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西天山博罗科努地区志留系碎屑锆石U-Pb定年及其地质意义

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冯博, 计文化, 白建科, 刘一珉, 陈喜庆. 西天山博罗科努地区志留系碎屑锆石U-Pb定年及其地质意义[J]. 地质通报, 2019, 38(2-3): 276-287.
引用本文: 冯博, 计文化, 白建科, 刘一珉, 陈喜庆. 西天山博罗科努地区志留系碎屑锆石U-Pb定年及其地质意义[J]. 地质通报, 2019, 38(2-3): 276-287.
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FENG Bo, JI Wenhua, BAI Jianke, LIU Yimin, CHEN Xiqing. Detrital zircon U-Pb dating of Silurian sandstone in Borohoro area, Western Tianshan Mountains, and its geological implications[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(2-3): 276-287.
Citation: FENG Bo, JI Wenhua, BAI Jianke, LIU Yimin, CHEN Xiqing. Detrital zircon U-Pb dating of Silurian sandstone in Borohoro area, Western Tianshan Mountains, and its geological implications[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(2-3): 276-287.
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西天山博罗科努地区志留系碎屑锆石U-Pb定年及其地质意义

  • 1.

    中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083

  • 2.

    中国地质调查局西安地质调查中心, 陕西 西安 710054

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目《北方石炭—二叠纪关键地质问题专题调查》（编号：DD20189612）和陕西省自然科学基金项目《阿尔泰山南缘古生代增生造山过程：玛因鄂博增生楔组成结构的约束》（编号：2018JM4001）
详细信息
    作者简介: 冯博(1993-), 男, 在读硕士生, 地质工程专业。E-mail:fengbo96@126.com
    通讯作者: 计文化(1968-), 男, 博士, 研究员, 从事区域地质、构造古地理、区域成矿等领域研究。E-mail:jiwenhua1968@126.com

  • 中图分类号: P534.43;P597+.3

Detrital zircon U-Pb dating of Silurian sandstone in Borohoro area, Western Tianshan Mountains, and its geological implications

  • 1.

    China University of Geosciense, Beijing 100083, China

  • 2.

    Xi'an Center of China Geological Survey, Xi'an 710054, Shaanxi, China

More Information

    摘要

  • 西天山伊犁地块北缘博罗科努地区志留系出露齐全，是研究西天山早古生代构造演化的重要载体。对尼勒克县北水泥厂沟志留系库茹尔组砂岩开展了沉积特征和岩石学、地球化学研究及LA-ICP-MS锆石U-Pb测年。结果显示，库茹尔组形成于潮坪环境。砂岩样品LREE/HREE值为5.21~8.42，δEu值为0.74~0.90，球粒陨石标准化稀土元素配分模式呈现轻稀土元素富集、重稀土元素平坦及轻微的负Eu异常，地球化学特征指示，库茹尔组砂岩物源区构造背景为大陆岛弧。砂岩碎屑锆石U-Pb年龄分为3期，主要为425~510Ma，其次是698~796Ma和1240~1641Ma，表明库茹尔组物源区锆石年龄主要为早古生代，其次为中、新元古代。综合分析认为，库茹尔组形成于弧后盆地，沉积时代为晚志留世，其物源主要来自北侧岛弧带，其次是南侧伊犁地块。

    The Silurian strata in the Borohoro area on the northern margin of the Yili block in the Western Tianshan Mountains are well exposed and serve as an important carrier for the study of the Early Paleozoic tectonic evolution of the Western Tianshan Mountains. In this paper, sedimentary petrology, geochemistry and LA-ICP-MS zircon U-Pb geochronology were investigated for the Silurian Kuruer Formation sandstone in Shuinichanggou, Nileke County. The result shows that Kuruer Formation was formed in tidalswamp facies. The sandstone in Kuruer Formation is characterized by high LREE, smooth HREE and rather weak negative Eu anomaly. The geochemical characteristics indicate that the sandstone source of Kuruer Formation belongs to the continental arc. According to the U-Pb ages of LA-ICP-MS of 80 detrital zircon grains, the source rocks of Kuruer Formation detrital rocks came from terrains with three different geological periods, mostly 425~510Ma, and subordinately 698~796Ma and 1240~1641Ma, which respectively correspond to the Early Paleozoic, Neoproterozoic and Mesoproterozoic. According to the comprehensive analysis, the Kuruer Formation was formed in Late Silurian and was deposited on the back-arc basin formed by the southward subduction of the North Tianshan Ocean. The material of Kuruer Formation was mainly derived from the northern island arc zone, with the addition of a small amount of materials from the south side of the Yili block.

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  • 图 1  博罗科努地区库茹尔组地质简图(a据参考文献[5]修改, b据参考文献①②修改)

    Figure 1. 

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    图 2  博罗科努地区晚志留世库茹尔组剖面③

    Figure 2. 

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    图 3  库茹尔组砂岩野外(a、c、d)和镜下特征(b)

    Figure 3. 

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    图 4  库茹尔组砂岩碎屑锆石U-Pb谐和图(a)和年龄频率直方图(b)

    Figure 4. 

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    图 5  库茹尔组砂岩代表性锆石阴极发光(CL)图像

    Figure 5. 

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    图 6  微量元素构造判别图解[29]

    Figure 6. 

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    图 7  Hf-La/Th判别图[29-30]

    Figure 7. 

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    表 1  库茹尔组砂岩微量和稀土元素含量

    Table 1.  The content of trace elements and REE of the sandstone samples from Kuruer Formation

    10-6
    样品编号 16SNC/1QY 16SNC/2QY 16SNC/3QY 16SNC/4QY 16SNC/5QY 平均值
    La 22.80 22.30 17.80 18.20 21.90 20.60
    Ce 47.50 46.80 36.60 38.50 45.50 42.98
    Pr 5.83 5.55 4.28 4.64 5.37 5.13
    Nd 23.10 21.80 16.10 18.30 21.20 20.10
    Sm 4.51 4.42 3.19 3.80 4.19 4.02
    Eu 1.10 1.04 0.87 1.10 1.12 1.05
    Gd 4.40 4.14 3.07 3.66 4.07 3.87
    Tb 0.67 0.63 0.46 0.55 0.63 0.59
    Dy 3.91 3.77 2.75 3.19 3.59 3.44
    Ho 0.80 0.77 0.56 0.64 0.73 0.70
    Er 2.27 2.11 1.57 1.71 2.01 1.93
    Tm 0.34 0.32 0.24 0.26 0.30 0.29
    Yb 2.23 2.05 1.56 1.66 1.94 1.89
    Lu 0.34 0.32 0.24 0.25 0.29 0.29
    Y 22.30 21.50 15.70 19.40 21.50 20.08
    Cu 20.20 23.30 17.00 38.90 22.80 24.44
    Pb 13.50 13.10 9.87 14.30 14.10 12.97
    Zn 87.20 75.20 57.90 50.40 73.70 68.88
    Cr 62.80 53.20 38.80 42.70 56.40 50.78
    Ni 33.10 37.90 37.10 26.70 29.70 32.90
    Co 12.70 13.20 10.00 10.50 11.30 11.54
    Rb 78.30 63.70 47.60 35.20 53.30 55.62
    Cs 3.70 3.51 2.34 1.90 2.97 2.88
    Sr 186.00 244.00 216.00 3190.00 446.00 856.40
    Ba 326.00 322.00 558.00 881.00 805.00 578.40
    V 80.60 80.60 67.20 51.80 71.60 70.36
    Sc 12.40 11.20 10.80 8.14 12.20 10.95
    Nb 13.20 12.50 10.10 9.32 12.00 11.42
    Ta 1.02 0.96 0.86 0.73 0.98 0.91
    Zr 137.00 130.00 97.90 89.90 130.00 116.96
    Hf 3.70 3.55 2.74 2.43 3.48 3.18
    Ga 12.20 12.30 10.60 8.02 11.40 10.90
    U 1.96 2.02 1.64 1.45 1.81 1.78
    Th 7.07 7.23 5.60 5.04 6.30 6.25
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    表 2  库茹尔组砂岩碎屑锆石LA-ICP-MS U-Th-Pb测年分析结果

    Table 2.  Detrital zircon LA-ICP-MS U-Th-Pb analytical results of the sandstones in Kuruer Formation

    测点号 含量10-6 232Th238U 同位素比值 年龄
    232Th 238U 206Pb 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ
    02 181 480 149 0.38 0.566 0.016 0.0737 0.0010 0.0242 0.0005 455 10 458 6 484 9
    03 117 272 83 0.43 0.522 0.021 0.0726 0.0011 0.0239 0.0006 427 14 452 6 478 12
    04 182 480 159 0.38 0.596 0.021 0.0783 0.0011 0.0269 0.0006 475 13 486 7 537 12
    05 75 196 60 0.38 0.560 0.026 0.0720 0.0011 0.0204 0.0007 451 17 448 7 408 14
    06 333 372 119 0.90 0.634 0.022 0.0755 0.0011 0.0217 0.0004 498 14 469 6 433 8
    07 106 449 146 0.24 0.670 0.052 0.0769 0.0018 0.0195 0.0016 521 32 478 11 390 31
    08 272 475 140 0.57 0.507 0.017 0.0695 0.0009 0.0232 0.0004 416 11 433 6 463 8
    09 112 201 69 0.56 0.633 0.031 0.0815 0.0013 0.0267 0.0007 498 19 505 8 532 15
    10 107 343 105 0.31 0.528 0.021 0.0722 0.0011 0.0232 0.0007 430 14 450 6 464 13
    11 161 560 170 0.29 0.526 0.016 0.0715 0.0010 0.0213 0.0005 429 11 445 6 425 10
    12 138 340 103 0.40 0.535 0.023 0.0712 0.0011 0.0253 0.0007 435 15 443 6 506 13
    13 148 245 78 0.60 0.570 0.029 0.0754 0.0012 0.0250 0.0007 458 19 469 7 499 13
    14 120 305 98 0.39 0.568 0.024 0.0757 0.0011 0.0296 0.0008 456 16 470 7 590 16
    15 109 272 86 0.40 0.537 0.030 0.0744 0.0013 0.0267 0.0009 436 20 463 8 533 18
    16 194 356 122 0.54 0.596 0.036 0.0802 0.0015 0.0344 0.0010 475 23 498 9 683 20
    17 265 820 261 0.32 0.556 0.017 0.0749 0.0010 0.0261 0.0006 449 11 465 6 521 11
    18 105 200 198 0.53 2.76 0.074 0.2331 0.0032 0.0813 0.0016 1344 20 1351 17 1579 30
    19 196 473 146 0.41 0.545 0.020 0.0727 0.0010 0.0254 0.0006 442 13 452 6 507 12
    20 185 591 188 0.31 0.561 0.022 0.0746 0.0011 0.0274 0.0008 452 14 464 6 547 15
    21 457 422 145 1.08 0.583 0.049 0.0809 0.0018 0.0315 0.0009 466 31 501 11 626 18
    22 185 365 114 0.51 0.602 0.027 0.0734 0.0011 0.0299 0.0007 479 17 456 7 596 15
    23 135 292 90 0.46 0.538 0.026 0.0719 0.0011 0.0252 0.0007 437 17 447 7 503 14
    24 150 454 149 0.33 0.574 0.023 0.0771 0.0011 0.0262 0.0008 460 15 479 7 523 15
    25 217 295 95 0.73 0.581 0.027 0.0754 0.0012 0.0251 0.0006 465 17 469 7 500 12
    26 92 252 80 0.37 0.566 0.027 0.0747 0.0012 0.0238 0.0008 456 18 465 7 475 16
    27 228 501 158 0.45 0.585 0.022 0.0737 0.0010 0.0278 0.0006 468 14 458 6 553 12
    28 137 598 190 0.23 0.560 0.020 0.0743 0.0010 0.0285 0.0008 452 13 462 6 568 16
    29 191 547 174 0.35 0.563 0.019 0.0743 0.0010 0.0263 0.0006 454 12 462 6 525 12
    30 278 265 149 1.05 1.18 0.044 0.1314 0.0019 0.0409 0.0008 789 21 796 11 810 15
    31 314 491 151 0.64 0.544 0.034 0.0719 0.0013 0.0225 0.0008 441 22 447 8 449 15
    32 158 248 84 0.64 0.692 0.032 0.0794 0.0013 0.0317 0.0008 534 19 492 8 630 15
    33 117 279 86 0.42 0.540 0.024 0.0722 0.0011 0.0226 0.0007 438 16 449 6 452 13
    34 221 202 184 1.10 2.39 0.072 0.2121 0.0030 0.0677 0.0011 1240 21 1240 16 1325 21
    35 181 416 127 0.44 0.589 0.021 0.0713 0.0010 0.0275 0.0006 470 13 444 6 548 12
    36 244 535 168 0.46 0.560 0.020 0.0732 0.0010 0.0264 0.0006 452 13 455 6 527 12
    37 114 344 104 0.33 0.534 0.023 0.0703 0.0010 0.0259 0.0008 434 15 438 6 516 16
    38 100 338 110 0.30 0.600 0.024 0.0757 0.0011 0.0347 0.0010 478 15 471 7 690 19
    39 92 238 71 0.39 0.528 0.027 0.0699 0.0011 0.0258 0.0009 431 18 436 7 514 17
    40 73 162 83 0.45 1.05 0.044 0.1197 0.0019 0.0373 0.0011 728 22 729 11 740 22
    41 194 211 65 0.92 0.576 0.027 0.0720 0.0011 0.0251 0.0005 462 17 448 7 500 10
    42 179 444 150 0.40 0.632 0.026 0.0784 0.0012 0.0274 0.0008 497 16 486 7 546 15
    43 82 121 38 0.68 0.572 0.053 0.0730 0.0018 0.0259 0.0012 459 34 454 11 517 23
    44 172 420 129 0.41 0.553 0.019 0.0710 0.0010 0.0256 0.0006 447 13 442 6 512 12
    45 160 367 111 0.44 0.554 0.019 0.0704 0.0010 0.0233 0.0006 448 13 439 6 465 11
    46 35 91 113 0.39 4.08 0.160 0.2899 0.0050 0.0880 0.0033 1651 32 1641 25 1705 62
    47 121 292 92 0.42 0.556 0.022 0.0729 0.0010 0.0258 0.0007 449 14 454 6 515 13
    48 221 324 100 0.68 0.547 0.021 0.0714 0.0010 0.0248 0.0005 443 14 444 6 495 10
    49 199 455 142 0.44 0.551 0.018 0.0722 0.0010 0.0254 0.0005 445 12 449 6 508 11
    50 197 222 67 0.89 0.551 0.030 0.0701 0.0012 0.0222 0.0006 446 20 437 7 443 12
    51 347 1061 354 0.33 0.648 0.029 0.0771 0.0012 0.0304 0.0010 507 18 479 7 604 19
    52 189 510 156 0.37 0.556 0.017 0.0708 0.0009 0.0233 0.0005 449 11 441 6 466 10
    53 152 347 105 0.44 0.546 0.021 0.0702 0.0010 0.0260 0.0006 442 13 437 6 519 12
    54 136 282 94 0.48 0.611 0.023 0.0771 0.0011 0.0277 0.0007 484 14 479 7 553 13
    55 303 526 159 0.58 0.620 0.018 0.0699 0.0009 0.0267 0.0005 490 12 436 6 533 9
    56 216 257 85 0.84 0.605 0.023 0.0764 0.0011 0.0249 0.0005 480 15 475 6 498 9
    57 110 264 84 0.42 0.564 0.024 0.0731 0.0011 0.0258 0.0007 454 16 455 7 515 15
    58 183 509 167 0.36 0.587 0.018 0.0754 0.0010 0.0248 0.0006 469 12 469 6 496 11
    59 193 375 114 0.51 0.565 0.018 0.0702 0.0009 0.0235 0.0005 455 11 437 6 470 9
    60 162 252 80 0.64 0.549 0.031 0.0720 0.0010 0.0225 0.0002 444 20 448 6 449 5
    61 202 703 224 0.29 0.578 0.015 0.0732 0.0009 0.0284 0.0006 463 9 455 5 565 11
    62 162 349 110 0.46 0.553 0.029 0.0716 0.0010 0.0223 0.0003 447 19 446 6 446 5
    64 358 342 122 1.05 0.659 0.020 0.0823 0.0011 0.0288 0.0004 514 12 510 6 573 9
    65 341 308 95 1.11 0.560 0.019 0.0705 0.0010 0.0224 0.0004 451 12 439 6 448 7
    66 154 268 88 0.57 0.606 0.022 0.0758 0.0011 0.0266 0.0006 481 14 471 6 531 11
    67 135 283 101 0.48 0.699 0.022 0.0816 0.0011 0.0246 0.0006 538 13 506 6 491 11
    68 345 521 162 0.66 0.574 0.016 0.0713 0.0009 0.0266 0.0004 461 10 444 5 531 8
    69 73 100 107 0.73 3.06 0.089 0.2453 0.0035 0.0787 0.0016 1422 22 1414 18 1530 30
    70 82 177 54 0.47 0.547 0.025 0.0698 0.0011 0.0262 0.0007 443 16 435 6 523 14
    72 157 254 76 0.62 0.537 0.023 0.0681 0.0010 0.0238 0.0006 437 15 425 6 475 11
    73 88 231 70 0.38 0.550 0.021 0.0693 0.0010 0.0232 0.0007 445 14 432 6 463 14
    74 82 168 51 0.49 0.557 0.025 0.0700 0.0010 0.0249 0.0007 449 16 436 6 497 13
    75 223 366 115 0.61 0.584 0.018 0.0715 0.0009 0.0267 0.0005 467 11 445 6 533 9
    76 210 393 127 0.54 0.602 0.022 0.0739 0.0010 0.0265 0.0006 478 14 459 6 528 12
    77 235 419 130 0.56 0.562 0.016 0.0706 0.0009 0.0240 0.0004 453 11 440 5 479 8
    78 313 957 306 0.33 0.578 0.012 0.0731 0.0009 0.0268 0.0004 463 8 455 5 534 8
    79 290 265 133 1.10 1.01 0.062 0.1144 0.0022 0.0429 0.0012 711 31 698 13 849 22
    80 40 229 73 0.18 0.573 0.023 0.0725 0.0010 0.0255 0.0010 460 15 451 6 508 20
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    表 3  库茹尔组特征元素比值范围对比[31]

    Table 3.  Comparison of characteristic element ratio ranges of Kuruer Formation

    元素 长英质源区 镁铁质源区 库茹尔组
    粗砂岩 细砂岩 粗砂岩 细砂岩
    Eu/Eu* 0.40~0.94 0.32~0.83 0.71~0.95 0.7~1.02 0.24~0.29
    La/Sc 2.5~16.3 0.7~27.7 0.43~0.86 0.4~1.1 1.64~2.23
    Th/Sc 0.84~20.5 0.64~18.1 0.05~0.22 0.05~0.4 0.52~0.65
    La/Co 1.8~13.8 1.4~22.4 0.14~0.38 —— 1.69~1.93
    Th/Co 0.67~19.4 0.3~7.5 0.04~1.4 —— 0.48~0.56
    Th/Cr 0.067~4.0 0.13~2.7 0.018~0.046 0.002~0.045 0.11~0.14
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    ①

    新疆地矿局第一区调大队.1: 20万精河幅(L-44-XXXV).1988.

    ②

    新疆地质局区域地质调查大队.1: 20万巩留幅(K-44-V).1980.

    ③

    新疆地矿局第九地质大队.新疆尼勒克县胡吉尔台一带1: 5万区域地质矿产调查.2010.

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出版历程
收稿日期:  2018-10-10
修回日期:  2019-01-23
刊出日期:  2019-03-15

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