东准噶尔红柳峡辉长岩锆石U-Pb 年龄及地质意义*

樊婷婷，周小虎，高 洁，赵伟波

(1.西安科技大学 地质与环境学院，陕西 西安710054;2.大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安710069;3.陕西交通职工技术学院 公路工程系，陕西 西安710018;4.长庆油田公司勘探开发研究院，陕西 西安710018)

0 引 言

准噶尔盆地及相邻地区是研究中亚造山带构造特征及其形成演化的关键地区之一。该地区蕴藏有丰富的矿产资源，既是寻找金属矿产的有利地区，又是中国重要的大型含油气盆地之一。准噶尔盆地基底性质的研究不仅关系到新疆北部地区构造格局的恢复，而且对于盆地内油气资源的勘查与评价有着十分重要的意义。因此长期以来，吸引了众多的中外地质工作者进行研究，但一直存在很大争议，主要集中在是否存在前寒武纪的古老基底［1-3］以及基底的性质是陆壳［4-5］还是洋壳［6-9］，这直接影响了对本区区域地质形成过程的深入认识。

研究区红柳峡地区位于新疆东准噶尔造山带东段，卡拉麦里—塔克扎勒断裂带南侧(图1(a))，是研究准噶尔盆地基底问题的典型露头地区之一。所在的地层属于1∶25 万纸房幅划分的中元古界札曼苏岩群(Pt2Z)(图1(b))，1∶20 万红柳峡幅和1∶5万札曼苏幅则将其划归古生代。该套地层至今未发现可供参考的化石，也缺乏可靠的同位素年代学证据。而札曼苏岩群在1:25 万纸房幅区调报告中划为中元古界，是根据侵位于道草沟岩群中的鲍尔羌吉糜棱杂岩单颗粒锆石Pb -Pb蒸发法获得的1 005 ± 36 Ma 年龄，将道草沟岩群定为中元古代。之后又认为相邻的札曼苏岩群岩性组合和变形变质与道草沟岩群相似，故将札曼苏岩群亦划归中元古代。但是胡霭琴对该侵入岩单颗粒锆石Pb -Pb 蒸发法年龄数据［10］进行重新分析后认为，该杂岩中3 组锆石U -Pb 同位素比值均为不谐和，它们的206Pb/238U 和207Pb/235U 值年龄大体在250 ～340 Ma 之间，表明这些岩石的UPb 体系记录的年龄为石炭—二叠纪，因此没有可靠数据证明鲍尔羌吉糜棱杂岩为新元古代地质体，并且以此为基础按地质体相互关系确定的中元古界道草沟岩群和札曼苏岩群的时代也是不可靠的［10］。在札曼苏岩群内发育大量的辉长岩、辉绿岩脉体，大小不等，多数近东西向延伸。本文报道对其中一个辉长岩体的锆石进行ICP -MS U -Pb 定年研究，探讨其地质意义。

1 区域地质特征

红柳峡地区东北邻三塘湖盆地，向南接天山山脉东段北部的博格达山，向西延入准噶尔盆地腹地，被新生代沉积盆地掩盖。行政区划属新疆维吾尔自治区巴里坤县所辖。研究区塔克札勒蛇绿混杂岩呈北北西向(330° ～340°)分布于本区中段(图1(a))。该蛇绿混杂岩带是准东地区卡拉麦里—塔克札勒—大黑山蛇绿混杂岩带的重要组成部分。

据1∶25 万资料和我们的野外勘查，红柳峡地区内的中元古界道草沟群位于塔克扎勒蛇绿混杂岩带的北东侧，集中出露于本区东部的札勒帕克苏—黑姑娘山一带，呈东西向分布，中元古界札曼苏岩群则集中出露于塔克扎勒蛇绿岩、蛇绿混杂岩带的南西侧的阿克塔斯巴斯克巴斯陶—布尔汗苏库都克一带，呈近东西向分布，与周围的古生代地层均呈断层接触(图1(b))。

札曼苏岩群主要由灰绿色的粉砂质泥质板岩、细砾岩、劈理化和片理化凝灰质粉砂岩夹砂质大理岩、绢云母化的安山岩、玄武岩、流纹岩以及黑云母千糜岩、绢云母千糜岩等组成。岩群内韧性剪切带和脆性断层发育，岩石普遍劈理化，构成无序的构造岩片组合体，是一套原岩为火山—沉积组合，变质达低绿片岩相的浅变质岩系。

图1 研究区地质构造(a)及采样位置图(b)Fig.1 Geological structure of the study area(a)and sampling sites(b)

2 样品描述及分析方法

辉长岩样品JMS01N 采自距红柳峡南部约39 km 处的加曼苏村一带，地理坐标为东经91°47′19.9″、北纬44°03′20″(图1(b))。野外露头岩石组合为灰色、灰绿色糜棱岩、浅灰色片理化凝灰岩、灰绿色片岩夹暗绿色辉长岩，多数岩石已发生糜棱岩化，原始层理已消失。显微镜下主要由基性斜长石(平均含量约占50%)、单斜辉石(约占35%)、角闪石(约占10%)和钛铁矿(约占4%)组成，还有少量磷灰石、榍石等。具有不同程度的绢云母化、绿泥石化蚀变。斜长石、辉石、角闪石为不等粒变晶结构，呈柱状、粒状，彼此相间排列，发育变余辉长结构(图2)，片状构造。

锆石样品的制靶和反射光、阴极发光(CL)照相以及锆石的(LA-ICP-MS)原位U-Pb 定年均在大陆动力学国家重点实验室完成。数据处理采用GLITTER 程序，年龄计算时以标准锆石91 500为外标进行同位素比值分馏校正。普通铅校正参见文献［12］，然后利用Isoplot3.00 处理分析数据得到各样品的谐和图及年龄分布频率图。锆石年龄＞1 000 Ma 的采用207Pb/206Pb 表面年龄，锆石年龄＜1 000 Ma 的则采用206Pb/238U 表面年龄［13-14］。

图2 辉长结构(×10)Fig.2 Images of the poikilophitic texture

对变质辉长岩JMS01N 样品中的21 颗锆石进行了ICP-MS U-Pb 定年，获得了21 个测点的分析数据，其中协和年龄16 个(表1)。辉长岩锆石较小、有的发育裂纹且形态复杂，锆石U -Pb 表面年龄值分布的范围很宽，从385 ±7 Ma(点11)至2322 ±45 Ma(点12)。根据锆石阴极发光的特征(图3)以及U-Pb 分析数据(表1)，将辉长岩锆石分为三类:第一类锆石主要为自形晶，发育较明显的岩浆锆石振荡环带，不发育继承性残余锆石颗粒。U，Th 含量分别为58 ×10-6～1 979 ×10-6和40 ×10-6～649 ×10-6. Th /U 比值介于0.28 ～1.1 之间，表现出岩浆锆石的特征。锆石年龄主要集中在385 ～409 Ma，其中7 个谐和年龄得到的206Pb/238U 加权平均年龄为396 ±5 Ma，MSWD=1.15(图4)，锆石图像为图3 中11，20，1，3，18，13，5;第二类锆石呈次圆形，岩浆韵律环带较发育，如但图3 中10，16，19，相比第一类锆石颗粒，该类锆石裂纹较发育，锆石U 和Th 含量分别为111 ×10-6～376 ×10-6和40 ×10-6～239 ×10-6.Th /U 比值介于0.36 ～0.91 之间，该类锆石共获得3 个谐和年龄，分别为446 ±9 Ma，466 ±8 Ma，474 ±8 Ma，可能为继承性的锆石。第三类锆石呈次圆状或浑圆状，除点4 核部为残留锆石外，CL 图像显示该类锆石内部不发育韵律环带或环带结构不清楚，锆石阴极发光图像为图3 的8，4，14，12.4 个测试锆石年龄分别为842 ～2 322 Ma 之间，除点4232Th /238U比值为0.01，其余为0.22，0.57 和0.76，表现出碎屑锆石的特征。这些古老锆石的成因既可能是从辉长岩源岩的地壳组分中继承来的，也可能是岩浆侵位过程中从围岩中捕获的。

图3 辉长岩样品JMS01N 锆石阴极发光图像Fig.3 Zircon CL images of selected zircons for gabbro of sample JMS01N

图4 辉长岩锆石207Pb/235U- 206Pb/238U 谐和图和加权平均图Fig.4 Zircon bar chart(a)and 207Pb/235U- 206Pb/238U concordia diagram(b)for gabbro

综上所述，红柳峡加曼苏地区辉长岩中16 个锆石测点获得的锆石U -Pb 年龄有3 组数据:①多数岩浆锆石测点获得的加权平均年龄为396.2± 5 Ma，它们应代表辉长岩的结晶年龄;②发育继承性锆石所记录的446 ～474 Ma 的古生代年龄信息;③842 ～2 322 Ma 碎屑锆石年龄，间接证明在准东有前寒武纪基底的存在。

由于新疆北部在新元古代晚期至石炭纪期间为洋陆相间的古构造地理格局［15］，研究区周围的蛇绿岩代表的洋盆关闭时间［16-18］晚于所研究的早泥盆碎屑岩沉积时间，所以其古老碎屑物质，不可能来自北侧阿尔泰地区古老基底以及邻区的哈萨克斯坦板块、西伯利亚板块和塔里木板块，只能是来自被古生代洋盆围限的准噶尔板块本身［11，20］。因此有理由认为，本区辉长岩的古老年龄数据记录了岩浆上升溢流路经区可能存在前寒武纪古老基底的重要信息。

表1 红柳峡辉长岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb 同位素年代学分析结果Tab.1 LA-ICP-MS U-Pb zircon age data for gabbro from Hongliuxia area

3 结 论

准噶尔盆地红柳峡地区札曼苏岩群辉长岩JMS01N 火山的喷发年龄介于385 ～409 Ma 之间，得到的206Pb/238U 加权平均年龄为396.2 ±5.0 Ma(MSWD =1.15)，说明喷发结晶年龄为早泥盆世晚期。在采样点附近我们还对变质砂岩和变玄武岩进行了锆石测年分析，结果表明:变质砂岩110颗碎屑锆石的年龄分布范围为409 ±8 Ma 至1 387±54 Ma;变玄武岩35 颗岩浆锆石206Pb/238U 加权平均年龄为407.2 ±4.3 Ma(另文发表)。因此我们认为，札曼苏岩群形成时期的下限不早于早泥盆世。

红柳峡地区1∶25 万区调新建的中元古代札曼苏岩群更可能是晚古生代地层，这样尽管否定了前寒武纪基底存在的直接证据，但札曼苏岩群的辉长岩JMS01N 中有4 粒碎屑锆石年龄介于842 ～2 322 Ma 之间，代表了岩浆上升溢流路经区围岩中的锆石形成时代，反映准噶尔盆地可能存在前寒武纪结晶基底。

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