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  地质通报  2017, Vol. 36 Issue (6): 964-976  
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王斌, 王永, 陈柏林, 陈正乐, 吴玉, 孟令通, 何江涛, 王玉刚, 韩梅梅, 祁万修, 刘兵, 赵雷. 北阿尔金地区古元古代岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义[J]. 地质通报, 2017, 36(6): 964-976.
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WANG Bin, WANG Yong, CHEN Bailin, CHEN Zhengle, WU Yu, MENG Lingtong, HE Jiangtao, WANG Yugang, HAN Meimei, QI Wanxiu, LIU Bing, ZHAO Lei. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of Paleoproterozoic pluton in northern Altun area and its geological implications[J]. Geological Bulletin of China, 2017, 36(6): 964-976.
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基金项目

国家自然科学基金项目《阿尔金北缘早古生代造山型金矿床构造-流体成矿过程》(批准号:41502086)

作者简介

王斌(1990-), 男, 在读硕士生, 从事矿床地球化学研究。E-mail:hpuwangbin@163.com

通讯作者

王永(1982-), 男, 博士, 高级工程师, 从事矿床学、地球化学研究。E-mail:wangyong429@163.com

文章历史

收稿日期: 2016-06-09
修订日期: 2017-01-07
北阿尔金地区古元古代岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义
王斌1,2, 王永2, 陈柏林2, 陈正乐2, 吴玉2, 孟令通2, 何江涛1,2, 王玉刚1, 韩梅梅1,2, 祁万修3, 刘兵3, 赵雷3    
1. 中国地质大学 (北京) 地球科学与资源学院, 北京 100083;
2. 中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081;
3. 新疆地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队, 新疆 乌鲁木齐 830013
摘要: 北阿尔金是塔里木克拉通变质基底的主要出露区之一。对该区具有侵入接触关系的正长花岗岩和花岗片麻岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年研究。正长花岗岩中的锆石多呈椭圆状,具有振荡环带结构,部分颗粒中可见老锆石残核,Th/U值较高,亏损轻稀土元素,富集重稀土元素,具有负Eu异常和正Ce异常的特点,表明该组锆石为岩浆成因。定年结果获得1903±13 Ma和2506±55 Ma两组年龄加权平均值,前者代表岩体的结晶年龄,后者为捕获锆石年龄,结合区域年代学资料,认为正长花岗岩岩浆侵入过程中可能捕获了太古宇米兰群的古老基底锆石。花岗片麻岩中16个测点的锆石207Pb/206Pb年龄集中于1802±28 Ma,代表了岩体侵位时代,其余5个测点的锆石207Pb/206Pb年龄为1911~1951 Ma,说明岩浆侵位过程中捕获了部分正长花岗岩的物质。区域地质与同位素年代学研究表明,北阿尔金地区广泛存在2.0~1.8 Ga的构造-热事件。获得的花岗质岩石的1.9~1.8 Ga的年龄结果,直接证实了北阿尔金存在约1.9 Ga的岩浆作用,可能为古元古代Columbia超大陆汇聚事件在该地区的响应,为探讨塔里木板块前寒武纪构造-热事件演化历史提供了新资料。古元古代末期约1.8 Ga的花岗片麻岩,代表了后造山伸展阶段的岩浆活动。
关键词: 北阿尔金    LA-ICP-MS锆石U-Pb定年    古元古代    构造热事件    
LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of Paleoproterozoic pluton in northern Altun area and its geological implications
WANG Bin1,2, WANG Yong2, CHEN Bailin2, CHEN Zhengle2, WU Yu2, MENG Lingtong2, HE Jiangtao1,2, WANG Yugang1, HAN Meimei1,2, QI Wanxiu3, LIU Bing3, ZHAO Lei3    
1. School of Earth Science and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;
2. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China;
3. No.1 Regional Geological Survey Party, Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development, Urumqi 830013, Xinjiang, China
Abstract: North Altun region is one of the main regions where the metamorphic basement of the Tarim craton is exposed.In this pa-per, LA-ICP-MS U-Pb dating was conducted on zircon grains from syenogranite and granitic gneiss that have intrusive contact rela-tionship with each other.Most zircons from the syenogranite are characterized by oval shape, typical oscillatory zoning, and residual cores in some grains.The higher Th/U ratios, depletion of LREE and enrichment of HREE, an obvious negative Eu anomaly, and positive Ce anomaly indicate that they are of magmatic origin.The dating results yielded two age groups of weighted mean ages of 1903±13 Ma and 2506±55 Ma.The former age represents the crystallization age of the intrusions, and the latter one represents the age of inherited zircon.Combined with available regional chronologic data, the authors hold that ancient basement zircons of Archean Milan Group may have been involved in the process of granite magma intrusion.Most analyzed spots are clustered around 1802±28 Ma, which represent the crystallization age of the granitic gneiss.The other five analyzed spots yielded 207Pb/206Pb ages of 1911~1951 Ma, implying that part of the granite material was captured in the process of magmatic emplacement.The existing regional geo-logical and isotopic chronologic data suggest that northern Altun region may exist 2.0~1.8 Ga tectonic thermal events.So the crystalli-zation age of granitic rocks 1.9~1.8 Ga directly confirms the existence of the magmatism at 1.9 Ga, such a tectonic magmatic event is consistent with the global collisional orogeny events related to the evolution of Columbia supercontinent, and this can provide new evidence for the exploration of Precambrian tectonic thermal event and its evolution history along the Altun tectonic belt.The forma-tion of granitic gneiss in Late Paleoproterozoic at 1802±28 Ma may represent the post-orogenic stage in North Altun region.
Key words: northern Altun region    LA-ICP-MS zircon U-Pb dating    Paleoproterozoic    tectonic thermal event    

北阿尔金地处青藏高原北部,北接塔里木地块南缘,南与柴达木盆地相邻,在区域构造上处于阿尔金走滑断裂北段与阿尔金北缘断裂所夹持的区域(图 1),是塔里木克拉通变质基底出露的主要地区之一[1]。阿尔金北缘断裂不仅是研究区内规模最大的呈东西走向的断裂构造,也是重要的地质界线,断裂南侧为阿尔金早古生代俯冲增生杂岩带,断裂北侧为阿尔金地区出露最老的太古宙变质基底米兰岩群(或阿克塔什塔格杂岩),也是塔里木盆地东南缘变质基底的组成部分[2]。由于塔里木盆地被沙漠广泛覆盖,其变质基底主要出露在盆地周缘,包括西南缘的铁克里克—西昆仑地区,西北缘的阿克苏—柯坪地区,东北缘的库鲁克塔格—库尔勒地区,以及本文研究的盆地东南缘的北阿尔金地区(图 1)。前人对米兰岩群的年代学研究显示,这些深变质岩石不同于一般意义的变质基底,明显遭受了多期构造热事件的影响[1]。已有的数据显示,米兰群共记录了3期热事件:第一期是具有TTG性质的片麻状花岗岩,其年龄为2.8~2.6Ga[3-8];第二期具有深成花岗岩的侵入和双峰式岩浆作用,年龄为2.45~2.35Ga;第三期为角闪岩相-麻粒岩相变质作用和部分熔融作用及花岗岩岩浆活动,年龄为2.0~ 1.8Ga[5]。但李惠民等[8]得到花岗质片麻岩的锆石U-Pb下交点年龄为1.96Ga,推断其为岩体形成后遭受的一次变质叠加事件的时代。张建新等[1]依据塔里木盆地东南缘安南坝群中含砾砂岩的碎屑锆石中出现的1.92Ga年龄峰,认为其碎屑物质主要来源于下伏的太古宇—古元古界米兰岩群和相关的深成侵入体。到目前为止,该区还没有发现与之相关的岩浆作用,即出露岩体。因此,对于2.0~1.8Ga的热事件在塔里木板块东南缘还没有直接的证据。如果存在2.0~1.8Ga的岩体,将更直接地确定塔里木东南缘古元古代热事件的存在,对于研究塔里木板块的构造演化具有重要的意义。本文对侵位于阿尔金北缘早前寒武系中的花岗岩体进行锆石U-Pb定年研究,并结合野外岩石组合及其相互关系,对该区古元古代地质事件提出新的时代约束,为塔里木与其他克拉通的对比研究提供新的线索。

图 1 塔里木盆地周缘及邻区前寒武纪基底分布(据参考文献[1]修改) Fig.1 Distributions of Precambrian metamorphic basement around the Tarim basin and adjacent areas
1 区域地质背景

阿尔金山可划分为阿北地块、红柳沟-拉配泉早古生代蛇绿混杂岩带、中阿尔金地块、南阿尔金早古生代蛇绿混杂岩带四部分[9-11],阿北地块与红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带构成地理意义上的北阿尔金地区[12]。喀腊大湾研究区位于北阿尔金地区中东段,主要由2套地层组成:① 阿尔金北缘断裂以北出露的最老变质基底岩石,即太古宇米兰群(西段)和达格拉格布拉克群(东段),为一套中、高温变质的高角闪岩相-麻粒岩相变质岩系[5],岩性为麻粒岩、变粒岩、钾长片麻岩、斜长角闪岩、条带状混合岩等[2],构成阿北地块的主体;② 主要分布于阿尔金北缘断裂南侧的早古生代斯米尔布拉克组及卓阿布拉克组浅(未)变质火山沉积岩系,岩性主要为流纹岩、英安岩、安山岩、玄武岩和中酸性火山凝灰岩,少量砂砾岩、细砂岩、泥岩、泥灰岩等[13]。研究区内构造线以近东西向为特征(图 2),主干断裂主要为东西向,一级断裂有喀腊达坂断裂和阿尔金北缘断裂,呈东西向横贯研究区南北两侧;二级断裂有白尖山断裂,呈东西向贯穿研究区中北部;次级小断裂非常发育,呈北东东向和北西向,断裂性质以压性、压扭性为主。其中阿尔金北缘断裂规模巨大,出露于研究区北部,是太古宇与下古生界之间的界线[14]

图 2 北阿尔金喀腊大湾地区地质简图与采样位置 Fig.2 Sketch geological map of Kaladawan in northern Altun region and sampling locations 1—太古宇达格拉格布拉克组;2—震旦系金雁山组;3—上寒武统卓阿布拉克组;4—上寒武统斯米尔布拉克组;5—上石炭统因格布拉克组;6—第四系;7—大理岩透镜体;8—早古生代花岗闪长岩;9—早古生代花岗岩;10—早古生代闪长岩;11—辉绿-辉长岩脉;12—韧脆性变形带;13—采样点
2 样品采集和岩石学特征

此次研究的样品采集于阿尔金北缘断裂北侧喀腊大湾地区阿北银铅矿沟口,太古界达格拉格布拉克组中。采样点坐标为北纬39°09'49.95″、东经91° 39'48.87″。样品岩性为肉红色正长花岗岩(A233-1)和灰白色花岗片麻岩(A233-2)(图版Ⅰ-ad),正长花岗岩与花岗片麻岩体呈侵入接触(图版Ⅰ-c),正长花岗岩体中见暗色辉长岩捕虏体(图版Ⅰ-ad),大小为10~30cm。花岗片麻岩变形强烈,暗色矿物呈定向排列(图版Ⅰ-d)。

图版Ⅰ a、b.正长花岗岩体,其中见辉长岩包体;c.花岗片麻岩与正长花岗岩侵入接触;d.花岗片麻岩体;e.正长花岗岩样品;f.花岗片麻岩样品 PlateⅠ  

正长花岗岩(A233-1):岩石呈浅肉红色,中细粒半自形结构,块状构造(图版Ⅰ-e)。主要矿物成分为石英、条纹长石、微斜长石、斜长石和黑云母,副矿物为锆石、磷灰石、榍石等。其中,石英呈他形粒状分布于其他矿物颗粒之间,含量为30%左右,波状消光,部分石英被细粒化,反映岩石经历了轻微变形;条纹长石呈宽板状,含量为20%~25%,条纹双晶发育(图 3-a);微斜长石呈粒状和板状,含量为10%~15%,格子状双晶发育(图 3-b);斜长石呈半自形板状,含量约为20%,样品中长石表面浑浊呈轻微的绢云母化和高岭土化,呈尘土状,局部被绿泥石、绿帘石交代;黑云母呈片状,含量约为5%,具淡黄色-深褐色的多色性。

图 3 正长花岗岩和花岗片麻岩显微镜下照片 Fig.3 Microphotographs of the syenogranite and granitic gneiss in the study area Q—石英;Kfs—钾长石;Pl—斜长石;Bi—黑云母;Pth—条纹长石;Mic—微斜长石;Cal—方解石

花岗片麻岩(A233-2):岩石呈灰白色(图版Ⅰ-f),片麻状构造,中粗粒结构,主要矿物组合为钾长石(30% ~35%)、斜长石(25% ~30%)、石英(约20%)、角闪石(约5%),还存在蚀变产生的碳酸盐矿物,如方解石(5%~8%)和少量的黑云母(绿泥石化)、锆石、磷灰石。其中,钾长石主要由条纹长石和微斜长石组成,部分被蚀变为绿泥石,矿物曾受到较强的动力变质作用影响,片状矿物呈定向排列,石英有压碎和强烈的波状消光(图 3-cd)。

3 分析方法

锆石分选在河北省廊坊市地质勘探技术服务有限公司完成。岩石样品粉碎后,经淘洗、磁选和重液分选分离出锆石,然后在双目镜下挑出不同晶形、表面平整的锆石,制备锆石样品靶。在进行LA-ICP-MS测试前,通过锆石反射光、透射光和阴极发光(CL)图像观察锆石的晶体形态和内部结构,以选择测试分析的最佳点位。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室矿床地球化学分室完成,测试仪器为电感耦合等离子体质谱计(Icap Qc)和激光剥蚀系统(Resonetics-M50)联机,激光器为193nm ArF准分子激光器,激光剥蚀束斑直径为33μm,剥蚀频率10Hz,剥蚀样品的深度为20~40μm,测试过程中以标准锆石91500(206 Pb/238 U年龄为1065.4± 0.6Ma)作为外标进行元素分馏校正[15],以标准锆石Plešovice(206 Pb/238 U年龄为337.13±0.37Ma)为盲样监控数据质量[16]。NIST SRM 612作为信号漂移矫正,以标准锆石91500作为外标,以29 Si为内标测定主量和微量元素含量。样品同位素比值及测试数据经过ICPMSDataCal软件处理完成[17],具体分析条件及流程详见参考文献[18],普通铅校正采用An⁃ derson方法[19],年龄计算及谐和图的绘制采用Isoplot程序完成[20]

4 分析结果 4.1 正长花岗岩(A233-1)

正长花岗岩样品中的锆石多呈椭圆或不规则状,颗粒较大,粒径大多为80~120μm,多数长宽比为1.5: 1~2: 1。阴极发光图像显示,大部分锆石晶形不完整,自形-半自形结构,颜色较暗,具有明显的面状和斑杂状分带,部分锆石具有不明显的韵律环带,个别锆石有明显的残留岩浆环带,显示岩浆锆石的特点(图 4-a)。正长花岗岩锆石共分析了24个点,其中4个点测试误差较大,为无效测点,有效测点为20个。有效测点的数据点都落在谐和线上或其附近(图 4-a),表明这些锆石颗粒在形成后U-Pb同位素体系是封闭的,没有发生Pb同位素的丢失或U的加入,说明样品的锆石U-Pb年龄在误差范围内可信。20个有效测点获得的207Pb/206Pb年龄变化于1924±15~2613±44Ma之间(表 1),以1903±13Ma(n=6)和2506±55Ma(n=9)2组年龄较明显和集中(图 4-a)。

图 4 正长花岗岩(a)和花岗片麻岩(b)锆石U-Pb年龄谐和图及阴极发光(CL)照片 Fig.4 U-Pb concordia diagrams and CL images of zircons from syenogranite (a) and granitic gneiss (b) and weighted mean 207Pb/206Pb age
表 1 正长花岗岩和花岗片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素测年结果 Table 1 LA-ICP-MS U-Th-Pb data of zircons from the syenogranite and granitic gneiss

古元古代晚期(1903±13Ma)锆石无继承核,部分具有岩浆环带(图 4-a)。Th含量为58×10-6~298× 10-6,Th/U平均值为0.40(表 1),稀土元素配分模式显示轻稀土元素亏损、重稀土元素富集的特点,(Yb/Gd)N=15.18~115.39(表 2),重稀土元素分异明显,且具有强烈的负Eu异常和正Ce异常(图 5-a),表明该组锆石为岩浆成因[21-22],因此,1903±13Ma的年龄代表了该岩体的结晶年龄。前人研究显示,米兰群记录有2.0~1.8Ga的角闪岩相-麻粒岩相变质作用、部分熔融作用及花岗质岩浆活动[5],因此该岩体可能代表了该区2.0~1.8Ga的花岗质岩浆的侵入活动。

表 2 正长花岗岩和花岗片麻岩锆石稀土元素分析结果 Table 2 REE compositions of the inherited zircons from syenogranite granitic gneiss
图 5 正长花岗岩(a)和花岗片麻岩(b)稀土元素球粒陨石标准化配分曲线 Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns of zircons from the syenogranite (a) and granitic gneiss (b)

新太古代(2506±55Ma)继承锆石大部分具有核边结构,部分核部锆石有残留的岩浆环带,边部锆石岩浆环带不同程度地消失,部分无或弱分带的边部区域切割核部的岩浆环带(图 4-a)。微量元素分析结果显示,其具高的Th含量和Th/U值(表 1图 5-a),Th为126×10-6~495×10-6,Th/U值为0.19~ 0.66。稀土元素配分模式显示轻稀土元素亏损、重稀土元素富集的特点,(Yb/Gd)N=9.40~48.58(表 2),重稀土元素分异程度较大,且具明显的负Eu异常,部分锆石显示负Ce异常。局部残留的岩浆环带、高的Th含量和Th/U值(>0.1)、负Eu异常、重稀土元素富集等特点表明,该组锆石为岩浆成因,经历了一定程度的变质重结晶作用[21-22]。由于测点均位于锆石核部附近,其年龄值代表了源区残留锆石的年龄。

4.2 花岗片麻岩(A233-2)

花岗片麻岩样品中的锆石多呈椭圆或不规则状,少数为长柱-柱状,粒径差别较大,为30~ 100μm,多数长宽比为1:1~2:1。阴极发光图像(图 4-b)显示,大部分锆石晶形不完整,总体颜色较暗,结构复杂,自形-半自形都有发育,韵律环带、面状和斑杂状分带都有出现,部分锆石核边结构明显,具有明亮的核部。花岗片麻岩锆石共分析了24个点,其中3个点测试误差较大,为无效测点,有效测点为21个。21个有效测点的数据点都分布在谐和线上或其附近,表明这些锆石颗粒在形成后U-Pb同位素体系是封闭的,没有发生Pb同位素的丢失或U的加入,样品的锆石UPb年龄在误差范围内可信。21颗锆石的207Pb/206Pb年龄变化于1721±34~1950±44Ma之间,年龄加权平均值主要分为2组:中元古代(1802±28Ma,n=16)和古元古代(1932±32Ma,n=5)。

第一组年龄(1802±28Ma)的锆石无继承核,岩浆环带模糊,部分锆石具有变质重结晶边。微量元素分析结果显示,Th含量为59×10-6~569×10-6,Th/U值为0.02~0.56(表 1),平均值为0.31,锆石的稀土元素总量为16.44×10-6~414.65×10-6表 2),在球粒陨石标准化的稀土元素配分图解(图 5-b)上,主体显示轻稀土元素亏损、重稀土元素富集的左倾配分模式,以及Ce的正异常和Eu的负异常,显示岩浆锆石特征。1802±28Ma应代表花岗片麻岩原岩的结晶年龄。

第二组年龄(1932±32Ma)的锆石无继承核,部分内部显示面状分带,边部发育比较亮的变质重结晶边(图 4-b)。Th含量为56×10-6~161×10-6,Th/U值为0.07~0.22(表 1),平均值为0.11,锆石的稀土元素总量变化于11.82×10-6~95.65×10-6之间(表 2),总体低于古元古代(1802±28Ma)锆石的稀土元素总量,这是由于Th较U、轻稀土元素较重稀土元素具有更大的离子半径,在变质重结晶作用过程中Th和轻稀土元素更容易被逐出锆石的晶格,因此,变质重结晶锆石具有较低的Th含量、Th/U值、重稀土元素分异程度大等特点[22-24]。稀土元素配分模式显示,轻稀土元素亏损,重稀土元素富集,(Yb/Gd)N =15.99~39.12,重稀土元素分异程度较小,且具较弱的负Eu异常和正Ce异常(图 5-b)。上述特征显示该组锆石为变质锆石。

5 讨论 5.1 北阿尔金地区古元古代岩浆活动时间

正长花岗岩的锆石形态和Th/U值说明其为岩浆锆石,在锆石U-Pb年龄谐和图上分析点都位于谐和线上或其附近(图 4-a),说明锆石颗粒在形成后U-Pb同位素体系没有受到外界的干扰,锆石的U-Pb年龄可信。较年轻的一组年龄数据为1903±13Ma,为岩体的侵位年龄。样品中含有较多的古老基底的锆石,说明正长花岗岩的岩浆源区可能有太古宇米兰群古老基底物质的加入,岩体中发育的辉长岩捕虏体也说明了混合作用的存在(图版Ⅰ-a),因此,2506±55Ma的年龄为熔融过程中源区残留的部分基底古老锆石的年龄。花岗片麻岩锆石年龄为1802±28Ma,代表了岩体的侵位时代。1911~1951Ma的锆石年龄,说明岩浆侵位过程中可能捕获了部分正长花岗岩的物质并使其中的锆石发生了一定程度的变质作用,显示变质锆石的特征。该样品中未出现古老基底的年龄记录,说明岩浆源区部分熔融程度较高或源区较深。

5.2 阿尔金地区古元古代岩浆活动及其构造背景

目前在阿尔金地区发现的太古宙年龄记录都位于阿尔金北缘断裂北部的米兰群中,如米兰群英云闪长质片麻岩的岩浆锆石年龄为2604Ma,二长花岗岩的岩浆锆石年龄为2830Ma左右,花岗片麻岩的岩浆锆石年龄为2396Ma[3-5, 8],并在岩浆锆石中获得3574~3665Ma的继承锆石年龄,是迄今为止在中国西北地区获得的最老的岩石年代学记录[5, 8]。Gehrels等[6]报道了侵位于米兰群中正长岩的锆石U-Pb年龄为1870±7Ma,属于古元古代。同时,TTG片麻岩的锆石变质增生边和副片麻岩中变质锆石年龄分别为1978Ma和1986Ma,代表了变质及深熔事件的时代[5]。张建新等[1]对塔里木东南缘出露的塔里木板块变质基底安南坝群的研究显示,碎屑锆石年龄集中在1.92Ga左右,少量在2.0~2.4Ga之间,锆石具有明显的振荡环带,为岩浆成因,少量锆石显示变质成因的特点,表明其碎屑物质主要来源于下伏太古宇—古元古界米兰群和相关的深成侵入体,暗示1.9Ga左右的岩浆作用在阿尔金地区广泛存在。刘函等[25]对阿北地块米兰群片麻岩锆石年代学的研究显示,阿尔金地区古元古代(2.0Ga)存在一期重要的混合岩化事件。

总结前人的研究结果,可以确认米兰群中共记录有2.8~2.6Ga、2.45~2.35Ga、2.0~1.8Ga三期热事件[1]。其中2.0~1.8Ga的岩浆作用一直没有发现相关的岩体,本次研究直接获得了正长花岗岩岩体的形成年龄为1.90Ga,证实了塔里木东南缘古元古代岩浆作用的存在,其可能与Columbia超大陆早期形成过程中的汇聚作用有关,对其深入研究能够获得该期岩浆活动的构造背景、源区特征、岩浆演化特征等重要信息。

塔里木东南缘早前寒武纪地质事件序列可归纳为前造山阶段的地质事件(2.40~2.35Ga)、俯冲阶段的岩浆事件及孔兹岩系形成(2.15~2.10Ga)、主造山期的地质事件(2.05~1.93Ga)、后造山伸展阶段的岩浆活动(1.87~1.85Ga)[26]。陆松年等[4]提出,2.0~ 1.80Ga期间与造山运动有关的重大事件群在塔里木克拉通周缘表现明显。因此,本文花岗片麻岩(1802±28Ma)的年龄值可能代表了该地区后造山伸展阶段的岩浆活动时代,为该时期造山作用在北阿尔金喀腊大湾地区的响应,而正长花岗岩是主造山期的岩浆活动记录,并经历了后造山伸展阶段的岩浆活动的叠加。

5.3 塔里木板块周缘古元古代构造-热事件

塔里木盆地腹地广泛被中—新生代巨厚沉积物覆盖,仅在盆地周缘山系零星出露前寒武纪基底变质岩系[27]。研究显示,2.0~1.8Ga的岩浆-热事件不但在阿尔金地区存在,在塔中地区不同沉积层位的碎屑锆石也都发现有2.0~1.8Ga的年龄数据,如盆地中央航磁异常带井下花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为1908.2±8.6Ma,表明盆地内部可能存在古元古代构造热事件形成的古老花岗岩基底[28]。在塔里木盆地东北缘库鲁克塔格地区(图 1)出露的太古宙基底TTG灰色片麻岩的年龄为2.5~2.6Ga[29-32]。库尔勒铁门关地区高级变质岩中的锆石U-Pb年代学研究证实,该区存在2370Ma、1890~1850Ma两期构造-热事件[33]。库鲁克塔格地区不整合于原兴地塔格群之下的红卫庄花岗片麻岩锆石U-Pb年龄为1943±6Ma,也是古元古代晚期构造-热事件在该区的反映[27, 34]。盆地西南缘的铁克里克地区(图 1)斜长角闪岩的Sm-Nd、U-Pb年龄为2.83~2.58Ga[35],玉龙喀什河一带变质辉长岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为2.67Ga[36],二长花岗岩的年龄为2426±23Ma,其中锆石变质边的年龄为2.0~1.9Ga[5, 31]。盆地西北缘的柯坪—阿克苏地区(图 1),片麻岩的Sm-Nd全岩等时线年龄值为2656±204Ma[2]。阿克苏群蓝片岩碎屑锆石年龄为2501Ma和1924Ma,指示了基底岩石的形成或变质时代[27, 37]

综上可以看出,塔里木盆地内部和周缘广泛发育2.6~2.5Ga的TTG片麻岩及2.0~1.8Ga的变质事件,与本文的研究结果一致。因此,塔里木盆地周缘出露的基底变质岩系岩石组成、形成和变质时代、形成背景具有一致性[27]

进一步的研究显示,在塔里木板块相邻地块中也存在有2.0~1.8Ga作用的构造-热事件。梅华林等[38]获得甘肃北山白湖地区花岗质岩石的锆石UPb谐和年龄和Pb-Pb表面年龄为2000~1660Ma,反映阿北-敦煌地块北缘存在古元古代构造-热事件。修群业等[39-40]对金昌西北部龙首山岩群奥长花岗岩研究显示,其具有典型的TTG深熔岩套的特征,形成于2.1~1.9Ga,是该区早前寒武纪构造-热事件的反映。陇县—关山地区陇山杂岩体内部出露的TTG片麻岩锆石U-Pb年龄存在1.90Ga、2.35Ga和2.50Ga三组峰值,指示了陇山杂岩经历了1.9Ga的透入性变质事件及2.35Ga和2.50Ga的岩浆事件[41]。对北祁连东段红土堡辉绿岩墙的锆石年代学研究也发现了2692~1697Ma的捕获锆石年龄信息[42]。因此,在塔里木板块相邻地块中的碎屑锆石和岩浆锆石年龄也记录了古元古代的构造热事件信息,与本文的年龄信息可以对比,表现在2.0~1.8Ga上述地区广泛发生以角闪岩相-麻粒岩相变质作用、部分熔融作用、花岗质岩浆作用为特征的构造-热事件,其可能与Columbia超大陆汇聚过程有关[43-44],同时使塔里木地块、阿拉善地块、柴达木地块、祁连地块等微地块在古元古代—中元古代形成一个统一的地块[45]

6 结论

(1)正长花岗岩的锆石LA-ICP-MS锆石UPb年龄主要分为2组:1903±13Ma和2506±55Ma。其中1903±13Ma代表了该岩体的侵位结晶年龄,证实了阿尔金北缘1.9Ga岩浆作用的存在;2506 ± 55Ma的继承锆石年龄说明岩浆源区有太古宙古老基底物质的加入。

(2)古元古代末期(1802±28Ma)形成的花岗质片麻岩,代表了阿尔金地区古元古代后造山伸展阶段的岩浆活动,可能与区域上2.0~1.8Ga板块汇聚-碰撞造山后的构造环境转换过程中的岩浆作用有关。

(3)塔里木克拉通东南缘古元古代与Columbia超大陆汇聚有关的岩浆活动记录,表明阿北地块所在的塔里木板块可能是Columbia超大陆的组成部分之一。此次研究结果有助于建立该区早前寒武纪岩浆活动序列和年代格架,为探讨中国西部地区的地壳演化,以及与华北、扬子早前寒武纪变质基底的对比提供了新的依据。

致谢: LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和数据分析得到中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室矿床地球化学分室赵葵东教授和刘国奇博士的悉心指导和帮助,在此致以衷心的感谢。

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