西准噶尔红山地区晚古生代赞岐岩锆石U Pb年代学、地球化学特征及其地质意义
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近年 来,中 亚 造 山 带 西 准 噶 尔 地 区 陆 续 发 现 有 赞 岐 岩 质 高 镁 安 山 岩 (或 闪 长 岩 ),呈 岩 墙 、小 岩 体 状 产 出 ,或 作 为 火 山 岩 层 产 出 在 沉 积 地 层 之 中 ,时 代 较 为集中,主 要 为 晚 石 炭 世—早 二 叠 世 早 期 (Yinet al.,2010,2015;YinJiyuanetal.,2009,2012;Ma etal.,2012;Sun Yongetal.,2015;LiGanyuet al.,2017;DuanFenghaoetal.,2018)。 根 据 赞 岐 岩 类 产 出 环 境 ,有 作 者 认 为 ,西 准 噶 尔 残 余 洋 盆 的 闭 合时 限 可 能 为 晚 石 炭 世 末 期 (Maetal.,2012;Li Ganyuetal.,2017);也有作者认为,西准 噶 尔 在 早 二叠 世 早 期 仍 为 与 俯 冲 相 关 的 岛 弧 环 境 (Yin Jiyuanetal.,2012;DuanFenghaoetal.,2018)。 本文通过野外 地 质 调 查、LAICPMS 锆 石 UPb 定 年 、地 球 化 学 分 析 与 同 位 素 示 踪 ,厘 定 了 西 准 噶 尔 红 山地区两期赞岐岩 类 岩 浆 活 动 (早 期 表 现 为 似 岩 墙 的环状结构,晚期为 线 状 岩 墙),阐 明 了 赞 岐 岩 类 岩 石的地球化学特征、形 成 时 代 及 其 与 红 山 岩 体 之 间 的关系,从而进一步 明 确 了 赞 岐 岩 类 产 出 的 构 造 环 境,为西准噶尔地区 晚 古 生 代 洋 陆 转 化 与 构 造 演 化 提供了重要约束。
夹持其间的花岗岩类 岩 体、蛇 绿 岩 (套)和 褶 皱 了 的 晚古生代地层(主要 为 下 石 炭 统 和 下 二 叠 统)等,组 成西准噶尔晚古生 代 左 行 走 滑 断 裂 构 造 体 系 (简 称 “西 准 系 ”),具 有 斜 向 挤 压 的 构 造 特 征 (Chen Xuanhuaetal.,2015,2016,2017)。
1 区域地质背景
西准 噶 尔 地 区 位 于 中 亚 造 山 带 西 部,处 在 西 伯 利亚克拉 通 与 塔 里 木华 北 克 拉 通 之 间。 该 地 区 发 育一系列 NENNE 向断裂,主要有呈“多米诺”式斜 列展布的达拉布特 断 裂、玛 依 勒 断 裂 和 巴 尔 鲁 克 断 裂等 NE 走向的 左 行 走 滑 断 裂,同 时 发 育 规 模 稍 小 的 安 齐 断 裂 、哈 图 断 裂 和 别 鲁 阿 嘎 希 断 裂 等 ,它 们 与
后 盆 地 (ZhangQi,2005)。 赞 岐 岩 类 与 埃 达 克 岩 、巴 哈 岩、玻 安 岩 等 同 属 于 高 镁 安 山 岩 类 (Tang
Gongjianetal.,2010)。Shireyetal.(1984)将 具 有赞岐岩特征的太古宙深成岩和火山岩称为赞岐岩 套或 赞 岐 岩 类。LobachZhuchenkoetal. (2005) 把具有上述赞岐岩类地球化学特征的基性岩石也囊 括在内,并提出赞岐 岩 系 列 应 为 一 个 从 超 基 性 到 酸 性 的 序 列 ,使 得 赞 岐 岩 的 范 围 更 加 广 泛 。
1)中 国 地 质 科 学 院 ,北 京 ,100037;2)中 国 地 质 调 查 局 ,北 京 ,100037;3)中 国 地 质 调 查 局 发 展 研 究 中 心 , 北 京 ,100037;4)中 国 地 质 大 学 (北 京 )地 球 科 学 与 资 源 学 院 ,北 京 ,100083
西准 噶 尔 地 区 地 层 以 晚 古 生 界 为 主,缺 失 寒 武 系。上古生界为巨厚的火山岩、火山 碎屑 岩和 火山 碎屑沉积建造。石炭系是区内出露最广泛的地层, 是一套 巨 厚 的 半 深 海大 陆 坡 相 火 山碎 屑 沉 积 建 造。下石炭统自下 而 上 可 分 为 希 贝 库 拉 斯 组、包 古 图组和太勒古拉 组,主 要 由 凝 灰 岩、凝 灰 质 粉 砂 岩、 硅 质 岩 、厚 层 块 状 凝 灰 质 含 砾 杂 砂 岩 等 组 成 ,局 部 夹 玄武岩(部分 具 枕 状 构 造)和 安 山 岩 等 (Zhuetal., 2013;Xiang Kunpengetal.,2013;Chen Xuanhua etal.,2015,2017)。 上 石 炭 统—下 二 叠 统 发 育 一 套陆相酸性火山岩 与 火 山 碎 屑 岩 建 造,其 中 的 流 纹 岩具有 柱 状 节 理 (Chen Xuanhuaetal.,2017;Shi Jianjieetal.,2017;Xu Shenglinetal.,2019a)。 二叠系为陆相磨拉石建造和 火山碎 屑沉 积岩,仅 在 达 拉 布 特 、乌 尔 禾 和 塔 尔 巴 哈 台 等 地 区 出 露 。
内容提要:中亚造山带西部西准噶尔地区红山 花 岗 岩 体 内 部 发 育 多 期 似 岩 墙 状 安 山 质 暗 色 条 带,LAICPMS 锆石 UPb同位素定年和岩石化学与同位素分析表明,它们 具 有 不 同 的 形 成 年 龄、相 同 的 源 区 和 相 似 的 形 成 过 程。 其中,具有不规则状或环状形态的暗色条带,其锆 石 UPb年 龄 为 319.1±2.9 Ma和 313.3±2.4 Ma,远 大 于 红 山 岩体花岗岩锆石结晶年龄(305~301 Ma),可能是红山岩体侵位过程中所捕掳的围岩;具有线性展 布 特 征 的 安 山 质 暗色条带,其锆石 UPb年龄为295±2 Ma,形成于红山岩 体 侵 位 之 后,构 成 伸 展 岩 墙 群。 红 山 岩 体 中 的 安 山 质 暗 色条带 和 线 状 岩 墙 群 具 有 相 似 的 岩 石 化 学 组 成,富 SiO2(56.48% ~63.09%)、MgO(3.56% ~6.31%),具 有 高 的 Mg# 值(51.74~62.40)及 Na2O/K2O 值(1.34~3.43);球 粒 陨 石 标 准 化 稀 土 元 素 (REE)配 分 模 式 呈 明 显 的 右 倾 型,富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE)Rb、K、Ba、U、Sr,亏 损 高 场 强 元 素 (HFSE)Th、Nb、Ce、P 和 重 稀 土 元 素 ,具 较 弱 的 负 铕 异 常 ;其 同 位 素 组 成 特 征 为 (87Sr/86Sr)i=0.703295~0.703620,(143 Nd/144 Nd)i= 0.512612~0.512618,εNd (狋)=6.91~7.62,(206Pb/204Pb)t 为 17.6883~17.9876,(207Pb/204Pb)t 为 15.5313~ 15.5686,(208Pb/204Pb)t为37.4460~38.0581。它们具有与赞岐岩类似的地球化学特征,总体表现出 与 弧 岩 浆 作 用 相关的地球化学特征,可能具有共同的 物 质 来 源,为 准 噶 尔 洋 板 片 俯 冲 消 减 后 同 一 地 幔 源 区 在 不 同 阶 段 的 产 物。 其中,形成于弧岩浆作用时期的赞岐 岩 (319~313 Ma),构 成 与 岛 弧 花 岗 岩 类 伴 生 的 环 状 似 岩 墙 状 安 山 质 暗 色 条 带;形成于后造山伸展岩浆作用晚期的赞岐岩(~295 Ma),构成与达拉布特左行走滑作用相关的 陆 内 伸 展 岩 墙 群。 安山质暗色条带(岛弧火山作用)、红山岩体(后造山伸展)和线状岩墙群(陆内伸 展)记 录 了 西 准 噶 尔 红 山 地 区 洋 陆 转换的全过程。
中亚造山带 (图 1a)是 全 球 显 生 宙 陆 壳 增 生 与 改造最显著的地区,主 要 表 现 为 古 生 代 增 生 造 山 带 (Sengretal.,1993;Huetal.,2000;Chenetal.,
注:本文为国家重点研发计划项目(编号2018YFC0603700)、中国地质 科 学 院 基 本 科 研 业 务 费(编 号 JKY202011)和 中 国 地 质 调 查 局 地 质 调查项目(编号 DD20190011、DD20160083)联合资助成果。 收 稿 日 期 :20191122;改 回 日 期 :20200216;网 络 发 表 日 期 :20200226;责 任 编 委 :张 招 崇 ;责 任 编 辑 :周 健 。 作者简介:马飞宙,男,1983年生。高级工程师,从事构造地质 学、地 质 矿 产 调 查 与 评 价 方 面 的 研 究。Email:61817897@qq.com。 通 讯 作 者 :陈 宣 华 ,男 ,1967 生 。 研 究 员 ,博 士 生 导 师 ,主 要 从 事 构 造 地 质 学 、深 地 探 测 与 深 地 科 学 研 究 。Email:xhchen@cags.ac.cn。
第5期
马飞宙等:西准噶尔红山地区晚古生代赞岐岩锆石 UPb年代学、地球化学特征及其地质意义
1463
2004;Jahnetal.,2004;LiJinyietal.,2006;Xiao Wenjiaoetal.,2008,2017;Xiao etal.,2009, 2015;Khanchuk et al.,2015;Wilhem et al., 2015)。 前 人 研 究 表 明 ,西 准 噶 尔 地 区 经 历 了 晚 古 生 代大洋板块 俯 冲 与 岛 弧 岩 浆 作 用 (Xiao Wenjiaoet al.,2006;Zhang Lianchang et al.,2006;Gao Shanlinetal.,2006;Shenetal.,2009;Genget al.,2009;XiangKunpengetal.,2015),以 及 与 岛 弧 环 境 并 存 的 洋 脊 俯 冲 作 用 (TangGongjianetal., 2009;Gengetal.,2009;Yinetal.,2010;Tanget al.,2010,2012a,2012b;YinJiyuanetal.,2012; Maetal.,2012;Lietal.,2015);晚 石 炭 世 晚 期 ,西 准噶 尔 进 入 后 造 山 伸 展 环 境 (Wangetal.,2003; Chenetal.,2005;SuYupingetal.,2006;HanBaofu etal.,2006;ChenJiafuetal.,2010;GaoRuietal., 2013;XuXueyietal.,2014;Gaoetal.,2014)。
第94卷 第5期 2020 年 5 月
地
质
学
报 ACTA
GEOLOGICA
SINICA
Vol.94 No.5
May2 0 2 0
西准噶尔红山地区晚古生ห้องสมุดไป่ตู้赞岐岩锆石 犝犘犫年代学、 地球化学特征及其地质意义
马飞宙1,2),陈宣华1),徐盛林1),马芬3),韩乐乐1,4),丁伟翠1),王叶1)
引用本文:马飞宙,陈宣华,徐盛林,马芬,韩乐乐,丁伟翠,王叶.2020.西准噶尔红山地区晚古生代赞岐岩锆石 UPb年代 学、地 球 化 学 特 征 及 其 地 质 意 义 .地 质 学 报 ,94(5):1462~1481,doi:10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020140. MaFeizhou,Chen Xuanhua,XuShenglin,MaFen,Han Lele,Ding Weicui,Wang Ye.2020.LAICPMSzircon UPb datingandgeochemistryoftheLatePaleozoicsanukitoidsintheHongshanarea,westJunggar.ActaGeologicaSinica,94(5): 1462~1481.
关键词:赞岐岩;LAICPMS锆石 UPb年龄;SrNdPb同位素示踪;洋陆转换;西准噶尔;中亚造山带
Sanukite(赞 岐 岩 )最 早 发 现 于 日 本 四 国 北 部 Setouchi火山岩带,因其发 现 地 Sanuki镇 的 译 名 为 “赞岐 ”,故 译 为 “赞 岐 岩 ”,化 学 成 分 以 富 SiO2、 MgO、Cr、Ni和 Mg# 值 高 以 及 高 的 K/Na 为 特 征, 富集 LILE 和 LREE,亏损高 场 强 元 素,通 常 具 弱 的 负 Eu异常。赞岐岩可能由富集 LREE 的地 幔楔 部 分 熔 融 形 成 ,产 于 年 轻 、热 的 俯 冲 带 之 上 的 弧 前 或 弧
夹持其间的花岗岩类 岩 体、蛇 绿 岩 (套)和 褶 皱 了 的 晚古生代地层(主要 为 下 石 炭 统 和 下 二 叠 统)等,组 成西准噶尔晚古生 代 左 行 走 滑 断 裂 构 造 体 系 (简 称 “西 准 系 ”),具 有 斜 向 挤 压 的 构 造 特 征 (Chen Xuanhuaetal.,2015,2016,2017)。
1 区域地质背景
西准 噶 尔 地 区 位 于 中 亚 造 山 带 西 部,处 在 西 伯 利亚克拉 通 与 塔 里 木华 北 克 拉 通 之 间。 该 地 区 发 育一系列 NENNE 向断裂,主要有呈“多米诺”式斜 列展布的达拉布特 断 裂、玛 依 勒 断 裂 和 巴 尔 鲁 克 断 裂等 NE 走向的 左 行 走 滑 断 裂,同 时 发 育 规 模 稍 小 的 安 齐 断 裂 、哈 图 断 裂 和 别 鲁 阿 嘎 希 断 裂 等 ,它 们 与
后 盆 地 (ZhangQi,2005)。 赞 岐 岩 类 与 埃 达 克 岩 、巴 哈 岩、玻 安 岩 等 同 属 于 高 镁 安 山 岩 类 (Tang
Gongjianetal.,2010)。Shireyetal.(1984)将 具 有赞岐岩特征的太古宙深成岩和火山岩称为赞岐岩 套或 赞 岐 岩 类。LobachZhuchenkoetal. (2005) 把具有上述赞岐岩类地球化学特征的基性岩石也囊 括在内,并提出赞岐 岩 系 列 应 为 一 个 从 超 基 性 到 酸 性 的 序 列 ,使 得 赞 岐 岩 的 范 围 更 加 广 泛 。
1)中 国 地 质 科 学 院 ,北 京 ,100037;2)中 国 地 质 调 查 局 ,北 京 ,100037;3)中 国 地 质 调 查 局 发 展 研 究 中 心 , 北 京 ,100037;4)中 国 地 质 大 学 (北 京 )地 球 科 学 与 资 源 学 院 ,北 京 ,100083
西准 噶 尔 地 区 地 层 以 晚 古 生 界 为 主,缺 失 寒 武 系。上古生界为巨厚的火山岩、火山 碎屑 岩和 火山 碎屑沉积建造。石炭系是区内出露最广泛的地层, 是一套 巨 厚 的 半 深 海大 陆 坡 相 火 山碎 屑 沉 积 建 造。下石炭统自下 而 上 可 分 为 希 贝 库 拉 斯 组、包 古 图组和太勒古拉 组,主 要 由 凝 灰 岩、凝 灰 质 粉 砂 岩、 硅 质 岩 、厚 层 块 状 凝 灰 质 含 砾 杂 砂 岩 等 组 成 ,局 部 夹 玄武岩(部分 具 枕 状 构 造)和 安 山 岩 等 (Zhuetal., 2013;Xiang Kunpengetal.,2013;Chen Xuanhua etal.,2015,2017)。 上 石 炭 统—下 二 叠 统 发 育 一 套陆相酸性火山岩 与 火 山 碎 屑 岩 建 造,其 中 的 流 纹 岩具有 柱 状 节 理 (Chen Xuanhuaetal.,2017;Shi Jianjieetal.,2017;Xu Shenglinetal.,2019a)。 二叠系为陆相磨拉石建造和 火山碎 屑沉 积岩,仅 在 达 拉 布 特 、乌 尔 禾 和 塔 尔 巴 哈 台 等 地 区 出 露 。
内容提要:中亚造山带西部西准噶尔地区红山 花 岗 岩 体 内 部 发 育 多 期 似 岩 墙 状 安 山 质 暗 色 条 带,LAICPMS 锆石 UPb同位素定年和岩石化学与同位素分析表明,它们 具 有 不 同 的 形 成 年 龄、相 同 的 源 区 和 相 似 的 形 成 过 程。 其中,具有不规则状或环状形态的暗色条带,其锆 石 UPb年 龄 为 319.1±2.9 Ma和 313.3±2.4 Ma,远 大 于 红 山 岩体花岗岩锆石结晶年龄(305~301 Ma),可能是红山岩体侵位过程中所捕掳的围岩;具有线性展 布 特 征 的 安 山 质 暗色条带,其锆石 UPb年龄为295±2 Ma,形成于红山岩 体 侵 位 之 后,构 成 伸 展 岩 墙 群。 红 山 岩 体 中 的 安 山 质 暗 色条带 和 线 状 岩 墙 群 具 有 相 似 的 岩 石 化 学 组 成,富 SiO2(56.48% ~63.09%)、MgO(3.56% ~6.31%),具 有 高 的 Mg# 值(51.74~62.40)及 Na2O/K2O 值(1.34~3.43);球 粒 陨 石 标 准 化 稀 土 元 素 (REE)配 分 模 式 呈 明 显 的 右 倾 型,富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE)Rb、K、Ba、U、Sr,亏 损 高 场 强 元 素 (HFSE)Th、Nb、Ce、P 和 重 稀 土 元 素 ,具 较 弱 的 负 铕 异 常 ;其 同 位 素 组 成 特 征 为 (87Sr/86Sr)i=0.703295~0.703620,(143 Nd/144 Nd)i= 0.512612~0.512618,εNd (狋)=6.91~7.62,(206Pb/204Pb)t 为 17.6883~17.9876,(207Pb/204Pb)t 为 15.5313~ 15.5686,(208Pb/204Pb)t为37.4460~38.0581。它们具有与赞岐岩类似的地球化学特征,总体表现出 与 弧 岩 浆 作 用 相关的地球化学特征,可能具有共同的 物 质 来 源,为 准 噶 尔 洋 板 片 俯 冲 消 减 后 同 一 地 幔 源 区 在 不 同 阶 段 的 产 物。 其中,形成于弧岩浆作用时期的赞岐 岩 (319~313 Ma),构 成 与 岛 弧 花 岗 岩 类 伴 生 的 环 状 似 岩 墙 状 安 山 质 暗 色 条 带;形成于后造山伸展岩浆作用晚期的赞岐岩(~295 Ma),构成与达拉布特左行走滑作用相关的 陆 内 伸 展 岩 墙 群。 安山质暗色条带(岛弧火山作用)、红山岩体(后造山伸展)和线状岩墙群(陆内伸 展)记 录 了 西 准 噶 尔 红 山 地 区 洋 陆 转换的全过程。
中亚造山带 (图 1a)是 全 球 显 生 宙 陆 壳 增 生 与 改造最显著的地区,主 要 表 现 为 古 生 代 增 生 造 山 带 (Sengretal.,1993;Huetal.,2000;Chenetal.,
注:本文为国家重点研发计划项目(编号2018YFC0603700)、中国地质 科 学 院 基 本 科 研 业 务 费(编 号 JKY202011)和 中 国 地 质 调 查 局 地 质 调查项目(编号 DD20190011、DD20160083)联合资助成果。 收 稿 日 期 :20191122;改 回 日 期 :20200216;网 络 发 表 日 期 :20200226;责 任 编 委 :张 招 崇 ;责 任 编 辑 :周 健 。 作者简介:马飞宙,男,1983年生。高级工程师,从事构造地质 学、地 质 矿 产 调 查 与 评 价 方 面 的 研 究。Email:61817897@qq.com。 通 讯 作 者 :陈 宣 华 ,男 ,1967 生 。 研 究 员 ,博 士 生 导 师 ,主 要 从 事 构 造 地 质 学 、深 地 探 测 与 深 地 科 学 研 究 。Email:xhchen@cags.ac.cn。
第5期
马飞宙等:西准噶尔红山地区晚古生代赞岐岩锆石 UPb年代学、地球化学特征及其地质意义
1463
2004;Jahnetal.,2004;LiJinyietal.,2006;Xiao Wenjiaoetal.,2008,2017;Xiao etal.,2009, 2015;Khanchuk et al.,2015;Wilhem et al., 2015)。 前 人 研 究 表 明 ,西 准 噶 尔 地 区 经 历 了 晚 古 生 代大洋板块 俯 冲 与 岛 弧 岩 浆 作 用 (Xiao Wenjiaoet al.,2006;Zhang Lianchang et al.,2006;Gao Shanlinetal.,2006;Shenetal.,2009;Genget al.,2009;XiangKunpengetal.,2015),以 及 与 岛 弧 环 境 并 存 的 洋 脊 俯 冲 作 用 (TangGongjianetal., 2009;Gengetal.,2009;Yinetal.,2010;Tanget al.,2010,2012a,2012b;YinJiyuanetal.,2012; Maetal.,2012;Lietal.,2015);晚 石 炭 世 晚 期 ,西 准噶 尔 进 入 后 造 山 伸 展 环 境 (Wangetal.,2003; Chenetal.,2005;SuYupingetal.,2006;HanBaofu etal.,2006;ChenJiafuetal.,2010;GaoRuietal., 2013;XuXueyietal.,2014;Gaoetal.,2014)。
第94卷 第5期 2020 年 5 月
地
质
学
报 ACTA
GEOLOGICA
SINICA
Vol.94 No.5
May2 0 2 0
西准噶尔红山地区晚古生ห้องสมุดไป่ตู้赞岐岩锆石 犝犘犫年代学、 地球化学特征及其地质意义
马飞宙1,2),陈宣华1),徐盛林1),马芬3),韩乐乐1,4),丁伟翠1),王叶1)
引用本文:马飞宙,陈宣华,徐盛林,马芬,韩乐乐,丁伟翠,王叶.2020.西准噶尔红山地区晚古生代赞岐岩锆石 UPb年代 学、地 球 化 学 特 征 及 其 地 质 意 义 .地 质 学 报 ,94(5):1462~1481,doi:10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020140. MaFeizhou,Chen Xuanhua,XuShenglin,MaFen,Han Lele,Ding Weicui,Wang Ye.2020.LAICPMSzircon UPb datingandgeochemistryoftheLatePaleozoicsanukitoidsintheHongshanarea,westJunggar.ActaGeologicaSinica,94(5): 1462~1481.
关键词:赞岐岩;LAICPMS锆石 UPb年龄;SrNdPb同位素示踪;洋陆转换;西准噶尔;中亚造山带
Sanukite(赞 岐 岩 )最 早 发 现 于 日 本 四 国 北 部 Setouchi火山岩带,因其发 现 地 Sanuki镇 的 译 名 为 “赞岐 ”,故 译 为 “赞 岐 岩 ”,化 学 成 分 以 富 SiO2、 MgO、Cr、Ni和 Mg# 值 高 以 及 高 的 K/Na 为 特 征, 富集 LILE 和 LREE,亏损高 场 强 元 素,通 常 具 弱 的 负 Eu异常。赞岐岩可能由富集 LREE 的地 幔楔 部 分 熔 融 形 成 ,产 于 年 轻 、热 的 俯 冲 带 之 上 的 弧 前 或 弧