李江瑜, 陳宣華, 丁偉翠, 王志宏, 陳 文, 李 冰, 黃鵬輝

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西準噶爾晚古生代花崗巖類侵入體
40Ar/39Ar熱年代學

李江瑜1, 陳宣華1, 丁偉翠1, 王志宏1, 陳 文2, 李 冰1, 黃鵬輝3

(1.中國地質(zhì)科學院, 北京 100037; 2.中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所, 北京 100037; 3.北京市地質(zhì)工程設(shè)計研究院, 北京 101500)

西準噶爾成礦帶夾持在天山斷裂與額爾齊斯斷裂之間, 是中亞成礦域西部的核心區(qū)域之一, 廣泛發(fā)育晚古生代深成巖漿活動、走滑斷裂構(gòu)造和斑巖銅礦、造山型金礦成礦作用。本文在西準噶爾成礦帶包古圖巖體、康德巖體、加曼巖體、庫魯木蘇巖體、別魯阿嘎希巖體、哈圖巖體、阿克巴斯套巖體、廟爾溝巖體、克拉瑪依巖體及紅山巖體采集 12個樣品, 通過黑云母和鉀長石40Ar/39Ar階段升溫測年, 給出了該地區(qū)40Ar/39Ar冷卻年齡。其中, 黑云母40Ar/39Ar年齡處在326～302 Ma范圍內(nèi), 鉀長石40Ar/39Ar年齡為297～264 Ma, 反映了西準噶爾地區(qū)晚石炭世-中二疊世的區(qū)域中溫冷卻歷史。結(jié)合前人報道的鋯石U-Pb、角閃石40Ar/39Ar、輝鉬礦Re-Os、磷灰石裂變徑跡等年齡數(shù)據(jù), 構(gòu)建了西準噶爾成礦帶晚古生代巖漿侵入, 成礦作用與構(gòu)造抬升, 以及晚中生代剝露過程的整個熱歷史; 并與區(qū)域左行走滑斷裂活動的時間進行了對比, 討論了40Ar/39Ar冷卻年齡的構(gòu)造意義。

區(qū)域冷卻;40Ar/39Ar熱年代學; 晚古生代; 西準噶爾; 中亞成礦域

0 引 言

中亞造山帶被認為是全球最大的增生造山帶(Seng?r et al., 1993; Hu et al., 2000; Chen and Jahn, 2004; Jahn et al., 2004; Xiao and Kusky, 2009), 構(gòu)成中亞成礦域(朱永峰等, 2007, 2014; 陳宣華等, 2010a, 2011, 2012, 2015; Chen et al., 2014, 2015)的主體。中亞造山帶西部以NW向右行走滑斷裂與近EW向斷裂相連接的構(gòu)造體系為特征(Yin, 2010)。西準噶爾(簡稱“西準”)地區(qū)處在西伯利亞、哈薩克斯坦和塔里木板塊的交接處, 是中亞成礦域西部巴爾喀什–西準噶爾成礦帶的重要組成部分(朱永峰等, 2007, 2014; 陳宣華等, 2010a, 2011; Zhu et al., 2013)。西準噶爾成礦帶夾持在天山斷裂與額爾齊斯斷裂之間,其西界為右行走滑的成吉斯–準噶爾斷裂, 東部邊界為準噶爾盆地西北緣的盆山接合帶, 發(fā)育以 NE走向為主的左行走滑斷裂構(gòu)造體系(即“西準系”; 陳宣華等, 2011), 在中亞造山帶西部顯得格外引人注目(圖1、2)。近年來, 隨著對西準噶爾顯生宙地殼生長、殼–幔相互作用、古生代構(gòu)造演化的研究及地質(zhì)找礦工作的逐漸深入(Hu et al., 2000; Chen and Jahn, 2004; 李辛子等, 2004; 韓寶福等, 2006; 蘇玉平等,2006; 周晶等, 2008; 申萍等, 2008, 2009, 2010; Yin et al., 2010, 2013; 申萍和沈遠超, 2010; Geng et al., 2011; Zhang et al., 2011a, 2011b; 陳宣華等, 2011, 2015; Shen et al., 2012, 2013; Ma et al., 2012; 李永軍等, 2012, 2013, 2014; Yang et al., 2012a, 2012b, 2012c; Zhu et al., 2013, 2015; 李平等, 2014; Li et al., 2014;魏永明等, 2015), 西準噶爾已經(jīng)成為地球科學研究和礦產(chǎn)資源勘查的熱點地區(qū)之一。

區(qū)域冷卻歷史是造山帶構(gòu)造演化和成礦帶構(gòu)造–巖漿–成礦作用研究的重要方面。利用花崗巖類巖體進行多礦物多種測年方法結(jié)合的地質(zhì)熱年代學研究, 可以揭示從深成巖漿活動、成礦作用、區(qū)域冷卻到剝露作用的全過程(陳宣華等, 2010b, 2012; Chen et al., 2014, 2015; Li et al., 2014)。本文采集了西準噶爾成礦帶花崗巖類樣品共 12件(采樣點位置見圖 2), 分別來自加曼(JM)、康德(KD)、庫魯木蘇(KM)、別魯阿嘎希(BL)、哈圖(HT)、阿克巴斯套(AK)、克拉瑪依(KL)、廟爾溝(ME)、包古圖V號(BV)和紅山(HS)等巖基和小巖株。從中挑選出單礦物黑云母和鉀長石, 進行了40Ar/39Ar測年研究。結(jié)合前人在該地區(qū)取得的鋯石 U-Pb年齡、角閃石等礦物40Ar/39Ar年齡、輝鉬礦Re-Os年齡、磷灰石裂變徑跡(FT)年齡、鋯石和磷灰石(U-Th)/He年齡等(如李麗等, 2008; 李瑋等, 2010; Shen et al., 2013; Li et al., 2014), 重建了西準噶爾地區(qū)構(gòu)造–巖漿–成礦作用與區(qū)域冷卻及剝露作用的熱演化歷史。

圖1 中亞造山帶西部斷裂構(gòu)造系統(tǒng)與金屬礦床分布簡圖(據(jù)Chen et al., 2014修改)Fig.1 Fault system and distribution of ore deposits in the western part of the Central Asian Orogenic Belt

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 地 層

西準地區(qū)古生界主要分為兩個構(gòu)造層: (1)早古生代地層主要由蛇綠混雜堆積和復理石建造組成,經(jīng)受了強烈的韌性剪切變形和變質(zhì)作用; (2)晚古生代為巨厚的石炭系火山–碎屑沉積建造(Zhu et al., 2013)。古生代的地層包括石炭系和二疊系, 自下而上分為: 下石炭統(tǒng)希貝庫拉斯組(C1xb)、包古圖組(C1b)、太勒古拉組(C1t)、下–上石炭統(tǒng)哈拉阿拉特組(C1–2h)、上石炭統(tǒng)阿拉德依克賽組(C2a)、上石炭統(tǒng)–下二疊統(tǒng)佳木河組(C2P1jm)、下二疊統(tǒng)卡拉崗組(P1k)、中–上二疊統(tǒng)庫吉爾臺組(P2-3kj)。其中C1xb、C1b、 C1t是區(qū)內(nèi)分布最為廣泛的三個巖石地層單位, 主要由凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖、硅質(zhì)巖、厚層塊狀凝灰質(zhì)含礫雜砂巖等組成, 為一套巨厚的深海–半深海–大陸坡相火山–碎屑沉積建造, 分布在達拉不特斷裂兩側(cè)、克拉瑪依市西部、柳樹溝、廟爾溝及唐巴勒一帶。上石炭統(tǒng)(C2)主要為凝灰?guī)r、凝灰?guī)r夾杏仁狀玄武巖、片理化蝕變安山巖、硅質(zhì)巖等組成, 分布在達拉不特斷裂兩側(cè)的向斜的核部。不同學者對西準地區(qū)石炭系層位劃分和時間范圍還存在一定的爭議(安芳和朱永峰, 2009; 郭麗爽等, 2010; 何登發(fā)等, 2010)。

1.2 花崗巖類巖漿活動

西準地區(qū)廣泛發(fā)育晚古生代晚期兩類中酸性侵入巖。一類為小的中酸性斑巖體, 年齡集中在332～310 Ma(唐功建等, 2009; Liu et al., 2009; 申萍和沈遠超, 2010; 申萍等, 2010; Shen et al., 2012), 具有與俯沖–碰撞有關(guān)的埃達克巖特征, 與銅金礦化關(guān)系密切, 賦存有包古圖斑巖銅礦等。另一類為酸性的以堿長花崗巖(A型)為主體的花崗巖類巖基,包括廟爾溝、阿克巴斯套、克拉瑪依、紅山、塔爾根和哈圖等巖體, 年齡在327～276 Ma之間, 主要集中在309～296 Ma(韓寶福等, 2006; 蘇玉平等, 2006;徐新等, 2006; 宋彪等, 2011; 李永軍等, 2012, 2013),可能為后碰撞巖漿活動的產(chǎn)物(韓寶福等, 2006; 蘇玉平等, 2006; 陳家富等, 2010, 黃鵬輝等, 2016),構(gòu)成達拉布特富堿火成巖帶?？死斠缼r體(或稱之為夏爾莆巖體; 鋯石 U-Pb年齡為 297.6±2.5 Ma)的巖漿混合成因, 說明了早二疊世西準地殼深部發(fā)生過強烈的殼幔巖漿混合作用(李永軍等, 2013)。

1.3 構(gòu)造演化

晚古生代以來, 西準地區(qū)主要經(jīng)歷了俯沖增生、洋盆關(guān)閉、后碰撞和形成陸內(nèi)擠壓坳陷盆地等多個階段。根據(jù)前人研究, 克拉瑪依和達拉布特蛇綠混雜巖的形成時代分別為中奧陶世–早泥盆世(徐新等, 2006; 何國琦等, 2007)和中志留世–中泥盆世(Feng et al., 1989; 辜平陽等, 2009; 陳博和朱永峰, 2011; Yang et al., 2012a, 2012c), 表明從中奧陶世一直到中泥盆世, 西準地區(qū)處于洋盆階段(Wang et al., 2003; Yang et al., 2012a, 2012b)。早石炭世, 西準地區(qū)可能為島弧構(gòu)造環(huán)境, 發(fā)生了俯沖增生作用(Xiao et al., 2008; Geng et al., 2009; Tang et al., 2010a, 2010b, 2012a, 2012b)。到晚石炭世后期, 西準進入后碰撞環(huán)境, 并一直持續(xù)到早二疊世。此時, 中亞造山帶西段形成統(tǒng)一的大陸, 阿爾泰和塔里木板塊碰撞拼貼在一起(徐學義等, 2005)。阿爾泰南緣在早二疊世已經(jīng)為陸相沉積, 到中二疊世, 西準地區(qū)已完全轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍍?nèi)(陸內(nèi))環(huán)境(Zhang et al., 2007)。在二疊紀前陸盆地基礎(chǔ)上, 準噶爾盆地西北緣經(jīng)歷了三疊紀-侏羅紀的板內(nèi)擠壓發(fā)育陸內(nèi)坳陷盆地階段(劉華和陳建平, 2010)。

240Ar/39Ar熱年代學

2.1 實驗條件

40Ar/39Ar測年在國土資源部同位素地質(zhì)重點實驗室完成。選純度>99%的純礦物用超聲波進行清洗, 清洗后封進石英瓶中送核反應堆中接受中子照射。照射工作在中國原子能科學研究院“游泳池堆”中進行, 使用 B4孔道, 中子流密度約為2.60×1013n cm2-S1-。照射總時間為1444 min, 積分中子通量為2.25×1018 n cm2-; 同期接受中子照射的監(jiān)控標準樣 ZBH-25黑云母標樣, 標準年齡為132.7±1.2 Ma, K含量為7.6%。

樣品階段升溫加熱使用石墨爐, 初始溫度為700 ℃, 相鄰加熱階段的溫度差主要在 30～100 ℃不等, 每個階段加熱30 min, 凈化30 min。質(zhì)譜分析在多接收稀有氣體質(zhì)譜儀Helix MC上進行, 每個峰值均采集20組數(shù)據(jù)。所有的數(shù)據(jù)在回歸到時間零點值后再進行質(zhì)量歧視校正、大氣氬校正、空白校正和干擾元素同位素校正。中子照射過程中所產(chǎn)生的干擾同位素校正系數(shù)通過分析照射過的 K2SO4和CaF2來獲得, 其值為: (36Ar/37Ar0)Ca=0.0002389, (40Ar/39Ar)K=0.004782, (39Ar/37Ar0)Ca=0.000806。37Ar經(jīng)過放射性衰變校正;40K 衰變常數(shù) λ=5.543×1010-a1-(Steiger and J?ger, 1977); 用ISOPLOT v2.49程序計算坪年齡及正、反等時線(Ludwig, 2001)。詳細實驗流程見陳文等(2006)和張彥等(2006)。

2.2 分析結(jié)果

測年分析結(jié)果列于表 1中, 其階段加熱年齡譜和反等時線見圖 3、4、5和 6。以下根據(jù)樣品的分布關(guān)系分組加以敘述。

2.2.1 加曼、康德、庫魯木蘇巖體

加曼巖體花崗閃長巖樣品 XH080822-6(1)鉀長石, 14個加熱階段的總氣體年齡為 268.6 Ma, 在900～1430 ℃ 之間 14個加熱階段坪年齡為 268.6± 1.5 Ma(MSWD=0.09)(圖3a), 由96.2%的39Ar釋放量計算得到;40Ar-39Ar正等時線年齡為271.7±6.3 Ma,反等時線年齡為272±14 Ma(圖3b) 由反等時線得到的40Ar/36Ar初始比值為291±63, 與現(xiàn)代大氣氬同位素比值即尼爾值(298.56±0.31; Lee et al., 2006)基本一致, 說明該樣品可能不存在放射性成因氬過?；驓鍋G失。采用坪年齡268.6±1.5 Ma為其冷卻年齡, 屬于中二疊世中期。

康德巖體花崗巖樣品 W100908-1(1)黑云母, 14個加熱階段的總氣體年齡為 318.3 Ma, 在 1150～ 1400℃之間 4個加熱階段坪年齡為 325.9±3.2 Ma (MSWD=1.7)(圖3c), 由45.9%的39Ar釋放量計算得出;40Ar-39Ar正等時線年齡為329±22 Ma, 反等時線擬合度較差(圖3d)。采用坪年齡325.9±3.2 Ma為其冷卻年齡, 屬于早石炭世晚期。

表1 西準噶爾花崗巖類40Ar/39Ar測年結(jié)果Table 140Ar/39Ar dating results for granitoids from West Junggar

續(xù)表1:

續(xù)表1:

續(xù)表1:

庫魯木蘇巖體花崗閃長巖樣品 W100903-1(2)黑云母, 10個加熱階段的總氣體年齡為302.5 Ma(表1)。在900～1140 ℃之間7個加熱階段坪年齡為304.4± 2.2 Ma (MSWD=0.22)(圖3e), 由96.3%的39Ar釋放量計算得出;40Ar-39Ar正等時線年齡為306.8±3.7 Ma,反等時線年齡為 306.3±3.8 Ma(圖 3f)。采用坪年齡304.4±2.2 Ma為其冷卻年齡, 屬于晚石炭世晚期。

2.2.2 別魯阿嘎希、哈圖巖體

別魯阿嘎希巖體東南部花崗巖樣品 XH090830-3(1)黑云母, 11個加熱階段的總氣體年齡為306.2 Ma。在 900～1280 ℃之間 8個加熱階段的加權(quán)平均年齡為303.9±2.8 Ma(MSWD=0.82)(圖4a)。40Ar-39Ar正等時線年齡為 306.0±7.1 Ma, 反等時線的擬合度較差。采用坪年齡303.9±2.8 Ma為其冷卻年齡, 屬于晚石炭世晚期。

別魯阿嘎希巖體北部花崗巖樣品W100831-7(1)黑云母, 12個加熱階段的總氣體年齡為306.2 Ma。其中900～1240 ℃ 8個加熱階段坪年齡為319.9±1.7 Ma (MSWD=1.4)(圖4c), 由40.7%的39Ar釋放量計算得出;40Ar-39Ar正等時線年齡為307.2±7.4 Ma, 反等時線年齡為308±5 Ma(圖4d)。采用坪年齡319.9±1.7 Ma為其冷卻年齡, 屬于晚石炭世早期。

哈圖巖體花崗巖樣品 W100826-4(2)黑云母, 12個加熱階段的總氣體年齡為 299.0 Ma。其中 930～ 1140 ℃ 6個加熱階段坪年齡為314.3±2.4 Ma(MSWD= 0.63)(圖4e), 由85.4%的39Ar釋放量計算得出;40Ar-39Ar正等時線年齡為 316.4±5.9 Ma, 反等時線年齡為313.9±6.5 Ma(圖4f)。采用坪年齡314.3±2.4 Ma為其冷卻年齡, 屬于晚石炭世中期。

2.2.3 阿克巴斯套、廟爾溝巖體

阿克巴斯套巖體花崗巖樣品 XH080813-6(2)黑云母, 12個加熱階段的總氣體年齡為 305.4 Ma(表1)。其中1000～1300 ℃8個加熱階段坪年齡為316.7± 2.2 Ma(MSWD=0.41)(圖5a), 由82.3%的39Ar釋放量計算得出;40Ar-39Ar正等時線年齡為310.5±4.6 Ma,反等時線年齡為309.5±4.8 Ma(圖5b)。采用坪年齡316.7±2.2 Ma作為其冷卻年齡, 屬于晚石炭世中期。

廟爾溝巖體北部花崗巖樣品W100914-8(1)黑云母, 12個加熱階段的總氣體年齡為 307.6 Ma。其960～1400 ℃之間10個加熱階段坪年齡為313.0±2.0 Ma (MSWD=0.36)(圖 5c), 由 89.9%的39Ar釋放量計算得出;40Ar-39Ar正等時線年齡為312.5±3.4 Ma, 反等時線年齡為 310.4±3.6 Ma(圖 5d)。采用坪年齡313.0±2.0 Ma為其冷卻年齡, 屬于晚石炭世中期。

廟爾溝巖體中心部位花崗巖樣品 W100914-14(1)鉀長石, 13個加熱階段的總氣體年齡為295.8 Ma。在 960～1430℃之間 10個加熱階段坪年齡為296.7±1.7 Ma(MSWD=0.25)(圖5e), 由98.5%的39Ar釋放量計算得出;40Ar-39Ar正等時線年齡為 300.0± 3.3 Ma, 反等時線年齡為299.5±3.3 Ma(圖5f)。采用坪年齡296.7±1.7 Ma為其冷卻年齡, 屬于晚石炭世晚期。

圖3 加曼、康德、庫魯木蘇巖體40Ar/39Ar階段加熱年齡譜(a, c, e)和年齡反等時線(b, d, f)Fig.340Ar/39Ar release spectra for stepwise heating analyses (a, c, e) and isochronal diagrams (b, d, f) of minerals from the Jiaman, Kangde and Kulumusu plutons

圖4 別魯阿嘎希、哈圖巖體40Ar/39Ar階段加熱年齡譜(a, c, e)和年齡反等時線(b, d, f)Fig.440Ar/39Ar release spectra for stepwise heating analyses(a, c, e) and isochronal diagrams (b, d, f) of minerals fromthe Bieluagaxi and Hatu plutons

2.2.4 包古圖、克拉瑪依、紅山巖體

包古圖 5號巖體花崗巖樣品 XH080816-3(4)黑云母, 12個加熱階段的總氣體年齡為315.9 Ma。其900～1280 ℃之間8個加熱階段坪年齡為319.0±2.0 Ma (MSWD=1.6)(圖6a), 由94.1%的39Ar釋放量計算得出;40Ar-39Ar正等時線年齡為318.5±5.2 Ma, 反等時線年齡為315.8±3.5 Ma(圖6b)。采用坪年齡319.0± 2.0 Ma為其冷卻年齡, 屬于晚石炭世早期。

圖5 阿克巴斯套、廟爾溝巖體40Ar/39Ar階段加熱年齡譜(a, c, e)和年齡反等時線(b, d, f)Fig.540Ar/39Ar release spectra for stepwise heating analyses (a, c, e) and isochronal diagrams (b, d, f) of minerals from the Akebasitao and Miaoergou plutons

克拉瑪依巖體花崗巖樣品 XH080819-3(1)黑云母, 14個加熱階段的總氣體年齡為 314.6 Ma。在1070～1250 ℃之間 7個加熱階段坪年齡為 321.5± 2.2 Ma (MSWD=1.3)(圖6c), 由82.9%的39Ar釋放量計算得出;40Ar-39Ar正等時線年齡為317±11 Ma, 反等時線年齡為309±13 Ma(圖6d)。采用坪年齡321.5± 2.2 Ma為其冷卻年齡, 屬于晚石炭世早期。

紅山巖體花崗巖樣品XH090822-6(1)鉀長石, 13個加熱階段的全熔年齡為264.8 Ma(表1)。在900～ 1430 ℃之間 11個加熱階段坪年齡為 264.5±1.6 Ma(MSWD=1.02)(圖6e), 由96.1%的39Ar釋放量計算得出;40Ar-39Ar正等時線年齡為271.5±9.1 Ma,反等時線年齡為266.0±6.9 Ma(圖6f)。采用坪年齡 264.5±1.6 Ma為其冷卻年齡, 屬于中二疊世早期。

圖6 包古圖、克拉瑪依、紅山巖體40Ar/39Ar階段加熱年齡譜(a, c, e)和年齡反等時線(b, d, f)Fig.640Ar/39Ar release spectra for stepwise heating analyses (a, c, e) and isochronal diagrams (b, d, f) of minerals from the Baogutu, Karamay and Hongshan plutons

3 討 論

3.1 晚古生代巖漿活動與區(qū)域冷卻歷史

結(jié)合西準地區(qū)區(qū)域上其他熱年代學數(shù)據(jù)(包括鋯石U-Pb、輝鉬礦Re-Os、各種礦物的40Ar/39Ar熱年代學、鋯石和磷灰石裂變徑跡、(U-Th)/He測年等數(shù)據(jù))和本研究給出的40Ar/39Ar熱年代學數(shù)據(jù), 根據(jù)不同礦物的封閉溫度數(shù)據(jù)(陳宣華等, 2010b; Chen et al., 2014, 2015及引用的文獻), 以及不同熱年代學體系所測得的年齡, 得到西準地區(qū)晚古生代以來的區(qū)域花崗巖類深成巖漿活動、斑巖型銅(鉬)成礦作用、中溫階段(大約400～200 ℃)區(qū)域冷卻與低溫階段(低于大約200 ℃)的地塊隆升–剝露過程圖解(圖7)。

前人大量的鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù), 給出西準地區(qū)的花崗巖類深成巖漿活動主要分布在340～276 Ma范圍內(nèi)。其中, 年齡集中在309～296 Ma、以堿長花崗巖(A型)為主體的花崗巖類巖基, 可能是后碰撞巖漿活動的產(chǎn)物(韓寶福等, 2006; 蘇玉平等, 2006; 徐新等, 2006; 陳家富等, 2010; 宋彪等, 2011;李永軍等, 2012, 2013); 年齡集中在332～310 Ma、小的中酸性斑巖體, 與銅金成礦作用關(guān)系密切, 可能是俯沖–碰撞的產(chǎn)物(唐功建等, 2009; Liu et al., 2009; 申萍和沈遠超, 2010; 申萍等, 2010; Shen et al., 2012)。

圖7 西準噶爾地區(qū)晚古生代以來巖漿活動、成礦作用與區(qū)域冷卻歷史Fig.7 Late Paleozoic magmatism, metallogeny, and subsequent regional cooling and exhumation of the West Junggar Metallogenic Belt

本文給出的西準地區(qū)主要花崗巖類巖體黑云母40Ar/39Ar年齡為 325.9～303.9 Ma, 反映了晚石炭世區(qū)域中溫階段冷卻的歷史; 鉀長石40Ar/39Ar年齡為300～ 266 Ma, 反映了晚石炭世晚期–中二疊世(303.9～266 Ma)區(qū)域中溫冷卻歷史。由于區(qū)域中溫冷卻歷史的起始時間與區(qū)域深成花崗巖類巖基的巖漿活動時代非常一致, 說明了該地區(qū)花崗巖類巖基的侵位深度較淺,并在侵位之后由于快速冷卻而達到黑云母40Ar/39Ar封閉溫度所處的深度范圍。同時, 本文給出的黑云母和鉀長石40Ar/39Ar冷卻年齡也與巴爾喀什成礦帶內(nèi)得到的有關(guān)年齡相當(Chen et al., 2014, 2015), 進一步反映了西準噶爾成礦帶與巴爾喀什成礦帶的可對比性, 它們可能構(gòu)成一個統(tǒng)一的晚古生代西準噶爾–巴爾喀什成礦帶(陳宣華等, 2010a, 2011; Chen et al., 2014, 2015)。

前人關(guān)于西準噶爾南部地區(qū)晚古生代晚期基性巖墻的單礦物40Ar/39Ar年代學研究, 給出了西準地區(qū)在經(jīng)歷區(qū)域中溫階段冷卻歷史(303.9 Ma～266 Ma)之后的伸展事件(253.7±1.6 Ma和252.6±1.6 Ma; 周晶等, 2008)。之后, 在白堊紀時期, 西準地區(qū)發(fā)生了地塊的整體抬升與夷平作用(Dumitru et al., 2001;李麗等, 2008; 李瑋等, 2010; Li et al., 2014)。

3.2 達拉布特斷裂走滑時限與區(qū)域冷卻

達拉布特斷裂兩側(cè)發(fā)育的次級壓性斷裂和褶皺構(gòu)造, 指示了左行走滑的特征; 同時, 左行走滑過程中斷裂兩側(cè)的成礦元素發(fā)生了重要的物質(zhì)調(diào)整與遷移作用(陳宣華等, 2015)。根據(jù)斷裂兩側(cè)有關(guān)地層的巖相古地理分析, 達拉布特斷裂帶對下石炭統(tǒng)太勒古拉組、上泥盆統(tǒng)及更老的地層沒有控制作用(張琴華等, 1989; 馮鴻儒等, 1990), 表明斷裂發(fā)育在早石炭世之后。晚石炭世侵入的紅山巖體(301 Ma～304 Ma)(韓寶福等, 2006; 蘇玉平等, 2006; 馮乾文等, 2012a)被達拉布特斷裂所切割, 其西北邊界與斷裂基本重合, 長軸呈北西向展布, 表現(xiàn)出明顯受到斷裂控制的特點; 說明達拉布特斷裂的起始活動時間可能在～300 Ma。到二疊紀, 沿達拉布特斷裂帶在柳樹溝段有下二疊統(tǒng)赤底組紫紅色砂礫巖的帶狀分布。下二疊統(tǒng)長拉崗組含煤陸相火山磨拉石建造, 在斷裂通過的鐵普克一帶呈明顯的北東向分布, 表明斷裂控制著兩側(cè)二疊紀地層的沉積作用。因此, 達拉布特斷裂活動的時限為晚石炭世晚期到早二疊世。斷裂對早石炭世以前地層到晚二疊世地層的左行錯斷距離的順序遞減(馮鴻儒等, 1990), 也反映了左行走滑斷裂主期活動的結(jié)束時間在早二疊世晚期或中二疊世早期。宋彪等(2011)根據(jù)塔爾根巖體二長花崗巖鋯石 U-Pb年齡(295.8±2.5 Ma), 限定西準地區(qū)與達拉布特斷裂平行的瑪依勒斷裂左行走滑運動時間在296 Ma之后。由此可見, 西準地區(qū)NE走向的左行走滑斷裂的活動在～300 Ma–早二疊世。

達拉布特斷裂開始活動的時間(～300 Ma), 與本文得到的最年輕黑云母40Ar/39Ar冷卻年齡(～302 Ma)基本一致; 而走滑斷裂持續(xù)活動的時間, 正好與本文得到的鉀長石40Ar/39Ar冷卻年齡(297～264 Ma)可以很好的對應。由此反映了達拉布特斷裂的活動,與區(qū)域中溫階段(鉀長石40Ar/39Ar)的冷卻歷史相對應; 說明達拉布特斷裂活動影響的深度達到了鉀長石40Ar/39Ar封閉溫度所對應的深度。因此, 也可以反過來說, 鉀長石40Ar/39Ar冷卻年齡記錄了達拉布特斷裂的走滑活動。這一分析表明, 至少在西準噶爾地區(qū), 走滑斷裂活動與區(qū)域中溫冷卻歷史之間存在內(nèi)在的聯(lián)系; 在走滑斷裂活動期間, 發(fā)生了區(qū)域性的中溫冷卻過程, 對應著區(qū)域地殼的整體抬升事件。

3.3 區(qū)域成礦作用、走滑斷裂活動與區(qū)域冷卻

成礦年代學研究表明, 巴爾喀什–西準噶爾成礦帶主要的矽卡巖型與斑巖型銅礦床、石英脈–云英巖型鎢鉬礦床、造山帶型金礦床均形成于晚石炭世到二疊紀(宋會俠等, 2007; 申萍等, 2008, 2009, 2010;申萍和沈遠超, 2010; 陳宣華等, 2010a, 2012; Shen et al., 2012, 2013; Cao et al., 2014; Chen et al., 2014, 2015), 構(gòu)成晚古生代區(qū)域成礦大爆發(fā)。首先發(fā)生的是以海相火山巖為主要容礦圍巖的蛇綠巖型金成礦作用(341 Ma; 李華芹和陳富文, 2004); 然后是矽卡巖型銅成礦作用(335 Ma; 陳宣華等, 2012; Chen et al., 2014); 接著形成規(guī)模巨大的斑巖型銅鉬成礦作用(327～310 Ma; 陳宣華等, 2010a; Chen et al., 2014)和斑巖型金銅成礦作用(310 Ma; 宋會俠等, 2007;唐功建等, 2009); 之后發(fā)生石英脈–云英巖型鎢鉬(錫)成礦作用(300.7～289 Ma; Shen et al., 2013; Chen et al., 2015)、造山帶(韌性剪切帶)型金成礦作用(290～271 Ma; 李華芹和陳富文, 2004)。對比發(fā)現(xiàn),鉀長石40Ar/39Ar冷卻(297～264 Ma)與區(qū)域走滑斷裂的活動發(fā)生在矽卡巖型與斑巖型銅礦床形成之后,而與石英脈–云英巖型鎢鉬礦床、造山帶型金礦床的成礦時代相吻合。巖漿侵入、區(qū)域冷卻、斷裂活動與成礦作用的時間序列表明, 區(qū)域熱演化歷史、走滑斷裂活動與晚古生代成礦大爆發(fā)具有密切的關(guān)系:左行走滑斷裂改造了先成的花崗巖類侵入體、矽卡巖型與斑巖型銅礦床, 并可能直接為石英脈–云英巖型鎢鉬礦床、造山帶型金礦床的成礦作用提供驅(qū)動力, 從而控制了區(qū)域礦產(chǎn)的分布。陳宣華等(2015)認為, 廟爾溝、阿克巴斯套等后碰撞花崗巖類巖基的侵位與達拉布特斷裂左行走滑活動、哈圖金礦等造山帶型金成礦作用構(gòu)成了統(tǒng)一的構(gòu)造–巖漿–成礦作用系統(tǒng)。

4 結(jié) 論

通過對西準噶爾地區(qū)包古圖巖體、康德巖體、庫魯木蘇巖體、別魯阿嘎希巖體、哈圖巖體、阿克巴斯套巖體、克拉瑪依巖體、廟爾溝巖體進行黑云母和鉀長石40Ar/39Ar階段升溫測年分析, 結(jié)合前人測年數(shù)據(jù)和走滑斷裂構(gòu)造系統(tǒng)的綜合分析, 得到以下結(jié)論:

(1) 西準噶爾地區(qū)主要花崗巖類巖體黑云母40Ar/39Ar年齡為326～302 Ma, 鉀長石40Ar/39Ar年齡為 297～264 Ma, 反映了該地區(qū)晚石炭世–中二疊世(326～264 Ma)區(qū)域中溫冷卻歷史。區(qū)域中溫冷卻歷史的分析表明, 該地區(qū)花崗巖類巖基的侵位深度較淺, 并快速冷卻至黑云母40Ar/39Ar封閉溫度范圍。

(2) 西準地區(qū)中溫階段的冷卻歷史與區(qū)域晚古生代左行走滑斷裂構(gòu)造系統(tǒng)發(fā)育的時限具有一致性。其中, 黑云母40Ar/39Ar冷卻結(jié)束與鉀長石40Ar/39Ar冷卻開始的年齡, 記錄了晚古生代區(qū)域左行走滑斷裂啟動的時間; 而鉀長石40Ar/39Ar年齡,記錄了區(qū)域左行走滑斷裂活動持續(xù)的時間。

(3) 結(jié)合區(qū)域花崗巖類巖石樣品的鋯石 U-Pb、黑云母和鉀長石40Ar/39Ar、鋯石和磷灰石裂變徑跡、(U-Th)/He熱年代學分析數(shù)據(jù)和輝鉬礦 Re-Os年齡,構(gòu)建了西準地區(qū)晚古生代以來的熱演化歷史軌跡,揭示了該地區(qū)從深成花崗巖類巖漿侵入活動→斑巖型銅(鉬)成礦作用→石英脈–云英巖型鎢鉬成礦作用→區(qū)域中溫冷卻→晚中生代快速抬升→近地表低溫階段剝露作用的全過程。

致謝： 本文一起參加野外地質(zhì)工作的還有賈木欣、楊屹、王軍等, 研究工作得到新疆維吾爾自治區(qū)國家 305項目辦公室的大力支持與幫助, 北京大學季建清老師和匿名審稿專家提出了建設(shè)性的修改意見,作者謹表衷心感謝。

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40Ar/39Ar Thermochronology of Late Paleozoic Granitoids in West Junggar (Xinjiang, China), Central Asia

LI Jiangyu1, CHEN Xuanhua1, DING Weicui1, WANG Zhihong1, CHEN Wen2,
LI Bing1and HUANG Penghui3
(1. Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China; 2. Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China; 3. Beijing Research Institute of Geological Engineering Design, Beijing 101500, China)

The West Junggar Metallogenic Belt (WJMB) in the western part of the Central Asian Metallogenic Domain (CAMD), is located between the Tianshan fault system and the Ertix fault system. It is featured by the widespread Late Paleozoic granitic plutons, strike-slip faults, and porphyry copper and orogenic gold deposits. We collected twelve granitoid samples from the Jiaman, Kangde, Kulumusu, Bieluagaxi, Hatu, Akebasitao, Miaoergou, Baogutu, Karamay, and Hongshan plutons in the WJMB.40Ar/39Ar thermochronological analyses yield biotite40Ar/39Ar ages ranging from 326 Ma to 302 Ma and K-feldspar40Ar/39Ar ages from 297 Ma to 264 Ma, revealing regional medium-temperature cooling history in the WJMB during the Late Carboniferous to Middle Permian. Integrated with previous zircon U-Pb, amphibole40Ar/39Ar, molybdenite Re-Os and apatite fission track ages, we reconstructed the whole thermal history of the WJMB, including the Late Paleozoic magmatic intrusion, the porphyry Cu and W-Mo mineralization, and the Late Mesozoic tectonic uplifting and exhumation of the WJMB.40Ar/39Ar cooling ages are consistent with the timing of the regional sinistral strike-slip faults, showing the tectonic significance of the cooling ages. We suggest that the biotite and K-feldspar40Ar/39Ar cooling ages may record the age of the left-lateral strike-slip faulting in the WJMB.

regional cooling;40Ar/39Ar thermochronology; Late Paleozoic; West Junggar; Central Asian Metallogenic Domain

P595; P597

A

1001-1552(2016)02-0386-019

10.16539/j.ddgzyckx.2016.02.016

2015-03-24; 改回日期: 2015-07-27

項目資助: 國家科技支撐計劃重點項目暨國家305項目(2007BAB25B02)、中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(1212011120184)和深部探測技術(shù)與實驗研究專項(SinoProbe-08)聯(lián)合資助。

李江瑜(1991–), 男, 碩士研究生, 構(gòu)造地質(zhì)學專業(yè)。Email: lijiangyu2014@hotmail.com

陳宣華(1967–), 男, 研究員, 博士生導師, 主要從事構(gòu)造地質(zhì)學和資源科學研究。Email: xhchen@cags.ac.cn