樊婷婷，周小虎，高 潔，趙偉波

(1.西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安710054;2.大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710069;3.陜西交通職工技術(shù)學(xué)院 公路工程系，陜西 西安710018;4.長(zhǎng)慶油田公司勘探開發(fā)研究院，陜西 西安710018)

0 引 言

準(zhǔn)噶爾盆地及相鄰地區(qū)是研究中亞造山帶構(gòu)造特征及其形成演化的關(guān)鍵地區(qū)之一。該地區(qū)蘊(yùn)藏有豐富的礦產(chǎn)資源，既是尋找金屬礦產(chǎn)的有利地區(qū)，又是中國(guó)重要的大型含油氣盆地之一。準(zhǔn)噶爾盆地基底性質(zhì)的研究不僅關(guān)系到新疆北部地區(qū)構(gòu)造格局的恢復(fù)，而且對(duì)于盆地內(nèi)油氣資源的勘查與評(píng)價(jià)有著十分重要的意義。因此長(zhǎng)期以來(lái)，吸引了眾多的中外地質(zhì)工作者進(jìn)行研究，但一直存在很大爭(zhēng)議，主要集中在是否存在前寒武紀(jì)的古老基底［1-3］以及基底的性質(zhì)是陸殼［4-5］還是洋殼［6-9］，這直接影響了對(duì)本區(qū)區(qū)域地質(zhì)形成過(guò)程的深入認(rèn)識(shí)。

研究區(qū)紅柳峽地區(qū)位于新疆東準(zhǔn)噶爾造山帶東段，卡拉麥里—塔克扎勒斷裂帶南側(cè)(圖1(a))，是研究準(zhǔn)噶爾盆地基底問(wèn)題的典型露頭地區(qū)之一。所在的地層屬于1∶25 萬(wàn)紙房幅劃分的中元古界札曼蘇巖群(Pt2Z)(圖1(b))，1∶20 萬(wàn)紅柳峽幅和1∶5萬(wàn)札曼蘇幅則將其劃歸古生代。該套地層至今未發(fā)現(xiàn)可供參考的化石，也缺乏可靠的同位素年代學(xué)證據(jù)。而札曼蘇巖群在1:25 萬(wàn)紙房幅區(qū)調(diào)報(bào)告中劃為中元古界，是根據(jù)侵位于道草溝巖群中的鮑爾羌吉糜棱雜巖單顆粒鋯石Pb -Pb蒸發(fā)法獲得的1 005 ± 36 Ma 年齡，將道草溝巖群定為中元古代。之后又認(rèn)為相鄰的札曼蘇巖群巖性組合和變形變質(zhì)與道草溝巖群相似，故將札曼蘇巖群亦劃歸中元古代。但是胡靄琴對(duì)該侵入巖單顆粒鋯石Pb -Pb 蒸發(fā)法年齡數(shù)據(jù)［10］進(jìn)行重新分析后認(rèn)為，該雜巖中3 組鋯石U -Pb 同位素比值均為不諧和，它們的206Pb/238U 和207Pb/235U 值年齡大體在250 ～340 Ma 之間，表明這些巖石的UPb 體系記錄的年齡為石炭—二疊紀(jì)，因此沒(méi)有可靠數(shù)據(jù)證明鮑爾羌吉糜棱雜巖為新元古代地質(zhì)體，并且以此為基礎(chǔ)按地質(zhì)體相互關(guān)系確定的中元古界道草溝巖群和札曼蘇巖群的時(shí)代也是不可靠的［10］。在札曼蘇巖群內(nèi)發(fā)育大量的輝長(zhǎng)巖、輝綠巖脈體，大小不等，多數(shù)近東西向延伸。本文報(bào)道對(duì)其中一個(gè)輝長(zhǎng)巖體的鋯石進(jìn)行ICP -MS U -Pb 定年研究，探討其地質(zhì)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

紅柳峽地區(qū)東北鄰三塘湖盆地，向南接天山山脈東段北部的博格達(dá)山，向西延入準(zhǔn)噶爾盆地腹地，被新生代沉積盆地掩蓋。行政區(qū)劃屬新疆維吾爾自治區(qū)巴里坤縣所轄。研究區(qū)塔克札勒蛇綠混雜巖呈北北西向(330° ～340°)分布于本區(qū)中段(圖1(a))。該蛇綠混雜巖帶是準(zhǔn)東地區(qū)卡拉麥里—塔克札勒—大黑山蛇綠混雜巖帶的重要組成部分。

據(jù)1∶25 萬(wàn)資料和我們的野外勘查，紅柳峽地區(qū)內(nèi)的中元古界道草溝群位于塔克扎勒蛇綠混雜巖帶的北東側(cè)，集中出露于本區(qū)東部的札勒帕克蘇—黑姑娘山一帶，呈東西向分布，中元古界札曼蘇巖群則集中出露于塔克扎勒蛇綠巖、蛇綠混雜巖帶的南西側(cè)的阿克塔斯巴斯克巴斯陶—布爾汗蘇庫(kù)都克一帶，呈近東西向分布，與周圍的古生代地層均呈斷層接觸(圖1(b))。

札曼蘇巖群主要由灰綠色的粉砂質(zhì)泥質(zhì)板巖、細(xì)礫巖、劈理化和片理化凝灰質(zhì)粉砂巖夾砂質(zhì)大理巖、絹云母化的安山巖、玄武巖、流紋巖以及黑云母千糜巖、絹云母千糜巖等組成。巖群內(nèi)韌性剪切帶和脆性斷層發(fā)育，巖石普遍劈理化，構(gòu)成無(wú)序的構(gòu)造巖片組合體，是一套原巖為火山—沉積組合，變質(zhì)達(dá)低綠片巖相的淺變質(zhì)巖系。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造(a)及采樣位置圖(b)Fig.1 Geological structure of the study area(a)and sampling sites(b)

2 樣品描述及分析方法

輝長(zhǎng)巖樣品JMS01N 采自距紅柳峽南部約39 km 處的加曼蘇村一帶，地理坐標(biāo)為東經(jīng)91°47′19.9″、北緯44°03′20″(圖1(b))。野外露頭巖石組合為灰色、灰綠色糜棱巖、淺灰色片理化凝灰?guī)r、灰綠色片巖夾暗綠色輝長(zhǎng)巖，多數(shù)巖石已發(fā)生糜棱巖化，原始層理已消失。顯微鏡下主要由基性斜長(zhǎng)石(平均含量約占50%)、單斜輝石(約占35%)、角閃石(約占10%)和鈦鐵礦(約占4%)組成，還有少量磷灰石、榍石等。具有不同程度的絹云母化、綠泥石化蝕變。斜長(zhǎng)石、輝石、角閃石為不等粒變晶結(jié)構(gòu)，呈柱狀、粒狀，彼此相間排列，發(fā)育變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)(圖2)，片狀構(gòu)造。

鋯石樣品的制靶和反射光、陰極發(fā)光(CL)照相以及鋯石的(LA-ICP-MS)原位U-Pb 定年均在大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。數(shù)據(jù)處理采用GLITTER 程序，年齡計(jì)算時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91 500為外標(biāo)進(jìn)行同位素比值分餾校正。普通鉛校正參見(jiàn)文獻(xiàn)［12］，然后利用Isoplot3.00 處理分析數(shù)據(jù)得到各樣品的諧和圖及年齡分布頻率圖。鋯石年齡＞1 000 Ma 的采用207Pb/206Pb 表面年齡，鋯石年齡＜1 000 Ma 的則采用206Pb/238U 表面年齡［13-14］。

圖2 輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)(×10)Fig.2 Images of the poikilophitic texture

對(duì)變質(zhì)輝長(zhǎng)巖JMS01N 樣品中的21 顆鋯石進(jìn)行了ICP-MS U-Pb 定年，獲得了21 個(gè)測(cè)點(diǎn)的分析數(shù)據(jù)，其中協(xié)和年齡16 個(gè)(表1)。輝長(zhǎng)巖鋯石較小、有的發(fā)育裂紋且形態(tài)復(fù)雜，鋯石U -Pb 表面年齡值分布的范圍很寬，從385 ±7 Ma(點(diǎn)11)至2322 ±45 Ma(點(diǎn)12)。根據(jù)鋯石陰極發(fā)光的特征(圖3)以及U-Pb 分析數(shù)據(jù)(表1)，將輝長(zhǎng)巖鋯石分為三類:第一類鋯石主要為自形晶，發(fā)育較明顯的巖漿鋯石振蕩環(huán)帶，不發(fā)育繼承性殘余鋯石顆粒。U，Th 含量分別為58 ×10-6～1 979 ×10-6和40 ×10-6～649 ×10-6. Th /U 比值介于0.28 ～1.1 之間，表現(xiàn)出巖漿鋯石的特征。鋯石年齡主要集中在385 ～409 Ma，其中7 個(gè)諧和年齡得到的206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為396 ±5 Ma，MSWD=1.15(圖4)，鋯石圖像為圖3 中11，20，1，3，18，13，5;第二類鋯石呈次圓形，巖漿韻律環(huán)帶較發(fā)育，如但圖3 中10，16，19，相比第一類鋯石顆粒，該類鋯石裂紋較發(fā)育，鋯石U 和Th 含量分別為111 ×10-6～376 ×10-6和40 ×10-6～239 ×10-6.Th /U 比值介于0.36 ～0.91 之間，該類鋯石共獲得3 個(gè)諧和年齡，分別為446 ±9 Ma，466 ±8 Ma，474 ±8 Ma，可能為繼承性的鋯石。第三類鋯石呈次圓狀或渾圓狀，除點(diǎn)4 核部為殘留鋯石外，CL 圖像顯示該類鋯石內(nèi)部不發(fā)育韻律環(huán)帶或環(huán)帶結(jié)構(gòu)不清楚，鋯石陰極發(fā)光圖像為圖3 的8，4，14，12.4 個(gè)測(cè)試鋯石年齡分別為842 ～2 322 Ma 之間，除點(diǎn)4232Th /238U比值為0.01，其余為0.22，0.57 和0.76，表現(xiàn)出碎屑鋯石的特征。這些古老鋯石的成因既可能是從輝長(zhǎng)巖源巖的地殼組分中繼承來(lái)的，也可能是巖漿侵位過(guò)程中從圍巖中捕獲的。

圖3 輝長(zhǎng)巖樣品JMS01N 鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.3 Zircon CL images of selected zircons for gabbro of sample JMS01N

圖4 輝長(zhǎng)巖鋯石207Pb/235U- 206Pb/238U 諧和圖和加權(quán)平均圖Fig.4 Zircon bar chart(a)and 207Pb/235U- 206Pb/238U concordia diagram(b)for gabbro

綜上所述，紅柳峽加曼蘇地區(qū)輝長(zhǎng)巖中16 個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)獲得的鋯石U -Pb 年齡有3 組數(shù)據(jù):①多數(shù)巖漿鋯石測(cè)點(diǎn)獲得的加權(quán)平均年齡為396.2± 5 Ma，它們應(yīng)代表輝長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡;②發(fā)育繼承性鋯石所記錄的446 ～474 Ma 的古生代年齡信息;③842 ～2 322 Ma 碎屑鋯石年齡，間接證明在準(zhǔn)東有前寒武紀(jì)基底的存在。

由于新疆北部在新元古代晚期至石炭紀(jì)期間為洋陸相間的古構(gòu)造地理格局［15］，研究區(qū)周圍的蛇綠巖代表的洋盆關(guān)閉時(shí)間［16-18］晚于所研究的早泥盆碎屑巖沉積時(shí)間，所以其古老碎屑物質(zhì)，不可能來(lái)自北側(cè)阿爾泰地區(qū)古老基底以及鄰區(qū)的哈薩克斯坦板塊、西伯利亞板塊和塔里木板塊，只能是來(lái)自被古生代洋盆圍限的準(zhǔn)噶爾板塊本身［11，20］。因此有理由認(rèn)為，本區(qū)輝長(zhǎng)巖的古老年齡數(shù)據(jù)記錄了巖漿上升溢流路經(jīng)區(qū)可能存在前寒武紀(jì)古老基底的重要信息。

表1 紅柳峽輝長(zhǎng)巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 同位素年代學(xué)分析結(jié)果Tab.1 LA-ICP-MS U-Pb zircon age data for gabbro from Hongliuxia area

3 結(jié) 論

準(zhǔn)噶爾盆地紅柳峽地區(qū)札曼蘇巖群輝長(zhǎng)巖JMS01N 火山的噴發(fā)年齡介于385 ～409 Ma 之間，得到的206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為396.2 ±5.0 Ma(MSWD =1.15)，說(shuō)明噴發(fā)結(jié)晶年齡為早泥盆世晚期。在采樣點(diǎn)附近我們還對(duì)變質(zhì)砂巖和變玄武巖進(jìn)行了鋯石測(cè)年分析，結(jié)果表明:變質(zhì)砂巖110顆碎屑鋯石的年齡分布范圍為409 ±8 Ma 至1 387±54 Ma;變玄武巖35 顆巖漿鋯石206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為407.2 ±4.3 Ma(另文發(fā)表)。因此我們認(rèn)為，札曼蘇巖群形成時(shí)期的下限不早于早泥盆世。

紅柳峽地區(qū)1∶25 萬(wàn)區(qū)調(diào)新建的中元古代札曼蘇巖群更可能是晚古生代地層，這樣盡管否定了前寒武紀(jì)基底存在的直接證據(jù)，但札曼蘇巖群的輝長(zhǎng)巖JMS01N 中有4 粒碎屑鋯石年齡介于842 ～2 322 Ma 之間，代表了巖漿上升溢流路經(jīng)區(qū)圍巖中的鋯石形成時(shí)代，反映準(zhǔn)噶爾盆地可能存在前寒武紀(jì)結(jié)晶基底。

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