中祁连地块西段青白口系其它...石U-Pb年龄及其地质意义_张金明.pdf

第 6 9 卷第 2 期2 0 2 3 年 3 月地质论评GEOLOGICAL EVIEWVol 69No 2March，2 0 2 3注:本文为青海学者专项(编号:QHS201802)、国家重点研发计划项目(编号:2021YFC2901902)和青海省天峻县苏里地区 1 5 万五幅区域地质调查项目(编号:1212011140088)的成果。收稿日期:2022-05-17;改回日期:2022-07-28;网络首发:2022-08-20;责任编辑:刘志强。Doi:1016509/jgeoreview202208121作者简介:张金明，男，1982 年生，硕士，高级工程师，主要从事区域地质调查工作;Email:271883992 qqcom。通讯作者:陈光庭，男，1988年生，学士，工程师，主要从事区域地质调查工作;Email:780716839 qqcom。中祁连地块西段青白口系其它大坂组英安质凝灰岩 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年龄及其地质意义张金明1，2，3)，陈光庭1，2，3)，才航加1，2，3)1)青海省地质调查院，西宁，810012;2)青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室，西宁，810012;3)青海省遥感大数据工程技术研究中心，西宁，810012内容提要:新元古界青白口系其它大坂组是中祁连地块西段基底岩系之一，对研究中祁连地块元古宙地质构造演化具有重要意义。笔者等通过 1 5 万区调工作在其它大坂组中发现了英安质晶屑岩屑凝灰岩夹层，并对凝灰岩进行了锆石 U-Pb 年代学、岩石地球化学研究。测年结果表明样品中锆石年龄主要分 3 组。结合区域地质资料，笔者等认为第一组锆石(14561524 Ma)和第二组锆石(10181021 M)为外来锆石或/碎屑锆石，分别为物源区中元古代早期 Columbia 超大陆裂解事件和 odinia 大陆聚合事件(格林威尔造山作用)在中祁连地块中的响应;第三组锆石(946964 Ma)的 n(206Pb)/n(238U)加权年龄为 9583 Ma(MSWD=14)，代表英安质凝灰岩的形成时代。岩石地球化学分析表明，其它大坂组英安质晶屑岩屑凝灰岩样品属于过铝质(A/CNK=137175)、高钾(K2ONa2O，K2O=4.48%4.86%)、钙碱性(=0.891.26)火山岩，稀土总量为(149.7156.4)106，(La/Yb)N为 10.1510.61，具负 Eu 异常(Eu=0.620.63)，富集 K、b、Ba、Th 等大离子亲石元素，亏损 Nb、Ti 等高场强元素，显示出与岛弧钙碱性火山岩相似的特点，形成于活动大陆边缘环境，是中祁连地块中新元古代早期 odinia 超大陆形成地质事件的响应。关键词:英安质凝灰岩;其它大坂组;LA-ICP-MS U-Pb 测年;青白口系;中祁连地块西段祁连造山带位于青藏高原北缘，其北侧为阿拉善地块，南侧为柴达木地块，西侧与塔里木地块、敦煌地块相邻，东与西秦岭造山带相接(潘桂棠等，2009)。是一个早期经历超大陆旋回，寒武纪开始受特提斯演化影响经历了俯冲造山、碰撞造山和陆内造山 3 种不同类型的造山作用，中、新生代又被走滑断裂所切断，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(冯益民等，1992;冯益民，1997;葛肖虹等，1999;陆松年等，2009)。祁连造山带因蕴含有丰富的古板块构造演化信息长期以来受到国内外众多学者的高度关注，针对祁连造山带古构造演化方面也取得了一些成果(冯益民等，1996;万渝生等，2003)，由于缺少精确而系统的同位素年代学数据，祁连造山带前寒武纪基底的形成时代及归属一直是长期争论的问题。在形成年代方面早期主要根据上覆地层的时代、少数同位素年龄值和岩石组合的区域对比，认为祁连地块是古元古代末中条旋回结晶基底(青海省地质矿产局，1997;甘 肃 省 地 质 矿 产 局，1997;邢 裕 盛，1989);但近年有学者利用变质火成岩的锆石 U-Pb年龄，结合区域地质背景分析，认为祁连地块的主体形成于 0.811.0 Ga，属晋宁旋回结晶基底(郭进京等，1999，2000;Smith et al，2000)。在地块归属方面早期一些学者认为祁连地块是在加里东期造山作用之前，从华北板块裂解出来的，而后再拼贴回去(邱凤岐，1984;左国朝等，1987;夏林圻等，1991;冯益民等，1996)，近年来，根据地球化学和同位素年代学资料，一些学者认为祁连地块可能为外来的地体，与扬子板块具较强的亲缘性(万渝生等，2003;Wan Yusheng et al，2006;张宏飞等，2006;徐旺春图 1 祁连构造带及邻区地质简图(据青海省地质矿产勘查开发局修改)Fig1 Geological sketch of Qilian structural belt and its adjacent area(modified from the note)等，2007;董国安等，2007;陆松年等，2009;毛小红等，2021;计波等，2021)。由于基底属性和时代的不确定，在一定程度上制约了对整个祁连造山带及祁连洋演化的准确认识。青白口系龚岔群其它大坂组是中祁连地块前寒武纪基底岩系之一，通过前人 1 20 万区调工作和少量科研工作(万渝生等，2003;董国安等，2007)基本查明其它大坂组的空间分布和岩石组合，根据所含微古化石将其时代定位青白口纪。开展的青海省天峻县苏里地区 5 幅 1 5 万区域地质调查工作在其它大坂组中发现了凝灰岩夹层。本文对其开展了岩石地球化学、年代学研究，初步探讨了其原岩岩石成因及其地质构造意义。研究成果不仅有助于正确认识祁连造山带基底的性质、演化过程及其与造山带两侧克拉通块体的时空亲缘关系，而且对于整个中央造山带的区域对比、恢复中国大陆古构造格局与拼贴裂解过程也具有重要的借鉴作用。1地质背景祁连造山带从北到南划分为北祁连造山带、中祁连地块和南祁连造山带 3 个次级构造单元。中祁连地块分别以北祁连蛇绿混杂带和党河南山拉脊山蛇绿混杂岩带与北祁连和南祁连为界。研究区位于中祁连地块西段，地理位置属天峻县苏里乡托莱南山南坡。中祁连地块是一个前寒武系基底和古生代沉积岩系盖层组成的叠瓦状逆冲带(Lu Songnianet al，2002;Wu Huaichun et al，2005;毛小红等，2021)(图 1)，西段元古宙基底一般认为是由古元古界托赖岩群、中元古界托莱南山群和新元古界龚岔群组成(董国安等，2007)，在中新元古代是处于相对稳定的构造演化环境。研究区内出露的地层有长城系南白水河组和青白口系龚岔群其它大坂组，主体为碎屑岩、碳酸盐岩组合，为一套绿片岩相为主的变质岩建造，原岩为一套稳定次稳定型泥砂质碳酸盐沉积组合，基本属层状有序的地层类型;中生代为盖层沉积出露早中三叠世郡子河群切尔玛沟组为一套滨浅海相的细碎屑岩碳酸盐岩建造;新生代渐新世中新世白杨河组为一套山麓河流相的粗碎屑岩建造，下部与老地层呈角度不整合接触;以北西向断裂为主构成区内的基本构造格架，控制岩浆活动、沉积建造形成;少量加里东期酸性侵入岩呈岩株状分布(图 2a)。2地质及岩石学特征21地质特征本次工作在托莱南山南坡达日陇地区对其它大坂组测制了地质剖面(Pm403)(图 2b)，地层受北西向断裂控制呈北西南东向展布，与长城系南白水847地质论评2023 年图 2 中祁连地块西段地质图(a)(据青海省地质调查院修改)及其它大坂组剖面图(b)Fig2 Geological map of the western part，Central Qilian Block(a)(modified from the note)and schematic profileof the Qitadaban Formation(b)河组呈断层接触，岩石组合主要为绢云母千枚岩、变质细砂岩夹泥质粉砂质板岩，凝灰岩呈夹层、透镜体顺层产出(图 3a、b)。剖面中凝灰岩共有两层总厚约 6 m，岩性为浅灰绿色蚀变英安质晶屑岩屑凝灰岩、浅灰色蚀变英安质角砾凝灰岩，岩石均遭受不同程度的蚀变，普遍具片理化构造，局部矿物具定向排列(图 3c)。22岩石学特征蚀变英安质晶屑岩屑凝灰岩:呈浅灰绿色，熔结凝灰结构，假流动构造。由大量晶屑和岩屑被火山灰固结而成(图 3d)。岩屑成分为英安岩、安山岩等，呈棱角次棱角状，部分边部熔蚀为浑圆状，粒径在 0.252.17 mm，含量约为 40%;晶屑以斜长石为主，少量为石英，约占 30%，石英呈棱角状、次棱角状，部分熔蚀成港湾状，粒径为 0.21.48 mm;斜947第 2 期张金明等:中祁连地块西段青白口系其它大坂组英安质凝灰岩 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年龄及其地质意义图 3 中祁连地块西段青白口系其它大坂组英安质凝灰岩野外露头(a)(d)与镜下显微照片(e)(f)Fig3 Field outcrop(a)(d)and micrograph(e)(f)of the dacitic tuff from the Qitadaban Formation，Qingbaikou System，in western part of the Central Qilian Block(e)正交偏光;(f)单偏光;Qz石英;Pl斜长石;Cal方解石(e)crossed polars;(f)single polarized light;Qzquartz;Plplagioclase;Calcalcite长石呈棱角状、次棱角状，边部熔蚀，具聚片双晶，环带发育，粒径为 0.53.0 mm，具绢云母化、碳酸盐化等蚀变;其余为火山灰，约占 30%，已脱玻化为显微粒状长英矿物取代并析出微粒状不透明矿物，一部分则玻化后为绿泥石取代，并受重力压紧，拉长熔结作用而变形，形成定向排列的假流动构造(见图3e、f)。蚀变英安质角砾凝灰岩:浅灰色，具角砾凝灰结057地质论评2023 年图 4 中祁连地块西段青白口系其它大坂组英安质凝灰岩(Pm403 8-1)的锆石 CL 图像Fig4 CL images of zircons from the dacitic tuff(Pm403 8-1)of the Qitadaban Formation，Qingbaikou System，in western part of the Central Qilian Block构，火山碎屑约占 70%，填隙物约占 30%。火山碎屑主要由凝灰碎屑组成，另有部分火山角砾。凝灰碎屑，粒度2 mm，主要由长石和少部分石英组成，斜长石多发生强烈绢云母化蚀变，钾长石多发生强烈粘土化、白云石化蚀变。火山角砾，呈不规则状，粒度多为 25 mm。填隙物主要由火山尘灰组成，多发生绢云母化、白云石化蚀变，分布不均，充填于碎屑之间。3样品采集及测试方法本次选择了在剖面中采集的英安质晶屑岩屑凝灰岩进行了锆石 U-Pb 同位素测年，样品编号为Pm403 8-1，采样点坐标为 E975331，N384952。同时，选择了剖面和路线中采集的镜下鉴定名称为蚀变英安质晶屑岩屑凝灰岩的 4 件样品进行了常量、稀土和微量的地球化学元素测试，以分析凝灰岩地球化学特征及大地构造背景。31地球化学分析测试主量、微量元素测试在湖北省地质实验测试中心完成，主元素分析测试采用 X 荧光光谱法(XF)完成，分析仪器是菲利普 PW2440 型波长色散 X 射线荧光光谱仪，精度为 2%3%。微量及稀土元素采用等离子体质谱法(ICP-MS)和等离子体发射光谱法(ICP-OES)，测试仪器采用热电公司 X2 型电感耦合等离子体质谱仪和 ICAP7400 型电感耦合等离子体原子发射光谱仪。各元素的分析精度按照GS-1GS-12 国家标准物质进行 12 次测量，确定分析方法的准确度和精密度，当元素含量大于 10106时，其精度优于 5%，当元素含量小于 10106时，精度优于 10%。32锆石 U-Pb 年龄测试选择新鲜的英安质晶屑岩屑凝灰岩样品