铁克里克构造带东段前寒武纪地层锆石定年和Hf同位素的约束.pdf

第 卷第 期 年月 地 质 学 报 注 本文为国家青年自然基金 编号 国家重点实验室科技部专项 国家 项目 和中国地质调查局 青藏高 原前寒武纪地质和古生代构造古地理综合研究 编号 项目资助成果 收稿日期 改回日期 责任编辑 郝梓国 作者简介 王超 男 年生 博士生岩石大地构造学专业 塔里木南缘铁克里克构造带东段前寒武纪地层 时代的新限定和新元古代地壳再造锆石 定年和 同位素的约束 王超 刘良车自成何世平李荣社杨文强曹玉亭朱小辉 大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安 中国地质调查局西安地质调查中心西安 内容提要 铁克里克山位于塔里木地块西南缘 被认为是塔里木板块的褶皱基底其前寒武纪地层主要由前 人认为的 古元古代埃连卡特岩群 和 长城纪塞拉加兹塔格岩群 组成 保存有塔里木盆地前寒武纪地壳形成和演 化的重要信息 锆石微区原位定年结果显示 埃连卡特岩群绿泥方解石石英片岩中锆石的 年龄值主体集中于 年龄数据构成峰值 塞拉加兹塔格岩群变凝灰岩中锆石的 年 龄值介于 之间 其加权平均年龄为 这些测点相对应的锆石 图像 含量和 比值具有岩浆锆石特征 同时 这些峰值年龄具有较好的谐和性 可以作为相应地层的最大沉积时代 指示其形 成于新元古代南华纪通过对铁克里克山地区的埃连卡特岩群和塞拉加兹塔格岩群的物质组成 地球化学特征和 新的精确年代学数据对比分析 可以推测二者地层可能为同一地层 其形成时代下限应为新元古代早期 为塔里木 板块南缘前寒武纪基底存在 超大陆裂解事件的物质记录塞拉加兹塔格岩群中锆石 同位素分析表明 左右的锆石颗粒具有负的 值和约 的两阶段 模式年龄说明塞拉加兹塔格岩群主体是 由古元古代的地壳物质重熔后再沉积形成的 为古老地壳的再造约 的捕获锆石 值变化于 之间两阶段模式年龄介于 具有正和负的 值指示这些锆石的母岩中存在古元古代 的新生地壳和太古宙地壳再造 关键词锆石定年与 同位素 埃连卡特岩群 塞拉加兹塔格岩群 铁克里克 塔里木南缘 铁克里克构造带位于塔里木地块西南缘 为西 昆仑造山带和塔里木地块结合部位 图 姜春发 等 将其划为中央造山带重要组成之一的西昆 仑北带其主体由一套片麻岩和混合岩为主的前寒 武系变质岩石组成 前人称之为铁克里克断隆 丁道 桂等 是研究西昆仑与塔里木盆地前寒武纪 地壳形成和演化的关键地段 铁克里克构造带在平面上呈东宽西窄的带状分 布 图 在东部的铁克里克山地区主要由埃连卡 特岩群和塞拉加兹塔格岩群组成前人依据塞拉加 兹塔格岩群中获得的 年龄将这些地 层划为古 中元古界 新疆维吾尔自治区地质矿产 局 张传林等 利用碎屑锆石 定年获得卡拉喀什群主要集中于 和 左右三个年龄峰值 并认为后两 个年龄值代表了变质年龄而目前在塔里木盆地周 缘发现的大量 的年龄信息主要代表 了新元古代裂解事件 因此 深入 认识塔里木盆地前寒武纪地壳生长和演化 需要更 加精确的年代学数据对上述地层时代进行约束本 文选择铁克里克构造带东段玉龙喀什河剖面的前寒 武地层为研究对象 在锆石阴极发光图像分析的基 础上 利用高精度的 微区原位分析技 术进行同位素年代学研究 并对塞拉加兹塔格岩群 中的锆石进行了 同位素组成分析 以期准确限 定区内各地层的沉积时代和物质来源 为深入探讨 西昆仑与塔里木基底形成时代及其早期地壳演化历 史提供进一步的约束资料 第 期 王超等 塔里木南缘铁克里克构造带东段前寒武纪地层时代的新限定和新元古代地壳再造 锆石定年和 同位素的约束 图 中国克拉通分布图 西昆仑构造轮廓图 铁克里克构造带前寒武纪地质略图 玉龙喀什河前 寒武纪地层剖面奥依塔格柯岗断裂库地其曼于特断裂康西瓦断裂郭扎错断裂龙木错 双湖断裂 前寒武纪地质背景与样品特征 铁克里克构造带北以铁克里克北缘断裂为界 南以柯岗断裂为界 长期以来被认为是塔里木板块 的褶皱基底 丁道桂等 为出露于西昆仑北 带复式背斜核部的一个穹隆状结晶推覆岩片 崔军 文等 在平面上呈东宽西窄的条形分布 西 段由长条状断片组成 东段铁克里克山呈东西向拉 长的菱形块体 东 西两段呈完全不同的动力学特征 崔军文等 另外 在前寒武纪地层组成上 地质学报 年 两段也有差异 西段的叶城南部主要由赫罗斯坦岩 群 塞拉加兹塔格岩群 蓟县系博查特塔格组 蓟县 系苏玛兰组和青白口系苏库罗克组组成 图 东段铁克里克山一带则主体由埃连卡特岩群和塞拉 加兹塔格岩群组成 在新疆和田县玉龙喀什河剖面 上露头连续 地层出露相对齐全 图 埃连卡特岩群 新疆区域地质志 将分布于铁克里克山 至叶尔羌河山前地带一套绿片岩相变质地层划为埃 连卡特群 主要岩性为各种片岩夹绢云母石英大 理岩 千枚岩新疆地矿局第十地质大队 万 和田编图组将铁克里克山的该套地层命名为卡拉喀 什群张传林等 对卡拉喀什群绢云绿泥长 石石英片岩中的锆石进行 定年获得其 沉积时间为中元古代中晚期经新疆第一区测大队 追索 认为二者实为一套地层在铁克里克山一带 埃连卡特岩群呈北东南西向带状展布 与塞拉加 兹塔格岩群为断层接触埃连卡特岩群的典型剖面 位于铁克里克构造带的东段 新疆和田县境内玉 龙喀什河一带 主要由浅变质的中酸性火山岩和正 常沉积的碎屑岩组成本文采集了该群中的绿泥方 解石石英片岩 样品号 采样位置 图 塞拉加兹塔格岩群 张良臣 首先将出露于叶城县塞拉加兹塔 格典型的细碧角斑岩系称为塞拉加兹塔格岩群 将 其划为寒武系震旦系汪玉珍 在阿其克河 中游采钾质角斑岩样品 进行同位素年龄 法 测定 获得年龄值 该群角度不整合于 埃连卡特岩群之上 蓟县系博查特塔格组平行不整 合于该群之上 因此前人将其时代厘定为长城纪 但该套岩性 时代和地层接触关系仅分布于铁克里 克构造带西段在东段的玉龙喀什河口一带 塞拉 加兹塔格岩群以含绿泥石的各种片岩为主 与埃连 卡特岩群为韧性断层接触 岩片长轴方向与韧性断 层方向一致 为 向展布本文样品为 该群中的变凝灰岩 样品号 岩石变形揉 皱 其片理方向与区域产状一致采样位置 分析方法 本文测试的锆石样品分别从埃连卡特岩群中的 绿泥方解石石英片岩 样品 和塞拉加兹 塔格岩群中的变凝灰岩 样品 中分选出 来的对分选出来的锆石在双目镜下挑出无色透 明 无裂痕 无包体的颗粒 用环氧树脂固定 抛光至 锆石颗粒一半出露 然后进行阴极发光 内部结 构及 原位微量元素和同位素分析测 试锆石的 照相和 定年及微量元素测试 在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成由于 埃连卡特岩群中的绿泥方解石石英片岩锆石较小 只进行了 定年 激光束斑直径为 对于 粒径较大的塞拉加兹塔格岩群中的凝灰岩的锆石进 行了原位 同位素分析和锆石 定年 斑 束直径为 阴极发光 照相在英国 公司生产的 阴极发光装置系统上进行锆石定年工 作所用 的 为 公 司 最 新 一 代 带 有 的 锆石原位 同 位素测定采用 多接 收电感耦合等离子体质谱仪完成 采 用的激 光 剥 蚀 系 统 为 德 国 公 司 生 产 的 该系统由德国 公司的 激光器 工作物质 波长 与 公司的光学系统组成锆石原位 同位素分析与锆石 定年及微量元素分析 的 使用同一台激光剥蚀系统 对样品进行一 次性剥蚀完成 分别由 与 两台 仪器同时采集各自的信号 激光剥蚀采样方式为单点剥蚀 数据分析前用美国国家标准技术研究院研制的人工 合成硅酸盐玻璃标准参考物质 进行仪器 的最佳化数据处理采用 程 序年龄计算以标准锆石 为外标进行同位素 比值分馏校正 元素浓度计算采用 作外 标 作内标锆石谐和图用 程序 获 得 普 通 铅 根 据 的 坐标法进行校正 详见 参考文献 锆石原位 同位素测定用 和 进行同量异位干扰校正 计算测定样品的 和 比值 在样品测定期间 对标准参考物质 和 进 行分析 一方面进行仪器状态监控 另一方面以此来 对样品进行校正 的计算采用 衰变常数 为 球粒陨石 现 今 的 第 期 王超等 塔里木南缘铁克里克构造带东段前寒武纪地层时代的新限定和新元古代地壳再造 锆石定年和 同位素的约束 表 地质学报 年 续表 第 期 王超等 塔里木南缘铁克里克构造带东段前寒武纪地层时代的新限定和新元古代地壳再造 锆石定年和 同位素的约束 亏损地幔模式年龄 的计算采用现今的亏损地 幔 和 同位素单阶段模 式年龄 以亏损地幔为参考计算 两阶段模式年 龄 依据大陆地壳平均组成计算 图锆石的 谐和图及 图像和锆石年龄频率分布直方图 分析结果 古老锆石 多存在着一定程度的铅 丢失 并且 和 在相同的初始条件和共同 的地质构造环境中具有同步变化的特征 两者保持 相对稳定的比值 因此本文 采用 年龄值来代表 的古老岩 石的成岩年龄同时结合 来计算锆石 的谐和性本文在年龄谐和图成图过程中剔除了 相对于 或 偏差大 于 的锆石颗粒 埃连卡特岩群中的绿泥方解石石英片岩锆石 年龄 在样品 中 共获得了 个测点数据 分析结果见表从所有碎屑锆石的测定年龄频率 分布图 图 可以看出 主要有个年龄峰值 其 中 的数据构成主体 大多数测点位 于 谐和图的谐和线上或在其 附近分布 少数点沿不一致线分布 图 年龄构成峰值这些锆石的 图像大都显示岩浆 结构 具有明显密集的岩浆振荡环带 图 和 含量分别为 比 值变化范围为 上述特征表明 这些锆 石主要来自岩浆岩物源区而个别古老的碎屑锆石 地质学报 年 的 年龄集中于 左右 内部具有 无明显环带结构的内核另外 还有个测点的 年龄值介于 如表中的 与 测点 这些测点均位于 锆石颗粒的边部 并具有较低的 含量和相对 低的 值 可能反映了后期变质 或热扰动事件 塞拉加兹塔格岩群中的变凝灰岩锆石 年龄和 同位素组成 在样品 中 共进行了 个测点分析 分析数据见表大多数锆石的 图像 图 具 有明显的密集岩浆振荡生长环带 并且这些年龄数据 构成了一个很好的集中区 图 其 年龄 介于 之间 图 大多数测点位于 谐和图的谐和线上或在其附近 分布 对应测点的 比值变化范围为 其峰值年龄为 少量锆石具有 无环带结构的内核 来自这些锆石核部的测点年龄值 偏老 而且相对集中 其 平均年龄值为 对应测点的 为 表塞拉加兹塔格岩群变凝灰岩中锆石 同位素组成 测点 第 期 王超等 塔里木南缘铁克里克构造带东段前寒武纪地层时代的新限定和新元古代地壳再造 锆石定年和 同位素的约束 锆石 同位素分析结果见表显示所有锆 石的 比值均小于 表明锆石在形 成后具有极低量的放射成因 积累对应于上述 两组锆石 年龄 锆石的 比值明显 分为两组 对于 的锆石 其 值 较高 变化范围为 其对应的 值除一个点为正值外 其余均为负值 最低的 可达 图 对应的两阶段模式年龄 值变化范围为 主体为 左右 均大于相对应的锆石形成年龄 锆石核 部 的 值较 低 其 值变化较大 相 应的两阶段模式年龄介于 略大于 对应的锆石 年龄值 图锆石 同位素特征 和 模式年龄 频率分布直方图 讨论和结论 铁克里克山前寒武纪地层的形成时代及其地 质意义 本次通过新的锆石 年代学研究 获得埃 连卡特岩群碎屑锆石存在约 的物质构成 相应的锆石 图像 含量和 比值具 有岩浆锆石特征 这些峰值年龄具有较好的谐和性 可以 作 为 相 应 地 层 沉 积 时 代 的 下 限张 传 林 等 利用碎屑锆石 定年结果认为卡 拉喀什群的沉积时间在中元古代中晚期 在 发生了两期重要的变质作用然而 本文分析其数据和锆石 图像 详见张传林等 图 明显可见其测试的年龄值主要集中于 和 左右三个峰值 而 和 左右的年龄值可能不是变质年 龄 三个峰值年龄区间应为埃连卡特岩群的三个主 要物源区年龄 与本文结果一致 指示埃连卡特岩群 的形成早于新元古代早期 塞拉加兹塔格岩群中凝灰岩的锆石结晶年龄为 塞拉加兹塔格岩群变火山岩的地球化 学特征具有大陆溢流玄武岩的特征 代表了大陆板 内裂谷环境 未发表数据 已有研究表明 埃连卡 特岩群的变质火山岩也记录了古塔里木板块裂解的 构造背景 张传林等 上述资料表明西昆仑 与塔里 木 板 块南 缘 前 寒 武纪 基 底 存 在 新 元 古 代 超大陆裂解事件 埃连卡特岩群和塞拉加 兹塔格岩群为 超大陆裂解的物质记录 在铁克里克山地区的埃连卡特岩群和塞拉加兹 塔格岩群之间未发现角度不整合关系 并且二者的 物质组成 地球化学特征和新的精确年代学数据相 近 由此可以推测上述前人划归的 古元古代埃连卡 特岩群 和 中元古代塞拉加兹塔格岩群在该地区 可能均为新元古代同一地层汪玉珍 在塞拉 加兹塔格岩群中获得的 同 位 素 年 龄值 法 和该群与埃连卡特岩群 博查特塔格组 的不整合接触关系均位于铁克里克构造带西段另 外 西段的蓟县系博查特塔格组 蓟县系苏玛兰组 青白口系苏库罗克组和南华纪恰克马克力克组目前 尚无同位素年代学数据支持 因此铁克里