青藏高原中部德令哈地區(qū)達(dá)肯大坂巖群混合巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

青藏高原中部德令哈地區(qū)達(dá)肯大坂巖群混合巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

全吉地塊位于青藏高原東北部，柴北緣超高壓變質(zhì)帶[2.6]和南祁連構(gòu)造帶之間（圖1）。它具有變質(zhì)結(jié)晶基礎(chǔ)和穩(wěn)定的新元古代中生代基底。從歷史上看，它被稱為“微陸塊”和“微克拉通”。該地塊和中祁連地塊被歸類為“祁連地塊”，并相信它們可能與柴達(dá)木地塊形成統(tǒng)一的“齊達(dá)木齊拉通”。泉吉地塊是揚(yáng)子、華北和塔里木地塊之后，在中國(guó)發(fā)現(xiàn)了第四片古土地行政區(qū)劃。雖然整個(gè)地塊面積小，但位于塔里木-北陸塊和揚(yáng)子地塊的連接部分。因此，該地塊的基本組成、組成序列和時(shí)間的正確編年史對(duì)研究了中國(guó)三大洲之間前寒武紀(jì)大陸地殼的發(fā)育關(guān)系提供了重要的解釋。然而，到目前為止，相關(guān)研究相對(duì)薄弱。呂松年等人結(jié)合野外觀察和二級(jí)花崗巖鋯印度-pb固定年份的結(jié)果，定義了“多肯大坂巖群”和“多吉哈雜巖群”。整個(gè)吉塊的底部由德柳哈雜巖、中部達(dá)肯大坂巖群和上部萬(wàn)洞溝群組成。其中，達(dá)肯大坂巖群形成于古元古代晚期。由于u-pb語(yǔ)言體系的正確年齡數(shù)據(jù)的性質(zhì)取決于太陽(yáng)帶的測(cè)量技術(shù)，因此需要驗(yàn)證特定區(qū)域的年齡數(shù)據(jù)的精確地質(zhì)意義。后來(lái)，人們的研究揭示了地下變質(zhì)巖的起源的復(fù)雜性。本研究采用la-sicpms法測(cè)定德柳哈市北部達(dá)肯大坂巖群的鋯石u-pb年齡，這限制了沉積作用和熱態(tài)形成時(shí)間。在這項(xiàng)工作中，我們初步探討了基質(zhì)中早期地殼的發(fā)育，并將其劃分為不同的區(qū)域。1地質(zhì)背景1.1達(dá)肯大坂巖群達(dá)肯大坂巖群與德令哈雜巖是全吉地塊變質(zhì)基底的主要物質(zhì)組成.德令哈雜巖由磚紅色片麻狀二長(zhǎng)花崗巖和透鏡狀斜長(zhǎng)角閃巖組成,局部發(fā)育弱面理化花崗巖脈.斜長(zhǎng)角閃巖強(qiáng)烈面理化.片麻狀二長(zhǎng)花崗巖和斜長(zhǎng)角閃巖的鋯石TIMS法U-Pb年齡分別為(2366±10)和(2412±14)Ma.德令哈市東10km處出露基性麻粒巖,其全巖-礦物內(nèi)部Sm-Nd等時(shí)線年齡(1791±37)Ma.重新厘定后的達(dá)肯大坂巖群是指以一套中-高級(jí)變質(zhì),并以副變質(zhì)巖為主的表殼巖組合.Wan等人曾將達(dá)肯大坂巖群分為3種巖石類型:含矽線石榴云母片巖、二云母片麻巖和石英巖,并認(rèn)為其中一些巖石成分類似于孔茲巖系.本研究涉及的達(dá)肯大坂巖群和德令哈雜巖出露在德令哈市北從城邊到黑石山水庫(kù)的簡(jiǎn)易公路旁.該達(dá)肯大坂巖群主要包括3個(gè)巖段,分別為石英巖-石榴云母片巖-石榴白云斜長(zhǎng)片麻巖-斜長(zhǎng)角閃巖巖段、變粒巖-淺粒巖-云母片巖巖段及含碳(石墨)云母石英片巖-含矽線石榴黑云母石英片(麻)巖巖段.這些巖石組合與Wan等人研究的巖石類型相似,可能是一套類似于孔茲巖系[11~15]中的含碳富鋁片(麻)巖組合.變質(zhì)作用為中角閃巖相,局部可達(dá)麻粒巖相.其中石榴白云斜長(zhǎng)片麻巖、含矽線石榴黑云母石英片巖和云母片巖混合巖化現(xiàn)象明顯,發(fā)育塊狀花崗質(zhì)淺色體(圖2(a)).達(dá)肯大坂巖群被面理化花崗偉晶巖侵入,在接觸邊界處兩者的面理產(chǎn)狀一致,花崗偉晶巖中產(chǎn)有圍巖達(dá)肯大坂巖群的石英巖捕虜體(圖2(b)).在全吉地塊東部的烏蘭一帶發(fā)育(2470±19)Ma的莫河片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖侵入體,其圍巖的花崗質(zhì)淺色體中的單顆粒鋯石TIMSU-Pb年齡為(1939±21)Ma,分別指示古元古代早期和晚期強(qiáng)烈的巖漿作用和區(qū)域變質(zhì)作用.1.2德令哈雜巖中片麻狀二長(zhǎng)火山巖與達(dá)肯大坂巖群的侵入接觸關(guān)系因強(qiáng)烈構(gòu)造變形改造,達(dá)肯大坂巖群與德令哈雜巖之間曾被認(rèn)為是構(gòu)造接觸關(guān)系.我們?cè)诘铝罟斜焙谑剿畮?kù)簡(jiǎn)易公路旁的山坡露頭觀察發(fā)現(xiàn)了德令哈雜巖中的片麻狀二長(zhǎng)花崗巖與達(dá)肯大坂巖群的侵入接觸關(guān)系(圖2(c)),在片麻狀二長(zhǎng)花崗巖中有強(qiáng)變形的斜長(zhǎng)片麻巖包體(圖2(d)),推測(cè)其屬于圍巖的捕虜體.2巖脈構(gòu)造特征分別選擇面理化花崗偉晶巖、達(dá)肯大坂巖群中混合巖化明顯的石榴白云斜長(zhǎng)片麻巖和含矽線石榴黑云母石英片巖中色體和塊狀花崗質(zhì)淺色體(以下分別簡(jiǎn)稱為花崗偉晶巖、斜長(zhǎng)片麻巖、矽線石榴黑云石英片巖、花崗質(zhì)淺色體)中的鋯石為定年對(duì)象.花崗偉晶巖(06DLH-12)呈脈狀侵入于達(dá)肯大坂巖群中,巖脈最寬可達(dá)3m.巖石呈肉紅色-磚紅色,總體呈定向構(gòu)造,主要礦物為鉀長(zhǎng)石和石英,少量為斜長(zhǎng)石,部分鉀長(zhǎng)石晶體>10cm,發(fā)育文象結(jié)構(gòu).在巖脈邊部,長(zhǎng)石和石英礦物呈強(qiáng)定向排列,而在巖脈核部則呈弱定向分布.斜長(zhǎng)片麻巖(06DLH-15)呈深灰-灰黃色,粒狀變晶結(jié)構(gòu),片麻狀構(gòu)造,主要礦物組成為斜長(zhǎng)石和石英,次要礦物為白云母、黑云母和石榴石.矽線石榴黑云石英片巖(06DLH-17)呈深灰色,具斑狀變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造,主要礦物組成為黑云母、白云母、石英、石榴石、矽線石,少量斜長(zhǎng)石.副礦物有鋯石和獨(dú)居石等,但獨(dú)居石的粒度較淺色體的小,多數(shù)<60μm.矽線石榴黑云石英片巖和斜長(zhǎng)片麻巖中的石榴石都普遍發(fā)育核-邊結(jié)構(gòu),指示兩個(gè)世代生長(zhǎng).花崗質(zhì)淺色體(06DLH-6)呈灰白色,產(chǎn)出形態(tài)呈不規(guī)則團(tuán)塊狀或脈狀,寬度一般為1~6cm,有的可達(dá)20cm,多數(shù)切割片麻巖和片巖的面理構(gòu)造.花崗質(zhì)淺色體巖石為塊狀構(gòu)造,粗粒結(jié)構(gòu)~偉晶結(jié)構(gòu),主要礦物有微斜長(zhǎng)石、石英和鈉質(zhì)斜長(zhǎng)石,微量白云母、黑云母和石榴石.副礦物有鋯石和相對(duì)較多的~200μm的獨(dú)居石.3鋯石u-pb年齡用常規(guī)方法和流程將鋯石分別從約5kg的上述巖石樣品中分離出來(lái),在雙目鏡下挑純,用環(huán)氧樹脂固定制靶,磨至鋯石露出近一半后拋光,拍攝CL圖像,然后在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室用LA-ICPMS方法測(cè)定鋯石的U-Pb同位素年齡.測(cè)定時(shí)采用8Hz的激光頻率,75mJ的激光強(qiáng)度,24μm的激光束斑直徑,以91500作為外部標(biāo)樣,原始數(shù)據(jù)處理和年齡計(jì)算分別用Glitter程序和ISOPLOT完成.詳細(xì)分析步驟和數(shù)據(jù)處理方法參見文獻(xiàn)[21,22].花崗偉晶巖(樣品06DLH-12)中的鋯石多為褐黃色的自形柱狀晶形,發(fā)育四方柱{100}與四方雙錐{111}的聚形.粒徑范圍40~250μm,長(zhǎng)寬比為2:1~3:1.陰極發(fā)光CL圖像顯示鋯石為柱狀自形晶無(wú)核-邊結(jié)構(gòu),邊緣規(guī)則而非港灣狀,具有完好的振蕩環(huán)帶(圖3(a)),指示花崗偉晶巖漿直接結(jié)晶成因14顆鋯石共16點(diǎn)的分析結(jié)果列于表1,鋯石U-Pb年齡諧和圖見圖4(a).由圖4(a)可見,鋯石雖然發(fā)生明顯的放射性鉛丟失,但全部數(shù)據(jù)的投點(diǎn)位置靠近上交點(diǎn),上交點(diǎn)年齡為(2427+44/-38)Ma.其Th/U=0.1~1.14,大多數(shù)高于0.4(見表1),也指示巖漿成因[24~26].因此,其(2427+44/-38)Ma的上交點(diǎn)年齡應(yīng)代表鋯石的結(jié)晶年齡(圖4(a)),亦即花崗偉晶巖的結(jié)晶年齡.斜長(zhǎng)片麻巖(06DLH-15)中的鋯石多數(shù)呈渾圓的短柱狀,淺褐黃色,多為渾圓狀的多晶面晶體,粒徑范圍20~60μm.這些鋯石具有明顯的振蕩環(huán)帶核(圖3(b))有的核內(nèi)還有CL強(qiáng)度高且因亮白的粒度太細(xì)而無(wú)法分析的殘核,邊部為窄的、CL強(qiáng)度低且較暗的變質(zhì)增生邊.對(duì)16顆鋯石的核部(不包括細(xì)小殘核)進(jìn)行了18個(gè)點(diǎn)的分析,結(jié)果見表2,其U-Pb年齡諧和圖見圖4(b).由圖4(b)可見,鋯石核部的上交點(diǎn)年齡為(2467+28/-26)Ma.變質(zhì)鋯石增生邊太窄,無(wú)法用LA-ICPMS測(cè)定其同位素年齡.矽線石榴黑云石英片巖(06DLH-17)中的鋯石晶形特征與斜長(zhǎng)片麻巖(06DLH-15)中的鋯石相似,粒徑為20~80μm,長(zhǎng)寬比為1.5:1~2:1.陰極發(fā)光也顯示鋯石具核-邊結(jié)構(gòu)(圖3(c)):鋯石核部明亮;邊部窄發(fā)光弱,可能是變質(zhì)重結(jié)晶改造的結(jié)果.11顆鋯石上位于核部(不包括細(xì)小殘核)的11點(diǎn)的分析結(jié)果列于表2,U-Pb年齡諧和圖見圖4(c).由圖可見,鋯石核部上交點(diǎn)年齡為(2474+66/-52)Ma.變質(zhì)鋯石增生邊也太窄,無(wú)法用LA-ICPMS測(cè)定其同位素年齡.矽線石榴黑云石英片巖和斜長(zhǎng)片麻巖中的所有鋯石核分析點(diǎn)的Th/U比值除1個(gè)點(diǎn)(Od15z-06)為0.11外,其余分析點(diǎn)在0.17~0.84(表2),指示源自蝕源區(qū)的巖漿成因鋯石[24~26].因此,它們的(2467+28/-26)和(2474+66/-52)Ma的上交點(diǎn)年齡(圖4(b)(c))共同指示蝕源區(qū)的巖漿事件年齡.花崗質(zhì)淺色體(樣品06DLH-6)中鋯石多為蜜黃-淺褐黃色的長(zhǎng)柱狀自形晶,粒徑范圍30~150μm,長(zhǎng)寬比約為1:3.CL圖像揭示鋯石有兩種類型.第一類具清晰的核-邊結(jié)構(gòu):核部CL發(fā)光強(qiáng)而亮白,為繼承性的碎屑成因鋯石核;邊部發(fā)光弱而灰暗,但具有振蕩環(huán)帶(圖3(d)),為部分熔融生長(zhǎng)的增生邊.第二類無(wú)核-邊結(jié)構(gòu),總體上鋯石CL發(fā)光弱而呈深灰,有的也具有明顯的振蕩環(huán)帶(圖3(e)),但也有少數(shù)鋯石整體發(fā)光弱而無(wú)任何環(huán)帶現(xiàn)象(圖3(f)),為從部分熔融熔體中結(jié)晶的鋯石單晶.28顆鋯石共32點(diǎn)的分析結(jié)果列于表3,U-Pb年齡諧和圖見圖4(d).由圖4(d)可見,碎屑成因鋯石核(世代Ⅰ)的上交點(diǎn)年齡為(2471+18/-16)Ma部分熔融生長(zhǎng)的增生邊或鋯石單晶(世代Ⅱ)的上交點(diǎn)年齡為(1924+14/-15)Ma.其中,(1924+14/-15)Ma的上交點(diǎn)年齡代表深熔作用及其相關(guān)變質(zhì)作用峰期的年齡,增生鋯石邊或單晶鋯石的Th/U比值除點(diǎn)6z-6為0.15以外,其余在0.01~0.07之間(表3),也說(shuō)明了這一點(diǎn).碎屑成因鋯石核的Th/U=0.22~1.02(表3),也指示源自典型巖漿成因鋯石[24~26],其(2471+18/-16)Ma的上交點(diǎn)年齡(圖4(d))同樣指示蝕源區(qū)的巖漿事件年齡.4達(dá)肯大坂巖群的沉積物質(zhì)(1)德令哈地區(qū)達(dá)肯大坂巖群的斜長(zhǎng)片麻巖和矽線石榴黑云石英片巖以及花崗質(zhì)淺色體中源自蝕源區(qū)巖漿成因的碎屑鋯石指示巖漿作用年齡分別為(2471+18/-16),(2467+28/-26)和(2474+66/-52)Ma(圖4(b)~(d)),這3個(gè)年齡值在誤差范圍內(nèi)一致,當(dāng)置信度為95%時(shí),平均值為2470Ma.將這一結(jié)果與花崗偉晶巖的巖漿結(jié)晶鋯石的定年結(jié)果綜合考慮,可以將德令哈地區(qū)達(dá)肯大坂巖群的形成年齡限定在2.43~2.47Ga之間.另一方面,達(dá)肯大坂巖群源自巖漿成因的碎屑鋯石年齡與烏蘭地區(qū)的莫河片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡在誤差范圍內(nèi)一致.因此,推測(cè)達(dá)肯大坂巖群的碎屑物質(zhì)可能源自與莫河片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖相當(dāng)?shù)纳畛蓭r體的剝蝕物.(3)本次鋯石定年結(jié)果記錄到兩個(gè)重要的古元古代熱事件和一個(gè)新元古代熱事件.花崗偉晶巖的結(jié)晶年齡((2427+44/-38)Ma)與德令哈雜巖的片麻狀二長(zhǎng)花崗巖及其共存的斜長(zhǎng)角閃巖鋯石TIMSU-Pb年齡相近,推測(cè)它們可能是同一熱事件的產(chǎn)物.本次研究用LA-ICPMS法測(cè)定的花崗偉晶巖的鋯石U-Pb年齡,可將該期熱事件的時(shí)間確定在~2.43Ga.達(dá)肯大坂巖群的花崗質(zhì)淺色體中鋯石的U-Pb年齡((1924+14/-15)Ma)在誤差范圍內(nèi)與烏蘭一帶的深熔作用年齡((1939±21)Ma)一致,推測(cè)為同一期區(qū)域變質(zhì)事件的時(shí)間.該區(qū)域變質(zhì)事件的峰期年齡應(yīng)在1.92~1.95Ga之間.至于張建新等人在德令哈市東測(cè)得的基性麻粒巖全巖-礦物內(nèi)部Sm-Nd等時(shí)線年齡((1791±37)Ma),可能是該麻粒巖為1.92~1.95Ga區(qū)域變質(zhì)作用的冷卻年齡,也可能是與基性巖墻((1852±15)Ma)或者環(huán)斑花崗巖((1776±33)(1763±53)Ma)等大陸裂解相關(guān)的巖漿熱事件的再造年齡.各樣品中鋯石~0.9Ga的下交點(diǎn)年齡,可能指示后期熱事件疊加[28~36],推測(cè)是全吉地塊最后克拉通化事件的記錄.在區(qū)域上與中國(guó)中西部陸塊群和揚(yáng)子陸塊新元古代晉寧運(yùn)動(dòng)的熱事件一致[37~42],暗示全吉地塊在中元古-新元古代之交與這些陸塊群一起卷入了陸塊匯聚,響應(yīng)了全球Rodinia超大陸匯聚事件.(4)全吉地塊的第一個(gè)未變質(zhì)蓋層(南華紀(jì)-震旦紀(jì)全吉群)及其新元古代(相當(dāng)于晉寧運(yùn)動(dòng))的構(gòu)造熱事件記錄,指示其與揚(yáng)子陸塊在同一時(shí)期具有相似的基底-蓋層演化;烏蘭地區(qū)2.47Ga的莫河片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖和印支期花崗巖類侵入體,以及達(dá)肯大坂巖群及部分變質(zhì)深成體均具有高放射性成因鉛特征,表明其源區(qū)與揚(yáng)子陸塊具有一定的親緣性.5達(dá)肯大坂巖群的形成時(shí)代德令哈地區(qū)全吉地塊基底巖系中的達(dá)肯大坂巖群形成于2.43~2.47Ga之間,為古元古代早期的沉積建造,形成之后于~2.43Ga被德令哈花崗偉晶巖、片麻狀二長(zhǎng)花崗巖和基性巖漿巖侵入,在距今1.92Ga前經(jīng)歷強(qiáng)烈的變質(zhì)-深熔作用,于~0.9Ga再度發(fā)生構(gòu)造熱再造.(2)本次研究將德令哈地區(qū)達(dá)肯大坂巖群的形成年齡限定在2.43~2.47G