吉林省小绥河地区蛇纹岩锆石...-Pb年代学研究及地质意义_刘正阳.pdf

书书书第 41 卷第 4 期2022 年 12 月吉林地质JILIN GEOLOGYVol.41No.4Dec.2022文章编号:10012427(2022)0416吉林省小绥河地区蛇纹岩锆石 U Pb 年代学研究及地质意义刘正阳1，李翱鹏2，闫冬2，刘昊天31.吉林省地质矿产勘查开发研究院，吉林 长春130102;2.吉林省地质调查院，吉林 长春130102;3.吉林省地质科学研究所，吉林 长春130012摘要:本文对吉林省中部永吉县小绥河地区蛇绿岩组合中的蛇纹岩进行了锆石 U Pb 定年。小绥河地区出露一套较典型的蛇绿岩，该蛇绿岩组合以超基性蛇纹岩为主。蛇纹岩存在新太古代(2 719 2 787 Ma)、古元古代(2 391 2 450 Ma)、中二叠世(270 3)Ma、早侏罗世(180 185 Ma)和早白垩世(136 2)Ma 五组岩浆锆石年龄以及古元古代(2 435 Ma)变质锆石年龄。其中(270 3)Ma 可能代表了蛇纹岩原岩结晶时代，即小绥河蛇纹岩形成于中二叠世。关键词:小绥河地区;蛇绿岩组合;蛇纹岩;U Pb 定年中图分类号:P588.12文献标识码:A收稿日期:2022-09-20;改回日期:2022-11-24作者简介:刘正阳(1990)，男，吉林辉南人，吉林省地质矿产勘查开发研究院工程师。Zircon U Pb chronology and its geological significance of serpentinitein Xiaosuihe area，Jilin ProvinceLIU Zhengyang1，LI Aopeng2，YAN Dong2，LIU Haotian31.Institute of Geological and Mineral Exploration and Development of Jilin Province，Changchun 130102，Jilin，China;2.Institute of Geological Survey of Jilin Province，Changchun 130102，Jilin，China;3.Institute of Geological Sciences of Jilin Province，Changchun 130012，Jilin，ChinaAbstract:In this paper，zircon U Pb dating of serpentinite in the ophiolite assemblage of Xiaosuihe area，Yongji County ofcentral Jilin Province has been carried out The outcrop of Xiaosuihe area is a set of typical ophiolite，which is mainly composedof ultrabasic ophiolite There are five sets of magmatic zircon ages and Paleoproterozoic(2 435 Ma)metamorphic zircon ages ofophiolite in Neoarchean(2 719 2 787 Ma)，Paleoproterozoic(2 391 2 450 Ma)，Middle Permian(270 3)Ma，Early Ju-rassic(180 185 Ma)and Early Cretaceous(136 2)Ma Among them，(270 3)Ma may represent the crystallization ageof the serpentine protolith，that is，the Xiaosuihe serpentine was formed in the Middle PermianKey words:Xiaosuihe area;ophiolite assemblage;serpentine;U Pb dating0引言超基性岩中，锆石是微量矿物，超基性岩中缺少 Zr 元素并且 Si 不饱和，不利于锆石生长1。然而，在超高压石榴石橄榄岩2、含橄榄石辉石岩3、大洋蛇绿岩型超基性岩4 以及幔源橄榄岩捕掳体5 中都有锆石发现，这些锆石的研究成果，为超基性岩的年代学和岩石构造演化提供了许多有意义的参考资料。虽然超基性岩因为岩石的特殊性，不易生成锆石，并且许多研究发现很多超基性岩中的锆石年龄数据较分散，从老到新的年龄均有存在6，1 5，这样使得确定超基性形成时代和变质时代带来了较大困难。但是通过对超基性岩中的锆石来源以及对其寄主岩石关系的研究，特别是对锆石成因来源的有效判别，可以为寄主岩石的演化提供较多的有效信息7。所以基于超基性岩中的锆石 U Pb 年龄的多解性，将锆石 U Pb 年龄与锆石微量元素特征相结合，合理确定不同年龄代表的地质时代意义，本文选取了吉林省永吉县大绥河镇小绥河地区蛇纹岩为研究对象，进行了 LA LCP MS 锆石 U Pb 测年，探讨了锆石年龄特征及其意义。1地质背景吉林省中部造山带地区属于全球中亚造山带的东段，叠加中新生代滨太平洋活动大陆边缘构造，特别是造山带构造岩浆岩带发育，不同蛇绿混杂岩带普遍被肢解，蛇绿岩及蛇绿混杂岩多呈一定规模的岩块残留在不同类型的中生代或古生代地质体中。吉林中部永吉县小绥河一带，大地构造位置处于伊通依兰断裂以南，张广才岭南段，华北地块北缘以北。区域内出露的地层较简单，主要为上三叠统四合屯组(T3s)流纹岩;下泥盆统二道沟组(D1e)变质粉砂岩。研究区中部出露的蛇绿岩构造岩片，被构造肢解，在平面上表现为透镜体状，大致呈 NE55展布，长约 180 m，宽约 20 150 m，其东缘、北缘皆与以变质粉砂岩为主的下泥盆统二道沟组(D1e)呈断层接触;南西侧被第四系覆盖(图 1)。出露较好地段位于小绥河水库一带，岩性较复杂，蛇纹岩内含铬铁矿，但工业意义不大。图 1研究区地质简图(a)和大地构造位置图(b)Fig.1Geological sketch map(a)and geotectonic setting map(b)of study area1.第四系松散沉积物;2.上三叠统洪四合屯组流纹岩、安山岩;3.下泥盆统二道沟组变质粉砂岩;4.蛇绿岩构造岩片;5.辉绿岩;6.闪长岩;7.闪长玢岩;8.花岗斑岩;9.构造角砾岩;10.变质粉砂岩;11.安山岩;12.流纹岩;13.同位素采样点位置及编号。2研究区地质特征及岩石组合本次对小绥河地区蛇绿岩进行系统剖面测制。根据剖面测制判断，小绥河地区出露的为一套较典型的蛇绿岩组合。该剖面位于小绥河水库北东，起点坐标为 X=0527597、Y=4858594，剖面由北西向南东测制，两端均与变质粉砂岩呈断层接触，后期构造作用强烈，蛇绿岩各个岩性层均为构造接触，总体面理产状北西倾(图 2)，由剖面可见，小绥河蛇绿岩以超基性蛇纹岩为主，此外见有透闪2吉林地质第 41 卷石岩、辉长岩、辉绿岩、滑石岩和闪长岩等，并伴生有豆荚状铬铁矿和钠长石英蚀变岩。与完整的蛇绿岩套层序比较，本区岩石组合完整度不高，且层序混乱。图 2吉林省永吉县市小绥河地区蛇绿构造混杂岩实测地质剖面Fig.2Measured geological section of ophiolite tectonic melange in Xiaosuihe area，Yongji County Jilin Province1.下泥盆统二道沟组变质粉砂岩;2.花岗斑岩、流纹斑岩;3.闪长岩脉;4.断层及构造方向;5.构造角砾岩;6.硅化、褐铁矿化;7.孔雀石化、方解石化;8.铬铁矿点;9.蛇纹岩、透闪石岩;10.辉绿玢岩;11.石英钠长蚀变岩;12.霏细斑岩;13.滑石岩;14.闪长岩;15.同位素采样点位置及编号。3测试方法与测试结果3.1 样品采集及测试方法样品 XSH TW1 采自吉林市小绥河村南东 0.5km 处(1261953.2E，435141.0N)，为蛇纹岩(岩块)。新鲜面暗绿色(图 3F)，自形半自形结构他形粒状结构，片状纤状变晶结构，稠密浸染状构造。岩石由铬铁矿，蛇纹石和菱镁矿组成。铬图 3小绥河蛇绿岩野外露头照片Fig.3Field outcrop photos of ophiolite in Xiaosuihe areaA.蛇纹岩与钠长斑岩呈断层接触;B.霏细斑岩侵入到辉绿玢岩和闪长岩中;C.辉长岩;D.闪长岩与蛇纹岩呈断层接触;E.流纹斑岩与蛇纹岩呈断层接触;F.蛇纹岩。3第 4 期刘正阳，等:吉林省小绥河地区蛇纹岩锆石 U Pb 年代学研究及地质意义铁矿自形半自形为主，少量他形粒度，粒度 0.5 1.5 mm，碎裂纹发育，沿着裂纹填充交代磁铁矿细脉，整体呈浸染状构造，体积分数 45%;蛇纹石:纤状，片状变晶结构，集合体揉皱变形，分布于铬铁矿晶粒间，体积分数 50%;菱镁矿:填隙粒状变晶，分布于铬铁矿晶粒间，体积分数 5%。显微结构特征见图 4F。图 4小绥河蛇绿岩镜下照片特征Fig.4Microphotographs features of ophiolite in Xiaosuihe areaA.蛇纹岩与钠长斑岩呈断层接触;B.霏细斑岩侵入到辉绿玢岩和闪长岩中;C.辉长岩;D.闪长岩与蛇纹岩呈断层接触;E.流纹斑;F.蛇纹岩。锆石的分选工作在河北省廊坊区域地质调查研究所实验室完成。选样之前，对样品进行剥皮并清洗干净，并在整个选样流程过程中，尽可能避免外界环境污染，以保证得到的锆石真实可靠。样品分选出 9 粒锆石，见图 5。锆石样品的制靶、反射光、阴极发光图像采集以及锆石 U Pb 年龄测定和锆石微量元素分析均在武汉上谱分析科技有限责任公司完成。本次工作对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量、同位素比值和年龄计算等)采用软件 ICPMSDataCal 完成。锆石样品的 U Pb 年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算采用 Isoplot8 完成，普通铅校正使用 Anderson 给出的程序计算。分析数据及锆石 U Pb 谐和图给出误差为 1，表示 95%的置信度。3.2 锆石图像特征及 U Pb 定年结果小绥河地区蛇绿岩样品中共分选出 9 颗锆石，测定了10 个年龄点(图5a，图6)，U Pb 分析结果表见表 1。对于年龄 1 000 Ma 的数据采用207Pb/206Pb的值作为结果，年龄 1 000 Ma 的数据采用206Pb/238U 的值作为结果。10 个锆石 U Pb 年龄介于 136 2 787 Ma 之间，其谐和年龄可以划分为 5 个年龄段(图 6a):早白垩世年龄(136 2)Ma;早侏罗世年龄(180 185 Ma);中二叠世年龄(270 3)Ma;古元古代年龄(2 391 2 450Ma)及新太古代年龄(2 719 2 787 Ma)。其中早白垩世锆石(XSH 1 1)呈自形长柱状，在 CL图像上显示出较窄的震荡环带，Th/U 比值为 0.73(0.2)，具有典型中酸性岩浆锆石特征;早侏罗世锆石(XSH 1 6、XSH 1 8、XSH 1 11)年龄为(180 185 Ma)，其206Pb/238U 的加权平均年龄为(183 2)Ma(图6b)，3 颗锆石呈自形 半自 形 柱 状，在 CL 图 像 上 显 示 扇 形 震 荡 环带，Th/U比值介于0.76 0.91之间(0.2)，为4吉林地质第 41 卷图 5小绥河地区蛇纹岩锆石阴极发光图像(a)和锆石 Th/U 比值/U Pb 年龄变异图(b)Fig.5Zircons cathodoluminescence(CL)images(a)and zircon Th/U radios/U Pb age variation diagrams(b)ofserpentinites