天山东段天湖东片麻状花岗岩的锆石SHRIMP_U-Pb年龄和构造演化意义.pdf

书书书 天山东段天湖东片麻状花岗岩的锆石 年龄和构造演化意义 胡霭琴韦刚健张积斌邓文峰陈林丽 中国科学院广州地球化学研究所 同位素年代学和地球化学重点实验室 广州 新疆有色地质勘察局 乌鲁林齐 收稿 改回 摘要东天山天湖至星星峡地区广泛分布着片麻状花岗岩顾连兴等和张遵忠等基于 等时线年龄 为 的结果提出天湖东岩体最有可能形成于澄江运动造山晚期的挤压一拉张构造转折环境 因此天湖东岩 体的形成时代直接关系到对东天山造山带构造演化历史的认识 我们的研究认为该岩体的地质产状和岩石特征均有别于东 天山的元古宙巨眼球片麻状花岗岩故对天湖东二长花岗岩中的锆石作了 年龄分析 研究中测定的 粒锆石 中没有发现任何元古宙残留锆石和相关的年龄信息由 个测点的 加权平均年龄为 可以确定 天湖东岩体为早古生代花岗岩而不是元古宙或澄江期花岗岩 基于元素和 同位素组成的研究结果它们具有岛弧 钙碱性岩浆岩的地球化学特征 该研究结果与东西天山造山带其它地区获得的大量早古生代花岗岩的年龄具一致性 本 研究结果对揭示早古生代古亚洲洋部分洋盆的闭合时间提供了重要的依据 关键词天山东段 早古生代天湖东片麻状花岗岩 锆石 年龄 中图法分类号 岩石学报 国家重点基础研究发展规划项目中亚造山与成矿研究编号 资助 第一作者简介 胡霭琴 女 年生 研究员同位素年代学和地球化学 引言 天山东段天湖地区分布着大量近东西走向的片麻状花 岗岩岩体在 万沙泉子幅地质图中划为加里东期侵入 体但是由于岩体出露区地层发育不全其形成侵位时代无 可靠时代的地层制约依据又无同位素年龄的限定其划分 方案是根据现有资料通过构造旋回岩浆建造特点岩体相 互穿插关系和岩石特征并与西部邻区同一构造带内侵入岩 进行研究分析和对比而确定的 自上世纪八十年代以后 一些研究者应用同位素计时方法研究了其形成时代胡霭琴 等根据岩体中非电磁性组份锆石的粗略 年龄 确定它是早古生代侵入体图 中样品点为 号的位置 而顾连兴等和张遵忠等 根据该岩体的全岩 等时线年龄结果将其认定为元古宙澄江期花岗岩体 图 中 号样品点位置并对该花岗岩体的地球化学特征 和演化机制作过大量深入研究张遵忠等 据我们在 年的野外地质工作认为天湖东岩体的岩石特征与星星 峡地区有可靠年龄证据的元古宙花岗岩体如转井山星星 峡山岩体等并不相同 因此重新采集了年龄样品并分选出 锆石应用 技术得到更为精确的锆石 年龄 确认天湖东岩体应该是早古生代形成的花岗岩 这一研究 结果对研究该花岗岩形成构造环境以及重新认识东天山地 质演化有十分重要的意义 地质简况 天山东段出露的地层有古中元古界星星峡群卡瓦布 拉克群新元古界天湖群以及寒武系志留系二叠系地层 等侵入岩分布广泛岩性复杂种类繁多侵入时代由元古 宙早古生代至晚古生代其中以晚古生代岩浆活动最为发 育可能在燕山期也有少量的岩浆活动冯益民等 大面积的早古生代片麻状花岗岩主要分布在天山东段 中天山隆起带但以尖山子断裂以南更为广泛多数岩体分 布在天湖至星星峡一带近来在红柳河断裂附近也有发现有 一些早古生代花岗岩体李伍平等 天湖东岩体为出 露在天湖东侧的片麻状花岗岩 它们多以长条带状产出其 分布方向与区域构造线方向大体一致侵入元古代和寒武纪 的变质岩又被晚古生代花岗岩所穿插 在天湖车站东约 处可见下二迭统红柳河组下亚组的砂岩砾岩不整合 覆盖本期片麻状花岗岩之上 区内的元古宙的花岗岩主要 出露在转井山和星星峡山一带胡霭琴等与早古生 代片麻状花岗岩之间未见直接关系图 天湖东岩体呈北东向展布长约 宽可达几百米至 图 中样品点 为本文中研究中涉及的岩体还有 几条岩体与之近于平行分布比如样品点 胡霭琴等 和样品点顾连兴等以及样品点 和李伍 平等等 我们在天湖车站东沿铁路的光榄线剖面穿 过岩体 片麻状花岗岩为灰白色具有中粗粒或粗粒结构 少数地段有些含有红色长石斑晶的片麻状花岗岩 从野外 观察看该岩体与转井山元古宙花岗岩有以下几点不同之 处 无大的眼球状斑晶岩体成分比较均一片麻状构造为 主岩石中少见老地层的捕虏体和其它包体或异离体等 岩石为灰白色细粒结构鳞片花岗变晶结构片麻状构造 主要矿物有斜长石 微斜长石 石英 黑云母 局部达 角闪石少量 白云母 微量的磷灰 石锆石磁铁矿榍石褐帘石 天湖东岩体岩石地球化学特征 主量和微量元素 研究工作中在天湖以东地区 至 范围内采集了岩石化学分析样品 元素分析在中国科学院广州地球化学研究所同位素年代学 和地 球 化 学 重 点 实 验 室 完 成 应 用 方 法 做主量元素分析误差 其中 为全铁百 分含量 微量元素应用 分析 误差 分析结果见表 我们将研究区内所有片麻状花 岗岩的主量和微量元素分析结果一起放在图 中以资相互 对比 包括地质部新疆维吾尔自治区地质局表 中 样品号为 胡霭琴等表 中 和 样品的主量元素 张遵忠等图 中样 品号 其余分析结果均为本文 数据 从图 可以看出天湖地区片麻状花岗岩的岩石化学 成分比较均一各项研究结果均可以相互对比 计算得到所有片麻状花岗岩的 表明其母岩为岩 浆岩类岩石 片麻状花岗岩的 含量为 有一个样品为 张遵忠等 为 为 在 图图 中样品点均分布在 本文的样品均分布在 范围内 大于 范围内即表示多数片麻状花岗岩具有准铝质的特征 在图 中天湖东片麻状花岗岩落在二长花岗岩和花岗闪长 岩区域 总含量为 本文样品 相对富集 本文 为 的分布曲线相对平缓 本文为 为具有中等的 负异常或小的正 异常向右倾斜的一组曲线图 其 为 本文 为 为 本文为 微量元素蛛网图中图 等元素显著富集 岩石学报 地质部新疆维吾尔自治区地质局中华人民共和国地质 图说明书沙泉子幅 比例尺 乌鲁木齐 图 东天山天湖地区地质简图据 沙泉子幅地质图改编 样品点 据胡霭琴等 样品点 据顾连兴等 样品点 据李伍平等 样品点 据本文 并有明显的 的负异常 比值 本 文为 比值 本文为 从稀土元素分布图和微量元素蛛网图特征看天湖东花岗岩 具有岛弧钙碱性岩浆岩的特征 同位素组成 在本实验室的 仪器上完成了天湖东 岩体中 个片麻状花岗岩的 同位素组成分析结果见 表 片麻状花岗岩的 比值为 变化 于 在 在 为 说明在天湖东 岩体原岩成分中含有相当数量天山基底古老物质这些特征 也反映了岛弧岩浆岩的特征 锆石 年龄测定结果和讨论 用于分选锆石的定年样品采集位置为 分选锆石的片麻状花岗岩的化学成分为二长花岗 岩其铝饱和指数 为 为了使锆石在分选过程中不 受到样品之间的混染我们使用一块 新鲜的岩石样 品经过单独的破碎重砂电磁等程序分离出非电磁性的锆 石并经双目镜下精心地挑选出不带包裹物无裂隙透明度 好的 多个锆石晶体颗粒准备用于 年龄分 析 锆石为淡棕色透明晶未浑圆多为 少 量为 聚形晶体长 长短向之 比为 或 为了进一步揭示锆石晶体结 构特征在中国科学院广州地球化学研究同位素年代学和地 球化学重点实验室 仪器上作了锆石阴极发光图像 研究图 从阴极发光图中可以看到该片麻状花岗岩中 锆石的形态多种多样晶体大小的差异也很大多数锆石的 环带清晰又多具有新的生长边比如 特别 明显的是 号晶体锆石的这种结构特征可能与区域内强 烈的晚古生代岩浆活动对早古生代岩石的影响而造成 的结果 胡霭琴等 天山东段天湖东片麻状花岗岩的锆石 年龄和构造演化意义 表 天湖东片麻状花岗岩的主量元素 微量元素 和 同位素分析结果 样品号 烧失量 总量 样品号 样品号 锆石的 同位素年龄测定工作在中国地质科学 院地质研究所北京离子探针中心 仪器上完成分 析原理和流程参考见 和刘敦一等 研究中测定了 颗不 同大小不同形态的锆石在表 中列出了锆石的单次测量 结果 研究中分析了该片麻状花岗岩样品 中形态不 一大小不等的 颗粒锆石晶体 因为曾用 等时线方 法将该岩体定为晚前寒武纪澄江期花岗岩顾连兴等 张遵忠等为了检验天湖东岩体的锆石中是否有元古 宙古老锆石或老的年龄信息存在所以在分析中的测点都取 在晶体的核心部位 分析结果表明 个测定点所得到的 年龄均分布在早古生代时间范围内无任何前寒武纪的年龄 出现表 全部测点的 含量分布在 之间多数 个集中在 其余在 之间含量最高的测点是 和 这 二个测点的锆石晶体外部新的生长边最为发育图 中 和 比值在 其中 个测点 在 个测点在 只有一个测点的 比值高达 锆石的放射性成因铅 的含量 在 其中 个测点在 之间含放射性成因铅最高的测点为 和 与其 含量相匹配 锆石的普通铅含量在 由表 中 个锆石测点的年龄测定结果看到 年 龄的单次测量误差约为 其年龄测定误差主要是与分析 中使用的标准样在测量过程中的波动有关与锆石的结构特 征和 含量以及 比值均无直接关系 个测点 的 比值年龄分布在 之间无论在 晶体核部还是幔部均没有发现任何晚前寒武纪的残留锆石 或年龄信息 其中测点 年龄相对偏高属异常测点 岩石学报 图天湖东片麻状花岗岩地球化学图解 岩石分类图 分布图 微量元素蛛网图 图 和 中 据地质部新疆维吾尔自治区地质局据张遵忠等为本文定年样品 图 中 均为分子数比值 也称为 铝饱和指数 图 中 碱性长石花岗岩 正长花岗 岩 二长花岗岩 花岗闪长岩 英云闪长岩 石英碱性长石正长岩 石英正长岩 石英二长岩 石英二长闪长岩 石英闪长岩 碱 性长石正长岩 正长岩 二长岩 二长闪长岩 闪长岩 表天湖东片麻状花岗岩中锆石 年龄分析结果 点号 年龄 年龄 年龄 表示放射性成因铅同位素 表示普通铅 胡霭琴等 天山东段天湖东片麻状花岗岩的锆石 年龄和构造演化意义 图天湖东片麻状花岗岩中锆石阴极发光图像 主要体现在标准锆石的波动对分析结果的影响与测量时的 仪器状态有关 计算年龄时将这个测点的年龄值去掉后 个测点的加权平均年龄为 为锆石结晶年 龄可以作为天湖东二长花岗岩的形成年龄 天湖东岩体形成时代及其构造演化的 意义 我们曾在该片麻状花岗岩体的北支花岗岩体中红柳井 附近图 中的 号样品点得到组分锆石粗略的 比值年龄 胡霭琴等与本文结果大体一致 天 湖东岩体中锆石的 年龄 更精确地确定了天湖 星星峡地区的二长花岗岩 花岗闪 长岩质的片麻状花岗岩为