布雅花岗岩锆石SHRIMPU李玮2007.pdf

项目资助中国地质调查局125 万恰哈幅、阿克萨依湖幅区域地质调查200313000003项目资助 收稿日期2007-05-11;修订日期2007-07-03;作者 E-mail liwei2001 第一作者简介李玮1973-,男,陕西宝鸡人,2007 年于中国地质科学院获得理学博士学位,研究领域为构造地质学和盆地构造分析 陕西省地质调查院.恰哈幅 1∶25 万区域地质调查报告,2006 第25卷 第3期 Vol.25 No.3 新 疆 地 质 XINJIANG GEOLOGY 2007 年 9 月 Sep.2007 塔里木西南缘和田布雅花岗岩锆石塔里木西南缘和田布雅花岗岩锆石 SHRIMP U-Pb 年龄及地质意义年龄及地质意义 李玮 1,2,高卫1,刘淑琴4,黎敦朋1,3,李新林3,周小康3,杜少喜3,高小平3 1.中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081;2.西北大学大陆动力学教育部重点实验室,陕西 西安 710068;3.陕西省 地质调查院,陕西 西安 710016;4.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查第一区域地质调查大队,新疆 乌鲁木齐 830011 摘 要塔里木西南缘的和田布雅花岗岩,由巨斑二长花岗岩、似环斑状二长花岗岩和细粒钾长花岗岩 3 种岩石类型 组成,其中具似环斑状结构的花岗岩与国内外报道的环斑花岗岩在基本岩相学方面较为相似,可能属于广义的环斑花 岗岩系列.根据暗色包体中含有寄主岩石的钾长石斑晶等分析,布雅花岗岩可能是岩浆混合的产物.布雅花岗岩锆石 SHRIMP U-Pb 定年获得45923 Ma 年龄值MSWD1.3,形成时代为晚奥陶世,这为该区地质构造演化提供了基本 年代约束.通过区域资料对比,铁克里克隆起带和田布雅后造山A型花岗岩与西昆仑造山带南部俯冲型花岗岩侵位时 代基本一致,暗示原特提斯洋的闭合是由北向南迁移的,当原特提斯洋南部处于俯冲消减时期,北部铁克里克隆起带 南部的活动大陆边缘已进入造山后演化阶段,这对于重建西昆仑造山带的构造演化具有重要意义. 关键词塔里木盆地西南缘;花岗岩;锆石 SHRIMP U-Pb 定年;岩浆混合 铁克里克隆起带位于塔里木盆地西南缘,是塔里 木盆地出露的 4 个古隆起带阿尔金、铁克里克、库 鲁克塔格和巴楚之一,其南部与西昆仑造山带相邻. 自新元古代末期Rodina超大陆裂解后,塔里木以南为 浩瀚的原特提斯洋,塔里木南缘演化为原特提斯洋的 北部大陆边缘,奥陶纪开始原特提斯洋向北俯冲消减, 塔里木南缘转变为原特提斯洋的活动大陆边缘,形成 一系列俯冲碰撞型花岗岩,而在活动大陆边缘向克拉 通方向形成弧后拉张区,在铁克里克隆起带形成了布 雅等 A 型花岗岩的侵入. 由于铁克里克隆起带位于塔里木盆地与西昆仑 山过渡的陡坡区域,自然条件差,交通极为不便,野外地 质调查困难,前人虽对带内主要的花岗岩岩石学、 岩石 地球化学做了一定研究工作,但总体研究程度较低,特 别是对花岗岩同位素年代研究薄弱[15].20032005年 在铁克里克隆起带和西昆仑山开展的恰哈幅 125∶ 万区域地质调查,对位于塔里木盆地西南缘铁克里克 隆起带的和田布雅花岗岩体进行了较详细的野外地 质调查图 1,发现该岩体中部的长石具有似环斑结 构.经室内初步样品测试,笔者对含似环斑结构的布 雅花岗岩体的基本岩相学特征及锆石 SHRIMP U-Pb 定年结果进行报道,并对似环斑结构及其属性、可能 成因和形成的构造环境进行讨论,这对厘定该花岗岩 形成时代、提高该区花岗岩研究程度具有重要意义. 1 地质概况及岩相学特征地质概况及岩相学特征 和田布雅花岗岩体出露于新疆和田县东南约 65 km 的和田县至布雅村公路 9495 km 处图 1.该 岩体呈近 EW 走向的长椭圆形,出露长约 4.5 km,宽约 2.2 km,面积约 9 km2.该岩体侵位于古元古界埃连卡 特岩群云母石英片岩中,与围岩呈侵入接触关系,接 触界面截然,岩体外接触带见 1050 m 的硅化、钾长 石化等接触变质现象.布雅花岗岩体由 3 种岩性组成 西部为中-粗粒巨斑黑云母二长花岗岩;中部为中粗 粒似环斑状角闪黒云石英二长花岗岩;东部为为细粒 钾长花岗岩,各岩性之间为脉动接触关系.根据接触 关系及所含包体特征,岩体侵入顺序为中-粗粒巨斑 黑云母二长花岗→中粗粒环斑状角闪黒云石英二长 花岗岩→细粒钾长花岗岩. 中-粗粒巨斑黑云母二长花岗分布于岩体西部, 出露面积约 1 km2.岩石呈浅灰色-浅肉红色,似斑状结 构,块状构造.斑晶为钾长石,含量 2035,呈自形粒 状,粒径 1015 mm,钾长石中见斜长石、石英包裹体; 文章编号1000-8845200703-237-06中图分类号 P597 文献标识码 A 238 新 疆 地 质 2007 年 基质呈中粒粗半自形粒状结构,粒度可达 26mm,主 要矿物斜长石 2530,钾长石 2535,石英 2520,角闪石 2,黑云母小于 10,金属矿物、 磷 灰石、锆石、榍石、褐帘石少量.岩石发生轻微蚀变. 似环斑状角闪黒云石英二长花岗岩以下简称似 环斑状花岗岩位于岩体中西部图 2-a,被细粒钾长 图 1 布雅花岗岩体出露位置图 Fig.1 Buya rapakivi granite exposure site 1.花岗岩; 2.同位素测年样采样位置 3.不整合接触界线;4.脆性断层或韧性断层 CZ新生界;PZMZ古生界中生界;Pt2SL中元古界赛拉加兹塔格岩群;ChST长城系赛图拉岩群;Pt1A古元古界埃连卡特岩群; Ar3KL新太古宇喀拉喀什岩群;Ar3ν新太古界辉长岩;Pt3γ晚元古界片麻状花岗岩;Pγ二叠纪花岗岩;Oγ奥陶纪花岗岩; Sγ志留纪花岗岩 图 2 布雅花岗岩照片 Fig.2 Rapakivi granite photo a布雅花岗岩露头;b布雅花岗岩中闪长质包体及包体中的钾长石斑晶;c侵入布雅花岗岩中的钾长花岗岩细脉;d布雅花岗岩手标本中环 斑状构造;e布雅花岗岩中单环构造单偏光;f布雅花岗岩中多环构造单偏光 李玮等塔里木西南缘和田布雅花岗岩锆石 SHRIMP U-Pb 年龄及地质意义 239 第 25 卷 第 3 期 花岗岩侵入,呈近 NS 向的带状分布,东西宽约 1.8 km, 南北长约 2.2 km,面积约 4 km2.环斑状角闪黒云石英 二长花岗岩具似斑状结构,似环斑状构造.似环斑状 构造斑晶主要为钾长石,含量 3555,呈半自形板 状,粒径 830 mm.其中钾长石斑晶中具似环斑结构 的斑晶约占岩体的 5,似环斑状长石粒径小者不足 1 cm.大者达34 cm,个别达5 cm以上,一般2 cm2 cm, 似环斑状长石形态多呈自形、半自形,有些为卵形图 2-d,似环斑状长石由钾长石内核和斜长石外壳组成, 具有一个或多个斜长石外壳,即在镜下表现为单环构 造图2-e或多环构造图2-f.一般斜长石外壳宽13 mm, 钾长石内核呈肉红色,斜长石外壳呈灰白色.对似环 斑状长石从中心到边部的电子探针分析表明从似环 斑中心到边部 CaO、 Na2O 含量增加,K2O 含量明显减 少.似环斑内核的钾长石含量≥95;斜长石外壳的钙 长石占 14.1、钠长石占 82.6表 1,斜长石牌号为 14,属奥长石. 似环斑状花岗岩的基质为中粒半自形粒状结构, 矿物粒径 27 mm,主要矿物成分钾长石 4540, 斜长石 1525,石英 2025,角闪石 810, 黑云母10.金属矿物、磷灰石、锆石、榍石少量, 斜长石呈自形板柱状及板柱状结构,钾长石呈半自形 板状及他形粒状,石英呈他形粒状,角闪石呈自形柱 状,黑云母呈自形片状.岩石中见斜长石绢云母化及 高岭土化、黑云母绿泥石化等轻微蚀变.显微镜下可 见明显的不平衡矿物出现,如角闪石包裹细小石英、 黑云母、斜长石,钾长石中分布细小的黑云母和角闪 石,细小角闪石、黑云母沿钾长石边部呈环带分布等 现象.似环斑状花岗岩含较多闪长质暗色包体图 2-b, 包体分布不均匀,直径 530 cm,多呈浑圆状成群分布, 总体与寄主岩石界线总体较为截然,局部又表现为过 渡关系,包体局部呈带状集中出现,暗色包体中含有 寄主岩石的似环斑状钾长石斑晶图 2-b.暗色包体主 要矿物成分为角闪石 4050,斜长石 1020,黑 云母 1520,石英 5,中-细粒半自形粒状结构、块 状构造.似环斑状花岗岩中还见少量钾长花岗岩脉图 2-c,钾长花岗岩脉与岩体长轴方向一致,脉宽 15 m. 细粒钾长花岗岩出露于岩体东部,面积约4 km2.岩 石呈肉红色,呈细-中粒半自形状粒状结构,块状构造,矿 物粒径0.52 mm.主要矿物成分钾长石4570,斜长 石 515、石英 2025、黑云母 25,金属矿 物、磷灰石、锆石少量,岩石蚀变轻微. 2 锆石锆石 SHRIMP U-Pb 定年结果定年结果 2.1 样品采集及测试方法 用于测年的样品采自新疆和田县至布雅村公路 上,地理位置N 3608′50.04″;E 80 04′39.7″,岩性为灰 色中粗粒环斑状角闪黒云石英二长花岗岩.样品重量 5 kg,粉碎至 80120 目,通过磁选、电磁选,剩下非磁 性部分,经淘洗获得锆石精矿,然后在双目镜下挑选 用于定年的锆石. 锆石离子探针分析样品的制备按宋彪等提出的 方法进行,先将挑出的锆石和标准锆石样品TEM,t 417 Ma粘于环氧树脂的样靶上,用防水砂纸打磨至 大部分锆石颗粒中心出露,再进行抛光[6].对抛光后的 样品先进行透、反射光照相,然后进行阴极发光CL 照相,研究锆石的内部结构图 3.上述准备工作完成 后,再对样品靶进行清洗,用纯度为 99.999的金进行 镀金,以备测定使用.样品在北京 SHRIMPⅡ离子探针 中心用标准程序进行分析,每分析 3 个测点进行 1 次 标样 TEM 测定,扫描数为 5 次,对标样锆石 TEM 的 表 1 布雅花岗岩中似环斑状长石电子探针分析 Table 1 Andesine rapakivi of Buya rock electron microprobe analysis 单位 样 号 Na2O K2O MgO Al2O3 SiO2 CaOTiO2Cr2O3MnO FeO NiO Total An Ab Or 位置 1 9.704 0.237 0.017 22.048 64.497 2.8340.01 0.0050.0190.0550.01299.438 14. 1 82. 6 1.4 外 壳 外 壳 2 0.731 16.416 0 18.098 63.851 0 0.0460.0340 0.0330 99.209 0 0.3 97.8 内 核 3 0.94 15.984 0 18.495 63.162 0.0050.0240 0 0.0160 98.626 0 0.8 95.8 内 核 4 0.976 15.842 0 18.344 63.291 0 0.0270 0.0770.0170 98.574 0 2.2 95.0 内 核 5 0.854 16.403 0 18.405 64.406 0 0.0210.0340 0.0130.008100.14 0 0.9 96.8 内 核 6 0.697 16.834 0 18.153 63.959 0 0 0.0020 0 0.05399.698 0 0 95.1 内 核 7 0.963 16.627 0.007 18.325 64.392 0 0 0.0160 0 0.02 100.35 0 0 96.2 内 核 中 心 注样品由中国地质科学院矿产资源所电子探针室测试 240 新 疆 地 质 2007 年 U/Pb 比值分析偏差为 1.02.9,样品数据与图形处 理采用 SQUID 1.03d 及 ISOPLOT 2.49S 版程序[7,8]. 2.2 测试结果 对 12 颗锆石颗粒进行了 13 个点的分析,结果见 表 2 与图 4.锆石 206Pb/238U 年龄主体分布于 363.8518.9 Ma,个别位于 589.82250.2 Ma.除 5.1 测 点 232Th/238U＝0.03 外,232Th/238U 比值主要分布于 0.110.61.U/Pb 数据均位于谐和线上或其附近,锆石 普遍发育振荡环带.从锆石 SHRIMP U-Pb 定年可以 获得如下信息① 6.1 和 9.1 样品锆石具核幔构造,核 部 207Pb/206 Pb 年龄分别为2339210 Ma 和93561 Ma,其核为岩浆形成过程中捕获基底岩石中的锆石, 幔为岩浆结晶新生长的锆石.因此,由锆石核部年龄 暗示研究区基底主体形成于元古代;②具振荡环带锆 石和锆石核幔构造边部测年,剔除比较离散的 2.1、 4.1、 8.1 测点和 232Th/238U 极小232Th/238U＝0.03的年 龄数据,7 个点1.1、3.1、 7.1、 9.1.2、10.1、 11.1、12.1 的 206Pb/238U 年 龄 的 加 权 平 均 值 为 45923 MaMSWD1.3图 4.因此,459 Ma 代表布雅花岗岩 的结晶年龄,即布雅花岗岩形成时代为晚奥陶世. 图 3 锆石阴极发光CL图 Fig. 3 Cathodoluminescence photo of zircon 表 2 布雅花岗岩锆石 SHRIMP U-Pb 分析结果 Table 2 SHRIMP U-Pb of Zircon isotopic analytical results for rapakivi granite Spot name com 206Pb/ U/10 －6 Th/10－6 232Th/238U Rad 206Pb/ 10－6 207 Pb/ 235 U err/ 206 Pb/238 U err 206Pb/238U AgeMa 207Pb/206Pb AgeMa r 1.1 0.58 2 583 732 0.29 140.0 0.55 9.4 0.0632 9.3 392.235.5 48542 0.995 2.1 0.45 2 257 345 0.16 113.1 0.51 5.3 0.0583 4.5 363.815.8 59670 0.853 3.1 0.32 2 045 318 0.16 128.6 0.58 4.9 0.0730 4.5 454.019.6 50350 0.914 4.1 0.30 3 899 407 0.11 206.0 0.46 6.9 0.0613 4.8 383.717.7 447110 0.691 5.1 0.18 1 840 57 0.03 163.3 0.87 5.4 0.1031 5.1 632.730.5 65144 0.932 6.1 0.45 189 55 0.30 68.2 8.61 4.7 0.4178 4.5 2250.286.2 233921 0.974 7.1 0.04 3 719 725 0.20 241.9 0.61 13.80.0758 13.6 470.261.8 46045 0.990 8.1 0.12 1 892 254 0.14 155.9 0.77 5.0 0.0960 4.9 589.827.6 47125 0.979 9.1.1 0.05 1 017 602 0.61 155.4 1.91 5.2 0.1793 4.5 1054.543.3 93561 0.858 9.1.2 0.12 3 739 717 0.20 225.4 0.56 10.80.0701 10.7 436.745.3 52037 0.989 10.1 0.10 3 505 788 0.23 219.3 0.59 9.9 0.0730 9.7 452.842.4 44146 0.980 11.1 0.26 2 490 890 0.37 179.8 0.72 6.5 0.0842 6.5 518.932.2 52827 0.991 12.1 0.55 3 346 700 0.22 218.5 0.61 5.4 0.0754 4.8 469.821.7 65257 0.882 注由北京离子探针中心 SHRIMPⅡ分析,Rad206Pb 为放射 206Pb 含量,com206Pb 为普通206Pb,err 为误差1σ,r 为协方差 李玮等塔里木西南缘和田布雅花岗岩锆石 SHRIMP U-Pb 年龄及地质意义 241 第 25 卷 第 3 期 图 4 锆石 SHRIMP U-Pb 谐和图 Fig.4 SHRIMP U-Pb age spectrum of Zircon 3 讨论讨论 3.1 布雅花岗岩属性讨论 和田布雅花岗岩中部出露面积约 4 km2的中粗 粒环斑状角闪黒云石英二长花岗岩似环斑状花岗 岩,其中长石斑晶具有一个或多个斜长石外壳组成 的似环斑状结构.似环斑状长石中心一般为钾长石, 边部为斜长石,边部斜长石牌号1415,属奥长石.对 具似环斑状结构的长石从中心到边部的电子探针分 析结果显示 CaO 、Na2O 含量增加,K2O 含量明显减 少,似环斑状长石具有由中心的钾长石向边部的钠长 石演化的非正常岩浆结晶序列.和田布雅花岗岩中具 似环斑状结构的花岗岩与国内外报道的环斑花岗岩 在基本岩相学方面具有相似之处[919],从岩相学对比 可知,具似环斑结构的布雅花岗岩可能属于广义的环 斑花岗岩系列泛指具环斑结构的花岗岩,可能是一 种非典型的环斑花岗岩. 3.2 布雅花岗岩成因讨论 和田布雅花岗岩中含有较多闪长质暗色包体图 2-b,包体分布不均匀,直径 530 cm,多呈浑圆状成群 分布,总体与寄主岩石界线较为截然,局部又表现为 过渡关系,包体常常还呈带状集中出现,暗色包体中 含有寄主岩石的钾长石斑晶图 2-b.结合镜下角闪石 包裹细小石英、黑云母、斜长石,钾长石中分布细小 的黑云母和角闪石,细小角闪石、黑云母沿钾长石边 部呈环带分布等不平衡矿物相互包含关系等现象,暗 示岩体是在在塑性-半塑性状态下,闪长质岩浆与酸 性岩浆发生机械混合形成的.因此,和田布雅花岗岩 可能是岩浆混合的产物.根据野外观察,岩浆混合端 元可能为闪长质与碱性花岗质二种壳源岩浆以碱性 花岗质岩浆为主混合作用的产物.最近的文献也表明, 西昆仑地区在中晚奥陶世岩浆混合现象十分普遍,铁 克里克隆起带的和田布雅花岗岩的岩浆混合作用可 能与西昆仑地区中晚奥陶世岩浆混合作用是加里东 造山阶段统一构造背景下形成的[20]. 3.3 布雅花岗岩构造环境讨论 根据恰哈幅 125∶万区域地质调查报告,布雅 似环斑花岗岩体具有富钠、高镁、铝饱和特征,利用 ALK-SiO2图解判别样品落入碱性花岗岩区,利用 Na2O-K2O 图解判别样品落入 A 型花岗岩区,利用 R1-R2因子判别图解样品落入造山晚期花岗岩区,表 明布雅似环斑花岗岩体属 A 型花岗岩,其形成于后造 山构造环境,这与岩体呈块状构造并没有明显构造变 形的野外现象吻合.因此,布雅花岗岩体形成于后造 山构造环境,这也与环斑花岗岩形成构造环境一致. 4 地质意义地质意义 西昆仑造山带主体是加里东造山运动形成的,从 塔里木盆地到昆仑山大面积分布的上泥盆统奇自拉 夫组磨拉石建造,表明塔里木-昆仑山地区在早古生 代卷入了加里东造山运动,与铁克里克隆起带相邻的 康西瓦蛇绿混杂岩带北侧广泛分布的俯冲型花岗岩 主体形成时代为450430 Ma[21,22],在误差范围内西昆 仑造山带南部俯冲型花岗岩与其北部的铁克里克隆 起带和田布雅后造山 A 型花岗岩侵位时代一致,这可 能暗示原特提斯洋的闭合是由北向南迁移的,当原特 提斯洋南部处于俯冲消减时期,北部铁克里克隆起带 南部的活动大陆边缘已进入造山后演化阶段,这对认 识原特提斯洋造山作用型式具有重要意义. 致谢锆石SHRIMP U-Pb同位素分析和样品制备得到了 北京离子探针中心张巧大、苗来成研究员等的大力帮助,陈振 宇博士完成了样品阴极发光照像和电子探针分析,王晓霞教 授在论文编写中给予了热情指导,在此表示衷心感谢. 参 考 文 献 [1] 汪玉珍,方锡廉.西昆仑山、喀喇昆仑山花岗岩类时空分布规律的初 步探讨[J].新疆地质,198719-24. 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ZIRCON SHRIMP U-PB DATING OF BUYA GRANITE AND IT’S GEOLOGICAL SIGNIFICANCE DISCUSS FUOM THE SOUTHWEST TARIM BASIN,WINJIANG LI Wei1,2,GAO Wei1,LIU Shu-qin4,LI Dun-peng1,3,LI Xin-lin3,ZHOU Xiao-kong3, DU Shao-xi3,GAO Xiao-ping3 1.Institute of Geomechanics,Chinese Academy of Geologic Sciences, Beijing 100081, China;2.Key laboratory of Continental Dynamics, Ministry of Education,Northwest University, Xi’an, Shaanxi, 710069,China;3.Shaanxi Institute of Geological Survey, Xi’an, Shanxi, 710016, China;4.No.1 Regional Geological Surveying Party, BGMRED of Xingjiang, Urumuqi, Xinjiang,830011, China AbstractBuya granite was composed of huge phyre monzonitic granite, rapakivi monzonitic granite and granule potash feldspar granite in the southwestern Tarim basin. Rapakivi monzonitic granite have an petrography analogy with rapakivi granite reported in literature of natonal and international. Buya rapakivi monzonitic granite may belongto rapakivi granite in broad sense. Buya granite came into being magma mixing on account of dark inclusion’s native rock potash feldspar phenocryst. This paper reported Buya granite geologic feature and zircon U-Pb ages from Buya aera in the wester Kunlun mountants. A SHRIMP U-Pb age is 45923 Ma and MSWD1.3, indicating an Upper Ordovician early age, of separated from the granite body was obtained in the paper. Buya A-type granite lay in Tiekelike uplift zone which invading age is the same as subduction granite’s the souther west kunlun orogenic belt. This result indicates Proto-Tcthys ocean closed from north to south. The southern active continent marge of the north Tiekelike uplift zone had be in post-orogenic stage while the south of Proto-Tethys ocean was in subducting stage. The zircon SHRIMP U-Pb age and it’s structural setting is very important for reconstruct structural evolution of the western Kunlun orogenic belt. Key wordsthe southwestern Tarim basin;Rapakivi granit;zircon SHRIMP U-Pb dating