倪 康,武 彬,葉現(xiàn)韜

(1. 福建省閩西地質(zhì)大隊(duì),廈門(mén) 361000;2. 南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,南京 210016; 3. 河海大學(xué)海洋學(xué)院,南京 210098)

新疆阿爾金北緣拉配泉組流紋巖的鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義

倪 康1,武 彬2,葉現(xiàn)韜3

(1. 福建省閩西地質(zhì)大隊(duì),廈門(mén) 361000;2. 南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,南京 210016; 3. 河海大學(xué)海洋學(xué)院,南京 210098)

阿爾金北緣喀臘大灣是阿爾金地區(qū)最著名也是最重要的Fe-Cu-Pb-Zn-Ag多金屬礦集區(qū)。作為該礦集區(qū)的容礦地層,拉配泉組為一套火山—沉積巖組合,其時(shí)代一直沒(méi)有獲得較好的限定。本文通過(guò)對(duì)拉配泉組三段流紋巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測(cè)定,獲得拉配泉組206Pb/238U加權(quán)平均年齡為488±2 Ma,應(yīng)屬于寒武系,而非奧陶系、震旦系或薊縣系。結(jié)合前人研究成果,認(rèn)為拉配泉組形成于島弧環(huán)境,對(duì)該礦集區(qū)成礦地質(zhì)背景研究具有重要的科學(xué)意義。

拉配泉組;流紋巖;U-Pb年齡;喀臘大灣礦集區(qū);阿爾金北緣

阿爾金北緣喀臘大灣Fe-Cu-Pb-Zn-Ag多金屬礦田是近年來(lái)在新疆地區(qū)發(fā)現(xiàn)的重要礦田之一,也是阿爾金地區(qū)最著名、最重要的礦集區(qū),拉配泉組是該礦集區(qū)的容礦地層。區(qū)域上,拉配泉組是阿爾金北緣最重要的地層單元之一,是討論阿爾金北緣早古生代構(gòu)造演化不可或缺的地質(zhì)單元。然而,由于沒(méi)有可靠的化石和年代學(xué)證據(jù),該組在地層劃分及時(shí)代認(rèn)識(shí)上存在較大的分歧。新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)將其歸為薊縣系塔昔達(dá)坂群[1]。在1∶50 000地質(zhì)填圖中,新疆地礦局和武警黃金地質(zhì)研究所將其劃分為三段,歸為奧陶系[2]。最近,有學(xué)者在紅柳溝和卡拉塔格同層位變質(zhì)砂巖中獲得碎屑鋯石年齡峰值分別為482 Ma和487 Ma[3]。但是,拉配泉組地層年齡缺乏直接限定,給該地區(qū)礦產(chǎn)勘查和地質(zhì)研究帶來(lái)一定困難。另一方面,阿爾金北緣分布1條貫穿EW向的拉配泉—喀臘大灣—紅柳溝蛇綠巖帶,該蛇綠巖的形成時(shí)代至今仍存在較大爭(zhēng)議。郭召杰等[4]獲得半鄂博地區(qū)輝長(zhǎng)巖Sm-Nd等時(shí)線年齡為829±60 Ma,認(rèn)為洋殼應(yīng)該形成于新元古代。然而,近年來(lái)大量研究表明,該蛇綠巖帶可能形成于早古生代,其中大部分年齡均來(lái)自于蛇綠巖中輝長(zhǎng)巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡[5-6]。本文通過(guò)對(duì)喀臘大灣地區(qū)拉配泉組三段流紋巖鋯石U-Pb年齡測(cè)定,準(zhǔn)確限定了拉配泉組的沉積時(shí)代。結(jié)合該地區(qū)已發(fā)表的資料,探討拉配泉組的沉積環(huán)境,限定阿爾金北緣蛇綠巖帶的形成時(shí)代。這些成果有助于進(jìn)一步探討和研究該地區(qū)地質(zhì)特征、構(gòu)造演化及地層對(duì)比等。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

新疆阿爾金山位于青藏高原北緣,北接塔里木地塊,南鄰柴達(dá)木地塊，該區(qū)以阿爾金走滑斷裂而廣為人知(圖1a)。阿爾金造山帶自北向南劃分為阿爾金北緣太古代基底巖帶、阿爾金北緣俯沖碰撞雜巖帶、米蘭河—金雁山地塊以及阿爾金南緣俯沖碰撞雜巖帶(圖1b)[7-9]。阿爾金東北緣主要分布太古宙與元古宙巖石,其中最老的繼承鋯石年齡為3.6 Ga[10-11],最古老的巖石年齡約為2.3 Ga[11]。阿爾金東部主要以早古生代火山巖夾海相沉積巖為主,阿爾金西段主要為大理巖、片巖和長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖組成的變沉積巖類(lèi),該地區(qū)片麻巖的變質(zhì)程度局部可達(dá)麻粒巖相[12]。此外,阿爾金山還存在2條蛇綠混雜巖帶和2條高壓變質(zhì)巖帶[5]。

阿爾金喀臘大灣地區(qū)位于阿爾金走滑斷裂北側(cè)與阿爾金北緣斷裂夾持的區(qū)域,處于阿爾金山構(gòu)造帶中部,規(guī)模巨大的阿爾金走滑斷裂在其南側(cè)斜貫而過(guò)(圖1b)。太古代以來(lái),該區(qū)遭受了多期次造山作用,并長(zhǎng)期受歐亞板塊與印度板塊碰撞的強(qiáng)大后陸效應(yīng)影響,經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間、多階段、多樣式和不同變形機(jī)制及不同構(gòu)造層次的構(gòu)造變形,地塊間發(fā)生了劇烈構(gòu)造變動(dòng)、疊置和改造,不同性質(zhì)、不同時(shí)期斷裂的相互交織,形成了極其復(fù)雜的構(gòu)造形跡。尤其印支期以來(lái),阿爾金斷裂的持續(xù)脈沖式活動(dòng)以及阿爾金山的隆升,造就了現(xiàn)今的構(gòu)造格局。

圖1 阿爾金山及鄰區(qū)大地構(gòu)造格架圖(a)和阿爾金山大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖(b) (據(jù)文獻(xiàn)[4]改編)Fig. 1 Map showing the geotectonics (a) of Altyn Tagh and its surrounding areas and the structures (b) of the Altyn Tagh orogen

2 巖石組合及樣品描述

拉配泉組由青海省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局區(qū)調(diào)隊(duì)在1986年首次命名并劃歸為上奧陶統(tǒng)[13]。區(qū)域上該套地層主要分布于阿爾金北緣俯沖碰撞雜巖帶中,呈近東西向帶狀展布,橫貫全區(qū)。其北側(cè)與中—新太古界米蘭巖群呈斷層接觸,南側(cè)被第三系漸新統(tǒng)下干柴溝組角度不整合覆蓋,東部上疊少量晚古生代—中生代斷陷盆地。

根據(jù)巖性組合自下而上、由北向南劃分為3個(gè)巖性段(圖2)[2]。

拉配泉組一段:總體以火山巖和碎屑巖為主,主要為變質(zhì)石英粗安巖、變質(zhì)砂質(zhì)粉砂巖、變質(zhì)玄武巖、變質(zhì)石英粗安巖、砂質(zhì)板巖，厚度3 572.8 m。

拉配泉組二段:主要為灰綠色變質(zhì)玄武巖、灰綠色變質(zhì)英安巖、淺灰綠色變質(zhì)流紋英安巖、淺灰綠色變質(zhì)流紋巖。在喀拉大灣中游,層間礫巖出露清楚,控制厚度為184.4 m,總體為一套礫巖、砂巖、粉砂巖,主要為片理化變質(zhì)含礫中粗粒巖屑砂巖、片理化礫巖、片理化變質(zhì)中細(xì)粒巖屑砂巖、片理化變質(zhì)含礫鈣質(zhì)砂巖、含砂鈣質(zhì)板巖、片理化變質(zhì)含礫巖屑砂巖。該巖性段在地表出露寬度和走向延伸穩(wěn)定,一般寬度為150～200 m,走向近東西向,基本橫貫整個(gè)研究區(qū),是區(qū)域標(biāo)志層。

拉配泉組三段:主要為黃褐色塊狀變質(zhì)流紋巖夾石英片巖石英千枚巖及粉晶質(zhì)白云巖、灰?guī)r和流紋質(zhì)熔結(jié)角礫凝灰?guī)r、深灰綠色綠泥絹云鈉長(zhǎng)石英巖與淺綠色綠泥絹云鈉長(zhǎng)石英千枚巖不均勻互層。在研究區(qū)中西部,該段總體為一套碎屑巖,夾少量碳酸鹽巖和火山巖,主要巖性為含炭質(zhì)片巖、鐵炭質(zhì)含粉砂鈣質(zhì)板巖、變質(zhì)中細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、砂質(zhì)綠泥絹云板巖、變質(zhì)含粉砂中細(xì)粒砂巖、變質(zhì)砂質(zhì)中細(xì)晶灰?guī)r、含炭質(zhì)板巖,少量蝕變粒玄巖。該巖性段北與拉配泉組第二巖性段、南與第三系均為斷層接觸,地層界線較清楚,野外易于區(qū)分。

圖2 喀臘大灣地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[2]改編)Fig. 2 Geological sketch map of the Kaladawan area

圖3 流紋巖與下伏地層關(guān)系(a)及流紋巖鏡下照片(b)Fig. 3 Field photograph (a) showing the relation between rhyrolite and underlying sequence and photomicrograph (b) of the rhyolite in the upper Lapeiquan Formation Kf-鉀長(zhǎng)石;Q-石英

拉配泉三段頂部與下伏絹云綠泥片巖呈整合接觸(圖3a),流紋巖發(fā)生變質(zhì)作用形成變流紋巖。流紋巖呈灰白色,可見(jiàn)斑晶和基質(zhì),鏡下可見(jiàn)流動(dòng)構(gòu)造。斑晶主要為石英和鉀長(zhǎng)石,其中石英含量約70%,無(wú)色透明,渾圓狀,顆粒大小0.05～0.2 mm,正低突起,I級(jí)黃白干涉色,可見(jiàn)波狀消光,次生變化不明顯。鉀長(zhǎng)石含量約30%,呈自形—半自形板狀,粒徑大小約0.2 mm,斜消光,次生變化明顯,主要發(fā)生綠泥石化、絹云母化?；|(zhì)為隱晶質(zhì),主要為長(zhǎng)英質(zhì)礦物組成(圖3b)。流紋巖和凝灰?guī)r是準(zhǔn)確限定地層時(shí)代最有效的地質(zhì)單元[14-15]。

3 測(cè)試方法

野外采集約15 kg的流紋巖樣品。對(duì)樣品粗碎,采用重選和磁選的方法從樣品中分選出鋯石顆粒。在雙目鏡下將具有代表性的鋯石顆粒和鋯石標(biāo)樣黏貼在環(huán)氧樹(shù)脂表面并拋光。將待測(cè)鋯石做透射光、反射光顯微照相和陰極發(fā)光照相,挑選出干凈、透明、無(wú)裂紋、無(wú)包裹體、較自形的鋯石進(jìn)行測(cè)試。

鋯石U-Pb定年在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室完成,所用儀器為氟化氬準(zhǔn)分子激光器(NEW WAVE 193nm FX)和美國(guó)Thermo Fisher公司生產(chǎn)的多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(NEPTUNE)。實(shí)驗(yàn)中激光剝蝕系統(tǒng)產(chǎn)生的紫外光束能量密度為10 J/cm2,束斑直徑為32 μm,頻率為5 Hz,共剝蝕40秒,剝蝕氣溶膠由氦氣送入ICP-MS完成測(cè)試。測(cè)試中以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo)校正儀器質(zhì)量偏差與元素分餾。以標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1為盲樣,檢驗(yàn)U-Pb定年數(shù)據(jù)質(zhì)量。以NIST SRM 610為外標(biāo),Si為內(nèi)標(biāo),標(biāo)定鋯石中的Pb元素含量。以Zr為內(nèi)標(biāo),標(biāo)定鋯石中其余微量元素含量[16-17]。原始測(cè)試數(shù)據(jù)使用ICPMSDataCal軟件[14,18]和Isoplot程序[19]處理。

4 結(jié)果與討論

流紋巖樣品(14DBX01)中的鋯石多呈棱柱狀,長(zhǎng)約50～120 μm。鋯石自形程度較高,晶形較好,呈無(wú)色或粉色。CL圖像上可見(jiàn)清晰的鋯石震蕩環(huán)帶,顯示這些鋯石均為典型的酸性巖漿成因鋯石(圖4)。對(duì)其中代表性的32粒鋯石進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb定年,發(fā)現(xiàn)Th、U含量變化較大,Th含量為(75～1104)×106,U含量為(250～2007)×106,鋯石具有均一的Th/U值,Th/U為0.30～0.85,大部分約為0.45(表1),說(shuō)明這些鋯石為巖漿成因。樣品(14DBX01)31個(gè)測(cè)點(diǎn)均落在諧和線上,206Pb/238U年齡為487±3 Ma (MSWD=0.38),加權(quán)平均年齡為488±2 Ma (MSWD=0.38)(圖5a, 圖5b),兩個(gè)年齡在誤差范圍內(nèi)一致。

圖4 拉配泉組三段流紋巖樣品(14DBX01)代表性鋯石CL圖像Fig. 4 CL images of representative zircons from the rhyolite (14DBX01) in the upper Lapeiquan Formation

圖5 拉配泉組三段流紋巖樣品(14DBX01)鋯石U-Pb諧和年齡圖(a)和加權(quán)平均年齡圖 (b)Fig. 5 Zircon U-Pb concordia diagram (a) and weighted mean age (b) for the rhyolite (14DBX01) in the upper Lapeiquan Formation

拉配泉組是阿爾金北緣最重要的地層之一。然而,由于沒(méi)有可靠的化石證據(jù)和年代學(xué)證據(jù),在地層劃分及時(shí)代認(rèn)識(shí)上存在較大分歧。通過(guò)對(duì)拉配泉組三段詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查和剖面觀察,選取與地層整合接觸的流紋巖進(jìn)行年代學(xué)研究,認(rèn)為拉配泉組的時(shí)代應(yīng)為488 Ma左右,屬于晚寒武世地層。

研究表明,阿爾金地區(qū)在新元古代早期與西北地區(qū)其他微地塊一起成為Rodinia超大陸的一部分。而恰什坎薩伊溝南口750 Ma的雙峰式火山巖表明阿爾金北緣此時(shí)已進(jìn)入裂解階段[20],說(shuō)明阿爾金北緣在新元古代已經(jīng)開(kāi)始裂解,形成初始洋盆。

貝殼灘—紅柳泉高壓低溫變質(zhì)帶中的榴輝巖在中寒武世(512±3 Ma)進(jìn)入榴輝巖相峰期變質(zhì)階段,反映俯沖至少?gòu)闹泻涫篱_(kāi)始[22]。在該帶南側(cè)出露大量花崗質(zhì)侵入體,部分巖體直接侵入于元古代變質(zhì)基底中,說(shuō)明該帶發(fā)生南向俯沖。前人對(duì)拉配泉—紅柳溝蛇綠巖帶的研究表明,大部分鋯石SHRIMP U-Pb年齡均集中在479～512 Ma之間[22],說(shuō)明此時(shí)北阿爾金地區(qū)還存在洋殼俯沖事件。此外,前人在喀臘大灣地區(qū)對(duì)花崗巖的時(shí)代進(jìn)行了較好的限定,認(rèn)為該區(qū)大多數(shù)花崗巖的年齡集中于470～520 Ma[23],且大多數(shù)花崗巖均具有I型花崗巖的特征,屬于島弧環(huán)境的產(chǎn)物。蛇綠巖和I型花崗巖的研究結(jié)果指示阿爾金北緣在470～520 Ma處于洋—陸俯沖環(huán)境。拉配泉組三段流紋巖鋯石U-Pb年齡為488 Ma,正位于該年齡區(qū)間內(nèi),因此,認(rèn)為拉配泉組形成于島弧火山環(huán)境。此外,李松彬等[24]對(duì)該地區(qū)早古生代中酸性火山熔巖的研究也得出了類(lèi)似結(jié)果,進(jìn)一步證實(shí)了拉配泉組沉積環(huán)境為島弧火山環(huán)境的認(rèn)識(shí)。

表1 拉配泉組三段流紋巖LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年齡測(cè)試結(jié)果

5 結(jié) 論

(1)對(duì)拉配泉組流紋巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb定年結(jié)果表明,拉配泉組的沉積時(shí)代為488±2 Ma,屬于晚寒武世。紅柳溝—拉配泉蛇綠混雜巖帶的形成時(shí)代應(yīng)為早古生代,而非新元古代。

(2)結(jié)合前人研究成果,認(rèn)為拉配泉組的沉積環(huán)境為島弧火山環(huán)境。

志謝:LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡測(cè)試得到天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所張健高級(jí)工程師和耿建珍高級(jí)工程師的大力支持,野外工作得到南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所鮑曉明工程師的大力幫助,在此表示感謝!

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ZirconU-PbdatingofrhyoliteoftheLapeiquanFormationinnorthAltynTagh,Xinjianganditsgeologicalimplications

NI Kang1, WU Bin2, YE Xian-tao3

(1.TheGeologicalPartyofWesternFujianProvince,Xiamen361000,China; 2.NanjingInstituteofGeologyandMineralResources,Nanjing210016,China; 3.CollegeofOceanography,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)

The Kaladawan area in the northern margin of Altyn Tagh is the most important and famous Fe-Cu-Pb-Zn-Ag polymetallic ore cluster field in Altyn Tagh. The Lapeiquan Formation, as the ore-bearing stratum in the ore cluster area, consists of one set of volcanic-sedimentary rock assemblage, but its formation age has not been restricted. This study carried out LA-ICP-MS zircon U-Pb dating for rhyolite from the third member of the Lapeiquan Formation. A weighted206Pb/238U age of 488±2 Ma was obtained for the Lapeiquan Formation, indicating that the Lapeiquan Formation belongs to upper Cambrian, not Ordovician, Sinian or Jixian System. This finding, together with previous work, suggests that the Lapeiquan Formation formed in the continental arc setting. This study is of important scientific significance for understanding the metallogenetic and geological setting of the Kaladawan ore cluster area.

Lapeiquan Formation; rhyolite; U-Pb dating; Kaladawan ore field; North Altyn Tagh

P588.147

：A

：2096-1871(2017)03-168-07

2016-09-28

：2016-11-16責(zé)任編輯：譚桂麗

新疆阿爾金山喀臘大灣一帶整裝勘查區(qū)鐵多金屬成礦規(guī)律與工程驗(yàn)證。

倪康，1970年生，男，高級(jí)工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與研究工作。