东昆仑左行走滑韧性剪切带形成时代的锆石U-Pb年龄证据

张紫程; 张绪教; 高万里; 胡道功; 陆露

东昆仑左行走滑韧性剪切带形成时代的锆石U-Pb年龄证据

1.
中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083

2.
中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081

基金项目:
中国地质调查局项目(编号: 1212010711510)资助

详细信息

作者简介: 张紫程(1981-)，男，硕士研究生，第四纪地质学专业。E-mail: xld4488@163.com

中图分类号: P597

收稿日期: 2009-12-18

刊出日期: 2010-03-25

EVIDENCE OF ZIRCON U-Pb AGES FOR THE FORMATION TIME OF THE EAST KUNLUN LEFT-LATERAL DUCTILE SHEAR BELT

1.
College of Earth Science and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China

2.
Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Science, Beijing 100081, China

Received Date: 18 December 2009

Publish Date: 25 March 2010

摘要

摘要:
巴颜咯拉—松潘甘孜地体与东昆仑南地体晚三叠纪斜向碰撞形成大规模的东昆仑左行走滑韧性剪切带，新生代时期韧性剪切转为脆性左旋走滑并构成青藏高原向东逃逸的北部边界。为了确定早期韧性剪切变形时代，对剪切带上2个同构造花岗斑岩脉进行了激光探针(LA-MC-ICP MS)测年研究，获得了196.4 ± 2.3 Ma和195.1 ± 1.6 Ma的锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄，表明东昆仑左行走滑韧性剪切带形成于燕山早期。
- 韧性剪切带 /
- 锆石U-Pb年龄 /
- 燕山早期 /
- 东昆仑造山带
Abstract:
The large-scale East Kunlun left-lateral ductile shear belt was formed by an oblique collision between the Bayan Har-Songpan-Ganzi terrain and the southern East Kunlun terrain during the Late Triassic. During the Cenozoic, this ductile shear belt was transformed into a brittle leftlateral strike-slip belt, and became the north boundary for the eastward "escape" of the QinghaiTibet Plateau. The La-MC-ICPMS dating for two syntectonic granite-porphyry veins in the large ductile shear belt yielded two weighted zircon ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages of 196.4 ± 2.3 Ma and 195.1 ± 1.6 Ma. These ages suggest that the East Kunlun left-lateral ductile shear belt should form during the early Yanshanian Movement.
- ductile shear belt /
- zircon U-Pb age /
- Early Yanshan Movement /
- East Kunlun orogenic

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三叠纪末古特提斯北大洋的闭合导致陆块碰撞、拼合与增生，在东、西昆仑地体南部形成巨型“T”形碰撞造山带^[1]，其北部边界由于巴颜喀拉—松潘甘孜地块与东昆仑地块的斜向碰撞，在东昆仑—阿尼玛卿缝合带之西形成长达800 km的东昆仑韧性左行走滑剪切带。前人对韧性剪切带形成机制和同构造花岗岩侵位机制进行了研究^{[1, 2]}，也获得了走滑断裂运动时代的Rb-Sr、K-Ar和⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素年代学资料^[1~3]，但由于不同同位素体系封闭温度不同，所获得的年龄结果差别较大。许荣华采用Rb-Sr测年法获得西大滩花岗片麻岩194 ± 17 Ma全岩年龄，纳赤台花岗岩198 ± 56 Ma全岩年龄^[2]; 而通过钾长石和黑云母⁴⁰Ar/³⁹Ar测年认为剪切带走滑变形年龄为170 ± 20 Ma^[1]。最近笔者所在的项目组在东昆仑进行地质填图时对区域地质构造进行了调查和遥感解译等工作，并进行了地质年代学测试，取得了新认识^[4~10]。本文在东西向左行韧性走滑断裂带的北西向分支剪切带中发现大量同构造花岗斑岩脉，采用激光探针(LA-MC-ICP MS)锆石U-Pb测年方法，获得了早侏罗世年龄，为东昆仑韧性左行走滑剪切提供了新的年代学约束。

1.   地质背景和样品特征

研究区位于格尔木南纳赤台一带，大地构造位置属于东昆仑造山带东段的东昆仑南地体，其南北两侧分别为昆中缝合带分隔的东昆仑北地体和昆南—阿里玛卿缝合带所分隔的巴颜喀拉地体^[1]。东昆仑北地体以出露古老变质岩为特征，主要由高角闪岩相—麻粒岩相变质的中元古界万宝沟群和花岗岩侵入体组成。巴颜喀拉地体主要由三叠系巴颜喀拉山群碎屑岩所组成。

研究区内出露地层主要有中元古界万宝沟群温泉沟组玄武岩、青办食宿站组大理岩、寒武系沙松乌拉组碎屑岩系、奥陶—志留系纳赤台群哈拉巴依沟组砂岩夹火山岩、下三叠统洪水川组砂岩等(见图 1)。野外地质填图表明，上述不同时代的岩石地层单位均为断层接触，断层呈北西或近东西向弧形展布，产状向北和北东陡倾; 沿断层带保留有早期韧性走滑剪切带，剪切带内岩石强烈剪切变形，形成倾竖平卧褶皱和褶叠层构造(见图 2a)，同构造花岗斑岩脉透镜体化、石香肠化(见图 2b)，说明剪切过程中兼有垂直剪切带的挤压作用。磨石沟二长花岗岩(锆石U-Pb年龄为194 ± 9.1 Ma^①)侵入到中元古界和寒武系中，岩体呈北西—南东向延伸，在剪切带内，花岗岩体也遭受韧性剪切变形作用，形成花岗质糜棱岩^[1]。

① 青海省地质调查院.中华人民共和国区域地质调查报告———水泥厂幅、忠阳山幅、黑刺沟幅(1: 50 000). 2004.

图 1. 纳赤台地区地质构造略图和取样位置

Figure 1. Geological map of Naij Tal area and sample sites

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图 2. 花岗斑岩野外产状与显微构造特征

Figure 2. Microstucture and attitude of granitic rocks

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测年样品(B555-5)取自纳赤台东南菜园子沟上游，灰白色花岗斑岩宽50 cm，呈脉状侵入在灰绿色玄武岩中(见图 2c)。岩石呈斑状结构，块状构造。斑晶主要为斜长石和少量石英。镜下鉴定显示，斑晶为半自形板状斜长石，有时聚斑状，卡—钠复合双晶钠长石双晶较发育，含量约40%;石英斑晶它形粒状，强波状消光，大小1~5 mm，含量约3%~5%。基质变余微粒状结构，微粒状钾长石和斜长石含量35%~40%，石英波状消光，大小0.06~0.03 mm，含量20%。鳞片状黑云母和白云母变质矿物大小0.05~0.30 mm，含量10%。新生变质矿物和细粒长英质矿物定向排列，构成剪切面理(见图 2d)。

测年样品(B802-4)取自东大滩北侧磨石沟岩体南端的近东西向韧性剪切带中，灰白色花岗斑岩宽2~3 m，呈脉状沿剪切带侵入(见图 2e)，花岗斑岩脉北侧为中元古界万宝沟群灰白色铜矿化大理岩，南侧为纳赤台群灰绿色千枚岩和细砂岩。花岗斑岩变余斑状结构，块状构造。斑晶由近半自形板状斜长石(含量30%)、它形粒状石英(含量5%)构成，大小0.4~2.0 mm不等，斜长石有时聚斑状产出，可见钠长石双晶、卡—钠复合双晶，石英波状消光。基质变余微粒状结构，由微粒状—半自形板条状长石(含量45%~50%)及微粒状石英(含量15%~20%)构成，大小0.03~0.15 mm，长石主要为斜长石，石英轻波状消光。变质矿物由鳞片状黑云母、白云母构成，直径0.07~0.70 mm。新生变质矿物和细粒长英质矿物定向排列，构成剪切面理，石英斑晶细粒化(见图 2f)。

2.   测试方法

锆石按常规方法分选，最后在双目镜下挑纯。将锆石用双面胶粘在载玻片上，罩上PVC环，然后将环氧树脂和固化剂进行充分混合后注入PVC环中，待树脂充分固化后将样品从靶从载玻片上剥离，并对其进行打磨和刨光，然后对靶上样品进行显微镜下的反射光和透射光照相以及阴极发光(CL)照相。

锆石Pb、U和Th同位素分析在天津地质矿产研究所同位素实验室激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICP MS)系统上完成。多接收器电感耦合等离子体质谱仪为Thermo Fisher公司制造的Neptune，离子光学通路采用能量聚焦和质量聚焦的双聚焦设计，并采用动态变焦(ZOOM)使质量色散达到17%。仪器配有9个法拉第杯接受器和4个离子计数器接受器。激光器为美国ESI公司生产的UP193-FX ArF准分子激光器，激光波长193 nm，脉冲宽度5 ns，束斑直径为2~150 μm可调，脉冲频率1~200 Hz连续可调。本次测试根据锆石CL图像和透射光及反射光照片，利用193 nm激光器对锆石进行剥蚀，设置的剥蚀坑直径为35 μm，激光能量密度为13~14 J/cm²，频率为8~10 Hz，激光剥蚀物质以He为载气送入Neptune，利用动态变焦扩大色散同时接受质量数相差很大的U-Pb同位素，从而进行锆石U-Pb同位素原位测定。以TEMORA作为外部锆石年龄标样，利用NIST612玻璃标样作为外标计算锆石样品的Pb、U、Th含量。采用中国地质大学(武汉)研发的ICP MS Data Cal程序和Ludwig的Isoplot程序进行数据处理。由于测试过程中仪器不能检测²⁰⁴Pb，故采用²⁰⁸Pb校正法对普通铅进行校正。详细的实验流程见文献[11]。实验分析结果见表 1，测试数据的误差均为1 σ。

表 1. 纳赤台地区同构造花岗斑岩锆石U-Pb同位素分析表

Table 1. U-Pb data of zircons from syn-tectonic porphyry in Naij Tal area

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3.   分析结果和解释

3.1   菜园子沟花岗斑岩(B555-5)

菜园子沟花岗斑岩(B555-5)中的锆石为长柱状晶体，CL图像显示锆石均发育细密或宽的振荡环带结构(见图 3a)，显示为岩浆成因锆石的特征; Th/U比值大于0.1，同样表现出岩浆锆石的同位素地球化学特征^[12]。对该岩石样品的15颗锆石15个测点进行了U-Pb同位素测定，测试结果见表 1和图 4a。15个测点全部落在谐和线上或谐和线附近，而且具有比较一致的²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄(191~203 Ma之间)，15个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄加权平均值为196.4 ± 2.3 Ma，代表了花岗斑岩结晶年龄。

图 3. 部分锆石阴极发光图像及分析点位置

Figure 3. CL images of zircons from granitoids and spot location

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图 4. 花岗斑岩锆石U-Pb一致曲线图

Figure 4. Zircon U-Pb concordia diagrams of granitic porphyry

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3.2   东大滩花岗斑岩(B802-4)

东大滩花岗斑岩(B802-4)中的锆石为长柱状晶体，具有振荡环带结构(见图 3b)，为岩浆成因锆石的结构特点^[12~14]。部分锆石核部包含有继承锆石，锆石内核呈浑圆状或长柱状，内部结构简单，不具振荡环带结构，在CL图像中呈灰白色和深灰色，Th/U比值大于0.1，呈现碎屑锆石的CL结构特征。

对该岩石样品的15颗锆石15个测点进行了U-Pb同位素分析(见表 1)。12个岩浆锆石测点皆位于谐和线上(见图 4b)，²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄变化于192~199 Ma之间，²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄加权平均值为195.1 ± 1.6 Ma，代表了花岗斑岩结晶年龄。3个浑圆状锆石内核(3.1、14.1、15.1)的²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄分别为655 ± 7 Ma、335 ± 4 Ma和695 ± 8 Ma，可能记录了基底岩石年龄信息。

4.   讨论与结论

三叠纪末，古特提斯洋盆的闭合导致了地体的碰撞与增生，在欧亚大陆南侧形成了巨型呈“T”字形展布的印支碰撞造山系。由于地体的斜向碰撞，在地体边界形成大型走滑构造调节地壳变形，东昆仑左行走滑韧性剪切带使东昆仑地体和松潘—甘孜地体发生数十千米的相对位移^[1]。纳赤台和西大滩一带形成北西西向雁行排列的断裂带和花岗岩侵入体记录了这一变形过程。东昆仑走滑韧性剪切带表现为早期韧性走滑、晚期脆性走滑运动^[1]，断裂北侧雁行状排列的断裂和同构造花岗岩指示了断裂带的左行走滑性质。菜园子沟和东大滩北分支断裂带上同构造花岗斑岩脉的形成时代基本上可以代表剪切带走滑年代，两条剪切带上的同构造花岗斑岩脉岩浆锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄分别为196.4 ± 2.3 Ma和195.1 ± 1.6 Ma，说明韧性剪切带变质变形发生在早侏罗世早期。这一结果与西大滩花岗片麻岩及纳赤台二长花岗岩Rb-Sr年龄接近^[2]; 与青海地调院测得的磨石沟二长花岗岩U-Pb年龄(194 ± 9.1 Ma^①)一致，它们均代表了剪切带构造变形时代。而磨石沟二长花岗岩K-Ar年龄(142 Ma^②)和花岗岩中大量黑云母单矿物K-Ar和40 Ar/39 Ar年龄(100~150 Ma)反映了岩体冷却时代或后期构造热事件年龄。

① 青海省地质矿产局.中华人民共和国区域地质调查报告———格尔木市幅、纳赤台幅(1: 200 000). 1981.

② 青海省地质调查院.中华人民共和国区域地质调查报告———水泥厂幅、忠阳山幅、黑刺沟幅(1: 50 000). 2004.
图 1 纳赤台地区地质构造略图和取样位置

Figure 1.

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图 2 花岗斑岩野外产状与显微构造特征

Figure 2.

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图 3 部分锆石阴极发光图像及分析点位置

Figure 3.

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图 4 花岗斑岩锆石U-Pb一致曲线图

Figure 4.

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表 1 纳赤台地区同构造花岗斑岩锆石U-Pb同位素分析表

Table 1. U-Pb data of zircons from syn-tectonic porphyry in Naij Tal area

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