新疆且末阿尔金断裂南缘斜长片麻岩锆石U-Pb测年及其地质意义

宋卫卫,黄建华，王焕志, 张峰 ,陈传浩 ,张中欣

(1.中化地质矿山总局山东地质勘查院 ，山东 济南 250013；2.烟台市自然资源和规划局，山东 烟台 264003)

阿尔金山地处青藏高原北缘，塔里木板块与东昆仑褶皱系交接部位，是一个经历过多期复杂地质演化历史，由不同构造层次、不同时期和形成于不同构造环境地质体所组成的复合造山带[1]。在阿尔金碰撞造山带西段,阿尔金地块分布有一套古老变质岩系：南部的阿尔金岩群与北部的米兰岩群，岩石变质程度高，经历了角闪岩相，局部达麻粒岩相区域变质作用的改造[2-3]。《西北区区域地层》中将这套变质岩系称为敦煌杂岩，把时代定为新太古代—古元古代[4]。《新疆维吾尔自治区区域地质志》认为该变质岩系时代归属为古元古代。目前尚缺乏准确的同位素测年数据，对阿尔金是否存在新太古代—古元古代变质基底[5]存在争论。由于特殊的地理位置，阿尔金地块南缘西段大部分被沙漠覆盖，该地区未发现阿尔金变质地层出露。在且末大石门地区阿尔金地块南缘断裂构造混杂岩带内新发现了多处黑云角闪斜长片麻岩块体。该文对黑云角闪斜长片麻岩块体开展了LA-ICP-MS 单颗粒锆石U-Pb 年代学和岩石地球化学研究，探讨阿尔金山变质基底的时代，并初步探讨其地质意义。

1 地质概况

阿尔金地块南缘主断裂位于研究区中部，西起萨尔干吉，东经大石门向NEE延伸。阿尔金地块南缘断裂为东昆仑褶皱系与塔里木地块2个Ⅰ级大地构造单元的界线，为超岩石圈深大断裂，形成于新元古代，具多期活动的特征，是塔里木板块漫长的地质演化史中拉张-裂解-碰撞等构造活动的产物[6]。大石门地区位于阿尔金地块南缘主断裂北侧，出露为构造混杂岩带，主要岩性组合包括：元古代黑云角闪斜长片麻岩、石炭纪沉积岩(托库孜达坂群下段)、火山岩(托库孜达坂群中段)、石炭纪叶桑岗蛇绿岩、二叠纪陆源沉积岩、三叠纪酸性侵入体呈大小不等的岩块产出，多以断层接触。其中黑云角闪斜长片麻岩块体为该次工作第一次发现，根据区域地质资料推测该岩块来自于阿尔金构造带变质基底阿尔金岩群[1]。

2 采样分析方法与岩石化学特征

2.1 样品描述

采样点位于且末县南大石门地区阿尔金地块南缘构造混杂岩带内，所采样品来自于灰色黑云角闪斜长片麻岩岩块(岩块在地表呈透镜体状出露，最宽6m，长30m)，原岩样品重约10kg。黑云角闪斜长片麻岩块体靠近北部，周围为糜棱岩化的紫色叶桑岗石英砂岩基质、破碎的灰绿色托库孜达坂组下段长石杂砂岩碎裂角砾岩，南部为晚古生代蛇纹石化的镁铁—超镁铁质岩(图1)。

1—Ⅰ级大地构造单元的界线；2—Ⅰ级大地构造单元的界线；3—Ⅰ级大地构造单元的界线；塔里木南缘隆起区；阿中地块；东昆仑弧盆系；7—全新统冲洪积物；8—下石炭统托库孜达坂组；9—下二叠统叶桑岗组；10—早石炭世花岗岩；11—采样点位；12—断层；13—镁铁-超镁铁质岩块；14—黑云斜长片麻岩岩块 图1 阿尔金地块南缘大石门地区地质简图(根据作者实测资料修编)

斜长角闪岩样品呈灰色，片状、柱状、粒状变晶结构，片麻状构造。主要矿物组成为斜长石(35%～40%)、角闪石(20%～25%)、黑云母(10%～15%)、石英(10%～15%)、碳酸盐矿物(2%～4%)，副矿物(小于2% )主要为锆石、磷灰石、榍石及少量不透明矿物(图2)。

图2 黑云角闪斜长片麻岩岩相学特征

2.2 分析方法与条件

原岩样品在河北省欣航测绘院岩矿试验测试中心加工制作成靶，并进行反射光、透射光和CL 图像照相。LA-ICP-MS锆石 U-Pb同位素分析在中国冶金地质总局山东局测试中心完成。测试前通过反射光、透射光、CL图像选择锆石测点位置，首先选择没有裂隙和包裹体部位，同时观察锆石的结构形态，避开不同世代锆石的混合区域。详细分析步骤和数据处理方法参见相关文献[7-10]。

2.3 岩石化学特征

斜长角闪岩中SiO2的含量为69.16%，TiO2含量为0.61%，K2O 含量为3.24%。微量元素标准化图(图3a)显示，富集大离子亲石元素Rb,Th,K,La,Zr等;亏损Sr,Ti;其中Sr的含量为63.6×10-6;Ti含量为2997×10-6;Sr,Ti的亏损可能指示斜长石和钛铁矿的分离结晶有关。稀土元素总量213.12×10-6，LREE/HREE=6.27，轻重稀土元素分馏明显，REE标准化配分曲线图标 (图3b)显示，轻稀土元素具有相对富集的右倾特征，且表现出负铕异常(δEu=0.71)。

图3 黑云角闪斜长片麻岩微量元素标准化图(a)REE标准化配分曲线(b)

3 分析结果和解释

黑云角闪斜长片麻岩样品中的锆石分为2类：一类锆石呈椭圆或长柱—柱状，颗粒较大，100～150μm，多数长宽比为2∶1～3∶1，阴极发光图像(图4)显示该类锆石多为自形—半自形结构，颜色较亮，多数能见到岩浆环带结构，具有明显的岩浆锆石特征；另一类锆石呈椭圆或不规则状，颗粒较小，多在 50～100μm，长宽比为1∶1～1.5∶1，阴极发光图像(图4)显示，大部分锆石晶形不完整，总体颜色较暗，结构复杂，韵律环带、面状和斑杂状分带都有出现，部分锆石核边结构明显，具有明显的变质成因特征。

图4 锆石阴极发光图像和207Pb/206Pb年龄测试结果

共分析了30 个点，其中3个点测试误差较大，为无效测点，有效测点为28个。28 个有效测点的数据点均分布在谐和线上或其附近(图5)，表明这些锆石颗粒在形成U-Pb同位素体系时是封闭的，没有发生Pb同位素的丢失或U的加入，样品的锆石U-Pb年龄在误差范围内可信。28颗锆石的207Pb/206Pb年龄变化于(1784±41)～(26±51)Ma 之间，年龄加权平均值主要分为2 组：2130±27Ma(MSWD=0.21，n=15)和(2520±23)Ma(MSWD=0.06，n=12)。第一组年龄(2130±27Ma)的锆石部分内部显示面状分带，边部发育比较亮的变质边，显示变质成因锆石特征，该年龄可解释为黑云角闪斜长片麻岩的峰期变质年龄。第二组年龄(2520±23)Ma的锆石，具有岩浆环带，锆石微量元素分析显示轻稀土元素亏损、重稀土元素富集的左倾配分模式，以及Ce 的正异常和Eu 的负异常[11-12]，显示岩浆锆石特征，表明该年龄为黑云角闪斜长片麻岩原岩岩体侵位年龄(表1)。

4 地质意义

(1)对阿尔金地块南缘构造混杂岩带内的黑云角闪斜长片麻岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb 定年分析，确定黑云角闪斜长片麻岩原岩形成年龄为(2520±23)Ma，变质年龄为(2130±27)Ma。

图5 岩浆锆石(a)和变质锆石(b)的U-Pb 年龄谐和图

表1 黑云角闪斜长片麻岩锆石LA-ICP-MSU-Pb定年结果

测试点号含量/10-6PbThUTh/U同位素比值年龄207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ11513221.720.18330.005612.74340.37580.50410.013826845126612826315923538882.310.1090.00254.76490.10560.31350.0043178441177919175821368881031.170.16660.003310.68660.20570.45990.00725233324961824393141323205571.740.1490.0033.63930.07420.17490.002423353515581610391354091610.670.13150.00337.65080.17670.41830.00621184421912122532761762333211.380.1480.00278.51150.15910.41120.005123243222871722202473836812.280.13280.00326.86710.16230.36970.00532135422094212028258901251701.360.13390.00267.54920.14070.40280.004721503421791721822296499718281.830.05740.00140.24020.0070.030.00075065621961914105547851.800.16630.003711.41540.23750.4910.0066252137255820257529111421282391.870.16330.003810.45270.24140.45740.007525004024762224283312221462741.880.05640.00190.51340.01550.06560.0011478744211041071352861001.160.13220.00466.96780.19060.37940.0125212761210724207358145356741.310.16650.003512.30810.25750.52990.00732524352628202741311563881501.710.10870.00225.04310.10070.33250.004617893718271718502216631031251.220.1320.0046.80690.22520.36890.00682125542087292024321798732403.280.13020.00386.2940.19750.34670.0069210252201828191933181021382451.780.110.00244.9870.1080.32540.0047180039181718181623194042651.540.16860.00610.75780.41370.45850.0122544602502362433532013132617945.510.05420.00130.50040.01190.06640.00093895241284146213349480.960.16470.004710.76010.31580.4720.0092250649250327249240221952454141.690.13120.00296.59890.1580.36130.00562115392059211988272370451824.070.11570.00265.32360.12740.33060.0049189240187321184124241191251851.470.16610.003211.05030.21960.47870.0066252032252719252129251273521500.430.16540.003210.72720.20530.4670.00632522322500182470282688961361.410.16630.003310.88720.21960.47170.00722521332514192491322776751602.140.13120.00436.82060.24020.37290.006211456208831204328285450861.710.16640.003610.74910.22440.46530.006325223625022024632829971561941.250.13460.00296.78620.13620.3630.0052159372084181996243077521803.450.13060.00366.40760.20060.3520.0071210649203328194434

注：LA-ICP-MS U-Pb同位素含量和年龄测试在中国冶金地质总局山东局测试中心完成，使用Andersen 等的软件进行了普通铅校正。

(2)东昆仑北部较多的1800～2000Ma 的年龄信息表明，在古元古代末期发生了一次强烈的构造热事件，并引起金水口岩群的最后固结[13]，黑云角闪斜长片麻岩的变质年龄时代 (2130±27) Ma与该期构造-热事件相吻合。

(3)根据区域资料和作者野外调查工作，显示该黑云斜长片麻岩块来自于阿尔金山结晶基底的阿尔金群，原岩形成年龄为(2520±23)Ma，这也印证了阿尔金山变质基底岩系的形成时代为新太古代—古元古代。