LA-ICP-MS zircon U-Pb age of gabbro from Aermantai ophiolite in east Junggar, Xinjiang, and its geological significance
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摘要:
阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩带位于新疆东准噶尔,记录了古亚洲洋演化。对蛇绿构造混杂岩带中的辉长岩进行主量、微量、稀土元素及LA-ICP-MS锆石U-Pb测年分析,发现辉长岩的原始岩浆来源于亏损地幔与大陆地壳之间,同时受到后期地壳物质的混染作用或来自消减残片的流体交代。锆石年龄为514.3±3.7Ma,推测阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩带形成时代为中寒武世-早奥陶世。
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关键词:
- 阿尔曼泰蛇绿岩 /
- 辉长岩 /
- LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄 /
- 东准噶尔 /
- 新疆
Abstract:Aermantai ophiolite lies in the east of Junggar and has recorded tectonic evolution of the paleo-Asian Ocean. Through the analysis of major elements, trace elements, rare earth elements and LA-ICP-MS zircon U-Pb ages of gabbro, the authors found that the original magma of gabbro was derived between depleted mantle and continental crust, affected by crust assimilation and hybridization. The age of zircon is 514.3±3.7Ma, suggesting that the formation of the ophiolite took place in Middle-Cambrian-Early Ordovician period.
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Keywords:
- Aermantai ophiolite /
- gabbro /
- LA-ICP-MS zircon U-Pb age /
- east Junggar /
- Xinjiang
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新疆东准噶尔造山带地处西伯利亚南缘阿尔泰造山带和天山造山带之间,其古生代以来的大地构造演化是显生宙亚洲大陆向南增长和古亚洲洋演化的重要阶段,同时也涉及当今有关大陆造山带模型等重要理论问题。该地区存在2条蛇绿构造岩带,北侧为塔尔巴哈台-扎河坝-阿尔曼泰古生代岛弧蛇绿岩带及东侧的克拉麦里蛇绿岩带[1]。针对阿尔曼泰蛇绿带,前人做了较多的研究,但其蛇绿岩的形成时代、构造属性等存在较多争议[2]。本文对阿尔曼泰蛇绿岩中的辉长岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年、主量和微量元素分析,剖析东准噶尔阿尔曼泰蛇绿岩的形成时代及其构造意义。
1. 地质概况
阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩带属扎河坝-阿尔曼泰蛇绿岩带的东侧部分(图 1),总体呈北西西—南东东向延伸,南东部沿阿尔曼泰山向北东向断续延伸到中蒙边境的北塔山一线,北西向经二台延伸到扎河坝地区[1, 3]。阿尔曼泰蛇绿岩带主体出露于阿尔曼泰山,蛇绿岩单元有含黄铁矿蛇纹岩、含铬尖晶石蛇纹岩、蛇纹石化橄辉岩、单斜辉石岩、含铬铁矿纯橄岩、含磁铁矿纯橄岩、辉长岩、辉绿岩、斜长花岗岩、玄武岩,上覆岩系主要为含放射虫硅质岩、大理岩化白云岩、泥晶灰岩等,外来岩块主要为变安山岩、变英安岩、变余闪长岩、变石英闪长岩、变角闪辉石闪长玢岩、变余砂岩、变余含砾砂岩等。出露地层主要为中奥陶统乌列盖组(O2w)、奥陶系—下志留统克孜勒萨依岩组((O-S1)sl)、下泥盆统托让格库都克组(D1t)、中泥盆统北塔山组(D2bt)、中泥盆统蕴都喀拉组(D2yd)等。
变形构造主要有强劈理化、千枚岩化,局部外来岩块发育糜棱岩化。辉长岩、玄武岩等多发生蛇纹石化,变形变质特征极为复杂。
2. 采样及主要测试方法
在阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩带的结勒德喀拉一带,采集变辉长岩样品。变辉长岩于野外呈透镜状产出,与蛇纹岩、硅质岩和变质橄榄岩伴生(图 2-a)。采样位置GPS坐标为:北纬45°56′02.6″、东经89°56′14.1″。
样品岩性为糜棱岩化辉长岩,呈深灰色,纤状粒状变晶结构、变余糜棱结构、碎裂结构,块状构造。斜长石均已细粒化、绿帘石化,呈微粒状遍布于岩石中,常呈不规则聚集成堆出现,粒径为0.02~0.05mm,含量为65%~70%。暗色矿物全部变为次闪石、绿帘石及绿泥石,呈纤粒状分布,无色-淡绿色,C∧Ng′=12°~17°,局部可见次闪石受应力剪切作用形成书斜式构造,粒径为0.05~1.0mm,含量为30%~35%(图 2-b)。该岩石在首次剪切应力作用下,发生糜棱岩化,形成定向构造,组成矿物中的斜长石和暗色矿物全部绿泥石化,见次闪石形成书斜式构造、糜棱碎斑构造,微粒绿帘石呈条纹定向排列,并出现扭折现象,有时碎斑形成眼球构造,保留有辉石粒状。
样品在核工业203所采用常规方法进行粉碎,并用浮选和电磁选方法进行分选,最后在双目镜下挑选出形态较为完整、无裂痕、无包裹体的锆石作为测定对象,制靶测试。锆石的阴极发光(CL)显微照相于中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室的LEO1450VP扫描电子显微镜上完成,分析电压为15kV。依据锆石形态、内部结构特征、表面光洁程度等择优选择靶位。锆石U-Pb年代学和微量元素含量分析测试在中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞与高原隆升重点实验室激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪LA-ICP-MS上完成。仪器型号为UP193FX,未知样品测试时采样方式为单点剥蚀、跳峰采集;单点采集时间模式为: 15~20s气体空白+40s样品剥蚀+45~55s冲洗;每5~10个未知样品点插入一组标样(锆石标样和成分标样)。采用Plesovice(年龄为337±0.37Ma)和Qin⁃ghu标准锆石(TIMS获得谐和年龄为159.45±0.16Ma)作为外标进行基体校正。样品的同位素比值及元素含量计算采用Glitter(ver 4.0,MacquarieUniversity)程序[4],普通铅校正采用ComPbCorr#3.17校正程序[5],U-Pb谐和图和年龄加权平均值计算采用Isoplot/Exver 3程序[6]完成。
主量和微量元素测试在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。FeO采用容量法分析,烧失量(LOI)采用重量法进行分析,其他主量元素采用XRF方法(X荧光光谱仪3080E),经平行样分析结果显示,分析相对偏差小于5%;稀土和微量元素采用ICP-MS方法分析,相对偏差小于10%。
3. 测试结果
3.1 主量元素
考虑到岩石蚀变较强,辉长质杂岩样品的主量元素均是剔除烧失量重新计算之后的含量,分析结果见表 1。
表 1 辉长质杂岩去除烧失量后主量元素分析、特征参数及标准矿物计算结果Table 1. Major element analyses, characteristic parameters and norm mineral calculations of gabbroic complex after removing loss on ignition样号 岩性 主量元素/% 样号 岩性 相关特征参数 CIPW计算结果 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 Total Mg# SI DI AR Ol Di Hy An Ab Mt D0570-16 辉长岩 50.06 0.71 16.67 6.62 6.98 0.20 4.28 9.34 3.99 0.99 0.15 D0570-16 辉长岩 100.00 44.39 20.53 44.32 1.58 0.00 13.54 17.44 19.19 33.74 3.80 D0571-9 辉长岩 50.95 0.43 15.21 5.82 7.12 0.19 5.49 9.03 3.42 0.46 0.09 D0571-9 辉长岩 100.00 48.37 22.77 41.61 1.61 11.16 20.40 0.00 19.50 27.35 6.32 D0544-1 辉长岩 50.09 0.97 16.98 7.31 5.97 0.19 4.21 9.17 4.60 0.31 0.19 D0544-1 辉长岩 100.00 41.40 17.24 56.66 1.97 11.54 9.34 0.00 13.11 53.44 7.06 D6005-2 辉长岩 48.08 0.80 18.23 3.87 4.66 0.13 8.87 12.15 2.52 0.62 0.07 D6005-2 辉长岩 100.00 69.67 43.18 24.25 1.23 15.46 18.67 0.00 36.67 19.67 3.27 D6005-3 辉长岩 47.93 0.82 17.14 3.80 4.97 0.14 9.72 12.71 2.10 0.61 0.07 D6005-3 辉长岩 100.00 70.96 45.84 21.40 1.20 16.26 21.78 0.02 35.59 17.78 3.22 D6005-4 辉长岩 48.81 0.71 16.91 3.22 5.55 0.14 9.82 12.29 1.96 0.55 0.05 D6005-4 辉长岩 100.00 71.06 46.57 19.80 1.19 11.07 20.05 8.63 35.79 16.58 3.19 D0420/3 辉长岩 46.26 1.40 14.74 4.58 6.82 0.20 5.75 17.95 1.43 0.71 0.16 D0420/3 辉长岩 100.00 52.58 29.80 12.74 1.14 2.15 46.32 0.00 31.77 4.33 3.99 D0422/3 辉长岩 50.26 1.14 19.04 4.28 6.97 0.20 4.35 7.76 4.95 0.79 0.26 D0422/3 辉长岩 100.00 45.88 20.37 44.84 1.55 11.81 7.74 0.00 27.40 38.11 5.43 D04361 辉长岩 50.60 1.07 20.45 6.02 5.30 0.16 4.01 7.03 4.49 0.64 0.25 D04361 辉长岩 100.00 44.10 19.60 41.84 1.46 6.93 0.00 9.84 33.35 38.06 5.25 注: SI—固结指数;DI—分异指数;AR—碱度率;Ol—橄榄石;Di—透辉石;Hy—紫苏辉石;An—钙长石;Ab—钠长石;Mt—磁铁矿 在Al2O3-CaO-MgO图解(图 3)中,样品点均落入镁铁堆积岩区域;在TFeO-(Na2O+K2O)-MgO图解(图 4)中,样品点均落入镁铁质-超镁铁质堆积岩区域,表明辉长岩为堆晶岩系的组成部分,并受到一定热液作用的影响。
3.2 稀土元素
辉长岩样品的稀土元素分析结果见表 2。结果显示,稀土元素总量(∑REE)较低,为24.06×10-6~75.03×10-6,平均值为46.82×10-6,远高于原始地幔值(∑REE=7.43×10-6)和球粒陨石值(∑REE=2.56×10-6),而略高于洋中脊亏损型玄武岩值(∑REE=39.11×10-6);轻稀土元素(LREE)含量为16.05×10-6~62.00×10-6,平均值为35.83×10-6;重稀土元素(HREE)含量为7.53×10-6~18.80×10-6,平均值为11.00×10-6;轻、重稀土元素比值(LREE/HREE)为1.92~4.76,平均值为3.18。在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(图 5)上,所有样品的稀土元素配分曲线较一致,大部分显示轻稀土元素(LREE)略富集、重稀土元素(HREE)相对亏损的特征,(La/Yb)N为1.10~4.52,平均值为2.51;(La/Sm)N为0.92~1.98,平均值为0.61。δEu为0.91~1.87,平均值为1.26,略高于N-MORB(1.22)。
表 2 辉长质杂岩稀土和微量元素分析结果Table 2. Calculations of REE and trace element of gabbroic complex10-6 样号
岩性D0570-16
辉长岩D0571-9
辉长岩D0544-1
辉长岩D6005-2
辉长岩D6005-3
辉长岩D6005-4
辉长岩D0420-3
辉长岩D0422-3
辉长岩D0436-1
辉长岩La 5.89 4.44 11.6 2.69 2.33 2.27 5.06 11.1 10.2 Ce 13.9 10.2 26.2 6.3 5.8 5.65 13.2 23.7 23.2 Pr 1.87 1.32 3.44 0.96 0.93 1 2.09 3.4 3.23 Nd 8.61 6.04 15.6 5.78 5.12 4.67 11.1 15.8 15.3 Sm 2.31 1.63 3.89 1.72 1.63 1.47 3.42 3.61 3.54 Eu 0.85 0.59 1.27 1.04 1 0.99 1.15 1.22 1.13 Gd 2.62 1.85 3.92 1.83 1.84 1.77 4.41 3.69 3.63 Tb 0.41 0.3 0.55 0.41 0.39 0.42 0.75 0.56 0.54 Dy 2.83 2.12 3.46 2.3 2.13 2.35 5.04 3.28 3.23 Ho 0.58 0.46 0.69 0.43 0.45 0.47 1.14 0.71 0.71 Er 1.77 1.4 2.02 1.42 1.16 1.43 3.16 1.9 1.85 Tm 0.27 0.21 0.27 0.18 0.17 0.17 0.52 0.3 0.3 Yb 1.78 1.45 1.84 1.22 1.22 1.22 3.3 1.88 1.89 Lu 0.28 0.22 0.28 0.23 0.17 0.2 0.48 0.28 0.28 ∑ REE 43.97 32.23 75.03 26.5 24.34 24.06 54.82 71.43 69.03 LREE 33.43 24.22 62 18.49 16.81 16.05 36.02 58.83 56.6 HREE 10.54 8.01 13.03 8.02 7.53 8.02 18.8 12.6 12.43 LREE/HREE 3.17 3.02 4.76 2.31 2.23 2 1.92 4.67 4.55 δEu 1.05 1.04 0.98 1.78 1.76 1.87 0.91 1.01 0.96 (La/Yb)N 2.37 2.2 4.52 1.58 1.37 1.33 1.1 4.24 3.87 (La/Sm)N 1.65 1.76 1.93 1.01 0.92 1 0.96 1.98 1.86 Cu 80.2 123 71.3 43.3 44.9 43.6 56.7 17.4 140 Pb 2.55 9.69 12.4 13.7 2.83 2.45 2.62 2.69 3.86 Zn 45.3 22.7 32.3 41.9 53.1 51.1 57.5 89.1 79.8 Cr 7 40 15 70 351 368 388 51 23 Co 15 33 33 32 53 48 49 38 27 Ni 7 21 32 43 119 117 118 39 20 V 70 302 326 326 256 243 237 331 336 Ga 18.1 14.7 13.1 15.8 16.5 14.8 14.4 12.8 16.3 Sc 2 40.6 41.4 35.1 49.9 48.9 52.5 39.8 36 Cs 13.1 0.42 3.61 0.41 1.54 1.2 0.95 0.41 1.05 Rb 44 20 45.1 4.41 11.9 10.2 8.5 11.7 14.9 Sr 617 384 460 370 1052 1203 1014 221 384 Ba 640 180 187 226 254 246 281 142 241 Ta 0.83 0.36 0.46 0.37 0.24 0.15 0.12 0.62 0.34 Nb 12.9 1.87 0.82 1.75 2.57 2.2 1.88 3.1 2.92 Th 3.62 1.81 1.06 3.43 0.05 0.06 0.06 0.56 1.38 U 4.46 0.49 0.49 0.47 0.4 0.31 0.33 0.34 0.67 Zr 231 14.7 8.75 20.1 26.7 24.7 25.2 80.9 63.2 Hf 6.6 1.12 0.78 1.58 1 0.85 0.96 1.91 1.3 Y 25.5 14.2 11 19 12.2 11.3 11.9 29.8 18.6 3.3 微量元素
辉长岩样品的微量元素分析结果见表 2。在原始地幔标准化微量元素蛛网图(图 6)中,所有辉长岩样品的分布型式较一致,明显亏损高场强元素Th、 Nb、 Zr、 Hf和稀土元素La、 Ce等,而富集大离子亲石元素Rb、 Ba、 K、 Sr和高场强元素U、 Ti等,暗示其可能受到俯冲流体的改造。
侵入岩中的Nb、 Zr、 Y含量及其比值可以示踪源区的富集状态,因为这些元素在地幔-玄武质岩浆间的总分配系数近等于1,Nb、 Zr、 Y含量能代表源区地幔成分特征,而且这些元素比值不因地幔岩的部分熔融程度和玄武质岩浆的分离结晶作用的改变而发生变化。另外,这些元素在岩石中的含量不因风化、蚀变和一定的交代作用而改变。
在Zr-Nb图解(图 7)和Zr-Y图解(图 8)中,阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩中的辉绿岩、辉长岩样品落入亏损地幔源区范围,而部分样品落入过渡地幔的范围,说明其原始岩浆来源于亏损地幔与大陆地壳之间,并受到后期地壳物质的混染作用或与来自消减残板片析出流体的交代有关,即与板块的俯冲相关。
3.4 锆石U-Pb年龄
变辉长岩中的锆石干净、透明,以半自形-他形短柱状、柱状为主,粒径多为80~110μm。阴极发光图像显示,这些锆石不发育继承核,但呈现清晰的韵律环带,表明其为岩浆成因的锆石(图 9)。
锆石Th/U值在0.5~0.96之间,平均值为0.79,众多研究表明,岩浆锆石中Th/U值较高(0.5~1.5),而变质锆石Th/U值低(普遍小于0.1~0.2)[7],认为此次测试锆石均为岩浆锆石。41个数据点的206Pb/238U年龄变化范围在509~519Ma之间(表 3),通过数据分析,选择这41个数据参与计算年龄加权平均值,其206Pb/238U年龄加权平均值为514.3±3.7Ma(图 10、 图 11),部分数据点的206Pb/238U年龄与加权平均值偏差较大,因此未参与加权平均值计算,推测可能受到后期高温热液活动引起锆石重结晶的影响。
表 3 阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩中变辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb分析结果Table 3. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb analyses of meta-gabbro from Aermantai ophiolite分析点 元素含量/10-6 相关比值 同位素比值 年龄/Ma Pb Th U Th/U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 6005-2-001 5 123 150 0.82 0.0586 0.0033 0.669 0.037 0.0827 0.0012 0.0274 0.0010 553 93 520 22 512 7 547 20 6005-2-002 8 148 182 0.81 0.0581 0.0027 0.665 0.030 0.0830 0.0011 0.0282 0.0007 532 73 518 18 514 7 562 15 6005-2-003 24 218 232 0.94 0.0576 0.0012 0.661 0.013 0.0831 0.0008 0.0267 0.0003 515 27 515 8 515 4 532 5 6005-2-004 4 130 147 0.89 0.0579 0.0038 0.656 0.042 0.0826 0.0012 0.0261 0.0009 527 114 514 26 511 7 522 17 6005-2-005 25 183 248 0.74 0.0577 0.0011 0.662 0.012 0.0832 0.0007 0.0284 0.0003 516 24 516 7 515 4 566 6 6005-2-006 28 255 271 0.94 0.0592 0.0011 0.682 0.011 0.0835 0.0007 0.0270 0.0002 574 21 528 7 517 4 538 5 6005-2-007 27 204 278 0.74 0.0575 0.0013 0.657 0.014 0.0829 0.0008 0.0264 0.0003 509 32 513 9 513 5 527 6 6005-2-008 18 127 184 0.69 0.0572 0.0012 0.656 0.013 0.0831 0.0008 0.0269 0.0003 499 29 512 8 515 4 537 6 6005-2-009 23 177 231 0.76 0.0575 0.0014 0.659 0.015 0.0831 0.0008 0.0281 0.0003 510 33 514 9 515 5 560 6 6005-2-010 24 167 249 0.67 0.0572 0.0014 0.656 0.016 0.0833 0.0008 0.0288 0.0004 497 36 512 10 515 5 573 7 6005-2-011 16 118 168 0.70 0.0576 0.0014 0.659 0.015 0.0830 0.0008 0.0275 0.0003 515 33 514 9 514 5 548 7 6005-2-014 8 71 74 0.96 0.0572 0.0022 0.655 0.025 0.0831 0.0009 0.0246 0.0005 499 64 512 15 514 6 491 9 6005-2-015 12 203 283 0.72 0.0594 0.0013 0.686 0.014 0.0838 0.0008 0.0312 0.0004 580 28 530 8 519 5 620 7 6005-2-017 24 222 232 0.96 0.0585 0.0013 0.674 0.014 0.0835 0.0008 0.0265 0.0003 550 29 523 8 517 5 528 6 6005-2-020 18 134 187 0.72 0.0591 0.0016 0.679 0.018 0.0833 0.0008 0.0267 0.0004 570 39 526 11 516 5 533 8 6005-2-021 19 133 194 0.69 0.0572 0.0012 0.655 0.013 0.0830 0.0008 0.0263 0.0003 498 29 511 8 514 4 524 6 6005-2-022 28 254 265 0.96 0.0598 0.0013 0.689 0.014 0.0835 0.0008 0.0265 0.0003 598 28 532 8 517 4 529 6 6005-2-024 7 136 178 0.77 0.0561 0.0026 0.639 0.029 0.0826 0.0011 0.0230 0.0008 455 78 501 18 512 6 459 15 6005-2-026 8 132 195 0.67 0.0571 0.0023 0.648 0.025 0.0824 0.0010 0.0268 0.0008 495 64 507 16 510 6 535 17 6005-2-029 15 131 147 0.89 0.0566 0.0015 0.642 0.016 0.0823 0.0008 0.0261 0.0003 476 37 504 10 510 5 520 6 6005-2-032 26 192 268 0.72 0.0587 0.0014 0.669 0.016 0.0827 0.0008 0.0272 0.0004 557 34 520 9 512 5 542 7 6005-2-033 29 183 306 0.60 0.0588 0.0011 0.674 0.012 0.0832 0.0007 0.0267 0.0003 558 23 523 7 515 4 533 6 6005-2-034 24 185 244 0.76 0.0585 0.0014 0.671 0.015 0.0831 0.0008 0.0275 0.0003 549 31 521 9 515 5 547 6 6005-2-035 5 124 249 0.50 0.0574 0.0027 0.651 0.030 0.0822 0.0011 0.0246 0.0008 508 79 509 18 509 6 491 15 6005-2-036 19 161 192 0.84 0.0598 0.0014 0.6856 0.015 0.0832 0.0008 0.0254 0.0003 595 32 530 9 515 5 507 6 6005-2-038 19 141 190 0.74 0.0577 0.0016 0.663 0.018 0.0833 0.0009 0.0273 0.0004 519 41 516 11 516 5 545 8 6005-2-040 20 361 439 0.82 0.0570 0.0011 0.650 0.012 0.0828 0.0007 0.0264 0.0003 490 24 508 7 513 4 527 5 6005-2-042 17 140 174 0.80 0.0584 0.0023 0.663 0.026 0.0824 0.0010 0.0267 0.0005 544 63 517 16 511 6 532 11 6005-2-043 22 146 215 0.68 0.0585 0.0019 0.675 0.021 0.0837 0.0009 0.0267 0.0004 548 50 524 13 518 6 533 9 6005-2-046 26 202 267 0.75 0.0573 0.0012 0.655 0.013 0.0828 0.0007 0.0259 0.0003 504 27 511 8 513 4 516 6 6005-2-048 20 160 194 0.82 0.0574 0.0015 0.661 0.016 0.0836 0.0008 0.0266 0.0004 506 37 515 10 517 5 530 7 6005-2-050 23 212 221 0.96 0.0575 0.0013 0.657 0.013 0.0829 0.0007 0.0254 0.0003 510 29 513 8 514 4 508 5 6005-2-052 20 182 198 0.92 0.0596 0.0017 0.686 0.019 0.0835 0.0009 0.0256 0.0004 589 42 530 11 517 5 511 7 6005-2-053 11 284 321 0.89 0.0582 0.0010 0.665 0.011 0.0829 0.0007 0.0248 0.0002 538 21 518 7 513 4 495 5 6005-2-055 16 132 160 0.82 0.0577 0.0013 0.661 0.014 0.0831 0.0008 0.0252 0.0003 518 32 515 9 515 4 502 6 6005-2-057 20 156 204 0.77 0.0589 0.0013 0.675 0.011 0.0831 0.0007 0.0256 0.0003 565 28 524 8 515 4 510 6 6005-2-059 21 407 442 0.92 0.0611 0.0012 0.699 0.012 0.0830 0.0007 0.0267 0.0003 644 23 538 7 514 4 532 5 6005-2-061 31 230 321 0.72 0.0585 0.0010 0.668 0.010 0.0829 0.0007 0.0256 0.0002 547 19 519 6 513 4 510 5 6005-2-066 20 156 205 0.76 0.0595 0.0012 0.677 0.013 0.0825 0.0007 0.0253 0.0003 587 26 525 8 511 4 504 6 6005-2-067 17 139 171 0.81 0.0593 0.0015 0.684 0.016 0.0836 0.0008 0.0257 0.0003 579 35 529 10 518 5 513 7 6005-2-072 8 205 222 0.93 0.0578 0.0015 0.658 0.017 0.0826 0.0008 0.0240 0.0003 523 38 513 10 511 5 480 7 4. 形成时代讨论
何国琦等[8]在1990年以《额尔齐斯构造带构造演化与成矿系列研究》为题的科研报告中报道了对阿尔曼泰蛇绿岩时代的研究成果,在厚层紫红色、猪肝色碧玉岩及其夹层紫红色安山质硅质凝灰岩、凝灰砂岩中采集放射虫化石样品,经安太庠教授鉴定认为,这些样品所含的放射虫数量大,种属单一,保存不好,均为Entactinoidea Riedel,无泥盆纪及其以后的化石分子的混入,说明岩石组合最可能的时代是奥陶纪—志留纪。刘伟等[9]对阿尔曼泰的超基性岩体进行了研究,获得Sm-Nd等时线年龄为479±27Ma。黄萱等[10]对采自新疆阿尔曼泰兔子泉一带蛇绿岩的堆晶辉长岩、辉绿岩、安山玢岩等进行研究, 获得了较一致的Sm-Nd年代学结果,代表性的Sm-Nd等时线年龄为561±41Ma,Rb-Sr等时线年龄为392±17Ma,前者代表蛇绿岩的形成时代,后者代表蛇绿岩遭受后期变质作用的时间;肖文交等[3]对阿尔曼泰蛇绿岩中斜长花岗岩进行SHRIMP锆石U-Pb高精度测年,获得206Pb/238U年龄为503±7Ma。
另外,前人曾在阿尔曼泰蛇绿岩西延部分的扎河坝一带做了大量的研究工作,李锦轶等[11-12]根据碧玉岩中牙形石、放射虫等早古生代生物化石,推测该蛇绿岩为早古生代洋盆的岩石圈残片。刘伟等[9]获得堆晶镁铁质岩类的全岩Sm-Nd等时线年龄为479±4Ma。何国琦等[13]获得辉长岩中的斜长石40Ar/39Ar坪年龄467±2Ma,等时线年龄为456±1Ma;简平等[14]获得层状辉长岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为489±4Ma;张元元等[15]获得了呈条带状侵入蛇纹石化橄榄岩、辉长岩中的斜长花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄495.9±5.5Ma。2009—2012年新疆维吾尔自治区地质调查院在开展新疆1: 25万青河县幅区调修测项目过程中获得扎河坝玄武岩及堆晶辉长岩锆石U-Pb年龄分别为517±4Ma和499±3Ma。本次研究获得阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩中变辉长岩年龄为514.3±3.7Ma,因此,将阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩形成时代厘定为中寒武世—早奥陶世。
5. 结论
(1)阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩带中辉长岩等基性岩的原始岩浆来源于亏损地幔与大陆地壳之间,并受到后期地壳物质的混染作用或来自消减残板片析出流体的交代。
(2)获得阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩带中变辉长岩锆石U-Pb年龄为514.3±3.7Ma,结合前人成果,认为该蛇绿构造混杂岩带的时代为中寒武世—早奥陶世。
致谢: 野外调查期间得到中国地质调查局西安地质调查中心、新疆地质调查院、陕西区域地质矿产研究院等领导和同事的大力帮助,在此表示衷心的谢意。在陕西区域地质矿产研究院(原陕西省地质矿产勘查开发局区域地质矿产研究院)成立60周年之际,谨以此文献礼。 -
表 1 辉长质杂岩去除烧失量后主量元素分析、特征参数及标准矿物计算结果
Table 1 Major element analyses, characteristic parameters and norm mineral calculations of gabbroic complex after removing loss on ignition
样号 岩性 主量元素/% 样号 岩性 相关特征参数 CIPW计算结果 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 Total Mg# SI DI AR Ol Di Hy An Ab Mt D0570-16 辉长岩 50.06 0.71 16.67 6.62 6.98 0.20 4.28 9.34 3.99 0.99 0.15 D0570-16 辉长岩 100.00 44.39 20.53 44.32 1.58 0.00 13.54 17.44 19.19 33.74 3.80 D0571-9 辉长岩 50.95 0.43 15.21 5.82 7.12 0.19 5.49 9.03 3.42 0.46 0.09 D0571-9 辉长岩 100.00 48.37 22.77 41.61 1.61 11.16 20.40 0.00 19.50 27.35 6.32 D0544-1 辉长岩 50.09 0.97 16.98 7.31 5.97 0.19 4.21 9.17 4.60 0.31 0.19 D0544-1 辉长岩 100.00 41.40 17.24 56.66 1.97 11.54 9.34 0.00 13.11 53.44 7.06 D6005-2 辉长岩 48.08 0.80 18.23 3.87 4.66 0.13 8.87 12.15 2.52 0.62 0.07 D6005-2 辉长岩 100.00 69.67 43.18 24.25 1.23 15.46 18.67 0.00 36.67 19.67 3.27 D6005-3 辉长岩 47.93 0.82 17.14 3.80 4.97 0.14 9.72 12.71 2.10 0.61 0.07 D6005-3 辉长岩 100.00 70.96 45.84 21.40 1.20 16.26 21.78 0.02 35.59 17.78 3.22 D6005-4 辉长岩 48.81 0.71 16.91 3.22 5.55 0.14 9.82 12.29 1.96 0.55 0.05 D6005-4 辉长岩 100.00 71.06 46.57 19.80 1.19 11.07 20.05 8.63 35.79 16.58 3.19 D0420/3 辉长岩 46.26 1.40 14.74 4.58 6.82 0.20 5.75 17.95 1.43 0.71 0.16 D0420/3 辉长岩 100.00 52.58 29.80 12.74 1.14 2.15 46.32 0.00 31.77 4.33 3.99 D0422/3 辉长岩 50.26 1.14 19.04 4.28 6.97 0.20 4.35 7.76 4.95 0.79 0.26 D0422/3 辉长岩 100.00 45.88 20.37 44.84 1.55 11.81 7.74 0.00 27.40 38.11 5.43 D04361 辉长岩 50.60 1.07 20.45 6.02 5.30 0.16 4.01 7.03 4.49 0.64 0.25 D04361 辉长岩 100.00 44.10 19.60 41.84 1.46 6.93 0.00 9.84 33.35 38.06 5.25 注: SI—固结指数;DI—分异指数;AR—碱度率;Ol—橄榄石;Di—透辉石;Hy—紫苏辉石;An—钙长石;Ab—钠长石;Mt—磁铁矿 表 2 辉长质杂岩稀土和微量元素分析结果
Table 2 Calculations of REE and trace element of gabbroic complex
10-6 样号
岩性D0570-16
辉长岩D0571-9
辉长岩D0544-1
辉长岩D6005-2
辉长岩D6005-3
辉长岩D6005-4
辉长岩D0420-3
辉长岩D0422-3
辉长岩D0436-1
辉长岩La 5.89 4.44 11.6 2.69 2.33 2.27 5.06 11.1 10.2 Ce 13.9 10.2 26.2 6.3 5.8 5.65 13.2 23.7 23.2 Pr 1.87 1.32 3.44 0.96 0.93 1 2.09 3.4 3.23 Nd 8.61 6.04 15.6 5.78 5.12 4.67 11.1 15.8 15.3 Sm 2.31 1.63 3.89 1.72 1.63 1.47 3.42 3.61 3.54 Eu 0.85 0.59 1.27 1.04 1 0.99 1.15 1.22 1.13 Gd 2.62 1.85 3.92 1.83 1.84 1.77 4.41 3.69 3.63 Tb 0.41 0.3 0.55 0.41 0.39 0.42 0.75 0.56 0.54 Dy 2.83 2.12 3.46 2.3 2.13 2.35 5.04 3.28 3.23 Ho 0.58 0.46 0.69 0.43 0.45 0.47 1.14 0.71 0.71 Er 1.77 1.4 2.02 1.42 1.16 1.43 3.16 1.9 1.85 Tm 0.27 0.21 0.27 0.18 0.17 0.17 0.52 0.3 0.3 Yb 1.78 1.45 1.84 1.22 1.22 1.22 3.3 1.88 1.89 Lu 0.28 0.22 0.28 0.23 0.17 0.2 0.48 0.28 0.28 ∑ REE 43.97 32.23 75.03 26.5 24.34 24.06 54.82 71.43 69.03 LREE 33.43 24.22 62 18.49 16.81 16.05 36.02 58.83 56.6 HREE 10.54 8.01 13.03 8.02 7.53 8.02 18.8 12.6 12.43 LREE/HREE 3.17 3.02 4.76 2.31 2.23 2 1.92 4.67 4.55 δEu 1.05 1.04 0.98 1.78 1.76 1.87 0.91 1.01 0.96 (La/Yb)N 2.37 2.2 4.52 1.58 1.37 1.33 1.1 4.24 3.87 (La/Sm)N 1.65 1.76 1.93 1.01 0.92 1 0.96 1.98 1.86 Cu 80.2 123 71.3 43.3 44.9 43.6 56.7 17.4 140 Pb 2.55 9.69 12.4 13.7 2.83 2.45 2.62 2.69 3.86 Zn 45.3 22.7 32.3 41.9 53.1 51.1 57.5 89.1 79.8 Cr 7 40 15 70 351 368 388 51 23 Co 15 33 33 32 53 48 49 38 27 Ni 7 21 32 43 119 117 118 39 20 V 70 302 326 326 256 243 237 331 336 Ga 18.1 14.7 13.1 15.8 16.5 14.8 14.4 12.8 16.3 Sc 2 40.6 41.4 35.1 49.9 48.9 52.5 39.8 36 Cs 13.1 0.42 3.61 0.41 1.54 1.2 0.95 0.41 1.05 Rb 44 20 45.1 4.41 11.9 10.2 8.5 11.7 14.9 Sr 617 384 460 370 1052 1203 1014 221 384 Ba 640 180 187 226 254 246 281 142 241 Ta 0.83 0.36 0.46 0.37 0.24 0.15 0.12 0.62 0.34 Nb 12.9 1.87 0.82 1.75 2.57 2.2 1.88 3.1 2.92 Th 3.62 1.81 1.06 3.43 0.05 0.06 0.06 0.56 1.38 U 4.46 0.49 0.49 0.47 0.4 0.31 0.33 0.34 0.67 Zr 231 14.7 8.75 20.1 26.7 24.7 25.2 80.9 63.2 Hf 6.6 1.12 0.78 1.58 1 0.85 0.96 1.91 1.3 Y 25.5 14.2 11 19 12.2 11.3 11.9 29.8 18.6 表 3 阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩中变辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb分析结果
Table 3 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb analyses of meta-gabbro from Aermantai ophiolite
分析点 元素含量/10-6 相关比值 同位素比值 年龄/Ma Pb Th U Th/U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 6005-2-001 5 123 150 0.82 0.0586 0.0033 0.669 0.037 0.0827 0.0012 0.0274 0.0010 553 93 520 22 512 7 547 20 6005-2-002 8 148 182 0.81 0.0581 0.0027 0.665 0.030 0.0830 0.0011 0.0282 0.0007 532 73 518 18 514 7 562 15 6005-2-003 24 218 232 0.94 0.0576 0.0012 0.661 0.013 0.0831 0.0008 0.0267 0.0003 515 27 515 8 515 4 532 5 6005-2-004 4 130 147 0.89 0.0579 0.0038 0.656 0.042 0.0826 0.0012 0.0261 0.0009 527 114 514 26 511 7 522 17 6005-2-005 25 183 248 0.74 0.0577 0.0011 0.662 0.012 0.0832 0.0007 0.0284 0.0003 516 24 516 7 515 4 566 6 6005-2-006 28 255 271 0.94 0.0592 0.0011 0.682 0.011 0.0835 0.0007 0.0270 0.0002 574 21 528 7 517 4 538 5 6005-2-007 27 204 278 0.74 0.0575 0.0013 0.657 0.014 0.0829 0.0008 0.0264 0.0003 509 32 513 9 513 5 527 6 6005-2-008 18 127 184 0.69 0.0572 0.0012 0.656 0.013 0.0831 0.0008 0.0269 0.0003 499 29 512 8 515 4 537 6 6005-2-009 23 177 231 0.76 0.0575 0.0014 0.659 0.015 0.0831 0.0008 0.0281 0.0003 510 33 514 9 515 5 560 6 6005-2-010 24 167 249 0.67 0.0572 0.0014 0.656 0.016 0.0833 0.0008 0.0288 0.0004 497 36 512 10 515 5 573 7 6005-2-011 16 118 168 0.70 0.0576 0.0014 0.659 0.015 0.0830 0.0008 0.0275 0.0003 515 33 514 9 514 5 548 7 6005-2-014 8 71 74 0.96 0.0572 0.0022 0.655 0.025 0.0831 0.0009 0.0246 0.0005 499 64 512 15 514 6 491 9 6005-2-015 12 203 283 0.72 0.0594 0.0013 0.686 0.014 0.0838 0.0008 0.0312 0.0004 580 28 530 8 519 5 620 7 6005-2-017 24 222 232 0.96 0.0585 0.0013 0.674 0.014 0.0835 0.0008 0.0265 0.0003 550 29 523 8 517 5 528 6 6005-2-020 18 134 187 0.72 0.0591 0.0016 0.679 0.018 0.0833 0.0008 0.0267 0.0004 570 39 526 11 516 5 533 8 6005-2-021 19 133 194 0.69 0.0572 0.0012 0.655 0.013 0.0830 0.0008 0.0263 0.0003 498 29 511 8 514 4 524 6 6005-2-022 28 254 265 0.96 0.0598 0.0013 0.689 0.014 0.0835 0.0008 0.0265 0.0003 598 28 532 8 517 4 529 6 6005-2-024 7 136 178 0.77 0.0561 0.0026 0.639 0.029 0.0826 0.0011 0.0230 0.0008 455 78 501 18 512 6 459 15 6005-2-026 8 132 195 0.67 0.0571 0.0023 0.648 0.025 0.0824 0.0010 0.0268 0.0008 495 64 507 16 510 6 535 17 6005-2-029 15 131 147 0.89 0.0566 0.0015 0.642 0.016 0.0823 0.0008 0.0261 0.0003 476 37 504 10 510 5 520 6 6005-2-032 26 192 268 0.72 0.0587 0.0014 0.669 0.016 0.0827 0.0008 0.0272 0.0004 557 34 520 9 512 5 542 7 6005-2-033 29 183 306 0.60 0.0588 0.0011 0.674 0.012 0.0832 0.0007 0.0267 0.0003 558 23 523 7 515 4 533 6 6005-2-034 24 185 244 0.76 0.0585 0.0014 0.671 0.015 0.0831 0.0008 0.0275 0.0003 549 31 521 9 515 5 547 6 6005-2-035 5 124 249 0.50 0.0574 0.0027 0.651 0.030 0.0822 0.0011 0.0246 0.0008 508 79 509 18 509 6 491 15 6005-2-036 19 161 192 0.84 0.0598 0.0014 0.6856 0.015 0.0832 0.0008 0.0254 0.0003 595 32 530 9 515 5 507 6 6005-2-038 19 141 190 0.74 0.0577 0.0016 0.663 0.018 0.0833 0.0009 0.0273 0.0004 519 41 516 11 516 5 545 8 6005-2-040 20 361 439 0.82 0.0570 0.0011 0.650 0.012 0.0828 0.0007 0.0264 0.0003 490 24 508 7 513 4 527 5 6005-2-042 17 140 174 0.80 0.0584 0.0023 0.663 0.026 0.0824 0.0010 0.0267 0.0005 544 63 517 16 511 6 532 11 6005-2-043 22 146 215 0.68 0.0585 0.0019 0.675 0.021 0.0837 0.0009 0.0267 0.0004 548 50 524 13 518 6 533 9 6005-2-046 26 202 267 0.75 0.0573 0.0012 0.655 0.013 0.0828 0.0007 0.0259 0.0003 504 27 511 8 513 4 516 6 6005-2-048 20 160 194 0.82 0.0574 0.0015 0.661 0.016 0.0836 0.0008 0.0266 0.0004 506 37 515 10 517 5 530 7 6005-2-050 23 212 221 0.96 0.0575 0.0013 0.657 0.013 0.0829 0.0007 0.0254 0.0003 510 29 513 8 514 4 508 5 6005-2-052 20 182 198 0.92 0.0596 0.0017 0.686 0.019 0.0835 0.0009 0.0256 0.0004 589 42 530 11 517 5 511 7 6005-2-053 11 284 321 0.89 0.0582 0.0010 0.665 0.011 0.0829 0.0007 0.0248 0.0002 538 21 518 7 513 4 495 5 6005-2-055 16 132 160 0.82 0.0577 0.0013 0.661 0.014 0.0831 0.0008 0.0252 0.0003 518 32 515 9 515 4 502 6 6005-2-057 20 156 204 0.77 0.0589 0.0013 0.675 0.011 0.0831 0.0007 0.0256 0.0003 565 28 524 8 515 4 510 6 6005-2-059 21 407 442 0.92 0.0611 0.0012 0.699 0.012 0.0830 0.0007 0.0267 0.0003 644 23 538 7 514 4 532 5 6005-2-061 31 230 321 0.72 0.0585 0.0010 0.668 0.010 0.0829 0.0007 0.0256 0.0002 547 19 519 6 513 4 510 5 6005-2-066 20 156 205 0.76 0.0595 0.0012 0.677 0.013 0.0825 0.0007 0.0253 0.0003 587 26 525 8 511 4 504 6 6005-2-067 17 139 171 0.81 0.0593 0.0015 0.684 0.016 0.0836 0.0008 0.0257 0.0003 579 35 529 10 518 5 513 7 6005-2-072 8 205 222 0.93 0.0578 0.0015 0.658 0.017 0.0826 0.0008 0.0240 0.0003 523 38 513 10 511 5 480 7 -
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