新疆东部哈尔里克山南麓石炭纪砂岩碎屑锆石SHRIMP+U-Pb定年.pdf

第3 4 卷第5 期 2 0 0 7 年1 0 月 中国地质 G E o L o G YI NC H l N A V o l3 4 ．N o5 h ．2 0 0 7 新疆东部哈尔里克山南麓石炭纪砂岩碎屑锆石 S H R l M PU P b 定年及其地质意义 孙桂华tr z 李锦轶t 朱志新一j 李亚萍，杨之清， 1 ．中国地质科学院地质研究所．北京1 0 0 0 ∞；2 ．国土赍潭部广州海洋地质调查局，广东广州5 1 0 7 6 0 ； 3 ．新疆地质矿产局第一区域地质调查大队．新疆鸟鲁未齐8 3 0 0 1 1 ；4 ．北京离子探针中心，北京1 0 I 0 3 7 提要碎屑锫石研究是探讨其碎屑物质来源、源区特征、沉积时代和形成环境的～种有救途径。笔者通过对新疆东部 略尔里克山南麓石炭纪砂岩的4 7 粒碎屑锆石S } l R I M P u P b 定年研究。获得的年龄为3 8 扣9 4 9 M 3 。其主体为4 1 B ～ 4 8 2 M 1 。结合锆石的矿物学特征、c L 图像特点以及哈尔里克山区域地质资料．得H { 如下结论 1 哈尔里克山南麓所 研究的砂岩中最年轻的碎屑锆石年龄是 3 8 8 9 M a ，这意味着过套地层不老于中泥盆世，结合区域地质资料，笔者认 为这套沉积岩应是在晚石炭世沉积的； 2 所研究的砂岩的碎屑物质主要来源于哈尔里克山早古生代与岛弧演化相关 的岩浆岩 3 哈尔里克山经历了中奥陶世一早志留世与康古尔塔格洋壳残片代表的洋岩石圈板块向北俯冲有关的岛弧．石炭 纪诅后盆地和魄石炭世柬期孤后隆起的构造演化历史娩石炭世末期弧后隆起是导致赡尔里克山与博格达山现今地 质差异的主要原因． 关羹词哈尔里克山；砗屑锆石；S H R I M P u 一孙定年；早古生代岛弧；石炭纪弧后盆地；晚石炭世末期弧后隆起 中国分类号P 5 9 7文献标志码A文章编号1 0 0 0 一3 6 5 7 2 0 0 7 0 5 0 7 7 8 1 2 通过碎屑岩碎屑锆石定年研究确定碎屑岩物质来源、源 区特征、沉积时代和形成环境．具有其他方法不可替代的作 用州。近年来．造山带与盆地的耦台关系，已经成为造山带演 化研究的主要内容。越来越多的研究者试图通过对碎屑锆石 年龄的测定．确定其碎屑物质来源．源区特征及演化、沉积时 代和形成环境．从而讨论古造山带与古盆地的构墙演化。 研究区位于天山山脉东段北部的吐哈盆地北缘．哈尔里 克山南麓 图1 一a 。大地构造位置上，北侧自南向北依次为东 准噶尔古生代造山系和阿尔泰造山系目南侧自北向南依次 为托克逊一大南秘古生代岛弧、康占尔塔格石炭纪碰撞带、 喀拉塔格一星星蛱古生代岛弧和南天山晚古生代碰撞带．以 上4 个构造单元与研究医台称为天山造山系；天山造山系的 南侧为塔里木古陆 图1 一a 。 作为天山造山系一部分的哈尔里克山在古生代期问的 构造属性，在地质界一直存在不屙认识。有些学者_ 1 认为是 与东准噶尔南部卡拉麦里一奠钦乌拉蛇绿岩带代表的洋盆 向南俯冲有关的岛弧．有些学者E Ⅲl | 认为是与康古尔塔格一 带洋盆向北俯冲有关的岛弧。近年获得的资料支持凌区奥陶 纪与志留纪岛弧是与康占尔塔格一带洋壳残片代表的洋盆 向北俯冲有关的认识．对该区晚古生代期间的构造环境．虽 然提出了一些大胆的推_ i 爨4 刚圳，但还缺乏令人信服的证据。 哈尔里克山南麓由砂岩和火山岩组成的地层的时代．一 直缺乏令人信服的证据。原1 2 0 万地质图根据区域地层对 比．将其置于晚石炭世近年在设匠开展的1 5 万区域地质调 查．根据其中火山岩的两个很不精确的全岩s m N d 等时线 年龄 玄武岩7 0 7 1 9 0M a ；阳起石斜长片岩7 0 7 1 9 0M a ． 将这套地层划为震旦系．以这两个年龄为基础．将这套地层 北侧遭受强烈变质作用的地层划分为前震旦纪小铺岩群．并 作为吐哈盆地的古老基底。很明显．这套地层的时代与确定 啥尔里克山古生代构造环境以及确定吐哈盆地是否存在古 老基底等关键她质问g 是密切相关的。获得其更精确的年代 学证据．不仅有助于确定这套地层的时代．而且也有助于正 收稿日期2 0 0 7 0 3 1 5 ；改回日期2 0 0 7 一0 5 1 2 基金项目国家重点基础发晨规j 1 9 硬且 2 ∞1 c B 4 t 鹏l O 资助。 作者简介孙桂华，男，1 9 7 7 年生，博士生，构造地质学专业；E m a i l 州岬h 岫7 9 0 3 2 7 1 2 6 ∞m 。 o 新疆地矿局第一区域地质调查大趴* 城幅，上泉幅，阿尔格郎提山幅．梧桐沟幅，琼库尔幅，代普台日幅．塔水河幅．1 5 万区域 地质调查罔及报告．2 0 0 5 万方数据 第3 4 卷第5 期孙桂华等新疆东部哈尔里克山南麓石炭纪砂岩碎屑锆石s H R I M Pu P b 定年厦其地质意义7 7 9 图1 哈尔里克山大地构造位置 a 、地质简图 b 及其采样位置 F i g1T e c t o n l cs e t 血g 曲a 1 1 ds l | 1 1 p Ⅱe dg e o l o 伊c 甜m 叩㈣o f d l eH a d i kM o l l t l t a l m 如d 姗P Ⅱn g 血e 确重建该区的地质历史。 哈尔里克山与博格达山～脉相连．均为天山东部高耸的 山系。但二者的地质组成差别足有目共睹的，博格达山主要 由石炭纪火山沉积岩系构成，出露很少的深成侵人体 如上 大河沿闪长岩岩体 ；哈尔里克山主要由中一上奥陶统火山 岩和大量的深成侵人体构成笔者曾讨论过二者的地质组成 差别问题，认为是由于二者的隆升差异所致阻w 。哈尔里克山 隆升剥蚀何时开始．这是该区地质历史重建必须回答的问 题．而且这一问题的研究也有助于确定博格达山与哈尔里克 山在石炭纪期间是否具有相同的构造环境。 万方数据 中国 地 质 2 0 0 7 年 基于逮～认识．笔者从废套地层的砂岩中采集了1 个样 品．对其中的碎屑锆石进行了研究．获得了确定其沉积时代 的可靠资料，以及其源区特征的重要信息。本文报道这一研 究成果．并对相关向题进行初步探讨。 1 样品采集位置及其地质特征 研究区前中生代地层主体是上石炭统．岩性主要为砂 岩、含砾砂岩和凝灰质碎屑岩等沉积岩系。早古生代地层分 布在研究区小铺岩体北侧二叠系出露比较有限．分布在研 究区的东南角。为以砂岩、粉砂岩为主的沉积岩系 图1 b 。 研究区出露大量侵入岩．岩石类型有花岗岩、闪长岩、伟 晶岩脉、辉绿岩墙和角闪石岩 图1 b 。花岗岩和闪长岩岩体 主要分布在哈尔里克山南坡闪长岩岩体的分布构成大体与 该山脉走向平行的岩带，其侵 时代分别为早古生代 4 3 0 6 M 护日、4 4 7 I lM a 阳、4 4 8 7M a 蜩 和晚古生代 3 1 6 3 M a u 3 花岗岩岩体主要分布在闪长岩带的南侧．其侵位时代为早古 生代 4 6 2 9M a 『1 4 和晚古生代 2 9 4 3 M a 峨3 0 7 6 M a ●和 3 9 M a 『” 伟晶岩脉以北东走向为主．主要发育在小铺黑 云母花岗岩岩体南侧辉绿岩墙走向以近东西向为主．主要穿 插在地层和芘岗岩岩体中．为该区最晚的一期岩浆活动；角冈 石岩出露面积有限．零星分布在闪长岩岩体边部。 用于定年研究的样品 D 0 5 0 3 4 一A 采自下河村北东方向 1k m 处的砂岩．样品采集地理坐标为东经9 4 0 3 9 ’0 矿．北纬 4 2 0 4 67 5 5 ”．如图1 - b 所示。 所研究的地层岩性为含砾岩屑石英长石砂岩 图2 ．野 外露头上呈中一薄层状．层状构造．层理发育．产状为2 2 0 。 [ 3 0 。。 砾石含量约为1 0 ％．砾径为1c m 左右．其岩性主要为灰 色变质粉砂岩和中酸性凝灰岩．有的砾石呈三角形．有的呈 棱角明显的长板条状．反映其磨圆比较差。 所研究的该碎屑岩砂屑大小不一。其粒度从粗砂到细砂 都有，音量约7 5 ％．主要由岩屑、长石和石英组成。岩屑主要 为变质细砂岩和细粒黑云母石英岩．粒径上明显可分为两 类，一类较大，粒径可达05 c m 左右，含量较少。另一类粒径 较小．多数为1 m m 左右．含量较多；长石碎屑颗粒破碎．部分 发育双晶．粒径为0 3 m m 左右石英碎屑粒度变化较大．为 01 加8 m m ．具有渡状消光的特点。局部有少量铁质矿物。 该砂岩属于基质支撑．基质主要为粉砂质长石、石英、黑 云母和少量绿泥石．含量约1 5 ％。除此之外还有少量颗粒细 小的绢云母．黑云母边部具有绿泥石化的特征。 上述碎屑分选及磨圆都较差的特征．表明该碎屑岩只经 历了短距离的搬运．属于近源快速沉积。细小绢云母和绿泥 图2 所研究的砂岩样品的显微特征 C 峰一石英；开一长石；R 卜岩屑；s P 绢云母 开9 2M i c r o s c o p l cc } I a r a c o e f l s d c so f 咖d i e d 翰n d s c o n es 蛐p 】e s Q z q m m ；同一屉l d 叩盯；R f - f o c k6 1 酽n 蜘‘；s 盯一舢h O 新疆地矿局第一区域地质调查太队1 5 万区域地质凋查罔丑报告 沁城幅，K 4 6 E 0 0 柏1 9 ；上泉幅．K 4 6 E 0 0 8 0 2 0 ；阿尔格郎提山幅 K 4 6 剧0 8 0 2 1 ；梧桐沟幅，l 啪E 【1 0 9 0 2 1 ；琼库尔幅，K 4 6 E ∞6 0 1 9 ；代昔台日幅．K 4 6 E 0 0 6 0 2 0 ；塔水河幅．K 4 6 E 0 0 7 0 2 0 。2 0 0 5 ． 万方数据 第3 4 卷第5 期孙桂华等新疆东郫哈尔里克山南麓石炭纪砂岩碎屑锫石s H R I M Pu P b 定年及其地质意义7 8 1 石的存在，揭示该砂岩遭受了轻微变质作用。 2 样品测试与结果分析 锆石按照常规方法分选．然后在双目镜下进一步选出测 年的锆石颗粒，将其和标样一起置于环氧树脂中做成样品 靶，将靶上锫石磨至约～半．以使锆石内部暴露．抛光后进行 锆石透射光、反射光、c L 阴极发光 的照射将靶清洗 镀金 后进行s H R I M p 分析。锆石的阴极发光在北京离子探针中 图3 样品D 0 5 0 3 4 一A 砂岩碎屑锆石阴极发光图像 F i 9 3C Li m 唱讳o f d e t d 叫z l r c o n s 丘o r T l ∞n d s c o n e 铷1 p l eD 0 5 0 3 4 一A 万方数据 中国地质 蓥兰蚤三三釜量墨釜娶星釜兰暑兰量嚣兰妻星兽墨豢三量 妻l 墓詈詈詈喜量蓥量量謦警耋蚕詈譬詈i 詈堇薯暮荟 茹墨翌兽鲁蟊墨兰登葛墨璺墨g 掣童墨笔羟嚣磊兰霉 墨 苎萋黑兰墨量虽嚣詈墨禹蓦蠢导重量萎霭墨曼曼S 兰虽亘 2 0 0 7 年 I o n o o 鬲oN 葛。啦o H oh ，og n oo m o∞h 寸。兽，oH ”o卜口n o口毋 on o n o_ n n on 卜n o t o∞n t o高n o o N m 6∞t ”o _ a 々og n oH n o _ h n o“H H o n n 刊心* t■一刊h n 寸暑制竺寸鬲刊。荨一H 刊田n ”o m 刊葛 卜一刊喜寸寸n一卅∞雩 制簧寸c I 刊∞导H H 州m n t a H 州 a 小2 制蛊寸一N 刊一n 寸 n H 卅卜心们 晶刊m t t 州n ∞口∞_ 刊砷t 口 ∞一“∞一t 刊”n q∞一刊n 寸蜀刊口h t 制卜鲁n _ 卅n t tn ，叫H a n 0 0 州t t no州口葛2 l 千o ；o E l 州1 0 竹 ∞∞刊蒿∞ o 刊E I o 州小盆 i 制暂h ” h n 刊口n 口n o 刊嚣n o 刊g 寸 心一州∞幕∞∞叫卜n ， oN一州呐∞叶8 l 干；n8 I 午目口 盆卅H 雩 0 0 l 州n ∞no N _ 州△a n 8 啪高，∞ 刊口g o 一_刊时mt 譬刊。一竹葛卅譬 oHN州，∞ m ∞州口∞h 目n m 制口n 目tc - 4 刊H 斟t 一∞“o ∞n t ∞m 刊N n n t_ 矾制”一o t口∞刊一ott 州n t t t二刊∞o∞t一∞刊一岔tn∞刊口∞nt 竺H o ∞晷o H 制o m 口t 一∞州H n 寸 。一刊。口h竹 ∞∞制h n n t n o 刊h a o ” 一∞刊一H n 々B 州N o t 々∞h 刊m n ，qo 刊o m 寸寸n ∞州口n n t∞卜刊寸器寸 o h H H 兰t∞∞刊o ∞∞n 竺 ∞∞g o e ∞ n 况o n 葛8 0 H N 一；o o o 卜 一8 0 畸 N 一兽o ＆g o ∞∞ 8 o 善 3 8 0 6 I g S o ，口 口旨。 一口 袋8 0 H N ∞N 8 0 ∞t 暑∞o N寸嶂嶂80 N n 芝o o o 蕃n o ∞o 譬咎o _ H _ h o o o ∞ n n n o 口喀 一叶n o o ∞_ g o t n 葛q o n n 器8 0 ∞一 芝g o 二 鲁“ o o H ∞帆窨o ∞_ 盅g o t n 禽n o 小H 荨警。 鼻一 卜n 卜o o 一” 卜n n o 西寸 ∞t o o h H ∞S 苫 忑 葛∞一 n 一 鲁g o n N 五g o ∞_ 褚竹o o 可 最8 0 6 I n ≈o o 9 n 0 ”o 0 n 8 0 0 o o 口8 0 西叶 口譬o ∞寸 嚣窨。 一H X 8 0 i ；”o口，no 口一 ≈∞o o 一寸 是心o ●n 器8 0 口一 ≈g o o n ；3 口_ n Z o o ∞一 S o o 6 t ；g o ∞_ 竺g o q n ∞葛。 卜一 ∞讥鲁o o H n t g o q t n g o 口n 口0 8 0 o _ H n g o t n g ■o o ” 也器o o 卜一 譬g o 1 E 葛n o 口H 饕8 0 H 8 0 o n o 葛o n H 嚣兽o n H o H 蓦o o _ 霜∞o o 一 竺墨。 卜寸oo n o N 一一 n n oo o on o∞卜oo H o垒oH 叶。一n 6n on n oN n o叶卜。导。一n o∞寸o N n 6 1 c o曼。簧oS oo o薯o P n H一高 一n 一 一一N一高一o H 一昏一 一∞一【工一一。一 一n _一口_ 一n 一一H 一 _ 一o P mH ∞ 一h _ on一寸一nN 一一 赫峨眯罩删崔 尹皇“ o尹告‘ [1|％j“ x 刊 粤嚣 装刊 犁嚣 x 州 犁磊 ∞罨嚣蚌 32、．￡ 3～．￡ ．qA8～．q‘ 弋I／．od90N 毛毛￡ j岳目 毛一毒 毛I ／] 心 ．寸c0肌0Ⅱ∞Id昌舞∞量鲁蚕Jo钟启葛勺鼻■．fl叟富lI∞口。已强aS_日 铛廿羞．fl厶苫H昌∞嶂阜}唾矬一。葛暴。盎v邶荣_懈 _【三日昌 万方数据 第3 4 卷第5 期孙桂华等新疆东部哈尔里克山南麓石炭纪砂岩碎屑锆石s H R l M PU P b 定年及其地质意义7 8 3 譬苎量墨墨詈至墨曼誉墨善三至量堇窑| 蓥詈堇 詈薹詈量堇耋孚蓥雪誊i 堇詈詈 兰霉宝鸯量窝耋器置兰星系露蓦乐曼篓强兰酉呈莩 誊 拳S 至謇望兰弱蓦西基璺是墨兰茧莩蔑禽量髻 吾蚤蟊爵i 三蚕夏i 磊霸三蚕毫辱；孬善i 季再季 。制辎帮暇和靶坩丑}嚣轼罡张嘏旺堪芸辐暮_辟嵋和惜摧磊电-qd幕qd．三柱耥嗤名廿．姑 n ∞n oH n c on ■on ∞1 0∞口n oN 口q oN n q o袋三；q o8 一o“P n o∞ E - 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