塔里木柯坪地区二叠系沉积岩碎屑锆石U-Pb定年和Hf同位素特征及其对塔里木块体地质演化的限定

引用本文

邹思远, 厉子龙, 任钟元, 励音骐, 杨树锋, 陈汉林, 宋彪, 余星. 2013. 塔里木柯坪地区二叠系沉积岩碎屑锆石U-Pb定年和Hf同位素特征及其对塔里木块体地质演化的限定. 岩石学报, 29(10): 3369-3388 复制到剪切板

ZOU SY, LI ZL, REN ZY, LI YQ, YANG SF, CHEN HL, SONG B and YU X. 2013. U-Pb dating and Hf isotopic compositions of detrital zircons from Permian sedimentary rocks in Keping area of Tarim Basin, Xinjiang, China: Constraints on geological evolution of Tarim Block. Acta Petrologica Sinica, 29(10): 3369-3388(in Chinese with English abstract) 复制到剪切板

塔里木柯坪地区二叠系沉积岩碎屑锆石U-Pb定年和Hf同位素特征及其对塔里木块体地质演化的限定

邹思远¹, 厉子龙¹, 任钟元², 励音骐¹, 杨树锋¹, 陈汉林¹, 宋彪³, 余星⁴

1. 浙江大学地球科学系，杭州 310027;
2. 同位素地球化学国家重点实验室，中国科学院广州地球化学研究所，广州 510640;
3. 北京离子探针中心，中国地质科学院地质研究所，北京 100037;
4. 海底科学重点实验室，国家海洋局第二海洋研究所，杭州 310012

2013-05-01 收稿; 2013-08-27 改回.

基金项目: 本文受国家重点基础研究发展计划(2011CB808902、2007CB411303)、国家自然科学基金项目(40972045、41072048、41172064)和国家教育部博士学科点专项科研基金(博导类)(20110101110001)联合资助

第一作者简介: 邹思远，女，1988年生，博士生，矿物学、岩石学、矿床学专业，E-mail: stellazou@zju.edu.cn

通讯作者: 厉子龙，男，1965年生，教授，博导，主要从事岩石大地构造学研究，E-mail: zilongli@zju.edu.cn

摘要: 塔里木早二叠世大火成岩省是我国继峨眉山大火成岩省得到国际公认后的又一个重要的大火成岩省，对其中广泛出露的多层玄武质熔岩的夹层沉积岩中的锆石年代学和Hf同位素特征研究可以对塔里木早二叠世大火成岩省的岩浆演化以及之前的地质史方面的认识提供重要的信息。本文选取塔里木西北缘柯坪地区印干村大湾沟剖面玄武岩的夹层粉砂岩中3个不同层位的沉积岩样品，对其中碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成进行了较系统的研究。研究表明3个样品碎屑锆石U-Pb年龄中最年轻的一组年龄峰值介于284~291Ma之间，与前人对塔里木早二叠世大火成岩省大规模溢流玄武质岩浆事件相吻合。此外，还存在老于1.7Ga、0.9~1.0Ga和750~850Ma以及410~450Ma的几组年龄，可能分别对应于塔里木哥伦比亚超大陆聚合、罗迪尼亚超大陆的聚合和裂解以及志留系地层的剥蚀沉积等一系列地质事件的发生。对上述3个沉积岩样品中锆石Hf同位素成分分析得出其碎屑锆石源区成分复杂，主要源自塔里木前寒武纪基底、志留系地层和塔里木早二叠世大火成岩省岩浆事件。具有二叠纪年龄的锆石ε_Hf(t)值在-10~4之间，平均值为-4.8，Hf同位素亏损地幔模式年龄t_DM^Hf为 801~1363Ma，表明这些玄武质熔岩中沉积岩夹层的碎屑锆石应该来自古老的富集岩石圈地幔。通过对柯坪地区这些夹层沉积岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素成分研究，有助于对塔里木早二叠世大火成岩省岩浆演化的认识。

关键词: U-Pb定年 Hf同位素成分碎屑锆石岩浆事件塔里木大火成岩省

U-Pb dating and Hf isotopic compositions of detrital zircons from Permian sedimentary rocks in Keping area of Tarim Basin, Xinjiang, China: Constraints on geological evolution of Tarim Block

ZOU SiYuan¹, LI ZiLong¹, REN ZhongYuan², LI YinQi¹, YANG ShuFeng¹, CHEN HanLin¹, SONG Biao³, YU Xing⁴

1. Department of Earth Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China;
2. State Key Laboratory of Isotope Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China;
3. Beijing SHRIMP Center, Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;
4. Key Laboratory of Submarine Geosciences, Second Institute of Oceanography, State Oceanic Administration, Hangzhou 310012, China

Abstract: The Early Permian Tarim Large Igneous Province (TLIP) is regarded as an important large igneous province in China. Study of the geochronology and Hf isotopic compositions of detrital zircons from sedimentary rocks as interlayers of large-scale flood basaltic lavas can provide important implication on the magmatic evolution of TLIP. Three samples from the different sedimentary layers in laminated siltstones among the basalts of the Yingan section in Keping area of Tarim Basin were selected for the U-Pb dating analysis of Hf isotopic compositions of detrital zircons using LA-MC-ICP-MS analyses. Three samples of sedimentary rocks yielded the youngest peak age ranging between 284Ma and 291Ma, coincided with the geological event of the Early Permian TLIP reported previously. In addition, there are other age clusters of 410~450Ma, 750~850Ma, 0.9~1.0Ga and older than 1.7Ga, probably corresponding to the Tarim Silurian strata denudation and sediment, breakup and assembly of Rondina supercontinent, and assembly of Columbia supercontinent respectively. Based on the analyses of zircon Hf isotopic compositions of three sedimentary rock samples, the source materials of detrital zircons are complicated, mainly from the Precambrian basement, Silurian strata and Early Permian TLIP. The ε_Hf(t) value of Permian zircons was -10~4 with the average value of -4.8, and the t_DM^Hf (depleted- mantle model age) of Hf isotopes between 1363Ma and 801Ma were yielded, illustrating that detrital zircons may be from the old enrichment lithosphere mantle. The study of zircon U-Pb geochronology and Hf isotopic compositions from these sedimentary rocks provided the better understanding of the Early Permian TLIP magmatic evolution.

Key words: U-Pb dating Hf isotope Detrital zircon Magmatic event Tarim Large Igneous Province

1 引言

大火成岩省，是板内环境下的大规模岩浆岩建造，通常岩浆作用的主体持续时间较短(1~5Myr)(Coffin and Eldholm, 1994；Bryan and Ernst, 2008)。全球各大板块和各个主要地质时期往往都有大火成岩省岩浆事件的发生。目前，大火成岩省的研究主要集中在火成岩的时空发育特征、矿物岩石地球化学特征、岩石成因和地幔动力学等方面，并通过建立各种假说和模型以解释地球内部动力学的演化规律(Campbell and Griffiths, 1990；Ernst et al., 2005；Saunders et al., 2007)。不少研究表明，大火成岩省和地质历史上的许多大规模生物灭绝事件、全球气候环境突变有着密切关系(Wignall, 2001, 2007；Zhou et al., 2002；Saunders，2005；Reichow et al., 2009)，往往蕴含着丰富的矿产资源(Pirajno et al., 2009；Pirajno，2013)。因此，大火成岩省一直都是研究的热点，也具有重要的应用价值。

塔里木早二叠世大火成岩省，是继峨眉山大火成岩省之后在我国发现的又一个重要的大火成岩省(Bryan and Ernst, 2008；Tian et al., 2010；Zhang et al., 2010a；Li et al., 2011；Pirajno，2013)。诸多学者对塔里木早二叠世大火成岩省进行了大量研究工作，包括火成岩的时空分布、年龄和地球化学特征、岩浆动力学过程及沉积响应等(杨树锋等, 1996, 2005, 2006, 2007；陈汉林等, 1997a, b ，1998，2006，2009；姜常义等，2004；Yang et al., 2006, 2007；李勇等，2007；厉子龙等，2008；Zhang et al., 2008, 2010a, b ，a，2012，a，2013a；余星，2009；余星等, 2009, 2010；Zhou et al., 2009；陈咪咪等，2010；张达玉等，2010；Tian et al., 2010；上官时迈等, 2011, 2012；位荀和徐义刚，2011；于峻川等，2011；Li et al., 2011, 2012；Yu et al., 2011, 2012；励音骐，2013)。塔里木大火成岩省具有复杂的岩石单元，并与丰富的矿产资源和油气形成关系密切(贾承造，1997；Pirajno et al., 2009；Zhang et al., 2010a；Li et al., 2011； Pirajno，2013)，所以无论是为了进一步探讨深部的岩浆动力学机制和演化，还是加强对成矿潜力的分析，都需要进一步提高对塔里木大火成岩省的形成和演化的认识。

塔里木早二叠世分布了大量的玄武岩类，分布面积超过25万平方千米(Yang et al., 2007)，构成了该大陆溢流玄武岩省的主体。前人通过年代学的方法对大规模溢流玄武岩进行了一些研究(贾承造等，1995；陈汉林等，1997b；Yang et al., 2006；厉子龙等，2008；李勇等，2007；余星，2009；Tian et al., 2010；陈咪咪等，2010；Yu et al., 2011；Zhang et al., 2012a)，尤其是位于塔里木盆地西北的柯坪地区溢流玄武岩。虽然前人在不同的剖面都取得了一些年代学的数据，但是由于时间跨度大、缺少详细信息以及玄武岩锆石来源等问题影响了对塔里木大陆溢流玄武岩省的进一步认识。

沉积岩的物质来源具有广泛的区域代表性，尤其是碎屑锆石相关同位素研究是研究地质演化的重要手段(Bhatia，1983；McLennan and Taylor, 1991；Fedo et al., 2003；Anderson，2005；Hofmann，2005)。随着锆石微区原位定年技术的迅速发展，沉积岩的碎屑锆石同位素研究已经被广泛的应用于源区岩石形成年龄的限定、物源区成因分析、地层形成时代的限制以及区域岩石-构造单元对比和构造演化等领域的研究中(Fedo et al., 2003；Andersen，2005； Moecher and Samson, 2006；Xia et al., 2006；Leier et al., 2007；Wu et al., 2007；Kalsbeek et al., 2008)。塔里木大火成岩省碎屑沉积岩相关研究，包括碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成的研究还相对薄弱。因此，本文选取柯坪地区具有代表性的印干村大湾沟剖面玄武岩夹层中的碎屑沉积岩开展锆石U-Pb定年和Hf同位素的研究，有助于进一步限定该区溢流玄武岩的喷发时间和加强对深部岩浆活动的认识。

2 区域地质背景和样品地质特征

塔里木盆地是我国最大的含油气盆地，面积超过60万平方千米，被天山造山带、昆仑造山带和阿尔金造山带所环绕。塔里木板块构造历史复杂，主要由前寒武纪的基底和上覆沉积地层组成：前寒武纪基底主要形成于太古宙、古元古代、中元古代和新元古代，主要出露在盆地边缘的库鲁克塔格、阿克苏乌什铁克里克地区；而上覆沉积地层主要包括奥陶系、二叠系和白垩系(贾承造，1997；张师本等，2003)。塔里木板块主要的岩浆活动集中在太古宙、古元古代、新元古代和早二叠世(Hu et al., 2000；Lu et al., 2008；Zhang et al., 2011, 2012b, c ，2013b；Zhu et al., 2011)。早二叠世是塔里木盆地板内岩浆活动最强烈的时期，形成了大规模的基性和酸性岩浆，包括玄武岩类、超基性-基性-正长岩层状杂岩体、基性-酸性岩脉和A型花岗岩等(杨树锋等，2006；厉子龙等，2008；Zhang et al., 2008, 2010a, b ，2012a；余星，2009；Zhou et al., 2009；Tian et al., 2010；Yu et al., 2011)。

塔里木盆地二叠纪玄武岩分布广泛，但是大部分都被晚期的沉积地层所覆盖。野外露头主要位于盆地内部和周缘，以盆地西北部的柯坪地区印干村大湾沟剖面、四石厂剖面和夏河南剖面，塔西南达木斯剖面、棋盘剖面和莫木克剖面、玛扎尔塔格古董山剖面为代表(图 1)。此外，石油钻井和地球物理资料同样揭示了盆地内部的大量玄武岩(贾承造，1997；杨树锋等, 1996, 2005, 2006；陈汉林等, 1997a, b ；姜常义等，2004；Yang et al., 2006, 2007；厉子龙等，2008；Tian et al., 2010；Zhang et al., 2012a)。

图 1 塔里木盆地大地构造位置图(a)及塔里木早二叠世岩浆岩分布图(b)(据厉子龙等，2008；励音骐，2013) Fig. 1 Geotectonic distribution of Tarim Basin (a) and distribution of Permian igneous rocks in Tarim Basin (b) (after Li et al., 2008; Li, 2013)

柯坪地区位于塔里木盆地的西北缘，出露了一套巨厚的二叠系玄武岩-沉积岩组合，二叠系以陆相沉积为主。在印干村大湾沟剖面，依次发育康克林组、库普库兹曼组、开派兹雷克组和沙井子组。结合前人的研究(张师本等，2003；余星，2009；Yu et al., 2011)和野外观察，认为印干地区存在两套玄武岩，包括两层库普库兹曼组玄武岩和六层开派兹雷克组玄武岩(图 2)，库普库兹曼组与开派兹雷克组地层之间的碎屑岩夹层较厚，可达500~800m。印干村大湾沟剖面出露的库普库兹曼组及开派兹雷克组的玄武岩-沉积岩组合从北东至南西地层从老到新展布。柯坪地区库普库兹曼组玄武岩分布最广，在印干村大湾沟剖面、四十厂剖面都有大量出露。在印干村大湾沟剖面厚度在130m左右，以夹层碎屑岩为界分为两层玄武岩单元(I1和I2)(Yu et al., 2011)。印干村大湾沟剖面的开派兹雷克组玄武岩较厚，共分六层，累积厚度达420m。其中，除第五层(II5)为安山质玄武岩外，其他五层均为玄武岩，厚度从20~70m不等。

图 2 印干村大湾沟剖面玄武岩和沉积岩地层柱及采样点位 P₁kk-库普库兹满组；P₂kp-开派兹雷克组；P₃s-沙井子组 Fig. 2 Columnar section of the basaltic lavas and sedimentary interlayers in Dawangou section and the samples locations

我们对柯坪地区印干村大湾沟剖面巨厚玄武岩层之间不同的沉积岩夹层进行了系统采样，选择部分样品挑选碎屑锆石进行U-Pb定年和Hf同位素的测试，取样位置见图 2和图 3。首先，库普库兹曼组第一层玄武岩(Ⅰ1)下依次有灰岩和粉砂岩的沉积夹层，产状为245°∠45°。库普库兹曼组玄武岩两层之间灰岩夹层较薄，库普库兹曼组第二层玄武岩(Ⅰ2)上覆有海相的生物碎屑灰岩和粉砂质泥岩，产状为255°∠53°。开派兹雷克组第一层玄武岩(Ⅱ1)和库普库兹曼组第二层玄武岩(Ⅰ2)之间存在较厚的沉积夹层，在开派兹雷克组第一层(Ⅱ1)下伏的沉积岩地层中采集了粉砂岩样品，该岩层产状为255°∠48°；然后，向剖面西南方向采集开派兹雷克组第三层(Ⅱ3)和第四层(Ⅱ4)玄武岩之间的粉砂岩夹层，产状为245°∠53°；最后，继续向西南采集开派兹雷克组第五层(Ⅱ5)和第六层(Ⅱ6)玄武岩之间的泥质粉砂岩夹层，其产状为232°∠48°。野外露头观察，大湾沟剖面的夹层沉积岩多为红色或绿色粉砂岩、泥质粉砂岩(图 3)。镜下观察，粉砂岩主要由石英、长石和胶结物组成，局部可见蚀变矿物。碎屑的磨圆度较差，呈棱角状，镜下还可观察到锆石颗粒。

图 3 印干村大湾沟剖面沉积岩层野外特征、采样点位及显微照片 (a、b)-样品Yg050413采自大湾沟剖面开派兹雷克组第一层玄武岩下伏沉积岩地层，绿色粉砂岩；(c、d)-样品Yg050412采自大湾沟剖面开派兹雷克组第三层玄武岩和第四层玄武岩的夹层沉积岩，粉砂岩；(e、f)-Yg050409采自大湾沟剖面开派兹雷克组第五层和第六层玄武岩的较厚夹层沉积岩，为泥质粉砂岩；(g、h)-粉砂岩显微照片，其中Zrn为锆石 Fig. 3 Distribution of sample locations of sedimentary rocks in Dawangou section and petrography features of samples

3 分析方法

本文选取柯坪地区印干村大湾沟剖面的三个粉砂岩样品(Yg050409、Yg050412和Yg050413)，并在河北省地勘局廊坊地质调查研究院进行锆石的分选。首先，将新鲜的岩石样品粉碎至80目以下，利用人工淘洗和电磁选方法筛选锆石。然后，挑选晶形较好的锆石颗粒在北京离子探针中心制成样品靶。锆石的阴极发光照片(CL)在中国科学院广州地球化学研究所电子探针室完成。

选取锆石颗粒内部结构完好无裂缝的样品，在中国科学院广州地球化学研究所同位素年代学和地球化学重点实验室进行了LA-MC-ICP-MS测定。使用的仪器为Naptune Plus多接收电感耦合离子质谱仪和新式的RESOlution M-50-LR型激光剥蚀系统，配有193nm的ArF准分子激光器。锆石的U-Th-Pb同位素定年测试时采用He和N₂作为剥蚀物质的载气，激光束斑直径为17μm。测定时²⁰⁶Pb/²³⁸U比值用标准锆石TEMORA作为外标校正。把标样TEMORA和标样Plésovice作为外部标样，每测定未知样品的五个点前后各测两次Plésovice，200次重复测定结果，²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb＝0.0544±0.0001，²⁰⁶Pb/²³⁸U＝0.0922±0.0005，²⁰⁷Pb /²³⁵U＝0.5723±0.0038(2s，N=30)。每个点的误差(1σ)在表 1中。具体的操作方法和原理详见涂湘林等(2011) 。锆石年龄计算以及谐和图用Isoplot(ver4.5)(Ludwig，2003)完成。

锆石U-Pb同位素测定完成后，再在原位上用LA-MC-ICP-MS进行Hf同位素分析。实验过程中采用He作为剥蚀物质载气，激光束斑直径为33μm，能量为80mJ，重复频率为8Hz。Hf同位素分析点与锆石U-Pb分析点位置重合，采用蓬莱锆石作为参考物质(Li et al., 2010)，其精度为0.282882±0.000006(2s，N=56)。实验操作方法和原理详见Wu et al.(2006) 。

4 实验结果

观察柯坪地区印干村大湾沟剖面的三个碎屑沉积岩样品(Yg050409、Yg050412和Yg050413)的锆石颗粒(图 4)，大多无色透明，锆石粒径为30~150μm，晶形多为自形或半自形的长柱状，磨圆度多数为棱角，少量为次棱角，部分锆石已经破碎，长宽比值为1.5：1~4：1左右，部分锆石内部具有清晰的振荡环带结构，Th/U比值为0.11~1.39，应为岩浆成因(Hoskin and Black, 2000； Belousova et al., 2002)。说明这些碎屑锆石遭受了比较弱的外动力地质作用的改造，碎屑沉积物以近源为主。锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb测年结果见表 1。

图 4 部分碎屑锆石阴极发光照片 (a)-二叠纪锆石；(b)-志留纪锆石；(c)-前寒武纪锆石. 红色圆圈代表U-Pb年龄点，蓝色圆圈代表Hf同位素测试点 Fig. 4 CL images of detrital zircons from the sedimentary rocks samples The red circles being points of U-Pb dating and blue circles being points of Hf isotopes

表 1 大湾沟剖面沉积岩碎屑锆石U-Pb同位素数据 Table 1 U-Pb dating for detrital zircons from sedimentary rocks in Dawangou section

测点号	Th/U	同位素比值							年龄(Ma)
测点号	Th/U		1σ		1σ		1σ			1σ		1σ		1σ
Yg050409
1	0.40	0.11187	0.00023	4.984	0.041	0.3231	0.0026		1830	4	1816	7	1806	13
2	0.20	0.05576	0.00008	0.532	0.005	0.0692	0.0007		443	3	433	4	431	4
3	0.31	0.06748	0.00011	1.273	0.019	0.1368	0.0021		853	3	834	9	827	12
4	0.53	0.05541	0.00008	0.506	0.005	0.0663	0.0007		429	3	416	3	414	4
5	0.28	0.07937	0.00010	1.919	0.016	0.1754	0.0014		1181	3	1088	5	1042	8
6	0.34	0.05231	0.00011	0.332	0.004	0.0460	0.0005		299	5	291	3	290	3
7	0.13	0.07543	0.00041	1.390	0.020	0.1337	0.0017		1080	11	885	8	809	10
8	0.41	0.05232	0.00029	0.278	0.004	0.0386	0.0005		299	12	249	3	244	3
9	0.28	0.05315	0.00015	0.300	0.004	0.0409	0.0005		335	6	266	3	259	3
10	0.30	0.05224	0.00013	0.308	0.004	0.0428	0.0005		296	6	273	3	271	3
11	0.25	0.05261	0.00032	0.310	0.004	0.0428	0.0005		312	14	274	3	270	3
12	0.27	0.05622	0.00013	0.569	0.008	0.0734	0.0010		461	5	457	5	457	6
13	0.30	0.06635	0.00014	1.038	0.012	0.1135	0.0012		817	4	723	6	694	7
14	0.39	0.05279	0.00025	0.302	0.004	0.0415	0.0005		320	11	268	3	263	3
15	0.35	0.05612	0.00010	0.561	0.005	0.0725	0.0006		457	4	452	3	452	4
16	0.43	0.05570	0.00010	0.558	0.007	0.0726	0.0008		441	4	450	4	452	5
17	0.40	0.05521	0.00012	0.515	0.006	0.0676	0.0008		421	5	422	4	422	5
18	0.40	0.05554	0.00010	0.532	0.006	0.0694	0.0008		434	4	433	4	433	5
19	0.40	0.10384	0.00011	4.450	0.035	0.3108	0.0024		1694	2	1721	7	1746	12
20	0.35	0.05501	0.00048	0.320	0.005	0.0421	0.0006		413	19	282	4	266	4
21	0.31	0.05156	0.00014	0.305	0.004	0.0429	0.0005		266	6	270	3	271	3
22	0.34	0.05218	0.00013	0.308	0.004	0.0429	0.0005		293	6	273	3	271	3
23	0.36	0.05243	0.00009	0.322	0.005	0.0445	0.0007		304	4	283	4	281	4
24	0.17	0.13020	0.00021	6.264	0.073	0.3489	0.0040		2101	3	2013	10	1931	19
25	0.54	0.10584	0.00012	4.302	0.045	0.2948	0.0030		1729	2	1693	8	1667	15
26	0.34	0.05224	0.00017	0.302	0.004	0.0419	0.0005		296	7	268	3	265	3
27	0.65	0.06586	0.00011	1.255	0.020	0.1382	0.0021		802	3	826	9	835	12
28	0.24	0.05258	0.00020	0.338	0.004	0.0466	0.0006		311	9	295	3	294	3
29	0.33	0.05222	0.00018	0.336	0.006	0.0467	0.0008		295	8	294	4	294	5
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Yg050412
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81	0.94	0.05597	0.00019	0.535	0.005	0.0694	0.0006	451	7	435	3	433	3
82	0.30	0.05170	0.00016	0.333	0.004	0.0466	0.0005	272	7	291	3	294	3
83	0.37	0.05178	0.00014	0.325	0.004	0.0456	0.0006	276	6	286	3	288	4
84	0.22	0.07439	0.00012	1.872	0.021	0.1825	0.0020	1052	3	1071	7	1081	11
85	0.29	0.05230	0.00013	0.338	0.004	0.0469	0.0006	299	6	296	3	296	3
Yg050413
1	0.41	0.05198	0.00016	0.315	0.003	0.0439	0.0004	284	7	278	3	277	3
2	0.73	0.06687	0.00013	1.205	0.008	0.1307	0.0009	834	4	803	4	792	5
3	0.43	0.05550	0.00016	0.578	0.009	0.0755	0.0011	432	6	463	6	470	7
4	0.63	0.05692	0.00008	0.619	0.006	0.0788	0.0008	489	3	489	4	489	5
5	0.42	0.05222	0.00028	0.331	0.004	0.0459	0.0004	295	12	290	3	290	3
6	0.50	0.07134	0.00025	1.542	0.017	0.1567	0.0016	967	7	947	7	939	9
7	0.36	0.05227	0.00010	0.336	0.004	0.0466	0.0006	297	4	294	3	294	4
8	0.48	0.06602	0.00010	1.234	0.013	0.1355	0.0014	807	3	816	6	820	8
9	0.42	0.06497	0.00015	1.122	0.014	0.1253	0.0015	773	5	764	6	762	9
10	0.32	0.05476	0.00036	0.339	0.004	0.0449	0.0004	402	15	296	3	283	3
11	0.33	0.05532	0.00011	0.525	0.006	0.0688	0.0007	425	4	428	4	430	4
12	0.80	0.16019	0.00018	10.32	0.13	0.4673	0.0058	2458	2	2464	12	2474	26
13	0.57	0.05710	0.00012	0.632	0.008	0.0803	0.0010	495	5	497	5	498	6
14	0.19	0.11760	0.00014	5.983	0.038	0.3690	0.0023	1920	2	1973	6	2026	11
15	0.29	0.05618	0.00014	0.522	0.008	0.0674	0.0010	459	5	427	5	421	6
16	0.54	0.06667	0.00016	1.213	0.020	0.1320	0.0021	828	5	807	9	800	12
17	0.49	0.05552	0.00023	0.514	0.006	0.0671	0.0007	433	9	421	4	419	4
18	0.81	0.05614	0.00009	0.480	0.007	0.0621	0.0009	458	3	398	5	389	5
19	0.30	0.05575	0.00019	0.523	0.005	0.0681	0.0006	443	8	427	3	425	4
20	1.39	0.06752	0.00011	1.282	0.011	0.1377	0.0012	854	3	837	5	832	7
21	0.54	0.05344	0.00013	0.325	0.003	0.0441	0.0004	348	5	286	3	278	3
22	0.62	0.05308	0.00015	0.344	0.004	0.0470	0.0005	332	7	300	3	297	3
23	0.63	0.05620	0.00014	0.564	0.006	0.0727	0.0008	460	6	454	4	453	5
24	0.90	0.05543	0.00013	0.542	0.006	0.0709	0.0008	430	5	440	4	442	5
25	0.90	0.05566	0.00020	0.532	0.005	0.0693	0.0006	439	8	433	3	432	4
26	0.63	0.05288	0.00018	0.390	0.004	0.0536	0.0006	324	8	335	3	337	4
27	0.61	0.05541	0.00017	0.545	0.006	0.0713	0.0007	429	7	441	4	444	5
28	0.46	0.19528	0.00026	12.96	0.19	0.4813	0.0070	2787	2	2676	14	2535	30
29	0.32	0.05275	0.00021	0.309	0.004	0.0424	0.0005	318	9	273	3	268	3
30	1.17	0.05565	0.00014	0.519	0.006	0.0677	0.0007	438	6	425	4	423	4
31	0.34	0.05266	0.00029	0.306	0.004	0.0421	0.0004	314	13	271	3	266	3
32	0.53	0.05430	0.00019	0.347	0.005	0.0464	0.0006	384	8	303	4	293	4
33	1.15	0.06546	0.00015	1.103	0.015	0.1222	0.0017	789	5	755	7	744	10
34	0.20	0.05535	0.00013	0.533	0.007	0.0698	0.0009	427	5	433	5	435	6
35	0.40	0.06873	0.00017	1.324	0.015	0.1397	0.0015	891	5	856	6	844	9
36	0.65	0.11801	0.00019	5.267	0.060	0.3237	0.0037	1926	3	1863	10	1809	18
37	0.35	0.05520	0.00025	0.471	0.006	0.0619	0.0007	420	10	392	4	387	4
38	0.18	0.07138	0.00010	1.587	0.013	0.1612	0.0013	968	3	965	5	964	7
39	0.37	0.05435	0.00015	0.469	0.006	0.0626	0.0008	386	6	391	4	392	5
40	0.41	0.05532	0.00016	0.530	0.007	0.0695	0.0009	425	7	432	5	434	6
41	0.37	0.13614	0.00033	5.43	0.12	0.2895	0.0061	2179	4	1890	18	1640	30
42	0.53	0.05539	0.00015	0.497	0.006	0.0651	0.0008	428	6	410	4	407	5
43	0.43	0.05235	0.00042	0.281	0.004	0.0390	0.0005	301	18	252	3	247	3
44	1.00	0.06241	0.00044	0.930	0.015	0.1081	0.0016	688	15	667	8	662	9
45	0.53	0.05431	0.00055	0.448	0.008	0.0599	0.0009	384	23	376	6	375	6
46	0.40	0.05541	0.00015	0.462	0.006	0.0605	0.0008	429	6	386	4	379	5
47	0.43	0.05333	0.00030	0.323	0.005	0.0439	0.0006	343	13	284	4	277	4
48	0.44	0.05511	0.00019	0.507	0.004	0.0667	0.0005	417	8	416	3	417	3
49	0.69	0.05442	0.00021	0.492	0.007	0.0656	0.0009	388	9	406	5	410	5
50	0.50	0.05493	0.00013	0.484	0.007	0.0639	0.0009	409	5	401	5	400	5
51	0.94	0.11103	0.00021	5.194	0.070	0.3393	0.0045	1816	3	1851	11	1885	22
52	0.43	0.05212	0.00015	0.317	0.004	0.0441	0.0006	291	7	279	3	278	3
53	0.50	0.07151	0.00009	1.710	0.022	0.1734	0.0022	972	3	1012	8	1032	12
54	0.61	0.05429	0.00025	0.411	0.006	0.0550	0.0008	383	11	350	4	345	5
55	0.79	0.09835	0.00013	4.030	0.045	0.2972	0.0033	1593	2	1640	9	1679	16
56	0.25	0.05253	0.00013	0.327	0.005	0.0451	0.0006	308	6	287	4	285	4
57	0.36	0.05562	0.00020	0.359	0.005	0.0469	0.0007	437	8	312	4	295	4
58	0.30	0.05523	0.00007	0.509	0.008	0.0669	0.0010	421	3	418	5	418	6
59	0.65	0.06550	0.00011	1.206	0.017	0.1335	0.0019	790	4	803	8	808	11
60	0.16	0.05630	0.00015	0.566	0.011	0.0729	0.0014	464	6	455	7	454	9
61	0.39	0.05200	0.00027	0.326	0.005	0.0454	0.0006	285	12	286	3	287	4
62	1.19	0.06497	0.00014	1.120	0.016	0.1250	0.0018	773	5	763	8	760	10
63	0.30	0.05193	0.00019	0.326	0.005	0.0455	0.0006	282	8	286	4	287	4
64	0.29	0.05218	0.00024	0.337	0.005	0.0468	0.0007	293	10	295	4	295	4
65	0.31	0.05248	0.00025	0.334	0.005	0.0462	0.0006	306	11	293	4	291	4
66	0.37	0.05242	0.00012	0.344	0.005	0.0476	0.0007	304	5	300	4	300	4
67	0.46	0.05540	0.00015	0.531	0.008	0.0696	0.0011	428	6	433	5	434	6
68	0.29	0.05214	0.00018	0.327	0.005	0.0455	0.0006	291	8	287	4	287	4
69	0.30	0.06970	0.00012	1.552	0.022	0.1615	0.0023	919	4	951	9	966	13
70	0.66	0.06465	0.00017	1.125	0.023	0.1262	0.0025	763	5	765	11	767	14
71	0.35	0.05212	0.00016	0.357	0.005	0.0497	0.0007	291	7	310	4	313	4
72	0.48	0.06593	0.00010	1.226	0.012	0.1349	0.0014	804	3	812	6	816	8
73	0.42	0.11307	0.00015	5.268	0.065	0.3379	0.0041	1849	2	1863	10	1878	20
74	0.30	0.05205	0.00016	0.332	0.005	0.0462	0.0007	288	7	291	4	292	4
75	1.10	0.06452	0.00021	1.076	0.015	0.1209	0.0017	759	7	741	8	736	10
76	0.80	0.07201	0.00019	1.582	0.022	0.1593	0.0022	986	5	963	9	954	12
77	0.49	0.05241	0.00012	0.314	0.004	0.0435	0.0006	303	5	277	3	274	4
78	0.34	0.06609	0.00009	1.285	0.017	0.1410	0.0018	809	3	839	7	851	10
79	0.34	0.05524	0.00015	0.530	0.008	0.0695	0.0010	422	6	431	5	434	6
80	0.26	0.05221	0.00014	0.339	0.005	0.0471	0.0007	294	6	296	4	297	4
81	0.30	0.05220	0.00011	0.361	0.005	0.0501	0.0007	294	5	313	4	315	4
82	0.41	0.05271	0.00013	0.374	0.005	0.0515	0.0007	316	6	322	4	324	4
83	0.32	0.05263	0.00017	0.346	0.005	0.0477	0.0007	313	7	302	4	301	4
84	0.43	0.08010	0.00011	2.465	0.031	0.2232	0.0028	1199	3	1262	9	1300	15
85	0.32	0.05525	0.00010	0.513	0.007	0.0673	0.0009	423	4	420	5	420	6

表 1 大湾沟剖面沉积岩碎屑锆石U-Pb同位素数据 Table 1 U-Pb dating for detrital zircons from sedimentary rocks in Dawangou section

通过对三个沉积岩样品(Yg050409、Yg050412和Yg050413)分别测定了58个点、85个点和85个点的U-Pb同位素成分，从U-Pb谐和图(图 5)中可以发现，大多数的测定数据在U-Pb谐和图中落在谐和线及其附近。对于Yg050409样品，其锆石U-Pb年龄主要介于244~2101Ma之间，在锆石年龄频率直方图(图 6)中，锆石年龄构成了两个主要的年龄峰值，分别为284Ma和429Ma；对于Yg050412样品，其锆石U-Pb年龄主要介于255~2457Ma之间，从图 6中观察，锆石年龄构成了三个主要的年龄峰值，分别为287Ma、428Ma和771Ma；对于Yg050413样品，其锆石U-Pb年龄主要介于247~2787Ma之间，锆石年龄构成了两个主要的年龄峰值，分别为291Ma和419Ma。

图 5 大湾沟剖面沉积岩样品碎屑锆石U-Pb谐和图 Fig. 5 U-Pb concordia diagrams of zircons from the sedimentary rocks samples in Dawangou section

图 6 大湾沟剖面沉积岩样品碎屑锆石年龄频率直方图 Fig. 6 Histogram of U-Pb ages of detrital zircons from the sedimentary rocks in Dawangou section

三个样品中锆石的Hf同位素分析结果见表 2。对于Yg050409样品，其初始¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值为0.281490~0.282702(加权平均值为0.282274，误差2σ=0.000028)，ε_Hf(t)值变化范围介于-17.6到7.2之间(算数平均值为-6.2)，绝大多数ε_Hf(t)是负值，对应的t_DM^C模式年龄为951~2803Ma。对于Yg050412样品，其初始¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值为0.281267~0.282629(加权平均值为0.282192，误差2σ=0.000020)，ε_Hf(t)值变化范围介于-22.5到11.5之间(算数平均值为-6.2)，绝大多数ε_Hf(t)是负值，对应的t_DM^C模式年龄为1015~3043Ma。对于Yg050413样品，其初始¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值为281180~0.282719(加权平均值为0.282272，误差2σ=0.000022)，ε_Hf(t)值变化范围介于-19.3到6.9之间(算数平均值为-5.1)，绝大多数ε_Hf(t)是负值，对应的t_DM^C模式年龄为1004~3417Ma。三个样品的Hf同位素具有比较好的一致性。

表 2 大湾沟剖面沉积岩碎屑锆石Hf同位素组成 Table 2 Hf isotopic compositions of detrital zircons from sedimentary rocks in Dawangou section

测点号	年龄 (Ma)	¹⁷⁶Yb/¹⁷⁷Hf	¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf	¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf	2σ	ε_Hf(0)	ε_Hf(t)	t_DM^Hf(Ma)	t_DM^C (Ma)	f_Lu/Hf
Yg050409
1	283	0.034424	0.001019	0.282534	0.000026	-8.9	-2.8	1016	1449	-0.97
2	429	0.024292	0.000791	0.282565	0.000021	-7.8	1.5	967	1290	-0.98
3	843	0.041077	0.001320	0.281902	0.000026	-31.2	-13.2	1913	2532	-0.96
4	311	0.043366	0.001327	0.282494	0.000024	-10.3	-3.6	1081	1526	-0.96
5	284	0.028313	0.000904	0.282585	0.000049	-7.1	-0.9	941	1333	-0.97
6	291	0.059561	0.002009	0.282433	0.000041	-12.5	-6.4	1190	1684	-0.94
7	659	0.034699	0.001230	0.282342	0.000024	-15.7	-1.5	1293	1662	-0.96
8	285	0.027347	0.000830	0.282398	0.000033	-13.7	-7.5	1201	1750	-0.98
9	272	0.027547	0.000843	0.282502	0.000053	-10.0	-4.1	1056	1525	-0.97
10	430	0.042868	0.001571	0.282254	0.000033	-18.8	-9.6	1429	1996	-0.95
11	255	0.044744	0.001341	0.282354	0.000033	-15.2	-9.8	1280	1872	-0.96
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Yg050412
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36	434	0.045942	0.001401	0.282481	0.000018	-10.7	-1.5	1102	1486	-0.96
37	1849	0.010243	0.000300	0.281295	0.000017	-52.7	-11.4	2680	3196	-0.99
38	313	0.029643	0.000882	0.282411	0.000019	-13.2	-6.4	1184	1704	-0.97
39	292	0.032866	0.000945	0.282620	0.000025	-5.8	0.5	893	1250	-0.97
40	851	0.030074	0.000932	0.282015	0.000021	-27.2	-8.7	1737	2264	-0.97
41	274	0.051144	0.001693	0.282658	0.000064	-4.5	1.3	857	1184	-0.95
42	434	0.020815	0.000676	0.282352	0.000025	-15.3	-5.9	1260	1761	-0.98
43	297	0.046162	0.001437	0.282507	0.000023	-9.8	-3.5	1067	1508	-0.96
44	315	0.046882	0.001367	0.282563	0.000020	-7.9	-1.1	985	1370	-0.96
45	301	0.033159	0.000991	0.282517	0.000026	-9.5	-3.0	1039	1477	-0.97
46	420	0.036464	0.001118	0.282391	0.000071	-13.9	-4.9	1220	1690	-0.97
47	1199	0.047869	0.001437	0.282102	0.000022	-24.2	1.6	1639	1891	-0.96
注：Hf同位素计算公式参见Long et al.(2010) ，其中，衰变常数 λ=1.867×10^-11a^-1(Söderlund et al., 2004)；球粒陨石的(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_CHUR=0.0336，(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_CHUR=0.282785(Bouvier et al., 2008)；亏损地幔的(¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf)_DM=0.0384，(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_DM=0.28325(Griffin et al., 2000)；地壳¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf平均值为0.015

表 2 大湾沟剖面沉积岩碎屑锆石Hf同位素组成 Table 2 Hf isotopic compositions of detrital zircons from sedimentary rocks in Dawangou section

5 讨论 5.1 沉积岩中碎屑锆石U-Pb年龄对二叠纪地质事件的指示

观察实验结果，不难发现，柯坪地区印干村大湾沟剖面玄武岩的夹层沉积岩的三个样品具有相协调的年龄结果，都体现了塔里木地区几次重要的岩浆事件。其中，三个样品中最年轻的锆石年龄峰值介于284~291Ma之间，与前人(Yang et al., 2006；李勇等，2007；厉子龙等，2008；余星，2009；张达玉等，2010；陈咪咪等，2010；Tian et al., 2010；Yu et al., 2011；Zhang et al., 2012a)对塔里木早二叠世大火成岩省的玄武质岩浆喷发时间的报道相吻合。通过野外观察，本文中的三个沉积岩样品和库普库兹满组和开派兹雷克组玄武岩互层，呈现较好的沉积序列。而其二叠纪沉积岩中锆石的阴极发光图像(图 4)和Th/U比值也说明了它们具岩浆锆石特征，和前人(Yu et al., 2011；Zhang et al., 2012a)报道的玄武岩中的锆石特征相似。此外，三个样品锆石Hf同位素的结果显示，其二叠纪锆石的ε_Hf(t)值主要介于-10~0之间，具有和玄武岩中锆石Hf同位素相似的特征(张达玉等，2010；Zhang et al., 2012a；励音骐，2013)。因此，本文中的样品二叠纪锆石的来源可能为其下伏玄武岩中的锆石。并且按照地层从老到新，即从开派兹雷克组第一层玄武岩之下的沉积岩到开派兹雷克组第五、六层玄武岩之间的夹层沉积岩，碎屑锆石的年龄峰值依次降低，依次为291Ma、287Ma和284Ma(图 6)，很好地体现了塔里木早二叠世玄武岩喷发的间歇性和持续的年轻化趋势。开派兹雷克组第一层玄武岩下的沉积岩(样品Yg050413)中的二叠纪沉积岩中锆石很可能是捕获其下伏库普库兹满组玄武岩中的锆石，所以大湾沟剖面库普库兹曼组玄武岩的喷发时间可能应为291Ma。而从样品Yg050413到Yg050409，记录了开派兹雷克组第一层玄武岩下的沉积岩到开派兹雷克组第六层玄武岩下的沉积岩，沉积岩中二叠纪锆石信息可能指示了开派兹雷克组玄武岩的喷发持续时间较长，从大约290Ma开始至284Ma之间。

5.2 碎屑锆石U-Pb同位素年龄对塔里木板块地质演化历史的指示

塔里木板块自形成以来经历了漫长的地质演化过程，伴随着几次大规模的岩浆活动，其中包括哥伦比亚超大陆的聚合、罗迪尼亚超大陆的聚合和裂解有关的岩浆活动和变质作用。本文中的印干剖面沉积岩的碎屑锆石年龄很好地记录了塔里木板块所经历的地质演化。观察我们的锆石年龄，可以比较清晰的发现，年龄数据除了最年轻的二叠纪年龄外，主要分为以下几组：(1) 420Ma左右；(2) 750~850Ma；(3) 0.9~1.0Ga；(4) 老于1.7Ga。

根据Lu et al.(2008) 、Zhu et al.(2008, 2011)、Zhang et al.(2011, 2012b, c, 2013b)和Ma et al.(2013) 的报道，塔里木板块在古元古代经历了几次地质演化事件，首先，在1.7~2.5Ga之间，尤其是1.8~2.0Ga的地质事件主要与哥伦比亚超大陆的聚合有关。0.9~1.0Ga的锆石年龄记录了罗迪尼亚超大陆的聚合，而750~850Ma的锆石年龄很可能记录了罗迪尼亚超大陆的裂解。张师本等(2003) 、朱筱敏等(2001) 报道了塔里木盆地印干村大湾沟剖面出露一套完整的志留系地层，厚度约400m。因此，不难发现，本文中沉积岩的碎屑锆石年龄很好地反映了塔里木板块的地质演化历史。几组主要的年龄可能分别指示了与哥伦比亚超大陆的裂解、罗迪尼亚超大陆的聚合与裂解相关的岩浆活动及志留系地层的剥蚀与近距离沉积作用。

5.3 碎屑锆石Hf同位素特征及其对源区的指示

对比沉积岩中碎屑锆石的Hf同位素结果发现，三个层位的样品Hf同位素结果基本吻合，由图 7中可知，三个样品都呈现了比较集中的三个序列，即290Ma左右、420Ma左右和750~850Ma。

对于U-Pb年龄为二叠纪的这组锆石，其ε_Hf(t)值绝大多数都落在-10~0的区间，其平均值介于-6.1~-3.7之间，观察图 7可以发现，只有极个别测试结果ε_Hf(t)值大于零，其t_DM^Hf模式年龄多为800~1300Ma之间。根据前人在柯坪地区玄武岩锆石Hf同位素的研究(张达玉等，2010；Zhang et al., 2012a；励音骐，2013)，柯坪地区四十厂剖面库普库兹曼组玄武岩锆石ε_Hf(t)值在-4.84~-0.65之间，认为塔里木大火成岩省二叠纪玄武岩的源区为富集岩石圈地幔；柯坪地区印干剖面库普库兹满组和开派兹雷克组玄武岩的锆石所有的ε_Hf(t)值都是负的，在-6.8~-1.4之间，较老的Hf同位素亏损地幔模式年龄(t_DM^Hf=964~1197 Ma)说明印干地区玄武岩锆石很可能来自古老的富集岩石圈地幔。Zhang et al.(2008) 对塔里木西侧瓦吉里塔格杂岩体中二叠纪石英正长岩样品的锆石Hf同位素进行了研究，结果表明其具有较高的正ε_Hf(t)值(5.3~8.8)，显示了其幔源的成因。本文中的三个样品，二叠纪锆石的ε_Hf(t)值和Hf同位素亏损模式年龄与前人对柯坪地区玄武岩锆石的报道基本吻合，与塔里木地区二叠纪侵入岩有较大差别，说明大湾沟剖面3个沉积岩中的二叠纪碎屑锆石很可能是来自于其下伏玄武岩地层的剥蚀和沉积，从而较好地限定了塔里木早二叠世的岩浆活动时限。而励音骐(2013) 利用塔里木新元古代辉长岩类中的锆石Hf同位素组分来估算塔里木地块岩石圈地幔在早二叠世的Hf同位素特征，认为塔里木地块岩石圈地幔在290Ma时¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值在0.282360~0.282458之间，对应的ε_Hf(t)值介于-8.7~-5.2。而前人文章中玄武岩锆石及本文中二叠世锆石的ε_Hf(t)值和估算的塔里木地块岩石圈地幔在早二叠世的ε_Hf(t)值很接近并且略高于它。因此，认为塔里木二叠纪玄武岩可能是来自富集岩石圈地幔的岩浆源区并混入了少量的软流圈地幔组分。

图 7 大湾沟剖面沉积岩碎屑锆石Hf同位素组成塔里木块体前寒武纪Hf同位素值参考Lu et al., 2008；Ma et al., 2013. DM代表亏损地幔;CHUR代表球粒陨石 Fig. 7 Zircon Hf isotopic features of sedimentary rocks samples from Dawangou section

而本文中，前寒武纪锆石的ε_Hf(t)值分布区间较大，从-22.8~11.5。根据前人对塔里木板块前寒武纪Hf同位素的研究(Lu et al., 2008；Ma et al., 2013)，本文的前寒武纪锆石的ε_Hf(t)数据大部分落在太古代的不同基底区域，记录了古太古代基底、中太古代基底和新太古代新生地壳的信息，剩下少部分前寒武纪锆石具有较高的ε_Hf(t)值，可能是在地质演化过程中，老的锆石经过后期的岩浆热事件的改造，导致其值偏高。

5.4 对塔里木大火成岩省岩浆演化的限定

前人针对塔里木早二叠世的大陆溢流玄武岩已经有了许多报道，使用不同的年代学方法对该区出露的二叠纪的玄武岩或其顶、底部的火成岩取得了一些年代学的数据(Yang et al., 2006；李勇等，2007；厉子龙等，2008；余星，2009；张达玉等，2010；陈咪咪等，2010；Tian et al., 2010；Yu et al., 2011；Zhang et al., 2012a)，由于方法和精度的不同，年龄的结果差别也较大，但是综合近年来最新的测年结果(张达玉等，2010；Yu et al., 2011；Li et al., 2011；Zhang et al., 2012a)，认为塔里木早二叠世大火成岩省的玄武岩喷发时间为290~285Ma之间。本文中，通过测试三组不同层位的沉积岩夹层样品的锆石年代学和Hf同位素组成，试图为玄武岩的喷发时限做更有力的限定。从开派兹雷克组第一层玄武岩的下伏沉积地层到开派兹雷克组第五、六层之间的沉积岩夹层，三组样品的最年轻的锆石峰值依次为291Ma、287Ma和284Ma，这一结果较好地与其从老到新的沉积序列相匹配，且与Yu et al.(2011) 认为印干剖面不同玄武岩层中锆石的年龄从老到新从约290Ma到约288Ma的结晶序列相一致，很好地限定了塔里木大火成岩省的形成时间和下二叠统沉积时间。另外，由于其锆石Hf同位素的组成特征和前人对柯坪地区早二叠世玄武岩的锆石Hf同位素研究相一致，与塔里木盆地边缘地区二叠纪侵入岩的锆石Hf同位素特征及其形成年龄相差较大，因此，我们认为这些沉积岩夹层的碎屑锆石很可能来自其下伏玄武岩层的剥蚀和沉积。也就是说，这些沉积岩样品中获得的二叠纪锆石年龄也指示了大规模玄武岩喷溢事件的时限。可以推测，塔里木早二叠世大火成岩省的大规模玄武岩的喷发事件大约是从291Ma到284Ma之间，且上一次喷溢与下一次喷溢之间存在间歇期随后并接受沉积，间歇期有长有短，可能是因为玄武岩层和沉积岩层的剥蚀程度和沉积程度也不同，整个喷溢事件持续时间相对较长，但基本限定在291~284Ma之间。

6 结论

本文通过研究塔里木盆地柯坪地区印干村大湾沟剖面早二叠世玄武岩中沉积岩夹层碎屑锆石的U-Pb年龄和Hf同位素组成，得到了以下三点认识：

(1) 开派兹雷克组玄武岩层之间三个不同层位的沉积岩锆石U-Pb年龄分布具有较好的一致性，很好地对应于塔里木板块在其地质演化过程中经历了哥伦比亚超大陆的裂解、罗迪尼亚超大陆的聚合与裂解，尤其是较好地记录了最后一期二叠纪的大火成岩省的岩浆事件。

(2) 对碎屑锆石Hf同位素组成研究表明该层位沉积岩的锆石可能大多来自同时期稍早形成的玄武岩层的剥蚀沉积，具有负的ε_Hf(t)值和较老的Hf同位素亏损模式年龄，指示了具有较老的富集岩石圈地幔并混入少量软流圈地幔组分的源区特征。

(3) 通过对印干村大湾沟剖面的三层沉积岩年代学和Hf同位素的研究，它们依次记录了从下二叠统库普库兹满组到开派兹雷克组的地质演化历史，可以推测柯坪地区的大规模溢流玄武岩的喷发时限和接受沉积时间为291~284Ma。

致谢在室内实验过程中得到了中国科学院广州地球化学研究所同位素年代学和地球化学重点实验室陈林丽老师和张乐同学的帮助，浙江大学地球科学系周静同学在样品处理及操作过程中提供了帮助，在此表示感谢。

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岩石学报 2013, Vol. 29 Issue (10): 3369-3388	PDF