Zircon U-Pb age evidence for the accretionary evolution of the Paleozoic Zalantun island arc in the northern part of the Great Xing'an Range
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造山系的演变与洋板块的形成、演化、消亡及洋/陆转换有密切的成因联系。大兴安岭弧盆系蕴含有丰富的铜金等多金属矿产，是研究中亚增生造山带的重要区域，但是关于大兴安岭弧盆系内古亚洲洋的演化历史与闭合时限、兴安地块与松嫩地块拼贴的时空关系等问题一直存在诸多争议。扎兰屯地区位于中亚造山带东段(图 1-A、B)，是大兴安岭弧盆系的重要组成部分，区内发育大量绿片岩相- 低角闪岩相浅变质岩。早期的研究者认为，这些绿片岩相-低角闪岩相变质岩形成于古元古代或新元古代，代表兴安地块古老的结晶基底，并将其称为“扎兰屯地块”；之后有学者认为，这些绿片岩相-低角闪岩相浅变质岩具有弧岩浆的地球化学特征[1]，是古亚洲洋俯冲-增生-碰撞过程的产物，并将其称为“扎兰屯岛弧”。但是关于“扎兰屯岛弧”的年代学研究仍然存在以下问题：尽管前人的年代学研究表明扎兰屯岛弧形成于寒武纪—奥陶纪，但是这些年龄多来自副变质岩[2]，鲜有火成岩年龄的报道[3-5]，无法准确限定扎兰屯岛弧形成的时代。笔者在查清扎兰屯岛弧物质组成及空间分布规律的基础上，对其开展了系统的同位素年龄研究，尤其是火成岩年龄的研究，获得了一批高精度同位素年龄资料，更准确地限定了扎兰屯岛弧的形成时限，进而构建了扎兰屯岛弧的时空演化规律，为恢复重建中亚造山带东段构造演化历史提供了新的、可靠的年代学等资料。
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图 1 扎兰屯地区大地构造位置图及地质简图A—中亚造山带及邻区构造简图；B—大兴安岭及邻区构造单元划分简图；C—扎兰屯地区早古生代地质简图及岛弧结构图Figure 1. Geotectonic location map and geological sketch map of Zhalantun area1. 研究方法
通过详细的野外地质调查，查清扎兰屯岛弧的物质组成及空间分布规律，建立扎兰屯岛弧的地质构造单元，在不同地质构造单元中选择有代表性的岩石进行锆石U-Pb同位素测年，通过系统的年代学研究限定扎兰屯岛弧形成的准确时代及年代学格架，最终构建扎兰屯岛弧的时空演化规律。首先，使用重液和电磁分选技术进行锆石单矿物的分选，挑选出晶形较好的锆石，制成样靶。将样靶磨制抛光，使锆石内部结构完全暴露出来。对抛光后的样靶进行反射光、透射光及阴极发光照相，获得锆石的内部结构信息。样品测试的时候，火成岩选择具有典型振荡环带的锆石颗粒进行分析，而变质岩选择不同形态的锆石进行分析，测试过程中尽量避开裂隙及包裹体。锆石挑选、制靶、照相等工作在廊坊宇恒矿岩技术服务有限公司完成；锆石U-Pb同位素测试在中国科学院海洋研究所大洋岩石圈与地幔动力学实验室及中国科学院广州地球化学研究所公共技术服务中心完成。测试获得的U-Pb同位素数据利用ICPMSdataCal 10.7及Isoplot 4.0处理并成图。
2. 研究结果
大地构造位置上，扎兰屯岛弧位于中亚造山带东段兴安地块与松嫩地块的结合部位，北部以伊尔施-多宝山缝合带与兴安地块相接，南部以贺根山-黑河缝合带与松嫩地块相接。本次工作将扎兰屯岛弧解体为大黑山弧火山岩带、董家沟弧火山岩带、五星村-大乙山构造混杂岩带和永利弧间盆地(图 1-C)。其中，董家沟弧火山岩带由变英安质晶屑凝灰岩夹少量变玄武岩及变安山岩组成；大黑山弧火山岩由变安山质岩屑晶屑凝灰岩、变英安质岩屑晶屑凝灰岩及变安山岩、变玄武岩、变玄武安山岩等组成；五星村-大乙山构造混杂岩带中的基质主要由绢云母石英片岩、二云母石英片岩、变粉砂岩等组成，岩块则包括变闪长岩、变辉长岩、变玄武岩、硅质岩等；永利弧间盆地以变质砂岩及绢云母石英片岩为主，夹流纹质晶屑凝灰岩、千枚岩等。
为准确限定扎兰屯岛弧的形成时代。本次研究在扎兰屯岛弧绿片岩相-低角闪岩相浅变质岩中共获得23件样品锆石U-Pb同位素年龄数据，除8件年龄来源于变质沉积岩外，其余15件样品年龄均来自于火成岩，包括变闪长岩、变安山岩、变英安质岩屑晶屑凝灰岩等，很好地限定了扎兰屯岛弧形成的具体时间及年代学格架，为恢复重建中亚造山带东段构造演化历史提供了新的、准确可靠的年代学资料。
分析结果表明，扎兰屯岛弧构造-岩浆-沉积-变质作用主要发生于寒武纪—奥陶纪(430~523 Ma)，区内并不存在早期认为的古老结晶基底，并得出以下认识：①中晚寒武世(492~507 Ma)扎兰屯岛弧构造-岩浆作用活动最强烈，中晚奥陶世(457~463 Ma、430~439 Ma)次之，早中寒武世(509~523 Ma)岩浆活动较弱；②绿片岩相-低角闪岩相变质沉积岩最小峰值年龄介于498~505 Ma之间，与同期岩浆活动时代相当，限定其沉积时代不早于中晚寒武世；③扎兰屯岛弧具有由北向南逐渐变年轻的趋势，其中大黑山弧火山岩形成于中晚寒武世(506~514 Ma)，而董家沟弧火山岩及永利弧间盆地火山岩等形成于晚寒武世(492~505 Ma)。
综上，分布于扎兰屯周边的绿片岩相浅变质岩由一套变质中基性火山岩及同期沉积岩组成，形成于寒武纪—奥陶纪，并具有活动大陆边缘弧的特征，是多宝山岛弧岩浆岩带向西南的延伸，对于拓展“多宝山式”大型铜多金属矿的找矿空间具有十分重要的意义。
致谢: 野外地质调查及成文期间得到中国地质调查局沈阳地质调查中心付俊彧、杨晓平教授级高工的细心指导，在此表示衷心感谢。 -
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