1、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
2、;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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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,
8、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
9、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
10、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
11、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
12、、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
13、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
14、;(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 ima
15、ges 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
16、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
17、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进行测年,样品采集重量约为 60 kg。锆石的分选工作由河北省廊坊区域地质调查所研究室完成,岩样粉碎后经淘洗、磁选和重液分选后,分离出锆石。然后在双目镜下挑选出不同晶形、不同颜色的锆石,制备锆石样品靶
18、。在开始锆石 U-Pb 分析前,先进行阴极发光(CL)分析,以确定锆石颗粒的内部结构。LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年工作在中国地质大学(北京)地学实验中心元素地球化学实验室完成。分析仪器采用由美国 NewWaveesearch 公司生产的激光剥蚀进样系统(UP193SS)和美国 AGLENT 科技有限公司生产的 Agilent7500 型四级杆等离子体质谱仪联合构成的激光等离子质谱仪。分析时采用 10Hz 的激光频率,193 nm 的激光波长,36 m 的激光束斑直径,激光预剥蚀时间和剥蚀时间分别为 5 s和45 s,U、Th、Pb 元素积分时间为20 ms。年龄计算时以标准锆石 9
19、1500 为外标进行同位素比值校正,以 TEM 为监控盲样;元素含量以国际标样 NIST612为外标,Si 为内标计算;普通铅校正与 Andersen(2002)方法相同,数据采用 Glitter4 程序进行处理。157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4测试结果41LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 定年英安质凝灰岩(Pm403 8-1)的锆石多透明,金刚光泽,颗粒较为粗大,以柱状锆石居多,偶见球粒状锆石,粒度大小长约为 40150 m,长宽比 1 1 至 3 1,虽晶体形态不同,但 CL 图像显示出典型的岩
20、浆成因生长振荡环带结构,少数颗粒可见扇状环带(图 4)。锆石 U-Pb 分析结果列于表 1,18 个测点中 U 含量变化范围为 68.21 106383.26106;Th 含量变化范围为 188.87106 824.64106;Pb 含量变化范围为39.18106182.88106;Th/U 值变化范围为 0.25 0.94,均大于 0.1 具有岩浆成因锆石的特点。18 个有效分析点中,年龄介于 9461524 Ma,可以大致分为 3 组:最古老的一组年龄有 2 个点即 10、17 号锆石,n(207Pb)/n(206Pb)年龄为 1456、1524Ma,锆石多呈自形半自形,边部有一定程度的磨
21、圆,具核边结构,无明显环带结构,核部具扇形结构或椭圆状结构,可能为岩浆上升过程中捕获的围岩锆石,反映了本区存在中元古代早期的地质信息;第二组锆石具有一定磨圆,但环带较好,有 12、21、22 和 23 号锆石,n(206Pb)/n(238U)年龄为 10181021 Ma,表明本区存在中元古代晚期的地层,可能是岩浆质的陆核;第三组为剩余 12 个锆石,均发育较为明显的振荡环带,n(206Pb)/n(238U)年龄为 946 964Ma,加权平均年龄为 958.12.6 Ma,加权平均年龄与单个样点分析结果在误差范围内基本一致,在谐和图上成群集中分布(图5a、b),部分点偏离谐和线稍远外,其余各
22、点聚集在谐和线上及其附近很小的区域范围内,说明普通 Pb 丢失对测年数据影响不大,所测精度较高该年龄代表了英安质晶屑岩屑凝灰岩的形成年龄,即该期火山岩形成时代为青白口纪。42主微量元素4 件主量、微量元素分析结果见表 2,SiO2含量为60.78%65.78%,TiO2含量257地质论评2023 年表 2 中祁连地块西段青白口系其它大坂组英安质凝灰岩主量元素(%)、微量元素(106)分析结果Table 2 Major elements(%),trace and EE element(106)data of the dacitic tuff fromthe Qitadaban Formation
23、,Qingbaikou System,in western part of the Central Qilian Block样号SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5H2O+CO2LostPM403 8-16578045153614928800819920401244801325181146PM403 9-36078049156412732500925433009486013063362074719-1633905515481562530111803200113870153603410904423-16530631472204224013179346
24、01943101295208112样号bZrNbHfTaThUBaPbCuZnSrScLaPM403 8-116661524100446710916714544729118511178385268111553418PM403 9-3157115377824651091647475428212661726564391122835664719-11481491274661522143665931511207153621413894423-11256148119481128181439553149155807324116352样号CePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuYPM403 8-
25、16266932524820954470673890752240342310362292PM403 9-3642732265653810747307341308424504125203923224719-166489131767811051210541412735205493460502444423-1685776268514093445073239908132230359225034216图 5 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 U-Pb 谐和图(a)和加权平均年龄(b)Fig5 Zircon U-Pb concordia diagram(a)and
26、mean-weighted n(206Pb)/n(238U)age(b)of dacitic tuff(Pm403 8-1)from the Qitadaban Formation,Qingbaikou System,in western part of the Central Qilian Block为 0.45%0.49%之间,K2O 含量较高,为 4.48%4.86%,全碱含量中等,Na2OK2O,里特曼指数=0.89 1.26,属钙碱性岩,Al2O3含量为 14.72%15.64%属于过铝质(A/CNK=1.37 1.75)。在TAS 图解中(图 6a),1 件样品投影点落在安山岩区域
27、内,其余 3 件样品均在英安岩区域内,与镜下定名一致。CIPW 标准矿物显示,岩石为正常类型,标准矿物组合中含 Q,其样品的标准矿物组合均为:Q+Or+Ab+An+C+Hy,反映出岩石中 SiO2过饱和。在 AFM图解中(图 6b)样品投影点落在钙碱性系列区内。在 SiO2K2O 图解(图 6c)中投影点落在钾玄岩系列和高钾钙碱性系列区域内。岩石总体具高钾钾玄岩系列岩石化学特点。凝灰岩稀土总量 EE 中等,介于149.71106156.39106,平均在 153.05106;(La/Yb)N=10.15 10.61,反映轻重稀土分馏明显,轻稀土富集;Eu 为 0.620.63,平均 0.625
28、,铕表现中等负异常。在以球粒陨石为标准化的稀土配分模式图(图7a)中,曲线呈右倾的轻稀土富集型,而重稀土相对亏损,Eu 具中等负异常,其分配模式具很好的相关性,说明物质来源相同。原始地幔标准化微量元素357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 年龄及其地质意义蛛网图(图 7b),样品具有较为一致的曲线形式,表现为显示为富集 Ba、b、K、Th、U 等大离子亲石元素,亏损 Nb、Ta、Ti、P 等高场强元素。5讨论51其它大坂组时代及其对比分布于中祁连地块西段的龚岔群自下而上划分为其它大坂组、五个山组、哈什哈尔组和窑洞沟组。其它大坂
29、组主体为一套由陆源碎屑岩和碳酸盐岩组成的地层,产叠层石、微古植物。本文研究的其它大坂组剖面总厚 3150 m,剖面中岩性以灰绿色绢云母千枚岩、变质细砂岩夹泥质粉砂质板岩,凝灰岩呈夹层、透镜体顺层产于其它大坂组粉砂质板岩及变砂岩中。区域上其它大坂组平行不整合于花儿地组之上,被上覆五个山组整合覆盖。到目前为止,有关其它大坂组的时代归属主要来自其所产叠层石和微古植物,青海省岩石地层 中详细列出了其它大坂组中所 产 化 石,有 6 个 属、10 个 种,主 要 有Asperatopsophosphaera umishanensis,Trachysphaeridiumchihsienense,Tsimp
30、lex,Pseudozonosphaera verrucosa 等Trachysphaeridium 属多见,多数分子的时代均为青白口纪(青海省地质矿产局,1997)。图 6 中祁连地块西段青白口系其它大坂组英安质凝灰岩TAS 图解(a)(据 Middlemost,1994)、AFM 图解(b)(据ickwood,1989)和 SiO2K2O 图解(c)(据 ickwood,1989)Fig6 TAS diagram(a)(after Middlemost,1994),AFMdiagramd(b)(after ickwood,1989)and SiO2K2Odiagramd(c,after i
31、ckwood,1989)of dacitic tuff from theQitadaban Formation,Qingbaikou System,in western part,Central Qilian Block由于此前在中祁连地块龚岔群其它大坂组及其以上层位尚未见有同位素年龄报道,我们此次对其它大坂组凝灰岩夹层开展了 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb同位素定年,获得的锆石 U-Pb 同位素年龄可以大致分为 3 组:其中 2 颗锆石的年龄分别为 1456 Ma、1524 Ma 应为岩浆上升过程中捕获的继承性锆石,与青海省地质调查院在本区长城系南白水河组英安岩中获得的 149816 M
32、a 锆石 U-Pb 年龄较为一致;另外在中祁连地块中段变质基地岩系化隆岩群黑云斜长片麻岩中获得 14231343 Ma 的 b-Sr 同位素年龄和中祁连东段北大河岩群中获得 1336 Ma的全岩 b-Sr 等时线年龄(甘肃省地质矿产局,1989)相一致,本次获得的 1456 Ma、1524 Ma 年龄可能为祁连地块中元古代早期地质事件的反映。另外4 颗锆石获得 10181021 Ma 的年龄,与中祁连地块东段的变质基底岩系之一的马衔山岩群中 1062Ma、1079 Ma 的 b-Sr 和 K-Ar 年龄和兴隆山群 1071Ma 的 b-Sr 同位素年龄(甘肃省地质矿产局,1989)一致,说明中
33、祁连地块在中元古代晚期有一期重要的区域构造热事件;本次 4 颗继承性锆石457地质论评2023 年图 7 中祁连地块西段青白口系其它大坂组英安质凝灰岩稀土元素标准化配分图(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)(据 Sun and McDonough,1989)Fig7 Chondrite-normalized EE patterns(a)and spider diagram(b)(after Sun and McDonough,1989)of the dacitic tufffrom the Qitadaban Formation,Qingbaikou System,in western
34、part,Central Qilian Block获得 10181021 Ma 的年龄值可能为该期构造热事件的反映。剩余 13 个锆石具有明显的岩浆结晶成因特征,n(206Pb)/n(238U)表面年龄为946964 Ma,图 8 中祁连地块西段青白口系其它大坂组英安质凝灰岩 lglg 图解(a)(据 ittmann,1971)和b/30Hf3Ta 图解(b)(据 Harris et al,1986)Fig8 lglgdiagramd(a)(after ittmann,1971)and b/30Hf3Ta diagramd(b)(after Harris et al,1986)ofdaciti
35、c tuff from the Qitadaban Formation,Qingbaikou System,in western part,Central Qilian Block加权平均年龄为 958.12.6 Ma,代表了火山岩的形成年龄,与其它大坂组的微古化石时代青白口纪相一致,进一步证实了其它大坂组的形成时代为新元古代青白口纪。52地质意义其它大坂组中火山岩呈不稳定的夹层重复出现,反映具有多期间歇性活动的特点。其主量元素特征显示高钾钙碱性钾玄岩系列组合,化学成分以高 Al2O3、低 TiO2为特征。就岩石系列而言,钙碱性系列常见于成熟岛弧、活动大陆边缘等。青白口纪火山岩以钙碱性系列为主
36、,具岛弧火山岩的组合特征。另外火山岩中 TiO2含量能灵敏地反映构造环境(邱家骧,1985),英安岩中 TiO2在岛弧为0.81%,大陆内部稳定区为 1.6%,其它大坂组凝灰岩中 TiO2的平均值为 0.47%,与岛弧火山岩接近。557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 年龄及其地质意义活动大陆边缘区火山岩 La/Nb 值普遍较高(La/Nb2)(Salters et al,1991),其它大坂组凝灰岩的 La/Nb 为 3.404.56,平均 3.98,明显具有活动大陆边缘区火山岩的特征。岩石稀土元素配分型为右倾型,具有中等负
37、铕异常,轻稀土强烈富集,具壳幔混合源特征。在 loglog 图解中,其它大坂组凝灰岩样品全部落人造山带(岛弧及活动大陆边缘)环境区域(图 8a),反映出造山带环境下火山岩的特征,在b/30Hf3Ta 图解中凝灰岩样品主要落在火山弧区域(图 8b),即代表岛弧及活动大陆边缘区的构造环境。综合岩石地球化学特征和构造判别图解的投影结果,并结合相伴产出的沉积岩特征以及区域地质特征,青白口纪火山岩应形成于活动大陆边缘区环境。在对沉积作用、岩浆活动、变质作用以及构造活动等综合研究的基础上,将中祁连地块西段前南华纪构造演化历史概括为古元古代晚期结晶基底形成、中元古代中期陆缘裂解及克拉通盆地演化和中元古代晚期
38、新元古代早期陆内碰撞 3 个阶段。祁连西段最古老变质基底为托赖岩群(万渝生等,2003),托赖岩群岩性以片麻岩、片岩为主,夹少量大理岩、斜长角闪岩等,原岩的岩石组合为碎屑岩+大理岩+中基性火山岩。通过碎屑锆石 U-Pb 年龄将其沉积时代限定为古元古代(王忠良,2013;王龙等,2016),碎屑岩和大理岩为浅海陆缘沉积建造,代表比较稳定的沉积响应,推测中祁连地块可能参与了 Columbia 超大陆(1800 Ma)聚合事件。中元古界长城系南白水河组和蓟县系花儿地组主体为一套浅海半深海相碎屑岩碳酸盐岩组合;苏里地区 1 5 万区调工作在南白水河组英安岩夹层中获得 149816 Ma 锆石 U-Pb
39、 年龄,岩石地球化学显示具有大陆裂谷玄武岩特征为伸展机制下的产物(青海省地质调查院,2014);花儿地组为正常浅海大陆架条件下的碳酸盐岩建造含大量叠层石,时代为蓟县纪是 Columbia 超大陆裂解与之相伴随的沉积响应。本文 获 得 的 1456 Ma、1524 Ma 继 承 性 锆 石 与Columbia 超大陆于裂解时间 1.61.2 Ga 相一致,可能是祁连地块中 Columbia 超大陆裂解事件的响应。1.31.0 Ga 的格林威尔造山运动的发生,使得早期存在的克拉通块体以劳伦大陆为中心发生了俯冲、增 生 和 碰 撞,形 成 了 罗 迪 尼 亚 超 大 陆(LiZhengxiang e
40、t al,2008;Nance et al,2014)。与格林威尔造山作用相关的变质作用和岩浆作用是罗迪尼亚超大陆重建的关键。近年来在祁连地块中识别出了 1100900 Ma 的变质作用和弧相关的岩浆作用(Yu Shengyao et al,2013;Fu Changlei et al,2019),且均形成于主动大陆边缘环境,本次获得的4 颗锆石 10181021 Ma 的年龄与格林威尔造山作用发生的时间一致,证明了祁连地块响应了罗迪尼亚大陆聚合事件,与劳伦提亚(Laurentia)和东冈瓦纳古陆的古地磁资料大部分与重建的 1050720 Ma超大陆相吻合。中元古代晚期新元古代早期逐渐形成罗迪
41、尼亚超大陆,近年来在祁连地块发现大量新元古代岩浆变质事件,中祁连地块东段侵入到湟源群中的91712 Ma S 型花岗岩,北山一带 88031 Ma 碰撞型花岗岩,托勒、湟源、马衔山等地识别出 875958Ma 的弧岩浆性质花岗岩,乌北地体中解体出 810830 Ma 花岗岩(李向民等,2006;高晓峰等,2010;马建军等,2018;高奕霖等,2021;朱小辉等,2022),均记录了祁连地块响应全球 odinia 超大陆汇聚过程中长时间的后碰撞花岗岩岩浆作用历史。本文研究的其它大坂组凝灰岩来自祁连地块的前寒武基底,锆石 U-Pb 年龄测试显示火山岩的形成年龄为958.12.6 Ma,构造环境判
42、别显示出岛弧及活动大陆边缘的构造环境,说明是新元古代早期同碰撞后碰撞构造环境下的岩浆事件;同样中祁连地块中段湟源群中变质火山岩形成时代为 910.06.7 Ma,地球化学特征同样显示出岛弧或活动大陆边缘的钙碱性火山岩特征(郭进京等,2000);中祁连地块东段的化隆群形成时代介于 875891 Ma 之间(徐旺春等,2007)。其它大坂组形成年龄与祁连构造带及其邻区塔里木、秦岭、柴达木盆地、欧龙布鲁克块体和龙首山块体中获得的 108 亿年的构造岩浆事件年龄基本一致(Song Shuguang et al,2006;陆松年等,2003;Gehrels et al,2003),它们共同反映了中国西部
43、受全球新元古代 odinia 超大陆聚合事件的影响。6结论(1)通过 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年代学研究,测得其它大坂组英安质晶屑岩屑凝灰岩形成年龄为958.12.6 Ma(MSWD=1.4),属于新元古代青白口纪;此外还有 2 组年龄:14561524 Ma、10181021Ma 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。657地质论评2023 年(2)研究区青白口系其它大坂组英安质晶屑岩屑凝灰岩具有属于过铝质、高钾钙碱性火山岩;具有轻稀土富集,重稀土相对亏损,Eu 负异常,富集 K、b、Ba
44、、Th 等大离子亲石元素,亏损 Nb、Ti 等高场强元素,具有活动大陆边缘火山岩的特征。是祁连地块新元古代早期 odinia 超大陆形成地质事件的响应。致谢:野外地质调查得到青海省天峻县苏里地区 1 5 万 5 幅区域地质调查项目组同志们的帮助,中国地质科学院地质研究所万渝生研究员审阅文稿提出了许多宝贵的意见,在此一并表示诚挚的感谢!注释/Notes 甘肃省地质局区测二队 1972 1 20 万硫磺山幅区域地质测量报告 甘肃省地质局区测二队 1974 1 20 万祁连山幅区域地质调查报告 青海省地质矿产勘查开发局 2013 青海省矿产资源潜力评价成矿地质背景研究报告 青海省地质调查院 2014
45、 青海省天峻县苏里地区 1 5 万五幅区域地质调查报告参考文献/eferences(The literature whose publishing year followed by a“”is in Chinesewith English abstract;The literature whose publishing year followed by a“#”is in Chinese without English abstract)董国安,杨怀仁,杨宏仪 2007 祁连地块前寒武纪基底锆石SHIMP U-Pb 年代学及其地质意义 科学通报,52(13):15721585冯益民,吴汉泉 1
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50、策尔地区托赖岩群的解体及其地质意义 导师:刘文灿 北京:中国地质大学(北京)硕士学位论文夏林圻,夏祖春,任有祥,彭礼贵,张诚,杨静华,王兴安,李智佩,韩松,黄忠祥 1991 祁连、秦岭山系海相火山岩 武汉:中国地质大学出版社邢裕盛 1989 中国地层 3 中国的上前寒武系 北京:地质出版社徐旺春,张宏飞,柳小明 2007 锆石 U-Pb 定年限制祁连山高级变质岩系的形成时代及其构造意义 科学通报,52(5):531538张宏飞,靳兰兰,张利 2006 基底岩系和花岗类 PbNd 同位素组成限制祁连山带的构造属性 地球科学,31(1):5765朱小辉,陈丹玲,冯益民 2022 祁连山地区花岗质岩