新疆额尔齐斯韧性剪切带新生锆石及其年代学意义

高景刚梁婷李文渊周义王晓虎周汝洪

摘要：新疆额尔齐斯韧性剪切带片理化的花岗岩类岩体中，锆石有新生热液锆石和残留原生岩浆锆石两种。微区分析数据在UPb谐和曲线上显示有原生岩浆结晶年龄和韧性剪切变形事件年龄，后者呈下交点模式分布。原生岩浆结晶年龄为329～447 Ma，来自北阿尔泰带志留纪、泥盆纪岩体及南阿尔泰带石炭纪花岗岩体原生岩浆锆石；韧性剪切变形事件年龄是视年龄，为295～305、267～286 Ma。由于额尔齐斯韧性剪切带内切穿韧性剪切带的未变形区域性岩墙群岩石SHRIMP锆石UPb年龄为277～286 Ma，所以变形岩石锆石谐和曲线反映的谐和年龄（295～305 Ma）才是韧性剪切带变形事件的主期年龄，下交点模式视年龄偏低。韧性剪切带新生锆石特征为晶棱清楚的简单（110）+（101）聚形，呈细长柱状，锥顶角为120°钝角，震荡环带较宽，阴极发光强度较弱，与原生岩浆锆石有明显不同。这些特征在新疆各韧性剪切带中重复出现，新疆石炭纪末—二叠纪初和志留纪末两期规模巨大的韧性剪切带在各构造带广泛发育，正确识别韧性剪切带热液锆石是走出侵入岩年龄认识误区的重要环节。

关键词：年代学；韧性剪切带；锆石；同位素年龄；花岗岩；热液；岩浆；新疆

中图分类号：P597文献标志码：A

0引言

新疆石炭纪末—二叠纪初和志留纪末两期规模巨大的韧性剪切带在各构造带广泛发育[112]。正确识别韧性剪切带热液锆石是走出侵入岩年龄认识误区的重要环节。Rubin等报道了花岗岩类岩石中除岩浆锆石外，还有可能出现热液锆石[13]，Hoskin在韧性剪切带中也发现了热液锆石[14]。朱永峰等先后研究了新疆中天山北缘天格尔韧性剪切带以及觉罗塔格北缘与哈尔里克带交界处梧桐窝子韧性剪切带中的热液锆石，指出这些新生锆石的年龄代表韧性剪切带发育时间，而非花岗岩类生成年龄[1516]。由于韧性剪切带中新生锆石辨识问题未得到很好解决，所以在新疆各构造带广泛存在的韧性剪切带中新生锆石多数仍然被作为岩浆锆石对待，导致产生花岗岩类岩体生成年龄的认识误区。本文以同位素年代学研究较多的新疆额尔齐斯韧性剪切带为例，系统搜集额尔齐斯韧性剪切带变形变质花岗岩锆石微区分析数据，分析了岩浆岩原生锆石和热液锆石的聚形、颜色、振荡环带、谐和年龄等特征，详细阐述韧性剪切带中新生锆石的特征及其辨识，为正确认识韧性剪切带中锆石年代学数据及其蕴含的地质意义提供参考。

1研究区地质概况

额尔齐斯韧性剪切带位于新疆北部北准噶尔带与阿尔泰带之间。因地表岩石糜棱岩化、岩体片理化显著而一直受到研究者关注。20世纪90年代初的阿尔泰—阿克塞深部地球物理剖面已证实，阿尔泰带整体向南推覆于北准噶尔地块上，额尔齐斯韧性剪切带为一相当宽的推覆带[17]（图1）。这样就将额尔齐斯韧性剪切带范围从狭义的额尔齐斯韧性剪切带扩大至包括南阿尔泰带部分在内（图1）。按构造及岩层组成，广义的额尔齐斯韧性剪切带由南向北分为南带和北带。南带即狭义的额尔齐斯韧性剪切带，南以额尔齐斯河断裂与未受韧性剪切带影响的北准噶尔带相邻，北以富蕴—阿拉哈克断裂为界；南带基本由糜棱岩化的上石炭统及强烈片理化的石炭纪花岗岩组成，夹少量片理化的基性岩（如石炭纪—早二叠世喀拉通克），南带为强变形带，变质作用达到角闪岩相。北带位于富蕴断裂以北至库尔提—阿巴宫断裂之间，为南阿尔泰带；北带以变形变质程度不均的泥盆系火山碎屑岩地层及片理化的泥盆纪花岗岩为主，并夹杂有因叠覆作用插入的北阿尔泰带部分强变形的志留纪岩体和前志留系变质夹层[18]；变形变质强度不均匀，

1为中新生界覆盖层；2为额尔齐斯韧性剪切带上石炭统；3为北准噶尔带下石炭统；4为北准噶尔带中泥盆统北塔山组；5为北准噶尔带

中泥盆统蕴都哈拉组；6为南阿尔泰带泥盆纪夹志留纪等外来岩块；7为北阿尔泰带下古生界变质岩；8为二叠纪造山后石英二长岩类；

9为石炭纪花岗岩类；10为泥盆纪花岗岩类（部分可能为志留纪）；11为北阿尔泰带志留纪花岗岩类；12为构造单元分界断裂及编号；

13为一般断裂；14为韧性剪切带；15为同位素年龄样品采样地点；16为年龄；17为河流；18为构造单元编号；19为地名；20为构造

示意剖面；①为库尔提—阿巴宫断裂；②为富蕴—阿拉哈克断裂；③为额尔齐斯—锡伯渡断裂；Ⅰ为北阿尔泰带；Ⅱ为南阿尔泰

混杂带；Ⅲ为额尔齐斯带；Ⅳ为北准噶尔带；图件引自新疆地质矿产勘查局阿尔泰地区1∶200 000地质图，有所修改

图1新疆额尔齐斯韧性剪切带地质概况

Fig.1Geological Sketch Map of Ertix Ductile Shear Zone in Xinjiang

大体上北部较强，南部较弱，变质程度为绿片岩相角闪岩相。由于叠覆造成韧性剪切带与其北的北阿尔泰带岩块相互有混杂，所以韧性剪切带的北界不易准确确定，加上北带岩层本身原为准原地花岗岩化的角闪岩相变质岩，其与韧性剪切带内的（重结晶后）糜棱岩往往不易区分；野外通常以是否有花岗伟晶岩脉分布为划界依据，有花岗伟晶岩脉为北阿尔泰带，无花岗伟晶岩脉则为南阿尔泰带。

北阿尔泰带花岗岩类有大量SHRIMP、LAICPMS锆石UPb年龄数据，为志留纪斜长花岗岩序列和泥盆纪正长花岗岩序列。南阿尔泰带在东段（二台断裂以东玛因鄂博段）及未受韧性剪切带影响的西段（哈巴河）为石炭纪花岗岩类，在中段（唐巴勒湖以东至富蕴）则杂有较多原属北阿尔泰带的泥盆纪花岗岩体，甚至还有个别志留纪花岗岩体。汪劲草等研究认为整个额尔齐斯韧性剪切带推覆指向250°±5°， 推覆距离至少 110 km[18]。

2锆石同位素年代学

2.1变形变质花岗岩体高精度锆石微区分析

近年来，在额尔齐斯韧性剪切带获得较多高精度锆石微区分析年龄数据（表1）。由表1可见，年龄数据基本分为3组：①390～447 Ma，为原生岩浆锆石年龄，锆石来自北阿尔泰带志留纪、泥盆纪岩体；②约329 Ma，锆石来自南阿尔泰带石炭纪花岗岩体原生岩浆；③267～286 Ma，代表韧性剪切带新生锆石年龄。

图件引自文献[19]～[26]

图2额尔齐斯韧性剪切带锆石UPb年龄谐和曲线

Fig.2Zircon UPb Concordia Diagram of Ertix Ductile Shear Zone

从所有额尔齐斯韧性剪切带高精度锆石微区分析数据的UPb谐和曲线（图2）来看：志留纪、泥盆

3.3

412.7±0.78410±4277.0±2.4，280.9±4.3329.6±4.1281±4

272±2281±5277±10，286±12

文献[19]

文献[20]文献[21]文献[22]文献[23]文献[24]文献[25]文献[26]

纪年龄数据点分散，代表残留原生锆石；石炭纪数据集中，反映了南阿尔泰带花岗岩原生岩浆结晶锆石年龄；而新生锆石年龄数据构成下交点模式分布，反映新生锆石由于韧性剪切作用产生漂移。因此，锆石视年龄（表1）偏低，而其上方295～305 Ma的谐和数据点可代表韧性剪切带主期年龄。

2.2变形变质岩石39Ar40Ar坪年龄测定

39Ar40Ar坪年龄法通常用来测定最新一次一定强度变形作用年龄[2728]。近年来，额尔齐斯韧性剪切带变形变质岩石已获得较多39Ar40Ar坪年龄测定数据（图3）。由图3可知，额尔齐斯韧性剪切带年龄峰值在275～295 Ma之间。与高精度锆石微区分析数据反映的韧性剪切带作用年龄范围基本一致。

图件引自文献[24]以及[29]～[33]

图3额尔齐斯韧性剪切带39Ar40Ar坪年龄分布直方图

Fig.3Distribution Histogram of 39Ar40Ar Plateau Ages in Ertix Ductile Shear Zone

2.3未变形变质的区域性岩墙群同位素年代学

在额尔齐斯河两岸发育近SN向及NWW向（如喀拉通克岩体群）密集区域性岩墙群。它们切穿了额尔齐斯韧性剪切带内所有变形岩石，而本身无变形变质，因此，它们是代表该区造山作用结束的标志。该区域性岩墙群已获得高精度锆石微区分析数据，为277～286 Ma[26]。由此，区域性岩墙群之前的额尔齐斯韧性剪切带时代应该在上述年龄之前。

综上所述，额尔齐斯韧性剪切带变形作用发生的主期时限应在285～305 Ma之间，为石炭纪末。

3新生锆石特征

3.1锆石晶形为简单（110）+（101）聚形

额尔齐斯韧性剪切带新生锆石是简单（110）+（101）聚形。晶体呈长柱状，长宽比一般大于3，为5～8。晶形特征是顶端锥部呈120°钝角，而其他复杂的、具（101）和（201）等锥面的锥顶角都小于90°，呈锐角[图4（a）、图5]。这种晶形的棱切面（垂直晶棱的切面）呈不见锥面的长方形，也是这种晶形特殊之处，其他晶形不出现这种切面。这种晶形在Pupin的锆石晶形序列中[34]位于最低的500 ℃温度区，并把这种晶形作为所有温度和碱度序列锆石演化的终端。Pupin意识到这种晶形与700 ℃～900 ℃岩浆温度下结晶锆石的区别，并暗示它已进入高温热液区[34]。韧性剪切带新生锆石其他特征有：晶体相对较细小，近于无色，透明度很高，晶棱尖锐清楚，震荡环带相对较宽，阴极发光略暗（图 4）。新疆其他韧性剪切带新生锆石无例外地与额尔齐斯韧性剪切带新生锆石具有类似特征（图 5）。

图（a）引自文献[22]；图（b）引自文献[19]

图4额尔齐斯韧性剪切带变形花岗岩类锆石阴极发光图像

Fig.4CL Images of Deformed Granite Zircons in Ertix Ductile Shear Zone

图（a）引自文献[35]；图（b）引自文献[36]；图（c）引自文献[37]

图5新疆其他韧性剪切带变形花岗岩类锆石阴极发光图像

Fig.5CL Images of Deformed Granite Zircons in Other Ductile Shear Zones of Xinjiang

图（a）引自文献[41]；图（b）引自文献[42]；图（c）引自文献[43]；图（d）引自文献[44]

图6新疆未变形变质花岗岩类原生岩浆锆石阴极发光图像

Fig.6CL Images of the Primary Magmatic Zircons of Undeformedmetamorphic Granites in Xinjiang

唐俊华等指出热液锆石的w（Th）/w（U）值比岩浆热液锆石高[16]。但在额尔齐斯韧性剪切带，原生岩浆锆石w（Th）/w（U）值为 0.15～1.06，54个测点平均值为057；新生热液锆石44个测点w（Th）/w（U）值为0.1～1.5，平均值为064；二者无统计学上的差异，在新疆其他岩体样品中也基本如此。至于热液锆石稀土元素总含量较高，轻稀土元素更富集的特点[14，16]，目前尚未得到更多证据支持。

与新生锆石比较，原生岩浆锆石均为短柱粒状，晶形为复杂得多的聚形[图4（b）、图6]。碱性岩也可出现简单（100）+（101）聚形，其柱面与锥面朝向相同，锥顶角不大于90°，与韧性剪切带新生锆石显著不同。原生岩浆锆石的晶棱多融蚀，颜色较深，透明度较新生锆石差，但震荡环带清楚而密集[图 5（c）、图6]。

3.2新生锆石中常可测到两组年龄

韧性剪切带新生热液锆石发育程度不等，但通常可以找到具简单（110）+（101）聚形的外壳和具复杂晶形的原生岩浆锆石内核，因此，可以测到两组年龄。唐俊华等在东天山梧桐窝子韧性剪切带咸水泉变形花岗岩中曾观察到新生锆石刚开始形成的实例[16]。图7清楚显示新生热液锆石生长的初始过程。

图件引自文献[16]

图7新疆梧桐窝子韧性剪切带糜棱岩化花岗岩锆石阴极发光图像

Fig.7CL Images of Mylonitize Granite Zircons in

Wutongwozi Ductile Shear Zone of Xinjiang

3.3新生锆石年龄与同地点岩石39Ar40Ar坪年龄基本一致

韧性剪切带岩石矿物39Ar40Ar坪年龄与新生热液锆石的同位素年龄基本一致，这在额尔齐斯[24，32]、东天山[3839]、中天山北缘冰达坂、中天山南缘乌瓦门—库米什北、西昆仑东北缘、西昆仑南缘康西瓦等韧性剪切带都得到证实[40]。

3.4锆石UPb谐和曲线呈下交点模式

所有韧性剪切带新生锆石UPb谐和曲线都呈下交点模式，即数据点由谐和曲线向右侧漂移，构成与谐和曲线呈锐角的线性排列，显示应力作用影响。这个线性回归结果（即点排回归线与谐和曲线的交点）通常略偏低，并不代表真实韧性剪切带年龄；韧性剪切带真实年龄应与散点在谐和曲线上的水平投影点平均值大致相当。

4结语

（1）新疆额尔齐斯韧性剪切带的高绿片岩相角闪岩相变质区段可以使锆石在热液条件下新生，新结晶的锆石具有一系列有别于岩浆锆石的明显特征，其同位素年龄基本代表韧性剪切带年龄，而不代表原生岩浆锆石年龄。

（2）新疆已知广泛存在的、变形变质强烈的韧性剪切带主要有两期：一是石炭纪末（部分可能延续至二叠纪初），如额尔齐斯、卡拉麦里、东天山北缘大草滩—梧桐窝子、石英滩—黄山（过去常称为康古尔塔格韧性剪切带）、西昆仑东北缘科兹拉甫等；二是志留纪末韧性剪切带，主要有中天山北缘冰达坂韧性剪切带、西昆仑库地韧性剪切带、康西瓦韧性剪切带等。

（3）新疆额尔齐斯韧性剪切带热液锆石与原生锆石有系列明显的区分特征，一般表现为都是简单（110）+（101）聚形，晶体相对较细小，近于无色，透明度很高，晶棱尖锐清楚，震荡环带相对较宽，阴极发光略暗。部分锆石能观察到新生热液锆石生长的初始过程，一般有两组年龄；锆石UPb谐和曲线呈下交点模式。

（4）近年来，许多文献所述的新疆花岗岩类石炭纪末—二叠纪以及加里东期锆石同位素年龄大多是本文所述的韧性剪切带热液锆石年龄，其视年龄反映的是略偏低的韧性剪切带年龄，而不代表花岗岩类侵入体的生成年龄。因此，在受韧性剪切事件影响的花岗岩类岩体中采样测试同位素年龄，应检查锆石特征，区分新生热液锆石和原生岩浆锆石才能对新疆侵入岩年代学研究有正确认识。

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第37卷第4期2015年7月地球科学与环境学报Journal of Earth Sciences and EnvironmentVol37No4July 2015

地球科学与环境学报2015年

第4期郝文丽，等：黑龙江东部“新元古代”黄松群杨木组沉积时限和物源组成：来自锆石UPb年代学的制约

收稿日期：20150324

基金项目：国家自然科学基金项目（41272075，41330206，41402043）；中国地质调查局地质大调查项目（1212011085480）

作者简介：郝文丽（1973），女，黑龙江哈尔滨人，黑龙江省地质科学研究所高级工程师，吉林大学理学博士研究生，Email：657084109@qq.com。

通讯作者：王枫（1984），男，辽宁铁岭人，讲师，理学博士，Email：jlu_wangfeng@jlu.edu.cn。

文章编号：16726561（2015）04002411