新疆東準格爾紙房東地區(qū)奧爾吐組的厘定及火山巖形成時代

張芳榮,王會敏,滑 鑫,余 泉,曾凡淼

(江西省地質(zhì)調(diào)查研究院,南昌 330030)

新疆東準格爾紙房東地區(qū)奧爾吐組的厘定及火山巖形成時代

張芳榮,王會敏,滑 鑫,余 泉,曾凡淼

(江西省地質(zhì)調(diào)查研究院,南昌 330030)

新疆紙房東地區(qū)出露一套火山巖,其形成時代缺乏年代學依據(jù),地層單元劃分也存在爭議。文章采用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年,獲得新疆紙房東地區(qū)火山巖成巖年齡為304±4.0 Ma,屬晚石炭世。該套火山巖地層不整合于早石炭世條山群(C1T)或姜巴斯套組(C1j)之上,被早侏羅世八道灣組(J1b)不整合覆蓋,地層中產(chǎn)晚石炭世蘆木類化石Calamitesundulatussternberg。該地層以陸源碎屑巖為主,偶夾少量英安巖及英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r,而早石炭世巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)發(fā)育基性火山巖,夾極少量陸源碎屑巖,火山巖形成于早石炭世。該套火山巖與巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖在巖性組合、噴發(fā)特征及形成時代方面均具有明顯差異,因此，本文將該套火山巖地層重新厘定為晚石炭世奧爾吐組(C2o)。

形成時代;火山巖;奧爾吐組;紙房東;新疆

新疆東準噶爾造山帶三塘湖地區(qū)地質(zhì)構造極其復雜,經(jīng)歷多期構造和火山作用,火山活動主要始于早古生代,結(jié)束于二疊紀。泥盆紀和石炭紀為火山巖最發(fā)育的時期,火山巖厚度大、分布廣,而晚志留世以前及二疊紀火山巖出露較少。前人對該區(qū)及周邊火山巖進行研究,并取得了豐富的成果,研究內(nèi)容主要涉及火山巖巖相學特征[1-2]、火山巖地球化學特征及構造背景[3-9]、火山巖形成時代[10-15]、火山巖沉積地層特征[16-17]、蛇綠混雜巖[18-21]和大地構造演化[22-25]?？傮w而言,前人對該區(qū)火山巖的研究主要集中于早泥盆世、早石炭世及二疊紀火山巖,而對晚石炭世火山巖的研究較少,目前僅有少數(shù)文獻報道[9]。新疆紙房東地區(qū)屬三塘湖盆地的一部分,位于紙房鎮(zhèn)以東,巴里坤煤礦以北、綿脊梁山脈南西一帶,出露一套正常碎屑沉積巖偶夾少量英安巖及英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r地層,1∶250 000紙房幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告將其歸屬為晚石炭世巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)?,目前缺少精確的年代學資料。筆者等在該地區(qū)進行區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)遠景調(diào)查時,對該套地層進行了詳細的剖面測制,并對其火山巖夾層進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學研究。本文報道了該套地層中火山巖的成巖年齡,通過區(qū)域?qū)Ρ妊芯?將其重新厘定為晚石炭世奧爾土組(C2o)。這是區(qū)域上首次獲得的奧爾吐組火山巖的形成年齡,為探討東準噶爾地區(qū)構造—巖漿演化提供了年代學依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

圖1 新疆東準噶爾紙房東地區(qū)地質(zhì)簡圖[26]Fig. 1 Geological sketch map of the Zhifangdong area,East Junggar,Xinjiang1-早侏羅世八道灣組;2-晚石炭世奧爾吐組;3-早石炭世姜巴斯套組;4-早石炭世條山群;5-早—中泥盆世烏魯斯巴陶群;6-晚石炭世石英二長斑巖;7-地質(zhì)界線;8-不整合地質(zhì)界線;9-性質(zhì)不明斷層/逆斷層;10-剖面位置;11-同位素年齡采樣位置

研究區(qū)位于準噶爾東部野馬泉考克賽爾蓋晚古生代火山島弧帶,北為北塔山瓊河壩晚古生代早期火山島弧,南為卡拉麥里晚古生代早期海溝。本次研究的火山巖地層呈NW向展布,出露面積約27 km2。區(qū)內(nèi)與下伏早石炭世條山群(C1T) 呈角度不整合接觸,與早石炭世姜巴斯套組(C1j)呈斷層接觸,與上伏早侏羅世八道灣組(J1b)呈角度不整合接觸(圖1)。1∶250 000紙房幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查資料顯示該套地層不整合于早石炭世姜巴斯套組(C1j)之上,局部被斷層破壞,將其歸屬為晚石炭世巴塔瑪依內(nèi)山組(C2b)。

該套地層以陸源碎屑巖為主,偶夾少量英安巖、英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r及含角礫凝灰?guī)r(圖2)。下部主要為灰褐色砂礫巖、(含礫)長石巖屑雜砂巖、灰黃色細砂巖、凝灰質(zhì)細砂巖、黃白色鈣質(zhì)砂巖、粉砂質(zhì)凝灰?guī)r夾少量青灰色英安巖;上部主要為灰黑色含礫粗砂巖、(含礫)長石巖屑砂巖、長石砂巖及灰黃色細砂巖、青灰色(凝灰質(zhì))粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等,夾灰綠色含角礫凝灰?guī)r、灰褐色英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r,厚度>823.55 m,沉積環(huán)境為河流相—三角洲相。下部地層見蘆木類化石Calamitesundulatussternberg,一般僅出現(xiàn)在晚石炭世。

該區(qū)火山作用微弱,火山噴發(fā)指數(shù)約為5.57,爆發(fā)指數(shù)約為3.5,以噴溢為主。下部為噴溢相,巖性為英安巖,有4層,單層厚50～100 cm;上部為爆發(fā)相,巖性為英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r,有3層?；鹕絿姲l(fā)方式屬裂隙式+中心式噴發(fā),火山巖形成于造山晚期伸展階段,屬“S型火山噴發(fā)盆地”?。

2 樣品特征及分析方法

2.1 樣品特征

采集了1個火山巖樣品進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年,樣品編號為4-10-1,巖性為英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r，采樣位置見圖1和圖2。

英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r呈灰紫色,角礫凝灰結(jié)構,由火山角礫(20%)、巖屑(15%)、晶屑(25%)、玻屑(15%)和細火山灰(25%)組成?；鹕浇堑[呈次棱角狀,粒徑為2.0～8.0 mm,成分主要是凝灰?guī)r。巖屑呈次棱角狀,粒徑為0.30～2.0 mm,成分主要是凝灰?guī)r和安山巖。晶屑呈棱角狀和次棱角狀,粒徑為0.10～1.2 mm,成分主要是斜長石和正長石,有聚片雙晶和卡氏雙晶,發(fā)生泥化和絹云化。玻屑主要是半塑性玻屑,呈弧面多角狀和骨針狀,粒徑為0.05～0.15 mm,少量玻屑發(fā)生脫?；＜毣鹕交页史勰罘植加诨鹕剿樾碱w粒之間,部分細火山灰發(fā)生脫?；?/p>

圖2 新疆東準噶爾紙房東地區(qū)奧爾吐組地質(zhì)剖面圖Fig. 2 Geologic cross section of the Aoertu Formation in the Zhifangdong area,East Junggar,Xinjiang1-第四系砂礫層;2-礫巖;3-砂礫巖;4-含礫砂巖;5-含礫長石巖屑雜砂巖;6-含礫長石巖屑砂巖;7-含礫長石巖屑凝灰質(zhì)砂巖;8-砂巖;9-長石巖屑雜砂巖;10-長石巖屑砂巖;11-長石砂巖;12-含生物屑巖屑砂巖;13-鈣質(zhì)砂巖;14-凝灰質(zhì)砂巖;15-粉砂巖;16-凝灰質(zhì)粉砂巖;17-含生物屑凝灰質(zhì)粉砂巖;18-鈣質(zhì)粉砂巖;19-英安巖;20-英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r;21-含角礫凝灰?guī)r;22-角度不整合界線;23-逆斷層;24-采樣位置及編號

2.2 分析方法

鋯石由河北廊坊市誠信地質(zhì)服務公司挑選,鋯石陰極發(fā)光照相在西北大學大陸動力學國家重點實驗室完成。LA-ICP-MS 鋯石U-Pb定年在南京大學內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室使用與Agilent 7500a ICP-MS 連接的New Wave 213 nm 激光取樣系統(tǒng)完成。U-Pb分餾根據(jù)澳大利亞鋯石標樣GEMOC GJ-1(207Pb/206Pb年齡為608.5±1.5 Ma)[27]校正,以鋯石標樣Mud Tank(732±5 Ma)[28]作為內(nèi)標,控制分析精度。每個測試流程的開始和結(jié)尾分別測試2個GJ標樣,另外測試1個MT標樣和10個待測樣品點。U-Pb年齡和U、Th、Pb的計數(shù)利用GLITTER軟件,使用嵌入EXCEL的ComPbCorr#3-15G程序[29]進行普通鉛校正。

3 分析結(jié)果

英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r代表性鋯石陰極發(fā)光圖像(圖3)顯示,絕大多數(shù)鋯石呈長柱狀,少數(shù)為短柱狀、粒狀,具粒徑較大。鋯石具有明顯的巖漿振蕩環(huán)帶,屬典型的巖漿鋯石,鋯石核邊結(jié)構不發(fā)育。

火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果如表1所示,共分析了15個測點,Th/U為0.28～0.94,表明分析的鋯石為巖漿結(jié)晶而成。其中11號測點206Pb/238U不諧和,可能存在鋯石Pb丟失。其余14個測點206Pb/238U年齡均位于諧和線上(圖4),表明這些鋯石自形成以來,U-Pb同位素體系封閉,沒有U或Pb同位素的丟失。14個測點的206Pb/238U加權平均年齡為304±4.0 Ma (MSWD=0.52),屬晚石炭世。

4 討 論

該套火山巖地層不整合于早石炭世條山群(C1T)或早石炭世姜巴斯套組(C1j)之上,被下侏羅統(tǒng)地層角度不整合覆蓋,在該地層中還見有晚石炭世化石Calamitesundulatussternberg(波狀蘆木相似種)。張芳榮等[15]獲得早石炭世條山群(C1T)火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為334.3±2.9 Ma,樊婷婷等[13]獲得新疆大黑山東部姜巴斯套組下段凝灰?guī)rLA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡為339.4±1.9 Ma和336.3±2.6 Ma。本次獲得英安質(zhì)角礫凝灰?guī)rLA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡為304±4.0 Ma,與區(qū)域地質(zhì)資料吻合,說明奧爾吐組的形成時代屬晚石炭世。

圖3 英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r(樣品編號:4-10-1)代表性鋯石陰極發(fā)光圖像Fig. 3 CL images of typical zircons from dacitic breccia tuff(samples 4-10-1)

巴塔瑪依內(nèi)山組第一巖性段幾乎全部由橄欖玄武玢巖組成,偶夾少量安山質(zhì)英安斑巖和基性凝灰角礫巖,底部出露近50 m的火山碎屑巖,組成由爆發(fā)相—溢流相的火山結(jié)構類型;第二巖性段為一套酸性火山巖、火山碎屑巖夾中性火山巖,自下而上組成由酸性火山碎屑巖—酸性熔巖的火山結(jié)構類型。總體特征為下部以基性火山巖為主,上部以酸性、中酸性火山巖為主,組成雙峰式火山噴發(fā)類型。

表1 紙房東地區(qū)火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果

注：表中1δ代表誤差,如0.013 99代表±0.013 99,余此類推。

圖4 紙房東地區(qū)火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖(a)和加權平均年齡圖(b)Fig. 4 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia age diagram (a) and weighted average age (b) of the volcanic rock in Zhifangdong area

譚佳奕等[14]獲得巴塔瑪依內(nèi)山組SHRIMP鋯石U-Pb年齡為350±6.0 Ma,屬早石炭世。朱志新等[17]認為東準噶爾巴塔瑪依內(nèi)山組是典型的陸相火山—沉積體系(盆地),屬于造山期后固結(jié)初期新陸殼裂谷向高原火山巖演化的同巖漿源、同沉積盆地、同火山作用的鈣堿系列雙峰式火山巖。吳潤江等[25]認為巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖形成于后碰撞環(huán)境。

綜上所述,本次研究的火山巖與巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖的巖性組合、噴發(fā)特征及噴發(fā)時代差異明顯。根據(jù)該火山巖的巖性組合特征、所產(chǎn)化石種類及定年結(jié)果,將該套火山巖地層重新厘定為晚石炭世奧爾吐組(C2o)。

5 結(jié) 論

(1)本次研究的火山巖地層與下伏早石炭世條山群(C1T) 或早石炭世姜巴斯套組(C1j)呈角度不整合接觸,與上伏早侏羅世八道灣組(J1b)呈角度不整合接觸。地層中見晚石炭世化石Calamitesundulatussternberg(波狀蘆木相似種),其中英安質(zhì)角礫凝灰?guī)r夾層LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為304±4 Ma,屬晚石炭世。

(2)該火山巖地層為一套正常碎屑巖夾少量火山碎屑巖及火山熔巖組合,與巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖巖性組合、噴發(fā)方式及噴發(fā)時代明顯不同,該火山巖地層應歸屬為晚石炭世奧爾吐組。

注釋

? 新疆地質(zhì)調(diào)查院. 1∶250 000紙房幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查. 2000.

? 江西省地質(zhì)調(diào)查研究院.新疆維吾爾自治區(qū)準東紙房東地區(qū)礦產(chǎn)遠景調(diào)查. 2013.

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《華東地質(zhì)》編輯部

RedefinitionoftheAoertuFormationintheZhifangdongarea,EastJunggar,XinjiangusingLA-ICP-MSzirconU-Pbdatingofvolcanicrocks

ZHANG Fang-rong,Wang Hui-min,HUA Xin,YU Quan,ZENG Fan-miao

(GeologicalSurveyofJiangxiProvince,Nanchang330030,China)

One set of the volcanic rocks exposes in the Zhifangdong area, Xinjiang, but its formation age is poorly constrained and its stratigraphic unit division is also controversial. In this paper, LA-ICP-MS zircon U-Pb dating yielded an age of 303.7±3.9 Ma for the volcanic rocks, suggesting that the rocks formed in Late Carboniferous. The volcanic-sedimentary rock unit unconformably overlies on the Early Carboniferous Tiaoshan Group (C1T) and/or Jiangbasitao Formation (C1j), both of which are unconformably overlain by the Early Jurassic Badaowan Formation (J1b). Late Carboniferous fossils,Calamitesundulatessterkerg., was found to occur in this volcanic-sedimentary sequence. The sequences are mainly composed of terrigenous clastic rocks, with minor andesite porphyries and andesite brecciated tuffs. In contrast, the Batamayineishan Formation is characterized by widespread Early Carboniferous mafic volcanic rocks, with minor amount of terrigenous clastic rocks. The volcanic rocks are evidently different from that of the Batamayineishan Formation in lithology, eruption features and formation time. Therefore, the volcanic rocks should be re-classified into Late Carboniferous Aoertu Formation (C2o).

formation age; volcanic rocks; Aoertu Formation; Zhifangdong area; Xinjiang

2016-08-25

：2016-11-13責任編輯：譚桂麗

國土資源大調(diào)查項目“新疆準東紙房東地區(qū)礦產(chǎn)遠景調(diào)查(編號：[2010]礦評01-01-27)”資助。

張芳榮，1969年生，男，教授級高級工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和巖漿巖研究。

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2017.03.001

P588.14

：A

：2096-1871(2017)03-161-07

DOI:10.16788/j.hddz.32-1865/P.2017.03.002