祁連造山帶東段葫蘆島組變質(zhì)碎屑鋯石u-pb年代學及其地質(zhì)意義

祁連造山帶東段葫蘆島組變質(zhì)碎屑鋯石u-pb年代學及其地質(zhì)意義

0成巖年齡及構(gòu)造意義沉積盆地的形成是內(nèi)、外動力地質(zhì)作用的綜合結(jié)果。盆地碎屑不僅是盆地沉積和構(gòu)造發(fā)育的直接證據(jù)和重要標志，也是對區(qū)域構(gòu)造背景下物源區(qū)和沉積盆地有機結(jié)合分配的產(chǎn)物，記錄了土地變化、山結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的形成和與環(huán)境相互作用的歷史。通過沉積盆地碎屑沉積物分析示蹤源區(qū)來恢復再造造山過程、造山事件,進而探討區(qū)域構(gòu)造演化及構(gòu)造格局已成為當前地學研究的熱點。根據(jù)沉積巖碎屑鋯石年齡分布確定碎屑沉積巖物質(zhì)來源、沉積時代和形成構(gòu)造環(huán)境,具有其他方法不可替代的長處,已成為大陸動力學研究的新方法和突破口。盆地碎屑沉積物中的鋯石不但分布廣泛,而且穩(wěn)定性極強,是目前已知礦物同位素體系中封閉溫度最高的礦物(封閉溫度高達900℃),即使巖石受過部分熔融或區(qū)域變質(zhì)作用的影響,也不會把鋯石中的所有源區(qū)信息全部丟失。因此,不同來源鋯石的形態(tài)、成分組成及年齡就成為示蹤源區(qū),反演區(qū)域構(gòu)造演化的重要探針。盆地碎屑沉積物既是盆地沉積和構(gòu)造演化的直接證據(jù)和重要標志,也是區(qū)域構(gòu)造背景控制下的物源區(qū)與盆地沉積有機結(jié)合配置的產(chǎn)物,記錄了盆-山構(gòu)造格局形成及與周圍環(huán)境相互作用的演化歷史。研究區(qū)所處位置為西秦嶺北緣與祁連造山帶的結(jié)合部位,是“中央造山帶”東西銜接的關(guān)鍵地段,在大地構(gòu)造位置上是古亞洲構(gòu)造域和特提斯構(gòu)造域交匯過渡與轉(zhuǎn)換的特殊部位,對大陸動力學研究具有十分重要的科學意義。祁連造山帶在古生代期間的構(gòu)造和古地理格局發(fā)生了重大變革,不同時期沉積盆地中沉積地層保存著其形成和演化的地質(zhì)記錄。在祁連造山帶東段葫蘆河流域的秦安—清水地區(qū),分布有一套低角閃巖相-綠片巖相變質(zhì)陸緣碎屑巖組合,總體呈西寬東窄的楔形展布(圖1),其北側(cè)以區(qū)域韌性斷層與早古生代紅土堡巖組變質(zhì)基性火山巖系相鄰,南側(cè)以新陽—元龍區(qū)域韌性剪切構(gòu)造帶與古元古代秦嶺巖群/牛頭河巖群毗鄰,但因第四系和新近紀地層覆蓋和花崗巖體侵入而斷續(xù)延伸。由于其已經(jīng)發(fā)生區(qū)域變質(zhì)變形作用,缺少古生物依據(jù)和同位素年代學依據(jù),長期以來對其時代劃分和認識極為不同,影響了對祁連造山帶東段構(gòu)造格局及其演化的正確認識。本文在重新厘定祁連造山帶東段元古宙和早古生代構(gòu)造巖石地層單位基礎(chǔ)上,對分布于葫蘆河流域的狹義葫蘆河群變質(zhì)碎屑巖進行了碎屑鋯石U-Pb年代學研究,進一步限定了葫蘆河群的形成時代和物源特征,為深入探討祁連造山帶東段早古生代構(gòu)造格局和演化及與秦嶺造山帶構(gòu)造交接關(guān)系提供了重要地質(zhì)依據(jù)。1區(qū)域地質(zhì)蓋數(shù)1.1葫蘆河群形成時代葫蘆河群來源于葫蘆河組,而葫蘆河組名稱最早由甘肅西秦嶺隊張慶昌等于1963年創(chuàng)名,創(chuàng)名地點在秦安縣葫蘆河下游地段,系指“葫蘆河南段的一套以紫灰色、灰黑色石英片巖夾泥質(zhì)板巖、變砂巖、局部有注入片麻巖為主的地層部分”,命名為葫蘆河組,并與天水社棠—關(guān)子鎮(zhèn)一帶的中深變質(zhì)巖系地層(余家峽組)統(tǒng)歸為牛頭河群,時代劃歸古元古代。甘肅省隴東地質(zhì)隊于1963年將葫蘆河流域的該套淺變質(zhì)地層劃歸為下震旦統(tǒng),并進一步劃分為4個巖組。甘肅省區(qū)測二隊于1971年完成的1∶20萬秦安幅地質(zhì)圖將該套中淺變質(zhì)碎屑巖及變質(zhì)火山巖地層按照正常地層層序劃歸震旦系下統(tǒng),并自北往南由老到新劃分為5個巖組(第一巖組為下火山巖組、第二巖組為大理巖組、第三巖組為泥質(zhì)碎屑巖組、第四巖組為上火山巖組、第五巖組為碎屑巖組),其與隴東地質(zhì)隊劃分的差別在于將其劃分的第二巖組泥質(zhì)碎屑巖-碳酸鹽巖組再細分為大理巖組和泥質(zhì)碎屑巖組。張明書等于1974年因在莊浪縣王家高原地區(qū)變質(zhì)砂巖夾灰?guī)r小扁豆體中采集到早中志留世珊瑚化石,而將秦安縣北葫蘆河流域楊家寺—李家河—陳家河之間的淺變質(zhì)砂巖、千枚巖夾變質(zhì)火山巖、火山碎屑巖夾灰?guī)r的地層命名為葫蘆河群,時代定為晚奧陶世—志留紀。甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局在甘肅省區(qū)域地質(zhì)志中,則將“葫蘆河群”對比為蘭州榆中地區(qū)的中元古代“興隆山群”,并進一步劃分為下火山巖組、碎屑巖組、上火山巖組三個組,時代確定為長城紀,而將本文所稱的葫蘆河群下巖組對比為前長城系(即牛頭河群的一部分)。宋志高等也采用葫蘆河群一名,并進一步劃分為三個巖組,即下部寒武系泥質(zhì)碎屑巖組、中部奧陶系火山巖組、上部志留系碎屑巖組。張維吉等通過對葫蘆河剖面的詳細研究,將原葫蘆河群層序重新劃分為震旦系葫蘆河群和上奧陶統(tǒng)陳家河群,兩者之間呈不整合接觸關(guān)系,并且確定總體地層層序是由南向北由老到新,與前人劃分的地層層序正好相反。葫蘆河群則進一步劃分為下部變質(zhì)碎屑巖組和上部變基性火山巖組,陳家河群進一步劃分為下部碎屑巖—碳酸鹽巖組和上部酸性火山巖組。甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局地質(zhì)科學研究所(1)完成的1∶5萬張家川幅、恭門鎮(zhèn)幅、清水縣幅、山門鎮(zhèn)幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查基本沿用了張維吉等劃分方案,但將葫蘆河群時代重新厘定為青白口紀,將陳家河群時代重新厘定為震旦—寒武紀。由此可見,對葫蘆河群的時代認識有古元古代、中元古代、新元古代、青白口紀、震旦紀、寒武紀等(表1)?？傮w來看,除了陳家河群有時代依據(jù)外,其他變質(zhì)地層均無確切的時代依據(jù)。長安大學地質(zhì)調(diào)查研究院(2004)(1)在進行1∶25萬天水市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中,依據(jù)葫蘆河流域變質(zhì)地層巖石組合特征、火山巖性質(zhì)及其變質(zhì)變形特征,在前人研究基礎(chǔ)上,進一步將原葫蘆河群分解為新元古代葫蘆河群、早古生代紅土堡巖組基性火山巖系、早古生代陳家河群3個部分(表1)。這里的葫蘆河群僅指秦安縣葫蘆河下游地段出露的淺變質(zhì)碎屑巖地層,并進一步劃分為兩個巖組。下巖組分布于葫蘆河下游秦安縣以南的后川—鄭川以及清水縣南牛頭河流域,主要為灰色-深灰色黑云母石英片巖、二云母石英片巖夾少量榴云片巖及變質(zhì)石英砂巖,巖石片理發(fā)育,變形較強,變質(zhì)程度較高,可達低角閃巖相,原生層理基本被片理所置換。上巖組分布于葫蘆河下游秦安縣鄭川—楊家寺區(qū)域,向東延伸至清水縣逐漸構(gòu)造尖滅,主要為紫灰色-深灰色黑云母石英片巖/千枚巖、絹云母石英千枚巖夾千枚狀粉砂巖、石英細砂巖,其原巖主要為碎屑巖(砂巖、雜砂巖、泥質(zhì)砂巖等),巖石片理較發(fā)育,但原生層理大部分地段仍有殘留,局部保留有成分韻律層,顯示復理石沉積特點。1.2古—區(qū)域地質(zhì)概況葫蘆河群位于祁連造山帶東段地區(qū)渭河北側(cè)的秦安—清水一帶。由于該地質(zhì)體西側(cè)的甘谷—通渭—秦安地區(qū)大面積分布有新生代黃土沉積而使前中生代地層和巖漿巖被覆蓋,因此關(guān)于該地區(qū)地層劃分及時代確定以及在大地構(gòu)造歸屬上如何劃分及與祁連造山帶中諸構(gòu)造單元如何銜接、與南側(cè)秦嶺造山帶如何連接對比等一系列重要地質(zhì)問題存在不同的認識[8,13,14,15,16,17,18,19,20]。根據(jù)最新地質(zhì)調(diào)查成果,莊浪以南的隴東地區(qū)自北而南出露有5套構(gòu)造巖石地層單位(2)(圖1):(1)古元古界隴山巖群為一套中深變質(zhì)的長英質(zhì)-富鋁片麻巖-大理巖-鈣硅酸粒巖-斜長角閃巖-長英質(zhì)片巖組合,其中可能包含有不同時代的花崗質(zhì)片麻巖,包括形成于1803Ma的長寧驛花崗質(zhì)片麻巖,隴山巖群很可能是新太古—古元古代形成的,并經(jīng)歷了2500Ma、2350Ma和1900Ma的巖漿事件和變質(zhì)事件;(2)早古生代陳家河群是從原葫蘆河群中解體出來的巖石地層單位,為一套淺變質(zhì)中酸性火山巖(北側(cè))和陸緣碎屑巖沉積組合(南側(cè)),有限的古生物化石和同位素年代學資料表明其主體形成于中晚奧陶世,其中的中酸性火山巖包括同成分火山碎屑巖具有島弧鈣堿性地球化學特征,已獲得清水縣新城地區(qū)中酸性火山巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(447.4±8.5)Ma;(3)早古生代紅土堡巖組變質(zhì)基性火山巖系也是從原葫蘆河群中解體出來的構(gòu)造巖石地層單位,主要由綠片巖相變質(zhì)玄武巖組成,夾有少量深水硅質(zhì)巖,普遍發(fā)育有枕狀構(gòu)造,同時發(fā)育有同成分同時代的輝綠巖墻,具有IAB、MORB和WPB的多重地球化學特征,表明其形成于匯聚板塊邊緣的板內(nèi)裂陷-小洋盆構(gòu)造環(huán)境,其中變玄武巖的全巖Sm-Nd等時線年齡為(463±38)Ma(MSWD=0.26),全巖Rb-Sr等時線年齡為(484±32)Ma,紅土堡地區(qū)變玄武巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(443.4±1.7)Ma,表明其形成于奧陶紀;(4)狹義的葫蘆河群為原葫蘆河群解體分解后的所余部分,主要由中淺變質(zhì)碎屑沉積巖組成,具有復理石沉積特點,其時代原劃歸為古元古代、中新元古代、青白口紀、震旦紀或寒武紀等,現(xiàn)依據(jù)本文最新的碎屑鋯石定年研究確定為志留紀;(5)古元古界牛頭河群/秦嶺巖群主要為中深變質(zhì)的長英質(zhì)片麻巖-富鋁片麻巖-大理巖-鈣硅酸粒巖組合,其中包含有較多的新元古代花崗質(zhì)片麻巖。上述各構(gòu)造巖石地層單位之間均呈構(gòu)造接觸關(guān)系。此外,該地區(qū)分布有較多的規(guī)模不等的加里東期閃長巖體和花崗巖體以及印支期塊狀花崗巖體(圖1),其中侵位于隴山巖群中的張家川地區(qū)閆家店石英閃長巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(440.2±0.92)Ma,SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(441±10)Ma,陜西境內(nèi)隴縣地區(qū)位于隴山巖群中的王家岔石英閃長巖體和新街花崗質(zhì)片麻巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測年結(jié)果分別為(454.7±1.7)Ma和(447.7±5.4)Ma(MSWD=4.8),清水地區(qū)黃門川花崗閃長巖體的年齡為(440.5±4.4)Ma(MSWD=0.95),天水地區(qū)社棠北側(cè)草川鋪花崗巖體SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(434±10)Ma(MSWD=0.43)。2測試程序與方法本次工作為了獲取葫蘆河群中變質(zhì)碎屑巖的形成時代,采用LA-ICP-MS法對變質(zhì)碎屑巖中的碎屑鋯石進行U-Pb同位素年齡測試。2個樣品(HLH03和HLH04)分別采自秦安縣北側(cè)的楊家寺(葫蘆河群上巖組)和秦安縣南側(cè)的葫蘆河下游(葫蘆河群下巖組),采樣點地理坐標分別為N34°59′23.3″、E105°39′15.1″和N34°45′51.4″、E105°33′59.9″,巖性分別為變質(zhì)細砂巖和黑云母石英片巖(變質(zhì)砂巖)。所采測年樣品在陜西省地勘局區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)研究院采用常規(guī)方法粉碎至0.180~0.154mm(80~100目),并用常規(guī)浮選方法進行分選,得到>400粒鋯石后,再在雙目鏡下挑選出晶形和透明度較好的鋯石顆粒作為測定對象。將鋯石顆粒粘在雙面膠上,然后用無色透明的環(huán)氧樹脂固定,待環(huán)氧樹脂充分固化后,對其表面進行拋光至鋯石內(nèi)部暴露,然后進行鋯石顯微(反射光和透射光照相)、陰極發(fā)光(CL)顯微圖像研究及LA-ICP-MS分析。鋯石的反射光和透射光顯微照相以及陰極發(fā)光(CL)顯微照相在中國地質(zhì)科學院北京離子探針中心掃描電鏡及陰極發(fā)光實驗室完成。陰極發(fā)光(CL)顯微照相采用日立HITACHIS3000-N型掃描電子顯微鏡和GATAN公司Chroma陰極發(fā)光探頭進行鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析研究。測試點的選取首先根據(jù)鋯石反射光和透射光顯微照片進行初選,再與CL照片反復比對,力求避開內(nèi)部裂隙和包裹體,以期獲得較準確的年齡信息。鋯石原位U-Pb同位素年齡分析在西北大學大陸動力學國家重點實驗室的LA-ICP-MS儀器上用標準測定程序進行。分析儀器為Elan6100DRC型四極桿質(zhì)譜儀和Geolas200M型激光剝蝕系統(tǒng),激光器為193nmArF準分子激光器。激光剝蝕斑束直徑為30μm,激光剝蝕樣品的深度為20~40μm。鋯石年齡計算采用國際標準鋯石91500作為外標,元素含量采用美國國家標準物質(zhì)局人工合成硅酸鹽玻璃NISTSRM610作為外標,29Si作為內(nèi)標元素進行校正。樣品的同位素比值和元素含量數(shù)據(jù)處理采用GLITTER(4.0版,MacquarieUniversity)軟件,并采用Andersen(2002)軟件對測試數(shù)據(jù)進行普通鉛校正,年齡計算及諧和圖采用ISOPLOT(2.49版)軟件完成。詳細的實驗原理和流程及儀器參數(shù)見文獻[39-40]。按照碎屑鋯石年齡分布范圍,對于年齡>1000Ma的鋯石,由于含大量放射性成因Pb,因而采用207Pb/206Pb表面年齡;但對于年齡<1000Ma的鋯石,由于可用于測量的放射性成因Pb含量低和普通Pb校正的不確定性,因而采用更為可靠的206Pb/238U表面年齡[4,5,41,42,43,44,45,46]。3碎屑中的鋯特征和年齡譜3.1巖漿成因鋯石特征圖2是樣品(HLH03、HLH04)中選取的代表性鋯石的CL圖像。鋯石多為淺黃色-無色透明,多呈短柱狀、半截錐狀、柱狀晶體、渾圓狀等,粒度多為80~150μm。陰極發(fā)光圖像表現(xiàn)出典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)等,屬于巖漿結(jié)晶產(chǎn)物[5,41,42,43,44,45,46](圖2)。由圖可見,鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復雜,成因類型多樣。部分鋯石具有殘留的核部,為繼承核或捕獲核。部分鋯石顆粒具有窄的淺色邊,但核部仍顯示出清晰的巖漿環(huán)帶特征,表明淺色邊為變質(zhì)的增生邊[5,41,42,43,44,45,46]。從鋯石形態(tài)上可以判斷,這些鋯石包含了多種成因類型的鋯石,而不同性質(zhì)的鋯石反映了其物源區(qū)的復雜性。表2是樣品(HLH03、HLH04)測試得到的同位素比值和年齡數(shù)據(jù)。對樣品(HLH03、HLH04)分別測定了60顆鋯石微區(qū)同位素年齡數(shù)據(jù),絕大部分具有諧和的U-Pb同位素年齡。在樣品HLH03、HLH04中分別剔除了2個和6個極不諧和年齡的數(shù)據(jù)(顆粒小,測試時已擊穿),對其余的58個和54個總共112個同位素年齡數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計工作。由表2和圖2可見,鋯石Th含量為(30.62~1333.98)×10-6,U含量為(48.33~2814.36)×10-6,且Th、U含量呈現(xiàn)較好的正相關(guān)關(guān)系,具有較高的Th/U比值(0.42~11.04),表明了巖漿成因為主的鋯石特征。研究表明,巖漿鋯石的Th/U值一般高于0.4,變質(zhì)成因鋯石的Th/U值一般低于0.1,而這些測點多位于明顯的巖漿環(huán)帶上,顯示了巖漿成因鋯石特征。樣品HLH03中所測得的最年輕鋯石年齡和最古老鋯石年齡分別為426Ma和2594Ma,樣品HLH04中所測得的最年輕鋯石年齡和最古老鋯石年齡分別為430Ma和2872Ma。3.2碎屑鋯石年齡譜特征從圖表(圖3、圖4、表2)中可以看出,葫蘆河群上巖組合下巖組的2個變質(zhì)砂巖樣品的碎屑鋯石年齡譜分布范圍非常相似。上巖組樣品(HLH03)中主要有426~579Ma、740~978Ma、1006~1756Ma、2053~2594Ma4組年齡。其中426~579Ma年齡組有13顆鋯石,約占總體的22.4%,可細分為426~448Ma、493~579Ma兩個亞組年齡段,峰值分別為436Ma和547Ma;740~978Ma年齡組有20顆鋯石,約占總體的34.5%,可細分為740~799Ma、862Ma、906~978Ma三個亞組年齡段,峰值分別為785Ma和949Ma;1006~1756Ma年齡組有13顆鋯石,約占總體的22.4%,可細分為1006~1400Ma、1344~1756Ma兩個亞組年齡段,峰值分別為1025Ma和1540Ma;2053~2594Ma年齡組有12顆鋯石,約占總體20.7%,峰值年齡為2375Ma。下巖組樣品(HLH04)中也主要有430~595Ma、738~981Ma、1000~1913Ma、2279~2872Ma4組年齡。其中430~595Ma年齡組有11顆鋯石,約占總體的20%,可細分為430~487Ma、549~595Ma兩個亞組年齡段,峰值年齡分別為447Ma和567Ma;738~981Ma年齡組有22顆鋯石,約占總體的40%,可細分為738~779Ma、839~850Ma、902~981Ma3個亞組年齡段,峰值年齡分別為757Ma、843Ma和948Ma;1000~1913Ma年齡組有12顆鋯石,約占總體的21.8%,可細分為1000~1197Ma、1243~1913Ma兩個亞組年齡段,峰值年齡分別為1040Ma和1649Ma;2279~2872Ma年齡組有10顆鋯石,約占總體的18.2%,可細分為2279~2577Ma(峰值年齡為2441Ma)、2872Ma兩個亞組年齡段。從葫蘆河群南北分布的上下兩個巖組的碎屑鋯石年齡譜特征來看(圖4、圖5),盡管上下兩個巖組在變質(zhì)程度上有比較大的差異,但年齡譜特征完全相同,因此應(yīng)屬于同一巖群單位,完全可以合并討論有關(guān)問題。葫蘆河群上巖組中碎屑鋯石(樣品HLH03)的最小年齡組是426~448Ma,5個樣品加權(quán)平均年齡是(436±10)Ma,下巖組中碎屑鋯石(樣品HLH04)的最小年齡組是430~487Ma,8個樣品加權(quán)平均年齡是(447±15)Ma?？紤]到清水地區(qū)侵入于葫蘆河群中的草川鋪花崗巖體的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(434±10)Ma(MSWD=0.43)。因此,我們把葫蘆河群的沉積時代限定為447~434Ma,其主體形成時代為早志留世。4關(guān)于碎屑鋯的年齡譜信息4.1葫蘆河群形成時代與構(gòu)造環(huán)境的關(guān)系在葫蘆河群2個研究樣品中,該期年齡占較大的比例,總共有24顆鋯石同位素年齡屬加里東期(426~595Ma),約占總體(113顆)的21.2%,峰值為479Ma。該年齡組代表的是加里東期構(gòu)造巖漿熱事件的年齡譜。該年齡組可進一步細分為426~493Ma、527~595Ma兩個年齡段,峰值分別為445Ma和559Ma,分別對應(yīng)奧陶紀—中志留世和震旦紀—早寒武世。在葫蘆河群北側(cè)出露有紅土堡巖組變基性火山巖系,兩者平行展布,變玄武巖的全巖Sm-Nd等時線年齡為(463±38)Ma(MSWD=0.26)、全巖RbSr等時線年齡為(484±32)Ma(1),變玄武巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(443.4±1.7)Ma。陳家河群變質(zhì)中酸性火山巖處于紅土堡巖組基性火山巖系北側(cè),呈帶狀分布于秦安縣張家川—胡川—清水后川峽—新城—湯峪河一帶,原巖為中酸性火山巖,李王曄獲得其SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(447±8)Ma和(448±8)Ma。清水地區(qū)黃門川花崗巖體侵位于陳家河群中,巖性主要為花崗閃長巖,其LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(440.5±4.4)Ma。王家岔閃長巖體侵位于變質(zhì)基底隴山巖群中,分布于隴縣王家岔、店子上一帶,呈北西向帶狀分布,巖性為中粒石英閃長巖,其LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(454.7±1.7)Ma。閻家店閃長巖體位于張家川—恭門—閆家店—馬鹿鎮(zhèn)地區(qū),主要巖石類型為石英閃長巖,形成年齡為(440.2±0.92)Ma和(441±10)Ma。新街花崗質(zhì)片麻巖套分布于陜西省隴縣東部新街掌里溝一帶,呈北西向展布,其形成年齡為(447±5.4)Ma。上述巖體構(gòu)造位置屬秦、祁結(jié)合部位的北祁連造山帶東端。在北祁連造山帶其余地段亦存在大量的加里東期的巖漿巖體,吳才來等對北祁連造山帶中段的柯柯里巖體、金佛寺巖體、野馬咀花崗巖、民樂窯溝花崗閃長巖和牛心山花崗巖進行了SHRIMP鋯石U-Pb年代學研究工作,獲得柯柯里巖體中石英閃長巖和斜長花崗巖的年齡分別為(500.7±4.6)Ma和(512.4±1.8)Ma;金佛寺巖體主要巖石類型為二長花崗巖,形成年齡為(424.1±3.3)Ma;野馬咀花崗巖形成年齡為(507±3.4)Ma;民樂窯溝花崗閃長巖和牛心山花崗巖的形成年齡為(463.2±4.7)Ma和(507±3.4)Ma。在北祁連造山帶中分布有早古生代蛇綠巖,如九個泉蛇綠巖、老虎山蛇綠巖和玉石溝—東草河蛇綠巖,夏小洪等獲得九個泉蛇綠巖中輝長巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(490±5.1)Ma,曾建元等報道了北祁連東草河蛇綠巖中輝長巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(497±7)Ma,史仁燈等報道玉石溝蛇綠巖中輝長巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(550±17)Ma。此外,在隴山地區(qū)出露有一定數(shù)量的加里東期基性巖墻群,呈北西向近平行展布,巖性為灰綠色斜長角閃巖、輝長巖等,如出露于隴縣鐵佛寺鄉(xiāng)掃帚溝和關(guān)山溝的兩條平行展布的基性巖墻,陳雋璐等獲得其LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為(442.8±11)Ma和(440±1.7)Ma;何世平等從北祁連造山帶東端角閃巖相變質(zhì)的隴山巖群中解體出一套綠片巖相變質(zhì)的火山巖系,原巖為中基性火山巖、輝綠巖及少量酸性火山巖,獲得斜長角閃巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(452.8±1.7)Ma。因此,葫蘆河群中(426~493)Ma年齡組應(yīng)與北祁連造山帶奧陶紀時期的構(gòu)造巖漿活動有關(guān)(表3)。在葫蘆河群南側(cè)地區(qū),由于早古生代西秦嶺微地塊沿武山—天水構(gòu)造帶向北俯沖,產(chǎn)生了一系列構(gòu)造巖漿活動,在西秦嶺北緣構(gòu)造帶廣泛發(fā)育有加里東期俯沖-碰撞型花崗質(zhì)巖漿巖[54,55,56,57,58,59,60]。如在天水黨川地區(qū)侵位于古元古界秦嶺巖群和奧陶系草灘溝群中的黨川花崗巖體,其LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(438±3)Ma;分布于天水百花林場—散岔一帶的百花中基性巖漿雜巖體,為島弧環(huán)境下形成的輝石巖-輝長(閃長)巖-閃長巖-石英閃長巖巖漿組合,獲得輝長巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(434.6±1.5)Ma,主體形成時代為晚奧陶世末或早志留世初期;分布于鳳縣以東的紅花鋪花崗巖體,呈長條狀東西向展布,巖石類型為英云閃長巖,其LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(450.5±1.8)Ma;位于陜西鳳縣唐藏一帶的唐藏花崗巖體呈不規(guī)則巖株狀侵入于下古生界丹鳳巖群變質(zhì)火山巖-碎屑巖之中,巖石類型主要為石英閃長巖,陳雋璐等獲得其LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(454.7±1.9)Ma;分布于寶雞巖基南側(cè)巖灣一帶巖灣蛇綠混雜巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(483±13)Ma;分布于天水關(guān)子鎮(zhèn)的流水溝巖漿雜巖體主要分布于關(guān)子鎮(zhèn)長溝—流水溝、甘谷雙場下—武山武家河一線,巖石類型為變輝長巖、變輝長閃長巖和變閃長巖,其TIMS法和LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為(507.5±3.0)Ma和(545±13)Ma;李王曄等對關(guān)子鎮(zhèn)一帶出露在不同地區(qū)的巖漿巖通過鋯石SHRIMP微區(qū)測年,獲得關(guān)子溝口變閃長巖的鋯石U-Pb年齡為(517±8)Ma,流水溝變輝長巖的鋯石U-Pb年齡為(534±9)Ma。裴先治等獲得了分布于天水西的關(guān)子鎮(zhèn)蛇綠巖中輝長巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(499.7±1.8)Ma,楊釗等報道了在關(guān)子鎮(zhèn)東溝輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(471±1.4)Ma,并以此代表關(guān)子鎮(zhèn)蛇綠巖的形成時代。資料表明,在秦嶺巖群中也發(fā)育有大量早古生代的深熔淡色脈體,具中粒花崗結(jié)構(gòu),陸松年等對其進行研究,獲得其TIMS鋯石U-Pb年齡為(499.3±4.3)Ma。陳強等在秦嶺西段陜西太白地區(qū)秦嶺巖群片麻巖中識別出十字石+藍晶石+石榴石變質(zhì)巖組合,得到電子探針化學年齡為(520±23)Ma,屬于晚泛非造山運動的記錄。上述構(gòu)造巖漿事件年齡和本次研究的加里東期年齡譜之間的關(guān)系,顯示了426~493Ma年齡組與中南祁連微地塊加里東期向北俯沖碰撞產(chǎn)生一系列構(gòu)造巖漿事件的年齡具有很好的相關(guān)性,亦顯示了該期年齡組與西秦嶺微地塊加里東期向北俯沖碰撞產(chǎn)生的巖漿事件在時間上具有較好的對應(yīng)性(表3)。證實了西秦嶺北緣構(gòu)造帶和北祁連造山帶為早志留世葫蘆河群沉積提供物源的可能性,且提供了大部分的碎屑物質(zhì)成分。根據(jù)Enkelmann等的研究,祁連造山帶弧巖漿巖的鋯石U-Pb年齡集中在425~480Ma。同時,在葫蘆河群中還有527~595Ma年齡組與“泛非造山運動”的時限(600~550Ma)有關(guān),表明在北祁連造山帶和西秦嶺北緣構(gòu)造帶中的泛非造山事件中的巖漿物質(zhì)也為葫蘆河群提供了碎屑物質(zhì)成分。4.2la-icp-ms鋯石u-pb年齡在葫蘆河群2個研究樣品中,該期年齡占最大的比例,總共有42顆鋯石同位素年齡屬新元古代(738~981Ma),約占總體(113顆)的37.2%,峰值為887Ma。在本次研究的碎屑鋯石年齡中,新元古代年齡組所占的比例較加里東期的相對較多。該期碎屑鋯石年齡組又可細分為738~799Ma(10顆)、839~862Ma(4顆)和902~981Ma(28顆)3個年齡段,峰值分別為768Ma、848Ma和948Ma,以902~981Ma年齡組為主。新元古代時期受全球Rodinia超大陸匯聚和裂解的影響,在祁連造山帶和西秦嶺北緣產(chǎn)生一系列構(gòu)造巖漿活動。資料顯示,中祁連地塊湟源巖群中侵入有TIMS法鋯石U-Pb年齡為(917±12)Ma的向河巖體;董國安等報道了青海湖以北尕海地區(qū)侵入湟源巖群的花崗巖體SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(790±12)Ma,湟源縣侵入湟源巖群的花崗質(zhì)片麻巖和榆中縣馬銜山地區(qū)侵入馬銜山群的花崗質(zhì)片麻巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡分別為(930±8)Ma和(918±14)Ma。雍擁等對出露于中祁連東段的五峰村、五間房、日月亭和向河爾4個花崗質(zhì)巖體進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學研究,其中五峰村巖體出露于青海省海晏縣,形成年齡為(846±2)Ma;日月亭巖體出露于青海湖東部日月山上日月亭附近,形成年齡為(756±2)Ma;五間房巖體出露于大通縣寶庫鄉(xiāng),形成年齡為(853±2)Ma;向河爾巖體位于湟源縣東向河水電站對面公路一側(cè),形成年齡為(888±3)Ma;徐旺春等對中祁連化隆群的研究表明,化隆群副片麻巖中的碎屑鋯石主要為巖漿成因類型,其207Pb/206Pb年齡主要集中于880~900Ma,加權(quán)平均年齡為(891±9)Ma,獲得侵入化隆群中的弱片麻狀花崗巖的鋯石207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為(875±8)Ma。徐學義等采用LA-ICP-MS鋯石U-Pb法獲得了祁連造山帶東端榆中縣南興隆山群火山巖的年齡為723~824Ma。曾建元等對北祁連牛心山片麻狀花崗巖與雷公山片麻狀石英閃長巖進行SHRIMP鋯石U-Pb年齡年齡研究,獲得(776±10)Ma和(774±23)Ma兩個年齡,認為北祁連地區(qū)在新元古代(約775Ma)存在一期重要的巖漿活動。西秦嶺北緣也存在新元古代的構(gòu)造巖漿事件,裴先治等獲得新陽—元龍花崗質(zhì)片麻巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(914.7±7.6)Ma(元龍鎮(zhèn))、(978.5±4.8)Ma和(935.5±3.1)Ma(新陽鎮(zhèn)細尾子溝),陸松年等獲得社棠鎮(zhèn)郭家坪花崗質(zhì)片麻巖TIMS鋯石U-Pb年齡為(953.4±14)Ma,李王曄獲得武山北花巖質(zhì)片麻巖的SHRIMP鋯石U-Pb為(951±18)Ma。張志國等對分布于天水市木其灘巖組斜長角閃巖進行研究,獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(762.5±4.6)Ma。本次研究的碎屑鋯石年齡與上述巖漿活動事件在時間上具有一定的對應(yīng)性(表3),指示祁連造山帶和西秦嶺北緣構(gòu)造帶為葫蘆河群的沉積在物源方面具有一定的貢獻。上述地區(qū)巖漿事件的時間顯示,本次研究中屬新元古代碎屑鋯石年齡組3個年齡段的第一年齡段(738~799Ma)與北祁連造山帶的新元古代晚期巖漿事件的年齡大致相對應(yīng),與Rodinia超大陸的裂解事件相關(guān);第二年齡段和第三年齡段(839~862Ma、902~981Ma)與中祁連地區(qū)和西秦嶺北緣的新元古代早期構(gòu)造巖漿事件年齡大致相對應(yīng),與Rodinia超大陸的匯聚事件以及島弧型巖漿作用相關(guān),顯示了3個年齡區(qū)間碎屑物質(zhì)成分來源的歸屬性。4.3la-icp-ms鋯石u-pb年齡在葫蘆河群2個研究樣品中,該期年齡占較大的比例,總共有25顆鋯石同位素年齡主體屬中元古代(1000~1913Ma),多數(shù)在1243~1756Ma,峰值為1499Ma,約占總體(113顆)的22.1%。該期碎屑鋯石年齡組又可細分為1000~1197Ma(6顆)和1243~1913Ma(19顆)2個年齡段,峰值分別為1036Ma和1593Ma。1000~1197Ma鋯石年齡段指示了在葫蘆河群碎屑巖中有Grenvillian期巖漿巖的貢獻。王洪亮等獲得祁連造山帶東段馬銜山花崗質(zhì)雜巖體的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(1192±38)Ma;徐學義等在研究中祁連東段榆中縣興隆山群火山巖時,得到其玄武巖中巖漿成因鋯石存在1032~1172Ma的年齡,指示了在該區(qū)存在前述年齡期的巖漿事件。最近我們在祁連東端古元古界隴山巖群中新識別出中元古代長寧驛花崗質(zhì)片麻巖,其LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(1765±57)Ma。且華北板塊在呂梁造山運動以后,約在1600~1800Ma期間發(fā)育了一系列的裂解地質(zhì)事件構(gòu)成了廣布于整個克拉通范圍的裂解事件群[82,83,84,85,86,87]。從上述年齡值與碎屑鋯石年齡的相似性推斷(表3),葫蘆河群的碎屑物質(zhì)成分存在有來自于祁連造山帶和華北板塊基底巖系的可能性。4.4地質(zhì)背景及基底雜巖在葫蘆河群2個研究樣品中,該期年齡占較大的比例,總共有22顆鋯石同位素年齡屬古元古代—新太古代(2053~2872Ma),峰值為2448Ma,約占總體(113顆)的19.5%,多數(shù)在2053~2594Ma(峰值為2400Ma),僅有1顆鋯石年齡為2872Ma,為新太古代年齡。該組分年齡反映的是北祁連造山帶、西秦嶺北緣構(gòu)造帶和華北板塊三者結(jié)晶基底的年齡(表3)。隴山巖群為北祁連造山帶的古老變質(zhì)結(jié)晶基底,何艷紅等對隴山巖群中的正片麻巖進行鋯石同位素年代學研究,得出的測年結(jié)果反映存在1900Ma、2350Ma和2500Ma三期構(gòu)造巖漿熱事件,其中2