采集约20 kg岩石样品, 按常规方法粉碎, 用磁选、电磁选方法分选得到重砂矿物, 再淘洗获得锆石精矿, 最后在双目镜下挑选出晶形和透明度较好的锆石晶体作为锆石U-Th-Pb同位素测定对象。首先将锆石颗粒粘在双面胶上, 然后用无色透明的环氧树脂固定, 待环氧树脂充分固化后, 对其表面进行抛光至锆石内部暴露。锆石反射光、透射光和阴极发光照相均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。锆石微区原位U-Th-Pb同位素年龄分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室的LA-ICP-MS仪器上用标准测定程序进行。分析仪器为Agilent 7500a型四极杆质谱仪和Geolas 200M型激光剥蚀系统, 激光器为193 nm ArF准分子激光器。激光剥蚀斑束直径为30 μ m, 激光剥蚀样品的深度为20~40 μ m。锆石年龄计算采用标准锆石91500作为外标, 元素含量采用美国国家标准物质局人工合成硅酸盐玻璃NISTSRM 610作为外标, ²⁹Si作为内标元素进行校正。样品同位素比值和元素含量数据处理采用GLITTER(ver 4.0, Macquarie University)程序, 未对测试数据进行普通铅校正, 年龄计算及谐和图绘制采用ISOPLOT(3.23 版)软件完成^{[4, 5]}。

样品中锆石呈较自形的长— 短柱状, 晶体长150~300 μ m, 宽60~110 μ m, 柱状长宽比在2:1~4.5:1, CL图像(图5)显示, 所有锆石均发育对称的生长震荡环带结构, Th/U平均为0.38, 且大部分大于0.4(下页, 表1), 显示岩浆锆石的特征^[6]。

图5

Fig.5

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	图5 变质霏细岩锆石阴极发光图像及206Pb/238U年龄(Ma)Fig.5 Zircon CL images and 206Pb/238U ages of the metamorphic felsite in West Kunlun(Ma)

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 上其汗地区火山岩中锆石的LA-ICP-MS U-Pb同位素分析结果 Tab.1 The isotopic analysis result of LA-ICP-MS zircon U-Pb in the Shangqihan volcanic rocks in West Kunlun 点号 元素含量/10-6 Th/U 同位素比值 年龄/Ma Pb* Th U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 1 48.00 99.66 487.22 0.20 0.060 73 0.002 17 0.716 53 0.016 90 0.085 55 0.001 21 0.032 72 0.000 70 630 75 549 10 529 7 651 14 2 25.76 43.17 362.33 0.12 0.057 04 0.002 28 0.523 45 0.015 34 0.066 55 0.000 98 0.027 75 0.000 84 492 86 428 10 415 6 553 17 3 34.29 160.56 274.24 0.59 0.056 05 0.002 22 0.778 49 0.022 45 0.100 71 0.001 49 0.031 17 0.000 59 454 85 585 13 619 9 620 12 4 152.97 3 786.49 2 762.14 1.37 0.052 28 0.001 70 0.300 27 0.005 43 0.041 65 0.000 56 0.007 49 0.000 10 298 72 267 4 263 3 151 2 5 23.93 168.86 365.28 0.46 0.052 12 0.002 27 0.389 91 0.013 19 0.054 25 0.000 82 0.016 95 0.000 38 291 97 334 10 341 5 340 8 6 21.47 38.31 363.51 0.11 0.052 06 0.002 30 0.389 46 0.013 43 0.054 25 0.000 82 0.017 63 0.000 79 288 98 334 10 341 5 353 16 7 16.46 55.73 272.72 0.20 0.052 64 0.002 57 0.393 40 0.015 74 0.054 20 0.000 86 0.016 05 0.000 62 313 107 337 11 340 5 322 12 8 20.91 72.32 195.75 0.37 0.059 89 0.002 67 0.705 28 0.024 63 0.085 41 0.001 35 0.030 06 0.000 78 600 94 542 15 528 8 599 15 9 19.33 63.79 320.04 0.20 0.051 88 0.002 41 0.388 05 0.014 44 0.054 25 0.000 84 0.016 59 0.000 57 280 103 333 11 341 5 333 11 10 9.63 63.38 147.99 0.43 0.056 75 0.003 43 0.421 95 0.022 39 0.053 93 0.000 98 0.017 32 0.000 61 481 129 357 16 339 6 347 12 11 25.91 115.63 412.39 0.28 0.053 69 0.002 21 0.401 76 0.012 22 0.054 27 0.000 80 0.016 24 0.000 41 358 90 343 9 341 5 326 8 12 28.15 46.82 486.69 0.10 0.057 07 0.002 32 0.410 20 0.012 15 0.052 13 0.000 77 0.022 67 0.000 78 494 88 349 9 328 5 453 15 13 18.59 105.54 235.46 0.45 0.056 49 0.002 65 0.502 02 0.018 78 0.064 46 0.001 01 0.020 26 0.000 50 471 101 413 13 403 6 405 10 14 11.31 71.94 182.84 0.39 0.055 09 0.003 05 0.396 24 0.018 69 0.052 17 0.000 88 0.015 89 0.000 52 416 119 339 14 328 5 319 10 15 18.52 60.32 156.60 0.39 0.085 12 0.003 62 1.049 82 0.033 37 0.089 46 0.001 44 0.047 94 0.001 12 1318 80 729 17 552 9 947 22 16 24.81 61.56 422.55 0.15 0.054 31 0.002 41 0.404 60 0.013 77 0.054 03 0.000 82 0.017 07 0.000 65 384 96 345 10 339 5 342 13 17 13.06 79.30 209.86 0.38 0.055 15 0.002 98 0.396 84 0.018 15 0.052 19 0.000 86 0.017 33 0.000 53 418 116 339 13 328 5 347 10 18 8.54 63.43 133.92 0.47 0.049 87 0.003 75 0.371 67 0.025 59 0.054 06 0.001 05 0.016 28 0.000 65 189 166 321 19 339 6 326 13 19 10.24 93.84 158.31 0.59 0.057 53 0.003 43 0.410 25 0.021 25 0.051 71 0.000 90 0.015 56 0.000 45 512 126 349 15 325 6 312 9 20 13.18 87.64 202.96 0.43 0.054 06 0.002 97 0.403 98 0.018 85 0.054 19 0.000 90 0.017 08 0.000 51 374 119 345 14 340 6 342 10 21 16.12 78.50 272.38 0.29 0.054 88 0.002 67 0.393 92 0.015 38 0.052 05 0.000 83 0.015 86 0.000 51 407 105 337 11 327 5 318 10 22 76.29 222.70 1300.06 0.17 0.055 23 0.002 02 0.412 26 0.009 47 0.054 13 0.000 76 0.016 39 0.000 37 421 79 351 7 340 5 329 7 23 11.08 88.28 171.23 0.52 0.051 47 0.003 38 0.383 89 0.022 45 0.054 08 0.000 97 0.015 97 0.000 54 262 144 330 16 340 6 320 11 24 28.59 197.77 459.67 0.43 0.055 81 0.002 39 0.400 60 0.012 75 0.052 04 0.000 78 0.016 13 0.000 36 445 92 342 9 327 5 324 7 注: Pb* 代表放射性成因Pb。

表1 上其汗地区火山岩中锆石的LA-ICP-MS U-Pb同位素分析结果 Tab.1 The isotopic analysis result of LA-ICP-MS zircon U-Pb in the Shangqihan volcanic rocks in West Kunlun

样品分析了24个测点(下页, 表1), 其中3、4号测点可能因位于锆石裂隙处, 在谐和年龄图中明显偏离谐和线, 故²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄加权平均值计算时予以剔除。其余22个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U和 ²⁰⁷Pb/²³⁵U投点均落在谐和线上或其附近(图6), 说明锆石封闭体系保存完好, ²⁰⁶Pb/²³⁸U介于 444~901 Ma, 1、8、15号测点位置位于锆石核部, ²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄介于528.3~552.3 Ma, 可能代表继承锆石的年龄; 2、13号测点位置位于锆石核部及环带的过渡区域, 获得的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄分别为402.7 Ma和415.3 Ma, 可能为混合年龄, 无实际意义; 剩下的17个测点位置均位于锆石环带上, 206Pb/238U年龄介于327~340.7 Ma, 206Pb/238U年龄的加权平均值为(335± 4.2) Ma, 可代表火山岩形成年龄, 时代为石炭纪。

图6

Fig.6

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图6 上其汗地区火山岩中锆石U-Pb谐和图和206Pb/238U年龄图Fig.6 Concordia diagram and weighted average age of LA-ICP-MS zircon U-Pb dating in the Shangqihan volcanic rocks in West Kunlun

对上其汗岩组, 前人研究程度整体偏低, 由于未发现化石, 地层时代争议也较大。原地质部十三大队在1957年把该套地层划分为下古生界; 原和田地质队在1959年依据区域地层对比, 认为属志留系, 但在1964年1:100万编图时, 将其划分为寒武— 奥陶系; 新疆第一区调队1971年在进行1:20万区域地质测量与普查时, 厘定为志留系; 20世纪80年代后一直把其作为早寒武世地层处理, 归为塔昔达坂群。新疆地矿局第十地质大队1994年在进行1:50万区划时, 根据其变质程度低于蓟县系以及火山岩特征与东部泥盆系相似, 定为志留系— 中泥盆统。贾群子等^[7]在研究西昆仑块状硫化物矿床成矿条件和成矿预测时, 对上其汗(区内其其干萨依、下马里克一带)火山岩进行了岩石Rb-Sr及矿石Pb同位素年代学研究, 根据石英角斑岩Rb-Sr同位素测定, 获得等时年龄为(353.66± 16.82) Ma, 认为其年龄代表变质年龄, 再根据Pb同位素进行的R-F-C和R-S-F法计算获得一组年龄数据, 集中在462.74~480.45 Ma之间, 因此把上其汗一带的火山岩时代定为早奥陶世。综合前人研究成果, 上其汗岩组形成于奥陶纪已被越来越多的学者所认可。

而本文对夏玛勒勒克河一带出露的上其汗岩组中的火山岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年, 锆石发育对称的生长震荡环带结构且Th/U多数大于0.4, 显示岩浆锆石的特点。获得年龄数据较为集中, 且谐和程度高, 年龄结果可信度高。测得火山岩的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄数据为(335± 4.2) Ma, 属于早石炭世。因此应将该套火山岩从上其汗岩组中解体出来。

在区域上也有大量石炭纪火山岩出露, 其中以阿羌火山岩为主。阿羌岩组为陕西省地质调查院在1:25万于田幅区域地质调查时建立的非正式组级岩石地层单位, 定义为“ 出露于昆北地块北部的一套火山沉积建造, 下部主要为玄武岩和英安岩组成的双峰火山岩, 上部以玄武岩、安山岩为主, 夹灰岩、板岩等, 和下伏、上覆地层均为断层接触” ^[8]。陕西省地质调查院在上岩组的灰岩夹层中采集了大量的腹足类化石, 经西北大学地质系尹凤娟、郭宏祥鉴定有Meekospira troda Qiao C2尖杆米咝螺; Meekospira acuminata (Gold fuss)C2 尖锐米氏螺Taosia Xingiangensis Qiao、C2 新疆陶氏螺Kelamai lispi ra sp. C 克拉麦里螺(未定种); Murchisonia sp.O-T 莫氏螺(未定种)。将上岩组地层时代定为晚石炭世, 而下岩组的时代可能为早石炭世^[9]。本文所研究的火山岩, 年龄为(335± 4.2) Ma, 不仅与阿羌火山岩组时代一致, 还与阿羌火山岩组同处于库地— 其曼于特— 祁漫塔格结合带北侧边缘的裂谷带内, 因而可与阿羌火山岩对比。

关于上其汗岩组, 前人将其时代定为早古生代, 为岛弧成因。早古生代, 在昆仑山北部分布着一系列大小不等的钙碱性岩浆岩岩体, 大多数岩体的年龄在440~480 Ma, 这些岩体的主量元素及微量元素分布特征表明, 它们形成于活动大陆边缘或者碰撞后构造环境^[10]。其曼于特蛇绿岩带有比较齐全的与之配套的建造和大量晚寒武世— 志留纪俯冲、碰撞、碰撞期后花岗岩, 在西昆仑北坡存在早古生代碰撞造山作用^[11]。在蒙古包— 普守一带存在一个早古生代小洋盆, 其基性— 超基性岩石地球化学特征总体反映出洋岛玄武岩特征^[12]。在康西瓦北侧蒙古包一带发现大量的早古生代花岗岩, 根据岩石类型、岩石组合和产出的构造位置, 该花岗岩类具有碰撞型花岗岩的特征^{[13, 14]}。柳什塔格峰南晚奥陶世二长花岗岩岩体, 为造山晚期同碰撞构造环境的I型高钾钙碱性花岗岩, 与新元古代— 早古生代大洋俯冲有关^[15]。这些早古生代花岗岩的资料表明, 西昆仑在早古生代处于古昆仑洋盆俯冲、消减、汇聚的演化过程^[16]。根据山西省地质调查院1:25万叶亦克幅区域地质调查时根据岩石组合及地球化学特征, 判断其为岛弧成因, 与区域背景资料一致。

然而, 本次获得夏玛勒勒克河附近火山岩年龄数据为(335± 4.2) Ma, 时代定为石炭纪。从区域上看, 根据石炭纪地层、岩相学特征、构造古地理特征, 指出昆仑造山带石炭纪总体处于伸展裂陷的大地构造背景, 昆北为裂谷环境, 大部分区域为滨浅海相沉积, 局部为半深海及火山盆地相沉积^[1]。早古生代末期的造山作用使东西昆仑、塔里木乃至阿尔金联为一体, 进入陆内演化阶段, 在晚泥盆世裂解开始, 石炭纪昆仑地区的裂解已经达到一定规模, 初步形成了堑垒相间的格局^[2]。

该火山岩在形成时代和构造环境上与前人所研究的早古生代上其汗岩组差异很大, 本次工作将其划入阿羌火山岩。西昆仑地区阿羌火山岩组位于西昆仑造山带东段, 属于北昆仑地体的重要组成部分^[17], 主体分布在于田县南部的普鲁— 阿羌一带, 为一套火山沉积岩建造, 与下伏、上覆地层均为断层接触。阿羌火山岩形成环境一直存在争议, 边小卫等^[9]认为阿羌火山岩组与区域上的博斯坦铁克里克和盖孜村北西带出露的一套石炭系火山岩— 碎屑岩建造和库尔良附近的一套火山沉积建造 (库尔良群上亚群)是可以对比的, 为弧后扩张盆地^[18]或岛弧环境扩张的弧后盆地成因^{[9, 19, 20]}; 郭坤一等^{[21, 22]}根据岩石地层学和岩石地球化学资料分析认为这套火山岩为中新元古代洋内弧环境洋内弧成因; 李荣社等^[2]根据西昆仑北坡沉积盆地分析认为阿羌火山岩组具有大陆裂谷火山-沉积建造特征。陕西省地质调查院根据1:25万于田县幅区调时获得的岩石地球化学资料, 则认为阿羌火山岩形成于大陆裂谷环境, 晚期转换为火山弧(弧后盆地)环境。根据本次地质调查成果, 结合前人研究资料认为, 阿羌火山岩可能形成于大陆裂谷环境。