伊通盆地基底火成巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年及其地質意義

鄒 瑜，陳振林，苗洪波，農軍年

（1.中化地質礦山總局廣西地質勘查院；2.中國地質大學（武漢）；3.中國地質大學構造與油氣資源教育部重點實驗室；4.中國石油吉林油田公司勘探開發研究院）

0 引言

伊通盆地在構造上位于郯廬斷裂帶北延部分佳木斯—伊通地塹的南段［1-2］，其基巖主要由火成巖（尤其花崗巖）構成。石油地質調查顯示，伊通盆地內雙陽組、奢嶺組等均具有良好的石油地質條件［3-5］。隨著火成巖油氣藏的發現，火成巖油氣的成藏機制與成因研究等逐漸得到重視［6］。目前相關的研究主要集中于火成巖巖石學、巖相學等方面，而對于其年代學的研究明顯不足。此外，與伊通盆地周邊地區（松遼盆地、延邊地區等）基底火成巖的研究相比［7-13］，伊通盆地內火成巖的研究程度明顯偏低。對于伊通盆地基底火成巖形成年代的問題，有少量文獻提出伊通盆地基底與周邊地區一致，主要由燕山期與海西期的花崗巖及其他變質巖組成［4，14-16］；許文良等［9］提出伊通地塹基底花崗巖鋯石加權平均年齡為（159±3）Ma 或（162±2）Ma，即其形成于中侏羅世晚期或晚侏羅世早期。雖然所述年代大體一致，但是并沒有很準確充足的測試數據加以證明。鑒于此，筆者對伊通盆地6個基底火成巖巖心進行了鋯石分選與LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學研究，并討論了其地質意義。

1 地質概況及樣品描述

伊通盆地位于吉林省長春市和吉林市之間，自北向南依次為岔路河斷陷、鹿鄉斷陷和莫里青斷陷3個二級構造單元［17］（圖1）。盆地內主要出露古近紀、第四紀地層，僅在其邊緣有零星侏羅系與白堊系地層［3，11］。 鉆井、測井及古生物資料顯示，伊通盆地地層自下而上主要發育有前古近紀沉積地層（僅出現在X13井），古近系始新統雙陽組、奢嶺組、永吉組，漸新統萬昌組、齊家組，新近系中新統岔路河組和第四系。目前，伊通盆地有90多口井鉆遇基底，巖性主要由火成巖（尤其花崗巖）構成，盆地邊緣局部出露前新生代沉積巖巖層，含有少量變質巖。筆者對6個火成巖巖心樣品進行了薄片鑒定分析，其巖石類型主要包括細?；◢弾r、斑狀花崗巖、二長花崗巖和鉀長花崗巖等，其巖石學特征見表1。

圖1 研究區構造位置圖（據文獻［17］修改）Fig.1 Structural location map of the study area

2 分析方法

樣品來自于伊通盆地 6 口井（C24，C17，X5，L2，Y3和Y53井）的巖心，其破碎和制靶工作由河北省廊坊區域地質調查研究院地質實驗室完成。首先將巖心樣品進行粉碎，經過分選使鋯石分離；然后在雙目鏡下挑選出晶形完好、透明度較好、無包裹體、無裂隙且具有代表性的鋯石顆粒粘貼在環氧樹脂表面，等樹脂固化后將鋯石的一半磨掉并拋光，使內部結構充分暴露；最后鍍碳并進行陰極發光掃描電鏡顯微照相（CL）。鋯石的陰極發光（CL）以及UPb同位素定年均在中國地質大學（武漢）地質過程與礦產資源國家重點實驗室完成。通過反射光、透射光以及陰極發光圖像分析，選擇顆粒內部亮度較大、環帶比較清晰的鋯石，在鋯石激光剝蝕等離子

表1 伊通盆地基底火成巖巖心樣品巖性特征Table 1 The lithologic features of core samples from basement igneous rock in Yitong Basin

體質譜（LA-ICP-MS）儀器上進行U-Pb同位素定年。分析所采用的光斑直徑為30 μm，并以29Si作為外標，運用國際標準鋯石91500進行分餾校正［18］，詳細的實驗原理和過程見文獻［19］—文獻［21］。數據的處理運用實驗室中的ICPMS DataCal程序［22-23］，年齡計算采用國際標準程序Isoplot（ver3.0）完成，測試中同位素比值和年齡的標準誤差為1σ，分析結果如表2所示。

表2LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析結果Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results

表2（續）

3 分析結果

伊通盆地基底火成巖中的鋯石除了少量外形渾圓，大部分都結晶較好，顆粒較大，呈長柱狀且自形程度較好，顆粒以灰白色為主（圖2）。從圖2中可以看出，大部分鋯石內部結構較清晰，具有典型的巖漿震蕩環帶，指示其主要為巖漿結晶的產物。對樣品C24-1（黑云母二長花崗巖）、C17-1（碎裂巖化條紋長石二長巖）、X5-1（中細?；◢弾r）、L2-1（斑狀花崗巖）、Y3-1（中細粒透閃石化綠簾石化二長花崗巖）以及Y53-1（黃鐵礦化綠簾石化陽起石化輝石閃長巖）的測試點數分別為 15，12，8，8，13 和11。鋯石中的Th/U可以指示鋯石的成因，巖漿鋯石的Th/U一般大于0.1，變質鋯石的Th/U一般小于0.1［5，19-20］。 由 LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb 同位素分析可知（表2），伊通盆地基底火成巖鋯石樣品中，U的含量變化介于（166～940）×10-6，Th 的含量變化介于（65～853）×10-6，且樣品的 C24-1，C17-1，X5-1，L2-1，Y3-1和 Y53-1的 Th/U分別為 0.57～1.29，0.39～0.64，0.75～2.41，0.86～1.52，0.77～1.11 和0.52～0.97，這些數據均位于典型巖漿鋯石的Th/U范圍內［24-28］。

圖2 鋯石陰極發光（CL）圖像Fig.2 CL images of analyzed zircons

由圖3可知，LA-ICP-MS測試的所有分析點均密集分布在諧和線上或其附近，基本沒有發生異常，由此證明，這些鋯石形成后，其U-Pb同位素體系都保持封閉，即測定的年齡值具有一定的可信度。樣品C24-1的206Pb/238U年齡為171～183 Ma，加權平均年齡為（176.9±1.7）Ma［圖3（a）］；C17-1 的206Pb/238U年齡為163～180 Ma，加權平均年齡為（171.6±3.0）Ma［圖3（b）］；X5-1 的206Pb/238U 年齡為 168～176 Ma，加權平均年齡為（171.9±2.4）Ma［圖3（c）］；L2-1的206Pb/238U年齡為166～178 Ma，加權平均年齡為（171.0± 2.8 ）Ma［圖3（d）］；Y3-1 的206Pb/238U 年齡為 240～257 Ma，加權平均年齡為（248.7 ± 2.4）Ma［圖3（e）］；Y53-1 的206Pb/238U 年齡為 182～192 Ma，加權平均年齡為（186.0±2.1）Ma［圖3（f）］，這些數據都顯示了所在巖體或單元的結晶年齡。

伊通盆地及周邊地區火成巖分布范圍廣、規模大，多呈巖基或巖株產出。將文中鋯石測試分析結果與伊通盆地前期鋯石定年分析相結合（共24個樣品）（表3），對伊通盆地基底火成巖進行了綜合分析。

基底火成巖中鋯石的CL圖像及Th/U特征（圖2、表2）表明，此次測試的6個鋯石樣品均為巖漿鋯石，而且其余的18個樣品也為巖漿鋯石。所測樣品的年齡值均位于諧和線上或其附近（圖3），表明其結果具有實際地質意義，鋯石的年齡反映了研究區基底巖石的形成年代。鋯石定年結果與基底年齡統計圖（圖4）表明，伊通盆地基底年齡主要為170～336 Ma，絕大多數花崗巖為燕山期侵入。這一結果也說明了研究區基底主要由燕山期與海西期花崗巖及其他變質巖組成［4-5，15］。綜合分析定年結果，伊通盆地火成巖鋯石年齡為海西期（Y14-1與Y18-1的年齡分別為（336±27）Ma，（303±14） Ma）、印支期（Y3-1 與 Y13-1 的年齡分別為（247.2±3.4）Ma，（255.7±5.7 ）Ma）以及燕山期（Xg1-1，C37-1，Y53-1，C15-1，C11-1 及 Y46-2 的年齡分別為 189.1 Ma，177.5 Ma，（186.6±2.5）Ma，（171.7±3.5 ）Ma，（173.0±4.8）Ma 和（216.7±2.9 ）Ma）。 從年齡分布上看，岔路河斷陷與鹿鄉斷陷的花崗巖年齡為170～190 Ma，莫里青斷陷的花崗巖年齡為186～336 Ma。

表3 伊通盆地基底火成巖鋯石定年結果Table 3 The dating of zircon from basement igneous rock in Yitong Basin

圖3 樣品鋯石U-Pb諧和圖Fig.3 The U-Pb concordia diagrams of the zircon samples

圖4 伊通盆地基底年齡分布圖Fig.4 The age distribution map of the basement in Yitong Basin

4 結論

伊通盆地基巖（花崗巖）的年齡主要為170～336 Ma，其中絕大多數形成于燕山期，少量形成于海西期，且各斷陷花崗巖的分布存在差異。岔路河斷陷與鹿鄉斷陷花崗巖基本形成于燕山期，而莫里青斷陷花崗巖則是海西期、印支期及燕山期均有形成。伊通盆地基巖年齡主要由二疊紀、三疊紀及侏羅紀組成，以侏羅紀花崗巖為主體。

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