新疆且末阿爾金斷裂南緣斜長片麻巖鋯石U-Pb測年及其地質意義

宋衛衛,黃建華，王煥志, 張峰 ,陳傳浩 ,張中欣

(1.中化地質礦山總局山東地質勘查院 ，山東 濟南 250013；2.煙臺市自然資源和規劃局，山東 煙臺 264003)

阿爾金山地處青藏高原北緣，塔里木板塊與東昆侖褶皺系交接部位，是一個經歷過多期復雜地質演化歷史，由不同構造層次、不同時期和形成于不同構造環境地質體所組成的復合造山帶[1]。在阿爾金碰撞造山帶西段,阿爾金地塊分布有一套古老變質巖系：南部的阿爾金巖群與北部的米蘭巖群，巖石變質程度高，經歷了角閃巖相，局部達麻粒巖相區域變質作用的改造[2-3]?！段鞅眳^區域地層》中將這套變質巖系稱為敦煌雜巖，把時代定為新太古代—古元古代[4]?！缎陆S吾爾自治區區域地質志》認為該變質巖系時代歸屬為古元古代。目前尚缺乏準確的同位素測年數據，對阿爾金是否存在新太古代—古元古代變質基底[5]存在爭論。由于特殊的地理位置，阿爾金地塊南緣西段大部分被沙漠覆蓋，該地區未發現阿爾金變質地層出露。在且末大石門地區阿爾金地塊南緣斷裂構造混雜巖帶內新發現了多處黑云角閃斜長片麻巖塊體。該文對黑云角閃斜長片麻巖塊體開展了LA-ICP-MS 單顆粒鋯石U-Pb 年代學和巖石地球化學研究，探討阿爾金山變質基底的時代，并初步探討其地質意義。

1 地質概況

阿爾金地塊南緣主斷裂位于研究區中部，西起薩爾干吉，東經大石門向NEE延伸。阿爾金地塊南緣斷裂為東昆侖褶皺系與塔里木地塊2個Ⅰ級大地構造單元的界線，為超巖石圈深大斷裂，形成于新元古代，具多期活動的特征，是塔里木板塊漫長的地質演化史中拉張-裂解-碰撞等構造活動的產物[6]。大石門地區位于阿爾金地塊南緣主斷裂北側，出露為構造混雜巖帶，主要巖性組合包括：元古代黑云角閃斜長片麻巖、石炭紀沉積巖(托庫孜達坂群下段)、火山巖(托庫孜達坂群中段)、石炭紀葉桑崗蛇綠巖、二疊紀陸源沉積巖、三疊紀酸性侵入體呈大小不等的巖塊產出，多以斷層接觸。其中黑云角閃斜長片麻巖塊體為該次工作第一次發現，根據區域地質資料推測該巖塊來自于阿爾金構造帶變質基底阿爾金巖群[1]。

2 采樣分析方法與巖石化學特征

2.1 樣品描述

采樣點位于且末縣南大石門地區阿爾金地塊南緣構造混雜巖帶內，所采樣品來自于灰色黑云角閃斜長片麻巖巖塊(巖塊在地表呈透鏡體狀出露，最寬6m，長30m)，原巖樣品重約10kg。黑云角閃斜長片麻巖塊體靠近北部，周圍為糜棱巖化的紫色葉桑崗石英砂巖基質、破碎的灰綠色托庫孜達坂組下段長石雜砂巖碎裂角礫巖，南部為晚古生代蛇紋石化的鎂鐵—超鎂鐵質巖(圖1)。

1—Ⅰ級大地構造單元的界線；2—Ⅰ級大地構造單元的界線；3—Ⅰ級大地構造單元的界線；塔里木南緣隆起區；阿中地塊；東昆侖弧盆系；7—全新統沖洪積物；8—下石炭統托庫孜達坂組；9—下二疊統葉桑崗組；10—早石炭世花崗巖；11—采樣點位；12—斷層；13—鎂鐵-超鎂鐵質巖塊；14—黑云斜長片麻巖巖塊 圖1 阿爾金地塊南緣大石門地區地質簡圖(根據作者實測資料修編)

斜長角閃巖樣品呈灰色，片狀、柱狀、粒狀變晶結構，片麻狀構造。主要礦物組成為斜長石(35%～40%)、角閃石(20%～25%)、黑云母(10%～15%)、石英(10%～15%)、碳酸鹽礦物(2%～4%)，副礦物(小于2% )主要為鋯石、磷灰石、榍石及少量不透明礦物(圖2)。

圖2 黑云角閃斜長片麻巖巖相學特征

2.2 分析方法與條件

原巖樣品在河北省欣航測繪院巖礦試驗測試中心加工制作成靶，并進行反射光、透射光和CL 圖像照相。LA-ICP-MS鋯石 U-Pb同位素分析在中國冶金地質總局山東局測試中心完成。測試前通過反射光、透射光、CL圖像選擇鋯石測點位置，首先選擇沒有裂隙和包裹體部位，同時觀察鋯石的結構形態，避開不同世代鋯石的混合區域。詳細分析步驟和數據處理方法參見相關文獻[7-10]。

2.3 巖石化學特征

斜長角閃巖中SiO2的含量為69.16%，TiO2含量為0.61%，K2O 含量為3.24%。微量元素標準化圖(圖3a)顯示，富集大離子親石元素Rb,Th,K,La,Zr等;虧損Sr,Ti;其中Sr的含量為63.6×10-6;Ti含量為2997×10-6;Sr,Ti的虧損可能指示斜長石和鈦鐵礦的分離結晶有關。稀土元素總量213.12×10-6，LREE/HREE=6.27，輕重稀土元素分餾明顯，REE標準化配分曲線圖標 (圖3b)顯示，輕稀土元素具有相對富集的右傾特征，且表現出負銪異常(δEu=0.71)。

圖3 黑云角閃斜長片麻巖微量元素標準化圖(a)REE標準化配分曲線(b)

3 分析結果和解釋

黑云角閃斜長片麻巖樣品中的鋯石分為2類：一類鋯石呈橢圓或長柱—柱狀，顆粒較大，100～150μm，多數長寬比為2∶1～3∶1，陰極發光圖像(圖4)顯示該類鋯石多為自形—半自形結構，顏色較亮，多數能見到巖漿環帶結構，具有明顯的巖漿鋯石特征；另一類鋯石呈橢圓或不規則狀，顆粒較小，多在 50～100μm，長寬比為1∶1～1.5∶1，陰極發光圖像(圖4)顯示，大部分鋯石晶形不完整，總體顏色較暗，結構復雜，韻律環帶、面狀和斑雜狀分帶都有出現，部分鋯石核邊結構明顯，具有明顯的變質成因特征。

圖4 鋯石陰極發光圖像和207Pb/206Pb年齡測試結果

共分析了30 個點，其中3個點測試誤差較大，為無效測點，有效測點為28個。28 個有效測點的數據點均分布在諧和線上或其附近(圖5)，表明這些鋯石顆粒在形成U-Pb同位素體系時是封閉的，沒有發生Pb同位素的丟失或U的加入，樣品的鋯石U-Pb年齡在誤差范圍內可信。28顆鋯石的207Pb/206Pb年齡變化于(1784±41)～(26±51)Ma 之間，年齡加權平均值主要分為2 組：2130±27Ma(MSWD=0.21，n=15)和(2520±23)Ma(MSWD=0.06，n=12)。第一組年齡(2130±27Ma)的鋯石部分內部顯示面狀分帶，邊部發育比較亮的變質邊，顯示變質成因鋯石特征，該年齡可解釋為黑云角閃斜長片麻巖的峰期變質年齡。第二組年齡(2520±23)Ma的鋯石，具有巖漿環帶，鋯石微量元素分析顯示輕稀土元素虧損、重稀土元素富集的左傾配分模式，以及Ce 的正異常和Eu 的負異常[11-12]，顯示巖漿鋯石特征，表明該年齡為黑云角閃斜長片麻巖原巖巖體侵位年齡(表1)。

4 地質意義

(1)對阿爾金地塊南緣構造混雜巖帶內的黑云角閃斜長片麻巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb 定年分析，確定黑云角閃斜長片麻巖原巖形成年齡為(2520±23)Ma，變質年齡為(2130±27)Ma。

圖5 巖漿鋯石(a)和變質鋯石(b)的U-Pb 年齡諧和圖

表1 黑云角閃斜長片麻巖鋯石LA-ICP-MSU-Pb定年結果

測試點號含量/10-6PbThUTh/U同位素比值年齡207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ11513221.720.18330.005612.74340.37580.50410.013826845126612826315923538882.310.1090.00254.76490.10560.31350.0043178441177919175821368881031.170.16660.003310.68660.20570.45990.00725233324961824393141323205571.740.1490.0033.63930.07420.17490.002423353515581610391354091610.670.13150.00337.65080.17670.41830.00621184421912122532761762333211.380.1480.00278.51150.15910.41120.005123243222871722202473836812.280.13280.00326.86710.16230.36970.00532135422094212028258901251701.360.13390.00267.54920.14070.40280.004721503421791721822296499718281.830.05740.00140.24020.0070.030.00075065621961914105547851.800.16630.003711.41540.23750.4910.0066252137255820257529111421282391.870.16330.003810.45270.24140.45740.007525004024762224283312221462741.880.05640.00190.51340.01550.06560.0011478744211041071352861001.160.13220.00466.96780.19060.37940.0125212761210724207358145356741.310.16650.003512.30810.25750.52990.00732524352628202741311563881501.710.10870.00225.04310.10070.33250.004617893718271718502216631031251.220.1320.0046.80690.22520.36890.00682125542087292024321798732403.280.13020.00386.2940.19750.34670.0069210252201828191933181021382451.780.110.00244.9870.1080.32540.0047180039181718181623194042651.540.16860.00610.75780.41370.45850.0122544602502362433532013132617945.510.05420.00130.50040.01190.06640.00093895241284146213349480.960.16470.004710.76010.31580.4720.0092250649250327249240221952454141.690.13120.00296.59890.1580.36130.00562115392059211988272370451824.070.11570.00265.32360.12740.33060.0049189240187321184124241191251851.470.16610.003211.05030.21960.47870.0066252032252719252129251273521500.430.16540.003210.72720.20530.4670.00632522322500182470282688961361.410.16630.003310.88720.21960.47170.00722521332514192491322776751602.140.13120.00436.82060.24020.37290.006211456208831204328285450861.710.16640.003610.74910.22440.46530.006325223625022024632829971561941.250.13460.00296.78620.13620.3630.0052159372084181996243077521803.450.13060.00366.40760.20060.3520.0071210649203328194434

注：LA-ICP-MS U-Pb同位素含量和年齡測試在中國冶金地質總局山東局測試中心完成，使用Andersen 等的軟件進行了普通鉛校正。

(2)東昆侖北部較多的1800～2000Ma 的年齡信息表明，在古元古代末期發生了一次強烈的構造熱事件，并引起金水口巖群的最后固結[13]，黑云角閃斜長片麻巖的變質年齡時代 (2130±27) Ma與該期構造-熱事件相吻合。

(3)根據區域資料和作者野外調查工作，顯示該黑云斜長片麻巖塊來自于阿爾金山結晶基底的阿爾金群，原巖形成年齡為(2520±23)Ma，這也印證了阿爾金山變質基底巖系的形成時代為新太古代—古元古代。