西天山那拉提岩群SHRIMP锆石U-Pb年龄及地质意义

刘崴国，张建东，班建永，田少亭，李鹏，李凯强，贺光前

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队，新疆 乌鲁木齐 830013）

西天山那拉提岩群SHRIMP锆石U-Pb年龄及地质意义

刘崴国，张建东，班建永，田少亭，李鹏，李凯强，贺光前

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队，新疆 乌鲁木齐 830013）

新疆西天山那拉提构造带划归志留系，据岩性组合、变质变形特征、所含古生物化石及同位素测年结果，明显分为两部分，含珊瑚化石的大理岩、火山碎屑岩等浅变质岩系为上—顶志留统巴音布鲁克组；不含化石的中深变质岩为古元古界那拉提岩群。本次研究对艾肯达坂黑云斜长片麻岩、备战铁矿南侧条带状片麻岩进行锆石SHRIMP U-Pb测年，获得年龄值（945.9±4.4）Ma、（924±9）Ma，表明为Rodinia大陆聚合事件格伦维尔造山运动在本区的反映。

新疆西天山；那拉提岩群；SHRIMP锆石U-Pb测年；格伦维尔造山运动

图1 天山造山带构造单元分区略图Fig.1 Tectonic unit partition Sketch of Tianshan orogenic belt1.中—新生界；2.中—上志留统科克铁克达坂组；3.上志留统巴音布鲁克组；4.震旦纪火山岩系；5.前寒武纪地块、微地块；6.研究区

那拉提构造带为西天山重要构造边界，东经库米什与东天山红柳河断裂带相连，为哈萨克斯坦-准噶尔古板块与塔里木古板块缝合带（图1）。该构造带及附近断续出露600 Ma的达鲁巴依蛇绿岩、634~ 729 Ma的北木扎尔特河上游蓝片岩、627 Ma的长阿吾子蛇绿岩[1-3]。那拉提山北缘木扎尔特河一带玄武岩为过渡型洋脊玄武岩，时代为寒武纪（（526.3± 7.4）Ma），表明境外北、中天山间的Terskey洋延伸到我国西南天山地区形成洋壳[4]，元古代南天山洋具长期演化特点。这条古缝合带大陆地壳基底在西南天山为木扎尔特岩群，有学者将其置于古元古代，主要据变质岩本身年龄（1 898±10）Ma、（1 966士93）Ma及侵入变质岩花岗岩年龄（1 096±16）Ma确定的[5]①新疆地矿局第二区调大队.新疆尼勒克县莫合一带1︰5万区域地质调查报告，2000。陈义兵等在木扎尔特群花岗片麻岩中获得（707±13）Ma的锆石U-Pb年龄，代表了基底岩石重熔生成花岗质岩浆的时代[6]，为目前西南天山较精准的新元古代年龄。古缝合带东段（巴音布鲁克以东）称为那拉提岩群，王宝瑜等在拉尔敦达坂南侧阳起石片岩中获得（1 128±125）Ma的Sm-Nd等时线年龄[7]，陈义兵等在拉尔敦达坂及巴伦台一带中深变质岩中分别获得（882±33）Ma的锆石U-Pb年龄及（630±5）Ma的LAICP-MS U-Pb年龄[8-9]。由此来看，那拉提构造带内中深变质岩新元古代同位素年龄，反映了大陆地壳基底的年龄组成特征，新元古代年龄值代表了新元古代岩浆事件年龄，后者具古元古代Nd模式年龄[10]。笔者对前人尚未进行精准测年的艾肯达坂和备战铁矿一带出露的片麻岩采用SHRIMP U-Pb测年，分别获得（945.9±4.4）Ma、（924±9）Ma年龄值，有助于准确了解和确定中天山南缘那拉提岩群的形成时代（图2）。

图2 研究区地质简图Fig.2 Simplified geologic map of the study area1.第四系；2.侏罗系；3.中二叠统晓山萨依组；4.上石炭统伊什基里克组；5.下石炭统大哈拉军山组；6.上—顶志留统巴音布鲁克组；7.长城系星星峡岩群；8.古元古界那拉提岩群；9.二叠纪闪长岩/花岗岩；10.泥盆纪闪长岩/花岗岩；11.奥陶纪花岗岩；12.铁矿；13.本次测年样品采集地点及编号

近年来，对那拉提岩群变质岩有SHRIMP锆石U-Pb测年结果报道[11]，年龄为（948±8）Ma。无论采用何种方法进行年龄测定，均反映那拉提岩群中深变质岩形成于前寒武纪。前寒武纪（大于541Ma）是个极漫长的地质时期，就元古代而言，时间跨度接近20 Ga。那拉提岩群同位素年龄值为882~1 898 Ma。造成年龄值相差大的原因除测试方法不同外，还与不同年龄值具不同的地质意义有关。笔者对西天山艾肯达坂-备战铁矿南一线出露的那拉提岩群中深变质岩进行SHRIMP锆石U-Pb测年，在研究区东西长50 km处，共采集2件样品，获得谐和年龄为（945.9±4.4）Ma、（924±9）Ma、（937±23）Ma，同时在拉尔敦达坂黑云二长片麻岩中获得（604.2±7.7）Ma~（794.7±8.9）Ma及（353.2±4.4）Ma~（378.2±4.5）Ma两组年龄。

1 地质概况及样品采集

西天山处于塔里木古板块与哈萨克斯坦古板块结合部位。以那拉提断裂带为界，北为哈萨克斯坦-准噶尔古板块，南为塔里木古板块，伊犁微地块属哈萨克斯坦-准噶尔古板块。西天山地区出露的最老前寒武纪基底变质岩系为温泉岩群、那拉提岩群和木扎尔特岩群。温泉岩群分布于伊犁盆地北缘温泉县及赛里木湖一带，岩性有片麻岩、黑云斜长片麻岩、混合片麻岩等，层位在蓟县系库松木切克群之下，上被中泥盆统不整合覆盖[12]。那拉提岩群沿那拉提山呈带状展布。那拉提及以东地区以黑云二长片麻岩、黑云母斜长片麻岩、斜长浅色片麻岩、黑云二长变粒岩为主，向西确鹿特达坂一带，岩性以片岩为主，以含硅线石黑云石英片岩、铁铝榴石黑云石英片岩、角闪片岩为主，未见顶底。木扎尔特岩群分布于哈尔克山南坡木扎尔特河一带，岩性有混合岩、黑云斜长片麻岩、石榴子石云母石英片岩等，未见顶底。研究区位于伊犁盆地东南缘那拉提山东段（北纬43°~44°，东经84°~85°30′），该区出露地层有古元古界那拉提岩群、长城系星星峡岩群、上—顶志留统巴音布鲁克组、下石炭统大哈拉军山组及野云沟组、侏罗系石树沟群，侵入岩有志留纪、泥盆纪、二叠纪中酸性岩类。

那拉提岩群中深变质岩采集2件测年样品地点为艾肯达坂（E84°43′N43°37′）、备战铁矿南侧（E85°29′N43°11′）。岩性分别为黑云斜长片麻岩、条带状片麻岩，岩石中多含钾长石、黄-褐色黑云母及角闪石，变质程度达角闪岩相，局部发育混合岩化，岩石多发生糜棱岩化或变为糜棱岩或眼球状糜棱岩。岩石经混合岩化，有部分钾长石、石英脉体穿入，粒度较粗，一般0.1~0.4 mm，交代基体，局部形成交代蠕英结构。长石、石英为他形粒状，粒径0.5~ 5.2 mm，斜长石，双晶不发育，中轻度绢云母化、泥化，钾长石具条纹结构，轻度泥化。石英强波状消光、带状消光，部分细粒化重结晶，长轴平行定向排列。黑云母呈片状，片径0.8~0.2 mm，黄-褐色，色性显著，多呈条带状集合体平行定向排列。拉尔敦达坂片麻岩遭后期强构造作用，发育糜棱岩化。经原岩恢复，两地出露的片麻岩原岩类型可分两类，一类为砂岩、泥岩等，另一类为中酸性火山岩（图3）①陕西省地质矿产勘查开发局.新疆和静县夏尔萨拉一带1︰5万区域地质矿产调查报告，2005。

图3 艾肯达坂（a）、备战铁矿南侧（b）两地片麻岩标本及镜下照片Fig.3 Samples and pictures of Gneiss in Aikendaban(a) and the South side of Beizhan iron ore(b)

2 分析方法

锆石分选由新疆地矿局第一区域地质调查大队实验室完成，按常规法挑选，在双目镜下挑纯，将锆石与数粒标样TEM置于环氧树脂中，磨至约一半，使锆石内部暴露，用于锆石SHRIMP U-Pb分析。该分析在北京离子探针中心SHRIMPⅡ上完成，先对锆石进行透射光、反射光、CL照射和分析、抛光、清洗、镀金，然后进行 SHRIMP分析。分析时一次离子为4.5 nA，10 kV的O-2，靶径约25~30 μm。应用RSES参考锆石进行元素间分馏校正，Temora(年龄为417 Ma)做二次校正，Temora测定重现性为2%。详细分析流程和原理参见文献[13]。数据处理采用Ludwing SQUID 1.0和ISOPLOT程序[14]，所有样品均采用206Pb/238U年龄，加权平均值为95%的置信度。

3 锆石SHRIMP U-Pb测年结果

图4 Ⅳ-5号样品岩石锆石阴极发光图像Fig.4 Zircon CL images from the sampleⅣ-5

本次采集2件样品进行锆石SHRIMP U-Pb测年。Ⅳ-5号样品采自艾肯达坂西侧（图2），岩性为黑云斜长片麻岩，共挑选出8颗锆石，为无色或淡黄色，透明、半透明状，短柱状自形晶，晶形完整，自形度较高（图4）。锆石形态以长柱状为主，个别为短柱状和粒状。从阴极发光图像上看出（图4），Ⅳ-5号样品中选出的锆石除2.1号锆石岩浆环带不发育外，其余7颗锆石显示典型的岩浆成因韵律环带结构。2.1号锆石环带结构发育较弱，阴极发光强度与环带结构发育的锆石基本相同，可能为岩浆成因。8颗锆石给出的谐和年龄为（945.9±4.4）Ma（图5），SHRIMP U-Pb分析结果见表1。

图5 样品13K8-Ⅳ-5和13K8-260锆石207Pb/235U-206Pb/238U谐和图Fig.5 U-Pb Concordia diagram of zircons from the Sample 13K8-Ⅳ-5 and 13K8-260

图6 260号样品岩石锆石阴极发光图像Fig.6 Zircon CL images from the sample 260

260号样品采自备战铁矿南侧，岩性为条带状片麻岩，共挑选出9颗锆石，其中1，2，3，4，5，8，9号锆石为长柱状，6，7号锆石为不规则状。阴极发光图像显示（图6），锆石均发育韵律环带，与Ⅳ-5号样品相比，色调明显变浅，内部溶蚀普遍发育，4，6，8号锆石表现显著。如不考虑1个老数据（1.1）和3个年轻数据（2.1，3.1，8.1），将其余5点的206Pb/238U加权平均，得到年龄值为（924±9）Ma。SHRIMP U-Pb分析结果见表2。其中1.1号锆石打点位置靠近色调较深的核部，年龄值为1 004.8 Ma。如打点位置选择在核部中心，得出年龄值可能更老。2.1、3.1、8.1号锆石具次生成因，打点位置靠近锆石边部，所得年龄值偏新。

4 那拉提岩群时代讨论及测年意义

表1 IV-5号样品锆石SHRIMPU-Pb分析结果Table 1 Zircons SHRIMPU-PbanalysisofsampleIV-5单位：Ma

表2 260号样品锆石SHRIMPU-Pb分析结果Table 2 Zircons SHRIMPU-Pbanalysisofsample260单位：Ma

关于那拉提岩群地层时代，目前有两种认识，一种是据大理岩中采获的珊瑚、海百合茎、三叶虫等化石认为形成于志留纪①新疆地质局.新疆莫和尔幅1∶20万区域地质调查报告,1978；另一种是据同位素测年及变质程度，认为其属前寒武纪[10，15]。产出化石岩性主要为大理岩，少量为大理岩化灰岩，与其相伴产出的岩性组合有千枚岩、变质砂岩等，岩石变质程度很浅，与片麻岩、片岩、混合岩在变质程度上差异很大。笔者在那拉提山主脊一带大理岩化灰岩中采集到海百合茎化石，证实那拉提岩群中存在古生代地层，但产出化石与片麻岩、混合岩等高级变质岩为断层接触，二者野外宏观特征对比十分显著。也就是说那拉提岩群浅变质岩系包含的古生物信息不能确定中深变质岩的形成时代。前述第二种认识确定了中深变质岩属前寒武纪，基本上不谈及已有化石资料。笔者认为，那拉提岩群地质组成复杂，将地层时代全划入前寒武纪或志留纪过于片面，产化石的碳酸盐岩夹浅变质碎屑岩建造，原岩特征易恢复，与片麻岩、片岩等中深变质岩不是同期产物，应将二者区分，单独划出，将浅变质岩划入巴音布鲁克组，将中深变质岩划为那拉提岩群。笔者对西天山艾肯达坂-备战铁矿南一线出露的那拉提岩群中深变质岩进行SHRIMP锆石U-Pb测年，获得谐和年龄为（945.9± 4.4）Ma、（924±9）Ma，证实那拉提岩群中深变质岩属前寒武纪。

研究表明，那拉提岩群花岗片麻岩的Nd模式年龄为1.9~2.7 Ga，εNd（t）值为-5.4~-14.1，Sr同位素初始比值为0.717 0，与之共生的基性岩类的Nd、Sr初始值为εNd（882 Ma）值为-3.7~-4.6，（87Sr/86Sr）882 Ma= 0.704 3~0.707 3[10]，说明花岗片麻岩不可能由基性岩类部分熔融形成，源区岩石可能是成熟的陆壳碎屑物质，为古元古代那拉提岩群基底硅铝质重熔形成，可能存在更老的陆壳物质混染。那拉提岩群中深变质岩SHRIMP锆石U-Pb年龄可能代表1.9~2.7 Ga古老地壳重熔产生的岩浆结晶年龄。全球主要大陆通过格伦维尔造山运动汇聚成一个Rodinia超大陆[16]，聚合形成于1 100～900 Ma，在860～570 Ma发生了裂解。本次获得的（945.9±4.4）Ma、（924±9）Ma年龄值对应于Rodinia超大陆聚合期，为古元古代那拉提岩群基底硅铝质岩石重熔改造时代。拉尔敦达坂花岗片麻岩Sr-Nd同位素和元素地球化学特征具火山弧(VGA)和同碰撞(Syn-COLG)特点[17]，为Rodinia大陆聚合事件即格伦维尔造山运动在本区的反映。研究区北侧下南华统库鲁铁列克提组火山岩为碧玄岩、粗安岩、玄武粗安岩等陆内裂谷火山岩组合，岩石地球化学特征具大陆碱性-拉斑（板内）玄武岩特点。拉尔敦达坂片麻岩（604.2±7.7）Ma~（794.7±8.9）Ma的年龄值与该套裂谷火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄（另文讨论）均位于860~570 Ma，有可能是Ro⁃dinia超大陆裂解期的年代学记录。天山早石炭世地层与下伏地层(包括前寒武纪结晶基底和前石炭纪褶皱基底)间存在广泛的区域性不整合，不整合面上、下地层在变质程度和变形样式上存在很大差别，很可能是天山古生代洋盆闭合的表现[18-19]。整个天山地区后碰撞 (或后造山、A型)花岗岩、后碰撞火山-浅侵位岩浆岩、后碰撞裂谷火山岩系广泛发育时代为早石炭世—二叠纪(350~250 Ma)[20-26]，间接证明了早石炭世时期天山及邻区古生代洋盆已闭合、碰撞，并进入后碰撞伸展(裂谷)作用阶段。有学者认为天山古洋盆的关闭可能发生在二叠纪晚期或三叠纪[8-9]，也有学者认为天山古洋盆的演化持续到石炭纪晚期[27-28]。

致谢：感谢匿名审稿专家对本文提出的宝贵意见！

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Zircon SHRIMP U-Pb Dating of Nalati Group in Western Tianshan and its Geological Significance

Liu Weiguo,Zhang Jiandong,Ban Jianyong,Tian Shaoting,Li Peng,Li Kaiqiang,He Guangqian
(No.1 Regional Geological Survey Team,Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Exploration And Development,Urumqi,Xinjiang,830013,China)

Xinjiang Nalati tectonic belt of Western Tianshan Mountains in the original Silurian,According to the characteristics of deformation,metamorphic lithology combination,the fossils and isotopic dating results,Was divided into two parts:With Coral fossils of marble、volcanic clastic rocks Belong to Upper Silurian Bayinbuluke formationThe mesometamorphic rock without fossils belongs to the paleo Proterozoic Nalati rock group,zircon SHRIMP U-Pb Dating of biotite plagioclase gneiss in Aikendaban、banded gneiss in the South side of Beizhan iron ore results are(945.9±4.4)Ma、(924±9) Ma,Represents a Rodinia continental convergence event that Grenville orogeny reflecting in the area.

Xinjiang West Tianshan;Nalati Group;Zircon SHRIMP U-Pb dating;Grenville orogeny

1000-8845(2016)02-157-07

P597+.3

A

项目资助：中国地质调查局国土资源大调查项目(12120113042300)资助

2015-04-13;

2015-05-05;作者E-mail：lwg8385@sina.com

刘崴国（1983-），男，新疆玛纳斯人，工程师，2006年毕业于长春工程学院资源勘查专业，从事区域地质矿产调查