Geochemical characteristics of Late Cretaceous granites and zircon U-Pb chronological significance of the Caojian complex granites in the Baoshan block
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摘要:
滇西保山地块存在晚白垩世岩浆活动，其岩浆岩成因、源区属性及地球动力学背景尚不明确。对出露于保山地块北部漕涧复式花岗岩体晚白垩世花岗岩全岩地球化学及锆石U-Pb年龄进行了研究。1件样品LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年结果为68.8±1.2Ma（MSWD=3.3，n=12），显示晚白垩世的年龄信息。全岩地球化学研究表明，漕涧复式花岗岩体晚白垩世花岗岩为高硅（SiO2=69.72%~76.09%）、富钾（K2O=4.63%~6.65%）、过铝质（A/CNK=1.06~1.16）的S型花岗岩，岩浆形成于陆壳中部泥质岩石的部分熔融，残留相为麻粒岩，残留相主要组成矿物为斜长石+角闪石+石榴子石。保山地块在晚白垩世-古近纪发育多期过铝质花岗岩，部分学者认为这些花岗岩可能为新特提斯洋板片东向俯冲过程中保山地块内陆增厚地壳熔融的产物，但新特提斯洋开始俯冲的时限存在争议，可能比该期花岗岩晚。研究认为，保山地块晚白垩世花岗岩可能是在印支运动形成的全球性潘加亚大陆多次裂解形成现今全球海域分布格局这一区域性的伸展背景下，深部热流（地幔物质）上升，同时有来自于地壳的含水流体的加入，引起了中部地壳物质的部分熔融。岩体的岩石地球化学特征是岩浆源区的反映，而非岩浆产出的大地构造背景的体现。
Abstract:There existed Late Cretaceous magmatic activity in the Baoshan block, western Yunnan Province. The origin of magmatic rocks, source area properties and geodynamic background are not clear. The whole rock geochemistry and zircon U-Pb geochronology of Late Cretaceous granites in the Caojian complex granite exposed to the northern Baoshan block were studied in this paper. A sample LA-ICP-MS zircon U-Pb isotope dating result is 68.8±1.2Ma (MSWD=3.3, n=12), indicating age information of Late Cretaceous. The whole rock geochemical study shows that the Late Cretaceous granite in the Caojian complex granite body is the S type granite of high silicon (SiO2=69.72%~76.09%), rich potassium (K2O=4.63%~6.65%) and peraluminous nature (A/CNK=1.06~1.16). The magma was formed from the partial melting of the argillaceous rocks in the central part of the continental crust with the residual facies being granulite, and the residual facies is mainly composed of plagioclase+hornblende+garnet. There existed many peraluminous granites in the Late Cretaceous to Paleogene period in the Baoshan massif. Some experts believe that these granites might have been formed by the thickened crust in the inland of the Baoshan massif during the eastward subduction of the new Tethys oceanic plate, but the time limit for the start of the subduction of the new Tethys Ocean is controversial, and it was probably formed later than the formation of this period of granite. It is believed that the Late Cretaceous granites in the Baoshan massif may be under the regional extension background of the global distribution pattern of the global pan Gaia formed by the Indosinian movement. The deep heat flow (mantle material) migrated upward with the addition of water-containing fluid from the crust. These factors caused partial melting of the central crust. The geochemical characteristics of the rock mass are the reflection of the magma source area rather than the tectonic background of magmatic production.
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Keywords:
- Late Cretaceous granites /
- Baoshan block /
- geochemistry /
- zircon U-Pb dating
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长春-延吉构造带是华北板块与西伯利亚板块最终缝合位置[1-5]的东段部分，目前许多学者已达成共识，但是关于缝合的时代仍存在诸多分歧，或认为是早古生代末期[6]，或认为是晚古生代—早中生代[7]。沿构造带零星出露强变形、中-浅变质的地质体，如新元古代青龙村岩群、早古生代呼兰岩群、下二台岩群、五道沟岩群等，由于早中生代强烈的构造岩浆侵入及依-舒断裂系、敦-密断裂系的破坏，这些变质地层多无顶无底，并缺乏生物化石依据，其形成时代、构造属性仍然存疑，因而有学者提出该构造带为一条隐匿的缝合带[6]。尤其是在构造带东部的延吉开山屯地区，位于近东西向的长春-延吉构造带与近南北向的嘉荫-牡丹江断裂带的交会部位(图 1-a)，构造极复杂；有学者认为，该地区是南部“龙岗-和龙地块”与北部“佳木斯-兴凯地块”拼合形成的增生及缝合带的一部分[6]；也有人认为，该地区在二叠纪分属“龙岗-和龙地块”北部陆缘活动带、兴凯地块西部陆缘活动带、佳木斯地块南部陆缘活动带，是中二叠世末拼合形成的构造岩带[8-9]；还有人认为，该地区出露的晚古生代地层并非正常的地层，而是一套滑塌堆积、浊积岩及深海泥质岩组成的大陆边缘的增生混杂岩[10-11]，是晚侏罗世兴凯地块与龙岗-冠帽地块拼合的增生缝合带，属于东北亚中生代环太平洋构造带的一部分[12]。在开山屯地区，除出露缺乏时代依据的新元古代青龙村岩群、下寒武统江域岩组、寒武纪—奥陶纪五道沟岩群外，在晚石炭世—中二叠世地层之上不整合覆盖一套陆源碎屑沉积地层，被命名为柯岛群[13]，是一套有序的地层，有学者认为，其与下伏的上石炭统及下—中二叠统一起构成石炭纪—二叠纪构造混杂体[10-11, 14]。
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图 1 研究区地质简图(据参考文献①修改)1—第四系; 2—古近系; 3—白垩系; 4—滩前组; 5—山谷旗组; 6—寺洞沟组; 7—大蒜沟组; 8—山秀岭组; 9—江域岩组；10—早白垩世碱长花岗岩; 11—早侏罗世花岗岩; 12—早侏罗世闪长岩; 13—晚二叠世超铁镁质岩; 14—角度不整合界线; 15—地质界线; 16—实测及推测断层; 17—样品位置及编号Figure 1. Geological sketch map of the study area关于柯岛群的时代，吉林省区域地质矿产调查所依据其岩性组合特征与汪清天桥岭火车站一带出露的地层类似，并在后者中(滩前组)发现大量双壳类化石，将其时代厘定为晚三叠世①；周晓东等[15]据在天桥岭地区新获得的双壳类化石并结合该地区前人资料，认为柯岛群与吉中地区卢家屯组岩性组合及化石组合均可以对比，将其时代厘定为早三叠世；唐克东等[11]在提出该地区出露的古生代地质体为包含有蛇绿岩在内的混杂岩后，采集了蛇绿混杂岩中绿泥白云母石英片岩(变硅质岩？)、糜棱岩化的二云母石英片岩及沉积混杂岩中的花岗岩砾石进行了年代学研究，在前二者中获得白云母40Ar-39Ar年龄分别为408Ma和206Ma(等时线年龄)，后者中获得SHRIMP锆石U-Pb年龄为286± 6Ma，认为408Ma年龄代表了泥盆纪大洋扩张的记录，286Ma左右的年龄代表早二叠世岛弧岩浆活动事件，206Ma左右的年龄被认为与晚三叠世俯冲活动相关。实际上，在开山屯地区出露的柯岛群的时代依据并不充分，缺少化石及测年资料依据，并且与发育开山屯植物群的晚二叠世开山屯组在区域上并无接触关系，因而其形成时代仍不清楚。因此，本次选择柯岛群碎屑岩进行锆石U-Pb年龄研究，对其形成时限进行限定，为区域构造演化提供新的年代学依据。
1. 区域地质背景
研究区位于长春-延吉构造带东段的开山屯地区(图 1-a)，据区域地质调查资料①，出露地层有：寒武系江域岩组(∈j)为绢云石英片岩、角闪片岩、少量片麻岩、变粒岩等，为一套中-浅变质岩系，被石炭系—二叠系不整合覆盖或断层接触；上石炭统山秀岭组(C2s)以含蜓灰岩、生物屑灰岩、粒屑灰岩、结晶灰岩为主，下部有火山灰凝灰岩，上部夹薄层火山碎屑岩；下二叠统大蒜沟组(P1d)为一套砂岩、砂砾岩、砾岩夹粉砂岩组成的海陆交互相沉积，含丰富的动物化石及华夏植物化石[16]；寺洞沟(P2s)下部为灰色、灰绿色长石石英砂岩、杂砂岩、粉砂岩；上部为砂岩、粉砂岩、板岩夹厚灰岩透镜体，产丰富的蜓、腕足、苔藓虫化石。晚古生代地层具有连续沉积特征，被柯岛群不整合覆盖。柯岛群划分为下部山谷旗组(T3s)及上部滩前组(T3ta)，不整合于石炭纪—中二叠世地层之上，并被白垩纪及新生代地层不整合覆盖(图 1-b)。山谷旗组为一套冲积扇相-河流相砾岩、含砾砂岩及砂岩。砾岩中砾石成分包括花岗岩、灰岩、硅质岩、板岩、玄武岩、安山岩，灰岩砾石中普遍含有石炭纪和早二叠世蜓科化石。滩前组为一套湖相灰紫色、紫红色、黄绿色、灰绿色及灰黑色粉砂质泥岩、粉砂岩夹杂砂岩。侵入岩出露有晚二叠世镁铁-超镁铁质岩，其与围岩关系不清。此外，有早侏罗世闪长岩、花岗岩；早白垩世碱性花岗岩侵入前期地质体。
2. 样品采集及分析方法
2.1 样品采集位置及岩石特征
样品DB13039为含泥砾细砂粉砂质板岩，采自厚底洞西南约2km的沟谷内基岩(图 2-a)，采样位置为北纬42°40′29″、东经129°41′45″；相当于龙井市开山屯镇香仁坪晚三叠世柯岛群滩前组(T3ta)实测剖面的第7层(图 3-a)。岩石呈灰绿色，板状构造，变余细砂粉砂结构(图 2-c)，含泥砾10%左右，长透镜状，长轴1～20cm，含少量中粗粒长石、石英砂屑，多为棱角-次棱角状，含量5%左右，粒径为0.2～1.2mm，其余为细砂、粉砂。岩层产状180°∠55°，由灰黑色泥砾变形拉长显示的拉伸线理倾伏向为270°∠40°，显示岩层遭受过由西向东的推覆剪切作用。
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图 2 样品野外和镜下照片Qz—石英；Pl—长石；Mud—泥质砾；Deb—岩屑Figure 2. Field photos and micrographs of samples![]()
图 3 样品在剖面上位置1—板岩; 2—千枚状板岩; 3—粉砂岩; 4—细砂粉砂岩; 5—中细粒砂岩; 6—中粒砂岩; 7—含砾粗砂岩; 8—砾岩夹砂岩; 9—砾岩; 10—复成分砾岩; 11—滩前组; 12—山谷旗组; 13—全新统; 14—样品位置.Figure 3. The position of samples in the section样品DB13042为淡黄绿色中粗粒长石岩屑杂砂岩，采自滩前村附近，采样位置为北纬42°39′39″、东经129°46′10″；为龙井市香仁坪晚三叠世山谷旗组(T3s)实测剖面的第4层(图 3-b)，岩层产状为310°∠80°。岩石发育粒序层理构造(图 2-b)，自砂砾岩渐变为中粒-细粒长石岩屑杂砂岩，砾石成分有粉砂质板岩、英安岩、安山岩、云母角岩、大理岩、硅质岩、热液石英岩、花岗岩，多呈棱角-次棱角状、次圆状。岩屑成分为玄武安山岩、安山岩、英安岩、硅质岩及细粒闪长岩。砂屑主要为长石及石英，呈次棱角状、次圆状，磨圆度差，分选性较差(图 2-d)。填隙物约占20%，略重结晶，新生大量鳞片状黑云母，局部略有定向。
2.2 样品分析方法
锆石分选由河北省廊坊市区域地质调查所实验室完成。样品用常规方法分选，即将原岩样品经粉碎、淘洗、电磁选、重液分选选得锆石，然后在双目镜下挑选出不同晶形、颗粒大小、磨蚀程度及颜色不同的锆石颗粒。锆石样品制靶、阴极发光(CL)图像采集由北京锆年领航科技有限公司完成，在双目镜下根据锆石颜色、自形程度、形态、透明度等特征，每件样品挑选锆石300～500粒，制成环氧树脂样品靶，并打磨和抛光至锆石核部出露，然后拍摄透射光、反射光和阴极发光图像，测定时依据这些图像选择锆石颗粒和测定部位。测定工作在天津地质矿产研究所同位素实验室利用激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪LA- ICP- MS进行，采用的激光束斑直径为30μm。详细实验方法及操作步骤见参考文献[17]。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U- Th-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal完成[18-19]。锆石U-Pb谐和图的绘制应用Isoplot程序完成[20]。测试数据、年龄加权平均值的误差均为1σ。
3. 锆石特征及测试结果
3.1 样品DB13039(含泥砾细砂粉砂质板岩)
锆石阴极发光图像见图 4。锆石晶形大部分完整，多呈短柱状或等轴状、浑圆状，少数仍为自形长柱状，长轴/短轴比在1～2之间；仅个别呈残块状或尖棱角状；粒径介于100～200μm之间。阴极发光图像显示，锆石明显分为深灰色及浅灰色-灰白色2类，大部分发育振荡环带，少部分见面状、核边结构，表明碎屑锆石主要来源于火成岩发育区，少部分来源于变质岩区。当锆石年龄值大于1000Ma时，采用207Pb/206Pb年龄值；当年龄值小于1000Ma时，采用206Pb/238U年龄值。测得71个数据的年龄介于252～2304Ma之间(表 1)，形成2组明显的年龄数据集中区(图 5-a、b)，第一组介于252～300Ma之间，共46个点，占碎屑锆石总量的65%，其中38个数据位于260～299Ma的早—中二叠世，8个点介于252～259Ma的晚二叠世；第二组介于446～485Ma之间，共17个点，占碎屑锆石总量的24%，为早—中奥陶世。此外，尚有4个古—中元古代年龄值(1559Ma、1856Ma、2197Ma、2304Ma)，以及晚寒武世(502Ma)、晚志留世(422Ma)、早泥盆世(402Ma)、晚石炭世(310Ma)年龄数据各1个。2个年龄数据集中区间的206Pb/238U年龄加权平均值分别为263±2Ma(n=41)(图 5-c)、460±4Ma(n=16)(图 5-d)。样品中最年轻的锆石年龄为252Ma。锆石年龄组成说明，沉积碎屑物主要来源于奥陶纪、早—中二叠世地质体出露区，少量来源于晚二叠世地质体发育区及古元古代变质岩区。
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图 4 样品锆石CL图像及测点位置52/280Ma—测点序号及年龄值；DB13039—含泥砾细砂粉砂质板岩；DB13042—中粗粒长石岩屑杂砂岩Figure 4. Analytical spot locations and zircon CL images of samples表 1 开山屯科岛群LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析数据Table 1. Analytical data of LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb of the Kedao Group, Kaishantun area测点 含量/10-6 Th/ U 同位素比值±1σ 年龄/Ma Pb Th U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/206Pb ±1σ 207Pb/235U ±1σ 206Pb/238U ±1σ 样品DB13039 1 4 22 85 0.26 0.0523±0.0030 0.3089±0.0176 0.0428±0.0005 300 129 273 16 270 3 2 5 32 110 0.30 0.0512 ±0.0032 0.3019±0.0201 0.0428±0.0005 249 145 268 18 270 3 3 14 72 167 0.43 0.0576±0.0012 0.6424±0.0139 0.0810±0.0009 513 46 504 11 502 5 4 3 13 78 0.16 0.0523±0.0040 0.3073±0.0239 0.0426±0.0005 297 175 272 21 269 3 5 10 91 243 0.37 0.0507±0.0018 0.2933±0.0108 0.0420±0.0005 226 84 261 10 265 3 6 12 104 270 0.39 0.0513±0.0014 0.3031±0.0084 0.0429±0.0005 254 61 269 7 271 3 7 4 20 100 0.20 0.0510±0.0033 0.2930±0.0194 0.0417±0.0005 240 151 261 17 263 3 8 8 47 204 0.23 0.0513±0.0019 0.2937±0.0111 0.0415±0.0004 253 84 261 10 262 3 9 9 32 119 0.27 0.0570±0.0017 0.5769±0.0175 0.0734±0.0008 491 65 462 14 457 5 10 16 109 394 0.28 0.0519±0.0013 0.2973±0.0077 0.0416±0.0004 279 57 264 7 263 3 11 10 55 135 0.41 0.0570±0.0020 0.5788±0.0210 0.0737±0.0008 491 78 464 17 458 5 12 25 179 595 0.30 0.0518±0.0009 0.2961±0.0056 0.0415±0.0004 277 42 263 5 262 3 13 15 95 198 0.48 0.0715±0.0016 0.6673±0.0155 0.0677±0.0007 971 46 519 12 422 5 14 5 22 61 0.36 0.0568 ±0.0046 0.5790±0.0471 0.0740±0.0009 483 180 464 38 460 6 15 11 46 146 0.31 0.0569±0.0019 0.5803±0.0197 0.0740±0.0008 487 72 465 16 460 5 16 13 70 313 0.22 0.0515 ±0.0014 0.2932±0.0084 0.0413±0.0004 263 64 261 8 261 3 17 34 166 457 0.36 0.0563±0.0014 0.5734±0.0158 0.0739±0.0008 463 55 460 13 460 5 18 268 63 828 0.08 0.1135 ±0.0013 5.1292±0.0702 0.3278±0.0035 1856 21 1841 25 1828 20 19 6 32 153 0.21 0.0520 ±0.0021 0.2979±0.0121 0.0416±0.0005 285 92 265 11 262 3 20 12 77 237 0.32 0.0524 ±0.0012 0.3554±0.0083 0.0492±0.0005 302 51 309 7 310 3 21 6 31 141 0.22 0.0524 ±0.0018 0.2972±0.0107 0.0411±0.0004 304 80 264 9 260 3 22 12 142 271 0.52 0.0520±0.0012 0.2962±0.0070 0.0413±0.0004 286 52 263 6 261 3 23 2 12 44 0.27 0.0532 ±0.0059 0.3447±0.0375 0.0470±0.0006 338 253 301 33 296 4 24 16 85 214 0.40 0.0564 ±0.0013 0.5763±0.0136 0.0742±0.0008 466 50 462 11 461 5 25 19 113 457 0.25 0.0521±0.0009 0.3010±0.0057 0.0419±0.0004 289 40 267 5 265 3 26 4 24 107 0.22 0.0528±0.0051 0.2959±0.0283 0.0407±0.0005 319 219 263 25 257 3 27 7 44 181 0.24 0.0526 ±0.0031 0.2970±0.0175 0.0409±0.0005 313 132 264 16 259 3 28 10 69 246 0.28 0.0524±0.0022 0.2979±0.0130 0.0413±0.0004 301 97 265 12 261 3 29 12 59 167 0.35 0.0574±0.0023 0.5814±0.0237 0.0735±0.0008 505 89 465 19 457 5 30 8 54 213 0.25 0.0527±0.0022 0.2967±0.0127 0.0408±0.0004 315 96 264 11 258 3 31 15 96 373 0.26 0.0513±0.0025 0.2913±0.0150 0.0412±0.0005 254 114 260 13 260 3 32 8 133 184 0.72 0.0514±0.0022 0.2937±0.0129 0.0414±0.0005 260 100 261 12 262 3 33 11 122 238 0.51 0.0516 ±0.0021 0.3064±0.0128 0.0431±0.0005 267 94 271 11 272 3 34 6 41 145 0.28 0.0505±0.0038 0.2781±0.0212 0.0399±0.0005 220 174 249 19 252 3 35 13 95 336 0.28 0.0523 ±0.0016 0.2951±0.0095 0.0409±0.0004 300 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0.5657±0.0249 0.0733±0.0008 451 97 455 20 456 5 16 22 297 500 0.59 0.0514±0.0015 0.2915±0.0090 0.0411±0.0004 261 69 260 8 260 3 17 10 117 225 0.5 0.0522±0.0025 0.3096±0.0148 0.0430±0.0004 295 108 274 13 271 3 18 7 132 130 1.01 0.0525±0.0053 0.3402±0.0350 0.0470±0.0006 308 230 297 31 296 4 19 4 56 99 0.56 0.0518±0.0058 0.3012±0.0335 0.0422±0.0005 275 259 267 30 267 3 20 9 50 123 0.40 0.0558±0.0036 0.5578±0.0363 0.0725±0.0008 445 144 450 29 451 5 21 46 374 571 0.65 0.0573±0.0009 0.6049±0.0103 0.0766±0.0008 503 35 480 8 476 5 22 19 244 419 0.58 0.0525±0.0015 0.3227±0.0093 0.0446±0.0005 306 64 284 8 281 3 23 26 513 506 1.01 0.0524±0.0011 0.3312±0.0075 0.0459±0.0005 302 49 290 7 289 3 24 6 60 148 0.41 0.0517±0.0038 0.3014±0.0220 0.0423±0.0005 273 167 267 19 267 3 25 11 48 151 0.32 0.0566±0.0023 0.5801±0.0243 0.0743±0.0008 477 90 465 19 462 5 26 33 186 395 0.47 0.0574±0.0010 0.6448±0.0124 0.0814±0.0008 508 40 505 10 505 5 27 12 56 156 0.36 0.0572±0.0022 0.5953±0.0233 0.0754±0.0008 501 85 474 19 469 5 28 14 248 277 0.90 0.0521±0.0037 0.3079±0.0224 0.0429±0.0005 289 164 273 20 271 3 29 32 310 411 0.75 0.0562±0.0010 0.5445±0.0104 0.0702±0.0007 461 40 441 8 438 4 30 37 318 468 0.68 0.0567±0.0010 0.5602±0.0109 0.0717±0.0007 480 41 452 9 446 4 31 12 134 275 0.49 0.0528±0.0021 0.3127±0.0127 0.0429±0.0004 321 90 276 11 271 3 32 15 93 199 0.47 0.0566±0.0020 0.5787±0.0204 0.0742±0.0007 474 77 464 16 461 5 33 14 69 173 0.40 0.0572±0.0024 0.5973±0.0256 0.0758±0.0007 498 92 476 20 471 5 34 22 333 466 0.71 0.0524±0.0014 0.3000±0.0084 0.0415±0.0004 302 61 266 7 262 3 35 22 371 468 0.79 0.0520±0.0016 0.2994±0.0093 0.0417±0.0004 287 69 266 8 264 3 36 13 72 172 0.42 0.0563±0.0020 0.5699±0.0212 0.0735±0.0007 463 80 458 17 457 5 37 35 259 434 0.60 0.0566±0.0010 0.5795±0.0115 0.0742±0.0007 476 41 464 9 462 5 38 11 144 244 0.59 0.0529±0.0027 0.3141±0.0164 0.0431±0.0004 324 115 277 14 272 3 39 7 109 149 0.73 0.0514±0.0045 0.2983±0.0262 0.0421±0.0005 257 202 265 23 266 3 40 44 271 566 0.48 0.0564±0.0010 0.5848±0.0110 0.0752±0.0007 468 37 468 9 468 5 41 13 124 275 0.45 0.0528±0.0024 0.3403±0.0156 0.0467±0.0005 322 102 297 14 294 3 42 10 50 130 0.39 0.0570±0.0030 0.5871±0.0316 0.0747±0.0008 492 117 469 25 464 5 43 13 153 245 0.62 0.0525±0.0022 0.3477±0.0148 0.0480±0.0005 308 95 303 13 302 3 44 39 388 956 0.41 0.0519±0.0009 0.2944±0.0056 0.0411±0.0004 281 40 262 5 260 3 45 17 241 322 0.75 0.0534±0.0024 0.3677±0.0171 0.0500±0.0005 345 103 318 15 314 3 46 14 180 306 0.59 0.0519±0.0020 0.3143±0.0126 0.0439±0.0004 283 90 278 11 277 3 47 22 110 301 0.37 0.0570±0.0014 0.5916±0.0154 0.0753±0.0008 492 55 472 12 468 5 48 21 182 393 0.46 0.0541±0.0013 0.4027±0.0104 0.0540±0.0005 374 56 344 9 339 3 49 45 463 1089 0.43 0.0520±0.0009 0.3004±0.0056 0.0419±0.0004 286 39 267 5 264 3 50 20 479 433 1.11 0.0515±0.0019 0.2974±0.0112 0.0419±0.0004 262 85 264 10 265 3 51 8 89 191 0.47 0.0530±0.0028 0.3319±0.0184 0.0454±0.0005 330 122 291 16 286 3 52 15 223 333 0.67 0.0521±0.0022 0.3187±0.0141 0.0444±0.0005 288 98 281 12 280 3 ![]()
图 5 开山屯科岛群碎屑锆石U-Pb谐和图和年龄直方图Figure 5. Concordia diagrams and Age histogram of the detrital Zircon U-Pb ages of Kedao Group in Kaishantun area3.2 样品DB13042(中粗粒长石岩屑杂砂岩)
锆石的阴极发光图像见图 4。锆石晶形部分完整，部分呈残块状；多呈短柱状或等轴状或尖棱角状，有的呈长条状，磨圆度差。粒径差别较大，介于80～240μm之间，长轴/短轴比多介于1～1.5之间。锆石阴极发光图像显示，大部分锆石发育振荡环带，少部分见面状或核边结构、扇形分带、冷杉叶状分带，表明碎屑锆石主要来源于火成岩发育区，少部分来源于遭受变质的物源区。测得52个数据的年龄介于260～713Ma之间(表 1)，形成2组明显的年龄数据集中区(图 5-e、f)，第一组为260～296Ma，共23个点，占样品锆石总数的45%，为早—中二叠世；第二组为446～482Ma，共15个点，占锆石总数的29%，为早—中奥陶世。此外，有5个石炭纪年龄值(359Ma、339Ma、319Ma、314Ma、302Ma)，2个中—晚泥盆世(391Ma、385Ma)，1个早志留世(438Ma)，3个中晚寒武世(495Ma、505Ma、508Ma)，1个震旦纪(608Ma)年龄数据。2个年龄数据集中区间的206Pb/238U年龄加权平均值分别为266±3Ma(n=13)(图 5-g)、463±4Ma(n=11)(图 5-h)。样品的锆石年龄组成，说明沉积碎屑物来源较复杂，最年轻的锆石年龄为260Ma，但主要来源于奥陶纪、早中二叠世地质体出露区。
4. 讨论
4.1 地层时代
柯岛群源于李西昆等①在1:20万大拉子幅区域地质调查工作(1962—1963年)中所创建的柯岛组，分上、下2个亚组：下亚组为一套灰色、灰紫色、紫红色、灰黑色砂砾岩，含大量灰岩砾石，砾石中产蜓科、海百合茎、珊瑚等化石；上亚组为一套灰绿色、灰紫色片理化凝灰质板岩，不产化石。吉林省区域地质志[21]基本沿用其划分，并将其时代置于早二叠世；1991年吉林省区域地质矿产调查所将其升级为群②；李东津等[13]采用其升级意见，但将上、下亚组分别命名为滩前组及山谷旗组，时代置于早二叠世。
张永焕等[9]、周晓东等[15]总结了柯岛群岩石建造组合特点及天桥岭火车站后山滩前组发现的化石等，认为柯岛群岩性建造组合、地层层序结构反映的古构造、古气候沉积环境, 均可与吉林中部地区卢家屯组对比，形成时代应为早三叠世；而吉林区调所1:25万区域地质调查认为，该套地层为陆相陆源碎屑岩, 具有冲积扇-河流-湖盆的沉积相组合特征，并依据在汪清天桥岭火车站的滩前组中发现大量双壳类化石Lilingella? cf. liuyangensis Shanxiconcha cf.elliptica，将其时代定为晚三叠世①。邵济安等[10]、唐克东等[11, 22]认为，开山屯地区出露的晚古生代地层，包括柯岛群在内均为构造混杂岩，形成时代为早—中二叠世。
本次在柯岛群上部滩前组及下部山谷旗组分别采集了含泥砾细砂粉砂质板岩(DB13039)及淡黄绿色中粗粒砾状长石岩屑杂砂岩(DB13042)样品进行碎屑锆石年代学测定。前者最年轻锆石年龄为252Ma，252～259Ma共8粒，占锆石总数的11%，为晚二叠世；大部分锆石年龄集中在260～291Ma的早—中二叠世(54%)，另一部分集中于445～485Ma的早—中奥陶世(24%)。后者最年轻锆石年龄为260Ma，大部分年龄集中于260～296Ma的早—中二叠世(45%)，另一部分集中于446～482Ma的奥陶纪(29%)；2件样品具有相同的锆石年龄结构。考虑到柯岛群自下而上由冲积扇-河流-湖泊沉积物构成统一的沉积体，其最年轻年龄为晚二叠世，因而该套地质体形成时代不可能早于中二叠世；而在含泥砾细砂粉砂质板岩(样品DB13039)中出现的8粒晚二叠世锆石，除1粒252Ma的年龄外，其余7粒介于257～259Ma的晚二叠世早期，因而该套地层形成时代下限应在晚二叠世晚期。
研究区北东方向还出露一套产丰富的开山屯植物群化石的灰色系列冲积扇-河流-湖泊沉积，即开山屯组，其时代为晚二叠世[8, 23]，为一套“兴凯地块”西南陆缘与“和龙地块”北东缘碰撞形成的山前或弧背磨拉石建造[8-10]。联系到挤压碰撞导致沿碰撞带山脉或高原的形成，必将引起气候环境的变化，柯岛群以灰色、灰紫色、紫红色系列的冲积扇-河流-湖泊沉积为特征，显示研究区为干热强氧化的沉积环境，并与区域上早三叠世卢家屯组[9, 13, 15]、红砬子组[24]、老龙头组[25]建造组合特征及形成的气候条件类似。结合同位素测年信息，认为研究区柯岛群形成的上限可能为早三叠世。
天桥岭地区划分的“柯岛群”含晚三叠世动物化石①，位于目前所划的长春-敦化-汪清-珲春结合带北东侧，而研究区位于该构造线南西侧；并且前者是一套灰色沉积岩系，并与晚三叠世大兴沟群在空间上密切伴生，它可能与研究区划分的柯岛群不是同时代的地质体。这还有待进一步研究。
4.2 沉积碎屑物来源
柯岛群下部山谷旗组发育巨厚砾岩，砾岩发育块状或粒序层理、滑塌构造，上部滩前组细砂岩发育平行层理、小型斜层理[13]，表明其主要为一套重力流沉积；砾岩及砂岩中砾石成分除有磨圆度相对好的花岗岩砾石、灰岩砾石外，还在大量火山岩砾岩，这些火山岩砾石多呈棱角-次棱角状、次圆状(图 2-b)，反映为近源快速堆积特征，也即锁定沉积物来源于珲春-汪清构造带西南的研究区附近。灰岩砾石中发现的
上述2件样品出现相同的锆石年龄峰值，但是在粒度较细的样品中(含泥砾细砂粉砂质板岩，DB13039)出现古元古代碎屑锆石，可以在研究区南邻的狼林地块北部的“豆满江造山带”找到其物源踪迹[29]。
2件样品的碎屑锆石组成特征及上述锆石可能来源分析，表明研究区柯岛群沉积物主要来源于研究区附近前中生代地质体，狼林地块北部的“豆满江造山带”也是科岛群主要的碎屑来源区。
4.3 地质意义
开山屯地区柯岛群碎屑锆石年代学研究表明，其形成于早三叠世，是一套冲积扇-河流-湖泊相碎屑沉积建造组合；近源快速堆积的特点，说明早三叠世，碎屑物来源区包括研究区出露的石炭纪—二叠纪地层、邻近的西南和龙地区、狼林地块北部“豆满江造山带”都经历了快速抬升并遭受剥蚀；尽管开山屯地区开山屯组也是一套冲积扇-河流-湖泊相碎屑沉积建造组合，但柯岛群的灰紫色、紫红色色系岩石组合与前者的灰色、灰黑色建造具有明显区别，且前者产大量植物化石，后者缺少生物化石，反映晚二叠世与早三叠世之交研究区气候发生了明显变化，也暗示包括研究区在内，沿朝鲜冠冒地区到中国珲春、汪清、敦化直至吉林一带(即沿缝合带)形成了高耸的山脉，而柯岛群及吉中地区卢家屯组形成于高耸山脉中的山间类磨拉石沉积。这一认识说明，古亚洲洋在早三叠世之前已经闭合。如果将研究区出露的石炭纪—二叠纪地层及晚二叠世镁铁-超镁铁质岩作为古亚洲洋闭合时蛇绿构造混杂岩带的一部分，那么包括研究区出露的江域岩组、邻近区出露的青龙村岩群、呼兰岩群都应是奥陶纪岛弧型增生杂岩。这一认识对确定沿长春-延吉构造带南侧发育的中-浅变质的“哑”地层时代、分析区域大地构造演化历史具有借鉴意义。
5. 结论
(1) 柯岛群为一套冲积扇-河流-湖泊相碎屑沉积，在下部山谷旗组中获得中粗粒长石岩屑杂砂岩的碎屑锆石年龄为260～713Ma，在上部滩前组中获得含泥砾细砂粉砂质板岩碎屑锆石年龄为252～2304Ma，最年轻的锆石年龄为252Ma。结合其为灰紫色、紫红色碎屑沉积，反映气候环境为干热强氧化气候特征，并可与吉中地区卢家屯组、辽西地区红砬子组对比，认为其形成时代应为早三叠世，为山间类磨拉石沉积。
(2) 柯岛群碎屑物主要来源于研究区出露的前中生代地质体、研究区西南和龙地区及朝鲜狼林地块北部“豆满江造山带”，不应与研究区出露的古生代地质体一起归入蛇绿混杂岩。
(3) 研究区原划分的寒武纪江域岩组、邻近区原划分的新元古代青龙村岩群时代可能都形成于奥陶纪，与呼兰岩群一起，共同构成“龙岗-和龙陆块”北缘早古生代弧-盆系。
致谢: 野外工作与云南省地质调查院区调所1:5万归州幅等四幅区域地质调查项目组成员共同完成，全岩主、微量元素分析得到自然资源部昆明矿产资源监督检测中心实验室工作人员协助，锆石测年样品的处理和制靶在河北省区域地质调查所中心实验室完成，锆石U-Pb同位素测年在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室完成，成文过程中得到云南地质调查院李静教授级高工等的悉心指导，在此一并表示衷心的感谢。 -
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图 1 研究区地质图及大地构造位置图
Figure 1. Geological map and geodetic position map of the study area
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图 2 漕涧复式花岗岩体晚白垩世花岗岩宏观露头（a、b）及代表性样品岩石学特征（c、d）
Figure 2. Macroscopic outcrop(a、b)and representative petrological characteristics(c、d)of Late Cretaceous granite in the Caojian complex granite body
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图 5 花岗岩类岩石稀土元素配分图（a）和微量元素蛛网图（b）
Figure 5. REE distribution map (a) and trace element ratio spider diagram (b) of granite type rocks
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图 6 漕涧复式花岗岩体晚白垩世花岗质岩类样品锆石阴极发光图像
Figure 6. Cathodoluminescence of zircons from Late Cretaceous granitoids in the Caojian granite complex
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图 7 漕涧复式花岗岩体晚白垩世花岗岩谐和年龄图
Figure 7. Concordant age chart of Late Cretaceous granites in the Caojian granite complex
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图 8 花岗岩类岩石Al2O3/TiO2-CaO/Na2O（a）及Rb/Sr-Rb/Ba（b）源区判别图解
Figure 8. Discrimination diagrams of source rocks of Al2O3/TiO2-CaO/Na2O (a) and Rb/Sr-Rb/Ba (b) in granitic rocks
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图 9 花岗岩类岩石Nb/Y-Rb/Y（a）及K2O-Na2O（b)图解
Figure 9. Granitic rock Nb/Y-Rb/Y (a) and K2O-Na2O (b) diagrams
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图 10 花岗岩R1-R2成因分类图解
1—地幔分异；2—碰撞前；3—碰撞后；4—造山晚期；5—非造山；6—同碰撞；7—造山期后
Figure 10. R1-R2 diagram of granite
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图 11 花岗岩类岩石Yb-Sr图解
Ⅰ—高Sr低Yb型；Ⅱ—低Sr低Yb型；Ⅲ—高Sr高Yb型；Ⅳ—低Sr高Yb型；Ⅴ—极低Sr高Yb型
Figure 11. Yb-Sr diagram of granitic rocks
表 1 漕涧复式花岗岩体晚白垩世花岗岩全岩主量、微量和稀土元素分析结果
Table 1 Major, trace and rare earth element analyses of main rocks in Late Cretaceous granite from the Caojian complex granite body
样品编号 PM006-34-2细粒黑云二 PM006-37-1细粒黑云二 PM006-39-1中细粒黑云二 PM006-47-1中细粒黑云二 PM006-48-2中细粒黑云二 PM006-62-1中细粒黑云二 PM006-72-1中细粒黑云二 岩性 长花岗岩 长花岗岩 长花岗岩 长花岗岩 长花岗岩 长花岗岩 长花岗岩 SiO2 71.31 73.6 76.09 71.69 69.72 73.77 74.31 Al2O3 14.02 13.2 12.67 14.36 15.06 13.75 13.26 Fe2O3 2.01 1.67 1.48 1.25 0.99 1.2 2.06 FeO 1.64 0.75 0.96 1.43 1.7 1.07 0.68 MnO 0.43 0.032 0.036 0.033 0.043 0.032 0.032 MgO 0.61 0.29 0.36 0.58 0.57 0.31 0.23 CaO 1.02 0.75 0.73 0.92 1.54 0.84 0.79 Na2O 3.19 2.94 2.6 2.21 3.69 2.31 2.32 K2O 4.63 5.3 4.89 6.32 4.9 6.65 6.01 P2O5 0.25 0.15 0.11 0.31 0.24 0.18 0.09 H2O+ 0.51 1.03 0.36 0.78 0.56 0.48 0.66 CO2 0.26 0.16 0.26 0.24 0.16 0.11 0.18 烧失量 0.62 0.94 0.84 1.01 0.72 0.51 0.5 总计 100.13 100.82 101.34 101.22 100.08 101.3 101.07 A/NCK 1.16 1.11 1.16 1.18 1.06 1.1 1.13 A/NK 1.37 1.25 1.32 1.37 1.32 1.25 1.28 Sc 5.09 6.26 6.38 6.64 7.32 5.19 5.18 V 33.94 35.53 36.69 39.21 47.39 32.07 32.37 Cr 13.4 7.76 7.37 7.69 9.59 5.51 7.74 Ni 8.36 5.41 4.34 4.69 3.87 3.34 6.47 Cu 80.49 14.97 25.63 17.6 17.48 15.62 18.31 Zn 57.64 30.88 32.79 42.66 39.88 29.18 75.44 Rb 319.1 283.4 278.2 328.1 275.4 316.5 268.6 Sr 62.8 76.39 61.61 93.41 358.2 88.4 76.43 Zr 125 88 95.6 157.2 172 132.3 84 Nb 19.89 14.21 16.9 16.81 15.79 12.28 9.85 Co 4.48 2.52 2.74 3.88 3.92 2.45 3.34 Ba 333.2 252.3 196.5 706.1 887.5 604.8 512.5 Hf 4.33 4.72 7.29 6.26 11.6 7.04 3.84 Ta 1.23 1.57 2.52 0.98 1.94 1.9 1.31 Pb 35.09 31.43 28.77 38.12 34.97 43.76 43.19 Th 21.33 14.03 17.19 29.99 23.18 43.89 35.95 U 6.8 5.87 7.05 7.96 7.56 4.51 4.61 Y 12.8 27.2 31.5 16.6 15.2 14.1 11.6 La 29.6 17.6 21 35 57.7 56 42 Ce 60.9 35.1 43.4 73 103 107 72.6 Pr 7.58 4.6 5.37 9.26 11 12.3 9.63 Nd 28.5 17.7 19.8 34.9 35.9 43.6 33.4 Sm 6.84 4.19 4.67 8.23 5.02 8.64 6.54 Eu 0.62 0.49 0.43 0.84 0.93 0.92 0.83 Gd 5.94 4.14 4.58 7.02 4.8 7.18 5.43 Tb 0.91 0.86 0.97 1.06 0.69 0.99 0.72 Dy 3.72 5.28 6.01 4.59 3.41 4.03 2.9 Ho 0.49 0.95 1.1 0.65 0.56 0.58 0.41 Er 1.07 2.56 2.91 1.53 1.45 1.27 0.92 Tm 0.11 0.34 0.39 0.16 0.17 0.13 0.09 Yb 0.67 2.05 2.27 0.94 0.93 0.74 0.5 Lu 0.09 0.28 0.31 0.12 0.13 0.09 0.07 ΣREE 147 96.1 113.2 177.3 225.7 243.8 176 LREE/HREE 10.31 4.84 5.1 10.03 17.59 15.25 14.96 (La/Yb)N 29.85 5.8 6.23 25.03 41.83 51.25 57.14 (La/Sm)N 2.72 2.65 2.83 2.68 7.23 4.07 4.03 (Gd/Yb)N 7.18 1.63 1.63 6 4.17 7.87 8.85 δEu 0.29 0.36 0.28 0.33 0.57 0.35 0.41 δCe 0.96 0.92 0.96 0.96 0.92 0.94 0.84 Zr+Nb+Ce+Y 218.66 164.45 187.37 263.67 305.99 266.07 178.01 注：主量元素含量单位为%，微量和稀土元素为10-6 
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表 2 漕涧复式花岗岩体晚白垩世花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb分析结果
Table 2 Zircon LA-ICP-MS U-Th-Pb dating results of Late Cretaceous granite in the Caojian complex granite body
PM006-48-2分析点号 含量/10-6 Th/U 同位素比值 年龄值/Ma Pb Th U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 01 120.41 776.83 2037.85 6.45 0.05350 0.00086 0.22020 0.01309 0.02940 0.00167 202.1 10.9 186.8 10.5 04 55.64 169.70 900.34 3.04 0.05494 0.00084 0.46457 0.01701 0.06104 0.00201 387.4 11.8 381.9 12.2 06 40.40 288.31 5024.85 7.14 0.04643 0.00097 0.06719 0.00138 0.01048 0.00011 66.0 1.3 67.2 0.7 09 48.82 610.5 4496.76 12.51 0.04601 0.00186 0.06684 0.00239 0.01048 0.00018 65.7 2.3 67.2 1.1 12 42.29 342.5 3791.70 8.10 0.05026 0.00472 0.07441 0.00588 0.01054 0.00015 72.9 5.6 67.8 1 13 40.14 473.27 4026.34 11.79 0.04448 0.00502 0.06978 0.00659 0.01112 0.00019 68.4 6.3 71.3 1.2 14 44.40 931.6 1024.41 20.98 0.04770 0.00642 0.08546 0.00957 0.01279 0.00027 83.3 8.9 81.9 1.7 15 38.64 41.97 4297.16 1.086 0.04393 0.00527 0.06684 0.00670 0.01078 0.00019 65.7 6.4 69.1 1.2 16 72.45 1696.77 1480.11 23.42 0.04361 0.00458 0.07748 0.00688 0.01263 0.00022 75.8 6.5 80.9 1.4 18 42.70 618.36 3365.57 14.48 0.04570 0.00341 0.06730 0.00428 0.01052 0.00017 66.1 4.1 67.5 1.1 19 52.89 1389.19 749.51 26.26 0.04840 0.00305 0.07555 0.004061 0.01124 0.00019 74.0 3.8 72.0 1.2 20 66.11 1382.17 998.58 20.91 0.06258 0.00671 0.11562 0.01370 0.01310 0.00036 111.1 12.5 83.9 2.3 21 43.67 639.12 3313.81 14.64 0.05075 0.00191 0.07586 0.00264 0.01074 0.00016 74.2 2.5 68.9 1.1 22 34.00 76.02 1096.64 2.24 0.05461 0.00109 0.31341 0.02182 0.04087 0.00264 276.8 16.9 258.2 16.4 23 35.84 433.99 3558.61 12.11 0.04906 0.00106 0.07477 0.00145 0.01108 0.00021 73.2 1.4 71.0 1.3 24 65.94 1697.78 2043.30 25.75 0.05237 0.00148 0.07399 0.00181 0.01027 0.00019 72.5 1.7 65.8 1.2 25 38.49 616.32 2406.32 16.01 0.04928 0.00119 0.07463 0.00177 0.01101 0.00020 73.1 1.7 70.6 1.3 26 10.14 145.81 294.46 14.38 0.04665 0.00196 0.10048 0.00390 0.01587 0.00032 97.2 3.6 101.5 2.0 27 49.19 852.18 2838.48 17.32 0.05256 0.00164 0.08032 0.00259 0.01108 0.00018 78.4 2.4 71.0 1.2 28 14.063 181.70 1079.66 12.92 0.04835 0.00112 0.08279 0.00214 0.01240 0.00022 80.8 2.0 79.4 1.4
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