柴北緣西段花崗巖的鋯石shrimpu-pb年代學(xué)研究

柴北緣西段花崗巖的鋯石shrimpu-pb年代學(xué)研究

柴北緣是指柴達(dá)木盆地北緣斷裂和宗武山斷裂的區(qū)域（圖1）。西端被亞金斷裂切割，東端延伸至瓦隆河溫泉斷裂[1.3]。自20世紀(jì)90年代在柴北緣發(fā)現(xiàn)榴輝巖以來，該地區(qū)已成為研究的熱點地區(qū)之一。通過研究，在阿爾金和柴北緣的榴輝巖及其圍巖片麻巖中發(fā)現(xiàn)了指示超高壓變質(zhì)作用的礦物，如石英、鉆石和指示超高壓的微結(jié)合結(jié)構(gòu)。蘇魯達(dá)人之后，該地區(qū)成為中國另一個超高壓變質(zhì)帶。在這片超高壓帶中，有許多花崗巖，它們屬于早古生代。然而，這些花崗巖的正確年齡是什么？不同時期花崗巖和u-pb中的年齡。我來自中國西部古生代。此外，該地區(qū)的奧陶時期（海灘山脈和群）的形成必須比早古時代早。孟聰?shù)热搜芯苛隋a鐵山花崗巖的相位和巖石地球化學(xué)特征，并得出結(jié)論（4281）。從印度-黨政測量剖面，并確定該剖面的年齡為（446.33）。我和其他人。我來自柴木山和多浪灘古生代。我來自中國古生代。我認(rèn)為，這片區(qū)域的原始巖屑u-pb時，年齡（446.1）。我來自該州。我來自該州。我來自美國。我來自美國。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自美國。我來自美國。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自美國。我來自該州。我來自美國。我來自該州。我來自該州。我來自美國。我來自該州。我來自該州。我來自美國。我來自美國。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自美國。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。我來自該州。在原始工作的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究了柴北緣中部各主要巖性的巖。1賽什騰山巖體柴北緣地區(qū)的前寒武系是一套中-高級變質(zhì)巖系主要由斜長角閃巖、云母片巖、片麻巖等組成.早古生代地層發(fā)育奧陶系,主要為火山巖及砂頁巖夾灰?guī)r,屬大陸邊緣海相活動型沉積;晚古生代地層則發(fā)育上泥盆統(tǒng)和石炭系,是一套陸相粗碎屑巖、火山巖及海陸交互相的碎屑巖沉積.此外,還有少量的中生代地層出露,主要是侏羅系和白亞系的含煤沉積巖系.研究表明,該區(qū)以魚卡-烏蘭斷裂為界,可分為地質(zhì)特征明顯不同的南北兩個地質(zhì)單元.北部單元主要是指烏蘭-德令哈-歐龍布魯克-全吉山-達(dá)肯大坂山一帶,稱為歐龍布克微陸塊,主要由德令哈雜巖和新厘定的達(dá)肯大坂群及其不整合其上的新元古代全吉群和具有穩(wěn)定大陸邊緣沉積特征的寒武系-奧陶系組成,嗷嘮河巖體產(chǎn)在該地質(zhì)單元內(nèi).南部單元分布于都蘭以北的沙柳河-野馬灘-鉛石山-錫鐵山-綠梁山-魚卡-賽什騰山一帶,主要是早古生代俯沖碰撞雜巖帶,由含榴輝巖的花崗質(zhì)片麻巖和具有弧火山巖特征的早古生界灘間山群所組成,泥盆紀(jì)磨拉石不整合其上,賽什騰山、團(tuán)魚山、三岔溝巖體主要分布于該地質(zhì)單元內(nèi).這些花崗巖體整體上呈北西向斜列式分布,但單個巖體的長軸方向稍有不同,其中賽什騰山花崗巖體和三岔溝花崗巖體呈北西向,其余巖體均呈北北西向(圖1).賽什騰山巖體位于賽什騰山西段的山脊處,沿賽什騰山向斜軸部分布,是本區(qū)較大的巖體之一,出露面積約90km2,為一北西向的大巖株.巖體侵入到奧陶紀(jì)火山巖中,巖體內(nèi)接觸帶發(fā)育大小不等的暗色微粒包體,同時,具有較強烈的圍巖混染現(xiàn)象.巖體為一雜巖體,主體相為花崗巖,局部為二長花崗巖,邊緣相為石英閃長巖.團(tuán)魚山巖體位于塞什騰山中段的團(tuán)魚山一帶,巖體為不規(guī)則的長條狀,出露面積約40km2.巖體西北端在勝利溝處和賽什騰山巖體接觸,中部的公路溝一帶被第四系覆蓋,但其中出露花崗巖小山丘,巖體的東南端與泥盆系接觸.巖體的巖性變化較大,主要為花崗巖和花崗閃長巖.嗷嘮河巖體位于嗷嘮山埡口西側(cè)的嗷嘮河旁.巖體呈長條形分布,侵位于前寒武紀(jì)片麻巖、片巖中.巖體中含有片巖、片麻巖、大理巖捕虜體及暗色微粒閃長質(zhì)包體.巖體具有強烈的混染現(xiàn)象,巖石類型較復(fù)雜,主要有石英閃長巖、花崗閃長巖和二長花崗巖等.三岔溝巖體呈不規(guī)則狀的巖株,出露面積約85km2.巖體的北部侵入到前寒武紀(jì)片麻巖中,南部被第四系覆蓋.巖體內(nèi)接觸帶見有暗色微粒包體和圍巖捕虜體,外接觸帶具有混合巖化現(xiàn)象.巖體由2次侵入的花崗巖組成,早期的巖石呈淺灰色,中粗粒斑狀結(jié)構(gòu),局部具片麻狀構(gòu)造;晚期的巖石為肉紅色中細(xì)粒結(jié)構(gòu).各定年樣品的巖石學(xué)特征如下:樣品CL05-98取自賽什騰山巖體(圖1),經(jīng)緯度N38°30′48.3′′,E94°14′2.5′′.該樣品為淺粉紅色,中細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu),主要礦物為斜長石(50%~55%)、堿性長石(15%~20%)和石英(20%~25%),次要礦物為角閃石(1%~3%).斜長石呈半自形板狀,大多蝕變成絹云母的集合體,局部地方仍見到環(huán)帶結(jié)構(gòu);堿性長石和石英為不規(guī)則他形粒狀,粒度比斜長石小,兩者呈集合體狀分布于斜長石顆粒之間;角閃石為柱狀大多發(fā)生了綠泥石化.副礦物為鋯石、磷灰石、磁鐵礦及少量的榍石、黃鐵礦、金紅石和電氣石等.樣品CL05-96取自團(tuán)魚山巖體西北端,煤礦北部的勝利溝南(圖1).經(jīng)緯度:N38°27′46.3′′E94°19′11.7′′.巖石為肉紅色,中粒他形粒狀結(jié)構(gòu)塊狀構(gòu)造.主要礦物為斜長石(40%~50%)、石英(20%~30%)和堿性長石(15%~20%),次要礦物為角閃石(1%~5%).斜長石呈較大的板狀,大多蝕變成絹云母的集合體,一些較大的絹云母沿長石的兩組解理分布,部分斜長石還發(fā)生了碳酸鹽化和綠簾石化.堿性長石和石英呈不規(guī)則他形粒狀,分布于斜長石之間;角閃石細(xì)粒柱狀,分布不均勻,部分蝕變成綠泥石.副礦物有鋯石、磷灰石和磁鐵礦.樣品CL05-95取自團(tuán)魚山巖體的中部第四系中突出的小山包上(圖1),經(jīng)緯度:N38°26′24.7′′E94°19′46.1′′.巖石呈灰白色,細(xì)粒他形粒狀結(jié)構(gòu)塊狀構(gòu)造.主要礦物為斜長石(45%~55%)、堿性長石(10%~15%)和石英(20%~25%),次要礦物為角閃石(1%~5%).斜長石為板柱狀,具有絹云母化,少量的變成白云母;堿性長石為粒狀,具有泥化現(xiàn)象;石英為它形粒狀,部分與堿性長石交生;角閃石為柱狀常被斜長石包裹,部分角閃石蝕變成綠泥石并淅出多余的鐵,形成磁鐵礦,部分被綠簾石交代.副礦物有鋯石、磷灰石和榍石等.樣品CL05-105取自嗷嘮河北的石英閃長巖(圖1),經(jīng)緯度:N38°17.79′,E94°38.62′.巖石為灰色,細(xì)粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造.主要礦物為斜長石(55%~65%),其次為石英(5%~10%)、角閃石(10%~15%)和黑云母(3%~5%),少量的鉀長石(1%~5%).樣品CL05-99取自三岔溝巖體南緣(圖1),經(jīng)緯度:N38°37.356′,E93°46.86′.巖石呈淺灰色,中粗粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造.主要礦物為斜長石(25%~30%)、石英(20%~25%)、鉀長石(35%~40%),次要礦物為黑云母(3%~5%).副礦物為榍石、鋯石和磷灰石.樣品CL05-101取自三岔溝巖體南緣(圖1),樣品CL05-99的東邊,經(jīng)緯度:N38°32.74′,E93°54.92′.中細(xì)粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造.主要礦物為鉀長石(40%~45%)、石英(25%~30%),其次為斜長石(15%~20%),次要礦物為黑云母(2%~5%).副礦物為鋯石、磷灰石.2分析2.1稀土元素及微量元素的測定本項研究選擇了13個較新鮮的巖石樣品(其中包括6個定年樣品),由中國地質(zhì)科學(xué)院測試所(國家地質(zhì)實驗測試中心)完成其化學(xué)全分析(表1).氧化物用X熒光光譜儀3080E測試,執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)分別為:Na2O,MgO,Al2O3,SiO2,P2O5,K2O,CaO,TiO2,MnO,Fe2O3和FeO,按GB/T14506.28-1993標(biāo)準(zhǔn);H2O+按GB/T14506.2-1993標(biāo)準(zhǔn);CO2按GB9835-1988標(biāo)準(zhǔn);LOI按LY/T1253-1999標(biāo)準(zhǔn);稀土元素La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Y和微量元素Cu,Pb,Th,U,Hf,Ta,Sc,Cs,V,Co和Ni用等離子質(zhì)譜Excell測試,執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為DZ/T0223-2001;微量元素Sr,Ba,Zn,Rb,Nb,Zr和Ga用X熒光光譜儀2100測試,執(zhí)行JY/T016-1996標(biāo)準(zhǔn).2.2sr和nd同位素組成選擇6個定年的樣品進(jìn)行了Sr,Nd同位素分析,由中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所固體同位素地球化學(xué)實驗室完成.測試流程包括溶樣、樣品分離和測試3個階段,實驗測得標(biāo)樣Ames的87Sr/86Sr=0.705062±13(2σ),143Nd/144Nd=0.512630±11(2σ),Sr和Nd全流程本底分別為100和50pg左右.Sr,Nd同位素組成εNd(t),εSr(t)采用McCullochM等的計算公式,兩階段虧損地幔Nd模式年齡T2DM采用Liew等和李獻(xiàn)華等的計算公式計算.2.3鋯石u2004和th-pb同位素測定野外分別采集樣品CL05-95,CL05-96,CL05-98CL05-99,CL05-101和CL05-105各約2kg,破碎至80~120目,用水淘洗粉塵后,先用磁鐵除去磁鐵礦等磁性礦物,再用重液選出鋯石,最后在雙目鏡下人工挑出鋯石.鋯石的分選由河北廊坊區(qū)調(diào)院完成.將鋯石和標(biāo)樣一起粘在玻璃板上,用環(huán)氧樹膠澆鑄,制成薄片、拋光,并拍照反射光和陰極發(fā)光照片,最后在離子探針SHRIMP-RG上測定鋯石的U,Th和Pb同位素含量及定年.樣品制備、反射光和陰極發(fā)光照像以及SHRIMP定年均由作者在美國斯坦福大學(xué)離子探針實驗室完成.實驗選擇的標(biāo)樣為R33((419.0±1.1)Ma),數(shù)據(jù)的誤差范圍±1σ.數(shù)據(jù)處理使用美國Berkeley地質(zhì)年代學(xué)中心Ludwig編制的ISOPLOT和SQUID程序.3分析的結(jié)果3.1巖石學(xué)和微量元素特征(ⅰ)主元素.柴北緣西段花崗巖類化學(xué)分析結(jié)果如表1.由表1可見,柴北緣西段花崗巖類的SiO2(wt%為質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)變化于51.95%~77.08%全堿含量變化于4.83%~11.29%,巖石的里特曼指數(shù)變化于1.30~7.64之間,主要為1.55~3.12,屬鈣堿性系列;巖石的CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計算結(jié)果中,不同樣品的剛玉(AC)含量為0.00~1.03,A/NKC比值變化于0.77~1.03之間,說明巖石為準(zhǔn)鋁質(zhì)到弱過鋁質(zhì)(圖2)從巖石化學(xué)成分來看,這些巖石主要為石英二長閃長巖、花崗閃長巖、花崗巖,具有I型花崗巖的特征(圖3).(ⅱ)稀土元素.各類花崗巖的稀土元素總量變化于48.53×10-6~391.53×10-6之間(表1),其中,賽什騰山石英閃長巖具有較高的稀土總量,為391.53×10-6,δEu為0.68;團(tuán)魚山花崗巖稀土總量為48.53×10-6,無明顯的負(fù)銪異常,δEu為0.98,但兩者具有相似的稀土配分模式(圖4(a)).嗷嘮河巖體主要有3種巖石類型,即石英閃長巖、花崗閃長巖和花崗巖.雖然巖石類型不同,但稀土元素的總量變化不大,由石英閃長巖→花崗閃長巖→花崗巖,稀土總量(平均值)從130.68×10-6→124.78×10-6→87.70×10-6,輕重稀土比值(平均值)從6.71→8.24→9.11(表1),巖石的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式十分相似,具有弱的負(fù)銪異常(圖4(b)),δEu變化于0.63→0.79之間.三岔溝巖體分別由兩次侵位的花崗巖組成,早期的為二長花崗巖和花崗閃長巖,樣品號為CL05-99-2和CL05-102-2,晚期的為鉀長花崗巖,樣品為CL05-100-2,CL05-101-2和CL05-101-5.早期花崗巖的稀土總量(201×10-6~254×10-6,平均為228×10-6)比晚期的(78×10-6~159×10-6,平均為113×10-6)高(表1),但輕重稀土比值比晚期的低(早期為7.5,晚期為14.2),反映晚期侵入的巖漿分異程度較高.但早晚兩期花崗巖具有相似的稀土配分模式(圖4(c)),均具有弱的負(fù)銪異常(δEu:0.6~0.7),顯示了兩期花崗巖的同源性.(ⅲ)微量元素.賽什騰山和團(tuán)魚山巖體的微量元素均以富集大離子親石元素為特征,其中團(tuán)魚山花崗巖(CL05-95)具有Th的負(fù)異常和Sr的正異常,La,Ce的含量也較賽什騰山巖體的低.賽什騰山石英閃長巖(CL05-97)的微量元素豐度均高于其他樣品.各巖石樣品的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化模式基本相似,具有Nb,P,Ti的相對負(fù)異常和Th,La,Zr的正異常(圖5(a)).另外,團(tuán)魚山巖體的Sr含量高達(dá)902×10-6,Y和Yb分別為6.99×10-6和0.68×10-6,表現(xiàn)出埃達(dá)克質(zhì)巖石高Sr低Y,Yb的特點[36~39].嗷嘮河巖體的過渡族元素Cr,Co,Ni的含量較高同時也富集大離子親石元素.在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化模式圖上,除花崗巖CL05-106-8具有較大的負(fù)Nb異常外,所有樣品具有相似的分配形式(圖5(b)).石英閃長巖具有Nb,Nd和Ti的負(fù)異常,而花崗巖類具有Nb,P和Ti的負(fù)異常,且石英閃長巖的負(fù)異常比花崗巖類的小.三岔溝巖體各樣品具有相似的微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化模式(圖5(c)),具有Ba,Nb,P,Ti負(fù)異常.其中花崗閃長巖的微量元素豐度高于花崗巖類,Ba,Nb,P,Ti負(fù)異常比花崗巖的小,但Y的含量低于花崗巖類,而Sr的含量高于花崗巖類.(ⅳ)Sr和Nd同位素.6個定年樣品的Sr和Nd同位素分析結(jié)果見表2.賽什騰山花崗巖樣品(CL05-98-2)用年齡(469.7±4.6)Ma計算,得出(87Sr/86Sr)i,(143Nd/144Nd)i,εNd(t),T2DM分別為0.70573,0.512068,0.6和1.15Ga;團(tuán)魚山花崗巖兩個樣品(CL05-95-2,CL05-96-2)分別用年齡(443.5±3.5)及(469.7±4.6)Ma計算,得出(87Sr/86Sr)i分別為0.70554和0.70481,(143Nd/144Nd)i分別為0.512143和0.512142,εNd(t)分別為1.5和2.2,T2DM分另為1.06和1.03Ga;嗷嘮河石英閃長巖(CL05-105-2)用年齡(372.1±2.6)Ma計算,得出(87Sr/86Sr)i,(143Nd/144Nd)i,εNd(t),T2DM分別為0.708232,0.512052,-2.1和1.29Ga;三岔溝巖體(CL05-99-2,CL05-101-2)分別用年齡(271.2±1.5)和(260.4±2.3)Ma計算,得出(87Sr/86Sr)i分別為0.70727和0.70779,(143Nd/144Nd)i分別為0.512173和0.512210,εNd(t)分別為-2.3和-1.8,T2DM分別為1.23和1.18Ga.3.2鋯石u-th年齡花崗巖鋯石的SHRIMP定年結(jié)果見表3,各樣品中鋯石的特征如下:樣品CL05-98(賽什騰山花崗巖).鋯石有長柱狀、短柱狀,還有粒狀,其長寬比變化較大,但主要變化于1:1~2:1之間.鋯石具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖6),U和Th含量變化不大,分別為205×10-6~680×10-6和113×10-6~535×10-6,Th和U之間的相關(guān)系數(shù)為0.91(圖7),其Th/U比值(指232Th/238U比值,下同)一般大于0.5,為0.57~0.88之間(表3).除2號鋯石外其余鋯石的206Pb/238U年齡比較穩(wěn)定,變化于(452.6±5.3)~(483.9±5.1)Ma,平均年齡為(465.4±3.5)Ma(圖8).樣品CL05-95(團(tuán)魚山花崗巖).選擇11顆鋯石進(jìn)行了12個點的SHRIMPU-Pb定年分析.鋯石為柱狀長寬比2:1~3:1,鋯石由核部和幔部組成,且大多數(shù)都具有明顯的振蕩環(huán)帶(圖6),少量的鋯石核部還含有繼承性的碎屑鋯石(如7號鋯石),顯然,這是典型的巖漿結(jié)晶鋯石.測定結(jié)果表明,鋯石的U和Th含量分別變化于79×10-6~489×10-6和2×10-6~434×10-6,大多數(shù)鋯石的Th/U比值大于0.5,但6號和9號鋯石的Th/U比值較小,分別為0.01和0.18(表3),整個樣品的U和Th之間的相關(guān)性較低,相關(guān)系數(shù)僅為0.39(圖7).因此,部分鋯石可能受到過后期的流體改造.然而,所測定的鋯石無論是中間部位還是其他部位,206Pb/238U年齡基本相同.整個樣品的12個測點206Pb/238U年齡變化于(423.8±4.8)~(476.1±4.9)Ma,去除U含量高的測點,將具有振蕩環(huán)帶的鋯石測點進(jìn)行平均,得出鋯石的結(jié)晶年齡為(443.5±3.5)Ma(圖9).鋯石的206Pb/238U對207Pb/206Pb投點得出諧和年齡為(444.5±9.2)Ma,在誤差范圍內(nèi)與計算的平均年齡一致(圖9).樣品CL05-96(團(tuán)魚山北花崗巖).鋯石為短柱狀、粒狀,一般長寬比為1:1~1.5:1,鋯石具有明顯的振蕩環(huán)帶(圖6),部分鋯石中含有小顆粒的礦物包裹體.對11顆鋯石進(jìn)行了SHRIMPU-Pb測定,結(jié)果表明,U和Th含量分別變化于162×10-6~633×10-6,99×10-6~653×10-6,Th/U比值均大于0.5,為0.59~1.13,Th和U之間的相關(guān)系數(shù)為0.96(圖7).206Pb/238U年齡變化于(411.3±4.5)~(478.9±9.2)Ma,其中7號鋯石的內(nèi)部有一層明顯的黑圈(圖6),可能是后期的流體沿裂紋進(jìn)入鋯石內(nèi)部,造成Pb的擴散丟失,所以,該測點的年齡值偏小((411.3±4.5)Ma),在計算平均年齡時予以舍去.最后得出該樣品鋯石的U-Pb平均年齡為(469.7±4.6)Ma(圖10).樣品CL05-105(嗷嘮河石英閃長巖).鋯石為柱狀,長寬比為2:1~3:1,內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,呈不規(guī)則的條紋結(jié)構(gòu)(圖11).鋯石的U和Th含量變化較大,分別為279×10-6~1603×10-6,35×10-6~2143×10-6.除了8號鋯石的Th/U比值較小外(0.05),其余鋯石的Th/U比值變化于0.23~1.68之間(表3),Th和U之間的相關(guān)系數(shù)為0.82(圖7),因此,這些鋯石是巖漿中結(jié)晶的測定的10顆鋯石的206Pb/238U年齡比較穩(wěn)定,為(363.3±5.3)~(387.8±4.5)Ma,平均為(372.1±2.6)Ma(圖12).樣品CL05-99(三岔溝花崗巖).鋯石的粒度大小不一,為自形柱狀,長寬比為2:1~4:1,從CL圖像來看,鋯石似乎受到過后期流體的改造,表現(xiàn)在部分鋯石的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)遭到破壞,形成不規(guī)則的港灣狀,如14號鋯石,部分鋯石的核部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,如11號鋯石(圖11),擇其振蕩環(huán)帶部位進(jìn)行測年.結(jié)果表明,鋯石的U和Th含量分別變化于13×10-6~407×10-6和10×10-6~443×10-6,Th/U比值大于0.5(表3),變化于0.57~1.4之間U和Th之間的相關(guān)系數(shù)為0.68(圖7).CL圖像表明,7號鋯石的內(nèi)部存在一層黑圈,可能是后期流體改造的結(jié)果,發(fā)生了Pb的丟失,年齡值偏小((247.1±2.9)Ma),其余各測點得出的206Pb/238U年齡很穩(wěn)定,變化于(262.2±2.1)~(279.4±9.6)Ma,平均為(271.2±1.5)Ma(圖13).根據(jù)鋯石的206Pb/238U和207Pb/206Pb比值,計算得出諧和年齡為(269.4±5.8)Ma與計算的平均年齡在誤差范圍內(nèi)是一致的(圖13).樣品CL05-101(三岔溝南花崗巖).鋯石為柱狀,長寬比為2:1~3:1,從陰極發(fā)光照片來看,部分鋯石內(nèi)部具有明顯的同心環(huán)帶結(jié)構(gòu)(如2,5,10,11號鋯石),部分鋯石具有規(guī)則的條帶狀結(jié)構(gòu)(如3,4,8,9號鋯石)(圖11).測定的11顆鋯石U和Th含量分別為110×10-6~2153×10-6和46×10-6~699×10-6,Th/U比值除6號鋯石外(0.26),其余的均大于0.3,變化于0.34~0.58之間(表3),鋯石的U和Th之間的相關(guān)系數(shù)為0.94(圖7).除6號鋯石的207Pb/206Pb年齡為(2536±26)Ma較大外,其余鋯石的206Pb/238U年齡計算后,得出平均年齡為(260.4±2.3)Ma.根據(jù)鋯石的206Pb/238U和207Pb/206Pb比值,計算得出諧和等時線上交點年齡為(2542±59)Ma,下交點年齡為(262.9±3.6)Ma.其中,上交點年齡可解釋為花崗巖的源巖時代下交點可解釋為巖漿侵位結(jié)晶的年齡.并且,下交點年齡和計算的平均年齡在為誤差范圍內(nèi)基本一致(圖14).4關(guān)于問題的討論4.1灘間山群形成的地層時代探討柴北緣灘間山群是一套輕微變質(zhì)的火山巖、碎屑巖及部分碳酸鹽巖,以往的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告均將其劃歸晚奧陶世.李峰等對灘間山群的野外地質(zhì)特征、古生物組合、同位素年齡、構(gòu)造熱事件和火山沉積演化等方面進(jìn)行了綜合分析后,認(rèn)為灘間山群形成于早-晚奧陶世.然而,大量的研究結(jié)果表明,灘間山群形成的時代不是晚奧陶世.在綠梁山地區(qū),輝長巖體明顯地侵入到灘間山群的火山巖中輝長巖的單顆粒鋯石U-Pb同位素年齡為(496.3±6.2)Ma;在錫鐵山地區(qū),灘間山群的中酸性火山巖的鋯石U-Pb年齡為(486±13)Ma;本文研究的賽什騰山巖體和團(tuán)魚山巖體(勝利溝處)與這套地層呈明顯的侵入接觸,2個巖體的鋯石SHRIMPU-Pb年齡分別為465和470Ma,更進(jìn)一步證明灘間山群的時代至少應(yīng)該是早奧陶世或更早.1:20萬馬海幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告中認(rèn)為,團(tuán)魚山巖體東端侵入于泥盆系中,并被石炭系所覆蓋但本次鋯石的SHRIMPU-Pb定年結(jié)果則表明,該巖體的鋯石SHRIMP年齡為443Ma,因此,巖體侵入的地層時代可能不是泥盆紀(jì);如果地層劃分是正確的,那么巖體與地層之間不是侵入關(guān)系,而是泥盆系覆蓋于巖體之上.還有一種可能就是,團(tuán)魚山巖體不是一次侵位形成的,靠巖體東邊又是一期時代較新的巖漿侵入體.因此,下一步有必要再進(jìn)行詳細(xì)的野外工作,確定巖體與圍巖之間的關(guān)系和不同期次侵入巖之間的關(guān)系.原區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告認(rèn)為,嗷嘮河巖體的石英閃長巖時代為早古生代,花崗巖的時代為晚古生代.作者曾在嗷嘮河南邊取樣,測得該巖體的花崗巖鋯石SHRIMPU-Pb年齡變化于445~496Ma,平均為473Ma.雖然測定的數(shù)據(jù)偏少,且誤差略大,但仍可指示其花崗巖的時代屬早古生代.而本次在嗷嘮河北采取的石英閃長巖樣品,測定其鋯石的SHRIMPU-Pb年齡為372Ma,指示其屬晚古生代,而不是早古生代.因此,該巖體是由先后不同時期巖漿侵位形成的復(fù)式巖體.4.2巖石學(xué)和地殼特征研究表明,柴北緣地區(qū)早古生代為一活動大陸邊緣火山島弧環(huán)境,存在大洋板塊和大陸板塊的俯沖作用,即中元古代的南祁連洋殼于早古生代俯沖于祁連陸殼之下,并隨著溫度壓力的升高,俯沖的塊體先后經(jīng)歷綠片巖相-角閃巖相-榴輝巖相的變質(zhì)作用.在此過程中,部分礦物的脫水形成流體[48~50]流體上升到地幔楔,發(fā)生交代作用,進(jìn)而誘發(fā)島弧根部的中下地殼發(fā)生部分熔融,形成了一套島弧環(huán)境下的火成巖組合.其中還有部分巖石類似于埃達(dá)克質(zhì)巖石(adakitic),如柴北緣吉綠素灘間山群火山巖中的英安巖.柴北緣古生代花崗巖類的Sr和Nd同位素成分分析結(jié)果表明,分布在俯沖碰撞雜巖帶上的早古生代花崗巖類(團(tuán)魚山和賽什騰山花崗巖)的(87Sr/86Sr)i,(143Nd/144Nd)i比晚古生代花崗巖類(三岔溝花崗巖)的低,前者分別變化于0.70481~0.70573和0.512068~0.512142之間,后者分別變化于0.70690~0.70779和0.512052~0.512210之間,反映前者的原巖主要來自地幔,后者來自地幔與地殼的混合.早古生代花崗巖類的εNd(t)變化于0.6~2.2,為正值,表明其原巖主要來自虧損的地幔,可能為拉斑玄武質(zhì)洋殼T2DM為1.03~1.15Ga,說明源巖可能為中元古代晚期形成的洋殼;晚古生代花崗巖類的εNd(t)為負(fù)值變化于-1.8~-2.3,T2DM分別為1.18~1.29Ga,說明花崗巖的原巖可能為中元古代下地殼.結(jié)合花崗巖類具有低Y、高Sr/Y比值的特點,可能反映熔融區(qū)殘留了榴輝巖質(zhì)的成分.微量元素Y和Sr/Y比值及YbN和LaN/YbN的關(guān)系表明(圖15),早古生代花崗巖類可能為MORB約25%的部分熔融形成,并且源區(qū)殘留榴輝巖相,說明源區(qū)的深度相對較大;而晚古生代花崗巖類的源巖類似于太古代鎂鐵質(zhì)巖石,可能經(jīng)過>30%的部分熔融后形成,其殘留相含10%的石榴角閃巖,說明源區(qū)深度相對較淺.此外,晚古生代巖體中的鋯石SHRIMPU-Pb定年獲得一顆老的鋯石年齡為2288Ma,可能是源區(qū)殘留的鋯石,說明古老的地殼參與了花崗質(zhì)巖漿的形成過程.同時,嗷嘮河巖體的石英閃長巖含有較多的閃長質(zhì)微粒包體,巖石地球化學(xué)特征類似于埃達(dá)克質(zhì)巖石,可能在造山隆起后期,隨著造山帶的崩塌、巖石圈的伸展和減薄,巖石圈處于拉張狀態(tài)下,軟流圈上涌,致使本區(qū)具有較高的熱流值,中元古代的玄武質(zhì)中下地殼在低壓脫水條件下部分熔融,形成了石英閃長質(zhì)巖漿.總體來看,所有這些巖石從島弧過渡到埃達(dá)克質(zhì),反映了本區(qū)花崗巖的形成與板塊的俯沖有關(guān),除島弧的根部發(fā)生部分熔融外,早期源區(qū)還卷入了洋殼的成分.4.3柴北緣超高壓變質(zhì)作用時代的探討在原有工作的基礎(chǔ)上,根據(jù)以往獲得的柴北緣地區(qū)花崗巖的鋯石SHRIMPU-Pb年齡和近期大柴旦地區(qū)諸巖體的鋯石SHRIMPU-Pb年齡,結(jié)合本文的研究結(jié)果,將柴北緣古生代花崗質(zhì)巖漿活動分為5期.即:(1)早中奧陶世(460~475Ma),(2)晚奧陶世(440~450Ma),(3)晚志留世-早泥盆世(395~410Ma),(4)晚泥盆世(370~385Ma),(5)二疊紀(jì)(260~275Ma).但柴北緣西段沒有發(fā)現(xiàn)第三期的花崗巖體.區(qū)內(nèi)早古生代的花崗質(zhì)巖漿活動比較頻繁,第一期巖漿活動(460~475Ma)形成的花崗巖具有島弧或活動陸緣火成巖的特點,同時,花崗巖體的圍巖灘間山群的火山巖一部分為島弧火山巖,一部分為埃達(dá)克巖,說明早古生代巖漿作用的構(gòu)造背景為島弧環(huán)境,并且存在洋殼的俯沖,其中,埃達(dá)克巖是俯沖的洋殼部分熔融形成的.不過,洋殼俯沖的時代應(yīng)早于第一期花崗質(zhì)巖漿活動的時代.因為區(qū)內(nèi)的大柴旦魚卡榴輝巖鋯石238U-206Pb表面年齡統(tǒng)計權(quán)重平均值為(494.6±6.5)Ma,沙柳河榴輝巖的鋯石U-Pb年齡為(484±3)Ma.宋述光等研究了柴北緣石榴橄欖巖后認(rèn)為,柴北緣的洋殼俯沖大于460Ma.因此,柴北緣洋殼俯沖發(fā)生的超高壓變質(zhì)時代應(yīng)為494~460Ma.而柴北緣地區(qū)第一期花崗巖形成的時代與洋殼的俯沖有關(guān).區(qū)內(nèi)第二期花崗質(zhì)巖漿活動時代為440~450Ma而柴北緣片麻巖中含柯石英鋯石的TIMS離子探針原位微區(qū)U-Pb定年獲得超高壓變質(zhì)年齡為(452±13.8)Ma,但鋯石的退變質(zhì)年齡為(419±6.7)Ma,可見,柴北緣地區(qū)超高壓變質(zhì)作用的時代具有一定的變化區(qū)間.之所以出現(xiàn)這種情況,作者認(rèn)為,區(qū)內(nèi)不同地段板塊的形狀是不規(guī)則的,也就是說部分地段還是洋殼俯沖的時侯,而另外的地段卻開始了陸殼的俯沖.所以這一時期形成的花崗巖既有I型的(如團(tuán)魚山花崗巖)也有S型的(如柴達(dá)木山花崗巖).可見,本期花崗質(zhì)巖漿作用也與板塊的俯沖有關(guān).區(qū)內(nèi)第三期花崗質(zhì)巖漿活動的時代為395~410Ma.據(jù)目前的研究情況來看,屬本期巖漿活動形成的巖體主要分布在柴北緣的中段和東段,且常與超高壓巖石伴生,如都蘭野馬灘花崗巖體(397Ma)與含柯石英的片麻巖及榴輝巖共生,而含柯石英糜棱巖化花崗質(zhì)片麻巖的白云母Ar-Ar坪年齡為(401.5±0.5)Ma,錫鐵山花崗質(zhì)糜棱巖化片麻巖中的白云母Ar-Ar坪年齡為(405.7±0.9)Ma.由于白云母的K-Ar體系封閉溫度是(350±50)℃,所以這些年齡代表了經(jīng)歷超高壓變質(zhì)作用的板塊折返到較淺部位(約10km)的年齡.因此,許志琴等認(rèn)為,這一時代為區(qū)內(nèi)經(jīng)受超高壓變質(zhì)作用的塊體折返的時代.塊體在折返的過程中,除了磨擦作用外,由于深部的折沉(斷塊)使地幔物質(zhì)和熱能直接作用于塊體的底部,使其產(chǎn)生部分熔融,形成花崗質(zhì)巖漿.然而,柴北緣西段缺少這一時期的花崗巖,可能反映了該地段俯沖下去的塊體未能折返上來.區(qū)內(nèi)375Ma左右的花崗巖年齡(370~385Ma)較多,除本文研究的嗷嘮河石英閃長巖的鋯石SHRIMPU-Pb年齡為372Ma外,大柴旦地區(qū)的巴嘎柴達(dá)木湖東南的小巖體和大頭羊溝巖體的年齡分別為(374.5