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  地质通报  2018, Vol. 37 Issue (9): 1607-1619  
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那福超, 宋维民, 刘英才, 汪岩, 付俊彧, 孙巍, 李林川, 武将伟, 葛锦涛, 谭红艳. 大兴安岭扎兰屯地区前寒武纪变质岩系年龄及其构造意义[J]. 地质通报, 2018, 37(9): 1607-1619.
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Na F C, Song W M, Liu Y C, Wang Y, Fu J Y, Sun W, Li L C, Wu J W, Ge J T, Tan H Y. Chronological study and tectonic significance of Precambrian metamorphic rocks in Zhalantun area of Da Hinggan Mountains[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(9): 1607-1619.
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基金项目

中国地质调查局项目《古亚洲构造域东段构造格局、演化历史研究和1:250万构造图编制》(编号:DD2017940201)、《太平洋构造域北段构造格局、演化历史研究和1:250万构造图编制》(编号:DD2017940202)、《大兴安岭成矿带突泉—翁牛特旗地区基础地质综合研究与片区总结》(编号:DD2016004801)、《国家地质数据库建设与整合(东北)》(编号:121201207000171401)和《内蒙古1:5万徐地营子等四幅区域地质矿产调查》(编号:12120113054100)

作者简介

那福超(1986-), 男, 硕士, 工程师, 从事区域地质构造研究。E-mail:350413595@qq.com

通讯作者

宋维民(1983-), 男, 硕士, 高级工程师, 从事大地构造、岩石学研究。E-mail:swmws@126.com

文章历史

收稿日期: 2018-01-20
修订日期: 2018-03-05
大兴安岭扎兰屯地区前寒武纪变质岩系年龄及其构造意义
那福超1 , 宋维民1 , 刘英才1 , 汪岩1 , 付俊彧1 , 孙巍1 , 李林川1 , 武将伟2 , 葛锦涛1 , 谭红艳1     
1. 沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心, 辽宁 沈阳 110034;
2. 五矿勘察开发有限公司, 北京 100010
摘要: 大兴安岭扎兰屯地区出露较多的前寒武纪变质岩系,包括先前认为是古元古代的兴华渡口群、新元古代的佳疙瘩组和新元古代—早寒武世的倭勒根岩群,但一直缺少精确的年代学依据。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,对这3个变质岩群的原岩时代进行了厘定。结果显示,兴华渡口群中绿泥石白云母片岩的锆石206Pb/238U年龄加权平均值为520.1±4.3Ma(n=11,MSWD=1.6),佳疙瘩组中长英质糜棱岩锆石206Pb/238U年龄加权平均值为512.0±2.9Ma,倭勒根岩群中绿泥绢云片岩最年轻锆石206Pb/238U年龄加权平均值为491.7±11.9Ma,年龄最密集区加权平均值为516.7±4.5Ma。锆石图像特征及Th/U值均显示岩浆型锆石特征。综上所述,扎兰屯地区出露的兴华渡口群、佳疙瘩组和倭勒根群形成时代均为早古生代早期,而非先前认为的“前寒武纪”。同时,上述年龄谱系表明,该地区在480~500Ma和500~530Ma存在2期强烈的岩浆活动,应与东北地区晚泛非期岩浆-变质事件有关。
关键词: 扎兰屯地区    前寒武纪    变质岩系    早古生代    
Chronological study and tectonic significance of Precambrian metamorphic rocks in Zhalantun area of Da Hinggan Mountains
NA Fuchao1, SONG Weimin1, LIU Yingcai1, WANG Yan1, FU Junyu1, SUN Wei1, LI Linchuan1, WU Jiangwei2, GE Jintao1, TAN Hongyan1     
1. Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources/Shenyang Center of Geological Survey, China Geological Survey, Shenyang 110034, Liaoning, China;
2. Minmetals Exploratiom & Development Co., Ltd., Beijing 100010, China
Abstract: A lot of Precambrian metamorphic rocks are exposed in the Zhalantun area of Da Hinggan Mountains, which include Paleoproterzoic Xinghuadukou Group, Neoproterozoic Jiageda Formation and Neoproterozoic-Early Cambrian Wolegen Group, how-ever, accurate chronological evidence has been lacking. Based on the LA-ICP-MS zircon U-Pb dating, the authors determined the original rock age of these three metamorphic groups. The results show that zircons from the chlorite muscovite schist in the Hinghua Dukou Group has a weighted average 206Pb/238U age of 520.1±4.3Ma, the weighted average 206Pb/238U ages of zircons from the Changliang mylonites in the Jiapigang Formation are 512.0±2.9Ma, the weighted mean 206Pb/238U age of the youngest zircons of the green-stone sericite schist in the Injalagenian rock mass is 491.7 ±11.9Ma, and the weighted average 206Pb/238U age of most intensive areas is 516.7±4.5Ma. The features of zircon images and Th/U values exhibit magmatic zircon characteristics. The above data indicate that the Xinghuadukou Group, Jiageda Formation and Wolegen Group were formed in Early Paleozoic rather than previously thought "Precambrian". At the same time, the above age pedigree indicates that there are two strong magmatic events in 480~500Ma and 500~530Ma in this area, which were related to the late Pan African metamorphic magmatic events in Northeast China.
Key words: Zhalantun area    Precambrian    metamorphic rocks    Early Paleozoic    

兴蒙造山带东段由多个微地块和地块间的构造带组成。对于微地块的定义,主要考虑是否有前寒武纪基底的存在。中国东北地区出露较多的“前寒武纪”变质杂岩,受条件所限,较早的地质工作者主要通过岩石变质程度和岩石组合进行前寒武纪变质杂岩时代的判别,但缺少可靠的年龄数据支持。近年来,有学者通过精确的同位素测年方法(SHRIMP、LA-ICP-MS等),对东北地区出露的诸多前寒武纪变质杂岩进行了测年,如兴华渡口群[1-5]、漠河群[6]、扎兰屯群[1, 7]、黑龙江岩群[8-10]、麻山岩群[11-13]、新开岭群[14-15]、风水沟群[15-16]、马家街群[17-18]、虎头杂岩[19-20]、东风山群和塔东群[21]、佳疙瘩组[22-23]等。上述测年资料不仅确定了部分前寒武纪基底的存在,例如大兴安岭北段韩家园子地区的兴华渡口群、漠河地区的漠河群[2, 6],同时也对一些“前寒武纪基底”提出了质疑,例如大小兴安岭结合部位的新开岭群和风水沟群[14-16]。这些精确的测年资料,为了解东北地区的构造格局和演化历史提供了可靠的资料依据。

研究区位于扎兰屯地区,其大地构造属性曾被定义为“扎兰屯微陆块”[24-25]或大兴安岭造山带组成部分[26],最近有学者在划分东北地区构造格局时,将其划归兴安地块[27-31],但目前对于兴安地块的前寒武纪基底还存在争议。Xu等[28]根据韩家园子地区出露的古太古代花岗质片麻岩[4]和兴华渡口群[1-2],认为兴安地块北东部存在前寒武纪基底,但Liu等[30]认为,分割额尔古纳地块与兴安地块的头道桥-新林缝合带呈北东向延伸到呼玛地区,意味着上述测年样品应归属于额尔古纳地块,而无法证明兴安地块北东侧存在前寒武纪基底。周建波等[7]在扎兰屯东侧向阳峪水库地区的扎兰屯杂岩进行年代学工作时,认为太古宙—元古宙变碎屑岩的碎屑锆石暗示了前寒武纪基底的存在。但同时也有学者指出,目前还没有确切的证据证明兴安地块(包括本文的研究区)有前寒武纪基底存在[30]。鉴于此,本文在已有研究和新的测试技术的基础上,针对扎兰屯地区出露的前寒武纪变质杂岩(兴华渡口岩群、佳疙瘩组和倭勒根群)进行系统的测年研究,为研究本区大地构造属性、东北地区大地构造格局和演化提供资料依据。

1 地质背景

兴华渡口群和佳疙瘩组出露于扎兰屯市北约15km处(图 1-A)。兴华渡口群为一套整体无序、局部有序的变质杂岩体,主要岩石组成为条带状黑云母长石石英片岩、绢云长英质片岩、绿泥斜长角闪片岩、条带状绢云绿泥石英片岩、斜长绿帘片岩等,混合岩化强烈。这套变质杂岩分别被新元古代、侏罗纪和白垩纪花岗岩侵入,局部被晚古生代和中生代地层不整合覆盖图 1-C);佳疙瘩组主要为一套片岩、变砂岩、粉砂质板岩和玄武岩、安山岩的岩石组合,空间上多(与?)兴华渡口群相伴产出,局部被晚泥盆世和晚侏罗世二长花岗岩侵入,并被中生代火山岩地层不整合覆盖图 1-C)。出露于扎兰屯南东部的倭勒根群主要呈孤岛状零星分布于早二叠世二长花岗岩中(图 1-AB),岩石组合为一套灰绿色角闪黑云变砂岩、黑云斜长片岩、黑云母石英片岩、斜长黑云母片岩,变质程度可达绿片岩相-低角闪岩相,发育不同程度的长英质分异脉体,变形强烈,主要表现为石香肠、无根褶皱、紧闭褶皱等

图 1 研究区区域地质图及样品采集位置 Fig.1 Geological sketch map of the study area and the sampling locations
2 样品描述

对取自兴华渡口群、佳疙瘩组和倭勒根岩群的3个样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年研究(取样位置见图 1-BC)。

样品TP1521B1取自扎兰屯市北西侧红旗八队附近的兴华渡口群(地理坐标为北纬48°04′17″、东经122°36′22″)。野外研究表明,岩石主要为黑绿色,浅色矿物和暗色矿物共同组成片状构造,局部见透镜状浅色矿物集合体和不规则脉体,脉体多发生揉皱,遭受过强烈的韧性剪切作用(图版Ⅰ-A)。镜下观察显示,岩性为绿泥石白云母片岩,片状、粒状变晶结构,主要由绿泥石(15%~20%)、白云母(15%~20%)、斜长石和石英(60%~70%)组成。绿泥石为浅绿色长条状,白云母为无色长条片状,两者共生并构成片理,片理弯曲褶皱,局部可见2期面理,斜长石与石英均为他形粒状,两者共生,具体含量不易估分,副矿物为电气石(图版Ⅰ-B)。

图版Ⅰ   PlateⅠ   A、B.兴华渡口群绿泥石白云母片岩韧性变形野外(A)和镜下(B)特征;C、D.佳疙瘩组长英质糜棱片岩变形野外(C)和镜下(D)特征;E、F.倭勒根岩群绿泥绢英片岩韧性变形野外(E)和镜下(F)特征

样品TP1525B2取自扎兰屯市北侧魏家地营子附近的佳疙瘩组(地理坐标为北纬48°03′49″、东经122°44′21″)。野外调研表明,岩石呈墨绿色,具片状和块状构造。局部可见细小长英质脉体充填,与岩石一起发生褶皱,显示遭受过韧性剪切作用(图版Ⅰ-C)。镜下观察显示,岩性为长英质糜棱片岩,片状、粒状变晶结构,主要由绿泥石(20%~25%)、白云母(5% ~10%)、方解石(5%)、斜长石和石英(60%~70%)组成。绿泥石呈浅绿色长条状,绕眼球体状石英或长石定向分布。白云母为无色透明,长条片状,与绿泥石共生。方解石呈他形粒状,零星分布。长石以斜长石为主,大部分为细小拉长粒状,粒径小于0.1mm。石英大部分为细小拉长粒状,多绕眼球体流状定向分布(图版Ⅰ-D)。

样品TWXS03取自扎兰屯南东部成西胜村附近的倭勒根群(地理坐标为北纬47°58′50″、东经123°10′32″)。野外调研表明,岩石呈灰黑色,片状、块状构造。多见长英质脉体灌入其中,受韧性变形作用形成W形、N形和I形无根褶皱(图版Ⅰ-E)。镜下观察显示,岩性为绿泥绢英片岩,岩石具变余砂状结构和鳞片变晶结构,条带状构造。斜长石砂屑呈棱角状-他形粒状,聚片双晶发育,粒度为0.05~0.2mm,含量约15%。绢云母,无色,鳞片状,呈半定向分布,粒度为0.01~0.6mm,含量约38%。黑云母呈绿色,片状,已绿泥石化,粒度为0.01~0.2mm,含量约10%。绿泥石呈绿色,片状,粒度为0.01~0.4mm,含量约10%。石英呈棱角状-他形粒状,粒度为0.05~1.6mm,约含25%。岩石绿泥石化、硅化、金属矿化、绢云母化作用明显(图版Ⅰ-F)。

3 测试结果

LA-ICP-MS锆石U-Pb定年由自然资源部华北资源监督检测中心完成,详细步骤及处理方法见参考文献[32]。首先对锆石进行阴极发光(CL)、透射光和反射光图像研究,以查明锆石的内部结构。3个样品代表性锆石的CL图像如图 2所示,U-ThPb分析结果列于表 1,并示于图 2

图 2 扎兰屯地区兴华渡口群、佳疙瘩组和倭勒根岩群样品锆石阴极发光(CL)图像和U-Pb谐和图 Fig.2 The CL images and U-Pb concordia diagrams of zircons from Xinghuadukou Group, Jiageda Formation and Wolegen Group in Zhalantun area
表 1 扎兰屯地区前寒武纪变质基底LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb分析结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb analytical data of the Precambrian metamorphic rocks in Zhalantun area
3.1 绿泥石白云母片岩(TP1521B1)

样品锆石多呈浑圆状,少量短柱状,粒度为60~180μm,长宽比介于1:1~3:1之间。CL图像显示,锆石核部发育典型的岩浆振荡环带,具有显著岩浆锆石成因特征,边部见较狭窄的灰色无环带变质边,围绕中心核部发育(图 2-A)。对该样品中的24颗锆石进行了24个点的分析,剔除2个不谐和的测点(谐和度小于90%),结果显示年龄范围为486.6±5.0~2678.9±18.6Ma(图 2-B)。根据锆石年龄数据,可分为3个区间:①1颗锆石的年龄值为486.6±5.0Ma;②11颗锆石的年龄值为507.8±5.3~ 529.2 ± 5.4Ma,其206Pb/238U年龄加权平均值为520.1±4.3Ma(MSWD=1.6);③9颗锆石的年龄值为545.8±5.7~2678.9±18.6Ma。

根据锆石图像特征、Th/U值、年龄分布特征和区域地质特征综合分析,第1区间的1颗锆石位于谐和曲线的右下部,同时显示207Pb/206Pb年龄>207Pb/ 235Pb年龄>206Pb/238U年龄的不一致表面年龄,表明有放射成因Pb丢失;第2区间的所有12颗锆石均位于谐和曲线之上,Th/U值均大于0.1,锆石阴极发光图像显示有清晰的振荡环带,应为典型的岩浆锆石,显然将第2区间锆石的206Pb/238U年龄加权平均值520.1±4.3Ma解释为成岩年龄最合理。第3区间的年龄值跨度较大,锆石特征和Th/U值显示为岩浆锆石,均位于谐和曲线之上,应为捕获的不同时期的古老锆石。

3.2 长英质糜棱片岩(TP1525B2)

样品中的锆石也多呈浑圆状,粒度为50~ 150μm,长宽比介于1:1~2:1之间。锆石的CL图像显示,锆石主体核部发育典型的岩浆振荡环带,具有显著的岩浆锆石成因特征,环绕着核部发育较狭窄的灰色无环带变质边(图 2-C)。对该样品中的24颗锆石进行了24个点的分析,剔除1个不谐和的测点(谐和度小于90%),结果显示年龄范围为488.0±5.1~2648.2±19.2Ma(图 2-D)。根据锆石年龄数据,可分为3个区间:①1颗锆石的年龄值为488.0±5.1Ma,为本样品中最小锆石年龄;②13颗锆石的年龄区间为503.9±5.2~522.1±5.6Ma,其206Pb/ 238U年龄加权平均值为512.0 ± 2.9Ma(MSWD= 0.56);③ 9颗锆石的年龄值区间为535.1 ± 5.6~ 2648.2±19.2Ma。

根据锆石图像特征、Th/U值、年龄分布特征和区域地质特征综合分析,第1区间的1颗锆石振荡环带不清晰,但Th/U值较大,可能为Pb丢失导致年龄值偏低;第2区间的13颗锆石测定数据点均位于谐和曲线之上,Th/U值均大于0.1,锆石阴极发光图像显示清晰的振荡环带,应为典型的岩浆锆石,显然将第2区间锆石的206Pb/238U年龄加权平均值512.0±2.9Ma解释为成岩年龄最合理。第3区间的年龄值跨度较大,除第21号锆石Th/U值和阴极发光图像显示为变质锆石外,其余锆石均显示为典型岩浆锆石,应为捕获的不同时期的古老锆石。

3.3 绿泥绢英片岩(TWXS03)

样品中的锆石呈浑圆状、短柱状和不规则状,粒度为60~220μm,长宽比介于1:1~2:1之间。锆石CL图像特征与前2个样品类似,亦发育岩浆型核部和狭窄的无环带变质边(图 2-E)。对该样品中的60颗锆石进行了60个点的分析,剔除2个不谐和的测点(谐和度小于90%),结果显示年龄范围为325.2±7.9~2438.2±32.6Ma(图 2-F)。根据锆石年龄数据,可分为4个区间:①1个测点的年龄值为325.2±7.9Ma,为本样品中最小的年龄值;②5个测点的年龄值范围为486.7±12.3~495.8±11.9Ma;③34个测点的年龄值区间为504.4±12.0~533.6± 12.4Ma,其206Pb/238U年龄加权平均值为516.7 ± 4.5Ma(MSWD=0.73);④17个测点的年龄值范围为556.1±13.0~2438.2±32.6Ma。本样品镜下见明显的变余砂状结构,应为副变质岩。

根据锆石图像特征、Th/U值、年龄分布特征和区域地质特征综合分析,第1区间的1颗锆石显示207Pb/206Pb年龄>207Pb/235Pb年龄>206Pb/238U年龄的不一致表面年龄,且年龄值较其他年龄值明显偏低,表明有放射成因Pb丢失;第2区间由5颗锆石组成,206Pb/238U年龄加权平均值为491.7 ± 11.9Ma(MSWD=0.72),这组锆石的CL图像及其Th/U值显示为岩浆锆石,限定了倭勒根岩群的形成时代下限;第3区间由34颗锆石组成,206Pb/238U年龄加权平均值为516.7±4.5Ma(MSWD=0.73),为本样品最密集的年龄分布值,锆石CL图像及其Th/U值显示为岩浆锆石,代表了倭勒根岩群主要的物质来源;第4区间的年龄值跨度较大,锆石特征和Th/U值显示为岩浆锆石,均位于谐和曲线之上,应为捕获的不同时期的古老锆石。

4 讨论 4.1 扎兰屯地区“前寒武纪变质岩系”的形成时代

本次工作分别对扎兰屯市附近的兴华渡口群、佳疙瘩组、倭勒根群进行了测年研究,并根据研究结果对这3个变质岩系的形成时代进行讨论。

典型的兴华渡口群主要分布在大兴安岭的北部额尔古纳-兴安地块之上,一直被认为是前寒武纪变质基底[33-34]。Ge等[5]在兴华渡口群中区分出表壳岩和变质花岗岩类,黑云斜长片麻岩的锆石U-Pb年龄值(约850Ma)表明,兴华渡口群形成于新元古代,与卢林林场地区出露的兴华渡口群时代一致[3]。Zhou等[2, 6]通过测年研究,认为兴华渡口群为一套经历了高级变质的孔兹岩系,岩浆型碎屑锆石最小年龄限定了其形成时代为新元古代,而约500Ma的变质锆石年龄表明,在早古生代遭受了变质事件,地球化学特征表明,孔兹岩系的原岩均形成于裂谷沉积环境[35]。上述研究表明,兴华渡口群形成时代应为新元古代,是真正的前寒武变质基底,而本文研究的扎兰屯地区出露的兴华渡口群形成时代为寒武世早期(520.1±4.3Ma),岩石组合、变质程度和年代学资料均与典型的兴华渡口群差异较大,而与Miao等[1]在扎兰屯地区识别的扎兰屯群类似,并非原来认为的“前寒武纪基底”。

佳疙瘩组常见于额尔古纳-兴安地块之上,指一套深变质、强烈揉皱的结晶片岩夹少量片麻岩,其上与古元古界额尔古纳河群整合接触,原时代归为新元古代。吕志成等[36]根据额尔古纳地区出露的佳疙瘩组地球化学特征,认为其原岩为一套陆源碎屑岩,沉积环境为被动大陆边缘;孙立新等[37]在大兴安岭北部奇乾地区佳疙瘩组中识别出一套枕状玄武岩,标志着新元古代南华纪时期成熟大洋壳已经形成,时代依据是该组中火山岩年龄为723.0±42.0Ma[38];Cui等[22]报道了大兴安岭中部全胜林场地区的疙瘩组原岩类型为陆源碎屑岩和少量基性-中性火山碎屑岩,形成于活动陆缘的岛弧环境,并根据碎屑锆石中的最小年龄(412.5 ± 2.5Ma、413.6 ± 9.2Ma、416.3±1.2Ma),将其形成时代厘定为晚志留世—早泥盆世;王阳等[23]根据在塔尔气地区黑云绿泥石英片岩中的年代学结果(440.0±18.0Ma),将佳疙瘩组厘定为晚奥陶世晚期。综合分析上述佳疙瘩组的年代学资料发现,不同地区的“佳疙瘩组”年代学差异较大。本次研究发现,在扎兰屯地区的佳疙瘩组形成时代为寒武世早期(512.0±2.9Ma),该结果验证了研究区出露的佳疙瘩组变质杂岩的时代并非先前认为的前寒武纪。

倭勒根群主要分布在黑龙江生呼玛县及新林地区一带,为一套浅变质岩,自上而下划分为吉祥沟组和大网子组,原时代划为新元古代—早寒武世[34]。郭灵俊等[39]在研究大兴安岭北段南华纪时,认为倭勒根群吉祥沟组与佳疙瘩组在岩性组合、变质程度和生物组合上均具有可比性。孙巍等[40]根据新林地区倭勒根群大网子组上部火山岩段形成于早志留世(430.7±4.1Ma),大网子组下段沉积事件不早于早奥陶世(480.1±2.9Ma),认为新林倭勒根群浅变质岩系为一套时间跨度从寒武纪到早志留世的岩石地层组合。本次研究的倭勒根群绿泥绢英片岩虽然遭受了强烈的变质变形作用,但镜下特征仍保留了部分的变余砂状结构,显示其原岩为碎屑沉积岩。同位素年代学数据显示,最小的碎屑锆石年龄为486.7±12.3Ma,最小年龄峰值为491.7±11.9Ma(图 2-F),表明扎兰屯地区倭勒根岩群的沉积时代晚于486.7Ma,而不是先前认为的前寒武纪。

根据测年资料,认为扎兰屯地区出露的前寒武纪变质岩均形成于早古生代早期,而不能作为基底岩石的证据。最近有学者在扎兰屯附近的山泉镇北部和龙江盆地东南部分别发现了太古宙(2579.0± 15.0Ma,钱程等,待发表)和古元古代(1879.0 ± 14.0Ma)[41]侵入岩,表明扎兰屯地区在太古宙和古元古代均存在岩浆活动,暗示了这一区域存在一个具有前寒武纪基底的微陆块。扎兰屯地区出露的这些早古生代早期变质岩原岩可能是发育在这个微陆块边缘的一套或多套火山-沉积碎屑岩,后期遭受区域/动力变质作用,形成现今的“古老”面貌,区域上东北地区广泛分布“前寒武纪”变质岩系,这些变质岩系的年代学研究仍存在很大争议。目前能获得的可行的测年资料显示,变质岩系主要可以分为3类:第一类属于真正的基底岩石,但是形成时代仍存在争议,如兴华渡口群,传统认为其时代为古元古代,新近从碎屑锆石中获得的信息,支持将其时代厘定为新元古代,这就存在一个问题,是否这类变质岩系中存在不同时期的岩石,是否予以解体?如何解体?第二类是原定义为“前寒武纪基底”的变质岩,目前的测年资料表明其形成时代为古生代—中生代,如黑龙江岩群、佳疙瘩组、倭勒根群等,对于这一类变质岩系的原岩时代、组分和构造属性仍需进一步的研究。第三类是除上述2种外,还没有测年资料的前寒武纪基底变质岩,这其中包括出露在不同地区的同一变质岩系。由此可以看出,东北地区出露的前寒武纪基底岩石研究仍需进一步的深入,这对研究中国东北地区的构造格局、演化历史均具有十分重要的意义。

4.2 年龄谱系构造意义

锆石U-Pb年龄研究不仅能限定岩石的成岩和变质时代,还可以通过其分布特征,结合区域地质资料反演构造事件,具有重要的构造意义。通过对研究区3个样品年龄数据的分析,结合前人资料,可以看出扎兰屯地区早古生代早期存在2期岩浆活动,分别为480~500Ma和500~530Ma,而这2期岩浆/变质事件在整个东北地区也多有报道。

4.2.1 480~500Ma(峰值约为489±2Ma)

这一年龄分区在本次研究中分布相对较多,且主要集中在绿泥绢英片岩(TWXS03)的碎屑锆石中。通过分析前人资料可以看出,在中国东北地区这一时代的岩浆事件主要集中分布在额尔古纳地块北东部和兴安地块,如额尔古纳地块上塔河地区500~480Ma的花岗岩类、辉长岩[42]和玄武安山岩[43]、韩家园子地区500Ma左右的花岗质侵入岩[44]、漠河地区480Ma左右的片麻状二长花岗岩[42]和500Ma左右的二长花岗岩[45],以及兴安地块上多宝山地区480~500Ma的侵入岩和火山岩[46-49]。通过岩石地球化学特征研究,分布在新林-喜桂图构造带两侧的晚寒武世岩浆活动显示为后造山构造环境,它们的出现,标志额尔古纳地块与兴安地块的碰撞拼合已经完成[42, 44, 49];而多宝山地区的岛弧岩浆活动与古亚洲洋壳向北西俯冲作用有关[46-53]。同时受全球晚泛非期变质岩浆事件的影响,在东北各地块的变质杂岩中广泛发育有480~500Ma的变质年龄,如佳木斯地块的麻山岩群和兴凯地块的虎头杂岩[13-14, 19]、额尔古纳地块和兴安地块的兴华渡口群[2, 6]。此外,在碎屑锆石方面,不同学者也在额尔古纳地块和兴安地块的古生代地层中获得了大量该时段的碎屑锆石[54-56]

4.2.2 500~530Ma

除本次研究获得的样品TP1521B1和TP1525B2外,沿多宝山-东乌旗岩浆岩带鲜有该时期的岩浆岩被报道,但通过碎屑锆石的分析,可以看出这一期岩浆活动在多宝山—东乌旗一线上均有显示。Xu等[57]在二连浩特北侧中蒙边界处的多个碎屑岩中获得了大量的该时代的年龄值;Li等[58]报道了东乌旗及其东侧的碎屑岩中含有数量较多的500~ 536Ma的年龄数据;张渝金等[59]报道了扎兰屯根多河地区格根敖包组2个碎屑岩中分别存在约504Ma和约511.8Ma的碎屑锆石年龄峰值。Zhao等[54]在研究额尔古纳-兴安地块西部查干敖包—纳仁宝丽丹地区奥陶纪—泥盆纪沉积地层时,报道的5个碎屑岩年龄数据中均含有大量约510Ma的碎屑锆石。此外,在大兴安岭卧都河地区、伊敏地区和松辽盆地外围铁力地区的古生代碎屑岩中也发现有这一时期的年龄峰值[55-56, 60]

在东北地区也发现多处该时代的岩浆活动,如兴凯地块虎头地区出露约522Ma和约515Ma的石榴花岗片麻岩[19];佳木斯地块上约523Ma三道沟变形花岗岩和约515Ma弱变形斑状斑状花岗岩[13];刘建峰等[61]报道了张广才岭地区出露有伊春二长花岗岩(508.0±15.0Ma)、铁力花岗闪长岩(498.6±1.4Ma)和伊春东碱长花岗岩(470.9±2.5Ma),地球化学特征分别反映了同碰撞-碰撞后伸展的演化特征。

综上所述,包括研究区在内的东北大部分区域在480~500Ma和500~530Ma两个时期均存在强烈的岩浆/变质活动。这些资料表明,东北地区大部分区域在晚泛非期发生过强烈的岩浆-变质活动[62]

5 结论

(1)扎兰屯地区出露的兴华渡口群、佳疙瘩组形成时代为寒武世早期,倭勒根群的沉积事件晚于486.7±12.3Ma。年代学数据表明,上述变质岩群均并非先前认为的“前寒武纪变质基底”。

(2)扎兰屯地区出露的的火山岩和碎屑岩年龄谱系表明,该区在480~500Ma和500~530Ma存在2期强烈的岩浆活动,与东北地区晚泛非期岩浆-变质事件有关。

致谢: 成文过程中承蒙中国地质调查局沈阳地质调查中心张允平研究员悉心指导并提出了宝贵的建议,在此表示衷心的感谢。

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