阿尔金山东端花岗片麻岩中3_6Ga锆石的地质意义.pdf

矿物岩石地球化学通报 区域同位素年代学和地球化学Bulletin of Mineralogy ,Petrology and Geochemistry Vol.20 No.4 , 2001 Oct. 收稿日期2001206226 基金项目国土资源部和中国地质调查局 “九五” 项目 95 2022008和19991300013031研究成果 第一作者简介李惠民1948 , 男,研究员,硕士,同位素地质年代学专业 1 阿尔金山东端花岗片麻岩中3. 6 Ga锆石的地质意义 李惠民 1 ,陆松年 1 ,郑健康 2 ,于海峰 1 ,赵风清 1 ,李怀坤 1 ,左义成 1 1. 中国地质调查局 天津地质矿产研究所,天津300170;2.青海地质勘查局,青海 西宁810001 摘 要本文报道首次用单颗粒锆石U2Pb同位素测年技术在我国西北阿尔金山东端古老花岗片麻岩中发现 360543 Ma的锆石。这是塔里木地块存在始太古代基底的重要证据,对研究该地区的地壳演化及其与我国 东部和全球其他古老地块的对比研究具有重要的意义。 关 键 词阿尔金山;花岗片麻岩;3.6 Ga ;锆石 中图分类号P588134 5∶P597 13 文献标识码A 文章编号10072280220010420259204 根据国际前寒武纪地层分会的建议,太古宙划 分为4个代 [1 ,2] ,其中大于3. 6 Ga的地质年代称为 始太古代。这一段地史属于地球最早期的地质历 史。它的地质记录曾受到长期热2构造事件的叠加 和改造,大部分已消失殆尽,全球所剩无几的早期地 质残留体目前仅发现于北美 [3] 、 澳大利亚 [4] 、 南极 [5] 等少数地点。90年代初期刘敦一等 [6] 在我国冀东 和辽宁鞍山发现大于3. 6 Ga的地壳残留后,曾引 起国内外地学界的广泛关注 。本文介绍在我 国塔里木地台东部阿尔金山太古宙花岗片麻 岩中首次测得3. 6 Ga的锆石,并简要讨论其地 质意义 。 采样点位于阿尔金山东段,该区划分为两个地 层2构造单元,北为以太古宙岩层为主体组成的阿 北地块,南为拉配泉新元古代晚期 早古生代蛇绿 混杂岩带图 1 [7] 。其中北部的阿北地块与敦煌地 块相连,在敦煌一带主要由新太古代TTG片麻岩和 孔兹岩系组成,梅华林等 [8] 曾报道石包城花岗片麻 岩的颗粒锆石U2Pb年龄为2 67012 Ma ,并对片麻 岩和孔兹岩系的地质特征做过详细的描述。 本文所 报道的太古宙地质体位于阿北地块的东部,行政区 属于新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌县,北距敦煌市 约460 km ,由一套片麻岩为主的岩层组成,总体呈 东西向展布,根据遥感影像解译的分布范围达250 20 km。 阿尔金山的古老基底原统称为米兰群 [9] ,时代 为太古宙。我们初步研究认为这一套岩层的组成颇 为复杂,除英云闪长质2奥长花岗质片麻岩外,还包 括可能为麻粒岩相的辉石斜长角闪岩和一套钾质混 合片麻岩,此外尚有不同时期、 不同岩性的酸性和基 性侵入脉岩,特别是基性岩墙群十分发育。因此,所 谓的 “米兰群” 包含了大量的侵入体,经过较详细的 研究后,米兰群尚需重新厘定。采样点附近的片麻 岩层连续性好,露头清晰,分布范围广。1993年出 版的新疆地质志将这一狭长地带划为塔里木地台的 二级构造单元,称为阿尔金断隆。 所采集的片麻岩样品呈灰 灰白色,片麻理发 育,矿物成分较简单,主要由斜长石、 钾长石、 石英 和少量白云母组成,SiO2达71.88 ,K2O和Na2O分 别为4.78 和2. 91 。由于采样点附近后期钾化 现象比较强烈,可能造成样品中的K2O含量偏高。 稀土元素总量为183. 1810 - 6 ,轻、 重稀土分异明 显,LREEΠHREE高达51. 5 ,铕不显异常,EuΠEu 3 为 1.088。 260李惠民等/阿尔金山东端花岗片麻岩中3.6 Ga锆石的地质意义 图1 东阿尔金北部地质构造单元分区略图 Fig.1 Sketch map of geological structure unit in the northern part of East Altyn mountains 11 第四系;21 第三系;31 奥陶系;41 中上元古界;51 古元古代阿尔金群; 61 太古宙米兰群;71 花岗闪长岩;81 超基性岩;91 断层;101 采样位置 选取约5 kg岩石样品经粉碎、 淘洗,作常规重 砂分离。分选出的锆石呈深浅不一的紫红色,粒度 及形态特征多样。挑选不同颜色、 不同粒度及不同 形态特征的锆石晶体用同位素稀释法分别作单粒锆 石晶体的U2Pb同位素年龄测定。锆石的分选及U2 Pb同位素测年实验均在中国地质调查局天津地质 矿产研究所同位素地质年代学实验室进行。锆石的 溶解及铀2铅的分离在T. Krogh的程序基础上做了 相应的改进。锆石在0.25 mL容积的氟塑料容器内 溶解,使用 205 Pb2 235U 混合稀释剂。用硅胶2磷酸溶液 与样品的铀和铅混合后加在单镍带灯丝上,在 VG354型质谱仪上用高灵敏度Daly检测器进行铀2 铅同位素测定。所有U2Pb同位素数据均对质量歧 视效应校正,实验过程中实验室的全流程铅空白为 0.03～0.05 ng ,铀空白为0.002～0.004 ng。 花岗片麻岩中不同成因及不同类型的锆石U2 Pb同位素测定结果列于表1 ,测定结果的谐和图见 图2。从表1得知,5～8号数据点 207 PbΠ 206 Pb表面年 龄统计权重平均值为1 9389 Ma ;1～4数据点上交 点年龄值为3 60543 Ma ,下交点年龄值为1 958 180 Ma ;9～14号数据点上交点年龄值为2 47038 Ma ,下交点年龄值为1 12162 Ma。 图2 阿尔金山东端古老花岗片麻岩的锆石U2Pb同位测年结果谐和图 Fig.2 Zircon U2Pb concordian diagram of older granite2gneiss from the Eastern Altyn mountains 矿物岩石地球化学通报261 表1 阿尔金山东端古老花岗片麻岩中的锆石U2Pb同位素测定结果 Table 1 measurement vesults of zircon U2Pb isotopes of older granite2gneiss from the Eastern Altyn mountains 样 品 点 号 锆石特征重量/μg 浓度Π μgg- 1 UPb 普通铅 含量 Πng 同 位 素 原 子 比 率3 206Pb 204Pb 208Pb 206Pb 206Pb 238U 207Pb 235U 207Pb 206Pb 表面年龄ΠMa 206Pb 238U 207Pb 235U 207Pb 206Pb 1 2 浅紫红色透明长柱状 浅紫红色透明长柱状 10133126010133 76201210 8 01714 2 〈37〉 31131 〈16〉 01317 9 〈1〉 3 4743 5293 560 1077820113021201178 2 01694 8 〈98〉 29179 〈43〉 01311 0 〈4〉 3 4013 4803 526 3 浅紫红色透明长 柱状 5178140010112 62301136 7 01628 5 〈88〉 25173 〈37〉 01296 9 〈4〉 3 1443 3363 454 4 浅紫红色透明长 柱状 53581930106068301088 3 01455 4 〈44〉 12192 〈14〉 01205 9 〈5〉 2 4172 6742 873 5紫红色浑圆状518179010053 89501295 6 01353 0 〈63〉 51766 〈110〉 01118 5 〈7〉 1 9491 9411 933 6紫红色短圆柱状1012273010092 64401857 2 01347 9 〈48〉 51681 〈86〉 01118 4 〈6〉 1 9251 9291 933 7紫红色扁圆状10374141010571 357010716 7 01353 4 〈20〉 51801 〈36〉 01119 1 〈3〉 1 9511 9471 942 8紫红色扁圆状5103570103035901512 3 01352 5 〈139〉 51801 〈251〉 01119 4 〈17〉 1 9461 9471 947 9 紫红色透明细长 柱状 1022395010153 12401176 8 01370 3 〈20〉 71471 〈43〉 01146 3 〈2〉 2 0312 1702 303 10 紫红色透明长圆 柱状 1023593010076 37201128 2 01359 8 〈10〉 71175 〈26〉 01144 7 〈3〉1 081 1 9812 1332 284 11 紫红色透明长圆 柱状 53331410103887501168 9 01356 7 〈44〉 61953 〈93〉 01141 4 〈5〉 1 9672 1052 244 12 紫红色透明浑圆 状 103491380113051301111 3 01331 6 〈21〉 61240 〈42〉 01136 5 〈3〉 1 8462 0102 183 13紫红色长圆柱状10465145010481 64801074 11 012 917 〈16〉 51103 〈30〉 01126 9 〈2〉 1 6501 8372 055 14紫红色长圆柱状10450121010362 11301036 34 01262 5 〈16〉 41211 〈29〉 01116 6 〈3〉 1 5031 6781 905 注 206Pb/204Pb已对实验空白Pb 01050 ng ,U 01002 ng及稀释剂作了校正,其它比率中的铅同位素均为放射成因铅同位 素,括号内的数字为 2 σ绝对误差,例如0.714 2〈37〉 表示0.714 20.00372σ 测定结果表明,阿尔金山东端古老花岗片麻岩 中的锆石形成于不同的地质年代。表1中1至4号 数据点的锆石是所测样品中最古老者,其中1、2号 数据点的锆石仅有少量放射成因铅丢失,因此数据 点很靠近谐和曲线,其 207 PbΠ 206 Pb表面年龄达3 560 1 Ma和3 5262 Ma。由1、2、4号数据点拟合成 的直线与谐和线的上交点年龄为3 6027 Ma。3号 数据点稍偏向由1、2、4号数据点拟合成直线的右上 方,可能是它含有更老的年龄信息之故。由1、2、3 和4号数据点拟合成的直线与谐和线的上交点年龄 为3 60543 Ma ,下交点年龄为1 958180 Ma。上 交点年龄似应解释为这些古老锆石的真实结晶生 成年龄,而下交点年龄可能代表其生成后遭受一次 重要叠加地质事件的时代。有趣的是5～8号数据 点恰好落在由1～4号数据点拟合成的直线与谐和 线的下交点上,表明这些锆石是在1 958180 Ma 前发生的一次重大地质事件中生成的。根据对锆石 形态的初步观察,5～8号数据点的锆石为浑圆至不 规则状,可能是变质成因锆石,而1～4号数据点的 锆石则为半自形晶体,具有古老花岗片麻岩岩浆结 晶锆石的特点图3 ,测得的年龄为3 60543 Ma , 可解释为阿尔金山东端古老花岗片麻岩的生成年 龄。 表1中9～14号锆石的测定数据点较为离散 图2B ,推测这些锆石的成因较为复杂。由这些锆 石的测定数据点拟合成的直线与谐和线的上交点年 龄为2 47339 Ma ,下交点年龄为1 12165 Ma。因 此从已测定的锆石中获得了4组U2Pb同位素年龄 信息,这一情况与世界各地始太古代地质体中的U2 Pb同位素年龄信息颇有相似之处。 值得注意的是该样品经Sm2Nd同位素测定后, 获得了略大于3.5 Ga的钕模式年龄和εNd为2.227的 数值表2 ,表明该地区确有古老的初始地壳存在。 本文报道了首次用单颗粒锆石U2Pb同位素稀 释法测年技术在我国西北阿尔金山东端古老花岗片 262李惠民等/阿尔金山东端花岗片麻岩中3.6 Ga锆石的地质意义 表2 米兰群花岗片麻岩Sm2Nd分析结果 Table 2 Sm2Nd analytical results of granite2gneiss from Milan ation No. Sm 10- 6 Nd 10- 6 147Sm 144Nd 143Nd 144Nd Err 2 σ εNdtDM/ GaINdt f f1980 93.081 228.204 80.066 00.509 7020.000 005 2.2273.5280.508 161- 0.664 5 注tDM1 Π λ Ln{1 [ 143NdΠ 144 Nd S - 143NdΠ144 Nd R]Π [ 147SmΠ144 Nd S - 147SmΠ144 Nd R]} ;εNd 10 000[ INdtSΠINd tCHUR- 1] ;INdtCHUR 143NdΠ144 Nd CHUR - 147SmΠ144 Nd CHUR e λt - 1 0.512 638 - 0. 196 7e λt - 1 ; 143NdΠ 144 Nd R 0.513 15 147SmΠ 144 Nd R 0.213 7 图3 样品中锆石形态的电镜照片 Fig.3 SEM photos of shape of sample zircon 麻岩中发现3 60543 Ma的锆石的信息,这是 塔里木地块存在始太古代基底的重要证据,对研究 该地区的地壳演化及与我国东部和全球其他古老地 块的对比研究具有重要的意义。由于这一样品的3 60543 Ma锆石U2Pb同位素年龄是用单颗粒锆石 的U2Pb同位素稀释法测年技术获得的,鉴于该样品 锆石的成因及年龄的多样性,我们不排除在该样品 中存在更古老的锆石或锆石内核的可能性。 我们将 用对锆石的微区测年更为有效的高灵敏度高分辩率 离子探针质谱SHRIMP或激光探针等离子体质谱 LP 2ICPMS对这一样品的锆石进行更深入的U2Pb 同位素年龄及地球化学研究。 参考文献 [1] 孙大中.太古宙四分的新动议[J ].中国地质,1991 ,725. 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Dating of 3.6 G a Zircons in Granite2Gneiss from the Eastern Altyn Mountains and Its Geological Significance LI Hui2min 1 , LU Song2nian 1 , ZHENGJian2kang 2 , Y U Hai2feng 1 ZHAO Feng2qing 1 , LI Huai2kun 1 , ZUO Yi2cheng 1 1. Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources,Tianjin300170 ,China;2.Qinghai Bureau of Geological Surveying,Qinghai,Xining810001 ,China Abstractzircons in granite2gneiss from the Eastern Altyn Mountains were dated by single grain zircon U2Pb dating meth2 od. The reliable zircon age of 3605 Π- 43 Ma is the first convincing evidence for existence of an Early Archean base2 ment in TarimBlock and has important significance for studyof crustal and tectonic evolution in this area and comparative study with those in the Eastern China and the other places in the world. Key wordsAltyn Mountains; granite2gneiss; 3.6 Ga zircon