新疆西準(zhǔn)噶爾石炭系碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)及其地質(zhì)意義

張 雷 ,王國燦 ,高 睿,申添毅縱瑞文晏文博

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430074;2.湖北省地質(zhì)礦業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司,湖北武漢 430022;3.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,湖北 武漢 430074;4.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610059)

0 引言

希貝庫拉斯組(C1xb)、包古圖組(C1b)、太勒古拉組(C1t)三個組自新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量大隊(1966)在 1∶20萬克拉瑪依幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告中創(chuàng)建以來,其時代及層序就一直存在爭議。目前對于三個組的層序劃分主要有四種意見,并且每種意見中對這三個組的時代歸屬的認(rèn)識也存在很大爭議(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊,1966,1983;王玉凈,1984;丁培榛和姚守民,1985;周良仁等,1987;張琴華等,1989;新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,1990;吳浩若和潘正莆,1991;沈遠(yuǎn)超和金成偉,1993;廖卓庭等,1993;新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局,1999;李永軍等,2010;安芳和朱永峰,2009;佟麗莉等,2009;郭麗爽等,2010)(表1)。近年來,巖石學(xué)家通過同位素定年對這三個組的時代及層序進(jìn)行了論述。蔡紅等(2000)測得太勒古拉組中硅質(zhì)巖的 Rb-Sr等時線年齡為 316±21 Ma,為晚石炭世早期;王瑞和朱永峰(2007)利用鋯石SHRIMP測定寶貝金礦賦礦圍巖(太勒古拉組酸性凝灰?guī)r)的U-Pb諧和年齡為328.1±1.8 Ma,即早石炭世中晚期;安芳和朱永峰(2009)對包古圖組中3個蝕變凝灰?guī)r樣品開展的鋯石SHRIMP年代學(xué)研究表明,凝灰?guī)r的年齡分別為328.4 Ma、342.6 Ma、336.5 Ma,并認(rèn)為三個組的層序從下到上依次為:希貝庫拉斯組、包古圖組、太勒古拉組。佟麗莉等(2009)對包古圖組安山巖中鋯石進(jìn)行LA-ICP-MS測年,獲得鋯石U-Pb年齡為345.6 Ma,為早石炭世,并認(rèn)為包古圖組的時代早于希貝庫拉斯組;郭麗爽等(2010)對太勒古拉組玄武巖和包古圖組及希貝庫拉斯組凝灰?guī)r中的鋯石進(jìn)行了LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)研究,得到206Pb/238U加權(quán)平均年齡分別為 357.5±5.4 Ma、332.1±3.0 Ma和336.3±2.5 Ma,由此認(rèn)為這三個組的時代均為早石炭世的杜內(nèi)期到維憲期,層序由下到上依次為太勒古拉組、包古圖組和希貝庫拉斯組。

這三個組的地質(zhì)時代及上下層序存在爭議主要是因為石炭紀(jì)地層內(nèi)缺少有力的古生物證據(jù),而且研究區(qū)內(nèi)地形起伏不大,覆蓋嚴(yán)重,露頭較差,再加上后期構(gòu)造運(yùn)動的影響,使巖石較破碎,成層性差,組與組之間常為斷層接觸,上下關(guān)系不易辨別。即使近年來,部分學(xué)者通過同位素年代學(xué)研究對該爭議的解決提供了一定的證據(jù),但對于這三個組的地質(zhì)時代及層序仍未能達(dá)成共識?？紤]到克拉瑪依地區(qū)的石炭紀(jì)地層為他生碎屑沉積巖夾火山碎屑巖的特點,前人偏重于火山碎屑巖中巖漿鋯石年代學(xué)研究,而忽略了火山碎屑巖同樣具有沉積巖的特征。因此研究其碎屑鋯石,對解決地層的形成時代、層序及其源區(qū)特征具有重要指示作用(Andersen,2005)。筆者依托地調(diào)項目,對克拉瑪依地區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查工作,積累了豐富的素材,并采集希貝庫拉斯組和太勒古拉組中具代表性的碎屑巖,挑選其中的碎屑鋯石進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)分析,從另一個不同的角度討論該地區(qū)石炭紀(jì)地層的時代及相對層序。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于西準(zhǔn)噶爾克拉瑪依地區(qū)(圖1),為中亞古生代俯沖–增生造山帶的重要組成部分(肖文交等,2006;李錦軼等,2006;楊高學(xué)等,2012;趙磊等,2013;Zhu et al.,2013),是中亞成礦域內(nèi)重要的成礦遠(yuǎn)景區(qū)(陳宣華等,2011;魏永明等,2015),發(fā)育有達(dá)爾布特、瑪里雅和克拉瑪依蛇綠混雜巖。研究區(qū)內(nèi)地層主要為石炭紀(jì)火山碎屑巖,大面積晚石炭世–早二疊世后碰撞花崗質(zhì)巖體(韓寶福等,1998,2006)侵入石炭系。石炭紀(jì)火山碎屑巖被劃分為希貝庫拉斯組、包古圖組和太勒古拉組,在達(dá)爾布特斷裂以南呈對稱分布,構(gòu)造活動相對較弱;在達(dá)爾布特斷裂以北則分布雜亂(圖1)。

希貝庫拉斯組由一套巨厚的濁積巖組成,主體巖性為凝灰質(zhì)中粗粒砂巖、凝灰質(zhì)含礫中粗粒砂巖夾沉凝灰?guī)r、圓礫巖(圖2a)等,發(fā)育分米–米級的鮑馬序列(圖2b),內(nèi)含豐富的植物碎片化石及少量海百合莖等異地埋藏的化石。希貝庫拉斯組內(nèi)較常見的巖屑流反映了深水沉積特點,推測為海底滑動和滑塌形成,屬半深海–深海環(huán)境,為一套海底濁積扇上扇的火山碎屑質(zhì)濁積巖系。

包古圖組主體為一套層理明顯(以中–薄層為主)、紋層發(fā)育的粉–細(xì)粒火山碎屑沉積(圖2c),巖性特征主要為深灰、灰綠色中–薄層粉–細(xì)粒晶屑沉凝灰?guī)r,灰、青灰色凝灰質(zhì)粉砂巖夾少量凝灰質(zhì)砂巖,局部含少量的細(xì)礫及灰?guī)r巖塊(圖2d)。包古圖組主體特征是韻律層極為發(fā)育,單元鮑馬序列厚度為毫米–厘米級,夾少量分米級,并含有深水相遺跡化石Neonerites、Cosmorhaphe、Zoophycos等。

表1 新疆西準(zhǔn)噶爾克拉瑪依地層小區(qū)石炭紀(jì)地層劃分沿革表Table 1 Diverse divisions of the Carboniferous sequences in the Karamay area,West Junggar,Xinjiang

圖1 中亞造山帶構(gòu)造分區(qū)簡圖(a,據(jù)Yang et al.,2013改繪)和研究區(qū)地質(zhì)簡圖及采樣點、剖面線位置(b)Fig.1 Simplified tectonic divisions of the Central Asian Orogenic Belt (a,modified after Yang et al.,2013),and geological map of the study area and locations of the samples and profiles KP1 and KP4 (b)

太勒古拉組為一套半深海–深海相灰–深灰、灰綠色凝灰質(zhì)粉砂巖、粉–細(xì)粒晶屑沉凝灰?guī)r、巖屑晶屑沉凝灰?guī)r、晶屑玻屑沉凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)中細(xì)粒長石巖屑砂巖、凝灰質(zhì)含礫中粗粒砂巖組合,局部呈不均勻互層狀產(chǎn)出,夾有少量的凝灰質(zhì)礫巖、硅質(zhì)巖(圖2e)、灰?guī)r及玄武巖(圖2f)等,底部多為一層厚度數(shù)米至數(shù)百米的凝灰質(zhì)含礫中粗粒砂巖(圖2g),下部層理不發(fā)育,多呈厚層–塊狀產(chǎn)出,中上部層理明顯,水平紋層及小型交錯層理、變形層理發(fā)育,層厚以中–薄層為主,夾有少量厚層–巨厚層。

達(dá)爾布特斷裂南側(cè)構(gòu)造活動較弱,希貝庫拉斯組、包古圖組和太勒古拉組在空間上為對稱分布,都為包古圖組與希貝庫拉斯組、太勒古拉組整合或斷層接觸,未見到希貝庫拉斯組與太勒古拉組直接接觸。因此,從野外地層的接觸關(guān)系判斷包古圖組應(yīng)處于希貝庫拉斯組和太勒古拉組之間。若能確定希貝庫拉斯組和太勒古拉組的時代,即可約束三個組的地質(zhì)時代,明確其地層層序。

2 石炭系碎屑巖組分分析

對石炭紀(jì)地層砂巖樣品進(jìn)行系統(tǒng)的碎屑組分鑒定統(tǒng)計(表 2)。砂巖樣品以巖屑砂巖為主,多為中–細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu),分選一般,磨圓度差異較大,石英和長石多為棱角狀–次棱角狀,巖屑顆粒為次圓–次棱角狀。碎屑物含量普遍占到 95%以上,顆粒支撐,部分發(fā)育鈣質(zhì)膠結(jié)。巖屑主要為火山碎屑巖巖屑,以凝灰?guī)r為主,其次為安山巖巖屑,還可見到花崗巖、變質(zhì)泥巖、砂巖等巖屑,顯示較低的結(jié)構(gòu)和成分成熟度。碎屑組分QFL圖解(圖3)中落點集中,均落在未切割的巖漿島弧區(qū),結(jié)合低成熟度特征,表明克拉瑪依后山地區(qū)石炭紀(jì)砂巖物源主要與未切割巖漿島弧相關(guān),且碎屑物質(zhì)搬運(yùn)距離不遠(yuǎn)。

圖2 克拉瑪依地區(qū)石炭紀(jì)地層巖石類型及沉積構(gòu)造Fig.2 Photos of typical Carboniferous rock types and relevant sedimentary structures in the Karamay district

3 碎屑巖樣品與分析方法

本次研究對希貝庫拉斯組灰–深灰色厚層–巨厚層狀中細(xì)粒巖屑長石砂巖(樣號 N1008-3;采樣點:84°31′34.01″N,45°30′46.90″E)和太勒古拉組灰色中細(xì)粒長石砂巖(樣號 N1052-3;采樣點:85°03′52.67″N,45°44′49.25″E)進(jìn)行了系統(tǒng)的碎屑鋯石 U-Pb 同位素年代學(xué)分析。

表2 克拉瑪依后山碎屑巖碎屑組分統(tǒng)計表Table 2 Detrial compositions of the clastic rock in the Karamay district

圖3 砂巖碎屑巖組分與構(gòu)造位置關(guān)系QFL圖解(底圖據(jù)Dickinson,1983)Fig.3 QFL diagram for the relationship between detrial composition of sandstones and tectonic settings

用于測年的碎屑巖在廊坊誠信地質(zhì)服務(wù)公司進(jìn)行粉碎、淘洗,使用常規(guī)重液浮選和電磁分離方法挑選出鋯石,在雙目鏡下進(jìn)行挑純。為防止對部分時代的鋯石可能出現(xiàn)的漏測,在進(jìn)行樣品臺制備時,對不同色澤、形態(tài)和不同粒徑的鋯石進(jìn)行了隨機(jī)選擇,并通過增加被分析鋯石的顆粒數(shù)量,以提高所分析鋯石對沉積原巖鋯石構(gòu)成的真實代表性。樣品鋯石顆粒和標(biāo)準(zhǔn)鋯石用環(huán)氧樹脂進(jìn)行固定,鋯石表面經(jīng)拋光后分別進(jìn)行光學(xué)和陰極發(fā)光(CL)照相,據(jù)鋯石形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征,選擇原位分析點。

鋯石U-Pb同位素定年采用激光剝蝕–等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)聯(lián)機(jī)技術(shù)在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室完成。其中激光剝蝕系統(tǒng)為德國MicroLas公司的GeoLas 200M(準(zhǔn)分子激光器,193 nm ArF Excimer),等離子體質(zhì)譜為 Agilent公司 7500a ICP-MS。進(jìn)行鋯石U-Pb同位素分析時,激光束斑直徑設(shè)定為32 μm,測量程序按30~50 s氣體空白、60 s剝蝕及數(shù)據(jù)采集進(jìn)行。分析過程中,每次進(jìn)行 5個樣品鋯石U-Pb同位素測量,間隔一個標(biāo)準(zhǔn)鋯石樣品91500分析。采集數(shù)據(jù)用 91500標(biāo)準(zhǔn)鋯石進(jìn)行同位素質(zhì)量分餾校正,采集的鋯石U-Pb同位素組成原始數(shù)據(jù)用Glitter軟件(Rev.4.0)進(jìn)行處理,而U-Pb表面年齡計算采用Isoplot/Ex(Rev.2.49)版本的Excel模板計算(Ludwing,2001)。在本次分析過程中,91500鋯石標(biāo)準(zhǔn)樣品表現(xiàn)為諧和的 U-Pb同位素組成,其206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為1064±3 Ma(95%置信度,n=18,MSWD=0.2)。鋯石標(biāo)樣TEM視為未知樣,其206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為418±11 Ma(95%置信度,n=4,MSWD=4)。樣品鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果見表3和表4。

表3 希貝庫拉斯組中細(xì)粒巖屑長石砂巖中碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素測試結(jié)果Table 3 LA-ICP-MS U-Pb isotopic results of detrital zircons from the middle-fine grained debris-feldspar sandstone of the Xibeikulasi Formation

續(xù)表3:

表4 太勒古拉組中細(xì)粒長石砂巖中碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素測試結(jié)果Table 4 LA-ICP-MS U-Pb isotopic results of detrital zircons from the middle-fine grained feldspar sandstone of the Tailegula Formation

續(xù)表4:

4 碎屑鋯石特征及年代學(xué)

對希貝庫拉斯組中細(xì)粒巖屑長石砂巖 N1008-3樣品進(jìn)行了 105粒鋯石分析。碎屑鋯石粒度多為100~200 μm,晶體長寬比介于1∶1到2∶1之間。大多數(shù)鋯石為棱角狀,少許呈磨圓狀,且不同程度的保留有巖漿結(jié)晶成因的振蕩環(huán)帶,少數(shù)鋯石顆粒發(fā)育有完好的晶形和振蕩環(huán)帶,還可見到扇形分帶(圖4a)。碎屑鋯石的Th/U比全都在0.7~1之間(表3),為典型的巖漿鋯石。

鋯石的年齡幾乎都落在諧和線上,僅有幾個顆粒在諧和線下方,可能是受到熱液活動影響,發(fā)生少量的Pb丟失,總體諧和度高(圖5a)。鋯石年齡分布的范圍介于310±4 Ma和477±4 Ma之間,年齡峰值集中在 309.3 Ma、329 Ma、360 Ma、378.4 Ma、390 Ma五組,還有少許奧陶紀(jì)和志留紀(jì)鋯石顆粒(圖6a),說明該碎屑巖物源時代極為復(fù)雜。

對太勒古拉組中細(xì)粒長石砂巖N1052-3樣品進(jìn)行了92粒鋯石分析。碎屑鋯石粒度多為70~150 μm,晶體長寬比介于1∶1到3∶1之間。大多數(shù)鋯石為次棱角狀,少數(shù)為渾圓狀,多數(shù)發(fā)育巖漿結(jié)晶成因的振蕩環(huán)帶,極少數(shù)鋯石具有完好的晶體形態(tài)、振蕩環(huán)帶和扇形分帶(圖4b)。碎屑鋯石Th/U比絕大部分在0.4~0.8之間,僅有6個顆粒Th/U比在0.3左右,部分比值高者接近 2(表 4),結(jié)合其結(jié)構(gòu)特征,可確定這些碎屑鋯石為巖漿鋯石。

鋯石的年齡大部分落在諧和線上,部分鋯石顆粒落在諧和線下方,少許在諧和線上方,總體具諧和–基本諧和的年齡(圖5b)。鋯石年齡分布的范圍介于300±3 Ma和449±7 Ma之間,年齡峰值集中在304 Ma、317.4 Ma、324.5 Ma、330.7 Ma、339.8 Ma 五組,相對較為集中,僅含有少量泥盆紀(jì)、志留紀(jì)和奧陶紀(jì)的鋯石顆粒(圖6b)。

圖4 樣品N1008-3(a)和N1052-3(b)中代表性碎屑鋯石陰極發(fā)光圖像及分析點表面年齡Fig.4 Cathodoluminescence images with analytical spots and corresponding apparent ages of detrital zircons from sample N1008-3 (a) and sample N1052-3 (b)

圖5 西準(zhǔn)噶爾克拉瑪依地區(qū)希貝庫拉斯組(a)和太勒古拉組(b)碎屑鋯石U-Pb同位素年齡諧和圖Fig.5 U-Pb isotopic concordia plot of detrital zircons from the Xibeikulasi (a) and Tailegula (b) Formations in the Karamay district,West Junggar

圖6 西準(zhǔn)噶爾克拉瑪依地區(qū)希貝庫拉斯組(a)和太勒古拉組(b)碎屑鋯石U-Pb諧和年齡頻數(shù)直方圖及組成時代餅狀圖(地層時代劃分依據(jù)2014年國際地層年代表)Fig.6 Concordia age histograms and composition-age pie graph for the Xibeikulasi (a) and Tailegula (b) Formations in Karamay region,West Junggar

5 討論

5.1 石炭紀(jì)沉積物源區(qū)及其演化

克拉瑪依后山石炭系為一套濁積巖系夾火山碎屑巖和火山巖,通過碎屑組分分析,該套碎屑巖具有低成熟度、源區(qū)與未切割的巖漿島弧區(qū)相關(guān)等特征,說明當(dāng)時地層接受沉積的同時周圍地區(qū)伴隨著火山活動,噴出的火山物質(zhì)經(jīng)過短距離的搬運(yùn)到該處沉積下來。因此,樣品中巖漿成因鋯石的年齡和當(dāng)時的火山活動可能近同時,大致可代表地層沉積時代。

克拉瑪依以北鐵廠溝一帶廣泛發(fā)育泥盆紀(jì)火山碎屑巖–火山巖地層,可能是石炭系中泥盆紀(jì)碎屑鋯石的源區(qū);柳樹溝西側(cè)發(fā)育瑪依勒蛇綠混雜巖,并有志留紀(jì)–奧陶紀(jì)的地層出露,推測其為石炭紀(jì)砂巖中較老鋯石的物源區(qū)。碎屑鋯石年齡中無前寒武紀(jì)鋯石記錄,表明沒有古老地殼物質(zhì)混入,反映西準(zhǔn)噶爾地區(qū)可能不存在前寒武紀(jì)古老結(jié)晶基底,或者基底規(guī)模小、分布零散,未成為石炭系的物源。

對比希貝庫拉斯組和太勒古拉組碎屑鋯石年齡頻率直方圖及組成時代餅狀圖(圖6),可以發(fā)現(xiàn)希貝庫拉斯組主體的碎屑鋯石來源明顯比太勒古拉組年齡老。希貝庫拉斯組主要物源為泥盆紀(jì)火山巖和巖漿巖,太勒古拉組主要物源為石炭紀(jì)火山巖。泥盆紀(jì)火山巖主要位于哈圖斷裂以北的鐵廠溝一帶,石炭紀(jì)火山巖主要分布在哈拉阿拉特山一帶,可見從早石炭世到晚石炭世,主要物源區(qū)發(fā)生了從鐵廠溝往哈拉阿拉特山的遷移。同時,早石炭世早期,哈圖斷裂北側(cè)隆升為陸地,是哈圖斷裂南側(cè)沉積區(qū)的主要物源區(qū);早石炭世晚期–晚石炭世早期,哈拉阿拉特山一帶的早石炭世火山巖區(qū)隆起,與鐵廠溝泥盆紀(jì)地層共同供給碎屑物質(zhì)。

5.2 下石炭統(tǒng)地層時代及層序

西準(zhǔn)噶爾廣泛發(fā)育晚古生代島弧型和后碰撞型花崗巖,其中后碰撞深成巖漿活動的高峰期發(fā)生在310~295 Ma之間(韓寶福等,2006;尹繼元等,2011)。研究區(qū)內(nèi)花崗巖體也十分發(fā)育,包括廟兒溝巖體(308±6 Ma)、克拉瑪依巖體(306±5 Ma)、阿克巴斯陶巖體(305±4 Ma)(Geng et al.,2009)、紅山巖體(301±4 Ma)(蘇玉平等,2006)、鐵廠溝巖體(308.4±4 Ma)、包古圖巖體(309.9±1.9 Ma)(唐功建等,2009)和哈圖巖體(302.4±4 Ma)(韓寶福等,2006)等。在希貝庫拉斯組和太勒古拉組年齡頻數(shù)直方圖中第一個年齡峰值分別為309.3 Ma和304 Ma,由少許幾顆鋯石構(gòu)成,該年齡與地層的生物地層時代明顯不符,但與該區(qū)巖漿活動的高峰期保持一致。同時,在碎屑鋯石CL圖像中,該年齡的多數(shù)鋯石顯示了核–邊結(jié)構(gòu),存在后期改造的可能性。因此,推測地層中部分碎屑鋯石受巖漿熱擾動(Zhu,2011),其年代是巖漿活動時代的良好響應(yīng),該峰值不能作為地層時代的上限。第二個峰值為主峰值,來源于同沉積型火山鋯石,大致可代表地層的沉積時代,因此得到希貝庫拉斯組和太勒古拉組的時代上限分別為329 Ma和317.4 Ma。

蔡紅等(2000)測得太勒古拉組中硅質(zhì)巖的Rb-Sr等時線年齡為 316±21 Ma,為晚石炭世早期;王瑞和朱永峰(2007)利用鋯石 SHRIMP測定寶貝金礦賦礦圍巖(太勒古拉組酸性凝灰?guī)r)的U-Pb諧和年齡為328.1±1.8 Ma,即早石炭世中晚期;郭麗爽等(2010)測得太勒古拉組玄武巖、包古圖組和希貝庫拉斯組凝灰質(zhì)巖的年齡分別為357.5±5.4 Ma、332.1±3.0 Ma和336.3±2.5 Ma。據(jù)我們實地考察,其劃歸的太勒古拉組玄武巖實則屬于克拉瑪依蛇綠巖的玄武巖片,所測得的年齡不能作為太勒古拉組時代依據(jù),而應(yīng)代表克拉瑪依蛇綠巖的古洋盆年齡。而其分別作為包古圖組底部和希貝庫拉斯組上部的332.1±3.0 Ma和336.3±2.5 Ma年齡值與本文得到希貝庫拉斯組的329 Ma上限時代在誤差范圍內(nèi)一致,同時也佐證了包古圖組的層位在希貝庫拉斯組之上。安芳和朱永峰(2009)通過 SHRIMP年代學(xué)研究,測得包古圖組中3個蝕變凝灰?guī)r年齡分別為328.4 Ma、342.6 Ma、336.5 Ma,并認(rèn)為三個組的層序從下到上依次為:希貝庫拉斯組、包古圖組、太勒古拉組,與本文觀點一致。結(jié)合前人資料和本文碎屑鋯石年代學(xué)的研究,可以確定克拉瑪依地區(qū)石炭系地層層序由下到上依次為:希貝庫拉斯組、包古圖組和太勒古拉組。

6 結(jié)論

西準(zhǔn)噶爾克拉瑪依地區(qū)主要地層為下石炭統(tǒng)希貝庫拉斯組、包古圖組和太勒古拉組火山碎屑沉積巖,并有大面積的后碰撞花崗巖侵入。通過對希貝庫拉斯組和太勒古拉組碎屑鋯石進(jìn)行微區(qū)原位U-Pb同位素定年研究,得到以下認(rèn)識,并對認(rèn)識研究區(qū)巖漿活動和石炭紀(jì)沉積巖源區(qū)提供了新的地球化學(xué)數(shù)據(jù):

(1) 希貝庫拉斯組和太勒古拉組碎屑鋯石頻率分布直方圖第一個峰值年齡分別為309.3 Ma和304 Ma,與西準(zhǔn)噶爾地區(qū)后碰撞深成巖體的活動高峰期295~310 Ma恰好吻合。結(jié)合鋯石CL圖像的核–邊結(jié)構(gòu)特征,推測這部分鋯石受巖漿活動熱擾動,U-Pb體系發(fā)生改變,不能作為地層時代的上限。

(2) 希貝庫拉斯組沉積時代的上限為 329 Ma,太勒古拉組沉積時代的上限為 317.4 Ma,結(jié)合希貝庫拉斯組、包古圖組和太勒古拉組在空間上的展布,確定該套地層層序由下到上應(yīng)為:希貝庫拉斯組、包古圖組和太勒古拉組。

(3) 希貝庫拉斯組碎屑鋯石主要組成時代為早石炭世(38%)、晚泥盆世(29%)和中泥盆世(23%);太勒古拉組碎屑鋯石主要組成時代為早石炭世(61%)和晚石炭世(24%)。依據(jù)泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)火山巖和巖漿巖的分布,可判斷研究區(qū)早石炭世早期到晚期,物源區(qū)發(fā)生了從北西至北東的遷移。

(4) 碎屑鋯石年齡中無前寒武紀(jì)鋯石記錄,表明其沒有古老地殼物質(zhì)混入,反映西準(zhǔn)噶爾地區(qū)可能不存在前寒武紀(jì)古老結(jié)晶基底,或者基底規(guī)模小、分布零散,未成為石炭紀(jì)地層的物源。

致謝:北京大學(xué)朱永峰教授和長安大學(xué)李永軍教授對本文進(jìn)行了認(rèn)真的審閱并提出了寶貴的建議,使本文得以完善,在此表示衷心的感謝！

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