岩石学报  2014, Vol. 30 Issue (11): 3357-3365   PDF    
再论塔里木北缘阿克苏蓝片岩的时代和成因环境:来自锆石U-Pb年龄、Hf同位素的新证据
张健1, 张传林2, 李怀坤1, 叶现韬2, 耿建珍1, 周红英1    
1. 天津地质矿产研究所, 天津 300170;
2. 南京地质矿产研究所, 南京 210016
摘要:阿克苏蓝片岩和基性岩墙形成时代和构造背景对认识塔里木地块前寒武纪构造演化以及新元古代超大陆重建具有重要意义.本文通过对含蓝片岩的阿克苏群中变质碎屑岩和侵入阿克苏群的基性岩墙的锆石U-Pb定年及Hf同位素分析表明,(长石)石英片岩中碎屑锆石出现2个明显的统计峰值,较老一组锆石207Pb/206Pb的表面年龄集中在~1.9Ga,并有少量太古代的年龄信息;另一组较年轻锆石206Pb/238U表面年龄峰值为~820Ma,代表阿克苏群的最大沉积年龄.侵入阿克苏群的基性岩墙锆石U-Pb年龄为~760Ma.阿克苏蓝片岩相变质的时间被严格限定在820~760Ma区间内.碎屑锆石Hf同位素地壳模式年龄峰值出现在2.2~2.3Ga,2.6Ga和3.2~3.3Ga.综合本次工作及前人研究成果,表明阿克苏蓝片岩地体是塔里木早前寒武纪基底之上发育起来的大陆边缘岩浆弧.
关键词阿克苏蓝片岩     U-Pb年龄     Lu-Hf同位素     成因环境     塔里木    
Revisit to time and tectonic environment of the Aksu blueschist terrane in northern Tarim, NW China: New evidence from zircon U-Pb age and Hf isotope
ZHANG Jian1, ZHANG ChuanLin2, LI HuaiKun1, YE XianTao2, GENG JianZhen1, ZHOU HongYing1    
1. Tianjin institute of Geology and Mineral Resources, Tianjin 300170, China;
2. Nanjing institute of Geology and Mineral Resources, Nanjing 210016, China
Abstract: It is of significant importance to understand the Precambrian tectonic evolution and reconstruction of the Neoproterozoic supercontinent of Tarim block in northwestern China by the study of the timing and tectonic background of the Aksu blueschist and the mafic dyke swarms intruding it. In this study, we carry out U-Pb dating and Hf isotope analysis on zircons from both the meta-clastic rocks of the Aksu blueschist and the mafic dyke swarms. There are two significant age peaks in the U-Pb age spectra of the detrital zircons from the schist, i.e., the older zircon group concentrates at ~1.9Ga, with minor Archaean component; another group peaking at ~820Ma and representing the oldest deposit time of the Aksu blueschist. The mafic dyke swarms intruding the Aksu blueschist yields a zircon U-Pb age of ~760Ma. Hence, the time of the Aksu blueschist facies metamorphism can be quite precisely defined in the range of 820~760Ma. The peaks of the detrital zircon Hf crust-model age spectra appears at 2.2~2.3Ga, 2.6Ga and 3.2~3.3Ga respectively, implying that Aksu blueschist terrane may be continental margin magmatic arc developed on the Early Precambrian Tarim basement.
Key words: Aksu blueschist     U-Pb age     Lu-Hf isotope     Tectonic environment     Tarim    
1 引言

阿克苏蓝片岩自发现之日起便引起普遍关注(Liou et al., 1989; Nakajima et al., 1990; 陈哲夫等,1993),该蓝片岩被认为是世界上两处保留最完整的前寒武纪蓝片岩之一。一般认为蓝片岩是低温高压条件下形成,是洋壳俯冲消减作用的直接产物,其年代学研究对恢复和重建古板块构造具有关键作用。前人根据大量年代学数据和地层学的约束,将阿克苏蓝片岩的时代划为前寒武纪。在过去的二十年中,地质学家尝试利用各种不同的方法和手段来限定阿克苏蓝片岩的时代问题,一直未获一致的认识(表 1)。早期研究者主要依据野外观察和地层约束,确定蓝片岩为前寒武纪(熊纪斌和王务严,1986; 董申保,1989; Liou et al., 1989)。Nakajima et al.(1990)高振家等(1993)分别报道了该蓝片岩Rb-Sr全岩等时线年龄为698±26Ma和944~962Ma,而Yong et al.(2013)对3件蓝片岩样品Rb-Sr测得等时线年龄分别为895±3Ma、790±1Ma和627±150Ma。依据Rb-Sr等时线年龄很难获得比较统一的认识,究其原因可能是阿克苏蓝片岩地体的峰期变质温度较低(300~400℃)(Liou et al., 1996),Rb-Sr同位素体系未能达到平衡状态(变质碎屑沉积物平衡条件的要求更加苛刻)。Nakajima et al.(1990)报道阿克苏蓝片岩中多硅白云母K-Ar年龄718±22Ma和710±21Ma。Chen et al.(2004)Yong et al.(2013)通过40Ar/39Ar法获得钠质闪石和多硅白云母的年龄分别为870~860Ma和750Ma,虽然K-Ar和40Ar/39Ar分析方法上有相通之处,显然两种方法的年龄差距明显。与此同时,40Ar/39Ar法测试可能遇到的问题是:1)钠质闪石中过剩Ar存在,Chen et al.(2004)获得870~860Ma的年龄值可能偏老;另外Yong et al.(2013)排除多硅白云母中过剩Ar的干扰因素,认为750Ma能够代表阿克苏蓝片岩峰期变质年龄,然而多硅白云母中Ar扩散程度与压力因素有关的实验事实不容忽视(Harrison et al., 2009);2)不同区域的蓝片岩受到的压力不一致(黄文涛等,2009)也可能造成多硅白云母Ar年龄多解。无论是Rb-Sr还是K-Ar(包括40Ar/39Ar)同位素分析存在或多或少的前提条件,这制约了利用Rb-Sr和K-Ar(包括40Ar/39Ar)年龄对阿克苏蓝片岩形成时代的准确判断。

表 1 与阿克苏蓝片岩相关的同位素年龄Table 1 The isotope ages related with the Aksu blueschist

锆石U-Pb同位素体系具有较高的封闭温度和物理、化学稳定性以及抗干扰能力,即使经历多次地质事件后,在风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩过程以及低级变质作用下基本不受扰动,并保留其形成时的特征。在研究沉积岩物源,沉积时代以及区域岩浆事件等方面具有其它同位素研究方法不可比拟的优势。,本文样品采自阿克苏蓝片岩体中浅变质相的绿片岩,其碎屑锆石受到外界环境的影响因素可以忽略,因此利用绿片岩中碎屑锆石U-Pb年代学研究获得锆石的最小年龄即为阿克苏蓝片岩体的最大沉积年龄具有可靠的理论依据。近十年来多篇文献报道了关于阿克苏群以及侵入其中的基性岩墙的锆石U-Pb年代学数据,但是对其年龄的认识仍未取得一致意见。综合前人的研究成果,对阿克苏蓝片岩时代的分歧归纳出两种不同的认识:1)阿克苏蓝片岩形成时间早于750Ma,约束其年龄下限的基性岩墙与Rodinia超大陆裂解有关(Chen et al., 2004; Xu et al., 2005; Huang et al., 2005; Zhan et al., 2007; 张传林等,2012; 王飞等,2010);2)阿克苏蓝片岩地体变质事件发生在730~600Ma,是冈瓦那超大陆汇聚过程中的产物(属于泛非造山事件)(Turner et al., 2010; Zhu et al., 2011; Ge et al., 2012)。对阿克苏蓝片岩原岩沉积时代及蓝片岩相变质事件发生的时间认识上的差异,直接导致了对塔里木前寒武纪构造演化认识上的根本分歧。众所周知,Rodinia超大陆的裂解过程也是Gondwana大陆的汇聚过程(Li et al., 19962008)。因此,对阿克苏蓝片岩时代的准确厘定,不仅对研究塔里木前寒武纪构造演化具提供重要线索,而且对塔里木在全球性的超大陆事件中的岩浆-变质-构造响应具有科学意义。

本文对阿克苏群的碎屑锆石和基性岩墙的锆石进行U-Pb年代学测试,对阿克苏蓝片岩的形成时限提供新的制约,并结合锆石Hf同位素特征探讨其成因环境。 2 区域地质背景

塔里木地块是我国三大主要陆块之一(塔里木、华南、华北),在中国乃至亚洲大地构造格架中具有重要的地位。相比华北、华南地块,对塔里木地块的前寒武纪的研究程度相对较低。塔里木地块具有典型的双层结构,有完整的前南华纪基底并且发育了良好的南华纪-寒武纪盖层沉积(高振家等,1985; Xu et al., 2005; Lu et al., 2008; Long et al., 2010; Zhang et al., 2013)。塔里木绝大部分地区被中、新生代沉积盆地所覆盖,前寒武纪岩石主要出露在塔里木地块边缘的几个隆起区。这些前寒武纪岩石记录了塔里木地块早期复杂的构造演化历史,包括新太古代末期初始大陆地壳演化、古元古代晚期和中元古代晚期-新元古代早期的两次造山事件以及新元古代大陆裂解(Lu et al., 2008; Zhang et al., 2013)。其中新元古代构造事件因与全球性的Rodinia超大陆的汇聚及随后的裂解过程有关备受关注(Liou et al., 1996; Zhang et al., 2013)。

阿克苏蓝片岩地体位于塔里木盆地西北缘(图 1a),主要的岩石组成为蓝片岩-绿片岩系列,统称阿克苏群(图 1b)。主要由强烈片理化的绿泥石-黑硬绿泥石石墨片岩、黑硬绿泥石-多硅白云母片岩、绿片岩、蓝片岩以及少量的石英岩、变铁质岩组成,矿物组合研究显示蓝片岩经历了300~400℃和4~6kbar的P-T变质作用(Liou et al., 1996; Zhang et al., 1999)。阿克苏蓝片岩地体被一系列的NW-SE向的基性岩脉切穿,但岩脉未侵入到不整合在阿克苏群之上的苏盖特布拉克组砂岩中。

图 1 新疆塔里木西北缘阿克苏地区地质构造简图和采样点位置(a,据Zhu et al., 2009略修改;b,据Zhang et al., 1999) Fig. 1 The geological and tectonic sketch map of the Aksu area on the north-western margin of the Tarim block,Xinjiang,China,showing the sampling sites(a,modified from Zhu et al., 2009; b,after Zhang et al., 1999)

由于强烈的褶皱变形作用,阿克苏群内部各种不同岩石往往是反复交替出现的。总体上阿克苏蓝片岩地体西北部是基性片岩与沉积变质片岩,在剖面尺度上互层;而蓝片岩地体的南东部靠近岩体和苏盖特布拉克组不整合面,仅见沉积变质片岩。基性片岩中一般表现为几厘米厚的绿片岩和蓝片岩紧密互层产出,有时蓝片岩缺失而仅有绿片岩。基性片岩中普遍含有变质出溶成因的浅色层,后者在薄片尺度下平行片理产出。沉积变质片岩一般表现为砂质片岩和泥质片岩的交替产出,有时可见砂质片岩和泥质片岩的紧密互层。在基性片岩和沉积变质片岩中,大量产出钠长石石英脉体,宽度几毫米至几十厘米,大部分平行片理面,与片岩紧密互层。前人认为这些条带是在变质过程中由变质热液产生的(熊纪斌和王务实,1986)。 3 样品采集及分析方法

本文进行锆石U-Pb定年样品4件,锆石Lu-Hf同位素测试样品3件。详细采样位置、岩石类型及地理坐标见表 2

表 2 U-Pb和Lu-Hf同位素测试样品采样点位置和岩石特征Table 2 Geographical position and petrographical characteristics of samples for U-Pb and Lu-Hf isotope analysis

样品破碎后手工淘洗分离出重砂矿物,经磁选和电磁选后,在双目镜下挑出锆石。3件样品(AKS02、AKS03和AKS04)选出的锆石均大于1000粒,辉长岩样品(AKS01)中选出的锆石大约200粒。选取代表性锆石制靶后通过显微镜透射光和反射光照相,并在中国地质科学院地质研究所离子探针中心对锆石进行了阴极发光(CL image)和背散射(BSE)成像分析,对锆石内部结构进行研究。U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析在天津地质矿产研究所实验室的193nm激光剥蚀系统(New Wave)和多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS,Neptune)上完成。

U-Pb年代学测试方法见文献(李怀坤等,2010)。采用GJ-1作为外部标准校正锆石的U、Th和Pb同位素分馏;采用NIST610玻璃作为标样计算锆石中U、Th和Pb含量;采用208Pb校正法进行普通铅校正(Andersen,2002);利用ICPMSDataCal程序(Liu et al., 2010)和Isoplot程序(Ludwig,2003)进行数据处理。Lu-Hf同位素分析方法和同位素分馏校正参见参考文献(Wu et al., 2006; 耿建珍等,2011)。绝大多数Hf同位素测试均为经过年龄测试的目标锆石,尽管有少数点是没有经过年龄测试的锆石,但这些锆石和经过年龄测试的锆石无论在结构还是形态上都是一致的,可以比较可靠地推断出其年龄。锆石U-Pb年龄测试及Hf同位素测试结果见电子版数据表(附表 1 AKS02、AKS03和AKS04碎屑锆石U-Pb数据;附表 2 AKS01基性岩墙锆石U-Pb数据;附表 3 AKS02、AKS03和AKS04碎屑锆石Lu-Hf数据)(读者也可通过电子邮件向作者获得原始数据)。

附表 1 AKS02、AKS03和AKS04碎屑锆石U-Pb数据 Table 1 Appendix U-Pb dating results of detrital zircon samples AKS02,AKS03 and AKS04

附表 2 AKS01基性岩墙锆石U-Pb数据表 Appendix Table 2 U-Pb dating results of zircon sample AKS01 from mafic dyke

附表 3 AKS02、AKS03和AKS04碎屑锆石Lu-Hf数据表 Appendix Table 3 Lu-Hf isotope results of detrital zircon samples AKS02, AKS03 and AKS04
4 分析结果 4.1 阿克苏群碎屑锆石U-Pb年龄

本次所测试的3件样品(AKS02、AKS03和AKS04)的锆石共336个测点。3件样品的锆石阴极发光图像(图 2)和年龄分布特征一致(图 3和附表 1),因此可将它们放在一起分析讨论。

图 2 阿克苏群碎屑锆石阴极发光图像 Fig. 2 Cathodeluminescence images of detrital zircons from Aksu Group

图 3 阿克苏蓝片岩碎屑锆石U-Pb年龄谐和图 Fig. 3 U-Pb concordia diagrams of zircons from the Aksu blueschists

阿克苏变质碎屑岩的锆石明显地分成两种不同类型(图 2)。第一类具有碎屑锆石特征,呈他形,具有一定的磨圆度,推测与该类锆石从其源岩中剥蚀出来并在搬运过程中遭受磨蚀有关。锆石阴极发光的亮度较暗,大部分锆石具有核-幔结构特征。此类锆石晶体受到蜕晶化作用的影响晶格遭受较强的破坏,U-Pb同位素体系容易受到构造热事件的影响,U-Pb同位素测试结果显示不同程度放射成因Pb丢失。对于遭受铅丢失的锆石,其U-Pb同位素三组表面年龄的关系是(207Pb/206Pb)表面年龄>(207Pb/235U)表面年龄>(206Pb/238Pb)表面年龄,锆石的207Pb/206Pb年龄最接近其真实形成年龄(Compston et al., 1984; Mezger et al., 1997)。3件锆石样品的207Pb/206Pb年龄值分布范围为0.9~3.7Ga(图 3a,c,e)主要的峰值出现在2.0~1.8Ga和2.5Ga(图 4)。我们注意到,部分有严重Pb丢失的锆石,206Pb/238U表面年龄在800~820Ma之间,甚至出现低于800Ma的206Pb/238U表面年龄。第二类自形程度高,大部分锆石为柱状晶形,长宽比在2~4之间,粒度为40~90μm,阴极发光的亮度较强,锆石具有振荡生长环带,显示岩浆锆石的特征(图 2)。U-Pb同位素测试结果显示该类锆石中含有低的、不等量的普通Pb,表现为数据点在谐和图上分布在近平行于207Pb/235U坐标轴的一条线上。3件样品的206Pb/238U表面年龄加权平均值分别为822±3Ma(AKS02),824±2Ma(AKS03)和825±2Ma(AKS04)(图 3b,d,f),三者的年龄结果在误差范围内完全一致。

图 4 阿克苏蓝片岩碎屑锆石U-Pb年龄谱 Fig. 4 U-Pb age spectra of detrital zircons from the Aksu blueschists
4.2 基性岩墙锆石U-Pb年龄

基性岩墙样品(AKS01)锆石呈半自形长柱状(图 5),无色半透明,粒度30~100μm,内部发育较多的裂隙。基性岩墙锆石的一个显著特点:其U和Th含量高,使得退晶化程度严重,有不同程度的Pb丢失现象,Th/U比值均大于1(附表 2)。测得的锆石U-Pb同位素数据点在谐和图上构成一条线性较好的不一致线,其与谐和线的上交点年龄为757.1±8.9Ma(n=33;MSWD=2.4)。

图 5 侵入阿克苏蓝片岩的基性岩墙(AKS01)锆石BSE图像和U-Pb谐和图 Fig. 5 BSE photo and U-Pb concordia diagram of zircons from the mafic dyke(AKS01)intruding the Aksu blueschists
4.3 锆石Hf同位素

AKS02、AKS03和AKS04三个样品的碎屑锆石均具有极低的Lu/Hf值,介于0~0.00348之间(附表 3),大部分锆石(约96%)小于0.002,表明锆石在形成之后具有极低量的放射成因Hf积累。在计算Lu-Hf同位素的相关参数时,对不同类型的锆石采用不同的年龄:如果是谐和年龄,采用206Pb/238U表面年龄;如果具有显著的Pb丢失,则采用207Pb/206Pb表面年龄。样品AKS02锆石的176Hf/177Hf初始值为0.28132~0.28241(n=43),εHf(t)值为-15.7~5.6。样品AKS03锆石的176Hf/177Hf的初始值为0.28136~0.28239(n=49),εHf(t)值为-18.5~4.4。样品AKS04锆石的176Hf/177Hf的初始值为0.28119~0.28248(n=51),εHf(t)值为-21.6~10.3。从计算结果分析,3件样品的年龄在820~830Ma的锆石Hf同位素特征类似(图 6a),εHf(t)值变化范围大,其Hf同位素的地壳模式年龄(吴福元等,2007)范围集中在1.4~4.0Ga,少量在1.4Ga以下,模式年龄统计图中出现了三个明显的峰值,分别是2.2~2.3Ga,2.6Ga和3.2~3.3Ga(图 6b)。

图 6 阿克苏蓝片岩碎屑锆石Lu-Hf同位素
图(b)中趋势线为塔里木克拉通基底趋势线,根据Long et al., 2010; Zhang et al., 2013
Fig. 6 Lu-Hf isotope characteristics of detrital zircons from the Aksu blueschists
Tarim Craton basement trend in Fig. 6b after Long et al., 2010; Zhang et al., 2013
5 讨论 5.1 再论阿克苏群的沉积时代及蓝片岩相变质的时间

阿克苏群蓝片岩、基性岩墙及不整合在其上的新元古界形成时代,长期以来是研究塔里木前寒武纪的学者们争议的热点问题之一。本文对含蓝片岩的阿克苏群样品AKS02、AKS03和AKS04中共计336颗碎屑锆石进行年代学测试,年龄主要分布在820~2500Ma范围内。3件样品的年龄分布特征一致,因此可以将它们合并讨论。综合分析阴极发光和同位素年龄结果,很明显地识别出两组类型的锆石:较老的一组锆石年龄主要分布在2.5~1.8Ga,明显的峰值处于2.0~1.8Ga,2.1Ga,2.3Ga和2.5Ga;较年轻的一组年龄在830~820Ma范围内。2.0~1.8Ga范围内的锆石年龄谱峰最强,与Zhu et al.(2011)He et al.(2012)Ma et al.(2013)的测试结果一致,可能代表对全球哥伦比亚超大陆事件的响应。

研究表明,阿克苏群是一套经历了蓝片岩相变质的火山-沉积岩系(Liou et al., 1996; Zhu et al., 2011),其中蓝片岩的原岩是基性火山岩(Liou et al., 1996);依据Zhu et al.(2011)的分析,碎屑岩中含有大量的火山物质。我们注意到,本次测试的3件碎屑岩样品,新元古代~820Ma的碎屑锆石为自形晶,具有明显的振荡环带,大部分锆石Th/U比值大于0.4(范围在0.3~4,大部分值接近于1)。具有典型的岩浆锆石特点,指示其源自火成岩蚀源区或者是火山岩结晶锆石,锆石晶体的自形程度高反映其碎屑近距离搬运的特征,暗示来自较近的源区,根据锆石阴极发光图像和高Th/U比值分析,锆石未受到变质作用的影响,本文获得阿克苏蓝片岩中碎屑锆石的最小年龄为820Ma,代表阿克苏蓝片岩形成时代的上限。另一种可能的情况是,这些锆石直接来自当时的火山岩,代表了阿克苏群的沉积年龄。这一推测不仅和锆石的特征吻合,而且~820Ma的锆石集中出现,也从侧面支持了这一推测,因为如果来自剥蚀源区,其年龄一般会分布在一个比较大的范围,如1.8~2.5Ga的锆石。Zhu et al.(2011)曾经对阿克苏群变质碎屑岩锆石进行系统的年代学研究,获得最年轻的锆石206Pb/238U表面年龄为730Ma,推测阿克苏群的形成时间晚于730Ma,与Gondwana超大陆会聚过程联系起来。这一结论显然与我们的资料相矛盾。Zhang et al.(2013)张传林等(2012)Zhu et al.(2011)的年龄数据(n=242)做了重新分析,结果表明大多数集中在785Ma和843Ma两个阶段,大约有10%的年龄数据在780~730Ma范围,Zhang et al.(2013)认为这些年轻的锆石可能是变质成因的;本文报道的阿克苏群碎屑锆石U-Pb年龄谱图中不存在780~730Ma范围数据,这可能主要是因为Zhu et al.(2011)的测试对象和本文不同,在不同层位(或不同采样点)采集的样品中的碎屑锆石群的特点会有不同程度的差异,它取决于源区的岩石组成,Zhu et al.(2011)采集的样品锆石可能由于受后期事件的影响导致部分锆石发生铅丢失或U-Pb体系重设,从而给出较小的年龄值。

对阿克苏群的时代一个最重要也是最直接的约束是侵入其中的基性岩墙的锆石年龄。尽管部分学者认为硅酸不饱和岩浆中不可能结晶出同期的锆石,因而一般将基性岩中的锆石划定为捕获锆石,但是金伯利岩、碱性玄武岩、煌斑岩中却常见同岩浆锆石。硅酸不饱和岩石中的同岩浆锆石并不是从熔体中晶出的,可能是流体中析出的产物(梁涛等,2010)。阿克苏基性岩墙具有富碱(Liou et al., 1996)、富Ti特征(Zhang et al., 2009),出现同岩浆锆石属于正常现象(罗照华等,2006)。Chen et al.(2004)报道了切穿阿克苏群面理且没有变质变形的阿克苏基性岩墙群锆石U-Pb年龄为803±31Ma,其后这一年龄被修正为781±24Ma(Zhan et al., 2007)。这两组年龄值虽然具有一定的指示意义,但是二者误差偏大,用这两组年龄值约束阿克苏群的时限难以被地质学家广泛地认可。Zhang et al.(2009)从侵入蓝片岩的基性岩墙中获得锆石U-Pb年龄是759±7Ma,这一结果比先前文献报道的基性岩墙群年龄的精度要高得多,并与Chen et al.(2004)Zhan et al.(2007)报道的年龄在误差范围内一致。Zhang et al.(2009)根据锆石的形态和高Th/U比值的特点,认为759±7Ma年龄代表了阿克苏基性岩墙的年龄,表明阿克苏蓝片岩的形成年龄不晚于760Ma。然而,Zhu et al.(2011)认为Zhang et al.(2009)获得基性岩墙的年龄是捕获锆石年龄,因为这一年龄和Zhu等测试的阿克苏群碎屑锆石的年龄出现严重的矛盾。因此,我们可以做出两种推测:1)Zhu et al.(2011)的测试结果及解释是正确的,Zhang et al.(2009)获得的基性岩墙的年龄确实是捕获锆石的年龄;2)Zhang et al.(2009)获得的基性岩墙锆石SHRIMP年龄是岩墙形成年龄。作者对本文分析的基性岩墙的锆石和Zhang et al.(2009)得到的数据进行对比,发现二者年龄结果均为~760Ma,在误差范围内是一致的,锆石具有明显的基性岩浆结晶形成的锆石特点;但二者采样点不同(分别为41°11′09″N,80°04′24″E和41°14′09″N,87°55′25″E),最大的区别在于U、Th和Pb含量(一个数量级的差别:本文U含量1800×10-6~4800×10-6Zhang et al., 2009的样品在500×10-6以下)。由于U含量高,锆石晶体晶格受到强烈的放射性破坏,从而容易造成普通铅混入或者铅丢失(White et al., 2012)。本文阿克苏基性岩锆石存在铅丢失现象,但不一致线的上交点年龄和206Pb/207Pb表面年龄~760Ma可以代表其真实年龄,这与Zhang et al.(2009)获得的SHRIMP结果相互验证。

本文获得阿克苏群变质碎屑岩最年轻锆石年龄集中在820Ma。如前所述,这一年龄很可能代表了阿克苏群的沉积年龄。侵入阿克苏群的基性岩墙的年龄(760Ma)和变质碎屑岩锆石U-Pb年龄共同对阿克苏群蓝片岩相变质作用发生的时间提供了良好的约束——我们认为可以将蓝片岩发生低温高压变质事件的时间严格限定在820~760Ma之间。 5.2 阿克苏蓝片岩的成因环境

前人尝试不同的方法和对象,来判别阿克苏蓝片岩形成的构造环境。3件样品的锆石Hf同位素分析表明,820Ma的锆石有异常宽的εHf(t)值(-20~10,极少数点低于-20)。尤其重要的是,从Hf同位素组成看,εHf(t=820Ma)从-20到10之间几乎是连续变化(图 6a),表明原始岩浆来自壳幔混合形成的母岩浆,有显著的亏损地幔物质的加入,这与大陆边缘弧环境的岩浆岩相似。锆石的Hf二阶段模式年龄峰值出现在2.1~2.3Ga,2.6Ga和3.2~3.3Ga(图 6b),其中较老的碎屑锆石Hf模式年龄峰值在3.2~3.3Ga。Long et al.(2012)Zhang et al.(2013)获得塔里木克拉通前寒武纪基底的Hf地壳模式年龄主要集中在2.6Ga和3.2Ga(图 6b),其中3.2Ga为塔里木基底的特征峰,与本文结果一致。与塔里木克拉通Hf模式年龄趋势对比,本文~820Ma的锆石既包含塔里木克拉通基底的特征,又有亏损地幔物质加入的信息。结合阿克苏群蓝片岩体的岩石组合,推测阿克苏蓝片岩地体的形成背景应该是在塔里木早前寒武纪基底之上发育起来的一个大陆边缘岩浆弧,且与Zhu et al.(2011)的岩石地球化学特征判别一致。另外,Cawood et al.(2012)研究发现碎屑锆石年龄谱峰与构造环境具有相关性,锆石年龄谱峰的位置和强度可以反映不同的成因环境。阿克苏群碎屑锆石年龄谱(图 4)支持其形成于火山弧环境的判断。 6 结论

综上,我们得出以下结论:

(1)新获得的锆石U-Pb年龄表明,塔里木西北缘阿克苏群中的变质火山碎屑岩锆石具有两组年龄:较老的一组的年龄分散于2.5~1.8Ga;另一组集中在~820Ma。结合820Ma锆石的特征,我们推测这一年龄可能代表了阿克苏群的沉积年龄;

(2)侵入阿克苏群的基性岩墙的锆石U-Pb年龄为~760Ma。基于本项研究结果,我们可以将阿克苏群发生蓝片岩相变质的时间严格限定在820~760Ma,阿克苏群蓝片岩相变质与“泛非事件”无关。

(3)阿克苏群的岩石组合和锆石Lu-Hf同位素组成指示阿克苏蓝片岩体是发育在塔里木早前寒武纪基底之上的一个大陆边缘岩浆弧。

致谢  喻学惠教授、罗照华教授对本文的关心和指导,游振东教授和三位匿名审稿人对本文初稿提出建设性意见,谨致谢忱!
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