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伊勒呼里山中生代火山岩:锆石U-Pb年代学及其对岩浆事件的制约
尹志刚1, 王文材1, 张跃龙2, 王阳1, 韩宇1, 曹忠强1, 郑贝1     
1. 辽宁工程技术大学矿业学院, 辽宁 阜新 123000 ;
2. 黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院, 黑龙江 齐齐哈尔 161005
摘要: 伊勒呼里山地区中生代火山岩由安山岩、粗面英安岩、流纹岩、流纹质凝灰岩和流纹质玻屑凝灰岩等组成。中生代火山岩中的锆石多呈半自形-自形晶,振荡环带发育,Th/U值略高(0.30~2.56),为岩浆成因。锆石U-Pb同位素年代学研究表明:塔木兰沟组安山岩年龄为(161.0±1.0)Ma(n=22),形成于中侏罗世;满克头鄂博组流纹岩年龄为(157.8±2.3)Ma(n=24),形成时代属于晚侏罗世;玛尼吐组火山岩2个样品的年龄分别为(154.0±2.0)Ma(n=23)和(151.7±1.4)Ma(n=25),形成时代属于晚侏罗世;白音高老组火山岩2个样品的年龄分别为(124.1±1.1)Ma(n=25)和(125.1±0.7)Ma(n=23),形成时代为早白垩世。捕获锆石的定年结果显示,本区存在前寒武纪岩浆事件(774 Ma)、加里东期岩浆事件(472 Ma)、印支期岩浆事件(214、210 Ma),这与周边基底岩石中锆石U-Pb的定年结果相吻合。
关键词: 中生代     火山岩     锆石U-Pb定年     伊勒呼里山    
Mesozoic Volcanic Rocks in Yilehuli Area: Zircon U-Pb Ages and Their Constraints on the Magmatic Events
Yin Zhigang1, Wang Wencai1, Zhang Yuelong2, Wang Yang1, Han Yu1, Cao Zhongqiang1, Zheng Bei1     
1. College of Mining Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, Liaoning, China ;
2. Qiqihar Branch, Heilongjiang Institute of Geological Survey, Qiqihar 161005, Heilongjiang, China
Supported by Supported by Geological Survey Project of China Geological Survey(1212011120659)
Abstract: The Mesozoic volcanic rocks in Yilehuli area consist of andesites, trachy-dacite, rhyolites, fine ash tuff rhyolitic volcanos and rhyolitic vitric tuffs.Zircons from these Mesozoic volcanic rocks has obvious oscillatory zoning, are of euhedral-subhedral shapes and high Th/U ratios (0.30-2.56), implying their magmatic origin.The mean U-Pb age of zircons in volcanic rock from the Tamulangou Formation is (161.0±1.0)Ma(n=22), suggesting the volcanic rock was formed in the Middle Jurassic; mean U-Pb ages of zircon from the volcanic rock in the Manketouebo Formation is (157.8±2.3)Ma(n=24), suggesting these volcanic rock in the Manketouebo Formation was formed in the Late Jurassic; U-Pb age of zircon grains from two volcanic rock samples in the Manitu Formation are (154.0±2.0)Ma(n=23) and (151.7±1.4)Ma(n=25) respectively, suggesting the volcanic rock in Manitu Formation was also formed in the Late Jurassic;mean U-Pb ages of zircon grains from volcanic rocks in the Baiyingaolao Formation are (124.1±1.1)Ma(n=25) and (125.1±0.7)Ma(n=23) respectively, suggesting those volcanic rocks in the Baiyingaolao Formation formed in the Early Carboniferou. The dating results of captured zircons show that the Precambrian (D4554.10:774 Ma), Caledonian (PM008TC42.17:472 Ma), Indosinian (D0350.15:214 Ma, D0350.16:210 Ma) magmatic events had taken place in the area, which is consistent with the zircon U-Pb dating results from the surrounding rocks in basement.
Key words: Mesozoic     volcanic rocks     zircon U-Pb dating     Yilehuli area    

0 引言

大兴安岭地区位于中亚造山带的东部,从北向南依次横跨了额尔古纳地块和兴安地块,甚至延伸到华北克拉通北缘,是多块体拼合的构造叠加区[1]。大兴安岭北部是东北地区乃至全国的重要有色金属和贵金属成矿带[2],而伊勒呼里山成矿亚带是大兴安岭重要成矿亚带之一[3]。对该区域岩石系列、岩石成因、年代学及大地构造背景的研究,有助于火山岩浆作用及成矿作用的探讨。研究区位于大兴安岭北部伊勒呼里山地区,研究程度较低,目前相关的研究主要集中在火山岩岩石学、岩相学、岩石地球化学特征及找矿方向方面[3-4],缺乏高精度年代学数据。鉴于此,本文对伊勒呼里山地区6个火山岩样品进行了锆石分选和锆石LAICPMS UPb年代学研究,并探讨了其对该区可能存在的岩浆事件的制约。

1 区域地质概况

研究区位于黑龙江省西北部与内蒙古自治区东北部两省交汇部位的大兴安岭山脉北段东坡,东经123°30′—124°00′,北纬51°10′—51°30′。属中亚造山带东段的兴蒙造山带,位于兴安地块内鄂伦春褶皱带北段[3-4] (图 1)。研究区内,地层自新元古界至新生界均有不同程度出露,以中生界的火山岩地层为主。出露的中生代火山岩地层从老至新依次有:塔木兰沟组(J2t),以安山岩为主;满克头鄂博组(J3m),以流纹岩、流纹质晶屑岩屑凝灰岩、流纹质角砾晶屑岩屑凝灰岩等酸性火山岩组合为主;玛尼吐组(J3mn),以英安岩、安山岩、中砾岩等中性、中酸性火山岩组合为主;白音高老组(K1b),主要为凝灰岩、流纹岩和英安岩等(图 2)。

据文献[5]修编。 图 1 伊勒呼里山及其邻区地质简图 Figure 1 Geological sketch map of the Yilehuli zone with neighboring area
图 2 伊勒呼里山地区火山岩地质图 Figure 2 Geological map of volacanic rocks in Yilehuli area
2 样品特征

火山岩样品均采集于伊勒呼里山地区。岩石类型分别为安山岩、流纹岩、粗面英安岩、流纹质凝灰岩和流纹质玻屑凝灰岩。样品D4554采样点坐标为51°19′09″N,123°39′50″E;D0421采样点坐标为51°15′32″N,123°36′08″E;D0350采样点坐标为51°27′42″N,123°52′08″E;PM013TC1采样点坐标为51°16′53″N,123°30′45″E;PM025TC53采样点坐标为51°17′01″N,123°49′57″E;PM008TC42采样点坐标为51°22′46″N,123°51′10″E(图 2)。

样品D4554(安山岩):岩石呈灰色,斑状结构,基质交织结构,块状构造。斑晶:斜长石半自形板状,聚片双晶带较宽,中长石部分晶面黏土矿物斑块状交代,0.2~1.5 mm,体积分数为10%;单斜辉石柱状、粒状,无色,高突起,斜消光,横切面解理近直交,简单双晶可见,0.1~0.5 mm,体积分数为5%。基质细板条状斜长石微晶半定向,局部交错状,其间充填黏土矿物及金属质点;斜长石微晶细长条状,聚片双晶较宽,更、中长石,大小0.1 mm以下。

样品D0421(流纹岩):岩石呈淡绿色,隐晶质结构,流纹构造。岩石无斑晶,流纹构造发育,沿其流纹脱玻结构不同,长英质隐晶集合体和微嵌晶石英、长石相间分布,隐晶集合体中褐铁矿呈侵染状、斑点状分布,微嵌晶长石石英条带中偶见粒状斜长石、钾长石。

样品D0350(粗面英安岩):岩石呈灰色,斑状结构,基质交织结构,块状构造。斑晶:斜长石,半自形板柱状,聚片双晶带较宽,中长石简单双晶可见,晶面绿帘石斑点状交代,0.3~0.9 mm,体积分数为3%;暗色矿物柱状,暗化或绿帘石、绿泥石交代呈假像,0.2~1.4 mm,体积分数为1%。基质中可见细板条状斜长石微晶紧密镶嵌,近流状分布,其间充填绿帘石及金属质点。岩石中见几条细绿帘石脉穿插。

样品PM013TC1(安山岩):斑状结构,基质玻晶交织结构,块状构造。斑晶为斜长石及暗色矿物,粒度0.3~1.6 mm。斜长石半自形板状,聚片双晶,环带发育,被绿泥石、绿帘石交代,体积分数为10%;暗色矿物被绿泥石、绿帘石交代,为角闪石,体积分数约为2%。基质为玻晶交织结构,大多斜长石微晶呈板条状半流动状,杂乱分布于磁铁矿、暗色矿物及隐晶质中,基质中少量暗色矿物被绿帘石、绿泥石等交代,多为角闪石,含量约占3%。岩石具弱绿泥石化、弱绿帘石化和弱硅化,石英呈集合体分布于孔洞中,体积分数约为2%。

样品PM025TC53(流纹质凝灰岩):岩石呈浅黄灰色、浅绿灰色,凝灰结构,层状构造。岩石主要由粒度<0.02 mm的细小火山灰尘组成,体积分数>50%,少量晶屑、玻屑混在其中。晶屑成分为石英、长石和黑云母,棱角状、次棱角状,多较参差,体积分数不易估计。玻屑:细小玻屑,少量,脱玻,与火山灰混在一起,体积分数不易估计。火山灰:细小的隐晶质火山灰尘,少脱玻为隐晶质。

样品PM008TC42(流纹质玻屑凝灰岩):凝灰结构,块状构造。岩石成分:晶屑体积分数约为3%,玻屑体积分数约为50%,火山灰体积分数为47%。晶屑成分为石英及长石,粒度小,棱角状、次棱角状。玻屑:凹面棱角状,弓形,脱玻为长英质集合体,杂乱。火山灰:细小的隐晶质火山尘点,少脱玻。

3 样品分析方法

本次测年样品均由河北省地矿局区域地质调查大队实验室采用常规方法从样品中分离锆石。因部分样品具有一定程度的蚀变,首先选择新鲜样品进行粗碎;然后用常规方法将样品粉碎,用浮选和电磁选方法进行分选;之后再在双目镜下挑选出透明且晶形较好的锆石颗粒,置于玻璃板上灌上环氧树脂制靶,固化抛光,进行锆石透射光、反射光、阴极发光(CL) 和背散射扫描电镜显微照相。锆石LAICPMS锆石UPb同位素测试在天津地质矿产研究所实验中心完成,采用标准锆石91500进行分馏校正,样品的UPb单点同位素比值由NEPTUNE质谱仪测定。详细的实验原理和流程见参考文献[6]

4 分析结果

伊勒呼里山地区中生代火山岩中锆石的阴极发光(CL) 图像见图 3,UPb年龄谐和图见图 45,锆石的LAICPMS UPb分析结果见表 1

图 3 伊勒呼里山中生代火山岩中的锆石阴极发光图像 Figure 3 Cathodoluminescence(CL)images of selected zircons from the Mesozoic volcanic rocks in Yilehuli area
图 4 伊勒呼里山中生代火山岩锆石UPb谐和图(D样品) Figure 4 Zircon UPb diagram of the Mesozoic volcanic rocks in Yilehuli area(sample D)
图 5 伊勒呼里山中生代火山岩锆石UPb谐和图(PM样品) Figure 5 Zircon UPb diagram of the Mesozoic volcanic rocks in Yilehuli area(sample PM)
表 1 伊勒呼里山地区中生代火山岩锆石U-Pb定年结果 Table 1 Zircon U-Pb dating results from the Mesozoic volcanic rocks in Yilehuli area
测试点 wB/10-6Th/U同位素比值年龄/(Ma
PbThU206Pb/238U1σ207Pb/235U1σ207Pb/206Pb1σ206Pb/238U1σ207Pb/235U1σ207Pb/206Pb1σ
D4554.1247 580.810.025 20.000 30.180 50.011 00.052 00.002 7160216810284120
D4554.2153 441.210.025 70.000 30.175 00.012 30.049 40.005 8164216412167273
D4554.3142 401.060.025 10.000 40.171 70.014 50.049 60.005 0160316114175236
D4554.49332 3001.110.025 70.000 20.188 80.007 00.053 30.001 91631176734379
D4554.58222 2600.850.025 50.000 20.176 20.007 60.050 10.002 01621165719895
D4554.65246 1441.710.025 10.000 20.177 10.014 00.051 10.004 0160116613247178
D4554.7398 861.130.025 90.000 30.186 80.020 70.052 30.005 8165217419298255
D4554.88366 2521.450.024 60.000 20.154 00.006 80.045 40.002 015721456-37105
D4554.910528 2642.000.025 60.000 30.182 50.007 20.051 70.002 01632170727290
D4554.1038206 2650.780.127 50.001 31.172 90.010 00.066 70.000 57748788782917
D4554.113156 1091.430.024 80.000 20.179 40.018 50.052 60.005 4158216817310235
D4554.12266 710.920.024 70.000 20.181 20.020 30.053 20.008 4157116919339356
D4554.13268 581.170.025 30.000 30.177 40.020 90.050 90.005 6161216619237255
D4554.149309 2731.130.026 00.000 30.185 90.012 10.052 00.003 4165217311283151
D4554.15389 881.010.025 30.000 20.197 60.016 30.056 60.005 6161218315476218
D4554.164145 1251.160.025 60.000 30.175 60.015 80.049 70.005 5163216415180257
D4554.175115 1630.710.025 00.000 30.187 40.015 70.054 40.005 3159217415388219
D4554.184181 1181.530.025 40.000 30.179 70.013 30.051 30.004 3162216812253194
D4554.195102 1021.000.031 80.000 40.803 60.045 10.183 50.009 12022599342 68582
D4554.20459 1320.450.025 20.000 20.177 80.015 40.051 20.004 6161116614248208
D4554.227314 1941.620.025 00.000 20.169 60.015 40.049 10.004 2159115914155198
D4554.23261 780.780.025 50.000 30.167 50.015 30.047 60.004 216221571482207
D4554.24668 2280.300.025 10.000 20.170 10.008 70.049 10.002 516011608154119
D4554.25390 1190.750.025 40.000 30.166 30.017 30.047 50.004 816221561674239
D0421.1248 510.940.024 80.000 60.298 80.030 30.084 00.008 81584265271 293205
D0421.2140 470.860.023 60.000 70.204 40.036 30.058 40.011 2150418934545419
D0421.3134 390.880.026 50.001 00.590 80.048 70.159 60.014 21696471392 452151
D0421.4261 770.790.025 60.000 40.303 50.022 10.084 70.006 31633269201 310144
D0421.57134 2050.650.025 50.000 60.471 00.021 60.131 40.005 21624392182 11769
D0421.6392 881.040.025 50.000 50.328 60.030 80.092 30.008 81623288271 474180
D0421.76211 1641.290.024 60.000 20.207 60.009 20.061 00.002 71571192964095
D0421.8250 491.020.025 70.000 80.240 90.038 00.066 10.010 6163521935811335
D0421.94132 1231.080.025 80.000 40.302 00.018 00.084 00.004 91642268161 292113
D0421.10258 551.050.025 20.000 60.216 30.029 20.058 10.008 3160419927533311
D0421.11128 330.840.026 10.000 80.298 50.049 90.074 90.013 21665265441 066354
D0421.12240 460.870.026 60.000 80.432 90.041 60.115 10.010 91695365351 881171
D0421.13141 480.860.025 60.000 50.231 20.029 80.064 10.008 3163321127745272
D0421.144132 1231.070.024 90.000 30.176 60.011 40.050 60.003 3159216511221149
D0421.1515246 5130.480.023 30.000 20.463 70.007 80.144 40.002 1148138772 28125
D0421.165112 1390.810.025 80.000 30.351 80.012 10.098 10.003 21642306111 58861
D0421.174163 1351.210.024 00.000 30.153 10.010 00.045 90.003 015321459-7156
D0421.183125 1011.240.024 00.000 30.156 30.014 50.047 00.004 315321471448221
D0421.193129 961.340.024 90.000 30.327 00.015 70.094 70.004 41592287141 52288
D0421.20392 340 9152.560.024 50.000 20.168 80.002 30.050 00.000 71561158219430
D0421.21398 941.050.024 90.000 40.209 80.022 50.060 50.006 5159319321622230
D0421.223105 851.240.026 40.000 40.480 80.020 20.131 40.005 31682399172 11771
D0421.23260 640.940.026 00.000 40.402 70.024 70.110 40.006 61663344211 806108
D0421.254125 1201.040.024 70.000 30.311 80.013 10.091 60.003 81582276121 45980
D0350.17349 1991.750.024 60.000 60.168 60.004 40.049 80.001 31574158418361
D0350.2379 1060.740.024 20.000 50.158 20.009 10.047 10.002 61543149955133
D0350.39238 3140.760.025 00.000 40.175 30.003 20.050 80.000 91593164323140
D0350.4241 610.660.024 20.000 70.154 90.016 60.044 90.004 8154414616-63260
D0350.55187 1691.110.023 30.000 50.168 80.006 30.052 50.001 81493158630777
D0350.6495 1370.690.024 30.000 40.168 80.007 30.050 40.002 11553158721297
D0350.78230 2710.850.024 30.000 30.163 90.004 00.048 90.001 11552154414355
D0350.88208 2500.830.025 40.000 30.179 30.004 10.051 10.001 11622167424750
D0350.94103 1420.730.023 60.000 30.159 70.006 60.049 00.002 01512150614794
D0350.105122 1840.660.024 40.000 30.173 50.005 80.051 40.001 61552162525773
D0350.11389 1100.810.023 50.000 40.155 80.011 00.047 90.003 315031471096165
D0350.12377 820.940.025 50.000 50.183 50.012 80.051 90.003 6162317112279158
D0350.13390 1070.840.023 50.000 40.166 50.008 60.051 10.002 615021568245116
D0350.14364 1200.540.025 40.001 30.178 60.016 40.050 30.004 6162816715209210
D0350.159109 2650.410.033 80.000 50.239 70.003 50.051 40.000 82143218326136
D0350.1612178 3170.560.033 00.000 30.228 40.003 00.050 10.000 62102209320130
D0350.177343 2281.510.023 30.000 30.165 40.006 70.051 50.002 01482155626391
D0350.18248 830.580.024 60.000 50.171 80.010 70.050 50.002 9157316110220133
D0350.19339 930.420.025 60.000 70.181 00.017 70.051 20.005 0163516917248223
D0350.209336 2621.280.024 10.000 60.172 80.005 50.051 70.001 51544162527466
D0350.21369 1230.560.025 20.000 40.173 50.007 40.050 00.002 11602162719696
D0350.224137 1490.920.023 90.000 30.168 50.006 00.051 20.001 71522158624877
D0350.23254 580.930.024 10.000 80.168 90.022 30.050 70.006 4154515821228293
D0350.248189 2650.710.025 20.000 80.172 60.003 90.049 80.001 11605162418751
D0350.259446 2471.810.023 70.000 20.156 40.004 40.047 80.001 3151214849266
PM013TC1.1251 600.860.022 50.000 30.161 50.012 10.052 10.004 0143215211288174
PM013TC1.24137 1540.890.023 80.000 30.149 50.013 10.045 50.004 0152214112-30212
PM013TC1.3133 390.850.024 20.000 50.159 50.012 40.047 80.006 515431501291324
PM013TC1.4258 670.870.023 30.000 30.145 60.011 30.045 30.003 6148213811-39192
PM013TC1.5274 850.870.023 80.000 20.170 10.008 30.051 90.002 615121608281115
PM013TC1.63113 841.340.024 60.000 20.173 80.008 90.051 30.002 615711638252116
PM013TC1.78262 2730.960.024 10.000 20.170 80.002 70.051 50.000 81531160326334
PM013TC1.8258 700.830.024 40.000 20.181 70.009 20.054 00.002 815521709372117
PM013TC1.9260 740.810.023 90.000 30.192 60.008 90.058 50.002 715221798547101
PM013TC1.105181 1671.080.023 60.000 20.193 60.003 90.059 50.001 21501180458744
PM013TC1.11283 801.030.024 00.000 20.182 50.008 70.055 10.002 515311708415101
PM013TC1.12269 730.940.022 80.000 30.184 40.011 20.058 70.003 8145217210554141
PM013TC1.13273 671.090.023 50.000 30.150 70.012 90.046 50.004 215021431223218
PM013TC1.14253 590.900.024 10.000 40.188 70.014 50.056 70.004 8154217613479185
PM013TC1.15136 450.800.023 50.000 60.201 00.021 10.062 00.007 5150418620675258
PM013TC1.16249 600.810.024 60.000 40.195 00.015 70.057 50.005 0157218115511190
PM013TC1.17119 280.690.023 10.000 70.202 30.030 20.063 40.004 7147418728721158
PM013TC1.18261 551.110.024 10.000 40.199 50.014 70.060 10.005 7153218514606204
PM013TC1.19137 490.750.023 70.000 50.203 40.017 20.062 30.005 9151318816685202
PM013TC1.20112 200.620.025 70.001 00.183 40.018 40.051 80.006 0163617117278266
PM013TC1.21280 761.050.024 30.000 30.183 70.012 40.054 80.003 9155217112404161
PM013TC1.22240 510.780.024 50.000 40.167 70.019 20.049 70.005 6156315718182263
PM013TC1.23257 491.170.023 50.000 50.191 10.018 60.058 90.005 6150317817562209
PM013TC1.246346 1692.050.023 40.000 20.155 00.005 70.048 10.001 81491146510689
PM013TC1.25130 390.760.023 70.000 70.146 60.009 30.044 80.003 315141399-68181
PM008TC42.110437 4181.050.019 30.000 20.130 80.003 70.049 10.001 41231125415166
PM008TC42.2280 1120.720.019 40.000 40.142 50.015 60.053 40.005 8124213515346246
PM008TC42.311442 3621.220.024 30.000 20.166 80.004 50.049 70.001 31551157418361
PM008TC42.45274 1911.430.019 20.000 30.121 70.009 50.046 00.003 612221179-1186
PM008TC42.5138 550.680.019 70.000 40.130 50.009 40.048 10.003 012631259104147
PM008TC42.65302 1891.600.019 20.000 30.123 10.009 00.046 40.003 41232118921177
PM008TC42.72108 931.160.019 60.000 30.139 70.016 70.051 80.006 2125213316276274
PM008TC42.83122 1191.020.019 80.000 30.139 30.013 80.051 20.005 0126213213248224
PM008TC42.94132 1710.770.019 80.000 40.137 00.009 80.050 10.003 512721309200163
PM008TC42.10294 1000.940.019 60.000 20.138 40.016 40.051 20.005 0125113216252223
PM008TC42.118337 3201.050.019 90.000 20.146 70.005 40.053 30.001 91271139534482
PM008TC42.127126 3780.330.019 70.000 20.129 60.004 20.047 80.001 5125112449177
PM008TC42.133173 1471.180.019 20.000 30.144 10.013 30.054 40.005 1123213713389212
PM008TC42.145259 1861.390.019 60.000 40.150 10.009 20.055 60.003 312521429435133
PM008TC42.1510484 3861.250.019 90.000 20.151 50.004 20.055 20.001 51271143442262
PM008TC42.168404 3361.200.019 60.000 20.150 50.005 30.055 70.001 91251142544278
PM008TC42.1719130 2280.570.076 00.000 60.604 40.007 80.057 70.000 74724480651828
PM008TC42.184178 1541.150.019 70.000 40.149 40.010 60.055 10.003 8125214110417155
PM008TC42.195202 2100.960.020 00.000 30.153 30.008 20.055 50.002 912821458433118
PM008TC42.20281 920.880.019 60.000 20.145 10.018 90.053 60.007 0125113818353295
PM008TC42.216339 2501.360.019 60.000 20.135 30.006 70.050 10.002 412521296199113
PM008TC42.22393 1150.800.019 40.000 30.142 20.018 40.053 10.006 3124213517332271
PM008TC42.234132 1650.800.019 60.000 30.147 20.011 70.054 40.003 9125213911386162
PM008TC42.24254 910.590.019 60.000 20.142 10.013 70.052 60.004 4125113513312192
PM008TC42.25295 931.020.019 80.000 30.141 80.015 80.052 00.005 4126213515285239
PM025TC53.14111 2160.520.019 10.000 20.131 40.007 70.049 80.002 812211257187133
PM025TC53.2264 641.000.019 00.000 20.127 10.014 50.048 40.004 6122112114119223
PM025TC53.3274 860.860.018 90.000 20.157 00.018 60.060 20.007 0121114818610250
PM025TC53.4134 510.670.018 80.000 30.136 10.011 00.052 50.005 5120213010309240
PM025TC53.5254 660.820.019 20.000 20.159 90.021 60.060 60.007 7122115120623273
PM025TC53.6156 561.010.019 40.000 30.145 30.020 50.054 40.006 4124213819388264
PM025TC53.7164 631.020.019 30.000 20.150 50.015 80.056 50.005 8123114215471227
PM025TC53.8252 730.720.019 50.000 20.145 60.011 60.054 20.005 9124113811381244
PM025TC53.9141 440.920.019 0 0.000 30.128 40.013 60.049 10.005 8121212313154276
PM025TC53.10261 700.870.019 60.000 20.138 90.013 70.051 50.004 9125113213263219
PM025TC53.112128 931.380.019 60.000 30.146 80.017 20.054 20.006 4125213916381266
PM025TC53.12161 591.040.019 30.000 20.134 50.019 50.050 70.005 4123112819225244
PM025TC53.13398 911.070.020 00.000 20.150 10.018 50.054 40.005 4128114217387224
PM025TC53.14149 610.800.019 40.000 20.137 20.013 90.051 40.005 2124113113257233
PM025TC53.15144 550.800.020 60.000 30.137 60.012 40.048 50.006 5131213112125313
PM025TC53.16280 791.010.020 30.000 30.142 60.012 30.050 90.006 0130213512237272
PM025TC53.17263 800.780.019 30.000 30.158 90.016 50.059 60.007 5124215016588275
PM025TC53.185308 1951.580.019 80.000 20.142 80.008 20.052 30.003 012611368301129
PM025TC53.19254 620.880.019 90.000 40.157 50.014 80.057 50.005 5127214914510212
PM025TC53.204190 1881.010.019 10.000 20.123 30.011 80.046 70.004 512211181136230
PM025TC53.21268 750.900.019 20.000 20.115 10.010 20.043 40.003 9123111110-143220
PM025TC53.22261 650.940.019 60.000 20.136 20.008 60.050 40.004 012511308211183
PM025TC53.23149 500.990.019 70.000 30.157 10.013 00.057 80.005 6126214812522211
PM025TC53.243140 971.440.020 30.000 30.160 40.021 20.057 30.006 1130215120502236
PM025TC53.25287 801.090.019 60.000 30.166 10.020 20.061 50.005 9125215619657207
注:测试单位为天津地质矿产研究所,2013。

样品D4544采于塔木兰沟组,从图 3a图 4a中可以看出,样品D4554中的25个锆石有1个测试点偏离谐和线较远,其余24个测试点都落在谐和线上或附近并可划分为三组:第一组锆石呈自形—半自形晶,大多具较明显的振荡生长环带,部分具条带状吸收的特点,显示其岩浆成因的特点,锆石的Th/U值(0.30~1.71) 也说明其为岩浆成因(表 1),位于谐和线上22个测点的206Pb/238U年龄为157~165 Ma (图 4a),其加权平均值为(161.0±1.0)Ma(MSWD=1.9,n=22),代表了安山岩的形成时代;第二组锆石呈自形—半自形晶,具条带状吸收的特点,锆石的Th/U值(1.00) 显示其岩浆成因的特点,位于谐和线上的1个测点206Pb/238U年龄为202 Ma,可能为捕获的印支期岩浆活动形成的锆石;第三组锆石呈板状,内部结构均匀,具条带状吸收的特点,显示其基性火成岩中锆石的特征,Th/U值为0.78,也可说明其为岩浆成因,位于谐和线上的1个测点206Pb/238U年龄为774 Ma,可能为捕获的新元古代岩浆活动形成的锆石。

样品D0421(流纹岩) 采于满克头鄂博组,锆石阴极发光(CL) 图像(图 3b) 显示锆石均为自形晶,内部结构清晰,具有核边结构,核部较边部吸收程度稍弱,发育明显的振荡环带,为典型的岩浆成因,其Th/U值为0.48~2.56(表 1)。25个测试数据中有1个分析点可能由于铅丢失而偏离谐和线较远,其余24个分析点完全落在了谐和线上及附近,锆石UPb LAICPMS年龄集中分布为148~169 Ma,年龄值统一性较好,其加权平均年龄为(157.8±2.3)Ma(MSWD=6.3,n=24)(图 4b),代表了流纹岩的形成时代,反映该样品形成时代为晚侏罗世。

样品D0350(粗面英安岩) 和样品PM013TC1(安山岩) 均采于玛尼吐组火山岩。样品0350(粗面英安岩) 中的锆石根据CL图像特征(图 3c) 和锆石UPb年龄谐和图(图 4c) 可将其划分为2组:一组锆石CL图像显示该样品锆石多呈长柱状自形晶,具清晰的岩浆成因振荡生长环带,其Th/U值为0.42~1.81(表 1),位于谐和线上及其附近的23个测点的206Pb/238U年龄集中为148~163Ma,加权平均年龄为(154.0±2.0)Ma(MSWD=3.4,n=23),形成时代为晚侏罗世;另一组锆石呈自形晶,具有较明显的振荡生长环带,Th/U值分别为0.41和0.56,说明其为岩浆锆石,位于谐和线上2个测点的206Pb/238U年龄分别为210、214Ma,可能为捕获早期锆石的年龄。

样品PM013TC1(安山岩) 锆石阴极发光(CL) 图像(图 3d) 显示,该样品锆石多为自形晶,内部结构均匀,具细微的振荡环带或条痕状吸收的特征和较高的Th/U值(0.62~2.05)(表 1),为岩浆成因锆石。在UPb谐和图 (图 5a) 上,25个测试点都落在谐和线上或附近,206Pb/238U年龄集中为143~163 Ma,加权平均年龄为(151.7±1.4)Ma(MSWD=3.3,n=25)。这个年龄代表了该样品的形成时代为晚侏罗世。

样品PM025TC53(流纹质凝灰岩) 和样品PM008TC42(流纹质玻屑凝灰岩) 采自白音高老组火山岩。样品PM025TC53(流纹质凝灰岩) 锆石CL图像(图 3e) 和UPb年龄谐和图(图 5b) 显示,锆石呈自形晶,且具有明显的振荡生长环带,Th/U值为0.52~1.44(表 1),为典型的岩浆成因锆石。位于谐和线上或附近的25个测点的206Pb/238U年龄为120~131 Ma,其加权平均年龄为(124.1±1.1)Ma(MSWD=0.74,n=25),应代表了流纹质凝灰岩的形成时代。

样品PM008TC42(流纹质玻屑凝灰岩) 锆石CL图像(图 3f) 和UPb年龄谐和图(图 5c) 显示,可分为3组:第一组锆石呈长柱状自形晶,并具有清晰可见的振荡生长环带,说明其为岩浆成因锆石,Th/U值为0.33~1.43(表 1),也证明了这一点,位于谐和线上及其附近的23个测点的206Pb/238U年龄为122~128 Ma,其加权平均年龄为(125.1±0.7)Ma(MSWD=3.3,n=23),应代表了流纹质玻屑凝灰岩的形成时代;第二组锆石呈自形晶,具有细微的振荡生长环带,Th/U比值为1.22,均暗示其为岩浆成因锆石,位于谐和线上1个测点的206Pb/238U年龄为155 Ma,代表该捕获锆石的结晶年龄(图 5c);第三组锆石呈自形晶,具有核边结构,边部较核部吸收程度弱,二者均表现为振荡生长环带,显示其岩浆成因的特点,锆石的Th/U值为0.57,也证明了这一点(表 1),位于谐和线上的1个测点206Pb/238U年龄为472 Ma,代表该捕获锆石的结晶年龄(图 5c)。

5 讨论

由伊勒呼里山中生代火山岩中锆石的CL图像及Th/U值可知,所测锆石均属于岩浆成因锆石,6个样品中锆石的UPb定年结果应反映了该地区岩浆事件形成的时代。基于各个火山岩样品中锆石CL图像的特征,同时参考周边地区中生代火山岩的锆石最新定年结果,本文认为每个样品中位于谐和线上及其附近的最年轻的一组年龄应代表了该期火山岩的形成时代,其他各组年龄应代表了岩浆事件捕获的早期锆石的形成时代。

5.1 伊勒呼里山中生代火山岩的形成时代

大兴安岭地区中生代火山岩的形成时代一直是该区火山岩研究中争论的焦点问题。20世纪80、90年代,黑龙江省区域地质调查二队在大兴安岭北部地区从事1/20万地质调查时,采用KAr法测定了中生代火山岩的年龄,获得了较多年代学数据,如塔木兰沟组火山岩的KAr年龄为113.4~175.0 Ma,上库力组火山岩年龄为90.6~124.8 Ma,伊列克得组火山岩年龄为53.9~155.7 Ma。2006年,武广等[2]对分布于呼中、阿木尔、图强和漠河地区的大兴安岭中生代火山岩进行了KAr、RbSr和ArAr法定年,认为大兴安岭北部地区不存在晚侏罗世火山岩,火山岩的形成时间主要集中在116.7~130.0 Ma。这些定年结果最突出的特点是离散性较大,年龄跨度较大,不准确。究其原因,是由于KAr体系的封闭温度较低,造成KAr和ArAr法的定年结果存在较大误差。2009年,张吉衡[7]使用锆石UPb及全岩40Ar/39Ar定年方法对大兴安岭中南部火山岩进行了系统的年代学研究,获得满克头鄂博组火山岩的形成时代为160~150 Ma和136~122 Ma,玛尼吐组火山岩的年龄集中在158~150 Ma与137~125 Ma,白音高老组火山岩年龄范围为141~124 Ma。2010年,苟军等[8]使用锆石UPb定年方法,获得满洲里南部地区白音高老组火山岩的形成时代为139~141 Ma。考虑大兴安岭地区中生代火山岩年龄自南向北逐渐变新的特点[9],张吉衡和苟军的测年数据在一定程度上也与笔者的测年结果一致,但也有一定出入,主要是由于地理位置的差异,不能真正代表伊勒呼里山火山岩的形成时代。

伊勒呼里山火山岩样品中的锆石UPb定年结果说明:塔木兰沟组安山岩(D4554) 的年龄为(161.0±1.0)Ma,形成时代为中侏罗世;满克头鄂博组流纹岩(D0421) 的年龄为(157.8±2.3)Ma,形成时代为晚侏罗世;玛尼吐组粗面英安岩(D0350) 和安山岩(PM013TC1) 年龄分别为(154.0±2.0)Ma和(151.7±1.4)Ma,形成时代为晚侏罗世;白音高老组流纹质凝灰岩(PM025TC53) 的年龄为(124.1±1.1)Ma,流纹质玻屑凝灰岩(PM008TC42) 的年龄为(125.1±0.7)Ma ,形成时代为早白垩世。这些与前人对周边地区的研究结果较为一致[7-8],具有很好的对比性,也符合许文良等[10]对东北地区中生代火山作用划分的6个期次。

根据前人资料[11-13],再结合本文的测年数据,制作了大兴安岭地区中生代火山岩的锆石UPb年龄频率分布(图 6)。由图可见,伊勒呼里山同整个大兴安岭地区一样,中生代火山岩在晚侏罗世和早白垩世都有大规模的形成,且晚侏罗世的形成规模远大于早白垩世(图 2),并不符合前人认为的“大兴安岭北区[11]中生代火山岩的形成时代普遍晚于南区[12],为早白垩世”的观点[11, 13](南北区以北纬47°20′线为分界线,具体采样位置可参考文献[11-12],南区除文献[12]中的采样地区外,还包括赤峰地区[13]),这可能是由于研究区所处的特殊地理位置(图 1) 造成的。

据文献[13]修改(图中南、北区的频率分布曲线来源于文献[13])。 图 6 大兴安岭中生代火山岩UPb年龄频率分布 Figure 6 Zircon UPb probability diagrams of the Mesozoic volcanic rocks in the Great Xingan Range
5.2 捕获锆石UPb年龄对该区岩浆事件的制约

单个锆石的同位素年龄记录了所在区域单次构造、岩浆或变质事件活动的时间[5]。对于大兴安岭的形成与演化及所经历的岩浆构造事件,前人进行了大量研究[12, 5, 14]。尽管大多研究的区域比较广,具有一定的宏观意义,但未能提供伊勒呼里山地区精确的年代学数据,不能对该地区岩浆事件形成制约。

伊勒呼里山中生代火山岩中锆石CL图像及Th/U值表明为岩浆锆石,且所测样品均位于谐和线上及附近,说明这些年龄具有确切的地质含义,反映了本区岩浆事件的形成时代。从火山岩中锆石的定年结果(表 1) 中可以看出,该区中生代以前可能存在前寒武纪岩浆事件(D4554.10:774 Ma)、加里东期岩浆事件(PM008TC42.17:472 Ma)、印支期岩浆事件(D4554.19:202 Ma、D0350.15:214 Ma、D0350.16:210 Ma)。这些结果与周边地区岩石锆石的UPb定年结果相吻合[5, 15-17]

伊勒呼里山火山岩中前寒武纪捕获锆石的存在,暗示该地区应存在前寒武纪岩石,这与2012年佘宏全等[5]测得嘎仙超基性岩石的 SHRIMP锆石UPb年龄(628 Ma) 相一致。同时也与佘宏全等[5]在太平川林场西4 500 m处测得正长花岗岩锆石UPb年龄(793 Ma)、在拉莫公路测得正常花岗岩的锆石UPb年龄(797 Ma)、苗来成等[18]在韩家园子兴华渡口群中基性火成岩所测的部分定年结果相一致。由于这些地区离研究区较远,且都位于大兴安岭北部地区,表明伊勒呼里山地区可能与这些地区有一定的亲缘关系,都存在前寒武纪岩浆事件。本区火山岩中加里东期年龄的捕获锆石与葛文春等[15]在临近地区塔河获得494~480 Ma碰撞花岗岩(LAICPMS锆石测年)UPb年龄数据相吻合,暗示该区在加里东期可能受额尔古纳地块与兴安地块碰撞的影响,存在加里东期岩浆事件。火山岩中印支期捕获锆石的年龄(D4554.19:202 Ma、D0350.15:214 Ma、D0350.16:210 Ma) 与卡达吉岭黑云母花岗闪长岩定年结果(201 Ma)、劲松桥东片理化细粒花岗岩定年结果(209 Ma)、小洋气东片麻状混合岩定年结果(223 Ma)、小洋气东细粒片麻状花岗岩定年结果(220 Ma) 相一致[5];2010年,Buchko等[16]对蒙古—鄂霍茨克洋缝合带北侧的Stanovoi构造带及临近地块的基性岩、花岗岩和闪长岩采用ShrimpⅡ锆石UPb测年,获得的年龄数据为248、238、228、203 Ma;2011年,Wu 等[17]对东北地区花岗岩锆石UPb测年结果的统计,显示在额尔古纳北段的金河、绿林、满归西等多地也有245~200 Ma花岗岩侵位;2010年,陈志广等[19]对太平川斑岩钼矿花岗闪长斑岩、花岗斑岩及八大关铜钼矿花岗闪长玢岩、石英闪长玢岩进行锆石UPb测年,结果分别为202、204、229.6、229.6 Ma;2012年,佘宏全等[5]在博克图—扎兰屯、室伟镇东、莫尔道嘎、乌奴格吐山铜矿等地获得印支期的岩石锆石UPb定年结果;暗示了印支期岩浆事件在大兴安岭北部地区可能广泛存在。该期岩浆事件在大兴安岭地区广泛存在表明,印支期额尔古纳地块和兴安地块可能已经形成了统一的块体。

综上所述,伊勒呼里山中生代火山岩中捕获锆石的UPb年龄反映了该区中生代以前所经历岩浆事件的年代学构成,这与周边基底岩石中锆石UPb定年结果是吻合的。

6 结论

1) 伊勒呼里山塔木兰沟组火山岩形成的年龄为(161.0±1.0)Ma,即中侏罗世;满克头鄂博组火山岩形成于(157.8±2.3)Ma,即晚侏罗世;玛尼吐组火山岩形成于(151.7±1.4)~(154.0±2.0)Ma,即晚侏罗世;白音高老祖火山岩形成于(124.1±1.1)~(125.1±0.7)Ma,即早白垩世。

2) 伊勒呼里山中生代火山岩中捕获锆石定年结果揭示,伊勒呼里山中生代以前可能存在前寒武纪岩浆事件(774 Ma)、加里东期岩浆事件(472 Ma)、印支期岩浆事件(202 Ma、214 Ma、210 Ma)。

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http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201603113
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文章信息

尹志刚, 王文材, 张跃龙, 王阳, 韩宇, 曹忠强, 郑贝
Yin Zhigang, Wang Wencai, Zhang Yuelong, Wang Yang, Han Yu, Cao Zhongqiang, Zheng Bei
伊勒呼里山中生代火山岩:锆石U-Pb年代学及其对岩浆事件的制约
Mesozoic Volcanic Rocks in Yilehuli Area: Zircon U-Pb Ages and Their Constraints on the Magmatic Events
吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(3): 766-780
Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2016, 46(3): 766-780.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201603113

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收稿日期: 2015-11-13

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