东准噶尔萨北富碱花岗岩SHRIMP锆石U-Pb测年及其地质意义.pdf

书书书 新疆东准噶尔萨北富碱花岗岩 锆石 测年及其地质意义 林锦富 喻亨祥余心起狄永军田建涛 南京大学地球科学系 南京 桂林工学院资源与环境工程系 桂林 中国地质大学地球科学与资源学院 北京 辽河油田勘探局 盘锦 收稿 改回 摘要萨北锡矿赋矿的富碱型花岗岩隶属于新疆东准噶尔地区卡拉麦里富碱花岗岩带其中的萨北超单元可以划 分为细粒钠铁闪石花岗岩中细粒钠铁闪石花岗岩中粗粒钠铁闪石花岗岩和斑状钠铁闪石花岗岩等四个单元 本次工作选 择萨北超单元中的中细粒钠铁闪石花岗岩和中粗粒钠铁闪石花岗岩进行 锆石 定年所获得的两个样品加权平 均年龄分别为 和 谐和年龄分别为 和 结合对中亚造山带东准噶尔晚古生代构造 环境和萨北富碱花岗岩带花岗岩的地球化学特征作者认为 该岩体侵位于晚石炭世约 为晚古生代后碰撞岩浆活 动的产物与东准噶尔后碰撞深成岩浆活动的两个峰期 和 中的前一个峰期相一致 关键词 锆石 测年 富碱花岗岩 萨北超单元 东准噶尔 中图法分类号 岩石学报 国家重点基础研究发展规划项目后碰撞造山与富碱岩浆活动及金属成矿作用 国家 项目 联合 资助 第一作者简介林锦富男 年生博士研究生副教授主要从事矿床学资源经济学教学与研究 引言 新疆北部天山 准噶尔 阿尔泰地区以其完整的后碰撞 演化历史从主碰撞后碰撞到板内环境强烈的后碰撞构 造 岩浆 成矿活动成为研究后碰撞构造 成矿的理想地区 迄今已发表了大量的成果肖序常等 涂光炽 韩宝福等 胡霭琴等 马瑞士等 李锦轶和 肖序常 李锦轶 舒良树等 李宗怀 等 杨牧等 高俊等 朱永峰和宋彪 朱永峰和徐新 苏玉平等 肖文交等 同时该区后碰撞阶段赋集了新 疆优势金属矿产中铜储量的 和金镍稀有金属矿产的 刘家远等 赵振华等 韩宝福 等而奇台县萨惹什克锡矿即萨北锡矿就是其中之 一 本文所研究的萨北超单元便是萨北锡矿的赋矿岩体 萨北超单元所在的卡拉麦里碱性花岗岩带在空间上显 示出一种由东到西逐渐递变的规律 韩宝 福等 高俊等 苏玉平等 肖文 交等 萨北矿区外围卡拉麦里带上汤好书等 测得东准噶尔贝尔库都克锡矿石英脉中白云母的 同位 素年龄为 孙桂华等测得新疆东部哈尔 里克山闪长岩锆石 年龄值 李文铅 等测得新疆东天山彩中花岗岩体锆石 年龄 值为 吴昌志等测得东天山红云滩闪长岩 的 锆石 年龄为 韩宝福等 最近研究认为准噶尔后碰撞深成岩浆活动是从早石炭世 中晚维宪期开始于早二叠世末期结束的东准噶尔后碰 撞深成岩浆活动发生在 之间而西准噶尔后碰 撞深成岩浆活动的时限在 之间持续时间分别 约 然而在东准噶尔后碰撞深成岩浆活动集中在 和 两个时段发生而在西准噶尔后 碰撞深成岩浆活动的高峰发生在 之间韩宝福 等 同时这些研究认为整个卡拉麦里富碱花岗岩 带花岗岩复式岩基与地幔岩浆有关而萨北富碱花岗岩体起 源于幔源区 后期有较多壳源物质的加入且沿幔源区混 合源区演化的趋势 本文将通过对该岩体二个岩相中锆石的 法定年来厘定其成岩时代并简要讨论其形成的构造环境 地质特征 卡拉麦里造山带图 位于东天山北部中亚造山带中 部其北侧为西伯利亚板块南侧为准噶尔 吐哈地块 卡拉 麦里与东侧的哈尔里克造山带为 吐 哈陆块北缘的晚古生代 火山弧何国琦等 吴昌志等其北则的库兰卡 孜干造山带为西伯利亚板块南缘的晚古生代火山弧两者之 间的克拉麦里 莫钦乌拉断裂带和沿此带分布的蛇绿岩套代 表着由晚石炭世碰撞所造成的古亚洲洋闭合带马瑞士等 舒良树等 在古亚洲洋闭合过程中其洋壳 具有双向俯冲的特征何国琦等 而 古亚洲洋壳向准一吐一哈陆块的斜向俯冲造成该陆块东南 端撕裂从而产生了博格达俯冲撕裂型裂谷顾连兴等 东准噶尔构造域主要有三条大的断裂带刘家远等 由北往南依次为 北带布尔根富碱花岗岩带 中带乌伦古富碱花岗岩带 南带卡拉麦里富碱花 岗岩带这是整个东准噶尔构造活动最活跃的地区 刘家远 等认为三大断裂带将东准噶尔分割成不同的块段 构成了东准噶尔西部地区总体构造格局控制了各类花岗岩 的侵入和空间展布 韩宝福等研究认为准噶尔晚古 生代后碰撞深成岩浆活动在空间上没有受到重要地质界线 如蛇绿岩带的分隔控制在有的地方花岗岩还可以侵位于 蛇绿岩带之中 由此可见晚古生代后碰撞深成岩浆活动不 但在准噶尔分布广泛而且在准噶尔北邻的阿尔泰造山带和 南邻的天山造山带中均有出现具有广泛的区域性 东准噶尔西部地区花岗岩分布广泛全区侵入岩总面积 为 占基岩出露面积的 类型齐全超基性岩 基性岩中性岩酸性岩到碱性岩都有发育图 大致可 以分为两个成矿岩浆构造 安山 英安质的喷溢喷发岩构造 以及中性 中酸性杂岩建造 等对新疆准噶 尔乌伦古河地区的碱性花岗岩进行了研究将其划分为过碱 系列和铝质系列前者有富含碱性角闪石和碱性辉石的花岗 岩和脉岩组成后者以碱性花岗岩碱性二长花岗岩以及过 碱系列中的铝质脉岩为代表 卡拉麦里富碱花岗岩即属于 过碱系列包括五个超单元刘家远等 吴郭泉等 即老鸦泉超单元贝勒库都克超单元黄羊山超单元 苏吉泉超单元萨北超单元 其中萨北超单元可以划分为四 图 中亚造山带东部地区大地构造略图据顾连兴等 林锦富等 新疆东准噶尔萨北富碱花岗岩 锆石 测年及其地质意义 图 卡拉麦里富碱花岗岩带区域地质图据刘家远等修改 第四系 下石炭统卡姆斯特组南明水组凝灰质粉砂岩凝灰岩 中泥盆统蕴都卡拉组凝灰质粉砂岩凝灰岩玄武岩 黑云母花岗 岩 碱性花岗岩 角闪石花岗岩 角闪二长花岗岩 斜长花岗岩 石英闪长岩 超基性岩 辉长岩 锡矿点 断层 个单元 细粒钠铁闪石花岗岩中细粒钠铁闪石花岗岩中粗 粒钠铁闪石花岗岩和斑状钠铁闪石花岗岩 依据野外的直接 接触关系和区测资料航片解释资料以及目前工作程度等 经过综合分析确定花岗岩从老到新侵位顺序为 钠闪石花岗 岩二长花岗岩角闪石花岗岩钠铁闪石花岗岩 总的来说萨北碱性花岗岩超单元由同源的碱性花岗 岩浆先后四次脉动侵入所构成岩浆分异演化充分彻底喻 亨祥等 萨北锡矿于 年由 项目组 课题组在该区开 展地质工作时首次发现的一种锡矿新类型 矿区位于卡拉 麦里碱性花岗岩带的北侧东准噶尔界山微陆块的南缘 萨北锡矿区岩石类型有黑云母花岗斑岩钠闪石花岗斑岩 钠铁闪式花岗岩钠铁闪石花岗岩钠闪石 钠铁闪石花岗岩 及含锡石英脉等属于卡拉麦里富碱花岗岩萨北超单元的组 成部分 自上个世纪 年代以来不少学者在该地区对含 矿岩体及其含矿石英脉进行了同位素年代学研究结果表明 萨北锡矿矿床的成矿年龄值位于 范围相当于 石炭纪二叠纪 分析方法 样品采集 本次工作主要采集萨北锡矿的赋矿围岩即萨北碱性花 岗岩的样品进行分析 样品 采于第二单元的中细粒钠铁 闪石花岗岩中样品 采于第三单元的中粗粒钠铁闪石花 岗岩中 岩石有轻度蚀变 样重 左右机械破碎后经 清水淘洗出重砂矿物然后在双目镜下选出锆石 样品 中锆石图 外形特征主要呈长柱状或短柱 状无色透明内见细小的包裹体及裂纹阴极发光图像显 示锆石具有岩浆振荡环带结构和扇形环带应为岩浆成因 即原岩结晶锆石 锆石 也表明了锆石的 岩浆成因 但也有相当一部分锆石具有继承核有的可见到 包裹有未熔蚀彻底的核及小锆石晶体 样品 中锆石图 外形特征主要呈短柱状图像透 明度较差具有岩浆振荡环带和扇形环带锆石 清楚地指示它们为岩浆成因锆石 但部分锆石具有 继承核 分析方法 对样品 进行了 锆石 测年 锆石离 子探针分析样品的制备按宋彪等 提出的方法 进行先将挑选出的锆石和标准样品 和 用双面 胶置于环氧树脂的样品靶上用防水细砂纸进行打磨至大 部分锆石颗粒打磨出中心再进行抛光对抛光后的样品进 行阴极发光和透反射光照相便于测定时确定需测定的颗粒 位置上述准备工作完成后再对样品靶进行清洗用纯度为 的金丝进行镀金以备测定使用 岩石学报 锆石 测定分析在澳大利亚国立大学地球科学 研究院 型离子探针 上进行没有提供与测点 相对应的锆石编号和测点位置吴元宝教授高天山博士采 用 程序 重新完成了有关年龄的 数据处理用标准锆石 校正 含量标准值为 结果中均给出 误差采用 比值年龄其置信度为 分析结果 对 号样品进行了 个测点的测定测 试数据如表 所示 其中有三个测点所在的锆石晶形不完 整澳大利亚国立大学地球科学研究院选择了其中 个数 据进行加权平均年龄计算值为 图 为 图 萨北超单元碱性花岗岩锆石阴极发光图像 样品 中细粒钠铁闪石花岗岩锆石阴极发光图像 样品 中粗粒钠铁闪石花岗岩锆石阴极发光图像 表 萨北富碱花岗岩样品 的锆石 测试数据结果表 测点编号 澳大利亚国立大学地球科学研究院 型离子探针测定分析并按 程序进行了数据处理 用标准锆石 校正 含量标 准值为 林锦富等 新疆东准噶尔萨北富碱花岗岩 锆石 测年及其地质意义 图 萨北锡矿第二单元中细粒钠铁闪石花岗岩锆石 年龄一致图解 用 程序处理的谐和年龄为 在 一致曲线图中相对集中图 为 加权平均年 龄与谐和年龄一致中细粒钠铁闪石花岗岩的结晶时间为晚 石炭世 对 号样品作了 个测点的测定 测定 数据见表 一致曲线和年龄分布图见图 其中 个点的 加权平均年龄为 为 用 程序处理的谐和年龄为 在一致曲线图中大致集 中分布图 为 加权平均年龄与谐和年龄一 致中粗粒钠铁闪石花岗岩的结晶时间为晚石炭世 另据澳 大利亚国立大学地球科学研究院报告 号样 品锆石质量较差部分碎片碎粒锆石的分析结果可信度偏 低故舍去不用 有的锆石只有很窄的岩浆增生边分析点 打在老的核或与岩浆增生边上故给出了新老混合的不一致 年龄偏离谐和线数据未被选用 而选用的样品点都投影 在 谐和曲线上或谐和曲线附近表 明这些锆石颗粒在形成后的 同位素体系是基本封闭 的没有 或 同位素的明显丢失或加入 讨论 包括萨北锡矿在内的新疆东准噶尔卡拉麦里地区是一 个重要的锡成矿带分布有多种类型花岗岩岩石普遍富集 等大离子亲石元素及 等高场强元素其 和 值大明显不同于典型的 型和 型花 岗岩基本属于典型的铝质 型花岗岩苏玉平等 近年来部分研究者根据大量地球化学和同位素年代学资 料认为塔里木盆地以北的新疆北部地区广泛发育 图 萨北锡矿第三单元中粗粒钠铁闪石花岗岩锆石 年龄一致图解 后碰撞阶段的岩浆活动 韩宝福等 夏林圻等 顾连兴等其中碱性花岗岩具高硅 富碱富 富稀土富 高 比值 和 强亏损等特征 在 之间 多数在 之间表明其源区有年轻组分存在但也不 排除地壳深熔作用或与陆下俯冲洋脊活动导致的岩浆活动 的可能性李锦轶 洪大卫等刘家远等 韩宝福等 苏玉平等 等学者探讨了卡拉麦里带后碰撞 型花岗岩岩体成 因和成岩成矿地质环境 花岗岩微量元素构造判别图显示 它们是一种后碰撞花岗岩成岩时代大致在 之 间苏吉泉的黑云母花岗岩 苏玉平等 红土 井子粗粒黑云母花岗岩中锆石 年龄为 田慧 新等标志晚石炭世卡拉麦里地区造山作用的结束和 板内构造演化的开始或者说这种后碰撞花岗岩的形成和演 化标志了准噶尔地区后碰撞幔源岩浆底侵作用导致大陆地 壳垂向生长的过程李宗怀等 本项研究首次进行了卡拉麦里带萨北锡矿成矿 型花 岗岩的 锆石 的精确定年获得年龄值范围在 左右介于新疆北部后碰撞成矿三个高 峰期 王京彬等 的第二成矿高峰期前夕 这一结果与周边花岗岩年龄 值 刘家远等 韩宝福等 苏玉平等 一致表明该地区的岩浆侵入活动发生在 之间属于后碰撞岩浆活动的产物其源区特征应与上述碱 性花岗岩一致 岩石学报 表 萨北富碱花岗岩样品 的锆石 测试数据结果表 测点编号 澳大利亚国立大学地球科学研究院 型离子探针分析并按 程序进行了数据处理 用标准锆石 校正 含量标准值 为 结论 综上所述新疆准噶尔是新疆北部古生代造山带的重要 组成部分以广泛发育晚古生代后碰撞花岗岩为特征是中 亚造山带中显生宙陆壳生长作用非常显著的地区之一 东 准噶尔地区卡拉麦里带萨北锡矿赋 矿 型 花 岗 岩 的 锆石 加权平均年龄值分别为 和 谐和年龄值分别为 和 介于东 准噶尔后碰撞深成岩浆活动两个时段 和 的第一时段之中属于后碰撞岩浆活动的产物 致谢本文作者感谢澳大利亚国立大学地球科学研究院 承担 锆石 测年并进行数据处理 真诚感谢 北京大学韩宝福教授北京离子探针中心宋彪研究员审阅全 文并提出具体修改意见 感谢中国地质大学武汉吴元保 教授中国科学技术大学高天山博士南京大学吴昌志博士 的大力帮助 林锦富等 新疆东准噶尔萨北富碱花岗岩 锆石 测年及