Times zircon U-Pb age of Bayinnuoergong granite pluton of Alxa Block, Inner Mongolia
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摘要:
内蒙古自治区阿拉善东南部的巴音诺尔公花岗岩体,地处华北陆块西北缘,霍尔森-查干楚鲁构造带以南的雅布赖-巴音诺尔公构造带内。岩体整体上受NEE向构造控制,主要由中-细粒黑云母花岗岩和中-粗粒似斑状黑云母花岗岩2种岩石类型组成。采用TIMS锆石U-Pb定年法,测得巴音诺尔公岩体不同位置中-细粒黑云母花岗岩和中-粗粒似斑状黑云母花岗岩样品年龄分别为304.7±2.8Ma和289.0±3.8Ma,属于晚石炭世-早二叠世。结合前人资料,提出巴音诺尔公岩体至少存在2期岩浆活动,分别为晚石炭世(304Ma)和早二叠世(289~272Ma)
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关键词:
- 阿拉善 /
- 巴音诺尔公 /
- 晚石炭世-早二叠世 /
- TIMS锆石U-Pb年龄
Abstract:The Bayinnuoergong granite pluton in the southeast of Alxa Block is located to the northwest of North China Craton and distrbuted in Yabula-Bayinnuoergong tectonic belt in the south of Huoershen-Chaganchulu tectonic belt, controlled generally by NEE-trending structure. It consists of medium to fine grained biotite granite and medium to coarse porphyritic biotite granite. Re-searchers have done some research on the ages of the Bayinnuoergong granite, which provides a favorable condition for analyzing and discussing whether the Bayinnuoergong intrusion formed in multiperiodic magmatic activities. TIMS U-Pb dating of zircons from the Bayinnuoergong medium to fine grained biotite granite and medium to coarse porphyritic biotite granite yielded two ages of 304.7± 2.8Ma and 289.0± 3.8Ma, respectively, indicating that the pluton should be the Late Carboniferous-Early Permain intrusion. Combined with the previous research in the study area, it is held that there are at least two magmatic activities in this area, which oc-curred in Late Carboniferous (304Ma) and Early Permian (289~272Ma).
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Keywords:
- Alxa /
- Bayinnuoergong /
- Late Carboniferous-Early Permian /
- TIMS zircon U-Pb dating
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阿拉善地块位于华北-塔里木陆块和天山-兴蒙造山带的结合部位,区内岩浆活动发育,各种中-酸性侵入岩广泛分布。阿拉善地块因其独特的大地构造位置,受到国内外地质学家的普遍关注[1-11]。巴音诺尔公花岗岩体位于内蒙古自治区阿拉善盟东南部,大地构造位置属于华北陆块西北缘、阿拉善地块东南部雅布赖-巴音诺尔公构造带内[12-17](图 1),其所处大地构造位置为探索区域构造岩浆演化提供了有利条件。巴音诺尔公岩体可能为一复式岩体,出露面积约2900km2,分布范围较广,工作程度较低。前人曾对该区开展了一些年代学研究工作,获得的年龄数据为272~277Ma[6, 18-19],厘定了该区一期岩浆活动事件。巴音诺尔公岩体存在多期次岩浆活动,前人对该岩体晚古生代岩浆活动多期性方面关注度较低,未对此做出较为合理的分析与论述。本次研究通过系统的野外调查,对不同位置巴音诺尔公花岗岩体进行TIMS锆石U-Pb定年,分析和讨论该区晚古生代岩浆活动多期性问题,以期为巴音诺尔公地区构造岩浆演化提供指示信息。
1. 地质概况
研究区位于阿拉善地块雅布赖-巴音诺尔公中东段和狼山西南段,属华北-塔里木陆块和兴蒙造山带结合部位。阿拉善地块地处古亚洲最南端(图 1),其间主要发育3条大的断裂带,北部的雅干断裂带、中部的恩格尔乌苏断裂带和南部的霍尔森-查干楚鲁断裂带。恩格尔乌苏断裂带为一条蛇绿岩混杂缝合带,被认为是华北陆块与塔里木陆块的重要分界线[12, 14];以霍尔森-查干楚鲁线性构造带(阿拉善北缘断裂带)为界,将华北陆块分为南部的雅布赖-巴音诺尔公构造带和北部的宗乃山-沙拉扎山构造带[20]。
巴音诺尔公花岗岩体位于华北陆块北缘,属于霍尔森-查干楚鲁线性构造带[12, 16]以南的雅布赖-巴音诺尔公构造带(图 1)。研究区出露地层主要为古元古界阿拉善岩群大布苏山组及部分中元古界渣尔泰山群,岩性以片岩、片麻岩为主,夹斜长角闪岩[12, 17, 21-22]。
研究区岩浆活动强烈,中-酸性侵入岩广泛出露,还发育多条北西—南东向近平行的闪长玢岩脉。岩体时代主要有古元古代、早古生代、晚古生代和中生代,其中以晚古生代岩浆活动最为发育。阿拉善地块发育2条同碰撞型的火山-侵入岩带,一条为雅布赖-巴音诺尔公-红古尔玉林晚石炭世—早二叠世碰撞型火山-侵入岩带,另一条为沙日吉庙-阿布得仁太山晚二叠世碰撞型火山-侵入岩带,二者分别对应于查干楚鲁洋壳和恩格尔乌苏北蒙古洋壳的俯冲消减作用[23]。
2. 岩体及岩石学特征
巴音诺尔公岩体总体为一近东西—北东东向延伸的大岩基,出露面积达2900km2。岩体中捕虏体比较多,以加里东期基性岩为主。此外,岩体中见较多的肉红色花岗岩脉和辉绿玢岩、闪长玢岩脉沿断裂贯入。巴音诺尔公花岗岩基属中深成相,剥蚀程度较浅。根据岩石类型及结构,大体可划分出边缘相和过渡相。边缘相由细粒或中粒黑云母花岗岩组成,岩石呈灰白色或略带红色,宽数千米,呈断续环带状,沿岩基边缘分布。过渡相以似斑状黑云母花岗岩为主,局部出现粗粒黑云母花岗岩,构成岩基主体。岩石呈浅肉红色,中-中粗粒斑状和块状构造。
从岩石化学特征看,过渡相岩石多属正常系列岩石,边缘相岩石绝大多数属铝过饱和系列岩石。岩石类型以似斑状黑云母花岗岩、中细粒黑云母花岗岩为主,少量花岗闪长岩。主要矿物组成为石英25%~35%,钾长石35%~50%,斜长石15%~25%。副矿物有锆石、榍石、金红石、磁铁矿等。岩石化学特点为SiO2含量为66.60%~75.09%,平均72.39%;Al2O3含量为11.91%~15.23%,平均13.51%;Na2O含量为2.82%~6.05%,平均3.62%,K2O含量为2.31~5.52%,平均4.36%,K2O>Na2O。边缘相与过渡相岩石化学特征差异不大,边缘相较酸性,碱性长石含量略高,暗色矿物富Fe,过渡相暗色矿物部分富Al。根据里特曼指数划分,巴音诺尔公花岗岩的里特曼指数为1.91,属钙碱性岩石系列[24-25]。
3. TIMS单颗粒锆石U-Pb年龄
TIMS法单颗粒锆石U-Pb测年工作在天津地质矿产研究所同位素实验室完成,由李惠民等进行颗粒锆石U-Pb同位素稀释法测定。其溶解和U、Pb提取程序按照Krogh[26-27]提出的方法,锆石在0.25ml容积的氟塑料容器内溶解,使用205Pb/235U混合稀释剂。将铀和铅用硅胶-磷酸溶液加在同一单铼带灯丝上,在VG354型质谱仪上用高灵敏度Daly检测器进行U-Pb同位素测定。所有U-Pb同位素数据均对质量歧视效应进行校正,误差以2σ表示。其中全流程的Pb空白为0.03~0.05ng,U空白为0.002~0.004ng。数据处理及普通Pb的扣除使用美国地质调查所Ludwig编写的PBDAT(1989.8版)和Isoplot软件进行[28-29]。
为了准确测定该岩体的形成时代,本文采集了中-细粒黑云母花岗岩新鲜岩石样品20kg,编号为AD70TW1。室内将样品粉碎至60~80目,经人工重砂分选出锆石。挑选出晶体表面无熔蚀痕迹、自形较好的锆石作为测年对象,分选出的锆石均呈浅黄色透明柱状晶体。选3个试样点为一组,分别为浅黄色透明细长柱状晶体1个、浅黄色透明长柱状晶体1个和浅黄色透明短柱状晶体1个,在VG354质谱仪上用U-Pb同位素稀释法进行年龄测定,测定结果表明(图 2;表 1),3个试样点均落在U-Pb谐和曲线上,其206Pb/238U表面年龄加权平均值为304.7±2.8Ma。
表 1 巴音诺尔公花岗岩(AD70TW1)单颗粒锆石U-Pb同位素年龄分析数据Table 1. TIMS zircon U-Pb ages of sample AD70TW1 from Bayinnuoergong granite样品情况 浓度 样品中普通
铅含量/ng同位素原子比率 表面年龄/Ma 点号 锆石特征 重量/μg U/10-6 Pb/10-6 206Pb/204Pb 208Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 1 浅黄色明
细长柱状15 426 22 0.002 8534 01750 0.0492
< 114 >0.3522
< 123 >0.0519
< 123 >309.6 306.3 281.7 2 浅黄色透
明长柱状20 549 29 0.024 1423 0.1596 0.0485
< 67 >0.3465
< 72 >0.0518
< 74 >305.2 302.1 278.5 3 浅黄色透
明短柱状20 479 24 0.008 3703 0.1480 0.0480
< 71 >0.3445
< 76 >0.0521
< 79 >302.2 300.6 288.4 注:天津地质矿产研究所同位素地质研究室分析 为了进一步测定该岩体的形成时代,本文在毕级尔太山地区又采集了岩相不同的花岗岩样品,编号为AD62TW1。选6个试样点为一组,分别为浅黄色透明中长柱状晶体4个、不规则状晶体1个和短柱状晶体1个,在VG354质谱仪上用U-Pb同位素稀释法进行年龄测定,测定结果表明,有4个试样点落在了U-Pb谐和曲线上,其206Pb/238U表面年龄加权平均值为289.0±3.8Ma(图 3;表 2)。
表 2 毕级尔太山花岗岩(AD62TW1)单颗粒锆石U-Pb同位素年龄分析数据Table 2. TIMS zircon U-Pb ages of sample AD62TW1 from Bijiertai granite样品情况 浓度 样品中普通
铅含量/ng同位素原子比率 表面年龄/Ma 点号 锆石特征 重量/μg U/10-6 Pb/10-6 206Pb/204Pb 208Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 1 浅黄色透
明中长柱15 211 10 0.006 1546 0.1172 0.0468
〈18〉0.320
〈19〉0.0496
〈20〉295 282 175 2 浅黄色透明
不规则状10 372 24 0.070 175 0.1066 0.0468
〈17〉0.328
〈19〉0.0509
〈21〉295 288 237 3 淡黄色透明
中长柱状15 459 42 0310 82 0.09945 0.0455
〈7〉0.337
〈29〉0.0537
〈43〉287 295 358 4 浅黄色透明
中长柱状5 158 11 0.016 161 0.1182 0.0466
〈65〉0.326
〈72〉0.0508
〈80〉293 287 234 5 浅黄色透明
中长柱状15 373 20 0.021 860 0.1186 0.0501
〈3〉0.378
〈7〉0.0547
〈9〉315 325 400 6 淡黄色透
明短柱状15 361 40 0.260 95 0.1496 0.0600
〈5〉0.548
〈14〉0.0662
〈14〉376 444 813 注:天津地质矿产研究所同位素地质研究室周红英、李惠民分析 关于巴音诺尔公岩体的形成时代,宁夏回族自治区地质局[①][②]在1∶20万阿拉坦傲包幅、豪斯布尔都幅区域地质调查报告中,测定岩体中黑云母的K-Ar法年龄为247Ma,将其归属于华力西晚期,本文将其精确厘定为华力西晚期晚石炭世—早二叠世的产物。
4. 巴音诺尔公晚古生代岩浆活动时代讨论
本次选取巴音诺尔公大岩体不同部位的新鲜花岗岩进行TIMS锆石U-Pb定年,测得巴音诺尔公、毕级尔太山地区花岗岩体年龄分别为304.7±2.8Ma和289.0±3.8Ma,属于华力西晚期晚石炭世—早二叠世侵入岩,其晚石炭世花岗岩体的年龄(304.7±2.8Ma)为首次在巴音诺尔公岩体中获得的较老年龄。
李杰[18]和仵康林[19]应用LA-ICP-MS锆石UPb定年法,测得巴音诺尔公地区花岗岩体形成年龄分别为277.8±1.0Ma和272.0±9.0Ma,本文获得了毕级尔太山地区花岗岩体TIMS锆石U-Pb年龄为289.0±3.8Ma,李俊建[6]应用TIMS锆石U-Pb法测得同一火山-侵入岩带内迭布斯格及牙马图等地区花岗岩体的年龄分别为289.0±4.0Ma和273.3±1.0Ma,说明该区早二叠世(289~272Ma)存在一期岩浆活动事件,该期岩浆活动形成了巴音诺尔公岩体的主体。本文在巴音诺尔公花岗岩体东北部还获得304.7±2.8Ma的花岗岩体年龄,应代表较早期的岩浆活动事件,该期岩体出露范围较小,与晚期主岩体表现出不同的岩相学特征(图 1),属于晚石炭世。因此,巴音诺尔公岩体并非同期侵入的单一大岩体,可能为至少有2期侵入的复式岩体,时代分别为晚石炭世(304Ma)分布在巴音诺尔公岩体东北部的中-细粒黑云母花岗岩和早二叠世(289~272Ma)巴音诺尔公主期似斑状花岗岩。
5. 结论
本文采用TIMS锆石U-Pb定年法,获得巴音诺尔公中-细粒黑云母花岗岩和中-粗粒似斑状黑云母花岗岩年龄分别为304.7±2.8Ma和289.0±3.8Ma,属于晚石炭世—早二叠世。结合前人资料,提出巴音诺尔公岩体至少存在2期岩浆活动事件,分别为晚石炭世(304Ma)和早二叠世(289~272Ma)。
致谢: 感谢天津地质矿产研究所同位素地质研究室周红英、李惠民老师在实验过程中给予的帮助和指导。 -
表 1 巴音诺尔公花岗岩(AD70TW1)单颗粒锆石U-Pb同位素年龄分析数据
Table 1 TIMS zircon U-Pb ages of sample AD70TW1 from Bayinnuoergong granite
样品情况 浓度 样品中普通
铅含量/ng同位素原子比率 表面年龄/Ma 点号 锆石特征 重量/μg U/10-6 Pb/10-6 206Pb/204Pb 208Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 1 浅黄色明
细长柱状15 426 22 0.002 8534 01750 0.0492
< 114 >0.3522
< 123 >0.0519
< 123 >309.6 306.3 281.7 2 浅黄色透
明长柱状20 549 29 0.024 1423 0.1596 0.0485
< 67 >0.3465
< 72 >0.0518
< 74 >305.2 302.1 278.5 3 浅黄色透
明短柱状20 479 24 0.008 3703 0.1480 0.0480
< 71 >0.3445
< 76 >0.0521
< 79 >302.2 300.6 288.4 注:天津地质矿产研究所同位素地质研究室分析 表 2 毕级尔太山花岗岩(AD62TW1)单颗粒锆石U-Pb同位素年龄分析数据
Table 2 TIMS zircon U-Pb ages of sample AD62TW1 from Bijiertai granite
样品情况 浓度 样品中普通
铅含量/ng同位素原子比率 表面年龄/Ma 点号 锆石特征 重量/μg U/10-6 Pb/10-6 206Pb/204Pb 208Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb 1 浅黄色透
明中长柱15 211 10 0.006 1546 0.1172 0.0468
〈18〉0.320
〈19〉0.0496
〈20〉295 282 175 2 浅黄色透明
不规则状10 372 24 0.070 175 0.1066 0.0468
〈17〉0.328
〈19〉0.0509
〈21〉295 288 237 3 淡黄色透明
中长柱状15 459 42 0310 82 0.09945 0.0455
〈7〉0.337
〈29〉0.0537
〈43〉287 295 358 4 浅黄色透明
中长柱状5 158 11 0.016 161 0.1182 0.0466
〈65〉0.326
〈72〉0.0508
〈80〉293 287 234 5 浅黄色透明
中长柱状15 373 20 0.021 860 0.1186 0.0501
〈3〉0.378
〈7〉0.0547
〈9〉315 325 400 6 淡黄色透
明短柱状15 361 40 0.260 95 0.1496 0.0600
〈5〉0.548
〈14〉0.0662
〈14〉376 444 813 注:天津地质矿产研究所同位素地质研究室周红英、李惠民分析 -
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