地质通报  2020, Vol. 39 Issue (5): 642-646  
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唐名鹰. 新疆西昆仑黑石北湖地区巴颜喀拉山群安山质沉凝灰岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄[J]. 地质通报, 2020, 39(5): 642-646.
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Tang M Y. LA-ICP-MS zircon U-Pb ages of andesic tuffite from Bayan Har Group, Heishi North Lake area, west Kunlun, Xinjiang[J]. Geological Bulletin of China, 2020, 39(5): 642-646.
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基金项目

新疆地勘基金中心项目《新疆西昆仑红山顶南一带1:5万四幅区域地质调查》(编号:K16-1-LQ-10)

作者简介

唐名鹰(1990-), 男, 工程师, 从事区域地质调查与矿产勘查工作。E-mail:353635085@qq.com

文章历史

收稿日期: 2019-01-21
修订日期: 2019-03-07
新疆西昆仑黑石北湖地区巴颜喀拉山群安山质沉凝灰岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄
唐名鹰    
山东省第八地质矿产勘查院, 山东 日照 276826
摘要: 对新疆西昆仑黑石北湖地区巴颜喀拉山群碎屑岩系安山质沉凝灰岩夹层的锆石进行LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄测定。研究结果表明,在去掉出现明显U亏损的4个点后,剩下的10个测点206Pb/238U年龄加权平均值为252.9±9.1 Ma,代表安山质沉凝灰岩岩浆物质的形成时间,时代为晚二叠世-早三叠世。但沉凝灰岩的形成时间一般晚于喷发时间,因此该火山岩夹层的形成时代为早三叠世。通过对该套地层时代的讨论,为本区进一步研究巴颜喀拉山群的物质组成及形成时代提供了新的证据。
关键词: 黑石北湖    巴颜喀拉山群    安山质沉凝灰岩    LA-ICP-MS    早三叠世    
LA-ICP-MS zircon U-Pb ages of andesic tuffite from Bayan Har Group, Heishi North Lake area, west Kunlun, Xinjiang
TANG Mingying    
No.8 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Rizhao 276826, Shandong, China
Abstract: Using LA-ICP-MS method, the authors conducted zircon U-Pb isotopic dating of andesite tuffite of Bayan Har Group in the Heishi North Lake area, west Kunlun, Xinjiang.The results show that, after removing the 4 points with obvious U depletion, the weighted 206Pb/238U age of the remaining 10 measurement points is 252.9±9.1 Ma, which represents the formation time of the magmatic material of andesic tuffite, and the age suggests Late Permian-Early Triassic period.However, the formation of the andesic tuffite was usually later than the eruption, so the volcanic interlayer was formed in the Early Triassic.The discussion on andesic tuffite provides new evidence for the further study of the material composition and formation age of Bayan Har Group in this area.
Key words: Heishi North Lake    Bayan Har Group    andesic tuffite    LA-ICP-MS    Early Triassic    

青藏高原东北部康西瓦-木孜塔格-阿尼玛卿断裂带以南,郭扎错-西金乌兰-金沙江断裂带以北,龙门山断裂带以西的巨型三角区域,广泛分布巴颜喀拉沉积单元。巴颜喀拉盆地除西部及东部部分地区出露二叠系、拉分盆地部分出露侏罗系—第四系外,其余大部分地区为巨厚的三叠系巴颜喀拉山群浊积岩地层,其构造演化及成因类型复杂[1-2]。前人在区内广泛出露的巴颜喀拉山群中取得了较多的时代依据,主要有以下类别。①碎屑锆石:刘飞[3]在四川龙门山地区取得碎屑锆石上限年龄约210 Ma;崔加伟等[4]在青海岗龙地区取得碎屑锆石上限年龄在209 Ma左右,时代均为晚三叠世。②生物化石:柏道远等[5]在且末银石山地区采得菊石Ophiceras cf.sinenseOphiceras cf.tingiEogymnites sp.,有孔虫Eoparafusulina bella及放射虫Triassocompe sp.Eonapora sp.,时代以早三叠世为主;冀六祥等[6]根据青海1:20万区调成果,对青海中部下三叠统巴颜喀拉山群孢粉组合进行研究,认为Lundbladispora-Cycadopites-VeryhachiumLimatulasporites-Cycadopites-Tuberm onocolpites-Micrhystridium孢粉组合与国内外早三叠世孢粉组合可进行比对,将青海中部巴颜喀拉山群下亚群时代归属为早三叠世;白国典等[7]在青海卡巴纽尔多地区巴颜喀拉山群中首次发现牙形石Epigondolella sp.,Metapolygnathus communisti等及有孔虫Gaudryina sp.,Jacullella sp.,Verneulinoides maurtii (Terquem)等。其中EpigondolellaMetapolygnathus均为晚三叠世诺利期典型牙形石和常见类型,有孔虫亦显示为晚三叠世常见分子,认为区内巴颜喀拉山群时代为晚三叠世[7]。③火山岩锆石:张耀玲等[8]在卡巴纽尔多湖西牙扎康赛一带巴颜喀拉山群粉砂质板岩中英安质沉凝灰岩夹层中取得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄244±2 Ma,其时代为中三叠世早期。

从上述时代资料可以看出,青藏高原东北部巴颜喀拉山群地层时代三叠纪早期—晚期均分布,加之各亚群、组级单元岩石地层单元划分混乱,时代确定存在分歧。笔者在1:5万红山顶南一带填图过程中,在黑石北湖东侧戈壁滩一带巴颜喀拉山群粉砂岩、页岩中解体出一套似层状、透镜状安山质沉凝灰岩,并对其进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,以期为本区巴颜喀拉山群形成时代提供新的依据。

1 区域地质概况

研究区位于可可西里-巴颜喀拉晚古生代—中生代浊积盆地褶断带西北部,北与康西瓦-木孜塔格-阿尼玛卿缝合带相接(图 1)。研究区三叠系巴颜喀拉山群大面积分布在黑石北湖—碎脊山一带,总体由一套长石岩屑砂岩、岩屑砂岩与粉砂岩、泥岩组成,局部夹硅质岩和碳酸盐岩。根据岩性组合及岩相特征,自下而上为灰黑色(变质)粉砂岩与白云质中细粒长石岩屑砂岩、细粒岩屑石英砂岩互层,夹黑色泥岩;岩屑长石石英砂岩、细粒长石岩屑砂岩、岩屑石英砂岩,夹页片状泥质粉砂岩及黑色泥岩;黑色泥页岩与黑色泥质粉砂岩互层,夹灰色白云质细粒砂岩、粉砂岩;灰色、灰黑色砂岩夹(互)粉砂岩、泥岩

图 1 黑石北湖戈壁滩一带区域大地位置(a)及区域地质简图(b) (图a据参考文献[9]修改) Fig.1 Geographical location(a)and regional geological map(b)of the Gebitan in Heishi North Lake Area
2 火山岩特征

区内测年样品安山质沉凝灰岩采自黑石北湖东侧戈壁滩一带,该火山岩夹层呈似层状、透镜状形式产于巴颜喀拉山群粉砂岩、页岩中,出露厚度小于20 m,长度为105~212 m。镜下岩石呈灰绿色,玻屑火山尘结构、碎屑结构,块状构造,由晶屑、岩屑、玻屑、火山尘组成。其中晶屑含量在10%左右,主要为斜长石,少量钾长石和石英,呈尖棱角状,晶屑粒径0.2~0.03 mm,斜长石可见聚片双晶,钾长石具条纹结构,石英波状消光。岩屑含量在20%左右,棱角状,粒径0.2~0.03 mm,成分主要有安山岩、霏细岩、凝灰岩等。玻屑、火山尘含量约70%,为脱玻蚀变重结晶呈隐晶状长英质、显微鳞片状绿泥石集合体,部分残留弧面棱角状玻屑形态(图 2)。

图 2 安山质沉凝灰岩野外(a)和显微(b, 正交偏光)照片 Fig.2 Field photograph(a)and microphotograph(b, +)of andesic tuffite
3 分析方法

测年样品破碎及锆石挑选、制靶、阴极发光(CL)图像制备均在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成。LA-ICP-MS定年在湖北省地质实验测试中心(自然资源部武汉矿产资源监督检测中心)岩石矿物研究室完成。阴极发光图像所用仪器为JSM-IT300扫描20 Hz连续可调,能量密度最高可达59.3 J/cm2。电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)采用美国Agilent电子显微镜。激光剥蚀系统(LA)采用德国Coherent公司生产的自动版193 nm ArF准分子激光剥蚀系统。该系统束斑直径可从9~160 μm逐档(共有9档)变化,脉冲输出能量最高为258 mJ,剥蚀频率从1~20 Hz连续可调,能量密度最高可达59.3 J/cm2。电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)采用美国Agilent公司生产的Agilent 7700X型电感耦合等离子体质谱仪。该仪器具有极低的检出限、极宽的动态线性范围、谱线简单、干扰少、分析精密度高、分析速度快等特性。可检测的质量范围为2~260 amu(Li到U),基本覆盖全部元素,且使用新型双模式离子检测器,是可达9个数量级动态范围的高性能ICP-MS。锆石定年测试分析采用点剥蚀的方式,以91500为外标,元素含量采用NIST 610为外标,Si为内标。每测定5个样品点测定一组锆石标样,即测试时采用“一组标准+5个样品+一组标准”的测试流程。背景采集10 s,样品剥蚀40 s,管路吹扫10 s,信号采集时间共为60 s。在整个测试过程中,列表前后两组标准对仪器的质量歧视和漂移进行校正,样品的同位素比值和元素含量采用ICPMSDataCal 10.1程序处理分析,年龄加权平均值计算及锆石U-Pb谐和图的绘制采用Isoplot 3.0完成。

4 锆石U-Pb年龄

安山质沉凝灰岩中锆石多为无色近等轴及长柱状晶型,长宽比为1:1~1:3。阴极发光(CL)图像显示,锆石环带结构较发育,本次共测定了14颗锆石同位素年龄数据,测点均位于明显的岩浆环带上(图 3),测试结果显示安山质沉凝灰岩的Th/U值分为2个区间:其一为0.3932~0.7771,认为区间内锆石未风化亏损;其二为1.1283~2.247,表明这些锆石出现了明显的U亏损(表 1)。在去掉出现明显U亏损的4个点后,对剩下的10个测点进行投影,均投影于谐和线上或其附近,具有非常一致的206Pb/238U年龄,变化于228.9~271.1 Ma,比较和谐,206Pb/238U年龄加权平均值为252.9±9.1 Ma(MSWD=4.1)(图 4),代表安山质沉凝灰岩岩浆物质的形成时间,时代为晚二叠世长兴期,但沉凝灰岩的形成一般晚于喷发时间,结合1:25万黑石北湖幅、伯力克幅、羊湖幅区域地质调查对区域上该段地层的划分对比,区内北部硝尔库勒一带早三叠世西长沟组中沉凝灰岩、凝灰质碎屑岩的极度发育,可判断区域上晚二叠世—早三叠世昆仑陆块与松潘-甘孜陆块的碰撞造山作用造成古特提斯洋板内火山岩的喷发,形成大规模的火山碎屑沉积,因此可初步判定本次研究的安山质沉凝灰岩夹层的形成时代为早三叠世。

图 3 安山质沉凝灰岩锆石阴极发光(CL)图像 Fig.3 Zircon CL images of andesic tuffite
表 1 安山质沉凝灰岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb定年结果 Table 1 Results of LA-ICP-MS zircons U-Th-Pb dating of andesic tuffite
图 4 安山质沉凝灰岩锆石U-Pb谐和图及206Pb/238U年龄结果 Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagram and weighted average 206Pb/238U age diagram of andesic tuffite zircons
5 讨论与结论

山西省地质调查院在黑石北湖地区进行工作时,未采集到标志性化石。邻区陕西省地质调查院在伯力克顺利达坂地区发现一层强蚀变杏仁状玄武岩,由于所夹火山岩气孔-杏仁状构造发育,未采集到同位素年龄样品;贵州省地质调查院在隆桑曲地区云雾岭组(即黑石北湖幅巴颜喀拉山群)顶部发现牙形石Neospathodus homeriN.triangularisOzarkodina sp.,Hindeodella sp.,Cypridodella sp.,其中Neospathodus homeriNeospathodus triangularis为早三叠世奥伦尼克阶的牙形石建带分子,在棉桃湖北侧采集到早三叠世奥伦尼克阶Neospathodus cf.diener牙形石建带分子,在雪水河一带采集到中—晚三叠世海浪蛤Posidonia sp.化石。由此可以看出,研究区及邻区采集到的生物化石数量较少,且时代跨度较大,对巴颜喀拉山群的形成时代限定还存在很大的不确定性。

2010年最新编制的新疆1:25万区域地质建造构造图,基本沿用原有地层划分方案,仍将巴颜喀拉山群划归为三叠系,时代未分。

本次获得黑石北湖东侧戈壁滩一带巴颜喀拉山群粉砂岩、页岩中安山质沉凝灰岩夹层的锆石U-Pb年龄为252.9±9.1 Ma,时代为晚二叠世长兴期,但沉凝灰岩的形成时间一般晚于喷发时间,初步推断,该地区的三叠系巴颜喀拉山群的沉积时代应为早三叠世。本次对巴颜喀拉山群时代的讨论,对区内巴颜喀拉山群沉积历史的认识及印支期古特提斯大洋的构造演化具有一定的意义。

致谢: 样品制备及测试工作得到自然资源部武汉矿产资源监督检测中心(湖北省地质实验测试中心)潘诗洋工程师的帮助,野外地质调查过程中项目团队其他成员提供了支持和帮助,在此一并表示衷心的感谢。

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