滇西澜沧江南段小湾地区崇山岩群LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义
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  地质通报  2018, Vol. 37 Issue (6): 1006-1014  
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徐云飞, 刘军平, 丛峰, 孙柏东, 黄晓明. 滇西澜沧江南段小湾地区崇山岩群LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义[J]. 地质通报, 2018, 37(6): 1006-1014.
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Xu Y F, Liu J P, Cong F, Sun B D, Huang X M. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the Chongshan Group in the Xiaowan area along the southern section of the Lancang River in western Yunnan and its geological significance[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(6): 1006-1014.
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基金项目

中国地质调查局项目《云南省1:5万诗礼、犀牛街、大河、老家库、哨街五幅区域地质矿产调查》(编号:12120114060201)

作者简介

徐云飞(1991-), 男, 在读硕士生, 矿产普查与勘探专业。E-mail:1303885417@qq.com

文章历史

收稿日期: 2017-03-30
修订日期: 2017-08-06
滇西澜沧江南段小湾地区崇山岩群LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义
徐云飞1 , 刘军平2 , 丛峰3 , 孙柏东2 , 黄晓明2     
1. 昆明理工大学国土资源工程学院, 云南 昆明 650093;
2. 云南省地质调查院, 云南 昆明 650216;
3. 中国地质调查局成都地质调查中心, 四川 成都 610081
摘要: 滇西崇山岩群一直被认为是元古宙的大陆地壳-结晶基底,但至今无精确的年龄依据。对滇西澜沧江南段小湾地区崇山岩群的5件样品(糜棱岩化斜长变粒岩、黑云斜长角闪岩、片麻岩、糜棱岩化花岗质片麻岩、糜棱岩化黑云斜长变粒岩)进行锆石U-Pb定年。5件样品的锆石阴极发光图像显示,锆石有明显的生长振荡环带,指示岩浆成因。5件样品锆石的206Pb/238U年龄加权平均值分别为239.4±3.8Ma、248.4±4.3Ma、237.1±5.7Ma、268.7±3.2Ma、238.4±5.5Ma。根据野外地质特征和年龄数据,认为滇西澜沧江南段小湾地区崇山岩群是不同时代、不同岩性的岩体/地层(二叠系、三叠系)经后期变质作用形成的一套正变质岩,并不全是古老基底岩石出露。
关键词: 崇山岩群    LA-ICP-MS锆石U-Pb定年    小湾    澜沧江南段    滇西    
LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the Chongshan Group in the Xiaowan area along the southern section of the Lancang River in western Yunnan and its geological significance
XU Yunfei1, LIU Junping2, CONG Feng3, SUN Baidong2, HUANG Xiaoming2     
1. Faculty of Land and Resource, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, Yunnan, China;
2. Yunnan Institute of Geological Survey, Kunming 650216, Yunnan, China;
3. Chengdu Center of China Geological Survey, Chengdu 610081, Sichuan, China
Abstract: This paper focuses on the LA-ICP-MS U-Pb ages of the zircons of five samples(mylonitization plagioclase leptynite, bio-tite amphibolites, gneiss, mylonitization granitic gneiss, and mylonitization biotite amphibolites)from the Chongshan Group in the Xiaowan area along the southern section of Lancang River of western Yunnan.Cathodoluminescence images of five samples reveal that these zircon crystals generally have oscillatory zoning, implying their magatic genesis.One hundred and two analyses of five sam-ples yielded concordance, with their weighted average ages being 239.4±3.8Ma, 248.4±4.3Ma, 237.1±5.7Ma, 268.7±3.2Ma, and 238.4±5.5Ma.According to geological characteristics and available age data, it is considered that the so-called Chongshan Group in the Xiaowan area is orthometamorphite composed of various parent components with different ages rather than entirely Proterozoic crystalline basement rocks as previously considered.
Key words: Chongshan Group    LA-ICP-MS zircon U-Pb dating    Xiaowan    southern section of Lancang River    western Yunnan    

崇山岩群泛指北起碧江,向南经崇山至凤庆、云县一带分布的变质岩,包括石榴矽线黑云斜长片麻岩、含榴矽线黑云片岩、黑云二长变粒岩、斜长角闪岩、混合岩化斜长黑云石英片岩、黑云斜长变粒岩、黑云矽线片岩等,出露厚度大于2000m[1-3]

历年来崇山岩群被认为是区内古元古代的早期大陆地壳-结晶基底。前人认为崇山岩群是古元古代基底岩石,主要是依据区域对比、上覆地层及同位素年龄[3]。区域上,早期仅有的2个同位素年龄数据:斜长角闪岩的Nd同位素模式年龄集中于1000~1100Ma,片麻岩集中于1600~1900Ma[1]。有学者认为,崇山岩群至少可分为三部分:一部分是与大勐龙岩群相当的深变质岩,包括花木岭组的大部分;一部分是糜棱岩化的临沧花岗岩;另一部分是浅变质岩,包括田房组、川塘组和少部分花木岭组,它们可能是变质泥盆系[1]。原认为是古老基底岩石的崇山岩群越来越多地被证实为变质变形的年轻地层和岩体。由此可见,当前无有效证据表明崇山岩群这套变质岩是古元古代基底岩石。

为探讨大勐龙岩群的时代、性质等关键地质问题,在云南省1:5万犀牛街、老家库、哨街三幅区域地质矿产调查子项目的基础上,选取原定为崇山岩群的岩石为研究对象,采用激光剥蚀-电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)原位微区分析技术,对崇山岩群进行锆石U-Pb年代学研究,限定其原始时代和物质来源,探讨小湾地区崇山岩群是否为古老的基底岩石,并尝试提出一种新的思路理解和认识澜沧江南段小湾地区的崇山岩群。

图 1 研究区大地构造简图 Fig.1 Geological tectonic sketch map of the study area 1—一级界线;2—二级界线;3—三级界线;4—断裂;5—大地构造编号;6—研究区范围;Ⅶ-5—昌都-兰坪-思茅地块;Ⅶ-6—乌拉乌拉-澜沧江结合带;Ⅶ-7—崇山-临沧地块;Ⅶ-5-2—昌都-兰坪-思茅地块(S-T);Ⅶ-6-3—澜沧江俯冲增生杂岩(Pt2-T);Ⅶ-7-1—碧罗雪山-崇山变质基底杂岩(T-K);Ⅶ-7-2—临沧岩浆弧(P-T)
1 地质背景与样品

研究区位于昌都-兰坪-思茅地块、乌兰乌拉-澜沧江结合带、崇山-临沧地块3个二级构造单元的聚合区(图 1)。由于所处的构造位置较特殊,区内的构造较复杂,火成岩出露情况也较丰富。研究区内崇山岩群大部分与侵入体呈侵入接触关系,侵入体包括:晚二叠世二长花岗岩(ηγP2)、花岗闪长岩(γδP2);晚三叠世二长花岗岩(ηγT3);晚白垩世白云母花岗岩(γmK2)等(图 2)。区内崇山岩群分为a、b段,a段岩性为灰色片麻岩、花岗质片麻岩、斜长角闪岩,为一套正变质岩;b段岩性为深灰色、灰色黑云斜长变粒岩、二云斜长片麻岩、二云石英片岩、黑云斜长片麻岩、含矽线(石榴子石)长石二云石英片岩、二云片岩、矽线黑云片岩、绢云千枚岩等。区内构造活动强烈,崇山岩群受多期构造变形变质的叠加改造,均表现为强烈的糜棱岩化。

图 2 研究区地质简图 Fig.2 Geological map of the study area 1—漾江组;2—麦初箐组;3—挖鲁八组;4—崇山岩群b段;5—崇山岩群a段;6—晚白垩世粗粒白云母花岗岩;7—晚三叠世粗粒二长花岗岩;8—晚三叠世中粒二长花岗岩;9—晚三叠世细粒二长花岗岩;10—晚二叠世中粒二长花岗岩;11—晚二叠世中粒花岗闪长岩;12—地质界线;13—岩相界线;14—断层;15—采样位置;16—样品编号;17—江流

用于锆石U-Pb年龄测定的5件样品为糜棱岩化斜长变粒岩(D0006-1)(图版Ⅰ-ab)、黑云斜长角闪岩(D0007- 1)(图版Ⅰ- cd)、片麻岩(D1050-1)(图版Ⅰ-ef)、糜棱岩化花岗质片麻岩(D1051-1)(图版Ⅱ-ab)和糜棱岩化黑云斜长变粒岩(D6714-1)(图版Ⅱ-cd),采样位置见图 2

图版Ⅰ   PlateⅠ   a.糜棱岩化斜长变粒岩宏观照片;b.糜棱岩化斜长变粒岩显微照片;c.黑云斜长角闪岩宏观照片;d.黑云斜长角闪岩显微照片;e.片麻岩宏观照片;f.片麻岩显微照片
图版Ⅱ   PlateⅡ   a.糜棱岩化花岗质片麻岩宏观照片;b.糜棱岩化花岗质片麻岩显微照片;c.糜棱岩化黑云斜长变粒岩宏观照片;d.糜棱岩化黑云斜长变粒岩显微照片
2 分析方法

锆石分选在河北区域地质矿产调查研究所实验室完成,原岩样品粉碎后,淘洗去除轻矿物部分,将得到的重砂部分经电磁选后得到含有少量杂质的锆石样品,最后在双目镜下挑选出锆石晶体。选择晶形较好,无裂纹的锆石制成环氧树脂样品靶,打磨样和抛光样品靶,使锆石的中心部位暴露出来。拍摄锆石反射光、透射光和阴极发光(CL)显微图像,以其为依据在测定中选择合适的颗粒及其区域。

锆石U-Pb同位素测定在中国地质大学利用LA-ICP-MS分析完成。激光剥蚀系统为GeoLas 2005,ICP-MS为Agilent 7500a。激光剥蚀过程中采用氦气作为载气、氩气为补充气以调节灵敏度,二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合。在等离子体中心气流(氩+氦)中加入少量氮气,以提高仪器灵敏度、降低检出限和改善分析精密度[4]。激光剥蚀系统配置了使激光脉冲频率低达1Hz的信号平滑装置,可使系统获得光滑的分析信号[5]。每个时间分辨分析数据包括20~30s的空白信号和50s的样品信号。对分析数据的离线处理采用软件ICPMS⁃DataCal完成[6-7]

锆石微量元素含量利用USGS参考玻璃NIST610作为外标、Si作内标的方法进行定量计算。U-Pb同位素定年中采用锆石标准91500作外标进行同位素分馏校正,每分析5个样品点,分析2个91500。对于与分析时间有关的U-Th-Pb同位素比值漂移,利用91500的变化采用线性内插的方式进行校正[7]。标准锆石91500的U-Th-Pb同位素比值推荐值据Wiedenbeck等[8]。锆石U-Pb谐和图绘制和加权平均计算用Isoplot3.0版本程序完成[9]

3 U-Pb同位素测定结果

从糜棱岩化斜长变粒岩(D0006-1)、黑云斜长角闪岩(D0007-1)、片麻岩(D1050-1)、糜棱岩化花岗质片麻岩(D1051-1)、糜棱岩化黑云斜长变粒岩(D6714-1)分选出较多的锆石颗粒,大多数锆石为30~150μm,糜棱岩化斜长变粒岩(D0006-1)分选出的锆石少部分呈圆状、次圆状,其余为短柱状、块状;黑云斜长角闪岩(D0007-1)、片麻岩(D1050-1)、糜棱岩化花岗质片麻岩(D1051-1)、糜棱岩化黑云斜长变粒岩(D6714-1)分选出的锆石均呈短柱状、块状。阴极发光(CL)图像显示,锆石具有单一的内部结构,有明显的岩浆结晶振荡环带,且外部形态显示它们经过了不同程度地磨蚀(图 3)。CL图像揭示其均为岩浆成因的锆石。

图 3 U-Pb测年样品代表性锆石阴极发光(CL)图像和分析点位 Fig.3 CL images of zircons with analyzed spots from U-Pb dating samples

对糜棱岩化斜长变粒岩、黑云斜长角闪岩、片麻岩、糜棱岩化花岗质片麻岩、糜棱岩化黑云斜长变粒岩5件样品共测定了138颗锆石,得到138个数据,Th/U值为0.3~1.4,其中36个数据的谐和度较低,不参加206Pb/238U年龄加权平均计算,也未在U-Pb谐和图中显示。全部的同位素比值及年龄结果列于表 1。每个测点的年龄采用206Pb/238U年龄。均落在谐和线上或其附近(图 4)。糜棱岩化斜长变粒岩、黑云斜长角闪岩、片麻岩、糜棱岩化花岗质片麻岩、糜棱岩化黑云斜长变粒岩5件样品年龄加权平均值分别为239.4 ± 3.8Ma、248.4 ± 4.3Ma、237.1 ±5.7Ma、268.7±3.2Ma、238.4±5.5Ma。

图 4 测年样品锆石U-Pb谐和图 Fig.4 U-Pb concordia diagrams of zircons
表 1 测年样品LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析数据 Table 1 LA-ICP-MS zircons U-Th-Pb data
4 讨论 4.1 小湾地区原定“崇山岩群”的锆石年龄

锆石中含有长周期的放射性元素U和Th,对U-Th-Pb系统有极高的封闭温度(>900℃)及极低的普遍铅含量而成为理想的定年首选对象[10]。5件样品的锆石阴极发光图像显示,锆石具有明显的岩浆结晶振荡环带,表明它们是岩浆成因锆石。

糜棱岩化斜长变粒岩(D0006-1)的锆石U-Pb年龄加权平均值为239.4±3.8Ma,为三叠纪;黑云斜长角闪岩(D0007-1)的年龄加权平均值为248.4±4.3Ma,为三叠纪;片麻岩(D1050-1)的年龄加权平均值为237.1±5.7Ma,为三叠纪;糜棱岩化花岗质片麻岩(D1051- 1)的年龄加权平均值为268.7 ±3.2Ma,为二叠纪;糜棱岩化黑云斜长变粒岩的(D6714-1)年龄加权平均值为238.4±5.5Ma,为三叠纪。本次研究的锆石年龄数据分布在237~ 268Ma之间,并未得出与前人研究的崇山岩群中斜长角闪岩的Nd同位素模式年龄(1000~1100Ma)、片麻岩的Nd同位素模式年龄(1600~1900Ma)接近的年龄数据。

4.2 小湾地区崇山岩群是古老的基底岩石?

崇山岩群(崇山群)于20世纪60年代初期由云南省地质局区调队三分队创名。1:20万永平幅新建3个组,即川塘组、天房组、花木岭组,大体与原变质岩组划分的上、中、下3段对应。此后,崇山岩群一直使用至今。

崇山岩群的时代划分众说纷纭,主要倾向于归入前寒武纪元古宙及古生代。崇山岩群被认为是古元古代的主要依据是早期的2个同位素年龄,即斜长角闪岩的Nd同位素模式年龄集中于1000~1100Ma,片麻岩集中于1600~1900Ma[1, 3]。1:20万永平幅在川塘组中获三叶虫碎片,田房组中采获Nowakia sp.,川塘组中含丰富的“圆盘状”微体化石,故将崇山岩群划归古生界。然而,崇山岩群从命名至今,仅有极少数的同位素年龄依据,认为崇山岩群是古元古代基底岩石的主要依据是区域对比、上覆地层及极少数的同位素年龄。

随着本次地质调查研究的深入,在云南开展1:5万区域地质调查工作时,在小湾地区原认为古老基底岩石崇山岩群的不同地区采集了多个样品,证实原划为崇山岩群的斜长变粒岩、黑云斜长角闪岩、片麻岩、花岗质片麻岩、黑云斜长变粒岩实际为二叠纪、三叠纪火成岩经糜棱岩化后形成的一套正变质岩。

综上所述,前人认为是元古宙的基底岩石,本质上是不同时代、不同岩性的岩体或地层,由于后期地质作用使其变质变形,最终形成现今具有“古老”岩石面貌的岩石。后期地质作用之前,在当前定义的崇山岩群区域上可以在找到其不同时代、不同岩性的岩体或地层。

5 结论

(1) 小湾地区崇山岩群是不同时代、不同岩性的岩体或地层(如二叠系、三叠系)经过后期的糜棱岩化形成的一套正变质岩。

(2) 小湾地区崇山岩群为古老基底,岩石出露较少。本次研究认为,前人认为的崇山岩群是古老的基底岩石,实则是不同地壳层次、不同时代、不同岩性的岩体或地层经过后期的变质作用形成的具有“古老”岩石面貌的岩石。

致谢: LA-ICP-MS锆石U-Pb测年过程中得到中国地质大学(武汉)张东阳博士的帮助,审稿专家提出了宝贵的修改意见,在此一并致以衷心的感谢。

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