456～468 Ma之間)，15個測點的206Pb/238U表面年齡加權平均值為461.5±1.6 Ma，代表掃迪花崗巖的結晶年齡。

圖3 祁連山掃迪南花崗巖的鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.3 CL images of zircons from granite rocks in south of Saodi Formation in Qilianshan

圖4 花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖和均值圖Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircons from granite rocks from south of Saodi Formation in Qilianshan

4 討論與結論

地質(zhì)填圖和綜合研究［16］表明，巴龍貢葛爾組 (S b)廣泛分布于南祁連地區(qū)，其下部由深變質(zhì)較單一的片巖組成;上部由淺變質(zhì)砂板巖組成。從整個區(qū)域來看，巴龍貢葛爾組中侵入較多的花崗巖體，故花崗巖體的形成時代可以有效地約束志留系的形成時代。

取自掃迪地區(qū)侵入巴龍貢葛爾組中的花崗閃長巖U-Pb年齡為456～468 Ma，表明南祁連掃迪地區(qū)侵入巴龍貢葛爾組中的花崗巖體形成于中奧陶世晚期，這就說明巴龍貢葛爾組的形成時代應該早于中奧陶世晚期?？梢钥闯觯苫◢忛W長巖U-Pb年齡確定的地層時代基本上代表了巴龍貢葛爾組形成時代的上限。

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