东准噶尔乌尊塔格辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地质地球化学特征及构造意义

来源 :新疆地质 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kokwok
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘  要:乌尊塔格辉长岩位于东准噶尔地区卡拉麦里造山带东段,卡拉麦里蛇绿混杂岩带北侧。岩性为辉长岩、石英闪长岩。岩石化学成分显示,辉长岩具高Al2O3(18.87%~14.11%)、CaO(8.64%~12.35%),低碱K2O(0.34%~0.86%)、Na2O(1.68%~3.08%)、P2O5(0.06%~0.20%)和TiO2(0.96%~1.76%)特征。岩石具弱富集大离子亲石元素Rb,K,Sr,Ba,显著亏损Nb,Ta,反映源区为受俯冲流体交代改造的岩石圈地幔。锆石LA-ICP-MS测年结果表明,辉长岩形成年龄为(337±17)Ma(MSWD=2.3,n=6)。结合地质背景认为,乌尊塔格辉长岩形成于俯冲结束之后挤压环境向拉张环境过渡的构造环境。
  关键词:东准噶尔;辉长岩;年代学;地球化学
  卡拉麦里造山带位于东准噶尔东北缘,NWW向蛇绿混杂岩带断续分布其中。区内广泛出露晚古生代后碰撞岩浆岩[1-6],大面积分布的晚古生代中酸性侵入岩为研究东准噶尔地区构造演化提供了大量依据,造山带基性侵入体零星出露。本文拟对东准噶尔卡拉麦里造山带乌尊塔格一带辉长岩进行研究,通过对乌尊塔格辉长岩年代学、地球化学研究,探讨岩石成因及构造背景,为研究东准噶尔地区构造演化特征提供新证据。
  1  地质背景及岩石学特征
  研究区位于准噶盆地东缘卡拉麦里山一带,构造上处于准噶尔弧盆系与准噶尔-吐哈地块交汇处,卡拉麦里深大断裂通过研究区,构成二者分界线(图1-a)。区内出露有著名的卡拉麦里蛇绿混杂岩[7-12],构成东准噶尔一条重要的缝合带。区内出露地层由老到新为早寒武世老君庙岩群,主要岩性为石英片岩、绿片岩;志留纪地层白山包组主要岩性为一套细碎屑岩沉积夹少量砂砾岩;红柳沟组主要岩性为一套细碎屑岩沉积夹少量火山碎屑岩及熔岩;泥盆纪地层主要为卡拉麦里组,主要岩性为一套细碎屑岩沉积夹少量砂砾岩;江孜尔库都克组主要岩性为一套碎屑岩沉积夹少量火山碎屑岩及熔岩;石炭纪地层主要为巴塔玛依内山组,主要岩性为一套火山熔岩夹火山碎屑岩组合;六棵树组主要岩性为一套细碎屑岩组合夹火山碎屑岩;石钱滩组主要岩性为一套细碎岩岩夹灰岩及泥岩(图1-b)。
  乌尊塔格辉长岩分布在卡拉麦里断裂带北部,呈小岩株出露,侵入晚泥盆—早石炭世江孜爾库都克组,被晚石炭世正长花岗岩和早石炭世晚期英云闪长岩侵入(图1-c)。岩体与围岩外接触带发育不同程度角岩化,角岩化带宽50~100 m,内接触带见大量地层捕虏体,岩体不同程度受到捕虏体的混染。捕虏体主要呈棱角-次棱角状,与寄主岩石间界线清晰,捕虏体可见明显暗化的被烘烤特征。与晚石炭世正长花岗岩体接触带附近,岩石绿泥石化、绿帘石化明显较强。受卡拉麦里断裂影响,岩石碎裂岩化发育,节理发育,沿节理缝发育弱绿帘石化、弱钾化等蚀变。
  辉长岩  岩石呈深灰绿色,中细粒辉长结构,块状构造。岩石由斜长石、辉石、钛铁矿组成。斜长石呈自形长板状,粒径0.24~1.85 mm,含量64%,具轻度泥化,裂理中分布阳起石,为基性斜长石,斜长石间分布半自形-自形粒状、柱状辉石。辉石粒径0.4~3.2 mm,含量约35%,具阳起石化,有少量残留辉石残晶,少量斜长石之间分布少量有微粒状石英。钛铁矿呈半自形板状,较均匀分布于斜长石、辉石之间。
  石英闪长岩  岩石呈浅灰白色,具中细粒不等粒结构,块状构造。岩石由斜长石、石英和暗色矿物组成。斜长石含量57%~78%,呈半自形板状,粒径0.4~2.0 mm,聚片双晶发育,轻度绢云母化、隐晶绿帘石化、绿泥石化;石英含量5%~15%,呈他形粒状,粒径0.3~1.6 mm,波状消光;暗色矿物主要为角闪石,含量13%~35%,呈半自形柱状,粒径0.3~1.3 mm,部分被绿泥石化、阳起石化。个别岩石中有少量普通角闪石、辉石、钾长石等,呈不规则状微裂隙分布,内充填绿帘石,宽约0.1~0.5 mm。
  2  锆石U-Pb年龄
  乌尊塔格辉长岩中采集1件同位素测年样品, 采样位置为北纬44°35′22″、东经91°9′42″,选取岩性为辉长岩,新鲜并具代表性,采集于岩体近中心。对选取的辉长岩样品做锆石U-Pb定年分析,样品破碎锆石挑选由河北省区域地质矿产调查研究所完成,阴极发光显微照相由北京锆年领航科技有限公司完成,锆石U-Pb同位素分析在中国地质大学(北京)实验室的激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)上进行,同位素组成用国际标准锆石91500作为外标,激光光束束斑直径32 μm。锆石测定点的Pb 同位素比值、U-Pb 表面年龄和 U-Th-Pb 含量采用ICPMSDataCal 程序和 Isoplot 程序进行数据处理[13-14]。
  乌尊塔格辉长岩选取的锆石为浅黄-无色、透明呈长柱状自形晶体,柱状长宽比为1∶1~2.5∶1,锆石粒径60~120 μm。阴极发光图像上(图2),锆石韵律环带结构清晰,具岩浆成因锆石特征。辉长岩6颗锆石Th含量为1.89×10-6~16.71×10-6,U含量为8.71×10-6~36.60×10-6,样品锆石均具较高的Th/U比值,为0.19~0.55(表1),属典型岩浆成因[15]。辉长岩6颗锆石年龄均落在谐和线上及附近,加权平均206Pb/238U年龄为(337±17)Ma,MSWD=2.3。按最新国际地质年表中最新划分方案,属早石炭世晚期(图3)。
  3  岩石地球化学特征
  3.1  主量元素地球化学特征
  乌尊塔格辉长岩主量、 稀土和微量元素分析结果列于表 2。乌尊塔格辉长岩SiO2值变化于44.99%~48.52%,Al2O3含量14.11%~18.87%,K2O含量为 0.34%~0.86%,Na2O含量21.68%~3.08%,CaO含量8.64%~12.35%,岩石全碱(K2O+Na2O)含量2.02%~3.94%,MgO和TFe2O3含量分别为6.70%~7.66%,11.14%~15.02%。里特曼指数σ为1.36~2.88,小于3.3,Mg#为47.2~54.4,接近但低于原生玄武质岩浆成分(Mg#=65) ,反映了幔源岩浆分异演化的特点。在硅碱图中(图4-a),岩石样品均投在亚碱性系列区域,主要位于辉长岩区,少部分落入橄榄辉长岩区。在Ta/Yb~Th/Yb图解中(图4-b),样品均落入钙碱性系列。   3.2  微量元素地球化学特征
  乌尊塔格辉长岩稀土总量∑REE=23.29×10-6~53.91×10-6,LREE为17.00×10-6~39.35×10-6,HREE为6.29×10-6~14.56×10-6,轻重稀土元素LREE/HREE比值为2.70~3.20,(La/Yb)N和(La/Sm)N分别为1.83~2.61和1.03~1.34,(Gd/Yb)N为1.49~1.85,表明轻、重稀土分馏程度相对较强,轻稀土、重稀土内部元素间的分馏程度较弱,呈轻稀土元素LREE略富集、重稀土元素HREE较平坦的右倾型分布模式。δEu具相对明显的正异常(除一个橄榄辉长岩样品的δEu=0.74,其它δEu=1.03~1.10),可能是由于岩体中发生的斜长石堆晶所致(图5-a)。微量元素原始地幔标准化蛛网图上(图5-b),辉长岩岩体的所有样品均具相似的分布型式,大离子亲石元素(LILE) Rb,K,Sr,Ba明显富集,Sr的富集与辉长岩中大量存在斜长石有关,高场强元素(HFSE)Nb,Ta相对亏损,Ti元素相对富集。
  4  讨论
  4.1  岩石成因
  乌尊塔格北辉长岩SiO2含量低,Mg#偏高,接近幔源玄武质原生岩浆镁质范围,可能是部分熔融成因。在La/Sm-La图解中(图6-a),辉长岩类岩石呈直线型正斜率平行部分熔融演化趋势。球粒陨石标准化稀土元素分布曲线图解中,乌尊塔格北辉长岩具E-MORB相似的分布曲线,原始地幔标准化微量元素蜘蛛网图中辉长岩LILE富集,HFSE亏损,其中Nb=0.8~2.2×10-6,均值11.2×10-6,低于N-MORB的2.33×10-6,Ta=0.05~0.10×10-6,均值0.07×10-6,低于N-MORB的0.132×10-6。岩浆运移过程中地壳物质的加入富集LREE和LILE,亏损Ti、Nb和Ta,辉长岩中Ta,Nb含量远小于地壳中两者的含量(Nb=8×10-6,Ta=0.7×10-6)。Lu/Y=0.014×10-6~0.017×10-6,低于大陆地壳的分布范围0.16~0.18[20],排除了地壳物质加入的可能。
  原始地幔和MORB的Nb/La值大于1.0,大陆地壳平均值Nb/La为0.7左右。样品Nb/La值为0.27~0.37,低于大陆地壳平均值,且结晶分异不会导致 Nb/La值降低(Nb比La更不相容),再次说明地壳混染不是主导因素,主要是由于地幔源区受到俯冲流体的交代所致。La/Ba-La/Nb图解中(图6-b),同样指示岩浆源区为俯冲改造的岩石圈地幔[21]。
  岩石富集LILE和LREE,亏损Nb,Ta等HFSE,可能是由于源区存在俯冲板块派生的富水流体交代或较弱的地壳混染作用所致。LILE/HFSE比值能很好地反映源区性质,源于软流圈地幔的玄武岩La/Nb<1.5[22],La/Ta<22[23],岩石圈地幔来源的玄武岩与之相反。乌尊塔格辉长岩的La/Nb值为2.90~3.56、La/Ta值为41.43~66.00,两者比值分别大于1.5和22。上述特征再次显示了本期岩石富集岩石圈地幔源区特征。综上所述,乌尊塔格辉长岩为来源于俯冲改造的岩石圈地幔的玄武岩发生部分熔融所致。
  4.2  构造环境
  岩体主要岩石类型为细晶辉长岩,具细晶辉长结构,表明岩浆侵位深度较浅。Mg#指数低于原生岩浆Mg#值范围,表明岩浆经一定程度的部分熔融作用。稀土元素分布模式呈右倾型,富集LREE,微量元素明显富集K,Rb,Sr,Ba等大离子亲石元素,亏损Nb,Ta,Ti,P等高场强元素。放射性生热元素Th,U也显示出一定程度亏损,总体类似于板内玄武岩地球化学特征。在2Nb-Zr/4-Y图解和Zr-Zr/Y图解中(图7-a,7-b),样品具从岛弧玄武岩向板内玄武岩过渡趋势,表明乌尊塔格北辉长岩形成于多种构造体制转折期,可能形成于俯冲结束之后从挤压环境向拉张环境过渡的构造环境。
  5  结论
  (1)乌尊塔格辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(337±17)Ma,MSWD=2.3,为早石炭世晚期岩浆活动产物。
  (2)烏尊塔格辉长岩形成于受俯冲改造的岩石圈地幔的玄武岩发生部分熔融,且上升过程中未受到地壳物质的明显混染。
  (3)乌尊塔格辉长岩形成具有岛弧玄武岩向板内玄武岩过渡特征,可能形成于俯冲结束之后从挤压环境向拉张环境过渡的构造环境。
  参考文献
  [1]    韩宝福,季建清,宋彪,等.新疆准噶尔晚古生代陆壳垂向生长(I): 后碰撞深成岩浆活动的时限[J].岩石学报,2006,22(5):1077-1086.
  [2]    苏玉平,唐红峰,刘丛强等.新疆东准噶尔苏吉泉铝质 A 型花岗岩的确立及其初步研究.岩石矿物学杂志,2006,25(3):175-184.
  [3]    苏玉平,唐红峰,丛峰.新疆东准噶尔黄羊山碱性花岗岩体的锆石 U-Pb 年龄和岩石成因.矿物学报,2008, 28(2):117-126.
  [4]    闫存兴,杨高学,李永军等.东准库布苏南岩体岩石化学特征及其地质意义.新疆地质,2008,26(3) :220-224.
  [5]    杨高学,李永军,吴宏恩等.东准噶尔卡拉麦里地区黄羊山花岗岩和包体LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及地质意义.岩石学报,2009,25(12):3197-3207.
  [6]    李永军,杨高学,吴宏恩等.东准噶尔贝勒库都克铝质 A 型花岗岩的厘定及意义.岩石矿物学杂志,2009,28(1) :17-25.   [7]    李锦轶. 新疆东准噶尔蛇绿岩的基本特征和侵位历史[J].岩石学报,1995,(1):73-84.
  [8]    何国琦,李茂松,贾进斗,等.论新疆东准噶尔蛇绿岩的时代及其意义[J].北京大学学报(自然科学版),2001,37(6):852-858.
  [9]    唐红峰,苏玉平,刘丛强等.新疆北部卡拉麥里斜长花岗岩的锆石U-Pb年龄及其构造意义[J].大地构造与成矿学,2007,31(1):110-117.
  [10]  汪帮耀,姜常义,李永军,等.新疆东准噶尔卡拉麦里蛇绿岩的地球化学特征及大地构造意义[J]. 矿物岩石,2009,29(3):74-82.
  [11]  赵恒乐,许凡,张冀,等.东准噶尔卡拉麦里蛇绿岩形成时代、地质特征及构造意义[J].新疆地质,2012,30(2):161-164.
  [12]  黄岗,牛广智,王新录,等.新疆东准噶尔卡拉麦里蛇绿岩的形成时代和侵位时限-来自辉绿岩和凝灰岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄的证据[J].地质通报,2012,31(8):1267-1278.
  [13]  Liu YongShen, Hu Zhaochu, Gao Shan, et al. In situ analysis of              major and trace elements of anhydrous minerals by LA-ICP-MS            without applying an internal standard[J].Chemical Geology,2008,  257(1-2): 34 -43.
  [14]  Ludwing K R.User’s Manual for Isoplot 3.00:A geochronological toolkit for Microsoft Excel. [J].Berkeley,2003,Berkeley Geochronology Center Special Publication.
  [15]  Hoskin P W O, Black L P.Metamorphic zircon formation by solid-state recrystallization of protolith igneous zircon[J].Journal of Metamorphic Geology, 2000,18(4): 423-439.
  [16]  Middlemost E A K.Naming materials in the magma/igneous rock    system[J]. Earth Science Rev., 1994,37:215-224.
  [17]  Miller C,Schuster R,Kl tzli U,er al.Post-collisional potassic and ultra-potassic magmatism in SW Tibet:Geochemical and Sr-Nd-Pb-O isotopic constraints for mantle sourcecharacteristics and petrogenesis [J].Journal of Petrology,1999,40:1399 -1424.
  [18]  Boynton W V.Geochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. Henderson P[J]. Rare Earth Element Geochemistry,1984,Elsevier,63-114.
  [19]  Sun S S and McDonoungh W F. Chemical and isotopic systematicsof oceanic basalt: implication for mantle composition and processes[C]. In:Saunders A D , Norry M J. Magmatism in the Ocean Basins. Geol. Soc. London Spec. Pub, 1989,42: 313-345.
  [20]  Rudnick R L and Gao S. Composition of the continental crust[J].Treatise on Geochemistry,2003,1- 64.
  [21]  Woodhead J D,Hergt J M,Davidson J P et al.Hafnium isotope evidence for “conservative” element moblility during subduction zone processes[J]. Earth and Planetary Science Letters,2001, 192:331-346.
  [22]  Fitton J G, James D, Kempton P D, et al.The role of lithosphere mantle in the generation of late Cenozoic basic magmas in the western United States[J].Journal Petrology,1998,331- 349.   [23]  Leat P T,Thompson R N,Morrison MA,et al.Compositionally-diverse Miocene-Recent rift-related magmatism in northwest Colorado:partial melting and mixing of mafic mafmas from 3 different asthenospheric and lithospheric mantle sources[J].Journal of Petrology,1988,351-377.
  [24] Meschede,M.A Method of Discirminating between Different Types of Mid-Ocean Ridge Basalts and Continental Tholeiites With the Nb-Zr-Y Diagram[J]. Chemical Geology,1986,56(3-4),207-208.
  [25]  Pearce J A,Norry M J.Petrogenetic Implications of Ti,Zr,Y and Nb Variations in Volcanic Rocks[J].Contributions to Mineralogy    Petrology,1979,69(1):33-47.
  Abstract: Wuzuntage gabbro rock body lies in the eastern Kalamaili Mountains,East Junggar as well as north of Kalamaili ophiolite belt.The lithology is gabbro and quartz diorite.The gabbro consists mainly gabbro is characterized by its high content of Al2O3(18.87%~14.11% ) and CaO (8.64%~12.35%),low content of alkali (K2O=0.34%~0.86%,Na2O=1.68%~3.08%),P2O5(0.06%~ 0.20%) and TiO2(0.96%~1.76%).Rock are enriched in LILE(Rb,K,Sr,Ba) and remarkably depleted in Nb,Ta,.The characteristics of petrography and petrochemistry indicate that the source of magma may be modified by subduction metasomatic fluids.LA-ICP-MS U-Pb dating of zircons from the gabbro yielded ages of (337±17) Ma( MSWD=2.3,n=6).All of these facts suggested that the Wuzuntage gabbro were probably formed in a tectonic setting of transition from compression to extension.
  Key words: Eastern Junngar;Gabbro;Geochronology;Geochemistry
其他文献
油气藏开发地质研究始于20世纪40年代,作为研究影响油气开采的地质要素及演化学科,是地质学与油气藏工程的交叉学科。近年来,油气藏开发地质在致密油气藏、泥页岩油气藏、高含水阶段的中高渗油气藏及缝洞型油气藏方面等取得较大发展,有效的推动了地质基础学科的发展。《油气藏开发地质学》一书以油层物理、储层地質为基础,对地震地质、测井地质、钻井地质、生产测试等技术方法进行了详细阐述,获取油气藏地质资料,计算油气
期刊
摘 要:新疆吐鲁番地区新构造运动活跃,但该地区新构造运对古遗址影响的研究还处于发展阶段。结合该地区新构造运动背景,以苏公塔、交河故城为代表性古遗址进行病害调查,对病害成因进行分析,基本查明该地区新构造运动是影响古遗址规划及稳定性的主要因素,即:①交河故城所在的台地、沟谷及街道、房屋墙壁走向基本为NW向、NE向,推测其本身就受到该方向上地质构造的控制;②因受呈100°~110°走向的肯德克逆断裂-背
期刊
摘 要:将高密度电法技术引入到新疆磁海地区某铜多金属矿点详查工作中,应用长剖面测量技术,获取长测线的高分辨率数据。通过对不同数据质量的测量电阻率的反演RMS值进行研究,验证子剖面连接法的可行性;对长剖面数据进行连接的具体流程进行规范化,为实际工作提供重要指引。实践表明,该方法能区分矿区0~180 m深度范围内与成矿有密切关系的下寒武统双鹰山组的电性结构特征,进而指导地表探矿工程的开展,达到浅部间接
期刊
摘 要:舍勒高金矿是位于额尔齐斯构造带东部的小型金矿。通过野外观测,将矿床的形成分为石英黄铁矿化、石英绢云母黄铁矿及碳酸盐化3个阶段。通过岩石地球化学研究发现,赋矿岩石大离子亲石元素富集K,Rb等元素,亏损Nb,Ta,Ti等部分高场强元素;轻稀土元素( LREE) 较重稀土元素(HREE)富集,Nb/Ta值为16.39~20.50,反映岩浆可能源于下地壳或上地幔的熔融,并有上地壳物质混入,为大陆岛
期刊
一堂好的语文课的标准是什么?什么样的语文课可称得上是一堂好课?这似乎很难为它定个科学的定義。因为语文课本身带有浓厚的人文色彩,很难量化。就目前语文课教学而言,大家对“好课”的认定有许多的共同点:1.教学目标明确,重点、难点突出;2.教学思路清晰,有条理,很有章法;3.教学方法恰当,能突出学生主体,能启发引导,能重视师生互动;4.教学效果良好,该读的读了,该写的写了,该背的背了,该理解的理解了,所有
期刊
《油田开发地质学》一书讲述了合理开发油田开展的地质综合研究,通过有效建立油气开采与驱替系统,实现用最少的投入采出更多油气,达到提高油田采收率和经济效益的最终目标。全书以地震、钻井、录井、测井、测试、地球化学及生产动态等资料为基础,对开发地质学理论、方法进行阐述,主要包括精细构造、高分辨率层序地层学、沉积微相、储层特征、油藏动态分析、油藏地质建模及数值模拟等,采用静态和动态方法相结合,对剩余油分布控
期刊
我国许多大中型油田已进入高含水、特高含水阶段,《高含水期油田开发地质分析》一书以提高油田采收率为主线,运用地震、钻井、录井、测井、测试、地球化学及生产动态等资料,介绍了油藏精细描述、不同介质驱动下提高采收率的技术和方法,总结了国内外油田开发后期提高采收率的新技术和方法。本书内容具较强的理论性、针对性、创新性和实用性,对从事油田开发研究的科技工作具指导意义。   高含水期油田开发过程中涉及油田开发研
期刊
摘 要:砂岩型铀矿属沉积盆地内表生水渗入成矿类型,古气候条件、沉积环境对含矿建造的形成、后生改造及铀元素的富集成矿等具重要影响。本次研究主要对该区内多个钻孔不同层位、不同颜色岩石系统采样测试,據测试结果对卡姆斯特地区不同地质时期岩石地球化学特征及古气候条件、沉积环境进行研究,并探讨古气候条件对该区铀元素迁移富集的影响。本次共采取234件侏罗—新近系岩石样品,开展常、微量元素分析、有机碳含量分析及
期刊
摘 要:通过分析辉铜山铜矿体特征及矿山开采时深部找矿成果,发现矿体具SE向倾伏趋势,地表被大面积第四系覆盖。对测区岩(矿)石进行物性测量,发现区内矿石具高极化中低阻电性特征,与围岩电性差异明显,可用激发极化法进行深部地球信息探测。在1∶1万矿区地质填图基础上,采用激电中梯和激电测深2种方法进行矿产勘查,圈定2处明显的激电异常。结合区内地质特征和钻孔资料,发现高极化中低阻激电异常与推测的隐伏铜矿体具
期刊
油田开发过程中,由于低渗透油田地质特征的复杂性,导致油田开采难度加大。不同岩性均可形成低渗储层,尤其是致密砂岩、碳酸盐岩。常规开发技术无法对其进行经济有效开发,往往采用特殊工艺技术进行增产或储层改造。近年来,我国对低渗透油田勘探开发从理论和实践上都取得显著突破。《低渗透油田开发》一书基于油气藏的开发实践,系统介绍了低渗透油气藏的地质和开发特征、开发程序、开发方式和主要开发技术,为我国低渗透油气藏的
期刊