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书书书 中国阿尔泰北部山区早泥盆世花岗岩的年龄成因 及构造意义 童英王涛洪大卫代雅建韩宝福柳晓明 中国地质科学院地质研究所 能源与资源中心 北京 中国地质调查局 沈阳地质调查中心 沈阳 北京大学地球空间科学学院 北京 西北大学地质学系 大陆动力学教育部重点实验室 西安 收稿 改回 摘要对阿尔泰北部山区喀纳斯及琼库尔花岗岩体进行锆石 定年分别获得 和 的生成年龄确定其形成于早泥盆世 结合近期研究成果进一步表明阿尔泰造山带花岗岩主要形 成于早中古生代峰期在 左右 这两个花岗岩同阿尔泰其它 左右的花岗岩具有相同或相似的野外产状岩石 学地球化学特征和同位素组成如高硅富钾铝轻稀土富集具有 负异常富集大离子亲石元素 具有明显 的 负异常具有负的 值 和相对于区内其它花岗岩较老的 同位素模式年龄 表明这些花岗岩具有钙碱性 高钾钙碱性特征其物源源除了地幔物质的贡献可能有更多地壳物质的加入 推 断这些花岗岩可能是在洋壳俯冲过程中可能是熔自深部地壳可能是弧物质的岩浆与来源于亏损地幔的镁铁质岩浆发生 混合形成的 结合区域地质背景分析显示喀纳斯琼库尔岩体形成于陆弧环境与其它同期花岗岩一起揭示了阿尔泰造山 带最为强烈的一次俯冲裂解和拼合事件 为我们已经提出的构造演化模式提供了新的证据 岩石学报 国家重点基础研究发展规划项目 国家自然科学基金项目国际合作基金项目 中国地质调查局地质调查工作项目资助 第一作者简介 童英 男 年生 助理研究员 从事花岗岩与成矿作用研究 关键词花岗岩 早古生代 锆石年龄 地球化学 阿尔泰 中图法分类号 阿尔泰造山带作为全球最大的增生造山带 中亚造山带 的典型地区 同整个中亚造山带一样发育大量的花岗岩 以前一般认为 其主要形成于晚古生代邹天人等 王中刚和赵振华 刘伟 新疆地质矿产局 赵振华等 程裕淇阿尔泰也多被认为是海西造山带 肖序常等 何国琦等 王中刚等 李 华芹等 王登红等 最近通过高精度的锆石 定年在阿尔泰识别出大量的早中古生代花岗岩主 要形成于 大致分为 三个 阶段并提出了阿尔泰造山带早中古生代陆缘裂解增生演 化的构造模式 相对而言阿尔泰北部 山区特别是其西段和中段花岗岩研究程度较弱一些岩体还 缺乏可靠的同位素锆石年龄它们具体对应于早中古生代 哪一期岩浆事件还不十分清楚其成因也有待于进一步 研究 本文在前期工作基础上进一步对这些代表性岩体 喀纳斯和琼库尔进行了补充研究获得新的约 的 锆石年龄在与阿尔泰同期花岗岩对比基础上探讨其成因 和区域构造意义 区域地质概况 阿尔泰造山带位于中亚造山带 的 西南部北邻西萨彦岭古岛弧带南侧以额尔齐斯断裂与准 噶尔地块相接 图 中国阿尔泰位于阿尔泰山脉东段的西 图 阿尔泰造山带区域地质及花岗岩分布图据 和 图中年龄之后括号中的字母代表文献来源 袁峰等 王登红等 王中刚等 童英等 袁 超等 王涛等 童英等 童英等 韩宝福等 周刚等 岩石学报 南坡向南东连至蒙古的戈壁阿尔泰向北西延至哈萨克斯 坦的矿区阿尔泰和俄罗斯的山区阿尔泰由几个不同的构造 块体组成如何国琦等 总的看来 大致可以归为北中 南 个块体如 何国琦等 北部块体主要由泥盆纪和石炭纪火山 沉积岩组成 花岗岩主要形成于早中古生代袁峰等 中部块体 主要为震旦纪泥盆纪深变质岩系并可能有前寒武纪基底 具有微陆块的特点花岗岩在该区最为发 育如铁列克喀纳斯友谊峰琼库尔红山嘴可可托海青 格里等大型岩体 南部块体主要是古生代志留纪石炭 纪火山 沉积岩系 可解释为岛弧物质除发育切木尔切克 阿维滩库尔提等较大的花岗岩体外还发育有锡泊渡富蕴 南等小岩体 之南 为额尔齐斯断裂带或挤压带何国琦 等 将中国阿尔泰造山带作了 更为详细的划分分为 个构造块体图 前人对阿尔泰造山带古生代构造岩浆演化和造山作用 进行了研究和探讨 如何国琦等 综合这些研究成果 和最新研究阿尔泰造山带在经历了早 中古生代洋壳沿额 尔齐斯带向北的俯冲主动陆缘演化及陆缘裂解弧后盆地 形成及闭合之后进入了后造山阶段额尔齐斯洋闭合于早 石炭世之前如 岩体地质及样品概况 阿尔泰北部山区发育大量花岗岩从我们的野外观察和 前人研究结果来看这些岩体岩石类型基本相同多为片麻 状黑云母花岗岩前人将它们划归于同一期花岗岩邹天人 等 程裕琪主编 这些岩体中喀纳斯岩体和琼 库尔岩体分别位于中阿尔泰的西段和中段图 规模较 大具有代表性 喀纳斯岩体位于中阿尔泰的西北部面积约 神秘的喀纳斯湖穿过该岩体因此该岩体以举世闻名的喀 纳斯湖而著名图 由于湖两侧原始森林覆盖严重 因而研究程度很低 此次工作集中在岩体的中南部地区 主要岩性为一套中粒片麻状黑云母二长花岗岩黑云母定 向局部可以见到细粒黑云母花岗岩包裹体 年龄样品 采自 主要矿物为钾长石 斜长石 石英 黑云母 副矿物主要有锆石磁铁矿等 主要围岩为 一套震旦寒武纪的变质砂岩泥岩岩体南部存在早泥盆 世的变质凝灰岩火山碎屑岩变质程度较浅 邹天人等 认为该岩体形成于海西期只是没有确切的年代学数 据加以支持之后也没有发表过有关其形成时代的资料 琼库尔岩体位于阿尔泰蒙库以北面积约 沿南 东方向的构造线展布面理线理发育石英定向且被拉长 图 阿尔泰北部喀纳斯岩体地质简图 主要岩性为一套片麻状似斑状黑云母花岗岩其次为片麻状 黑云母花岗岩两者之间未见明显的过渡关系 岩体内部多 见伟晶岩脉宽度多约 也有宽度不够 另外 还发育中粒中粗粒花岗岩脉未变形 岩体围岩为一套志 留纪片岩板岩局部可见这套地层的夹层 东部以志留纪 片岩板岩与诺尔特花岗岩相隔西侧为乌力奇岩体其与南 东向顺延的库尔提可可托海青格里岩体以及北西方向的 红山嘴岩体都具有相似的岩性 年龄样品 采自东风大 桥北约 处经纬度为 岩性为似 斑状黑云母花岗岩主要矿物成分为石英 斜长石 钾长石 黑云母 测试方法及测试结果 测试方法 在对实验室挑选的锆石进行二次挑纯后选择晶棱平 直晶面清晰的锆石进行样品靶的制作其方式与 定年锆石样品制备方法基本相同宋彪只是样品靶 相对小些 然后进行样品的反射光和透射光照像排除多裂 纹和抛光面不清晰的锆石再在中国地质科学院矿床所电子 探针室对锆石进行阴极发光 照像完成锆石内部结构 的分析 样品测试在西北大学地质学系大陆动力学教育部 重点实验室完成 采用有动态反应池的四极杆 激光剥蚀系统为 详细的锆石年 童英等 中国阿尔泰北部山区早泥盆世花岗岩的年龄成因及构造意义 代测定参照袁洪林等和 样品的 同位 素 比 值 及 元 素 含 量 计 算 采 用 程序 年龄计算及谐和图的绘制采用 完成 采用 的 宏程序进行普通铅校正 同位素分离及测试在中国科学院地质与地球物 理研究所完成 样品粉末先溶入 和 的混 合溶液中分离之前加入了 和 混合稀释 剂 的分离利用常规的阳离子交换技术在 网状树脂上进行 分离利用提取色 谱法在 目树脂上进行 全程实验室空 白控制在 同位素测定在 多接收 质谱仪上进行 同位素比值测定分 别采用 和 进行质量 分馏校正 测试精度 和 均为 为 为 为 为 有关参数的计算采用 本次研究新获得的锆石 年龄 测试结果 年代学 喀纳斯岩体样品 的锆石形态复杂多不规则主要 为短柱状长度约 集中在 长宽比 约 内部发育较完好的振荡环带显示岩浆锆石 特点图 未见明显的核幔分界部分锆石内部含有暗色 包裹体 在众多的锆石中通过锆石阴极发光图像研究选择 了 颗锆石进行 测定 测点既有位于锆 石边部也有位于锆石幔部和核部图 其中 号测点由 于异常高的 峰值无法获得足够有效区段其余 个 测点数据相对集中表似乎显示出两组年龄特征图 图 喀纳斯岩体样品 琼库尔岩体样品 花岗岩锆石阴极发光图像 图 喀纳斯琼库尔花岗岩锆石 年龄谐和图 岩石学报 表 阿尔泰北部喀纳斯岩体和琼库尔花岗岩 锆石 测试结果 测点 喀纳斯岩体 琼库尔岩体 童英等 中国阿尔泰北部山区早泥盆世花岗岩的年龄成因及构造意义 较老一组的 加权平均年龄为 较新的一组的 加权平均年龄为 二者在误差范围内相差不大且 年龄变化范围较小 呈一连续变化趋势表 在阴极发光图像上没有见到明显的新老锆石区别图 因而基本上可以解释为一组年龄其 加权平 均年龄为 可代表该样品的年龄 琼库尔岩体样品 的锆石明显较喀纳斯样品的锆石 大长度集在 主要为长柱状内部发育很好的 岩浆环带图 只是内部多含包裹体在样品测试过程中 选择难度较大也多次导致测试的失败个别锆石内部有明 显的核 从约 颗锆石中最终成功获得了 颗锆石的测 试结果其中 号测点由于 峰值过多未获得处理结果 号点位于锆石的核部图 右其结构与边部明显不同获得 的 年龄为 应为继承核年龄其余 个 测点则相对集中 年龄变化范围为 加 权平均年龄为 表图应代表该 岩体的形成时代与喀纳斯岩体的形成时代基本一致 地球化学 岩石化学分析结果及有关参数列于表 两个岩体均表现 出高硅 富钾 显示钙碱性 高钾钙碱性特点 图 表 具有较高的 含量 为铝过饱和岩石 标准矿物中出现刚玉铝饱和 指数 摩尔比均大于 摩尔比为 在 图解中位于过铝质区 图表 岩石稀土元素总量均较高 为 在球粒陨石标准化的 分布模式图解中 图 具有明显的轻稀土富集重稀土亏损呈明显的右 倾具有负铕异常 呈一定程度的 型谷状 在原始地幔标准化的蛛网图解中图整体 表现为富集大离子亲石元素 亏损高场强元素 具有明显的 负异常 图 喀纳斯琼库尔花岗岩 和 图解据 摩尔比 摩尔比 图 喀纳斯琼库尔花岗岩稀土元素球粒陨石标准化分布模式图 和微量元素原始地幔标准化蛛网图 岩石学报 表 喀纳斯琼库尔花岗岩主化学组份 微量和稀土元素丰度 单位 常量为微量为
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