南祁连奥陶纪花岗岩锆石U-Pb年龄及地质意义

廖 华，胡道功，张绪教，余文林，郭 涛

(1.中国地质大学地球科学与资源学院，北京100083;2.中国地质科学院地质力学研究所，北京100081)

1 研究区概况

祁连山造山带位于青藏高原东北部，受加里东末期阿拉善板块 (北中国板块西段)、祁连微板块与柴达木—东昆仑板块 (扬子板块西段)汇聚、碰撞及造山作用影响［1～3］，形成了北祁连及柴达木北缘 (简称柴北缘，下同)两条俯冲-碰撞杂岩带［4］和不同构造环境下的各类岩体，其形成构造环境备受地质学家关注。而南祁连地区则位于该造山带南部，以柴达木北缘断裂、北祁连南缘断裂及阿尔金左行走滑断裂为界［5］(见图1)。

近年来，吴才来等［6～8］对柴北缘西段和北祁连中段的花岗岩体进行了SHRIMP锆石UPb测定，其中赛什腾山岩体年龄为465.4±3.5 Ma，团鱼山岩体两期侵入岩的年龄分别为469.7±4.6 Ma和443.5±3.6 Ma，牛心山花岗岩和民乐窑沟花岗闪长岩的年龄分别为476.7±6.6 Ma和463.2±4.7 Ma。其成岩年龄均属早古生代奥陶纪，都具有岛弧或活动大陆边缘花岗岩的属性。

与柴北缘和北祁连相比，南祁连的研究程度则较差，尤其是志留系巴龙贡葛尔组 (S b)的归属问题还尚有疑问。因此，本文选择南祁连西段杨康地区出露的花岗岩体进行LA-MC-ICPMS锆石U-Pb测年研究，以约束其形成时代。

图1 祁连山地质构造略图［9］Fig.1 Tectonic map of Qilian Mountain

2 区域地质背景与采样点地质特征

2.1 区域地质背景

研究区位于柴达木盆地北缘南祁连陆块 (见图1)，处于秦祁昆中央造山带的中段，其北侧为北祁连造山带，西北以阿尔金断裂与塔里木板块相邻，以其特有的北西西走向斜置于中国西部［5，10］。

南祁连陆块以早古生代—中生代地层为主体，其中志留系巴龙贡葛尔组 (S b)出露最为广泛，该地层为一套轻微区域变质岩系，主要由变质砂岩、粉砂岩-粉砂质板岩夹火山碎屑岩及灰岩组成，与下伏奥陶纪地层为断层接触［11～12］。早古生代花岗岩侵入其中。

2.2 巴龙贡葛尔组归属

该地层广泛分布于南祁连地区 (见图2)，1∶200000下环仓幅区域地质调查中，依据该套地层下部尕洛合附近板岩中的Glyptograptus sp.，Pseudoclinacograptus sp.，Pristiograptus cf.acinacaoes，P.nadtcsclapuortn，Climacograptus sestagularis Mocy等笔石化石，将其下部归属志留系下统［11～12］，上部归属志留系中—上统。

由于化石仅采自巴龙贡葛尔组下部的片岩岩系中，其上部砂板岩系仍无化石依据，二者又为断层接触，故将其全部归入早志留世是不恰当的，由化石确定的地层时代不能完全作为划分巴龙贡葛尔组地层的依据。同时由于地区的局限性，南祁连广大地区也未能采到化石，仅以韵律特征、岩性建造特点和变质程度将其划分为志留系下岩组 (S a)和上岩组 (S b)亦是不妥的。因此，侵入其中的花岗岩体为研究地层形成时代提供了理想的测年对象。

2.3 岩体地质特征

南祁连地区中—酸性侵入岩出露较为广泛，尤以西段较为集中，多见于哈拉湖周围以及阳康、织合玛等地，在长约200 km、宽约50 km的狭长地带内呈条带环状展布，以黑云母花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、斜长花岗岩为主，其中二长花岗岩是加里东晚期分布最广的酸性侵入岩［13］。

图2 德令哈北部地区地质简图Fig.2 A geological map of north Delingha

本文研究的花岗岩体位于杨康西南的扫迪地区，其出露面积约10 km2，以岩株状侵入巴龙贡葛尔组 (S b)中 (见图2)。样品 (B019-1)采自北纬37°30'51.43″，东经98°27'22.10″，具典型的中细粒花岗结构，块状构造。浅色矿物有斜长石 (45% ～50%)、石英(20% ～25%)、钾长石 (20%);暗色矿物有黑云母 (10%)和角闪石 (少量)。

3 测试方法与结果分析

锆石按照常规方法分选，通过淘洗和使用重液等物理方法分离锆石，然后在双目镜下挑纯。将挑选好的锆石和标准锆石用双面胶粘在载玻片上，罩上PVC环，然后将环氧树脂和固化剂充分混合后注入PVC环中，制成环氧树脂样品靶。干燥后，打磨、刨光使锆石中心部分暴露，然后进行显微镜下的反射光、透射光照相以及阴极发光 (CL)照相。

锆石Pb、U、Th同位素分析在天津地质矿产研究所同位素实验室新近安装的激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪系统 (LA-MC-ICPMS)上完成。其多接受器电感耦合等离子体质谱仪为Thermo Fisher公司制造的Neptune，离子光学通路采用能量聚焦和质量聚焦的双聚焦设计，并采用动态变焦 (ZOOM)使质量色散达到17%。仪器配有9个法拉第杯接受器和4个离子计数器接受器。激光器为美国ESI公司生产的UP193-FX ArF准分子激光器，激光波长193 nm，脉冲宽度5 ns，束斑直径为2～150μm可调，脉冲频率1～200 Hz连续可调。

本次测试根据锆石CL图像和透射光及反射光照片，利用193 nm激光器对锆石进行剥蚀，设置的剥蚀坑直径为35μm，激光能量密度为13～14 J/cm2，频率为8～10 Hz，激光剥蚀物质以He为载气送入Neptune，利用动态变焦扩大色散同时接受质量数相差很大的U-Pb同位素，从而进行锆石U-Pb同位素原位测定。采用TEMORA作为外部锆石年龄标样，利用NIST612玻璃标样作为外标计算锆石样品的Pb、U、Th含量。采用中国地质大学研发的ICPMSDataCal程序和Ludwig的Isoplot程序进行数据处理，采用208Pb校正法对普通铅进行校正。详细的实验流程见文献 ［14～15］。实验分析结果见表1，测试数据的误差均为1σ。

表1 花岗岩锆石LA-MC-ICPMS U-Pb同位素年龄测定结果Table 1 LA-MC-ICPMS U-Pb isotopic age data for zircons from granite rocks

本文所分析的锆石颗粒长度100～200μm，长宽比2.0～4.0，呈自形长柱状，锆石表面干净，阴极发光图像显示锆石多发育细密或宽的振荡环带结构 (见图3)，为典型岩浆结晶锆石的内部结构。而Th/U比值大于0.1，同样表现出岩浆锆石的同位素地球化学特征。对该岩石样品的18颗锆石18个测点进行了U-Pb同位素测定，测试结果见表1和图4。除1.6号测点 (年龄500 Ma)为继承锆石和1.16、1.17号测点 (年龄分别为438 Ma、447 Ma)有明显的铅丢失外，其余15测点全部落在谐和线上或相当邻近谐和线 (见图4)，而且具有比较一致的206Pb/238U表面年龄 (456～468 Ma之间)，15个测点的206Pb/238U表面年龄加权平均值为461.5±1.6 Ma，代表扫迪花岗岩的结晶年龄。

图3 祁连山扫迪南花岗岩的锆石阴极发光图像Fig.3 CL images of zircons from granite rocks in south of Saodi Formation in Qilianshan

图4 花岗岩锆石U-Pb年龄谐和图和均值图Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircons from granite rocks from south of Saodi Formation in Qilianshan

4 讨论与结论

地质填图和综合研究［16］表明，巴龙贡葛尔组 (S b)广泛分布于南祁连地区，其下部由深变质较单一的片岩组成;上部由浅变质砂板岩组成。从整个区域来看，巴龙贡葛尔组中侵入较多的花岗岩体，故花岗岩体的形成时代可以有效地约束志留系的形成时代。

取自扫迪地区侵入巴龙贡葛尔组中的花岗闪长岩U-Pb年龄为456～468 Ma，表明南祁连扫迪地区侵入巴龙贡葛尔组中的花岗岩体形成于中奥陶世晚期，这就说明巴龙贡葛尔组的形成时代应该早于中奥陶世晚期。可以看出，由花岗闪长岩U-Pb年龄确定的地层时代基本上代表了巴龙贡葛尔组形成时代的上限。

［1］ 冯益民，何世平.祁连山大地构造与造山作用［M］.北京:地质出版社.1996.FENG Yi-min，HE Shi-ping.Geotectonics and orogenesis in Qilian Mountains［M］.Beijing:Geological Publishing House，1996.

［2］ 许志琴，杨经绥，姜枚，等.大陆俯冲作用及青藏高原周缘造山带的崛起 ［J］.地学前缘，1999，6(3):139～151.XU Zhi-qin，YANG Jing-sui，JIANG Mei，et al.Continental subduction and uplifting of the orogenic belts at the margin of the Qinghai-Tibet Plateau［J］.Earth Science Frontiers，1999，6(3):139 ～151.

［3］ 樊光明，雷东宁.祁连山东南段加里东造山期构造变形年代的精确限定及其意义［J］.地球科学:中国地质大学学报，2007，32(1):39～44.FAN Guang-ming，LEI Dong-ning.Precise timing and significance of Caledonian structural deformation chronology in southeast Qilian ［J］.Earth Science:Journal of China University of Geosciences，2007，32(1):39 ～44.

［4］ 许志琴，杨经绥，吴才来，等.柴达木北缘超高压变质带形成与折返的时限及机制 ［J］.地质学报，2003，77(2):163～176.XU Zhi-qin，YANG Jing-sui，WU Cai-lai，et al.Timing and machanism of formation and exhumation of the Qaidam Ultra-Pressure Metamorphic Belt［J］.Acta Geologica Sinica，2003，77(2):163 ～176.

［5］ 张博文.青海南祁连造山带内生金属矿床成矿作用研究［D］.长春:吉林大学，2010.ZHANG Bo-wen.Study on metalliferous deposits mineralization in southern Qilian Orogenic Belt，Qinghai Province ［D］.Changchun:Jilin University，2010.

［6］ 吴才来，姚尚志，杨经绥，等.北祁连洋早古生代双向俯冲的花岗岩证据 ［J］.中国地质，2006，33(6):1197～1208.WU Cai-lai，YAO Shang-zhi，YANG Jing-sui，et al.Double subduction of the Early Paleozoic North Qilian oceanic plate:Evidence from granites in the central segment of North Qilian，NW China［J］.Geology in China，2006，33(6):1197 ～1208.

［7］ 吴才来，郜源红，吴锁平，等.柴北缘西段花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年及其岩石地球化学特征［J］.中国科学D辑:地球科学，2008，38(8):930～949.WU Cai-lai，GAO Yuan-hong，WU Suo-ping，et al.Zircon SHRIMP U-Pb dating of granite and its lithogeochemical characteristics in western segment of north margin of Qaidam Basin ［J］.Science in China Series D:Earth Science，2008，38(8):930～949.

［8］ 吴才来，徐学义，高前明，等.北祁连早古生代花岗质岩浆作用及构造演化 ［J］.岩石学报，2010，26(4):1027～1044.WU Cai-lai，XU Xue-yi，GAO Qian-ming，et al.Early Palaezoic grranitoid magmatism and tectonic evolution in North Qilian，NW China［J］.Acta Petrologica Sinica 2010，26(4):1027 ～1044.

［9］ 许志琴，杨经绥，李海兵，等.造山的高原——青藏高原的地体拼合、碰撞造山及隆升机制［M］.北京:地质出版社.2007.XU Zhi-qin，YANG Jing-sui，LI Hai-bing，et al.An orogenic plateau:Terrain tectonics，collisional orogenesis，and rising mechanisms of the Qinghai-Tibet Plateau［M］.Beijing:Geological Publishing House，2007.

［10］ 何世平，李荣社，王超，等.南祁连东段化隆岩群形成时代的进一步限定［J］.岩石矿物学杂志，2011，30(1):34～44.HE Shi-ping，LI Rong-she，WANG Chao，et al.The further age constraint of Hualong Rock Group in the eastern segment of South Qilian Mountains［J］.Acta Petrologica et Mineralogica，2011，30(1):34～44.

［11］ 青海省地质局.中华人民共和国区域地质调查报告——快日玛乡幅 (1∶20万) ［R］.西宁:青海省地质局，1976.Qinghai Geology Bureau.Regional geological surveying report of the People’s Republic of China:Kuairima area(1∶200000)［R］.Xining:Qinghai Geology Bureau，1976.

［12］ 青海省地质局.中华人民共和国区域地质调查报告——德令哈幅 (1∶20万)［R］.西宁:青海省地质局，1978.Qinghai Geology Bureau.Regional geological surveying report of the People’s Republic of China:Delingha area(1∶200000)［R］.Xining:Qinghai Geology Bureau，1978.

［13］ 黄瑞华.祁连山地区大地构造演化及其性质特征［J］.大地构造与成矿学，1996，20(2):95～104.HUANG Rui-hua.Geotectonic evolution and its characteristics in Qilianshan Region ［J］.Geotectonical et Metallogenia，1996，20(2):95～104.

［14］ 李怀坤，耿建珍，郝爽，等.用激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪 (LA-MC-ICPMS)测定锆石U-Pb同位素年龄的研究 ［J］.矿物学报，2009，29(z1):600～601.LI Huai-kun，GENG Jian-zhen，HAO Shuang，et al.Study on zircon U-Pb isotopic dating by LA-MC-ICPMS ［J］.Acta Mineralogica Sinica，2009，29(z1):600～601.

［15］ Gao Shan，Liu Xiao-ming，Yuan Hong-lin.Analysis of forty_two major and trace elements of USGS and NIST SRM Glasses by LA-ICP-MS［J］.Geostand News，2002，22:181～19.

［16］ 甘肃省地质矿产局.青海省岩石地层［M］.武汉:中国地质大学出版社，1997.Bureau of Geology and Mineral Resources of Gansu Province.Litho strata in Qinghai Province［M］.Wuhan:China University of Geosciences Press，1997.