2. 吉林省地质调查院, 长春 130021 ;
3. 中国海洋大学海洋地球科学学院, 山东 青岛 266100
2. Institute of Geologic Survey, Jilin Province, Changchun 130021, China ;
3. College of Marine Geosciences, Ocean University of China, Qingdao 266100, Shandong, China
0 引言
吉林中部地区处于华北克拉通北缘东北部和中亚造山带东南部交汇区域。古生代—中生代早期,该区构造演化受古亚洲洋构造体系控制,以多个微陆块的碰撞拼合为主要特征,包括额尔古纳地块、兴安地块、松辽地块、张广才岭地块、佳木斯地块以及兴凯地块[1-9]。中生代期间,该区主要受环太平洋构造体系控制[5, 10]。对于环太平洋构造体系开始的时间,目前尚无统一认识。翁文灏早在1927年提出燕山运动始于中侏罗世期间,同时认为其标志环太平洋主动陆缘发展的开始[11]。而目前对于环太平洋板块俯冲开始的时间主要存在两种主要观点:一种观点认为俯冲开始于晚三叠世[12-14],另一种观点认为俯冲开始于早—中侏罗世[7, 15]。产生上述争议的主要原因是对该地区中生代火山岩的形成时代、岩石组合及空间展布特征认识不清,这对于解决上述问题带来了制约。鉴于此,本文选取了吉林中部地区小蜂蜜顶子组作为研究对象,通过对出露于该组标准剖面上的流纹岩(J1x)[16]和出露于吉林市大苇子沟地区的该组安山岩(T1x)[17]进行锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究,对不同地区小蜂蜜顶子组火山岩的形成时代给予了准确的限定,同时结合区域地质资料,探讨了小蜂蜜顶子组火山岩形成时代及其地质意义。
1 地质背景和样品描述吉林中部地区在地理位置上,位于吉林省长春市和吉林市之间;在大地构造位置上,位于张广才岭构造带的南缘,西邻松辽盆地,南以西拉木伦河断裂与华北克拉通北缘相连(图 1,图 2a)。研究区出露地层主要为石炭系鹿圈屯组、磨盘山组、石咀子组,岩石类型主要为一系列灰黑色角岩和灰岩;二叠系包括大河深组和范家屯组,前者主要为一套火山沉积岩,后者主要由一系列砾岩和砂岩组成;侏罗系主要包括小蜂蜜顶子组和南楼山组,主要为一套中酸性火山岩;白垩系主要为前人所厘定的泉头组,由一系列棕红色砾岩和砂泥岩组成。岩浆岩主要是燕山早期花岗岩,出露广泛。对东北地区显生宙花岗岩的年代学研究表明,其中190、185和175 Ma是岩浆事件发生的高峰,而吉中地区(松辽—张广才岭)花岗岩主要分为172~176,180~187,190~200 Ma三期[15, 18]。
小蜂蜜顶子组由吉林省地质矿产局所创立[16],主要出露于长春市双阳以南和吉林市西南地区(图 2),主要由一系列中—酸性火山岩、火山碎屑岩组成,局部夹薄层砂岩、砾岩和煤[17, 19]。
样品JH21-1为流纹岩,采于前人所厘定的小蜂蜜顶子组标准剖面,采样地点位于长春市双阳区黑顶村东南黑顶子水库北东约2 km处(东经125°37′59'',北纬43°23′56'')(图 2b)。样品呈浅灰色,具典型的斑状结构和块状构造,斑晶主要由透长石和石英所组成。透长石粒径为0.5~1 mm,最大可达2 mm;石英斑晶粒径在0.25 mm左右(图 3a,b)。基质为隐晶质,具有典型的流纹构造。
样品JX1-1为安山岩,采于吉林市西南地区的小蜂蜜顶子组,采样地点位于吉林市永吉县芦苇村南西2 km处(东经126°07′55'',北纬43°37′54'')(图 2c)。样品呈灰绿色,具典型斑状结构和块状构造,斑晶体积分数为20%,主要由斜长石和少量的角闪石所组成。基质为交织结构,局部绿泥石化(图 3c,d)。
2 分析方法 2.1 年代学分析方法本文锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室的Agilent 7500a型ICP-MS仪器上用标准测定程序进行,采用He作为剥蚀物质的载体,详细的实验原理和流程见参考文献[20-22]。应用标准锆石91500进行分馏校正,标准锆石TEMORA1作为未知样品测定获得的年龄为(415±4)Ma(MSWD=0.112,n=24),该锆石的ID-TIMS年龄为(416.75±0.24)Ma[23]。激光束的束斑为30μm。实验获得的数据采用Andersen[24]的方法进行同位素比值的校正,以扣除普通Pb的影响,然后用ISOPLOT 3.0宏程序进行年龄谐和图的生成和处理[25]。
2.2 锆石Hf 同位素分析方法在LA-ICP-MS 锆石U-Pb 定年的基础上,参照锆石阴极发光(CL) 图像对本文所采样品进行了锆石原位微区Hf 同位素测定。锆石Lu-Hf 同位素测试在中国科学院地质与地球物理研究所配有193 nm 激光取样系统的Neptune 多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICP-MS)上进行,详细的测试过程见参考文献[26] ,详细测试流程以及仪器运行条件等参见[27]。测定时用锆石国际标样91500作外标,He气作为剥蚀物质载体,分析时激光束斑直径为44 μm,激光脉冲宽度为15 ns,所用的激光脉冲速率为6~8 Hz,激光束脉冲能量为100 mJ。
3 分析结果 3.1 年代学长春双阳黑顶子流纹岩样品(JH21-1)和吉林市大苇子沟安山岩样品(JX1-1) 部分测定锆石CL图像如图 4所示,U-Pb年龄谐和图如图 5所示,LA-ICP-MS U-Pb分析结果表见表 1。
岩性 | 样号 | wB/10-6 | Th/U | 同位素比值 | 年龄/Ma | |||||||||||
207Pb/206Pb | 207Pb/235U | 206Pb/238U | 207Pb/206Pb | 207Pb/235U | 206Pb/238U | |||||||||||
Th | U | 比值 | 误差1σ | 比值 | 误差1σ | 比值 | 误差1σ | 年龄 | 误差1σ | 年龄 | 误差1σ | 年龄 | 误差1σ | |||
流 | JH21-1-01 | 87.33 | 226.22 | 0.39 | 0.052 66 | 0.000 95 | 0.258 97 | 0.004 20 | 0.035 67 | 0.000 28 | 213 | 58 | 224 | 5 | 225 | 2 |
纹 | JH21-1-02 | 240.19 | 534.25 | 0.45 | 0.053 76 | 0.000 92 | 0.220 18 | 0.003 38 | 0.029 71 | 0.000 23 | 361 | 21 | 202 | 3 | 189 | 1 |
岩 | JH21-1-03 | 223.94 | 607.25 | 0.37 | 0.050 20 | 0.000 81 | 0.209 21 | 0.002 97 | 0.030 22 | 0.000 23 | 204 | 19 | 193 | 2 | 192 | 1 |
JH21-1-04 | 225.01 | 612.84 | 0.37 | 0.069 74 | 0.001 51 | 0.295 33 | 0.005 89 | 0.030 72 | 0.000 27 | 322 | 80 | 201 | 6 | 191 | 2 | |
JH21-1-05 | 231.82 | 631.68 | 0.37 | 0.050 36 | 0.000 73 | 0.209 61 | 0.002 60 | 0.030 19 | 0.000 22 | 212 | 16 | 193 | 2 | 192 | 1 | |
JH21-1-06 | 211.45 | 514.82 | 0.41 | 0.050 09 | 0.000 91 | 0.209 43 | 0.003 44 | 0.030 32 | 0.000 24 | 199 | 24 | 193 | 3 | 193 | 2 | |
JH21-1-08 | 250.60 | 605.82 | 0.41 | 0.050 22 | 0.001 15 | 0.205 85 | 0.004 40 | 0.029 73 | 0.000 25 | 205 | 34 | 190 | 4 | 189 | 2 | |
JH21-1-09 | 120.12 | 362.74 | 0.33 | 0.050 70 | 0.001 16 | 0.236 36 | 0.005 03 | 0.033 81 | 0.000 28 | 227 | 34 | 215 | 4 | 214 | 2 | |
JH21-1-10 | 258.25 | 508.82 | 0.51 | 0.055 31 | 0.001 28 | 0.229 80 | 0.004 96 | 0.030 13 | 0.000 26 | 425 | 33 | 210 | 4 | 191 | 2 | |
JH21-1-11 | 290.52 | 552.82 | 0.53 | 0.060 81 | 0.001 73 | 0.248 48 | 0.006 69 | 0.029 63 | 0.000 29 | 344 | 93 | 199 | 7 | 186 | 2 | |
JH21-1-12 | 361.13 | 1 053.54 | 0.34 | 0.049 38 | 0.000 69 | 0.205 89 | 0.002 46 | 0.030 23 | 0.000 22 | 166 | 15 | 190 | 2 | 192 | 1 | |
JH21-1-13 | 535.33 | 790.61 | 0.68 | 0.050 91 | 0.000 84 | 0.246 93 | 0.003 64 | 0.035 17 | 0.000 27 | 237 | 20 | 224 | 3 | 223 | 2 | |
JH21-1-14 | 325.33 | 732.01 | 0.44 | 0.057 24 | 0.000 97 | 0.240 19 | 0.003 62 | 0.030 43 | 0.000 24 | 413 | 54 | 210 | 4 | 193 | 2 | |
JH21-1-15 | 154.64 | 408.28 | 0.38 | 0.053 21 | 0.000 93 | 0.218 86 | 0.003 42 | 0.029 83 | 0.000 23 | 251 | 55 | 194 | 4 | 189 | 1 | |
JH21-1-16 | 196.38 | 423.55 | 0.46 | 0.050 20 | 0.000 80 | 0.212 28 | 0.003 00 | 0.030 66 | 0.000 23 | 204 | 19 | 195 | 3 | 195 | 1 | |
JH21-1-17 | 190.64 | 421.82 | 0.45 | 0.057 03 | 0.001 00 | 0.238 15 | 0.003 75 | 0.030 28 | 0.000 24 | 316 | 60 | 201 | 4 | 191 | 2 | |
JH21-1-18 | 596.93 | 903.58 | 0.66 | 0.051 38 | 0.000 78 | 0.212 14 | 0.002 82 | 0.029 94 | 0.000 22 | 258 | 17 | 195 | 2 | 190 | 1 | |
JH21-1-19 | 152.69 | 475.27 | 0.32 | 0.049 70 | 0.001 06 | 0.207 58 | 0.004 11 | 0.030 29 | 0.000 25 | 181 | 31 | 192 | 3 | 192 | 2 | |
JH21-1-20 | 206.80 | 596.73 | 0.35 | 0.050 28 | 0.000 83 | 0.213 16 | 0.003 13 | 0.030 74 | 0.000 23 | 208 | 20 | 196 | 3 | 195 | 1 | |
JH21-1-21 | 372.42 | 790.57 | 0.47 | 0.054 00 | 0.000 70 | 0.229 16 | 0.002 48 | 0.030 77 | 0.000 22 | 222 | 48 | 197 | 3 | 195 | 1 | |
JH21-1-22 | 294.32 | 736.59 | 0.40 | 0.050 92 | 0.000 70 | 0.217 08 | 0.002 53 | 0.030 91 | 0.000 23 | 237 | 14 | 199 | 2 | 196 | 1 | |
JH21-1-23 | 526.68 | 829.57 | 0.63 | 0.059 91 | 0.000 88 | 0.247 10 | 0.003 15 | 0.029 90 | 0.000 23 | 342 | 60 | 200 | 4 | 188 | 2 | |
JH21-1-24 | 228.69 | 782.94 | 0.29 | 0.049 93 | 0.000 70 | 0.204 92 | 0.002 45 | 0.029 75 | 0.000 22 | 192 | 15 | 189 | 2 | 189 | 1 | |
安 | JX1-1-1 | 229.06 | 427.06 | 0.54 | 0.053 90 | 0.003 93 | 0.200 67 | 0.014 18 | 0.027 15 | 0.000 51 | 367 | 126 | 186 | 12 | 173 | 3 |
山 | JX1-1-2 | 335.49 | 720.98 | 0.47 | 0.049 13 | 0.002 00 | 0.182 19 | 0.007 28 | 0.027 05 | 0.000 29 | 154 | 74 | 170 | 6 | 172 | 2 |
岩 | JX1-1-3 | 514.63 | 816.26 | 0.63 | 0.052 92 | 0.001 85 | 0.195 86 | 0.006 65 | 0.026 98 | 0.000 31 | 325 | 56 | 182 | 6 | 172 | 2 |
JX1-1-4 | 500.86 | 1 265.49 | 0.40 | 0.052 27 | 0.001 87 | 0.192 76 | 0.006 58 | 0.026 83 | 0.000 24 | 297 | 61 | 179 | 6 | 171 | 2 | |
JX1-1-5 | 667.91 | 1 622.60 | 0.41 | 0.052 53 | 0.001 66 | 0.195 40 | 0.006 01 | 0.027 01 | 0.000 24 | 308 | 54 | 181 | 5 | 172 | 2 | |
JX1-1-6 | 326.29 | 820.20 | 0.40 | 0.049 81 | 0.002 19 | 0.184 11 | 0.007 89 | 0.026 93 | 0.000 30 | 186 | 79 | 172 | 7 | 171 | 2 | |
JX1-1-7 | 619.22 | 999.05 | 0.62 | 0.053 34 | 0.003 84 | 0.197 15 | 0.013 97 | 0.026 81 | 0.000 35 | 343 | 166 | 183 | 12 | 171 | 2 | |
JX1-1-8 | 590.00 | 996.26 | 0.59 | 0.051 23 | 0.004 51 | 0.188 93 | 0.016 34 | 0.026 75 | 0.000 44 | 251 | 202 | 176 | 14 | 170 | 3 | |
JX1-1-9 | 737.97 | 1 807.58 | 0.41 | 0.050 96 | 0.001 46 | 0.190 49 | 0.005 45 | 0.027 03 | 0.000 22 | 239 | 51 | 177 | 5 | 172 | 1 | |
JX1-1-10 | 1 270.55 | 1 589.76 | 0.80 | 0.051 30 | 0.002 59 | 0.192 56 | 0.009 35 | 0.027 26 | 0.000 34 | 254 | 89 | 179 | 8 | 173 | 2 | |
JX1-1-11 | 199.30 | 679.65 | 0.29 | 0.046 05 | 0.003 87 | 0.169 29 | 0.013 73 | 0.026 66 | 0.000 58 | 629 | 185 | 159 | 12 | 170 | 4 | |
JX1-1-12 | 493.32 | 750.25 | 0.66 | 0.054 45 | 0.002 54 | 0.201 51 | 0.009 26 | 0.026 91 | 0.000 32 | 390 | 82 | 186 | 8 | 171 | 2 | |
JX1-1-13 | 331.02 | 700.60 | 0.47 | 0.051 90 | 0.002 26 | 0.190 01 | 0.007 95 | 0.026 81 | 0.000 31 | 281 | 75 | 177 | 7 | 171 | 2 | |
JX1-1-14 | 750.73 | 1 197.74 | 0.63 | 0.049 73 | 0.001 66 | 0.182 68 | 0.005 69 | 0.026 77 | 0.000 24 | 182 | 56 | 170 | 5 | 170 | 2 | |
JX1-1-15 | 766.14 | 2 256.01 | 0.34 | 0.053 77 | 0.003 13 | 0.202 88 | 0.010 39 | 0.027 47 | 0.000 43 | 361 | 87 | 188 | 9 | 175 | 3 | |
JX1-1-16 | 114.13 | 352.69 | 0.32 | 0.051 55 | 0.004 45 | 0.193 72 | 0.016 39 | 0.027 39 | 0.000 50 | 266 | 159 | 180 | 14 | 174 | 3 | |
JX1-1-17 | 382.58 | 966.20 | 0.40 | 0.049 31 | 0.003 47 | 0.181 69 | 0.012 42 | 0.026 72 | 0.000 44 | 163 | 160 | 170 | 11 | 170 | 3 | |
JX1-1-18 | 757.81 | 1 305.84 | 0.58 | 0.050 70 | 0.001 43 | 0.189 92 | 0.005 65 | 0.027 08 | 0.000 29 | 227 | 49 | 177 | 5 | 172 | 2 | |
JX1-1-19 | 951.57 | 1 179.22 | 0.81 | 0.046 05 | 0.003 14 | 0.170 05 | 0.011 30 | 0.026 78 | 0.000 40 | 344 | 150 | 159 | 10 | 170 | 3 | |
JX1-1-20 | 1 173.25 | 4 413.25 | 0.27 | 0.050 11 | 0.001 63 | 0.188 06 | 0.006 49 | 0.027 12 | 0.000 36 | 200 | 55 | 175 | 6 | 172 | 2 |
小蜂蜜顶子组流纹岩(JH21-1)中的锆石呈自形—半自形,多显示岩浆成因的振荡生长环带(图 4a),结合较高的Th/U比值0.29~0.68(表 1),表明了它们的岩浆成因[28]。20个测点的206Pb/238U年龄值主要介于(186±2)~(196±1) Ma之间,加权平均年龄为(192±2)Ma(n=20)(图 5a)。此外,3颗独立锆石分别给出了(214±2)Ma、(223±2)Ma和(225±2)Ma的谐和年龄,代表了捕获锆石的年龄(表 1)。
小蜂蜜顶子组安山岩(JX1-1)锆石CL图像显示,锆石呈自形—半自形,条痕状吸收特征,(图 4b),Th/U比值为0.27~0.81(表 1),暗示岩浆成因[28]。20个测点的206Pb/238U年龄值介于(170±2)~(175±3)Ma之间,加权平均年龄为(172±1)Ma(n=20)(图 5b)。
3.2 锆石Hf 同位素在锆石U-Pb年代学测定的基础上,选取了部分测点进行了Hf同位素分析(图 4)。流纹岩(JH21-1)样本共计分析了15个点,其中12颗代表形成时代192 Ma的锆石的176Hf/177Hf的比值为0.282837~0.282 912,各点的数据比较均一,以形成年龄192 Ma进行计算,其εHf(t)值为+6.35~+9.01,同时给出了Hf同位素模式年龄,其TDM1=486~591 Ma,TDM2=850~1 091 Ma(表 2)。另外3颗捕获锆石年龄分别(214 ±2)、(223 ±2)和(225±2)Ma,其176Hf/177Hf比值为0.282 854~0.282 913,其εHf(t)值介于+7.45~+9.67。
岩性 | 测点号 | t/Ma | 176Yb/177Hf | 176Lu/177Hf | 176Hf/177Hf | 2σm | εHf(0) | 2σ | εHf(t) | TDM1(Hf)/Ma | T DM2(Hf)/Ma | fLu/Hf |
流 | JH21-1 01 | 224 | 0.034 061 | 0.001 185 | 0.282 854 | 0.000 022 | 2.9 | 7.63 | 0.8 | 567 | 996 | -0.96 |
纹 | JH21-1 02 | 192 | 0.035 825 | 0.001 428 | 0.282 859 | 0.000 040 | 3.1 | 7.11 | 1.4 | 564 | 1 022 | -0.96 |
岩 | JH21-1 03 | 192 | 0.033 501 | 0.001 212 | 0.282 870 | 0.000 025 | 3.5 | 7.52 | 0.9 | 545 | 985 | -0.96 |
JH21-1 04 | 192 | 0.040 649 | 0.001 408 | 0.282 867 | 0.000 031 | 3.4 | 7.41 | 1.1 | 551 | 995 | -0.96 | |
JH21-1 05 | 192 | 0.039 042 | 0.001 353 | 0.282 912 | 0.000 028 | 5.0 | 9.01 | 1.0 | 486 | 850 | -0.96 | |
JH21-1 06 | 192 | 0.043 416 | 0.001 516 | 0.282 855 | 0.000 022 | 2.9 | 6.97 | 0.8 | 570 | 1 035 | -0.95 | |
JH21-1 07 | 192 | 0.043 820 | 0.001 453 | 0.282 852 | 0.000 024 | 2.8 | 6.85 | 0.8 | 574 | 1 045 | -0.96 | |
JH21-1 08 | 224 | 0.046 876 | 0.001 619 | 0.282 913 | 0.000 022 | 5.0 | 9.67 | 0.8 | 488 | 812 | -0.95 | |
JH21-1 09 | 214 | 0.028 791 | 0.001 038 | 0.282 854 | 0.000 024 | 2.9 | 7.45 | 0.8 | 565 | 1 006 | -0.97 | |
JH21-1 10 | 192 | 0.027 360 | 0.000 916 | 0.282 899 | 0.000 026 | 4.5 | 8.60 | 0.9 | 499 | 887 | -0.97 | |
JH21-1 11 | 192 | 0.034 165 | 0.001 216 | 0.282 877 | 0.000 028 | 3.7 | 7.78 | 1.0 | 534 | 961 | -0.96 | |
JH21-1 12 | 192 | 0.033 448 | 0.001 166 | 0.282 837 | 0.000 023 | 2.3 | 6.35 | 0.8 | 591 | 1 091 | -0.96 | |
JH21-1 13 | 192 | 0.039 008 | 0.001 429 | 0.282 900 | 0.000 025 | 4.5 | 8.57 | 0.9 | 504 | 890 | -0.96 | |
JH21-1 14 | 192 | 0.029 645 | 0.000 990 | 0.282 873 | 0.000 021 | 3.6 | 7.65 | 0.8 | 537 | 973 | -0.97 | |
JH21-1 15 | 192 | 0.033 188 | 0.001 184 | 0.282 892 | 0.000 024 | 4.2 | 8.30 | 0.8 | 513 | 914 | -0.96 | |
安 | JX1-1 01 | 172 | 0.045 846 | 0.001 772 | 0.282 936 | 0.000 023 | 5.8 | 9.37 | 0.8 | 457 | 804 | -0.95 |
山 | JX1-1 02 | 172 | 0.034 081 | 0.001 273 | 0.282 900 | 0.000 024 | 4.5 | 8.15 | 0.8 | 503 | 914 | -0.96 |
岩 | JX1-1 03 | 172 | 0.036 487 | 0.001 335 | 0.282 893 | 0.000 025 | 4.3 | 7.91 | 0.9 | 513 | 936 | -0.96 |
JX1-1 04 | 172 | 0.028 696 | 0.001 135 | 0.282 899 | 0.000 022 | 4.5 | 8.14 | 0.8 | 502 | 915 | -0.97 | |
JX1-1 05 | 172 | 0.039 467 | 0.001 501 | 0.282 819 | 0.000 024 | 1.6 | 5.25 | 0.9 | 623 | 1 177 | -0.95 | |
JX1-1 06 | 172 | 0.045 884 | 0.001 759 | 0.282 921 | 0.000 023 | 5.3 | 8.85 | 0.8 | 479 | 851 | -0.95 | |
JX1-1 07 | 172 | 0.044 011 | 0.001 694 | 0.282 913 | 0.000 025 | 5.0 | 8.56 | 0.9 | 490 | 877 | -0.95 | |
JX1-1 08 | 172 | 0.037 185 | 0.001 484 | 0.282 935 | 0.000 040 | 5.8 | 9.37 | 1.4 | 455 | 803 | -0.96 | |
JX1-1 09 | 172 | 0.023 436 | 0.000 887 | 0.282 904 | 0.000 025 | 4.7 | 8.33 | 0.9 | 492 | 898 | -0.97 | |
JX1-1 10 | 172 | 0.051 206 | 0.001 919 | 0.282 896 | 0.000 025 | 4.4 | 7.94 | 0.9 | 517 | 933 | -0.94 | |
JX1-1 11 | 172 | 0.032 557 | 0.001 227 | 0.282 859 | 0.000 025 | 3.1 | 6.70 | 0.9 | 561 | 1 046 | -0.96 | |
JX1-1 12 | 172 | 0.041 086 | 0.001 561 | 0.282 845 | 0.000 024 | 2.6 | 6.17 | 0.8 | 586 | 1 093 | -0.95 |
安山岩(JX1-1)样本共计分析了12个代表其形成年龄的锆石(172 Ma),其176Hf/177Hf比值为0.282 819~0.282 936,各点的数据比较均一,εHf(t)值为+5.25~+9.37,同时给出了Hf同位素模式年龄,其TDM1=455~623 Ma,TDM2=803~1 177 Ma(表 2)。小蜂蜜顶子组火山岩的锆石εHf(t)值位于球粒陨石演化线和亏损地幔演化线之间,与兴蒙造山带东段显生宙火成岩的Hf同位素组成相似[29](图 6)。
4 小蜂蜜顶子组火山岩的形成时代及地质意义 4.1 形成时代小蜂蜜顶子组是由吉林省地质矿产局在测绘1:20万长春幅地质图时所建立,主要由一系列中—酸性火山岩和火山碎屑岩所组成,同时基于野外接触关系以及全岩同位素年龄将其时代置于早侏罗世(J1x)[16]。然而,在1:20万地质调查报告吉林市幅中,前人依据地层对比则将其置于晚三叠世(T3x)[17]。而王光奇等则认为小蜂蜜顶子组与舒兰图幅中所谓的马达屯组为同一地层单元[30],结合马达屯组被晚三叠世二长花岗岩(年龄219.2 Ma[31])侵入等野外关系,将该组置于晚三叠世[31]。此外,武要红等在通过地层和古生物研究,结合前人年代学资料,将小蜂蜜顶子组归于中—晚侏罗世[32]。
值得注意的是,吉中地区恰巧处于多个构造体系叠加改造的地区,受多期构造--岩浆热事件的改造[33-36]。此外,随着东北地区基础地质研究的不断深入以及同位素地质年代学测试技术的不断发展,传统上采用的区域地层对比方法和全岩同位素测年方法对于地层时代的限定缺乏准确性[16-18, 31-32, 37-38]。
本次研究中,对出露于双阳地区和吉林大苇子沟地区的小蜂蜜顶子组火山岩分别进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年。定年结果显示,出露于双阳地区小蜂蜜顶子组典型剖面中火山岩(JH21-1)的锆石具有典型的岩浆成因[28] ,给出的206Pb/238U加权平均年龄为(192±2) Ma,代表其形成时代为早侏罗世;而出露于吉林大苇子沟地区小蜂蜜顶子组中火山岩(JX1-1)的锆石同样具有明显的岩浆成因[28],其206Pb/238U加权平均年龄为(172±1)Ma,为中侏罗世。二者相差20 Ma,暗示二者并非同一套火山岩。此外,后者主要是一套安山岩和中酸性火山碎屑岩,并未见有玄武岩[17],与吉林中部地区桦甸市—永吉县一带广泛发育的南楼山组地理位置接近。南楼山组也是一套中酸性岩石,主要为安山岩、英安质角砾凝灰岩、安山质凝灰岩和流纹岩,并未见有玄武岩[19]。孙罡等在南楼山组建组剖面北大湖二道沟和南大岭所采集的流纹岩和安山岩进行U-Pb测年结果分别为(174.0±3.4)和(179.4±1.1)Ma,所以小蜂蜜顶子组样品JX1-1((172±1) Ma)无论时代还是岩石类型,与南楼山组具有可比性[39-40],建议将该区的小蜂蜜顶子组划归为南楼山组,时代修定为中侏罗世。
上述研究结果表明,吉林中部地区侏罗纪岩浆事件至少可以划分为两期,即早侏罗世(192±2)Ma和中侏罗世(172±1)Ma。这两期火山岩在吉黑东部和小兴安岭—张广才岭均有分布,出露于吉黑东部绥芬河—延边地区早—中侏罗世火山岩包括绥阳镇双桥子组英安岩(184±2)Ma、老黑山罗圈站组玄武安山岩(180±1)Ma,汪清县天桥岭组安山岩(175±3)Ma和满和组安山岩(187±6)Ma,和龙县刺猬沟屯田营组安山岩(176±3)Ma[41-43]。小兴安岭—张广才岭的哈尔滨—伊春地区的早—中侏罗世火山岩则主要包括五道岭组流纹岩,其形成时代为(175±1)Ma,太安屯组的流纹岩、英安岩和宁远村组流纹岩形成时代分别为(187±2)、(190±1)和(190±1)Ma[41, 43]。此外,出露于小兴安岭孙吴县风水沟河群黑云母二长岩((175±1)Ma)、天龙山幸福林场黑云母二长花岗岩体((176±1)Ma)和黑云母正长花岗岩((183±2),(185±2)Ma)[44],与出露于伊春市—五常县地区的早侏罗世(182~186 Ma)的基性侵入岩[45]共同构成了双峰式的岩石组合。
4.2 地质意义无论是吉黑东部还是小兴安岭地区的火成岩都与本文中所介绍的小蜂蜜顶子组火山岩具有类似的Hf同位素组成[43],即小蜂蜜顶子组两期火山岩中结晶锆石的εHf(t)值全部>0,Hf 同位素二阶段模式年龄值集中在新元古代,少部分为中元古代末期,暗示它们均起源于中元古代—新元古代增生陆壳物质的部分熔融,与兴蒙造山带Hf同位素特征一致[29, 43, 46]。
小蜂蜜顶子组标准剖面中火山岩组合为安山岩流纹岩组合[16],和吉黑东部出露的一系列钙碱性火山岩与活动大陆边缘火山岩的岩石组合相似[47]。从吉黑东部向小兴安岭—张广才岭地区,SiO2和K2O含量具有增高的趋势,显示了成分的极性变化特征[41-44] ,表示陆壳的成熟度逐渐增高,揭示了早—中侏罗世古太平洋板块向欧亚板块俯冲作用的开始。而出露小兴安岭孙吴县地区的酸性岩与伊春市—五常县地区早侏罗世基性岩,二者构成典型的双峰式火成岩组合[44-45],揭示了早侏罗世小兴安岭中部地区处于一种类似弧后伸展的构造环境。所以,小蜂蜜顶子组火山岩的形成应与古太平洋板块俯冲的开始相联系。
5 结论1) 吉林中部长春双阳小蜂蜜顶子组标准剖面中流纹岩形成时代为早侏罗世,而出露于吉林大苇子沟地区小蜂蜜顶子组的安山岩则形成于中侏罗世,后者与区域上的南楼山组相当。吉林中部侏罗纪岩浆事件至少可以划分为早侏罗世(192 Ma)和中侏罗世(172 Ma) 两期。
2) 吉林中部早—中侏罗世火山岩的原始岩浆起源于中—新元古代新增生陆壳物质的部分熔融。
3) 结合区域构造演化历史,小蜂蜜顶子组火山岩的形成应与古太平洋板块俯冲于欧亚大陆之下的事件相联系。
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