昌都地塊那益雄組火山巖中鋯石的基本特征分析

張 錦，李玉玉，朱亞林，劉進(jìn)龍

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069)

昌都地塊那益雄組火山巖中鋯石的基本特征分析

張 錦，李玉玉，朱亞林，劉進(jìn)龍

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069)

為精確測定昌都地塊西側(cè)那益雄組火山巖年齡，研究那益雄組火山巖中鋯石晶體的基本特征和微量元素，利用鋯石的反射光和陰極發(fā)光照片以及微量元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析。研究表明：那益雄組火山巖中鋯石，大多數(shù)為短柱狀，粒徑范圍為30～150 μm，長短軸之比1：1～5：1，振蕩環(huán)帶明顯，Th/U比值平均為0.6，大多數(shù)Th/U比值大于0.4，表現(xiàn)為巖漿鋯石特征。鋯石的稀土配分模式表現(xiàn)為：虧損輕稀土元素，逐步富集重稀土元素，同時(shí)顯示Ce的正異常和Eu的負(fù)異常。

那益雄組火山巖；鋯石；基本特征；微量元素

昌都地塊西側(cè)那益雄組在1991年被青海省地礦局歸于晚二疊世烏麗群地層，分層信息主要是根據(jù)生物化石來劃分的，然而根據(jù)生物化石劃分地層具有一定的局限性，并且缺乏精確性。隨著現(xiàn)今科技水平的進(jìn)步，鋯石測年技術(shù)越發(fā)成熟，由于要在昌都地塊開展詳盡的構(gòu)造研究，所以需要做出那益雄組具體的年齡信息，而想要做出準(zhǔn)確年齡信息的前提是需要對(duì)那益雄組火山巖的地球化學(xué)特征有所了解，并且對(duì)其火山巖中的鋯石晶體進(jìn)行詳盡的研究，比如，鋯石的形態(tài)特征，內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，以及微量元素特征，所以，本文著重對(duì)那益雄組火山巖中鋯石的基本特征及微量元素特征進(jìn)行研究，以便對(duì)下一步的鋯石測年工作提供良好的依據(jù)。

1 采樣區(qū)地質(zhì)概況

采樣區(qū)位于青海省格爾木市唐古拉山鄉(xiāng)通天河西北側(cè),西距玉樹州400 km左右(見圖1),構(gòu)造上位于昌都地塊西側(cè),緊鄰羌塘地塊與昌都地塊分界線。此處的那益雄組在1991年被青海省地礦局歸于晚二疊世烏麗群地層[1]。

圖1 采樣區(qū)地質(zhì)簡圖

該組出露面積不大，在周瓊瑪魯一帶向斜核部出露，厚度大于751.33 m。該組底部見一套紫色含礫砂巖、礫巖，下部以灰到紫紅色泥質(zhì)粗-細(xì)粒巖屑石英砂巖以及粉砂巖為主，偶見紫紅色、灰黑色泥頁巖夾層。上部主要是由于蝕變作用所影響的紫色到灰綠色蝕變微晶玄武巖、蝕變安山玄武巖。頂部為紫色薄層硅質(zhì)巖。采樣剖面位于通天河以北周瓊瑪魯一帶，具有良好的露頭，層序清楚，分層標(biāo)志較為明顯，目前發(fā)現(xiàn)的化石基本控制了二疊系中統(tǒng)諾日巴尕日保組、九十道班組和上統(tǒng)那益雄組[2-6]。

2 鋯石的基本特征

從巖漿中結(jié)晶形成的鋯石稱為巖漿鋯石，鋯石常作為重要的副礦物存在于巖漿巖中，可較好的指示原巖的形成時(shí)間。鋯石晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，U、Pb含量高，普通Pb含量低，離子擴(kuò)散速度低，封閉溫度高，從而鋯石被廣泛應(yīng)用于U-Pb同位素定年中[7-9]。

2.1 鋯石的巖相學(xué)特征

巖漿鋯石一般自形程度較高，通常為半自形到自形，粒徑20～250 μm[10]，產(chǎn)于金伯利巖及其他相關(guān)巖石中的鋯石常為它形且粒徑較大[11,12]。

鋯石晶體大小和初始巖漿中鋯的含量有關(guān)，而它的晶形是由晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和結(jié)晶物理化學(xué)條件共同決定的[13-15]?；鹕綆r中的鋯石具有較大的長寬比值，一般為長柱狀或針狀[10]。鋯石的晶體形態(tài)特征是追溯鋯石成因來源及其形成條件重要的標(biāo)型特征之一[16-18]。

鋯石的顏色與母巖結(jié)晶時(shí)的酸堿程度有關(guān)，偏酸性巖石的鋯石一般呈現(xiàn)無色透明、淡黃色、黃褐色，偏基性巖石中的鋯石呈現(xiàn)無色透明，肉紅色、玫瑰色。所以，鋯石顏色也是判別母巖性質(zhì)的標(biāo)志之一[19]。

2.2 鋯石的陰極發(fā)光圖像

陰極發(fā)光圖像(CL)是利用鋯石中微量元素(U、Th和REE)的含量與陰極發(fā)光的強(qiáng)度反向相關(guān),含量越高,發(fā)出的光越弱。通常情況下鋯石的CL圖像能清晰地反映鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征[15]。顯然,鋯石晶體的陰極發(fā)光圖像明暗程度與U、Th、Hf的含量有關(guān),含量高的地方陰極發(fā)光圖上就會(huì)比較暗,母巖形成時(shí)代越老，含量低的地方比較亮,母巖形成時(shí)代越新。

巖漿鋯石通常具有典型的巖漿振蕩環(huán)帶，這是巖漿鋯石與其他類型鋯石區(qū)分的重要特征之一。一般中基性巖漿巖通常形成于高溫條件下，常形成較寬的結(jié)晶環(huán)帶，酸性巖漿巖通常形成溫度相對(duì)較低，常形成相對(duì)較窄的巖漿環(huán)帶[20]。巖漿鋯石中還可能出現(xiàn)扇形分帶的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是由于鋯石結(jié)晶時(shí)外部環(huán)境的變化導(dǎo)致各晶面的生長速率不一致造成的[13]。部分地幔巖石中的鋯石還可表現(xiàn)出無分帶或弱分帶的特征[18]。

對(duì)樣品1玄武安山巖中的鋯石進(jìn)行分析，鋯石大多數(shù)無色透明，部分是黃褐色，呈自形-半自形短柱狀，極少數(shù)為長柱狀，粒徑范圍為30～150 μm，長短軸之比1：1～5：1。樣品2玄武粗安巖中的鋯石進(jìn)行分析，鋯石大多數(shù)無色透明，部分是淡黃色，大多數(shù)程自形-半自形短柱狀，極少數(shù)為長柱狀，粒徑范圍為30～120 μm，長短軸之比1：1～4：1。對(duì)樣品3玄武安山巖中的鋯石進(jìn)行分析，鋯石大多數(shù)無色透明，少數(shù)是淡黃色，大多數(shù)程自形-半自形短柱狀，少數(shù)為長柱狀，粒徑范圍為30～180 μm，長短軸之比1：1～3：1。部分鋯石表面可見裂縫，可能為后期遭受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所致。在陰極發(fā)光圖像(CL)中，幾乎所有的鋯石都顯示有典型的韻律振蕩環(huán)帶，說明這類鋯石為巖漿成因。在極個(gè)別的鋯石顆粒中，發(fā)現(xiàn)有橢圓形的殘留鋯石核，這些殘留的鋯石呈現(xiàn)高的CL亮度，且無明顯環(huán)帶，推斷可能是巖漿噴發(fā)時(shí)所攜帶上來的，新結(jié)晶的鋯石把它包裹其中。樣品3中大多數(shù)鋯石都呈現(xiàn)扇形分帶的結(jié)構(gòu)，這種扇形分帶結(jié)構(gòu)是由于鋯石結(jié)晶時(shí)外部環(huán)境的變化導(dǎo)致各晶面的生長速率不一致造成的[13]。

圖2 樣品中所挑鋯石

2.3 鋯石的地球化學(xué)特征

鋯石記錄了巖漿的演化過程，巖漿鋯石的微量元素組成隨巖漿分異演化系統(tǒng)地變化而變化，所以，研究巖漿鋯石的微量元素特征，可以反映主巖的成分演化，共生分離結(jié)晶相，混合以及熔融源區(qū)性質(zhì)等諸多信息。通過前人大量的研究得出，巖漿鋯石的Th、U含量較高, w(Th)/w(U)比值較大(一般大于0. 4)。研究表明，巖漿成因鋯石成分變化總的趨勢是：從晶體核部至邊緣及晶體每個(gè)環(huán)帶的內(nèi)側(cè)至外側(cè)HfO2、UO2+ThO2含量升高，ZrO2含量及ZrO2/ HfO2值降低。從基性到中性至酸性巖ZrO2/ HfO2值下降，從超基性巖到基性巖到中性巖U、Th含量上升[21]。

2.4 鋯石微量元素

對(duì)于巖漿鋯石，Belousova 等在2000年的研究結(jié)果表明,鋯石中的微量元素含量對(duì)源巖的類型和結(jié)晶條件很敏感，從超基性巖→基性巖→花崗巖,鋯石中的微量元素含量總體升高。這種升高的趨勢反映了巖漿的分異程度。所以，鋯石中稀土元素分析能夠很好判斷寄主巖石的成因類型，并且為探索鋯石的形成環(huán)境提供有力的證據(jù)。

樣品1中鋯石的稀土配分模式表現(xiàn)為：虧損輕稀土元素([Sm/La]N=81)逐步富集重稀土元素([Lu/Gd]N=28)，即從Sm到Lu逐漸增高，同時(shí)顯示Ce的正異常(Ce/Ce*=18)和Eu的負(fù)異常(Eu/Eu*=0.25)。微量元素顯示， Th/U比值平均為0.6，大多數(shù)w(Th)/w(U)比值大于0.4，表現(xiàn)為巖漿鋯石特征。

樣品2中鋯石的稀土配分模式表現(xiàn)為：虧損輕稀土元素([Sm/La]N=71)逐步富集重稀土元素([Lu/Gd]N=32)，即從Sm到Lu逐漸增高，同時(shí)顯示Ce的正異常(Ce/Ce*=3.55)和Eu的強(qiáng)烈負(fù)異常(Eu/Eu*=0.04)。微量元素顯示，Th/U比值平均為0.4，大多數(shù)w(Th)/w(U)比值大于0.4，表現(xiàn)為巖漿鋯石特征。

樣品3中鋯石的稀土配分模式表現(xiàn)為：虧損輕稀土元素([Sm/La]N=69)逐步富集重稀土元素([Lu/Gd]N=25)，即從Sm到Lu逐漸增高，同時(shí)顯示Ce的正異常(Ce/Ce*=5.37)和Eu的強(qiáng)烈負(fù)異常(Eu/Eu*=0.06)。微量元素顯示， Th/U比值平均為0.42，大多數(shù)w(Th)/w(U)比值大于0.4，表現(xiàn)為巖漿鋯石特征。

3 結(jié)語

(1)樣品中的鋯石大多數(shù)無色透明，多數(shù)為短柱狀，極少數(shù)為長柱狀，粒徑范圍為30～150 μm，長短軸之比1：1～5：1，振蕩環(huán)帶明顯，在極少數(shù)的鋯石顆粒中，發(fā)現(xiàn)有橢圓形的殘留鋯石核，這些殘留的鋯石呈現(xiàn)高的CL亮度，且無明顯環(huán)帶，推斷可能是巖漿噴發(fā)時(shí)所攜帶上來的，新結(jié)晶的鋯石把它包裹其中。

(2)鋯石的稀土配分模式表現(xiàn)為：虧損輕稀土元素，逐步富集重稀土元素，即從Sm到Lu逐漸增高，同時(shí)顯示Ce的正異常和Eu的負(fù)異常。微量元素顯示，Th/U比值平均為0.6，大多數(shù)w(Th)/w(U)比值大于0.4，表現(xiàn)為巖漿鋯石特征。

(3)結(jié)合以上分析，在對(duì)巖漿鋯石進(jìn)行測年選點(diǎn)時(shí)，盡量選擇結(jié)晶較為完整的部分進(jìn)行打點(diǎn)，并且需要避開裂紋和包裹體，這樣測出的年齡才有可能是巖漿噴發(fā)的年齡。

[1]地礦部青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局.青海省區(qū)域地質(zhì)志.中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部地質(zhì)專報(bào).一、區(qū)域地質(zhì),第24號(hào).北京:地質(zhì)出版社.1991..

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2016-10-17

張錦(1992-)，女，陜西咸陽人，在讀碩士研究生，主攻方向：巖石地球化學(xué)。

P588.21+1

B

1004-1184(2017)01-0170-03