李甘雨，李永軍,2，王冉,2，楊高學,2，向坤鵬，劉佳，李釗

(1. 長安大學地球科學與資源學院，陜西 西安 710054;2. 國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室，陜西 西安 710054)

西準噶爾哈拉阿拉特組火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡

李甘雨1，李永軍1,2，王冉1,2，楊高學1,2，向坤鵬1，劉佳1，李釗1

(1. 長安大學地球科學與資源學院，陜西 西安 710054;2. 國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室，陜西 西安 710054)

哈拉阿拉特組是西準噶爾哈拉阿拉特山一帶分布最廣，研究程度最低，時代認識分歧最大，火山巖在該區(qū)全部組級地層中所占比例最高，且層位相對較新的海相火山-沉積建造。筆者在該區(qū)進行1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，對哈拉阿拉特組中下部層位輝石安山巖與流紋巖進行LA-ICP-MS測年，獲得鋯石U-Pb年齡分別為(306.9±5.5)Ma(MSWD=1.8)與(304.5±3.1)Ma(MSWD=0.63)，二者誤差范圍內(nèi)一致，綜合所測鋯石的CL圖像特征，指示其代表了哈拉阿拉特組的形成時代。結合前人化石資料將哈拉阿拉特組時代確定為晚石炭世，認為其中下部層位時代不老于306.9Ma為宜。這一成果準確約束了區(qū)內(nèi)海相火山地層的時代，并為研究西準噶爾構造帶的火山巖漿作用及其構造演化提供了新的年代學證據(jù)。

LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年；海相火山-沉積地層；晚石炭世；哈拉阿拉特組；西準噶爾

筆者等在該區(qū)進行1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，在該組中下部輝石安山巖與流紋巖中分別獲得306.9Ma和304.5Ma的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡，限定該組中下部層位時代為晚石炭世。結合該組中已發(fā)現(xiàn)的化石資料，認為該組形成時代應不老于306.9Ma為宜。高精度同位素定年資料為哈拉阿拉特組地質(zhì)時代確認提供了重要證據(jù)，準確約束了區(qū)內(nèi)海相火山地層的時代，同時為研究西準噶爾板塊俯沖-增生、殘留洋閉合等構造演化過程提供了重要的年代學依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

包古圖—哈拉阿拉特山地區(qū)位于西準噶爾增生雜巖帶東部，石炭紀極為發(fā)育。下石炭統(tǒng)以包古圖組和希貝庫拉斯組為代表，其中包古圖組由一套半深海相細碎屑巖組成，劈理化強烈，主要分布于包古圖地區(qū)及哈拉阿拉特山東北部，希貝庫拉斯組由淺海相粗碎屑巖組成，在包古圖地區(qū)大面積出露，而在百口泉地區(qū)以東則呈條帶狀展布(圖1)；上石炭統(tǒng)則以成吉思汗山組、哈拉阿拉特組及阿臘德依克賽組為主。研究區(qū)石炭系整體變形強烈，產(chǎn)狀較為陡傾，層間褶皺及順層劈理極為發(fā)育；二疊系在區(qū)內(nèi)分布極有限，整體呈帶狀展布，表現(xiàn)為寬緩的向斜，角度不整合覆于石炭系之上，為一套陸相磨拉石建造，代表了造山作用晚期的構造-沉積組合。

晚石炭世哈拉阿拉特組主要分布于哈拉阿拉特山一帶，山體呈北東東向延伸，平面上夾持于準噶爾盆地與和什托洛蓋盆地之間，長約55km，寬約10km(圖2)。筆者等在進行1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時，對該組進行重新厘定，新厘定的哈拉阿拉特組整體為一套濱-淺海相火山-沉積建造，巖性以深灰色安山巖、灰黑色玄武巖、深灰色火山碎屑巖、灰褐色火山角礫巖、角礫凝灰?guī)r、灰綠色安山質(zhì)-英安質(zhì)巖屑凝灰?guī)r、灰色杏仁狀安山巖為主，夾薄層狀中粗砂巖、細礫巖，可見少量流紋巖，與上覆阿臘德依克賽組局部呈斷層接觸，厚度達6 110m。多期次的火山噴發(fā)旋回指示哈拉阿拉特組形成過程中構造活動較活躍，沉積不穩(wěn)定，伴有多次間歇性火山噴發(fā)，總體為氧化環(huán)境下有間歇性火山噴發(fā)，伴有數(shù)次快速海侵和海退的淺海沉積環(huán)境。

圖1 (a)西準噶爾地區(qū)大地構造示意圖(據(jù)Chen et al.，2010；Xu et al.，2012；王金榮等，2013)及 (b)包古圖—哈拉阿拉特山一帶區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)孫羽等，2014修改)Fig.1 (a)Schematic tectionic map showing main tectionic units of the West Junggar and (b)geological map of Baogutu-Hala’alate Mountain area

2 樣品采集及分析方法

209號樣品采自哈拉阿拉特組輝石安山巖中，采樣點坐標為東經(jīng)85°44′16″，北緯46°14′36″(圖2)。斑狀結構，塊狀構造(圖3a)，巖石由10%的斑晶和90%的基質(zhì)組成。

斑晶主要為斜長石和普通輝石，斜長石含量約8%，呈半自形板狀，粒徑0.5mm×0.15mm～1.7mm×0.8mm，聚片雙晶發(fā)育，普遍中輕度絹云母化、泥化；普通輝石約占2%，呈柱狀、粒狀，粒徑0.3～1.2mm，淡綠色，具輝石式解理，少數(shù)綠泥石化?；|(zhì)具交織結構，斜長石之間分布玻璃質(zhì)和暗色礦物，可見少量磁鐵礦(圖3b)。

216號樣品采自哈拉阿拉特組流紋巖中，采樣點坐標為東經(jīng)85°42′51″，北緯46°12′24″(圖2)。斑狀基質(zhì)霏細結構，流紋構造(圖3c)，由3%的斑晶和97%的基質(zhì)組成。

斑晶由鉀長石和石英組成，其中石英含量約3%，粒徑為0.5～4mm，多呈粒狀，條紋構造發(fā)育，平行分布；含微量鉀長石，板狀、粒狀，粒徑為0.4～0.5mm?；|(zhì)具霏細結構，多由長英質(zhì)組成，呈霏細狀密集分布，泥化輕度，之間分布了少數(shù)脫玻鐵質(zhì)。流紋構造發(fā)育，多條由微粒石英、鉀長石組成的細條帶平行相間分布，條帶內(nèi)分布了少量鐵質(zhì)(圖3d)。

圖2 哈拉阿拉特山一帶區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)新疆瑪依塔巴克1∶50000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，2014修改)Fig.2 Geological map of Hala’alate Mountain area(After Mayitabake 1∶50000 geology survey report,Xinjiang, 2014)

樣品由廊坊市誠信地質(zhì)服務有限公司使用常規(guī)重液浮選和電磁分離的方法挑選出晶形和透明度較好的鋯石制成環(huán)氧樹脂樣品靶，磨蝕和拋光樣品靶使鋯石出露近中心部位。在光學顯微鏡下對其進行透射光、反射光照相，并在陰極發(fā)光(CL)掃描電鏡下進行陰極發(fā)光顯微照相。激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)鋯石原位U-Pb定年在西北大學大陸動力學國家重點實驗室完成。實驗采用的ICP-MS為美國Agilent公司生產(chǎn)的Agilent7500a，激光剝蝕系統(tǒng)為德國MicroLas公司生產(chǎn)的GeoLas 200 M，激光剝蝕斑束直徑為30μm，激光剝蝕樣品的深度為20～40μm。實驗中采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣。鋯石年齡采用標準鋯石91500作為外部標準物質(zhì)。元素含量采用NIST SRNI610作為外標。選擇29Si作為內(nèi)標元素進行計算(Horn et al.，2000；Ballard et al.，2001；Kosler et al.，2002；袁洪林等，2003；黃波等，2009)，采用Glitter(ver4.0，Macquarie University)對鋯石的同位素比值及元素含量進行計算，最終年齡計算及諧和圖由Isoplot(ver3.0)完成(Ludwig，1991)。

3 鋯石特征及年齡結果

209號樣品(輝石安山巖)鋯石粒度細小，以正方雙錐狀為主，晶體長50～90μm，寬30～50μm，長寬比為3∶2～2∶1，陰極發(fā)光圖像中可見典型的巖漿振蕩環(huán)帶結構，部分鋯石呈半截錐狀，鋯石環(huán)帶較窄，邊部多有港灣狀結構，部分鋯石發(fā)育典型的扇形分帶結構(圖4)。

216號樣品(流紋巖)鋯石多為淺黃色-無色透明，多呈長柱狀、正方雙錐狀自行晶體，少部分呈半截錐狀，鋯石粒度較大，長100～260μm，寬80～150μm，長寬比為5∶4～2∶1，陰極發(fā)光圖像表現(xiàn)出典型的巖漿振蕩環(huán)帶和明暗相間的條帶結構，鋯石邊部發(fā)育晶棱圓化、港灣狀結構，部分鋯石可見繼承鋯石的殘留核(圖4)。

上述鋯石均表現(xiàn)出典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結構等，屬于巖漿結晶產(chǎn)物(Compston et al.，1992；Pidgeon et al.，1998；Andersen，2002；吳元保等，2004)，內(nèi)部成分相對均一，無明顯溶蝕和包裹體特征，為噴發(fā)期巖漿活動一次結晶而形成，屬巖漿結晶鋯石，代表哈拉阿拉特組火山巖的成巖年齡。

209號樣品(輝石安山巖)同位素比值和年齡數(shù)據(jù)見表1，17個樣品分析點的Th含量變化為30.43×10-6～434.94×10-6，U含量變化為53.68×10-6～725.11×10-6，Th、U含量呈現(xiàn)出較好的正相關關系，具有較高的Th/U值(0.41～1.05)，屬于典型巖漿成因鋯石(Williams et al.，1996；Claesson et al.，2000；Hoskin et al.，2000)。206Pb/238U年齡最小值為(290±8)Ma，最大值為(330±7)Ma，所有鋯石數(shù)據(jù)點均落在諧和線上及附近，206Pb/238U加權平均年齡為(306.9±5.5)Ma(MSWD=1.8，95%置信度)(圖5)。

Px.普通輝石；Qtz.石英；Pl.斜長石圖3 哈拉阿拉特組火山巖宏觀露頭及鏡下照片(正交偏光)Fig.3 Macroscopic and microscopic photos of the volcanic rocks of Hala’alate Formation

圖4 哈拉阿拉特組輝石安山巖和流紋巖樣品中鋯石CL圖像和年齡值Fig.4 Zircon CL images and ages of pyroxene andesite and rhyolite of Hala’alate Formation

圖5 哈拉阿拉特組輝石安山巖和流紋巖樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.5 LA-ICP-MS zircon U-Pb Concordia diagrams of pyroxene andesite and rhyolite of Hala’alate Formation

216號樣品(流紋巖)測試分析數(shù)據(jù)見表2，21個測試點多位于巖漿環(huán)帶上，Th的含量為38.68×10-6～180.21×10-6，U的含量為100.89×10-6～215.22×10-6，Th、U具有明顯的正相關關系及較高的Th/U值(0.36～0.84)，屬于典型巖漿成因鋯石范圍(Williams et al.，1996；Claesson et al.，2000；Hoskin et al.，2000)。206Pb/238U年齡最小值為(294±4)Ma，最大值為(319±5)Ma，21個測點的206Pb/238U年齡諧和性較好，構成比較集中地鋯石群，206Pb/238U加權平均年齡為(304.5±3.1)Ma(MSWD=0.63，95%置信度)(圖5)。

4 討論與結論

總之哈拉阿拉特組的時代問題至今仍無定論，且其形成時代的確定均是按照化石種屬提供相對年齡，未曾給出準確的絕對年齡值加以佐證。筆者等通過對哈拉阿拉特組火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學的研究，獲得其絕對年齡值為304.5～306.9Ma，結合前人化石資料，將其形成時代確定為晚石炭世，時代不老于306.9Ma為宜。這一成果為哈拉阿拉特組時代的確定提供了精確的同位素定年依據(jù)。

初步地球化學研究表明，哈拉阿拉特組火山巖以富SiO2(52.88%～56.89%)、MgO(3.47%～6.88%，Mg#=48.48～63.69)及K/Na值(0.33～0.7)為特征，富集大離子親石元素(Ba、Rb、Sr)和輕稀土元素，虧損高場強元素(HFSE)，具有弱負Eu異常(δEu=0.81～0.94)，正的εNd(t)(4.41～5.44)與較低(87Sr/86Sr)i值(0.703 66～0.704 09)，與日本Setouchi火山巖帶中贊岐巖地球化學特征基本一致，在地球化學圖解中所有樣品均落入島弧造山帶或火山弧區(qū)域(另文討論)。證實西準噶爾在晚石炭世仍存在俯沖消減作用，表明西準噶爾殘余洋盆閉合時限至少推遲至晚石炭世末期。哈拉阿拉特組時代的確定，為西準噶爾構造帶的火山巖漿作用及其構造演化提供了新的年代學證據(jù)。

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Zircon LA-ICP-MS U-Pb Dating of Volcanics in Hala’alate Formation of Western Junggar

LI Ganyu1, LI Yongjun1,2, WANG Ran1,2, YANG Gaoxue1,2, XIANG Kunpeng1, LIU Jia1, LI Zhao1

(1. Earth Science and Resources College, Chang’an University, Xi’an 710054, Shaanxi, China;2. Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits,MLR,Xi’an 710054,Shaanxi,China)

Hala'alate formation is widely distributed in Hala'alate Mountain. Few researches have been conducted on this formation and there is great disparity in its age identification. The proportion of volcanic rocks in the area is the highest of all the group-level strata, and the position is relatively new marine volcano and sedimentary formation. LA-ICP-MS dating was used to determine the zircons from pyroxene andesite and rhyolite of the Hala'alate formation by 1∶50000 regional geological survey, which yielded zircon U-Pb age of (306.9±5.5) Ma(MSWD=0.39) and (304.5±3.1) Ma(MSWD=0.63) respectively, both were consistent within the error range. Combining with the CL image features of zircons, the formation age of Hala'alate formation was signified. In view of predecessors' fossil information, which confirmed that the forming age of Hala'alate formation was late Carboniferous, the authors considered that the age of lower strata was no earlier than 306.9 Ma. The findings accurately constrained the period of marine volcanic strata in this area, and provided new chronological evidence for volcanic magmatism and tectonic evolution of western Junggar tectonic belt.

zircon LA-ICP-MS U-Pb dating; marine volcanic and sedimentary strata; late Carboniferous; Hala'alate formation; western Junggar

2015-02-10;

2015-04-15

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評價專項“新疆西準噶爾瑪依塔巴克地區(qū)1∶5萬四幅區(qū)調(diào)”(1212011220619)、國家自然科學基金“伊寧地塊石炭紀火山巖地球化學特征及成因研究”(41273033)、國家自然科學基金“達爾布特及克拉瑪依蛇綠混雜巖中洋島型玄武巖地球化學特征及成因研究”(41303027)和中央高校基本科研業(yè)務費專項資金“西準噶爾克拉瑪依蛇綠構造混雜巖年代學、地球化學特征及地質(zhì)意義”(2014G1271058)聯(lián)合資助

李甘雨(1990-)，男，河南省平頂山人，長安大學地球化學方向博士研究生，主要從事地球化學與區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究。E-mail：liganyuchd@163.com

P597

A

1009-6248(2015)03-0012-10