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    中天山基底与塔里木克拉通的构造亲缘性

    舒良树 邓兴梁 马绪宣

    舒良树, 邓兴梁, 马绪宣, 2019. 中天山基底与塔里木克拉通的构造亲缘性. 地球科学, 44(5): 1584-1601. doi: 10.3799/dqkx.2019.977
    引用本文: 舒良树, 邓兴梁, 马绪宣, 2019. 中天山基底与塔里木克拉通的构造亲缘性. 地球科学, 44(5): 1584-1601. doi: 10.3799/dqkx.2019.977
    Shu Liangshu, Deng Xingliang, Ma Xuxuan, 2019. Tectonic Affinity between Central Tianshan Basement and Tarim Block Craton. Earth Science, 44(5): 1584-1601. doi: 10.3799/dqkx.2019.977
    Citation: Shu Liangshu, Deng Xingliang, Ma Xuxuan, 2019. Tectonic Affinity between Central Tianshan Basement and Tarim Block Craton. Earth Science, 44(5): 1584-1601. doi: 10.3799/dqkx.2019.977

    中天山基底与塔里木克拉通的构造亲缘性

    doi: 10.3799/dqkx.2019.977
    基金项目: 

    国家自然基金委青年项目 41502198

    详细信息
      作者简介:

      舒良树(1951-), 男, 地质学教授, 长期从事华南和中亚南缘研究工作

      通讯作者: 舒良树
    • 中图分类号: P54

    Tectonic Affinity between Central Tianshan Basement and Tarim Block Craton

    • 摘要: 中天山基底与塔里木克拉通的构造亲缘性问题涉及中亚大地构造单元的划分,倍受学术界关注.在诸多学者的研究基础上,特别是塔里木北缘物质成分和年代学成果基础上,通过区域地质调查,对托克逊县干沟与和静县阿拉沟两地的前南华纪地层序列及其岩石组合进行了专门研究,并筛选出4件浅变质砂岩样品做碎屑锆石U-Pb测年研究,获得165组年龄数据.结果表明,发育在中天山地区的前南华纪地层序列、岩石组合、地层接触关系、沉积环境与塔里木北缘的基本一致,可比性好,揭示了二者之间密切的构造亲缘性.其Th/U比值密集分布在0.4~4.0,表明岩浆锆石占绝大多数.锆石U-Pb测年产生了4个年龄峰值,分别为950 Ma、1 550 Ma、1 920 Ma和2 480 Ma,表明中天山较好地保存了元古代的4次重大构造-岩浆活动信息.这些年龄峰值在塔里木陆块均有对应岩浆体的发育,也与塔里木周缘的前寒武纪年龄谱吻合,进一步佐证了中天山基底与塔里木克拉通曾经是一个统一块体的认识.结合区域构造分析,认为中天山陆块是在南华纪以来,逐渐从塔里木克拉通拉张裂离出来的;伴随早古生代天山洋的俯冲,一个奥陶纪-志留纪火山弧发育在这个裂离的中天山陆块之上.
    • 图 1  天山东段地质构造简图

      Figure 1.  Simplified geological and tectonic sketch map of the eastern Tianshan

      Shu et al.(2003)略修改;①和静-红柳河断裂(南天山与塔里木块体边界断裂); ②中天山南缘断裂; ③中天山北缘断裂(早古生代蛇绿混杂岩带); ④托克逊-黄山断裂; ⑤克拉麦里-伊吾断裂带(晚古生代蛇绿混杂岩带)

      图 2  中天山和库鲁克塔格地层序列与岩石组合柱状对比

      Figure 2.  Column comparison of straitigraphic sequences and rock assemblages of the Central Tianshan and Quruqtagh blocks

      图 3  中天山巴仑台区段前泥盆纪地质图和构造剖面

      Figure 3.  The Pre-Devonian geological map with the structural cross-section

      图 4  采集样品的野外照片

      Figure 4.  The outcrop photographs from some samples

      a.No.180, 钾长花岗片麻岩;b.No.184, 黑云斜长片麻岩;c.No.691, 杂砂质千枚岩;d.No.726, 粗砂质板岩

      图 5  四件样品锆石的Th/U比值投影图

      Figure 5.  The plots of Th/U values of zircons from four samples

      图 6  四件样品碎屑锆石的U-Pb谐和图(a)和年龄直方图(b)

      Figure 6.  Concordia diagrams (a) and distributions (b) of zircon U-Pb ages from the four samples

      图 7  中天山碎屑锆石U-Pb年龄谱

      Figure 7.  The distributions of zircon U-Pb ages from metamorphic rock samples in the Central Tianshan

      图 8  中天山、塔里木北东缘以及新疆其他地区前寒武纪年龄谱对比

      Figure 8.  Precambrian age distributions from the Central Tianshan (this study), the northeastern Tarim and other areas in Xinjiang

      表 1  中天山前寒武纪变质岩碎屑错石U-Pb同位素成分数据

      Table 1.  The U-Pb isotopic compositions for the detrital zircons from Pre-Cambrian metamorphic rocks in the Central Tianshan

      点位 同位素比值 年龄(Ma) 232Th(10-6) 238U(10-6) Th/U 和谐
      207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U
      样品180, 钾长花岗片麻岩(42°31’18"N, 88°31’36"E)
      180-1 0.072 89±0.002 36 1.696 79±0.055 13 0.168 89±0.004 62 1 011±18 1 007±21 1 006±25 142 290 0.49 100
      180-2 0.079 81±0.001 61 2.235 70±0.049 17 0.203 24±0.005 18 1 192±38 1 192±15 1 193±28 269 506 0.53 100
      180-3 0.072 24±0.001 22 1.662 95±0.032 61 0.166 99±0.004 23 993±35 995±12 996±23 371 2 431 0.15 100
      180-4 0.070 48±0.001 29 1.490 93±0.029 70 0.153 47±0.002 27 942±19 927±12 920±13 312 265 1.18 98
      180-5 0.083 63±0.002 83 2.563 91±0.086 40 0.221 57±0.003 89 1 284±39 1 290±25 1 290±21 574 611 0.94 100
      180-6 0.104 08±0.001 75 4.126 04±0.076 10 0.287 71±0.004 29 1 698±15 1 659±15 1 630±21 203 343 0.59 96
      180-7 0.071 76±0.002 68 1.614 73±0.055 47 0.163 21±0.002 41 979±28 976±22 975±13 88 476 0.18 100
      180-8 0.123 82±0.004 04 6.159 76±0.200 07 0.360 94±0.006 70 2 011±28 2 003±23 1 989±28 394 324 1.22 99
      180-9 0.137 84±0.010 19 7.584 16±0.526 16 0.400 62±0.014 46 2 201±63 2 186±61 2 176±57 16 22 0.75 101
      180-10 0.108 13±0.002 10 4.764 44±0.100 93 0.319 62±0.004 91 1 763±17 1 773±18 1 778±22 230 755 0.30 101
      180-11 0.095 63±0.001 68 3.528 11±0.066 49 0.267 63±0.003 73 1 541±17 1 534±15 1 529±19 44 51 0.85 99
      180-12 0.081 52±0.003 77 2.372 47±0.102 82 0.211 28±0.004 03 1 234±55 1 234±31 1 236±21 112 108 1.04 100
      180-13 0.119 34±0.002 81 5.419 01±0.125 22 0.329 67±0.005 08 1 948±18 1 898±21 1 867±29 0 12 0.02 94
      180-14 0.159 88±0.002 26 9.357 16±0.141 60 0.424 96±0.005 19 2 453±12 2 378±16 2 292±25 103 223 0.46 93
      180-15 0.074 32±0.002 15 1.899 45±0.053 00 0.185 46±0.002 81 1 050±32 1 081±19 1 097±15 237 225 1.06 96
      180-16 0.163 16±0.002 19 10.363 23±0.157 92 0.460 55±0.006 13 2 491±11 2 473±14 2 463±21 289 148 1.95 98
      180-17 0.065 61±0.001 10 1.183 21±0.021 60 0.113 08±0.001 86 794±35 792±10 793±11 43 189 0.23 100
      180-18 0.055 34±0.003 02 0.561 34±0.029 33 0.073 72±0.001 63 426±77 452±19 459±10 356 280 1.27 98
      180-19 0.075 52±0.001 15 1.927 49±0.028 95 0.185 14±0.002 35 1 082±14 1 091±10 1 095±13 466 467 1.00 99
      180-20 0.150 05±0.002 43 6.294 53±0.100 33 0.304 26±0.004 01 2 346±12 2 018±14 1 712±20 279 266 1.05 107
      180-21 0.078 25±0.001 83 2.102 16±0.047 36 0.194 85±0.003 15 1 153±22 1 150±16 1 148±17 550 560 0.98 100
      180-22 0.168 24±0.002 57 11.396 33±0.196 89 0.491 29±0.007 07 2 542±12 2 552±15 2 568±28 39 73 0.54 101
      180-23 0.069 97±0.000 94 1.505 97±0.020 16 0.156 11±0.002 03 927±12 933±8 935±11 137 238 0.58 100
      180-24 0.174 14±0.002 10 11.880 33±0.141 12 0.494 83±0.006 12 2 598±9 2 595±11 2 592±26 129 117 1.10 100
      180-25 0.069 71±0.001 15 1.401 41±0.022 49 0.145 82±0.001 87 920±15 890±10 877±11 154 492 0.31 101
      180-26 0.114 79±0.001 87 4.989 36±0.090 95 0.315 16±0.004 6 1 878±16 1 822±13 1 778±26 33 240 0.14 94
      180-27 0.074 88±0.001 70 1.895 48±0.041 79 0.183 65±0.002 72 1 065±22 1 080±15 1 087±15 49 63 0.78 98
      180-28 0.188 73±0.002 59 13.472 04±0.180 20 0.517 78±0.007 09 2 732±10 2 716±15 2 696±23 89 95 0.93 102
      180-29 0.076 94±0.001 23 2.094 51±0.036 17 0.197 41±0.002 67 1 120±16 1 147±12 1 161±14 772 291 1.59 104
      180-30 0.077 10±0.001 24 2.072 18±0.035 49 0.194 95±0.002 57 1 124±16 1 140±12 1 148±14 217 176 0.41 102
      180-31 0.099 35±0.001 11 3.906 25±0.036 44 0.285 05±0.004 42 1 612±21 1 615±8 1 617±22 89 111 0.80 98
      180-32 0.069 14±0.000 86 1.440 49±0.015 27 0.151 03±0.002 35 903±23 906±6 907±13 35 736 0.05 100
      180-33 0.102 29±0.001 58 4.173 23±0.063 66 0.295 89±0.003 87 1 666±13 1 669±12 1 671±19 213 287 0.74 100
      180-34 0.099 67±0.001 05 3.882 85±0.032 58 0.282 58±0.004 19 1 618±20 1 610±7 1 604±21 39 164 0.02 100
      180-35 0.160 10±0.001 63 10.207 70±0.080 34 0.462 51±0.006 82 2 455±17 2 454±7 2 452±28 182 348 0.41 100
      180-36 0.075 72±0.002 34 1.467 60±0.043 23 0.140 62±0.002 19 1 088±35 917±18 848±12 293 1 273 0.23 108
      180-37 0.069 70±0.000 96 1.507 26±0.020 20 0.156 87±0.002 05 920±12 933±8 939±11 327 543 0.60 99
      180-38 0.073 88±0.001 38 1.715 58±0.033 39 0.168 43±0.002 31 1 038±19 1 014±12 1 003±13 405 480 0.20 97
      180-39 0.070 61±0.001 41 1.406 22±0.028 93 0.144 44±0.002 05 946±21 892±12 870±12 342 634 1.07 92
      180-40 0.094 69±0.002 54 3.401 27±0.086 19 0.260 55±0.003 97 1 522±26 1 505±20 1 493±20 143 101 1.41 102
      样品184, 黑云斜长片麻岩(42°19’23"N, 88°24’30"E)
      184-1 0.069 42±0.000 85 1.409 93±0.019 87 0.147 33±0.001 86 911±13 893±8 886±10 228 1 107 0.21 97
      184-2 0.073 49±0.001 21 1.750 88±0.031 20 0.172 80±0.002 51 1 027±16 1 027±12 1 028±14 315 275 1.15 100
      184-3 0.174 60±0.001 67 11.081 61±0.108 01 0.460 38±0.005 67 2 602±9 2 530±9 2 441±25 213 292 0.73 107
      184-4 0.185 24±0.004 51 9.584 32±0.222 29 0.375 43±0.005 46 2 700±20 2 396±21 2 055±26 209 251 0.83 131
      184-5 0.076 29±0.001 13 2.051 74±0.033 16 0.195 08±0.002 56 1 103±15 1 133±11 1 149±14 128 87 0.97 104
      184-6 0.075 52±0.001 45 1.735 80±0.034 28 0.166 78±0.002 28 1 082±20 1 022±13 994±13 456 572 0.68 92
      184-7 0.071 66±0.001 09 1.612 42±0.026 36 0.163 28±0.002 12 976±15 975±10 975±12 245 165 0.34 100
      184-8 0.073 47±0.002 12 1.719 73±0.047 02 0.169 80±0.002 41 1 027±19 1 016±18 1 011±13 42 393 0.11 100
      184-9 0.155 84±0.004 43 9.701 57±0.271 12 0.451 58±0.009 27 2 414±22 2 410±23 2 404±33 130 73 1.79 100
      184-10 0.150 12±0.004 65 9.133 97±0.276 65 0.441 35±0.009 58 2 349±23 2 351±16 2 355±39 102 104 0.98 100
      184-11 0.137 20±0.001 30 6.894 83±0.067 61 0.364 52±0.004 62 2 192±10 2 098±9 2 004±22 307 437 0.70 109
      184-12 0.097 58±0.001 57 3.698 35±0.057 83 0.274 92±0.003 63 1 578±13 1 571±12 1 566±18 931 244 3.82 101
      184-13 0.153 44±0.001 84 7.276 69±0.087 34 0.343 98±0.004 46 2 387±11 2 142±12 1 910±19 225 257 0.87 125
      184-14 0.106 95±0.001 08 4.595 83±0.037 78 0.311 52±0.004 73 1 748±19 1 749±7 1 748±23 304 511 0.59 100
      184-15 0.092 87±0.001 47 3.335 59±0.046 53 0.260 41±0.004 39 1 485±29 1 489±11 1 492±22 238 196 1.22 100
      184-16 0.097 66±0.001 23 3.759 26±0.040 06 0.279 07±0.004 38 1 580±1 524 1 584±9 1 587±22 151 90 1.68 99
      184-17 0.142 27±0.001 36 6.455 40±0.047 67 0.329 02±0.004 82 2 255±17 2 040±6 1 834±23 20 214 0.09 98
      184-18 0.070 52±0.000 84 1.543 18±0.018 59 0.158 73±0.002 11 944±12 948±7 950±12 168 355 0.47 100
      184-19 0.100 93±0.003 27 4.020 82±0.125 12 0.288 89±0.005 23 1 641±38 1 638±25 1 636±26 219 239 0.92 100
      184-20 0.081 93±0.002 03 2.032 33±0.048 03 0.179 90±0.002 36 1 244±30 1 126±16 1 066±13 44 290 0.15 106
      184-21 0.103 73±0.003 53 4.234 28±0.139 25 0.296 02±0.005 63 1 692±32 1 681±27 1 672±28 392 834 0.47 101
      184-22 0.109 46±0.002 25 4.776 93±0.094 87 0.316 54±0.005 01 1 790±17 1 781±17 1 773±25 134 98 1.37 101
      184-23 0.098 03±0.002 42 3.771 17±0.095 00 0.279 06±0.004 67 1 587±47 1 587±20 1 587±24 99 52 1.93 100
      184-24 0.097 57±0.001 74 3.739 44±0.072 46 0.277 97±0.004 16 1 578±34 1 580±16 1 581±21 56 80 0.70 100
      184-25 0.117 59±0.001 99 5.639 54±0.103 23 0.347 83±0.005 23 1 920±15 1 922±16 1 924±25 86 885 0.10 100
      184-26 0.108 33±0.001 72 4.644 70±0.080 57 0.311 00±0.004 33 1 772±14 1 757±14 1 746±21 458 808 0.57 99
      184-27 0.096 29±0.001 66 3.588 56±0.065 32 0.270 34±0.003 67 1 553±16 1 547±14 1 543±19 192 142 1.36 99
      184-28 0.072 04±0.001 03 1.575 36±0.024 54 0.158 63±0.002 04 987±14 961±10 949±11 186 202 0.74 96
      184-29 0.088 14±0.001 99 2.571 84±0.057 87 0.211 71±0.003 11 1 386±23 1 293±16 1 238±16 209 237 0.11 89
      184-30 0.213 01±0.002 44 17.046 14±0.197 12 0.580 57±0.007 73 2 930±9 2 935±10 2 949±29 48 90 0.53 99
      184-31 0.072 53±0.008 71 1.617 18±0.022 55 0.161 70±0.002 06 1 001±13 977±9 966±11 383 891 0.43 97
      184-32 0.069 09±0.001 10 1.526 58±0.023 94 0.160 32±0.002 15 901±14 941±10 959±12 166 209 0.79 98
      184-33 0.100 86±0.001 88 3.957 58±0.076 30 0.284 57±0.003 97 1 640±17 1 626±16 1 614±20 57 147 0.39 102
      184-34 0.072 62±0.001 11 1.635 40±0.027 19 0.163 35±0.002 16 1 003±15 984±10 975±12 230 196 1.18 97
      184-35 0.157 72±0.003 82 9.284 05±0.219 43 0.426 62±0.006 93 2 434±22 2 370±21 2 294±28 21 21 1.02 106
      184-36 0.065 68±0.002 87 1.232 16±0.051 78 0.136 07±0.002 57 796±57 815±24 822±15 40 78 0.51 99
      184-37 0.106 69±0.001 49 4.451 54±0.070 50 0.302 64±0.004 06 1 744±13 1 722±13 1 704±20 153 379 0.65 98
      184-38 0.150 97±0.003 51 7.806 05±0.136 89 0.375 00±0.005 13 2 353±36 2 213±19 2 052±23 271 279 0.26 87
      184-39 0.065 69±0.007 63 0.918 30±0.095 92 0.101 36±0.003 91 797±155 661±51 622±23 66 261 0.25 106
      184-40 0.161 75±0.003 08 10.236 21±0.202 95 0.458 62±0.006 40 2 474±16 2 456±18 2 433±28 432 317 1.36 102
      样品691, 杂砂质千枚岩(42°51’51"N, 86°26’17"E)
      691-1 0.162 72±0.001 81 10.516 14±0.096 31 0.469 07±0.007 13 2 486±17 2 483±10 2 480±28 165 329 0.50 100
      691-2 0.170 56±0.001 72 11.473 56±0.089 18 0.488 28±0.007 12 2 562±17 2 557±9 2 561±27 336 148 0.31 97
      691-3 0.26 314±0.005 15 23.891 14±0.493 18 0.658 68±0.017 47 3 263±30 3 265±23 3 261±33 560 732 0.76 100
      691-4 0.122 86±0.002 87 6.125 96±0.158 41 0.361 82±0.010 03 1 998±39 1 994±23 1 991±34 496 1 225 0.41 100
      691-5 0.096 58±0.002 74 3.653 95±0.010 56 0.274 50±0.007 50 1 559±53 1 561±23 1 564±38 199 242 0.82 100
      691-6 0.084 52±0.002 00 1.851 23±0.037 44 0.158 85±0.001 95 1 305±47 1 064±13 950±11 83 408 0.20 112
      691-7 0.112 11±0.001 04 5.104 03±0.037 22 0.330 05±0.004 92 1 834±17 1 837±6 1 839±24 107 234 0.46 99
      691-8 0.070 43±0.001 58 1.545 61±0.035 38 0.159 18±0.002 32 941±24 949±14 952±13 141 281 0.50 100
      691-9 0.072 32±0.000 85 1.628 37±0.016 21 0.163 22±0.002 51 995±23 981±6 975±14 226 498 0.45 98
      691-10 0.096 77±0.001 48 3.779 94±0.062 16 0.283 35±0.003 70 1 563±14 1 588±13 1 608±19 232 294 0.79 97
      691-11 0.078 94±0.002 16 2.146 80±0.058 22 0.197 14±0.003 18 1 171±29 1 164±19 1 160±17 84 224 0.38 101
      691-12 0.111 38±0.001 89 5.024 54±0.089 59 0.327 25±0.004 30 1 822±15 1 823±15 1 825±21 230 508 0.45 100
      691-13 0.209 16±0.002 29 13.120 95±0.119 11 0.454 88±0.007 06 2 897±17 2 685±10 2 423±29 107 232 0.46 100
      691-14 0.078 53±0.001 86 1.767 71±0.041 27 0.163 31±0.002 28 1 160±25 1 034±15 975±13 194 292 0.66 106
      691-15 0.119 61±0.001 25 5.844 15±0.048 72 0.354 39±0.005 31 1 950±19 1 953±7 1 956±25 227 138 1.65 99
      691-16 0.096 29±0.002 38 3.389 20±0.086 00 0.255 36±0.003 97 1 553±25 1 502±20 1 466±20 478 576 0.83 106
      691-17 0.116 09±0.001 28 5.459 76±0.049 11 0.341 11±0.005 15 1 897±20 1 894±8 1 892±25 73 672 0.11 98
      691-18 0.102 78±0.002 05 3.845 03±0.079 21 0.271 43±0.004 00 1 675±18 1 602±17 1 548±20 136 59 2.31 108
      691-19 0.095 14±0.001 78 3.501 41±0.073 79 0.266 99±0.006 89 1 531±36 1 528±17 1 526±33 195 754 0.26 100
      691-20 0.075 35±0.001 13 1.901 57±0.030 53 0.183 10±0.002 31 1 078±15 1 082±11 1 084±13 1321 1 038 1.27 99
      691-21 0.070 92±0.003 41 1.623 40±0.075 80 0.165 91±0.003 38 955±62 979±29 990±19 46 30 1.55 99
      691-22 0.103 49±0.002 33 4.077 54±0.089 37 0.285 65±0.003 86 1 688±22 1 650±18 1 620±19 187 149 1.26 104
      691-23 0.078 48±0.005 94 1.757 70±0.128 91 0.162 09±0.004 65 1 159±100 1 030±47 968±26 61 1 091 0.06 106
      691-24 0.105 25±0.001 63 4.187 53±0.070 13 0.288 63±0.003 84 1 719±14 1 672±14 1 635±19 129 115 1.13 105
      691-25 0.096 58±0.001 88 1.580 49±0.034 05 0.118 71±0.003 06 1 559±37 963±13 723±18 109 1 049 0.10 75
      691-26 0.066 13±0.001 47 1.210 35±0.028 96 0.132 78±0.003 45 810±38 805±13 804±20 443 898 0.49 100
      691-27 0.074 63±0.001 12 1.718 61±0.027 96 0.167 09±0.002 16 1 059±15 1 016±10 996±12 238 308 0.77 102
      691-28 0.069 73±0.001 17 1.430 29±0.024 96 0.148 79±0.001 91 920±17 902±10 894±11 181 299 0.61 101
      691-29 0.046 05±0.001 75 0.872 81±0.329 81 0.137 48±0.004 42 830±23 637±17 830±25 244 505 0.48 130
      691-30 0.112 90±0.001 76 5.114 02±0.080 58 0.328 52±0.003 89 1847±13 1 838±13 1 831±19 77 282 0.27 101
      691-31 0.063 84±0.000 86 1.075 44±0.015 73 0.122 16±0.001 50 736±14 741±8 743±9 38 582 0.07 100
      691-32 0.190 16±0.003 71 13.911 36±0.307 21 0.530 71±0.014 05 2 741±31 2 742±22 2 743±31 487 788 0.62 100
      691-33 0.068 68±0.001 63 1.400 26±0.035 80 0.147 91±0.003 98 889±43 889±15 889±22 51 646 0.08 100
      691-34 0.164 22±0.002 98 10.222 68±0.184 51 0.451 48±0.005 84 2 501±16 2 456±16 2 405±23 72 64 1.13 104
      691-35 0.096 64±0.001 76 3.644 06±0.075 98 0.273 55±0.007 11 1 560±35 1 559±17 1 559±36 26 2 483 0.01 100
      691-36 0.096 80±0.002 31 3.315 74±0.078 12 0.248 40±0.003 37 1 563±25 1 485±18 1 430±17 193.488 67 477 0.41 109
      691-37 0.255 14±0.007 28 22.244 27±0.620 44 0.632 61±0.009 42 3 213±23 3 197±23 3 164±33 151.598 71 222 0.68 102
      691-38 0.155 51±0.003 04 9.694 05±0.214 11 0.452 20±0.011 96 2 407±34 2 406±20 2 405±33 272 734 0.37 100
      691-39 0.075 43±0.002 11 1.884 92±0.054 77 0.181 28±0.004 97 1 080±37 1 076±19 1 074±27 192 389 0.49 100
      691-40 0.071 89±0.000 47 1.661 82±0.012 42 0.166 95±0.000 72 983±14 994±5 995±4 1 107.092 5 2 251 0.49 100
      691-41 0.076 45±0.001 37 1.965 47±0.040 29 0.186 51±0.004 79 1 107±37 1 104±14 1 102±26 649 1 768 0.37 100
      691-42 0.078 83±0.000 81 2.229 77±0.025 58 0.204 04±0.000 86 1 168±21 1 190±8 1 197±5 734.203 25 583 1.26 98
      691-43 0.263 14±0.005 15 23.891 14±0.531 68 0.658 68±0.017 47 3 261±30 3 262±24 3 261±36 560 732 0.76 100
      691-44 0.081 04±0.002 34 2.328 93±0.065 02 0.208 59±0.003 61 1 222±29 1 221±20 1 221±19 167 135 1.23 100
      691-45 0.087 24±0.002 16 2.800 90±0.068 17 0.232 80±0.003 57 1 366±25 1 356±18 1 349±19 145 195 0.74 101
      样品726, 粗砂质板岩(42°46’18"N, 86°19’06"E)
      726-1 0.156 72±0.004 49 9.246 76±0.043 12 0.428 49±0.012 76 2 424±21 2 353±26 2 303±28 153 518 0.29 97
      726-2 0.168 50±0.009 67 11.293 79±0.612 06 0.486 99±0.011 96 2 543±58 2 548±51 2 558±52 4 89 0.05 99
      726-3 0.104 39±0.001 07 4.330 21±0.051 12 0.300 92±0.002 71 1 704±19 1 699±8 1 696±13 652 671 0.97 100
      726-4 0.066 76±0.001 02 1.285 67±0.019 41 0.139 75±0.001 99 830±14 839±9 843±11 2 916 2 043 1.43 100
      726-5 0.070 78±0.001 54 1.488 18±0.031 15 0.152 50±0.002 06 951±22 926±13 915±12 218 294 0.74 101
      726-6 0.076 14±0.001 55 1.943 39±0.043 58 0.185 15±0.004 81 1 099±34 1 096±15 1 095±26 292 672 0.43 100
      726-7 0.074 88±0.001 70 1.895 48±0.041 79 0.183 65±0.002 72 1 065±22 1 080±15 1 087±15 49 63 0.78 98
      726-8 0.188 73±0.002 59 13.472 04±0.180 20 0.517 78±0.007 09 2 735±15 2 717±16 2 696±26 89 95 0.93 102
      726-9 0.076 86±0.001 74 2.004 54±0.049 67 0.189 20±0.005 09 1 118±43 1 117±17 1 117±28 575 648 0.89 100
      726-10 0.147 43±0.001 60 5.805 88±0.063 19 0.285 70±0.003 64 2 318±11 1 948±11 1 613±21 198 675 0.29 143
      726-11 0.070 33±0.001 42 1.517 87±0.029 32 0.156 59±0.002 29 938±19 938±12 938±13 462 526 0.88 100
      726-12 0.082 37±0.002 45 2.432 31±0.069 51 0.214 14±0.003 23 1 254±30 1 252±21 1 251±17 463 752 0.62 100
      726-13 0.067 27±0.001 42 1.340 35±0.026 90 0.144 52±0.001 98 846±21 863±12 870±11 158 209 0.76 99
      726-14 0.105 73±0.001 68 4.484 12±0.068 48 0.307 56±0.003 38 1 727±30 1 728±13 1 729±17 168 635 0.26 100
      726-15 0.109 33±0.001 74 4.743 07±0.072 83 0.314 69±0.004 12 1 788±13 1 775±13 1 764±20 167 165 1.01 101
      726-16 0.117 15±0.003 32 5.560 28±0.163 23 0.344 72±0.010 17 1 913±22 1 910±27 1 909±29 133 338 0.39 100
      726-17 0.068 47±0.000 99 1.339 29±0.019 20 0.141 87±0.001 89 883±13 863±8 855±11 145 173 0.84 101
      726-18 0.072 35±0.001 27 1.588 29±0.027 93 0.159 21±0.001 97 996±17 966±11 952±11 114 391 0.29 101
      726-19 0.138 68±0.001 53 5.922 89±0.065 44 0.309 77±0.003 95 2 211±10 1 965±10 1 740±19 106 116 0.91 127
      726-20 0.156 77±0.011 34 9.942 50±0.670 05 0.459 40±0.017 47 2 421±64 2 429±62 2 437±77 18 24 0.75 99
      726-21 0.114 31±0.003 89 3.650 33±0.114 72 0.231 61±0.003 04 1 869±63 1 561±25 1 343±16 181 335 0.54 139
      726-22 0.072 22±0.001 05 1.601 90±0.022 92 0.160 87±0.002 10 992±13 971±9 962±12 211 363 0.58 101
      726-23 0.087 26±0.001 67 2.826 29±0.051 33 0.234 88±0.002 69 1 366±38 1 363±14 1 360±14 184 298 0.62 100
      726-24 0.094 63±0.001 91 3.467 65±0.071 93 0.265 80±0.003 72 1 521±39 1 520±16 1 519±19 310 566 0.55 100
      726-25 0.067 66±0.001 20 1.248 45±0.022 54 0.133 85±0.001 72 858±18 823±10 810±10 697 625 1.12 102
      726-26 0.248 30±0.006 04 21.655 36±0.501 55 0.632 13±0.009 24 3 173±19 3 168±22 3 158±36 138 508 0.27 101
      726-27 0.064 13±0.001 85 1.084 94±0.031 20 0.122 71±0.001 65 746±32 746±14 746±9 19 376 0.05 100
      726-28 0.107 74±0.002 86 4.649 80±0.120 91 0.313 05±0.005 12 1 762±51 1 758±22 1 756±25 72 165 0.44 100
      726-29 0.074 35±0.001 10 1.777 89±0.026 11 0.173 48±0.002 34 1 051±13 1 037±10 1 031±13 136 149 0.92 102
      726-30 0.095 43±0.000 91 3.554 51±0.030 86 0.270 12±0.002 29 1 537±18 1 539±7 1 541±12 159 752 0.21 100
      726-31 0.075 38±0.001 49 1.648 03±0.031 45 0.158 58±0.002 14 1 079±19 989±12 949±12 25 1 076 0.02 104
      726-32 0.117 53±0.002 42 5.627 98±0.123 88 0.347 29±0.005 46 1 919±38 1 920±19 1 922±26 197 283 0.70 100
      726-33 0.105 91±0.004 67 4.317 08±0.181 15 0.295 58±0.006 34 1 730±46 1 697±35 1 669±32 16 14 1.12 104
      726-34 0.157 96±0.006 06 9.212 37±0.336 14 0.423 11±0.009 28 2 434±33 2 359±33 2 275±42 3 8 0.41 107
      726-35 0.073 81±0.003 13 1.817 97±0.072 83 0.178 62±0.003 41 1 036±45 1 052±26 1 059±19 106 177 0.60 99
      726-36 0.183 86±0.002 78 13.102 19±0.212 58 0.517 01±0.006 81 2 682±13 2 685±17 2 684±23 110 88 1.29 100
      726-37 0.116 70±0.001 73 5.505 04±0.088 87 0.342 17±0.004 46 1 906±13 1 901±14 1 897±21 701 1 191 0.69 100
      726-38 0.071 79±0.000 94 1.568 35±0.023 41 0.158 43±0.002 06 980±14 958±9 948±11 492 291 1.69 97
      726-39 0.077 14±0.002 57 1.997 11±0.065 11 0.187 83±0.003 35 1 125±33 1 115±22 1 110±18 189 145 1.31 99
      726-40 0.071 57±0.001 11 1.567 22±0.043 80 0.158 82±0.002 06 974±14 957±10 950±11 261 344 0.76 98
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    出版历程
    • 收稿日期:  2019-01-06
    • 刊出日期:  2019-05-01

    中天山基底与塔里木克拉通的构造亲缘性

      通讯作者: 舒良树, Lsshu@nju.edu.cn
      作者简介: 舒良树(1951-), 男, 地质学教授, 长期从事华南和中亚南缘研究工作
    • 1. 南京大学成矿作用国家重点实验室, 江苏南京 210023
    • 2. 塔里木油田指挥部, 新疆库尔勒 841000
    • 3. 中国地质科学院地质研究所, 北京 100037
    基金项目:  国家自然基金委青年项目 41502198

    摘要: 中天山基底与塔里木克拉通的构造亲缘性问题涉及中亚大地构造单元的划分,倍受学术界关注.在诸多学者的研究基础上,特别是塔里木北缘物质成分和年代学成果基础上,通过区域地质调查,对托克逊县干沟与和静县阿拉沟两地的前南华纪地层序列及其岩石组合进行了专门研究,并筛选出4件浅变质砂岩样品做碎屑锆石U-Pb测年研究,获得165组年龄数据.结果表明,发育在中天山地区的前南华纪地层序列、岩石组合、地层接触关系、沉积环境与塔里木北缘的基本一致,可比性好,揭示了二者之间密切的构造亲缘性.其Th/U比值密集分布在0.4~4.0,表明岩浆锆石占绝大多数.锆石U-Pb测年产生了4个年龄峰值,分别为950 Ma、1 550 Ma、1 920 Ma和2 480 Ma,表明中天山较好地保存了元古代的4次重大构造-岩浆活动信息.这些年龄峰值在塔里木陆块均有对应岩浆体的发育,也与塔里木周缘的前寒武纪年龄谱吻合,进一步佐证了中天山基底与塔里木克拉通曾经是一个统一块体的认识.结合区域构造分析,认为中天山陆块是在南华纪以来,逐渐从塔里木克拉通拉张裂离出来的;伴随早古生代天山洋的俯冲,一个奥陶纪-志留纪火山弧发育在这个裂离的中天山陆块之上.

    English Abstract

    • 研究成果表明, 中亚地区天山造山带的构造格局主要是由古陆块与古生代活动陆缘组合而成的, 在洋盆关闭之前, 诸多源区不一的古陆块杂乱散布在古天山洋盆中(马瑞士等, 1993舒良树等, 1998, 2001).其古地理现象颇与现今的西南太平洋海底格局相似.早在20世纪80年代, 就有学者提出中天山是塔里木陆块的一部分, 并据此将塔里木陆块的北界划定在中天山北缘断裂(陈哲夫和梁云海, 1985).一些学者认为克拉麦里蛇绿岩带是晚古生代塔里木与西伯利亚两大陆块的拼合界线, 代表天山地区最晚的板块拼合带(马瑞士等, 1993李锦轶, 1995李锦轶和徐新, 2004李锦轶等, 2006舒良树等, 2007; Wang et al., 2014).还有学者提出, 准噶尔及其周缘的地壳不是大陆地壳, 而是幔源组分占优势的新生地壳或大洋地壳, 不归塔里木陆块(Jahn et al., 2000, 2004;肖文交等, 2008Xiao and Kusky, 2009), 介于克拉麦里带与中天山北缘断裂之间的广阔地区属于准噶尔洋壳块体, 或哈萨克斯坦中间地块(何国琦等, 1994; Li et al., 2003).由此可见, 中天山的构造属性或亲缘性问题涉及中亚地区大地构造单元的划分, 研究意义重大.本文作者认真研究了近年发表的塔里木北缘物质成分和年代学等诸多数据, 在区域地质调查的基础上, 对托克逊县干沟与和静县巴仑台两个地区的前寒武纪地层序列及其岩石组合进行了重点研究, 对采集的4件变质砂岩样品进行了碎屑锆石U-Pb测年.结果表明, 发育在中天山地区的前寒武纪地层序列、岩石组合、地层接触关系、沉积环境以及岩浆活动-构造演化信息与塔里木北缘的基本一致, 可比性好, 二者之间具有密切的地质亲缘性.

      • 天山造山带位于中亚造山带南缘, 沿NWW-EW-NEE方向展布, 平面上是呈一向南弧形突出的地质体.NW走向的克拉麦里-伊吾断裂带是个晚古生代蛇绿混杂岩带, 其北东侧为西伯利亚板块, 其南西侧为准噶尔-吐哈块体.近E-W走向的中天山北缘断裂将天山造山带分为两大构造单元, 其南为早古生代中-南天山活动陆缘带, 简称中-南天山带, 其北为晚古生代北天山活动陆缘带, 习称北天山带, 包括吐哈盆地南缘的康古尔-雅满苏山、北缘的博格达-哈儿里克山和准噶尔东西两缘的东准和西准造山带(图 1).本文主要研究天山东段的中-南天山地区.

        图  1  天山东段地质构造简图

        Figure 1.  Simplified geological and tectonic sketch map of the eastern Tianshan

        中-南天山由3个早古生代构造单元所构成:(1)中天山北缘早古生代蛇绿混杂岩带, 其蛇绿岩残迹以米什沟和干沟出露最好, 在尾亚、冰达坂等地也有发现.其围岩主要是含早奥陶世牙形刺的砂岩、杂砂岩, 也有少量奥陶纪-志留纪的基性、中性火山岩以及元古宙片岩、花岗片麻岩团块(马瑞士等, 1993车自成等, 1994).在米什沟、干沟、巴仑台等地, 早石炭世砂砾岩呈角度不整合覆盖在志留纪变质复理石地层之上.在中天山北缘断裂带附近, 右旋走滑型糜棱岩、花岗片麻岩非常发育(Ma et al., 2015), 白云母Ar-Ar年龄约为246 Ma(Laurent-Charvet et al., 2003).(2)中天山奥陶纪-志留纪钙碱性火山-岩浆弧带, 主要由奥陶纪中、基性火山熔岩、凝灰岩和志留纪火山质复理石组成, 发育在前寒武纪结晶基底之上, 其安山岩年龄为477 Ma(马瑞士等, 1997Wang et al., 2010).侵入火山岩地层的钾长花岗岩U-Pb年龄为428±10 Ma(Shi et al., 2007), 其他花岗岩U-Pb年龄为446~395 Ma(Wang et al., 2010).(3)南天山库米什志留纪-早泥盆世弧后边缘海, 主要由志留纪基性熔岩、凝灰岩及蛇纹石化超镁铁质岩组成.在蛇绿岩的硅质岩、灰岩中存在大量志留纪珊瑚、腕足及腹足、层孔虫(吴文奎等, 1992).在榆树沟的镁铁质-超镁铁质混杂岩中, 发育粗粒基性麻粒岩(Shu et al., 2004, 2010; Zhou et al., 2004), 其锆石U-Pb年龄为390±11 Ma和392±7 Ma(Zhou et al., 2004).

      • 塔里木克拉通地表广泛被新生代沙漠所覆盖, 其岩石露头主要分布在其周缘, 尤以NE缘库鲁克塔格块体保存的地层最全, 构造信息最丰富.根据区域地质和地震资料, 库鲁克塔格块体的基底与塔里木克拉通是相通的(邓兴梁等, 2008Shu et al., 2011);该块体是塔里木陆块的重要组成部分, 经历了太古代到新生代的多期地质演化过程.太古代和古元古代地层及岩浆岩分布零星, 中-新元古代岩层全区广泛发育, 由强烈褶皱、中高级变质和韧性变形的千枚岩、片岩、片麻岩、花岗片麻岩、角闪片岩、斜长角闪岩、大理岩和变质玄武岩、变质安山岩、流纹质火山岩以及面理化花岗岩等组成, 原岩是前南华纪泥砂质复理石、碳酸盐岩、中-基性火山岩及其侵入岩, 总厚约为8 000 m.沉积盖层则由几无变质、微弱变形的南华系、震旦系和古生界组成, 为一套泥砂质碎屑岩、冰碛岩和碳酸盐岩沉积岩系, 局部夹火山岩.南华系与下伏青白口系呈角度不整合接触(图 2).

        图  2  中天山和库鲁克塔格地层序列与岩石组合柱状对比

        Figure 2.  Column comparison of straitigraphic sequences and rock assemblages of the Central Tianshan and Quruqtagh blocks

        南华纪开始, 以兴地断裂为界, 南北两侧构造环境发生分化(邓兴梁等, 2008).在其北侧的库鲁克塔格西大山区段, 形成了南华纪-震旦纪的泥砂质碎屑岩夹三套冰碛岩堆积层序(Xu et al., 2005, 2009), 偶夹火山岩, 而其南侧则为隆升区, 为陆相粗碎屑岩、火山岩堆积序列, 缺失冰碛岩.进入寒武纪, 兴地断裂北侧提克不拉大黄-西大山一带寒武纪和奥陶纪为浅海相碳酸盐岩沉积区, 海相生物种类繁多, 广泛分布, 与扬子地区岩石-生物组合相似;南侧元宝山-却尔却克山一带则为半深海相青灰色中-薄层状泥砂质韵律层, 厚达数千米, 生物化石相对简单, 种类较少.志留纪, 兴地断裂北侧为隆升期, 缺失沉积(图 2), 其原因可能与天山地区早古生代板块俯冲/碰撞作用有关(邓兴梁等, 2008).一直到泥盆纪, 兴地断裂带南北两侧的沉积环境才渐趋统一.

        区内辉长岩、闪长岩、花岗岩、花岗片麻岩广泛发育, 对其岩浆锆石作U-Pb测年, 获得多组高质量年龄数据, 包括年龄为2 534 ± 19 Ma(钾长花岗岩)、2 789±12 Ma(奥长花岗岩)、2 602±27 Ma(英云闪长岩)(Zhang et al., 2007)、2 470±24 Ma(片麻状花岗岩)、2 469±12 Ma(变闪长岩)、1 048±19 Ma(片麻状花岗岩)、933±11 Ma(面理化花岗岩)、806±8 Ma(花岗岩)、798±7 Ma(花岗岩)、775±12 Ma(辉长岩)、698±51 Ma(花岗岩) (Shu et al., 2011), 进一步证明本区古元古代-新元古代基底物质和岩浆机制的存在.

      • 它由三大岩石构造组合所组成:前寒武纪基底单元、奥陶纪-志留纪火山-沉积单元和石炭纪及其以后的沉积盖层单元, 具有和塔里木相似的中-新元古代基底岩石和形成年龄(舒良树等, 1998, 2001; Shu et al., 2003).研究表明, 它是在新元古代晚期从塔里木板块裂解出来的(Shu et al., 2011), 到早奥陶世, 以南天山洋壳的方式沿阿齐克库都格-尾亚断裂带向塔里木板块俯冲, 导致中天山火山弧的形成, 并在泥盆纪发生诸地体的碰撞增生作用下, 导致天山洋逐渐关闭, 形成中天山南缘红柳河-库米什-乌瓦门-黑英山蛇绿混杂岩带和中天山北缘尾亚-干沟-米什沟-冰达坂-那拉提-科克苏蛇绿混杂岩带(舒良树等, 1998王博等, 2007).

        中天山前寒武纪基底主要由测年值为800~1 800 Ma的各类片岩、片麻岩、花岗片麻岩、混合岩、石墨大理岩和变粒岩所组成, 其下部花岗片麻岩曾获1 800 Ma的Sm-Nd年龄(胡霭琴等, 1999).最新的研究表明, 在中天山地块南缘存在原岩年龄为25亿年的互层的黑云母-二长石片麻岩和黑云母-斜长石-角闪石片麻岩, 并且叠加了18亿年的角闪岩相变质事件(Wang et al., 2017).普遍缺失南华纪、震旦纪、寒武纪的地层序列和岩石露头(图 2), 暗示一次重要构造事件的存在.在巴仑台区段的变质砂岩中, 曾获得年龄大于3.0 Ga(3 017±37 Ma~3 663±38 Ma)和大于2.0 Ga(其中2.5~3.0 Ga为28颗)的碎屑锆石(Ma et al., 2014).

        中天山早古生代变质火山-沉积岩系发育, 由奥陶纪玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩、杂砂岩和志留纪泥砂质复理石组成;其火山岩化学成分与环太平洋岛弧型火山岩相似, 并具明显的大陆地壳亲缘性(Guo et al., 2002).在中天山浅变质沉积岩中, 发育三叶虫、腕足类、笔石和腹足类等化石, 其时代多为奥陶纪-志留纪, 少数为寒武纪(车自成等, 1994).

        在中天山内部, 发育多种类型的花岗岩, 包括面理化含角闪石花岗岩、花岗闪长岩、似斑状花岗岩及二云母花岗岩, 侵位于前寒武纪基底中, 其花岗岩锆石U-Pb年龄为475±2 Ma~427±1 Ma, 其岩石地球化学呈明显的大陆岛弧特征(Ma et al., 2012);这与吉尔吉斯坦天山所测定的侵位于前寒武系的岛弧花岗岩岩浆锆石U-Pb年龄470~430 Ma一致(Wang et al., 2010), 暗示两者是彼此相连的构造单元.

        在中天山地区, 区域缺失泥盆纪地层(舒良树等, 1998Shu et al., 2003).在中天山干沟, 志留纪复理石与其下的前寒武纪基底之间呈断层接触, 与其上的下石炭统红色磨拉石则为角度不整合接触;在中天山巴仑台北侧, 下石炭统马鞍桥组杂色砾岩不整合覆盖于中-上元古界巴仑台群片岩、片麻岩之上;在中天山苏巴什, 马鞍桥组砾岩不整合于奥陶系可可乃克群之上;在中天山米什沟和乌苏通, 马鞍桥组砾岩不整合于变质的下志留统米什沟组复理石之上, 指示中天山在早古生代晚期发生过强烈的褶皱造山事件.

      • 根据上述地层序列和岩石组合的描述和对比, 可以得出如下认识:(1)相对塔里木陆块北缘连续发育太古代-奥陶纪地层序列和岩石组合而言, 中天山既没有出露古元古代-太古代的岩石记录, 也缺失南华纪、震旦纪、寒武纪的地层和岩石;(2)塔里木北缘与中天山的中元古代-新元古代早期变质基底(长城系-青白口系)的组成和岩石组合特征基本相同, 可以对比;(3)塔里木北缘奥陶纪地层序列为稳定的浅海碳酸盐岩和泥砂质复理石, 缺失志留纪地层, 而中天山奥陶纪地层序列为中-基性火山岩组合, 志留纪为泥砂质复理石组合.两者不能对比.

      • 中天山的巴仑台和干沟区段, 地层发育, 露头连续, 其南以乌瓦门-库米什蛇绿混杂岩与南天山志留纪-泥盆纪泥砂质碎屑岩-碳酸盐岩沉积序列为界(图 1, 图 3).该区段主要由一套新元古代早期的火山岩(玄武岩、凝灰岩)、沉积岩与花岗岩组成, 已变质为云母片岩、石英片岩、角闪片岩和花岗片麻岩, 属青白口群.该岩群中面理化花岗岩和片麻状花岗岩广泛发育, 占出露岩石面积的50%~70%.前人对青白口群的岩相学和构造变形开展过较详细的研究(Shu et al., 2003, 2004; Charvet et al., 2007; Ma et al., 2014), 但测年数据较少, 精度偏低, 基底演化研究薄弱.为了了解中天山形成与演化过程, 探寻中天山与塔里木前寒武纪基底有无亲缘性, 我们采用了目前国际流行的碎屑锆石年龄谱研究与对比方法, 选择中天山西段的巴仑台阿拉沟和中天山西段的干沟测制剖面和采样(图 1), 开展了碎屑锆石年龄谱的研究.

        图  3  中天山巴仑台区段前泥盆纪地质图和构造剖面

        Figure 3.  The Pre-Devonian geological map with the structural cross-section

        笔者在巴仑台阿拉沟(样品号726和691)和干沟(样品号180和184)分别采集了2个样品(图 4), 做锆石U-Pb年龄测定与原位锆石Hf同位素成分测定.采样位置如图 1图 3所示.样品180采自干沟中部, 为钾长花岗片麻岩, 片麻构造、眼球构造发育, 由石英(25%)、钠长石(15%)、钾长石(45%)、黑云母(15%)等矿物组成, 侵入于黑云母片岩中.石英多呈他形, 波状消光显著;钾长石主要为微斜长石, 颗粒粗大, 自形, 具卡钠复合双晶;钠长石(An=9)颗粒较小, 具细密的聚片双晶;黑云母具有绿至棕色多色性.样品184采自干沟南侧, 为黑云斜长片麻岩, 片麻构造发育, 主要矿物成分为石英(30%)、斜长石(An=8~15, 钠-更长石, 占45%)、黑云母(25%), 锆石、独居石、磷灰石等富矿物约占3%~5%.样品691采自巴仑台北侧阿拉沟, 为杂砂质千枚岩, 主要由鳞片状的绢云母(30%)、石英(50%)、微细粒状长石(20%)组成, 具明显定向排列.样品726采自阿拉沟南侧, 为粗砂质板岩, 主要由粗粒他形石英(65%)、细粒他形长石(20%)和鳞片状绢云母+绿泥石(15%)组成, 略具定向排列.

        图  4  采集样品的野外照片

        Figure 4.  The outcrop photographs from some samples

      • 样品制备:用作测年的4件样品均是采自天然露头的新鲜样品.碎样和锆石挑选均由河北廊坊诚信地质服务公司采用标准技术方法完成.先对样品进行粉碎, 摇床分选, 重液分离, 经过磁选和电磁选后, 在双目镜下挑选出透明、少裂纹、无包裹体、晶形较好的锆石单颗粒.在锆石U-Pb测定之前, 用浓度为3%的稀HNO3清洗锆石颗粒表面, 以除去样品表面的污染.在实验室, 先将挑出的锆石颗粒置于双面胶上, 之后将双面胶置于圆环塑料管中, 注入环氧树脂, 待其固结后, 对其进行抛光, 使每个锆石颗粒的一半得以暴露, 然后用超声波清洗, 以待测试.锆石样品的阴极发光照相、U-Pb同位素组成测定均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成.

        CL照相:锆石样品定年前, 先进行阴极发光(CL)内部结构照相, 以作为测年选点的依据.CL照相采用安装有MonoCL3+型(Gatan, U.S.A.)阴极荧光探头的扫描电镜(Quanta 400 FEG)进行.CL图像显示, 锆石大小不等, 粒径以80~150 μm者居多.多数锆石呈自形-半自形, 反映它们为近源搬运;部分呈次棱角状-混圆状, 表明它们经过一定距离的搬运与磨蚀.本次从4件样品中选择了165颗裂隙少的锆石进行了LA-ICP-MS测试.大多数(95%)锆石的Th/U比值分布在0.1~10.0, 主要出现在0.4~4.0(图 5), 且发育岩浆结晶韵律环带, 表明中-酸性的岩浆锆石占绝大多数.少数Th/U比值低, <0.1, 可能为变质成因(Möller et al., 2003).另有一些锆石由暗色核部和亮色宽边2个部分组成, 形成核环构造, 指示后期构造-岩浆作用对早先形成锆石的改造.

        图  5  四件样品锆石的Th/U比值投影图

        Figure 5.  The plots of Th/U values of zircons from four samples

        锆石U-Pb同位素成分测定:锆石U-Pb测年和Lu-Hf同位素成分测试采用的激光剥蚀系统为德国MicroLas公司生产的GeoLas200M.该激光发生器由Lambda Physik公司的ComPex102 Excime准分子激光器(波长193 nm)与MicroLas公司的光学系统组成.U-Pb成分测试在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成.

        锆石ICP-MS U-Pb定年和锆石原位Lu-Hf同位素成分测试使用同一台激光剥蚀系统, 对样品进行一次性剥蚀完成, 分别由LA-ICP-MS与MC-ICP-MS两台仪器同时采集各自的信号, 其操作流程详见参考文献(Yuan et al., 2008).对于放射性成因组分积累较少的年轻锆石来说, 207Pb/206Pb年龄精度较差, 206Pb/238U年龄更能代表锆石的结晶年龄(Simon et al., 2004).通常采用206Pb/238U年龄来代表相对年轻(<1.0 Ga)岩石的成岩年龄、采用207Pb/206Pb年龄来代表相对古老(>1.0 Ga)岩石的成岩年龄(Black et al., 2003; Griffin et al., 2004).锆石U-Pb及Hf数据的测试方法与处理过程参照Wu et al.(2006).本文按照这一方法, 对<1.0 Ga的和>1.0 Ga的测年数据分别采用206Pb/238U和207Pb/206Pb计算流程一一求取其谐和年龄.本研究获得的锆石U-Pb同位素数据, 列于表 1.

        点位 同位素比值 年龄(Ma) 232Th(10-6) 238U(10-6) Th/U 和谐
        207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U
        样品180, 钾长花岗片麻岩(42°31’18"N, 88°31’36"E)
        180-1 0.072 89±0.002 36 1.696 79±0.055 13 0.168 89±0.004 62 1 011±18 1 007±21 1 006±25 142 290 0.49 100
        180-2 0.079 81±0.001 61 2.235 70±0.049 17 0.203 24±0.005 18 1 192±38 1 192±15 1 193±28 269 506 0.53 100
        180-3 0.072 24±0.001 22 1.662 95±0.032 61 0.166 99±0.004 23 993±35 995±12 996±23 371 2 431 0.15 100
        180-4 0.070 48±0.001 29 1.490 93±0.029 70 0.153 47±0.002 27 942±19 927±12 920±13 312 265 1.18 98
        180-5 0.083 63±0.002 83 2.563 91±0.086 40 0.221 57±0.003 89 1 284±39 1 290±25 1 290±21 574 611 0.94 100
        180-6 0.104 08±0.001 75 4.126 04±0.076 10 0.287 71±0.004 29 1 698±15 1 659±15 1 630±21 203 343 0.59 96
        180-7 0.071 76±0.002 68 1.614 73±0.055 47 0.163 21±0.002 41 979±28 976±22 975±13 88 476 0.18 100
        180-8 0.123 82±0.004 04 6.159 76±0.200 07 0.360 94±0.006 70 2 011±28 2 003±23 1 989±28 394 324 1.22 99
        180-9 0.137 84±0.010 19 7.584 16±0.526 16 0.400 62±0.014 46 2 201±63 2 186±61 2 176±57 16 22 0.75 101
        180-10 0.108 13±0.002 10 4.764 44±0.100 93 0.319 62±0.004 91 1 763±17 1 773±18 1 778±22 230 755 0.30 101
        180-11 0.095 63±0.001 68 3.528 11±0.066 49 0.267 63±0.003 73 1 541±17 1 534±15 1 529±19 44 51 0.85 99
        180-12 0.081 52±0.003 77 2.372 47±0.102 82 0.211 28±0.004 03 1 234±55 1 234±31 1 236±21 112 108 1.04 100
        180-13 0.119 34±0.002 81 5.419 01±0.125 22 0.329 67±0.005 08 1 948±18 1 898±21 1 867±29 0 12 0.02 94
        180-14 0.159 88±0.002 26 9.357 16±0.141 60 0.424 96±0.005 19 2 453±12 2 378±16 2 292±25 103 223 0.46 93
        180-15 0.074 32±0.002 15 1.899 45±0.053 00 0.185 46±0.002 81 1 050±32 1 081±19 1 097±15 237 225 1.06 96
        180-16 0.163 16±0.002 19 10.363 23±0.157 92 0.460 55±0.006 13 2 491±11 2 473±14 2 463±21 289 148 1.95 98
        180-17 0.065 61±0.001 10 1.183 21±0.021 60 0.113 08±0.001 86 794±35 792±10 793±11 43 189 0.23 100
        180-18 0.055 34±0.003 02 0.561 34±0.029 33 0.073 72±0.001 63 426±77 452±19 459±10 356 280 1.27 98
        180-19 0.075 52±0.001 15 1.927 49±0.028 95 0.185 14±0.002 35 1 082±14 1 091±10 1 095±13 466 467 1.00 99
        180-20 0.150 05±0.002 43 6.294 53±0.100 33 0.304 26±0.004 01 2 346±12 2 018±14 1 712±20 279 266 1.05 107
        180-21 0.078 25±0.001 83 2.102 16±0.047 36 0.194 85±0.003 15 1 153±22 1 150±16 1 148±17 550 560 0.98 100
        180-22 0.168 24±0.002 57 11.396 33±0.196 89 0.491 29±0.007 07 2 542±12 2 552±15 2 568±28 39 73 0.54 101
        180-23 0.069 97±0.000 94 1.505 97±0.020 16 0.156 11±0.002 03 927±12 933±8 935±11 137 238 0.58 100
        180-24 0.174 14±0.002 10 11.880 33±0.141 12 0.494 83±0.006 12 2 598±9 2 595±11 2 592±26 129 117 1.10 100
        180-25 0.069 71±0.001 15 1.401 41±0.022 49 0.145 82±0.001 87 920±15 890±10 877±11 154 492 0.31 101
        180-26 0.114 79±0.001 87 4.989 36±0.090 95 0.315 16±0.004 6 1 878±16 1 822±13 1 778±26 33 240 0.14 94
        180-27 0.074 88±0.001 70 1.895 48±0.041 79 0.183 65±0.002 72 1 065±22 1 080±15 1 087±15 49 63 0.78 98
        180-28 0.188 73±0.002 59 13.472 04±0.180 20 0.517 78±0.007 09 2 732±10 2 716±15 2 696±23 89 95 0.93 102
        180-29 0.076 94±0.001 23 2.094 51±0.036 17 0.197 41±0.002 67 1 120±16 1 147±12 1 161±14 772 291 1.59 104
        180-30 0.077 10±0.001 24 2.072 18±0.035 49 0.194 95±0.002 57 1 124±16 1 140±12 1 148±14 217 176 0.41 102
        180-31 0.099 35±0.001 11 3.906 25±0.036 44 0.285 05±0.004 42 1 612±21 1 615±8 1 617±22 89 111 0.80 98
        180-32 0.069 14±0.000 86 1.440 49±0.015 27 0.151 03±0.002 35 903±23 906±6 907±13 35 736 0.05 100
        180-33 0.102 29±0.001 58 4.173 23±0.063 66 0.295 89±0.003 87 1 666±13 1 669±12 1 671±19 213 287 0.74 100
        180-34 0.099 67±0.001 05 3.882 85±0.032 58 0.282 58±0.004 19 1 618±20 1 610±7 1 604±21 39 164 0.02 100
        180-35 0.160 10±0.001 63 10.207 70±0.080 34 0.462 51±0.006 82 2 455±17 2 454±7 2 452±28 182 348 0.41 100
        180-36 0.075 72±0.002 34 1.467 60±0.043 23 0.140 62±0.002 19 1 088±35 917±18 848±12 293 1 273 0.23 108
        180-37 0.069 70±0.000 96 1.507 26±0.020 20 0.156 87±0.002 05 920±12 933±8 939±11 327 543 0.60 99
        180-38 0.073 88±0.001 38 1.715 58±0.033 39 0.168 43±0.002 31 1 038±19 1 014±12 1 003±13 405 480 0.20 97
        180-39 0.070 61±0.001 41 1.406 22±0.028 93 0.144 44±0.002 05 946±21 892±12 870±12 342 634 1.07 92
        180-40 0.094 69±0.002 54 3.401 27±0.086 19 0.260 55±0.003 97 1 522±26 1 505±20 1 493±20 143 101 1.41 102
        样品184, 黑云斜长片麻岩(42°19’23"N, 88°24’30"E)
        184-1 0.069 42±0.000 85 1.409 93±0.019 87 0.147 33±0.001 86 911±13 893±8 886±10 228 1 107 0.21 97
        184-2 0.073 49±0.001 21 1.750 88±0.031 20 0.172 80±0.002 51 1 027±16 1 027±12 1 028±14 315 275 1.15 100
        184-3 0.174 60±0.001 67 11.081 61±0.108 01 0.460 38±0.005 67 2 602±9 2 530±9 2 441±25 213 292 0.73 107
        184-4 0.185 24±0.004 51 9.584 32±0.222 29 0.375 43±0.005 46 2 700±20 2 396±21 2 055±26 209 251 0.83 131
        184-5 0.076 29±0.001 13 2.051 74±0.033 16 0.195 08±0.002 56 1 103±15 1 133±11 1 149±14 128 87 0.97 104
        184-6 0.075 52±0.001 45 1.735 80±0.034 28 0.166 78±0.002 28 1 082±20 1 022±13 994±13 456 572 0.68 92
        184-7 0.071 66±0.001 09 1.612 42±0.026 36 0.163 28±0.002 12 976±15 975±10 975±12 245 165 0.34 100
        184-8 0.073 47±0.002 12 1.719 73±0.047 02 0.169 80±0.002 41 1 027±19 1 016±18 1 011±13 42 393 0.11 100
        184-9 0.155 84±0.004 43 9.701 57±0.271 12 0.451 58±0.009 27 2 414±22 2 410±23 2 404±33 130 73 1.79 100
        184-10 0.150 12±0.004 65 9.133 97±0.276 65 0.441 35±0.009 58 2 349±23 2 351±16 2 355±39 102 104 0.98 100
        184-11 0.137 20±0.001 30 6.894 83±0.067 61 0.364 52±0.004 62 2 192±10 2 098±9 2 004±22 307 437 0.70 109
        184-12 0.097 58±0.001 57 3.698 35±0.057 83 0.274 92±0.003 63 1 578±13 1 571±12 1 566±18 931 244 3.82 101
        184-13 0.153 44±0.001 84 7.276 69±0.087 34 0.343 98±0.004 46 2 387±11 2 142±12 1 910±19 225 257 0.87 125
        184-14 0.106 95±0.001 08 4.595 83±0.037 78 0.311 52±0.004 73 1 748±19 1 749±7 1 748±23 304 511 0.59 100
        184-15 0.092 87±0.001 47 3.335 59±0.046 53 0.260 41±0.004 39 1 485±29 1 489±11 1 492±22 238 196 1.22 100
        184-16 0.097 66±0.001 23 3.759 26±0.040 06 0.279 07±0.004 38 1 580±1 524 1 584±9 1 587±22 151 90 1.68 99
        184-17 0.142 27±0.001 36 6.455 40±0.047 67 0.329 02±0.004 82 2 255±17 2 040±6 1 834±23 20 214 0.09 98
        184-18 0.070 52±0.000 84 1.543 18±0.018 59 0.158 73±0.002 11 944±12 948±7 950±12 168 355 0.47 100
        184-19 0.100 93±0.003 27 4.020 82±0.125 12 0.288 89±0.005 23 1 641±38 1 638±25 1 636±26 219 239 0.92 100
        184-20 0.081 93±0.002 03 2.032 33±0.048 03 0.179 90±0.002 36 1 244±30 1 126±16 1 066±13 44 290 0.15 106
        184-21 0.103 73±0.003 53 4.234 28±0.139 25 0.296 02±0.005 63 1 692±32 1 681±27 1 672±28 392 834 0.47 101
        184-22 0.109 46±0.002 25 4.776 93±0.094 87 0.316 54±0.005 01 1 790±17 1 781±17 1 773±25 134 98 1.37 101
        184-23 0.098 03±0.002 42 3.771 17±0.095 00 0.279 06±0.004 67 1 587±47 1 587±20 1 587±24 99 52 1.93 100
        184-24 0.097 57±0.001 74 3.739 44±0.072 46 0.277 97±0.004 16 1 578±34 1 580±16 1 581±21 56 80 0.70 100
        184-25 0.117 59±0.001 99 5.639 54±0.103 23 0.347 83±0.005 23 1 920±15 1 922±16 1 924±25 86 885 0.10 100
        184-26 0.108 33±0.001 72 4.644 70±0.080 57 0.311 00±0.004 33 1 772±14 1 757±14 1 746±21 458 808 0.57 99
        184-27 0.096 29±0.001 66 3.588 56±0.065 32 0.270 34±0.003 67 1 553±16 1 547±14 1 543±19 192 142 1.36 99
        184-28 0.072 04±0.001 03 1.575 36±0.024 54 0.158 63±0.002 04 987±14 961±10 949±11 186 202 0.74 96
        184-29 0.088 14±0.001 99 2.571 84±0.057 87 0.211 71±0.003 11 1 386±23 1 293±16 1 238±16 209 237 0.11 89
        184-30 0.213 01±0.002 44 17.046 14±0.197 12 0.580 57±0.007 73 2 930±9 2 935±10 2 949±29 48 90 0.53 99
        184-31 0.072 53±0.008 71 1.617 18±0.022 55 0.161 70±0.002 06 1 001±13 977±9 966±11 383 891 0.43 97
        184-32 0.069 09±0.001 10 1.526 58±0.023 94 0.160 32±0.002 15 901±14 941±10 959±12 166 209 0.79 98
        184-33 0.100 86±0.001 88 3.957 58±0.076 30 0.284 57±0.003 97 1 640±17 1 626±16 1 614±20 57 147 0.39 102
        184-34 0.072 62±0.001 11 1.635 40±0.027 19 0.163 35±0.002 16 1 003±15 984±10 975±12 230 196 1.18 97
        184-35 0.157 72±0.003 82 9.284 05±0.219 43 0.426 62±0.006 93 2 434±22 2 370±21 2 294±28 21 21 1.02 106
        184-36 0.065 68±0.002 87 1.232 16±0.051 78 0.136 07±0.002 57 796±57 815±24 822±15 40 78 0.51 99
        184-37 0.106 69±0.001 49 4.451 54±0.070 50 0.302 64±0.004 06 1 744±13 1 722±13 1 704±20 153 379 0.65 98
        184-38 0.150 97±0.003 51 7.806 05±0.136 89 0.375 00±0.005 13 2 353±36 2 213±19 2 052±23 271 279 0.26 87
        184-39 0.065 69±0.007 63 0.918 30±0.095 92 0.101 36±0.003 91 797±155 661±51 622±23 66 261 0.25 106
        184-40 0.161 75±0.003 08 10.236 21±0.202 95 0.458 62±0.006 40 2 474±16 2 456±18 2 433±28 432 317 1.36 102
        样品691, 杂砂质千枚岩(42°51’51"N, 86°26’17"E)
        691-1 0.162 72±0.001 81 10.516 14±0.096 31 0.469 07±0.007 13 2 486±17 2 483±10 2 480±28 165 329 0.50 100
        691-2 0.170 56±0.001 72 11.473 56±0.089 18 0.488 28±0.007 12 2 562±17 2 557±9 2 561±27 336 148 0.31 97
        691-3 0.26 314±0.005 15 23.891 14±0.493 18 0.658 68±0.017 47 3 263±30 3 265±23 3 261±33 560 732 0.76 100
        691-4 0.122 86±0.002 87 6.125 96±0.158 41 0.361 82±0.010 03 1 998±39 1 994±23 1 991±34 496 1 225 0.41 100
        691-5 0.096 58±0.002 74 3.653 95±0.010 56 0.274 50±0.007 50 1 559±53 1 561±23 1 564±38 199 242 0.82 100
        691-6 0.084 52±0.002 00 1.851 23±0.037 44 0.158 85±0.001 95 1 305±47 1 064±13 950±11 83 408 0.20 112
        691-7 0.112 11±0.001 04 5.104 03±0.037 22 0.330 05±0.004 92 1 834±17 1 837±6 1 839±24 107 234 0.46 99
        691-8 0.070 43±0.001 58 1.545 61±0.035 38 0.159 18±0.002 32 941±24 949±14 952±13 141 281 0.50 100
        691-9 0.072 32±0.000 85 1.628 37±0.016 21 0.163 22±0.002 51 995±23 981±6 975±14 226 498 0.45 98
        691-10 0.096 77±0.001 48 3.779 94±0.062 16 0.283 35±0.003 70 1 563±14 1 588±13 1 608±19 232 294 0.79 97
        691-11 0.078 94±0.002 16 2.146 80±0.058 22 0.197 14±0.003 18 1 171±29 1 164±19 1 160±17 84 224 0.38 101
        691-12 0.111 38±0.001 89 5.024 54±0.089 59 0.327 25±0.004 30 1 822±15 1 823±15 1 825±21 230 508 0.45 100
        691-13 0.209 16±0.002 29 13.120 95±0.119 11 0.454 88±0.007 06 2 897±17 2 685±10 2 423±29 107 232 0.46 100
        691-14 0.078 53±0.001 86 1.767 71±0.041 27 0.163 31±0.002 28 1 160±25 1 034±15 975±13 194 292 0.66 106
        691-15 0.119 61±0.001 25 5.844 15±0.048 72 0.354 39±0.005 31 1 950±19 1 953±7 1 956±25 227 138 1.65 99
        691-16 0.096 29±0.002 38 3.389 20±0.086 00 0.255 36±0.003 97 1 553±25 1 502±20 1 466±20 478 576 0.83 106
        691-17 0.116 09±0.001 28 5.459 76±0.049 11 0.341 11±0.005 15 1 897±20 1 894±8 1 892±25 73 672 0.11 98
        691-18 0.102 78±0.002 05 3.845 03±0.079 21 0.271 43±0.004 00 1 675±18 1 602±17 1 548±20 136 59 2.31 108
        691-19 0.095 14±0.001 78 3.501 41±0.073 79 0.266 99±0.006 89 1 531±36 1 528±17 1 526±33 195 754 0.26 100
        691-20 0.075 35±0.001 13 1.901 57±0.030 53 0.183 10±0.002 31 1 078±15 1 082±11 1 084±13 1321 1 038 1.27 99
        691-21 0.070 92±0.003 41 1.623 40±0.075 80 0.165 91±0.003 38 955±62 979±29 990±19 46 30 1.55 99
        691-22 0.103 49±0.002 33 4.077 54±0.089 37 0.285 65±0.003 86 1 688±22 1 650±18 1 620±19 187 149 1.26 104
        691-23 0.078 48±0.005 94 1.757 70±0.128 91 0.162 09±0.004 65 1 159±100 1 030±47 968±26 61 1 091 0.06 106
        691-24 0.105 25±0.001 63 4.187 53±0.070 13 0.288 63±0.003 84 1 719±14 1 672±14 1 635±19 129 115 1.13 105
        691-25 0.096 58±0.001 88 1.580 49±0.034 05 0.118 71±0.003 06 1 559±37 963±13 723±18 109 1 049 0.10 75
        691-26 0.066 13±0.001 47 1.210 35±0.028 96 0.132 78±0.003 45 810±38 805±13 804±20 443 898 0.49 100
        691-27 0.074 63±0.001 12 1.718 61±0.027 96 0.167 09±0.002 16 1 059±15 1 016±10 996±12 238 308 0.77 102
        691-28 0.069 73±0.001 17 1.430 29±0.024 96 0.148 79±0.001 91 920±17 902±10 894±11 181 299 0.61 101
        691-29 0.046 05±0.001 75 0.872 81±0.329 81 0.137 48±0.004 42 830±23 637±17 830±25 244 505 0.48 130
        691-30 0.112 90±0.001 76 5.114 02±0.080 58 0.328 52±0.003 89 1847±13 1 838±13 1 831±19 77 282 0.27 101
        691-31 0.063 84±0.000 86 1.075 44±0.015 73 0.122 16±0.001 50 736±14 741±8 743±9 38 582 0.07 100
        691-32 0.190 16±0.003 71 13.911 36±0.307 21 0.530 71±0.014 05 2 741±31 2 742±22 2 743±31 487 788 0.62 100
        691-33 0.068 68±0.001 63 1.400 26±0.035 80 0.147 91±0.003 98 889±43 889±15 889±22 51 646 0.08 100
        691-34 0.164 22±0.002 98 10.222 68±0.184 51 0.451 48±0.005 84 2 501±16 2 456±16 2 405±23 72 64 1.13 104
        691-35 0.096 64±0.001 76 3.644 06±0.075 98 0.273 55±0.007 11 1 560±35 1 559±17 1 559±36 26 2 483 0.01 100
        691-36 0.096 80±0.002 31 3.315 74±0.078 12 0.248 40±0.003 37 1 563±25 1 485±18 1 430±17 193.488 67 477 0.41 109
        691-37 0.255 14±0.007 28 22.244 27±0.620 44 0.632 61±0.009 42 3 213±23 3 197±23 3 164±33 151.598 71 222 0.68 102
        691-38 0.155 51±0.003 04 9.694 05±0.214 11 0.452 20±0.011 96 2 407±34 2 406±20 2 405±33 272 734 0.37 100
        691-39 0.075 43±0.002 11 1.884 92±0.054 77 0.181 28±0.004 97 1 080±37 1 076±19 1 074±27 192 389 0.49 100
        691-40 0.071 89±0.000 47 1.661 82±0.012 42 0.166 95±0.000 72 983±14 994±5 995±4 1 107.092 5 2 251 0.49 100
        691-41 0.076 45±0.001 37 1.965 47±0.040 29 0.186 51±0.004 79 1 107±37 1 104±14 1 102±26 649 1 768 0.37 100
        691-42 0.078 83±0.000 81 2.229 77±0.025 58 0.204 04±0.000 86 1 168±21 1 190±8 1 197±5 734.203 25 583 1.26 98
        691-43 0.263 14±0.005 15 23.891 14±0.531 68 0.658 68±0.017 47 3 261±30 3 262±24 3 261±36 560 732 0.76 100
        691-44 0.081 04±0.002 34 2.328 93±0.065 02 0.208 59±0.003 61 1 222±29 1 221±20 1 221±19 167 135 1.23 100
        691-45 0.087 24±0.002 16 2.800 90±0.068 17 0.232 80±0.003 57 1 366±25 1 356±18 1 349±19 145 195 0.74 101
        样品726, 粗砂质板岩(42°46’18"N, 86°19’06"E)
        726-1 0.156 72±0.004 49 9.246 76±0.043 12 0.428 49±0.012 76 2 424±21 2 353±26 2 303±28 153 518 0.29 97
        726-2 0.168 50±0.009 67 11.293 79±0.612 06 0.486 99±0.011 96 2 543±58 2 548±51 2 558±52 4 89 0.05 99
        726-3 0.104 39±0.001 07 4.330 21±0.051 12 0.300 92±0.002 71 1 704±19 1 699±8 1 696±13 652 671 0.97 100
        726-4 0.066 76±0.001 02 1.285 67±0.019 41 0.139 75±0.001 99 830±14 839±9 843±11 2 916 2 043 1.43 100
        726-5 0.070 78±0.001 54 1.488 18±0.031 15 0.152 50±0.002 06 951±22 926±13 915±12 218 294 0.74 101
        726-6 0.076 14±0.001 55 1.943 39±0.043 58 0.185 15±0.004 81 1 099±34 1 096±15 1 095±26 292 672 0.43 100
        726-7 0.074 88±0.001 70 1.895 48±0.041 79 0.183 65±0.002 72 1 065±22 1 080±15 1 087±15 49 63 0.78 98
        726-8 0.188 73±0.002 59 13.472 04±0.180 20 0.517 78±0.007 09 2 735±15 2 717±16 2 696±26 89 95 0.93 102
        726-9 0.076 86±0.001 74 2.004 54±0.049 67 0.189 20±0.005 09 1 118±43 1 117±17 1 117±28 575 648 0.89 100
        726-10 0.147 43±0.001 60 5.805 88±0.063 19 0.285 70±0.003 64 2 318±11 1 948±11 1 613±21 198 675 0.29 143
        726-11 0.070 33±0.001 42 1.517 87±0.029 32 0.156 59±0.002 29 938±19 938±12 938±13 462 526 0.88 100
        726-12 0.082 37±0.002 45 2.432 31±0.069 51 0.214 14±0.003 23 1 254±30 1 252±21 1 251±17 463 752 0.62 100
        726-13 0.067 27±0.001 42 1.340 35±0.026 90 0.144 52±0.001 98 846±21 863±12 870±11 158 209 0.76 99
        726-14 0.105 73±0.001 68 4.484 12±0.068 48 0.307 56±0.003 38 1 727±30 1 728±13 1 729±17 168 635 0.26 100
        726-15 0.109 33±0.001 74 4.743 07±0.072 83 0.314 69±0.004 12 1 788±13 1 775±13 1 764±20 167 165 1.01 101
        726-16 0.117 15±0.003 32 5.560 28±0.163 23 0.344 72±0.010 17 1 913±22 1 910±27 1 909±29 133 338 0.39 100
        726-17 0.068 47±0.000 99 1.339 29±0.019 20 0.141 87±0.001 89 883±13 863±8 855±11 145 173 0.84 101
        726-18 0.072 35±0.001 27 1.588 29±0.027 93 0.159 21±0.001 97 996±17 966±11 952±11 114 391 0.29 101
        726-19 0.138 68±0.001 53 5.922 89±0.065 44 0.309 77±0.003 95 2 211±10 1 965±10 1 740±19 106 116 0.91 127
        726-20 0.156 77±0.011 34 9.942 50±0.670 05 0.459 40±0.017 47 2 421±64 2 429±62 2 437±77 18 24 0.75 99
        726-21 0.114 31±0.003 89 3.650 33±0.114 72 0.231 61±0.003 04 1 869±63 1 561±25 1 343±16 181 335 0.54 139
        726-22 0.072 22±0.001 05 1.601 90±0.022 92 0.160 87±0.002 10 992±13 971±9 962±12 211 363 0.58 101
        726-23 0.087 26±0.001 67 2.826 29±0.051 33 0.234 88±0.002 69 1 366±38 1 363±14 1 360±14 184 298 0.62 100
        726-24 0.094 63±0.001 91 3.467 65±0.071 93 0.265 80±0.003 72 1 521±39 1 520±16 1 519±19 310 566 0.55 100
        726-25 0.067 66±0.001 20 1.248 45±0.022 54 0.133 85±0.001 72 858±18 823±10 810±10 697 625 1.12 102
        726-26 0.248 30±0.006 04 21.655 36±0.501 55 0.632 13±0.009 24 3 173±19 3 168±22 3 158±36 138 508 0.27 101
        726-27 0.064 13±0.001 85 1.084 94±0.031 20 0.122 71±0.001 65 746±32 746±14 746±9 19 376 0.05 100
        726-28 0.107 74±0.002 86 4.649 80±0.120 91 0.313 05±0.005 12 1 762±51 1 758±22 1 756±25 72 165 0.44 100
        726-29 0.074 35±0.001 10 1.777 89±0.026 11 0.173 48±0.002 34 1 051±13 1 037±10 1 031±13 136 149 0.92 102
        726-30 0.095 43±0.000 91 3.554 51±0.030 86 0.270 12±0.002 29 1 537±18 1 539±7 1 541±12 159 752 0.21 100
        726-31 0.075 38±0.001 49 1.648 03±0.031 45 0.158 58±0.002 14 1 079±19 989±12 949±12 25 1 076 0.02 104
        726-32 0.117 53±0.002 42 5.627 98±0.123 88 0.347 29±0.005 46 1 919±38 1 920±19 1 922±26 197 283 0.70 100
        726-33 0.105 91±0.004 67 4.317 08±0.181 15 0.295 58±0.006 34 1 730±46 1 697±35 1 669±32 16 14 1.12 104
        726-34 0.157 96±0.006 06 9.212 37±0.336 14 0.423 11±0.009 28 2 434±33 2 359±33 2 275±42 3 8 0.41 107
        726-35 0.073 81±0.003 13 1.817 97±0.072 83 0.178 62±0.003 41 1 036±45 1 052±26 1 059±19 106 177 0.60 99
        726-36 0.183 86±0.002 78 13.102 19±0.212 58 0.517 01±0.006 81 2 682±13 2 685±17 2 684±23 110 88 1.29 100
        726-37 0.116 70±0.001 73 5.505 04±0.088 87 0.342 17±0.004 46 1 906±13 1 901±14 1 897±21 701 1 191 0.69 100
        726-38 0.071 79±0.000 94 1.568 35±0.023 41 0.158 43±0.002 06 980±14 958±9 948±11 492 291 1.69 97
        726-39 0.077 14±0.002 57 1.997 11±0.065 11 0.187 83±0.003 35 1 125±33 1 115±22 1 110±18 189 145 1.31 99
        726-40 0.071 57±0.001 11 1.567 22±0.043 80 0.158 82±0.002 06 974±14 957±10 950±11 261 344 0.76 98

        表 1  中天山前寒武纪变质岩碎屑错石U-Pb同位素成分数据

        Table 1.  The U-Pb isotopic compositions for the detrital zircons from Pre-Cambrian metamorphic rocks in the Central Tianshan

      • 钾长花岗片麻岩样180:该样品采自干沟中部.本文对该样品40粒锆石进行了U-Pb定年测试.结果显示, 数据的年龄变化区间较大, 绝大多数分布在903~2 598 Ma, 说明岩石中的锆石是多来源的.这些锆石大多具有较好的谐和性, 在207Pb/235U-206Pb/238U投影图上, 基本落在谐和线上或者附近(图 6a), 代表它们的真实形成年龄.在锆石数据的年龄频率直方图上(图 6b), 绝大多数测年数据集聚成3个峰.最显著的年龄值分布于850~1 130 Ma(峰值为930 Ma), 其次是2 340~2 600 Ma(峰值为2 450 Ma)和1 750~1 950 Ma的次峰期(峰值为1 880 Ma)以及形成于1 460~1 680 Ma的小峰期(峰值为1 620 Ma).在这40组数据中, 发现1颗2 722±10 Ma的浑圆锆石, 并有2颗206Pb/238U年龄分别为793±11 Ma和459±10 Ma的半自形锆石(谐和度为98%~100%), 是全球Rodinia裂解事件和早古生代碰撞造山事件的特征年龄值信息.

        图  6  四件样品碎屑锆石的U-Pb谐和图(a)和年龄直方图(b)

        Figure 6.  Concordia diagrams (a) and distributions (b) of zircon U-Pb ages from the four samples

        黑云斜长片麻岩样184:该样品采自干沟南侧, 共获得40组谐和性良好的碎屑锆石年龄数据;除1颗锆石206Pb/238U年龄在622±23 Ma之外, 主要分布在850~2 500 Ma.在207Pb/235U -206Pb/238U投影图上, 所有数据均落在谐和线上或附近(图 6a);在年龄频率直方图中(图 6b), 该样品的前寒武纪地壳演化信息和样品180的非常相似, 不同的是950 Ma和1 580 Ma的年龄信息更加集中.按年龄峰值大小, 可依次排序为950 Ma、1 580 Ma、1 730 Ma、2 380 Ma.该样品还获得了蚀源区为太古代岩石的3组锆石年龄信息(2 602±9 Ma、2 700±20 Ma、2 930±9 Ma), 为半自形、具振荡环带的锆石.其中, 锆石184-30的测年值2 930 Ma是出现在干沟地区最老源区岩石的信息.

        杂砂质千枚岩样691:该样品采自巴仑台北侧近东西走向的阿拉沟, 锆石以自形-半自形的长柱状为主, 部分锆石呈浑圆形、不规则状.锆石的粒径为80~200 μm, 以100~150 μm者居多.45颗锆石中, CL发光强度中等偏暗, 振荡环带发育;有18颗锆石具有核-环构造, 但CL亮边较窄, 无法测年.除2颗年龄值743±9 Ma、723±18 Ma的锆石之外, 主要分布在860~2 550 Ma.在207Pb/235U-206Pb/238U投影图上, 所有数据均落在谐和线上或附近(图 6a);在年龄频率直方图中(图 6b), 可分出4个年龄区间, 分别是860~1 150 Ma(峰值为980 Ma)、1 460~1 700 Ma(峰值为1 560 Ma)、1 800~1 960 Ma(峰值为1 850 Ma)和2 450~2 550 Ma(峰值为2 500 Ma).本样品测得蚀源区为太古代岩石的5组半自形锆石年龄, 其中大于3.0 Ga的3组, 分别是2 741±31 Ma、2 897±17 Ma、3 213±23 Ma、3 261±30 Ma、3 263±30 Ma, 揭示巴仑台地下深部可能存在太古代的地壳物质.

        粗砂质板岩样726:该样品采自巴仑台北侧, 锆石以半自形的长柱状为主, 粒径以100~160 μm者居多.40颗锆石中, CL发光强度中等偏暗, 振荡环带发育;有15颗锆石发育窄亮边的核-环构造.除1颗年龄值746±9 Ma的锆石之外, 其余锆石的年龄主要分布在850~2 480 Ma.在207Pb/235U-206Pb/238U投影图上, 所有数据均落在谐和线上或附近(图 6a);在年龄频率直方图中(图 6b), 集中在4个年龄区间, 分别是850~1 040 Ma(峰值为950 Ma)、1 500~1 600 Ma(峰值为1 550 Ma)、1 720~1 950 Ma(峰值为1 920 Ma)和2 230~2 480 Ma(峰值为2 430 Ma).该样品测得3颗年龄值为太古代的半自形锆石, 分别是2 682±13 Ma、2 735±15 Ma、3 173±19 Ma, 表明巴仑台基底具有太古代地壳的亲缘性.

        上述定年结果表明, 中天山干沟和巴仑台阿拉沟的变质岩记录了多期前寒武纪构造-岩浆活动与演化信息.

      • 将上述4件样品的所有锆石U-Pb数据整合在一个投影图上(图 7), 则发生在中天山地区的构造-岩浆活动信息及其演化规律就显得更加明显.除6颗锆石小于8亿年、12颗锆石大于26亿年外, 165组谐和年龄数据(147组, 占89.1%)源自0.8~2.6 Ga的古元古代-新元古代早期形成的岩石;主要集中在4个时间段, 分别是:850~1 080 Ma(峰值为952 Ma)、1 500~1 630 Ma(峰值为1 550 Ma)、1 700~2 000 Ma(峰值为1 920 Ma)和2 400~2 600 Ma(峰值为2 480 Ma).分析对比认为, 2 400~2 600 Ma相当于地球早期造陆事件的时间, 1 700~2 000 Ma很可能与全球哥伦比亚超大陆的聚合事件密切关联, 1 500~1 630 Ma对应于哥伦比亚超大陆裂解事件的时间, 而850~1 080 Ma则是全球Rodinia超大陆聚合的特征年龄值.

        图  7  中天山碎屑锆石U-Pb年龄谱

        Figure 7.  The distributions of zircon U-Pb ages from metamorphic rock samples in the Central Tianshan

        值得注意的是, 本次研究除了获得2 602~3 263 Ma的12组年龄数据、揭示中天山地区接受了来自太古代基底源区剥蚀搬运的物质组分外, 还发现了4组晚于原岩时代(青白口纪)、与Rodinia超大陆裂解事件有关(793~723 Ma), 以及1组与泛非事件(622 Ma)有关、1组与早古生代构造事件(459 Ma)有关的年代学信息, 其测年谐和度高, 数据可靠, 区域上均有对应的地质体和岩浆岩分布, 是中天山在新元古代晚期和早古生代遭受了3期构造-岩浆活动再造的有力证据.

      • 结合上述对塔北缘库鲁克塔格块体地质情况的描述的和前人的研究成果, 库鲁克塔格是塔里木陆块的一个重要单元, 两者基底是相连一致的(邓兴梁等, 2008Shu et al., 2011).换言之, 塔里木陆块出露了从2.8 Ga的TTG组合岩浆岩(Zhang et al., 2013)到2.5 Ga的变质闪长岩和片麻状花岗岩(Shu et al., 2011)、1.9 Ga的花岗质片麻岩(Shu et al., 2011Zhu et al., 2011)和含金蓝石英花岗岩(Lei et al., 2012)再到1.0~0.9 Ga的片麻状花岗岩和面理化花岗岩(Shu et al., 2011)和0.8~0.7 Ga的双峰式岩浆岩(Zhang et al., 2007; Shu et al., 2011), 表明它是一个典型的古大陆克拉通.相似地, 在中天山地块上, 也有2.5 Ga的古老岩石, 并叠加1.8 Ga的角闪岩相变质作用(Wang et al., 2017), 1.0~0.9 Ga的花岗片麻岩(Huang et al., 2013, 2015)和0.8~0.7 Ga的辉长岩和花岗质岩墙(Gao et al., 2015).在锆石U-Pb年龄谱上(图 8), 除了中天山块体因出露地层及采样岩石都老于南华纪而缺少0.8 Ga峰期构造-岩浆活动记录外, 它的年龄谱以及4期构造-岩浆活动的时间峰值950 Ma、1 550 Ma、1 920 Ma和2 480 Ma均能与库鲁克塔格块体很好对比(图 8a8d), 推测中天山地块本身和其南侧的塔里木陆块是产生这些年龄数据碎屑锆石的蚀源;根据大部分碎屑锆石呈半自形甚至自形、较少磨圆的形态学特征, 认为它们属近源搬运产物.一些学者(Shu et al., 2011; Zhu et al., 2011)通过区域地质与岩浆岩发育的分析对比, 提出塔里木陆块在830 Ma开始发生裂解, 导致中天山块体不断朝北拉张运移, 进而在两者之间形成早古生代南天山边缘海.

        图  8  中天山、塔里木北东缘以及新疆其他地区前寒武纪年龄谱对比

        Figure 8.  Precambrian age distributions from the Central Tianshan (this study), the northeastern Tarim and other areas in Xinjiang

      • 通过收集和分析近年发表的有关中天山和塔里木前寒武纪地质体高质量测年数据(Xu et al., 2005, 2009; Rojas-Agramonte et al., 2011; Shu et al., 2011; Ma et al., 2014), 大致可以在新疆地区圈定出几个元古代古陆残块的露头范围, 即分布于塔里木周缘的库鲁克塔格、阿克苏、阿尔金、铁克里克等块体和中天山巴仑台-阿拉沟-干沟块体.这些块体具有一定范围, 元古代岩石组合发育.其中, 塔里木周缘块体出露的岩层要比中天山块体巴仑台、阿拉沟、干沟等区段的岩层时代更老, 但碎屑锆石年龄谱基本一致.图 8展示了本研究区(中天山阿拉沟、干沟)与塔里木克拉通周缘以及中天山巴仑台地区前寒武纪年龄谱的对比.从图 8中可以看出, 本研究区和这几个地区的年龄谱基本上是一致的.不仅峰值时间相似, 而且源区时代下限(最老年龄)也基本相同, 表明它们在前南华纪存在较好的亲缘性, 均属同一块体, 据此可以概略恢复并重建为一个更大的块体——原塔里木大陆.

        不同的是本次青白口系碎屑锆石缺少约800 Ma裂解期的信息, 推测正是这次裂解事件, 造成了中天山与塔里木的大规模分离.但是, 从巴仑台泥盆纪砂岩中得到的碎屑锆石U-Pb年龄谱, 已经追踪到这个裂解期(峰值为805 Ma)以及泛非期(峰值为560 Ma)以及早古生代(峰值为445 Ma)的构造-岩浆信息(Ma et al., 2012);本研究获得的几组后期再造事件的数据(720~790 Ma、~620 Ma、~460 Ma)也支持这一认识.因此有理由推测, 先前人们认为的中天山青白口纪的老地层, 其内部可能存在着新元古代中晚期甚至早古生代的地层或岩浆岩.

        鉴于以下3点地质事实:(1)塔里木陆块太古代-早古生代地层连续, 露头发育, 震旦纪-早古生代沉积环境稳定, 泥砂质沉积岩发育而火山岩罕见;(2)中天山块体发育古元古代-新元古代早期青白口纪岩层, 青白口纪岩中碎屑锆石年龄谱与塔里木一致, 缺失南华纪-寒武纪地层序列, 而中天山奥陶纪中基性火山岩发育, 具大陆弧特征, 志留纪泥砂质复理石分布广, 厚度大, 经历了低绿片岩相变质作用, 其上被早石炭世红色磨拉石不整合覆盖;(3)在塔里木和中天山之间发育一个志留纪-早泥盆世南天山洋壳盆地(红柳河-库米什-乌瓦门边缘海)(Jiang et al., 2014), 由蛇纹石化超镁铁质岩、基性熔岩、凝灰岩、硅质岩和碳酸盐岩组成, 我们认为, 发生在830 Ma以来的双峰式岩浆活动、多世代基性岩墙侵入作用, 反映塔里木陆块北缘经历的一次漫长裂解事件.正是这一超岩石圈的裂解事件, 致使中天山向北裂离并形成南天山边缘海.到奥陶纪, 中天山才变成活动大陆边缘的构造背景(沟-弧-盆体系).

      • (1) 地层序列和岩石组合研究表明, 塔里木北缘与中天山的中元古代-新元古代早期变质基底(长城系-青白口系)的组成和岩石组合特征基本相同, 可以对比.塔里木北缘奥陶纪地层序列为稳定的浅海碳酸盐岩和泥砂质复理石, 缺失志留纪地层, 而中天山奥陶纪地层序列为中-基性火山岩组合, 志留纪为泥砂质复理石组合, 两者不能对比.

        (2) 从采自中天山阿拉沟和干沟的4件变质砂岩样品中, 获得了165组碎屑锆石U-Pb年龄数据, 从中产生了4个年龄峰值, 分别为950 Ma、1 550 Ma、1 920 Ma和2 480 Ma, 表明中天山岩石记录了前南华纪4次构造-岩浆活动信息.本研究还获得了少量太古代物质的记录, 年龄为2 600~3 260 Ma.

        (3) 年龄谱对比表明, 中天山块体前南华纪的年龄谱以及4期构造-岩浆活动的时间峰值均能与塔里木克拉通周缘块体以及中天山巴仑台区块很好对比, 彼此之间具有明显的构造亲缘性.根据大部分碎屑锆石呈半自形甚至自形、较少磨圆的形态学特征, 认为它们属近源搬运产物, 推测中天山及其南侧的塔里木陆块是产生这些年龄数据碎屑锆石的蚀源区.

        (4) 结合区域构造分析, 认为中天山陆块是在~800 Ma(南华纪)以来逐渐从塔里木克拉通拉张裂离出来的.正是这一超岩石圈的裂解事件, 致使中天山向北裂离并形成南天山洋壳边缘海.到奥陶纪, 中天山才变成活动大陆边缘的构造背景的沟-弧-盆体系.

    参考文献 (68)

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