北京云蒙山片麻狀花崗巖鋯石SHRIMP定年及其地質意義

東天山天湖至星星峽地區(qū)廣泛分布著片麻狀花崗巖,顧連興等(1990)和張遵忠等(2004)基于rb—sr等時線年齡為707.7±4.9ma的結果,提出天湖東巖體最有可能形成于澄江運動造山晚期的擠壓一拉張構造轉折環(huán)境。因此,天湖東巖體的形成時代直接關系到對東天山造山帶構造演化歷史的認識。我們的研究認為該巖體的地質產狀和巖石特征均有別于東天山的元古宙巨眼球片麻狀花崗巖,故對天湖東二長花崗巖中的鋯石作了shrimpu-pb年齡分析。研究中測定的18粒鋯石中沒有發(fā)現(xiàn)任何元古宙殘留鋯石和相關的年齡信息,由17個測點的~(206)pb/~(238)u加權平均年齡為466.5±9.8(2σ)ma,可以確定天湖東巖體為早古生代花崗巖,而不是元古宙(或澄江期)花崗巖。基于元素和nd-sr同位素組成的研究結果,它們具有島弧鈣堿性巖漿巖的地球化學特征。該研究結果與東、西天山造山帶其它地區(qū)獲得的大量早古生代花崗巖的年齡具一致性。本研究結果對揭示早古生代古亞洲洋部分洋盆的閉合時間提供了重要的依據(jù)。

對東?？h磨山片麻狀堿性花崗巖中變質鋯石和變質復合鋯石進行shrimpu-pb定年:①對變質鋯石和變質復合鋯石的新殼共測定8個點,其206pb/238u加權平均年齡為212±3.6ma(mswd=7.55),反映了磨山片麻狀堿性花崗巖的變質時間,即成巖時間,屬于印支期,相當于晚三疊世;②變質復合鋯石的老核(繼承鋯石),多為發(fā)育有規(guī)則韻律環(huán)帶的巖漿碎屑鋯石,對其中3個顆粒進行了測定,u-pb年齡分別為866ma、378ma和370ma,暗示其來源是異地多時代的。同時還表明其寄主巖的原巖應是沉積巖,其時代不會早于晚古生代。

報道了滇西騰沖地塊片麻狀花崗巖的鋯石u-pb年齡。區(qū)域地質和巖相特征表明,片麻狀花崗巖為巖漿成因,并經(jīng)歷了后期深熔作用。24顆鋯石測得24個年齡數(shù)據(jù)中,1顆繼承鋯石的206pb/238u年齡為537.5±5.6ma,2顆巖漿鋯石的206pb/238u平均年齡為456ma,3顆深熔鋯石的206pb/238u平均年齡為117ma,18顆深熔鋯石的robust(median)206pb/238u年齡為66.2-+47ma。上述結果表明,花崗巖形成于早古生代,而后在白堊紀發(fā)生深熔作用,可能是特提斯演化過程中的巖漿響應。

新疆東部哈爾里克山出露大量閃長巖和花崗巖巖體,在小鋪一帶,巖體發(fā)育片麻狀構造,其圍巖為一套變質巖系.對小鋪西側片麻狀黑云母花崗巖鋯石shrimpu-pb定年研究,獲得(311±9)ma的206pb/238u表面年齡.結合巖體及鋯石的礦物學特征,該年齡被解釋為片麻狀黑云母花崗巖巖體的侵位年齡.結合前人的研究資料,筆者推測該片麻狀黑云母花崗巖形成于弧后伸展構造環(huán)境,其片麻狀構造的發(fā)育與伸展作用有密切關系,小鋪一帶變質作用的下限年齡為(311±9)ma.

在塔里木盆地西南緣發(fā)現(xiàn)多個片麻狀英云閃長巖,巖體表現(xiàn)為高si、al、na,富集輕稀土元素、大離子親石元素和高場強元素的zr、hf、ti,虧損重稀土元素和高場強元素p、ni、cr,地球化學具有a型花崗巖的特征。通過鋯石shrimpu-pb測年,獲得3組年齡:第一組年齡,t=(1970±47)ma(n=4,mswd=2.4),代表巖漿捕獲的繼承鋯石年齡;第二組年齡,t=(764±33)ma(n=4,mswd=2.50),代表巖漿結晶年齡;第三組年齡,t=(424±16)ma(n=6,mswd=1.03),代表加里東期構造事件年齡。t=(764±33)ma的鋯石年齡可能是塔里木地塊在新元古代末期rodinia超大陸裂解巖漿活動的記錄,對約束該區(qū)地層時代、研究地質構造演化提供了重要信息。

云南西部中緬邊界的怒江一帶被認為是青藏高原向東南逃逸的通道,但位于通道之中、紅河-哀牢山走滑剪切帶與高黎貢山剪切帶之間的貢山地塊應屬于哪一個大地構造單元的組分,目前尚不清楚.通過對云南福貢縣馬吉一帶古當河片麻狀花崗巖鋯石shrimp年齡測定,確定該花崗巖的巖漿結晶年齡為(487±11)ma,并發(fā)現(xiàn)鋯石具有773～794ma的殘核,該年齡可以與印度板塊內部及喜馬拉雅造山帶中發(fā)育大量同時代的花崗質巖石相對比,表明與印度大陸有非常密切的親緣關系,該研究對揭示滇西地區(qū)怒江流域的構造屬性有重要意義.

利源復式花崗巖體位于粵贛二省交界部位,處在"粵北樂昌-連平鎢錫鉛鋅成礦帶"的南東段,主要由中粒斑狀黑云母二長花崗巖(主體)和細粒黑云母鉀(二)長花崗巖(補體)組成,為弱過鋁質高鉀鈣堿性系列的巖石。應用高精度的鋯石shrimpu-pb法,獲得前者的成巖年齡為(227.2±4.4)ma(mswd=3.4),屬于印支期。結合巖石地球化學特征及區(qū)域成礦特征分析,認為補體花崗巖可能形成于燕山早期。

用shrimp測定了岡底斯巖帶西段麥拉山口巖體同碰撞黑云母二長花崗巖鋯石的u-pb年齡,黑云母二長花崗巖鋯石shrimpu-pb年齡為47.1±1.1ma。這就為前人提出的雅魯藏布江地區(qū)洋盆閉合、板塊開始碰撞的時間為50ma左右提供了同位素年代學的證據(jù)。

德宗花崗質片麻巖體侵位于蒙拉組地層之中。陰極發(fā)光分析表明,樣品的鋯石具巖漿成因特點,離子探針(shrimp)u-pb同位素年齡為(209±6.9)ma,時代為晚三疊世。同時,對該樣品中的黑云母進行40ar-39ar測年,其結果為(105.2±1.7)ma。這些精確的年齡數(shù)據(jù)不僅進一步厘定了岡底斯地區(qū)的確存在晚印支期巖漿活動,也為該區(qū)蒙拉組變質變形的確定提供了科學依據(jù)。

粵贛交界處的利源復式花崗巖體位于"粵北樂昌-連平鎢錫鉛鋅成礦帶"的南東段,大東山-貴東東西向巖漿巖-斷裂帶與北東向九連山復式褶皺帶的復合部位,出露面積約100km2,呈橢圓狀,近北東向展布。近年因在該復式花崗巖體南接觸帶發(fā)現(xiàn)了具有中型規(guī)模的雞啼石鎢礦床及研究,認為該區(qū)找礦潛力巨

野外地質關系及巖相學、地球化學、同位素和年代學研究表明,成水泉片麻狀花崗巖是典型的原地改造型花崗巖,其原巖(即圍巖)為糜棱巖化花崗閃長巖。本次鋯石la-icp-msu-pb定年獲得其原巖糜棱巖化花崗閃長巖~(206)pb/~(238)u加權平均年齡為369.9±5.6ma(mswd=36),片麻狀花崗巖鋯石核部年齡為367.9±5.4ma(mswd=2.2),此年齡與其原巖年齡在誤差范圍內一致,為片麻狀花崗巖原地改造成因提供了年代學證據(jù)。此外,還獲得其鋯石熱液增生邊不一致線下交點年齡254±10ma(mswd=1.4),該年齡代表了片麻狀花崗巖的形成時間。片糜狀花崗巖在地球化學上繼承了許多原巖的特征,同時又受到了深源流體-熔體的顯著影響。將原巖糜棱巖化花崗閃長巖改造成片麻狀花崗巖的流體-熔體具有富硅富鉀和正ε_(nd)(t)值的特征,表明這種流體-熔體可能主要地來自幔源巖漿內侵體,以及在內侵巖漿熱量作用下的初生地殼巖石的變質和熔融。原巖糜棱巖化花崗閃長巖及其派生的片麻狀花崗巖ε_(nd)(t)值分別為+3.87及+3.05～+6.09,表明糜棱巖化花崗閃長巖源自于年輕的陸殼,而片麻狀花崗巖除繼承了其原巖糜棱巖化花崗閃長巖的高ε_(nd)(t)值這一特征外,還可能受到了深源流體-熔體中幔源組分的影響。咸水泉巖體的實例研究表明,原地改造型片麻狀花崗巖不但可以形成于造山帶的擠壓-伸展轉折階段,還可以形成于碰撞后進一步伸展的時期,而經(jīng)過強烈韌性剪切的巖石是轉變?yōu)槠闋罨◢弾r的最有利原巖。東天山咸水泉、平頂山和天湖東等原地改造型片麻狀花崗巖的形成均與內侵有關,因而片麻狀花崗巖可被看作是內侵的重要產物。

東天山地區(qū)古生代的構造格局一直是地質界爭議的問題之一。本文對阿其克庫都克斷裂南側花崗巖和花崗閃長巖2個巖體進行鋯石shrimpu-pb定年,分別獲得318ma±5ma和350ma±7ma的206pb/238u表面年齡,綜合分析巖體結構及鋯石的礦物學特征,將上述2個年齡分別解釋為所研究的花崗巖和花崗閃長巖的侵位年齡。通過對已有資料的綜合研究,得出如下結論:①中天山地區(qū)在古生代期間的構造背景為類似安第斯型的活動陸緣或島弧鏈,其形成與南天山洋盆巖石圈板塊向北的俯沖作用有關;②花崗閃長巖鋯石中還保留有繼承鋯石的信息,表明研究區(qū)存在老于503ma±9ma的基底物質;③研究區(qū)內沿阿其克庫都克斷裂右行走滑變形事件的下限時間是350ma±7ma,很可能發(fā)生在石炭紀以后。

本文對福建東山縣澳角村澳角群花崗質石榴黑云片麻巖中17顆鋯石進行了shrimpu-pb同位素年齡測定。結果顯示鋯石th/u比值變化于0.31~1.01,平均值為0.48,為典型的巖漿鋯石;其中16個分析點在諧和圖上分布較為集中,206pb/238u年齡加權平均值為(152.8±1.6)ma(n=17,mswd=1.12);結合鋯石自形、發(fā)育巖漿環(huán)帶等特點,該年齡被解釋為澳角群親營山組花崗質石榴黑云片麻巖的形成年齡。其所指示的地質意義:(1)福建東山縣澳角村澳角群親營山組花崗質石榴黑云片麻巖形成于晚侏羅紀,而非前泥盆紀;(2)福建東山縣澳角村澳角群親營山組應解體為表殼巖與變質侵入體。

柴北緣西段出露的花崗巖主要有賽什騰山、團魚山、嗷嘮河和三岔溝等巖體,這些巖體的走向為北西向,與區(qū)域構造線方向基本一致.巖體的鋯石shrimpu-pb定年結果表明,它們的時代從早古生代的奧陶紀到晚古生代的泥盆紀和二疊紀.其中,賽什騰山巖體為(465.4±3.5)ma,團魚山巖體兩期侵入巖的年齡分別為(469.7±4.6)和(443.5±3.6)ma;它們均屬早古生代奧陶紀;而嗷嘮河巖體的石英閃長巖為(372.1±2.6)ma,屬晚古生代泥盆紀;三岔溝巖體也由兩期侵入巖組成,其年齡分別為(271.2±1.5)和(260.4±2.3)ma,屬二疊紀.花崗巖的巖石地球化學特征表明,柴北緣早古生代花崗巖具有島弧或活動大陸邊緣花崗巖的屬性,原巖可能為中元古代(1.03~1.15ga)形成的、來源于虧損地幔的拉斑玄武質洋殼,它們的形成與板塊的俯沖作用有關;晚古生代花崗巖繼承了早古生代花崗巖的特點,其原巖可能為中元古代(1.18~1.29ga)的島弧根部下地殼,巖漿物質成分以殼?；旌显礊橹?它們的形成與造山隆起后不同塊體之間的均衡調整有關.

塔里木西南緣的和田布雅花崗巖,由巨斑二長花崗巖、似環(huán)斑狀二長花崗巖和細粒鉀長花崗巖3種巖石類型組成,其中具似環(huán)斑狀結構的花崗巖與國內外報道的環(huán)斑花崗巖在基本巖相學方面較為相似,可能屬于廣義的環(huán)斑花崗巖系列.根據(jù)暗色包體中含有寄主巖石的鉀長石斑晶等分析,布雅花崗巖可能是巖漿混合的產物.布雅花崗巖鋯石shrimpu-pb定年獲得(459±23)ma年齡值(mswd=1.3),形成時代為晚奧陶世,這為該區(qū)地質構造演化提供了基本年代約束.通過區(qū)域資料對比,鐵克里克隆起帶和田布雅后造山a型花崗巖與西昆侖造山帶南部俯沖型花崗巖侵位時代基本一致,暗示原特提斯洋的閉合是由北向南遷移的,當原特提斯洋南部處于俯沖消減時期,北部鐵克里克隆起帶南部的活動大陸邊緣已進入造山后演化階段,這對于重建西昆侖造山帶的構造演化具有重要意義.

有關阿爾泰造山帶中變質巖形成時代問題,目前仍有爭議。特別是中國-哈薩克斯坦聯(lián)合地質科學考察隊將其絕大部份均劃為古元古-中元古代變質巖系后,更引起諸多地質學家的關注。本文研究的青河片麻巖出露在青河縣西南地區(qū),在構造上處于額爾齊斯剪切帶。青河片麻巖的元素地球化學和nd-sr同位素組成特征表明其原巖形成于島弧構造環(huán)境。應用精確的shrimp鋯石u-pb定年,獲得該變質巖系中英安質片麻巖中鋯石的年齡為281±3(2σ)ma,代表其片麻巖的形成年齡。研究中未發(fā)現(xiàn)有任何前寒武紀古老鋯石或相關的年齡信息,因此研究結果不支持該區(qū)變質巖為“前寒武紀”的觀點。結合片麻巖中鋯石陰極發(fā)光圖像特征,說明該地區(qū)的變質作用和巖漿作用的時間范圍在293±6ma～271±5ma期間。因此,該項研究結果確定了阿爾泰造山帶發(fā)生在二疊紀早期一次重要地質熱事件的可靠時限。額爾齊斯構造剪切帶中青河片麻宕的鋯石u-pb年齡,以及各種變質巖中角閃石和黑云母的~(40)ar/~(39)ar年齡,記錄了阿爾泰造山帶晚古生代時期一次重要的構造、變質作用、快速隆升的動力學過程,為研究晚古生代古亞洲洋的閉合或大陸的回返時限提供了初步的證據(jù)。

西藏東部類烏齊一帶吉塘巖群中新識別出一套花崗質片麻巖?；◢徺|片麻巖中鋯石th/u比值較高(th/u>0.49),陰極發(fā)光圖像顯示鋯石內部韻律環(huán)帶明顯,具典型巖漿鋯石成因的特征。cameca鋯石u-pb同位素加權平均年齡為282.1ma±0.9ma,表明花崗巖巖體形成于早二疊世,暗示瀾滄江結合帶在早二疊世存在巖漿增生事件。

天山造山帶的中天山隆起帶中廣泛出露著新元古代花崗巖類巖石。獲得了東天山星星峽和西天山溫泉地區(qū)片麻狀花崗巖中鋯石的shrimpu-pb年齡,分別為(942±7)ma(2σ)和(919±6)ma(2σ)。這些花崗巖以特有的粗粒、巨大的眼球狀片麻結構為特征。主元素數(shù)據(jù)表明它們屬于過鋁質的二長花崗巖,具有高sio2(≥70%)、高k2o+na2o(7%～≥8%),且k2o>na2o。這些新元古代花崗巖類巖石具不同的ree含量,但它們有近于平行的ree分布曲線和明顯的eu負異常,同時代的星星峽混合巖具有較高的ree含量,明顯富集lree。它們的微量元素蛛網(wǎng)圖幾乎完全相同,均有明顯的nb、sr、ti、p負異常。基于nd同位素組成研究,其εnd(t)在-4至～0之間,nd模式年齡tdm為2.0～1.6ga。由于放射成因sr同位素組成非常高,不可能得到精確有意義的sr同位素初始值。上述特征均表明這些新元古代花崗巖形成于大陸邊緣構造環(huán)境,由古元古代地殼重熔并經(jīng)歷了高度的結晶分異作用而形成。綜合近年來發(fā)表的關于天山各地段,諸如溫泉、賽里木湖以東、拉爾敦達坂、巴侖臺和星星峽等地區(qū)較為可靠的鋯石u-pb年齡數(shù)據(jù),我們認為天山新元古代花崗巖類巖石主要形成于960～910ma。結合塔里木盆地周邊古老地塊年齡的研究結果,可以推斷在早新元古代時期塔里木周邊和天山的古老地塊可能曾組成rodinia超大陸的一部分。

巴顏喀拉山東段花崗巖直接侵入到已發(fā)生褶皺的三疊紀地層中,并被侏羅系年寶組不整合覆蓋,其鋯石shrimpu-pb年齡為218~197ma。巖石類型主要為花崗閃長巖、二長花崗巖和正長花崗巖,巖石具似斑狀結構或斑狀結構,富鋁高鉀,富黑云母,含石榴子石和電氣石等富鋁礦物及暗色微細粒閃長質包體的發(fā)育為特征,鋁飽和指數(shù)a/cnk=1.00~1.22,屬巴爾巴林劃分的cpg型花崗巖類。形成于巴顏喀拉山造山帶陸內碰撞造山階段的晚期。

借助陰極發(fā)光顯微照相(cl)及激光剝蝕電感耦合等離子質譜技術(la-icpms),觀察和分析了東天山咸水泉片麻狀花崗巖鋯石晶體的內部結構及稀土元素和u,th含量.該巖體中的鋯石由具有振蕩環(huán)帶及強烈陰極發(fā)光的部分和無振蕩環(huán)帶及陰極發(fā)光(表現(xiàn)為暗黑色)的部分組成.具有振蕩環(huán)帶及強烈陰極發(fā)光的部分多為鋯石核部,而無振蕩環(huán)帶及陰極發(fā)光(表現(xiàn)為暗黑色)的部分多為鋯石邊部.熱液鋯石富集稀土元素,其球粒隕石稀土配分曲線位于巖漿鋯石之上,熱液鋯石lree球粒隕石標準化值較巖漿鋯石高2—3個數(shù)量級,其標準化曲線僅表現(xiàn)為輕微傾斜,并具較小的ce正異常(ce/ce*為1.5-2.4,巖漿鋯石ce/ce*為2.0-20.7)及適度eu負異常(eu/eu*為0.28-0.32,巖漿鋯石eu/eu*為0.29-0.41).熱液鋯石th,u含量和th/u值均比巖漿鋯石高出數(shù)倍.研究認為,片麻狀花崗巖是由經(jīng)過韌性剪切和糜棱巖化的泥盆紀花崗閃長巖在二疊紀受到深源流體—熔體強烈改造的產物.核部鋯石為繼承下來的原巖鋯石,而增生的熱液鋯石邊則形成于深源流體—熔體將原巖改造成片麻狀花崗巖的過程中.

本文以東天山平頂山巖體為例,探討中天山晉寧旋回晚期巨眼球狀片麻狀花崗巖的特征及其形成機制。野外地質關系、巖相學、巖石化學、稀土元素、微量元素和同位素研究表明,平頂山巖體是島弧鈣堿性火山-沉積巖系經(jīng)原地改造的產物,其rb-sr等時線年齡為927ma?；◢弾r形成作用的動力、熱力來源可能與碰撞后天山巖石圈的拆沉有關。拆沉導致的底侵和內侵引發(fā)了地殼巖石的韌性剪切,剪切后的巖石有利于部分熔融、熔體-流體運移和化學反應,而熔體和流體的作用反過來又會促進韌性剪切,并將較淺層次的變形變質巖石改造為片麻狀花崗巖。平頂山巖體的成巖作用體現(xiàn)了部分熔融、韌性剪切和流體作用的相互反饋,也是這些作用的共同產物。這種原地片麻狀花崗巖的成巖過程主要為深源熔體和流體與原巖的相互作用,并使原巖發(fā)生不同程度的部分熔融,因而其地球化學特征同時受到原巖和外來熔體-流體的控制。底侵和內侵是造山過程晚期-期后擠壓-拉張轉折期地殼垂向增生的重要方式,而平頂山這類片麻狀花崗巖則是這種垂向增生的產物。

中國東南沿海平潭-東山帶內廣泛出露片麻狀花崗巖,其rb-sr的全巖和礦物等時線年齡分別為(165±13)和120—90ma.我們用電子顯微探針對福建石獅市南(樣品92092201-2和92092202a)和東(91100203a)的片麻狀花崗巖中的獨居石、磷釔礦和鋯石進行chime方法(th-u-全ph等時線定年,得到的結果見表1和圖1.chime定年的年