新疆纸房东地区大长沟群和条山群火山岩形成时代

张芳荣， 黄 迅， 曾凡淼， 杨世文， 龙立学

(江西省地质调查研究院，江西南昌 330030)

研究区位于新疆准东纸房东地区，构造位置属哈萨克斯坦-准噶尔板块准噶尔造山带东部，介于西伯利亚板块与塔里木板块之间的洋壳板块。北以额尔齐斯大断裂与阿尔泰陆缘弧带分开，南以艾比湖-博罗科努北坡-康古尔断裂为界与天山陆缘活动带毗邻(图1)(新疆维吾尔自治区地质矿产局，1993)。

区内火山活动较为强烈，火山岩较发育。前人曾将区内火山岩归属为早-中泥盆世、早石炭世、晚石炭世、早二叠世，其中以早-中泥盆世和早石炭世最为发育，但没有对这些火山岩进行过定年研究①新疆地调院.2000.1∶25万纸房幅区域地质矿产调查.。这些火山岩地层是东天山重要的含矿层位，准确厘定其火山岩的形成时代，对研究东天山地质演化及找矿具有重要的意义。

2010—2012年，笔者等在新疆准东纸房东地区进行了为期三年的区域地质矿产远景调查，参考前人的工作成果，将区内火山岩地层划分为下-中泥盆统乌鲁斯巴陶群、下-中泥盆统大长沟群、下石炭统条山群、下石炭统姜斯巴套组、上石炭统绵脊梁群、上石炭统奥尔吐组、下二叠统三塘湖组，并对这些火山岩进行了LA-ICP-MS定年。文章报道了早-中泥盆世大长沟群及早石炭世条山群火山岩的形成时代，期望为探讨区内岩浆演化规律提供年代学依据。

1 地质概况

早-中泥盆世大长沟群火山活动较强烈，火山岩较发育，分布于绵脊梁山脉中部及两侧，呈北西西向展布，与上覆下石炭统长山群多呈断层接触，局部呈不整合关系(图1)。本群上部主要以灰绿色安山质角砾凝灰岩、安山岩为主，见有中-薄层状紫红色熔结凝灰岩与灰绿色角砾凝灰岩组成的喷发韵律;下部为灰绿色凝灰质砂岩、岩屑砂岩与角砾凝灰岩组成喷发韵律。产化石:Siphonophrentis sp.(管状内沟珊瑚)、Cyclopentagonalis sp.(圆圆茎)。火山岩有角砾凝灰岩、安山质角砾凝灰岩、安山质凝灰岩、安山斑岩、火山角砾凝灰岩、熔结凝灰岩、少斑状玄武岩等。研究区东西两侧火山作用存在明显的差异，东部火山作用以爆发为主，火山喷发方式属中心式，喷发类型为伏尔加诺型，火山岩成分以安山质岩浆为主;西部火山作用以喷溢为主，火山喷发方式属裂隙式，局部为中心式，喷发类型属夏威夷型。火山岩成分以玄武质岩浆为主，少量安山质岩浆。本组火山岩厚度较大，砾岩、砂砾岩较发育。

早石炭世条山群火山活动不太强烈，火山岩不太发育，分布于绵脊梁山脉中部及其两侧，呈北西向展布，部分出露于测区南西部。与早-中泥盆纪地层多呈断层接触，局部不整合于泥盆纪地层之上，同时局部又被早二叠世地层不整合覆盖(图1)。岩性为灰色、灰褐色岩屑砂岩、灰黑色、灰绿色粉砂岩组成的沉积韵律，偶夹含古生物化石砂砾岩，中-薄层状钙质砂岩、灰岩，夹安山质火山岩。产化石:Ellipsoellipticus cf.magaporus(大孔卵卵茎)。火山岩岩性简单，有安山斑岩、角砾凝灰岩、安山质角砾凝灰岩。火山喷发指数仅约为7左右，爆发指数高达98，火山作用以爆发为主。火山岩成分以安山质岩浆为主，英安质岩浆少量。

2 样品特征及分析方法

本次工作对大长沟群及条山群火山岩各采集了一个样品，岩性均为安山质角砾凝灰岩，样品编号分别为P1-104、P1-152，采样位置见图1。

图1 研究区地质简图Fig.1 Geological sketch of research area

早-中泥盆世大长沟群角砾凝灰岩呈灰紫色，角砾凝灰结构。由火山角砾(20%)、岩屑(15%)、晶屑(25%)、玻屑(15%)、细火山灰(25%)组成。火山角砾呈次棱角状，粒径2.0～8.0 mm，成份主要是凝灰岩。岩屑呈次棱角状，粒径0.30～2.0 mm，成份主要是凝灰岩和安山岩。晶屑呈棱角状和次棱角状，粒径0.10～1.2 mm，成份主要是斜长石和正长石，有聚片双晶和卡氏双晶，有泥化和绢云化。玻屑主要是半塑性玻屑，呈弧面多角状和骨针状，粒径 0.05～0.15 mm，少量玻屑有脱玻化。细火山灰呈粉末状，分布于火山碎屑颗粒之间，部分细火山灰有脱玻化。

早石炭世条山群安山质角砾凝灰岩呈深灰色，凝灰结构。由火山角砾(10%)、岩屑(50%)、晶屑(22%)及细火山灰(18%)组成。火山角砾呈次棱角状和棱角状，粒径约2.0～5.0 mm，火山角砾成份主要是凝灰岩;岩屑呈次棱角状和棱角状，粒径约0.20～1.5 mm，岩屑成份主要是凝灰岩、安山岩和粗安岩;晶屑呈棱角状和次棱角状，粒径约0.05～1.2 mm，晶屑成份主要是斜长石和透长石，少量的角闪石、黑云母和石英。斜长石晶屑有聚片双晶，部分斜长石晶屑有绢云母化;透长石晶屑表面干净，偶见卡氏双晶。细火山灰呈粉末状，充填于碎屑颗粒之间，有脱玻化。

锆石由河北廊坊市诚信地质服务公司挑选，将采集到的新鲜露头上的岩石样品粉碎至0.27～0.06 mm粒级，经淘洗分选、磁选和重液分离出锆石。然后，在双目镜下尽量挑选各种呈短柱状或长柱状的自形程度好的锆石颗粒。锆石样品靶的制作与SHRIMP定年的锆石样品制备方法基本相同(宋彪等，2002)。在开始分析之前，进行透射光和反射光照相，然后进行阴极发光(CL)图像分析，以确定锆石颗粒的内部结构，确定年龄分析点的位置。阴极发光照相工作在西北大学大陆动力学国家重点实验室用安装有 Mono CL3+(Gatan，U.S.A.)的扫描电镜(Quanta 400 FEG)完成。LA-ICPMS锆石U-Pb定年工作在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室进行，使用与Agilent 7500a ICP-MS连接起来的New Wave 213 nm激光取样系统完成。工作参数为:激光脉冲频率5 Hz，脉冲能量为0.08 ～ 0.10 mJ，熔蚀孔径为40～50 μm。U-Pb分馏根据澳大利亚锆石标样 GEMOC GJ-1(207Pb/206Pb 年龄为(608.5 ±1.5)Ma，Jackson et al.，2004)来校正，锆石标样 Mud Tank(732 ±5)Ma(Black et al.，1978)作为内标，控制分析精度。每个测试流程的开头和结尾分别测2个GJ标样，另外测试1个MT标样和10个待测样品点。U-Pb年龄和U、Th、Pb的计数采用GLITTER软件。详细的分析方法和流程类似于Griffin等(2004)和Jackson等(2004)。由于204Pb的信号极低以及载气中204Hg的干扰，该方法不能直接精确测定其含量，因此，使用嵌入EXCEL的ComPbCorr#3_15G程序(Andersen，2002)来进行普通铅校正。

3 分析结果与结论

一般认为，在锆石LA-ICP-MS同位素定年中，对于大于1 Ga的锆石样点选用207Pb/206Pb年龄较为合适，而对于年轻的锆石样品点选用206Pb/238U较为合适 (Compstom et al.，1992;Griffin et al.，2004)。本文所讨论的火山岩形成时代较年轻，均采用206Pb/238U年龄值。

火山岩定年分析结果见表1，代表性锆石CL图像见图2，206Pb/238U锆石U-Pb年龄谐和图见图3。

两样品锆石特征相似，均为浅粉色，晶形以棱角至次棱角长、短柱状为主。晶体表面粗糙，凹凸不平，粒径50～80 μm。阴极发光图像显示(图2)，绝大多数锆石呈短柱状，粒状，粒径较小，具有明显的岩浆振荡环带，为典型的岩浆锆石。少数锆石中间具有明显的核，轮廓多呈次棱角状或不规则状，透明度差，CL亮度较大(如B-1)，指示这类核为捕获核或继承核(Vavre et al.，1996)。

从表1可知，早 中泥盆世大长沟火山岩样品P1-104锆石的铀(16×10－6～ 417×10－6，一个样品为971×10－6)、钍(54 ×10－6～ 482 ×10－6，一个样品为2 096×10－6)含量较低，且变化范围较小。Th/U比值为0.3 ～0.92，变化较大，反映岩浆结晶锆石的特征;15个测点中，14号测点具有极高的U含量，15号测点未测出207Pb/206Pb年龄，其测点年轻偏小，且极不谐和，可能为锆石铅丢失所致(图3A)。其余13个点年龄集中，其206Pb/238U年龄均位于谐和线上(图3A，B)，表明这些锆石自形成以来，U-Pb同位素体系是封闭的，没有U或Pb同位素的丢失。13个测点的206Pb/238U加权平均年龄为(377 ± 3)Ma(95%conf.，n=13，MSWD=1.19)，可以代表大长沟群中安山质角砾凝灰岩的形成年龄。在该地层中还获得化石Siphonophrentis sp.(管状内沟珊瑚)，其时代属D 1-2，因此，结合地质特征及化石形成时代，大长沟火山岩形成时代应为早 中泥盆世。

图2 火山岩代表性锆石阴极发光图像Fig.2 CL images of typical zircons

表1 大长沟群及条山群火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表Table 1 Zircon U-Pb LA-ICP-MS data from volcanic rocks

图3 火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年的206Pb/238U-207Pb/235U谐和图Fig.3 Concordia plots of the zircon U-Pb data for volcanic rocks

对条山群火山岩样品进行了6次分析，从表1可知，U 含量为(29～881)×10－6，Th含量为(81～967)×10－6，变化范围较大，但含量较低。Th/U比值为0.28～0.91，较大，反映岩浆结晶锆石的特征;5个分析点的206Pb/238U年龄变化为330～346 Ma，均位于谐和线上(图3C)，表明这些锆石自形成以来，U-Pb同位素体系是封闭的，没有U或Pb同位素的丢失。其206Pb/238U加权平均年龄为(334.3±2.9)Ma(95%conf.，n=5，MSWD=1.15)，可以代表条山群中安山质凝灰岩的形成年龄。在该地层中还获得化石Lophophyllum sp.(顶饰珊瑚未定种)，其时代属C1(?)，因此，结合其地质特征及化石形成时代，条山群火山岩形成时代应为早石炭世。

显生宙以来，准噶尔地区的构造演化，实际上是古亚洲洋中南缘多次开合的演化过程，早-中泥盆世是新疆北部最重要的一次地壳拉张时期。区内大长沟火山岩形成时代(年龄为(377±3)Ma)与西北利亚板块南缘的库尔提蛇绿岩中伴生的斜长花岗岩(年龄为372 Ma，张海祥等，2003)基本一致，均可视为早-中泥盆世拉张环境下的产物。

中泥盆世末期，准噶尔洋盆发生聚合消减，形成火山岛弧。早石炭世末，西伯北利亚与塔里木之间天山古大洋主体沿卡拉麦里塔克札勒-大黑山封闭，导致两侧大陆最后呈高加索型的碰撞缝合带(马瑞士等，1993)。区内条山群火山岩形成时代为(334.3 ±2.9)Ma，其岩石性组合及地球化学特征均具有岛弧火山岩的特征②江西省地质调查研究院，2012.新疆准东纸房东地区矿产远景调查地质报告.，可视为早石炭世的火山弧。

致谢:本文资料来源于1∶5万新疆准东纸房东地区矿产远景调查成果，是集体劳动成果。CL图像分析和LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定由南京大学地球科学系王孝磊副教授完成。在此表示由衷的感谢。

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