西秦岭郎木寺组火山岩锆石U-Pb年龄及其构造意义.pdf
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1、引文格式:冉亚洲,陈涛,梁文天,等.西秦岭郎木寺组火山岩锆石 UPb 年龄及其构造意义J.西北地质,2024,57(1):110121.DOI:10.12401/j.nwg.2023043Citation:RAN Yazhou,CHEN Tao,LIANG Wentian,et al.Zircon UPb Age of Volcanic Rocks from the LangmusiFormation in the Western Qinling Mountains and Its Tectonic SignificanceJ.Northwestern Geology,2024,57(1):1
2、10121.DOI:10.12401/j.nwg.2023043西秦岭郎木寺组火山岩锆石 UPb 年龄及其构造意义冉亚洲1,陈涛2,梁文天1,*,李阳1,申琪1,李传志3(1.西北大学,大陆动力学国家重点实验室,陕西 西安710069;2.陕西国土测绘工程院有限公司,陕西 西安 710054;3.中国海洋大学,山东 青岛266100)摘要:西秦岭郎木寺地区发育了大量的火山岩,是探讨秦岭造山带印支期岩浆作用的重要窗口。目前,关于郎木寺组火山岩的形成时代尚未有很好的约束。据此,笔者对郎木寺组角闪安山岩开展了详细的 LAICPMS 锆石 UPb 年代学研究。CL 图像显示,郎木寺组角闪安山岩的锆石结
3、构表现出典型的岩浆成因特征。锆石 UPb 定年结果显示,角闪安山岩具略有差异的两组年龄,加权平均年龄分别为(221.81.2)Ma 和(210.62.1)Ma。因此,郎木寺组角闪安山岩的形成时代为晚三叠世。结合前人已有成果,笔者认为郎木寺组火山岩代表了秦岭印支期造山作用重要的岩浆事件产物,形成于同碰撞挤压的构造环境。关键词:郎木寺组;角闪安山岩;锆石 UPb 定年;构造环境;秦岭造山带中图分类号:P597.3文献标志码:A文章编号:1009-6248(2024)01-0110-12Zircon UPb Age of Volcanic Rocks from the Langmusi Format
4、ion in theWestern Qinling Mountains and Its Tectonic SignificanceRAN Yazhou1,CHEN Tao2,LIANG Wentian1,*,LI Yang1,SHEN Qi1,LI Chuanzhi3(1.State Key Laboratory for Continental Dynamics,Northwest University,Xian 710069,Shaanxi,China;2.Shaanxi Institute of Surveryingand Mapping of Land LTD,Xian 710054,S
5、haanxi,China;3.Ocean University of China,Qingdao 266100,Shandong,China)Abstract:Volcanic rocks are wide spread in Langmusi area of western Qinling,which is an important windowto study the Indosinian magmatism of the Qinling Orogen.However,the formation age of langmusi volcanicrocks is not well const
6、rained.In this contribution,a detailed study of LAICPMS zircon UPb geochronologyfor the hornblende andesites from Langmusi Formation was conducted.CL images show that the internal struc-tures of zircon from hornblende andesites show typical magmatic origin.Zircon UPb dating results demon-strate that
7、 the horndiorite andesites have slightly different ages,with weighted average ages of(221.81.2)Ma 收稿日期:2022-09-25;修回日期:2022-12-10;责任编辑:曹佰迪基金项目:国家自然科学基金“秦岭造山带早中生代花岗岩构造及其与造山作用关系”(41672200),“秦岭造山带中生代构造-岩浆演化与构造体制转换研究”(42172230),“秦岭晚中生代花岗岩的构造研究及其对陆内造山过程的约束”(41802212)联合资助。作者简介:冉 亚 洲(1990),男,硕 士 研 究 生,工 程
8、师,主 要 从 事 构 造 地 质 学、第 四 纪 古 海 洋 学 与 古 环 境 研 究。Email:。*通讯作者:梁文天(1981),男,博士,副教授,主要从事构造地质学研究及教学工作。Email:。第 57 卷 第 1 期西 北 地 质Vol.57No.12024 年(总 233 期)NORTHWESTERN GEOLOGY2024(Sum233)and(210.62.1)Ma respectively.Therefore,the horndiorite andesites of langmusi Formation were formed theLate Triassic period
9、.Combining with previous studies,we argue that the volcanic rocks of the Langmusi Forma-tion represent an important magmatic event of the Qinling Indosinian orogeny,which were formed in a syncol-lisional tectonic setting.Keywords:Langmusi formation;hornblende andesite;zircon UPb dating;tectonic sett
10、ing;Qinling oro-gen 1地质背景秦岭造山带是分割中国大陆南北、经历多期次造山作用而形成的复合型大陆造山带(张国伟等,1995,2001;Dong et al.,2016)。它的形成至少经历了前寒武纪造山带结晶基底的形成、古生代早中生代板块构造体制下的俯冲碰撞造山以及中新生代陆内造山等阶段(王汉辉等,2023)。其中,印支期的碰撞造山作用对于秦岭造山带具有重要意义,不仅使得华南和华北陆块发生最终拼合并形成了秦岭的基本构造格架,也是秦岭造山带从碰撞造山向陆内造山转换的重要阶段(Dong et al.,2011;李平等,2023)。然而,关于秦岭印支期碰撞造山的结束时间还存在较大争
11、议,主要体现在秦岭晚三叠世岩浆作用形成的构造环境存在重要分歧(张成立等,2008;秦江锋等,2010;王晓霞等,2011;Dong et al.,2012;Wang et al.,2013;Liang et al.,2015;Li et al.,2017,2019;Tao et al.,2021;李积清等,2021)。印支期随着勉略洋的关闭,秦岭造山带发生全面碰撞造山过程(Li et al.,2007;Dong et al.,2011)。强烈的造山作用引发了广泛的岩浆作用,形成大量的花岗岩。这些花岗岩广泛分布在秦岭造山带的各个构造单元内,多呈岩体和岩体群形态展布,主要包括中川岩体群、宝鸡岩体群
12、、糜署岭岩体群、东江口岩体群、五龙岩体群、光头山岩体群。值得注意的是,前人关于秦岭晚三叠世岩浆作用构造环境的探讨主要集中在花岗岩(侵入岩),而少有火山岩(喷出岩)方面的相关研究。一方面是由于秦岭地区大量晚三叠世花岗岩的发育和出露同时期的火山岩分布有限;另一方面则是因为早期研究受到火山岩定年手段的限制。近年来,一些研究表明西秦岭地区分布了较多的印支期火山岩(孙延贵等,2001;黄雄飞等,2013;田绒,2020)。因此,它们是探讨印支期火山岩形成阶段区域构造环境的重要对象。西秦岭火山岩主要出露于共和贵德同仁夏河一带以及合作东部的德乌鲁和若尔盖等地区,向西与鄂拉山三叠纪岩浆岩带相连(闫臻等,201
13、2)。其中,若尔盖火山岩分布在甘肃玛曲迭部一带,具有岛弧火山岩的地球化学特征(曾宜君等,2009),可能代表了岛弧活动大陆边缘构造环境。该套火山岩由郎木寺组和财宝山组构成(图 1),其中郎木寺组火山岩为一套陆相中基性火山岩。前人根据组内角闪安山岩全岩 KAr 法和40Ar39Ar 同位素方法得到的年龄为199185 Ma(四川省地矿局川西北地质队,1992;曾宜君等,2009),结合上覆财宝山组火山岩 RbSr 年龄值(11227 Ma)和 KAr 年龄(1364 Ma)(四川省地矿局川西北地质队,1992),以及下伏不整合接触的甲秀组中产有侏罗世白垩纪常见植物分子和晚三叠世至早侏罗世孢子化石
14、组合,认为其时代为早侏罗世早白垩世。考虑 RbSr 体系的不均一性及 RbSr 和40Ar39Ar 体系较低的封闭温度,两种方法得出的年龄通常晚于岩体的实际就位年龄。因此,郎木寺火山岩的形成时代和地质属性尚未有很好的约束。而锆石UPb 定年方法已经成为同位素年代学研究中最常见和最有效的方法,具有快速、高效以及精确的特点。据此,笔者对若尔盖地区郎木寺组角闪安山岩开展了LAICPMS 锆石 UPb 定年。结合前人已经开展的地球化学研究以及区域地质资料,探讨了该角闪安山岩形成的构造环境。2研究方法 2.1样品描述和采集若尔盖地区的郎木寺组火山岩,为一套灰黑色中性中基性火山岩,以安山质火山角砾岩为主,
15、包括爆发相和溢流相两部分。爆发相岩类出现在火山活动早期,底界不整合于甲秀组含煤碎屑岩之上。溢流相岩类以黑云母安山岩为主,部分岩石出现气孔构造和杏仁构造,柱状节理发育。黑云母安山岩常与角闪安第 1 期冉亚洲等:西秦岭郎木寺组火山岩锆石 UPb 年龄及其构造意义111 山岩相伴生,具斑状结构,斑晶约占 35%50%,主要矿物为黑云母、角闪石,副矿物为磁铁矿。辉石安山岩具有较明显斑状结构,斑晶约占 30%45%,主要为紫苏辉石、斜长石、角闪石和黑云母,副矿物主要为磁铁矿、钛铁矿等。角闪安山岩具斑状结构,气孔构造,斑晶主要为角闪石和黑云母,基质具有玻质交织结构,副矿物为磁铁矿等。财宝山组为一套浅色中酸
16、性火山岩建造,按岩性分为下部爆发相流纹质火山角砾岩和上部溢流相流纹岩或安山粗面岩。流纹岩具有斑状结构,流纹构造,斑晶主要为石英、斜长石和黑云母。若尔盖火山岩喷发活动总体上具有中基性-中性-中酸性-酸性演化的特征。样品 KD-1 采自于甘肃省甘南藏族自治州碌曲县和四川阿坝藏族羌族自治州若尔盖县共同下辖的郎木寺镇附近,以开展 LAICPMS 锆石 UPb 定年。样品岩性为角闪安山岩,具斑状结构,气孔构造,斑晶主要为角闪石和黑云母,基质具有玻质交织结构,副矿物为磁铁矿等。2.2测试方法角闪安山岩样品在河北廊坊区域地质调查研究所的实验室粉碎后,使用常规的重液浮选和电磁分离方法挑选出锆石。然后在双目镜下
17、根据锆石的自形成度和形态等特征初步分类,挑选出具有代表性的锆石。将锆石样品分别用双面胶粘在载玻片上,放上PVC 环,然后将环氧树脂和固化剂进行充分混合后注入 PVC 环中。待树脂充分固化后将样品座从载玻片上剥离,并对其样打磨抛光,直到样品露出一个光洁的平面。然后再进行锆石显微(反射光和透射光)SSQhQhQhQhQhQhQhQhQhQhSSC才 波 杂 干甲秀沟煤矿CCPS50km热西玛a华 北 板 块华 南 板 块大 别 地 块南秦岭构造带秦岭构造带北北南构造带华板块缘b0100N200 kmJ1 jJ1 jJ1 jPSCKD-1k1ck1ck1ck1ck1ck1ck1ck1ck1ck1ck
18、1ck1ck1cJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lJ2-3lQhK2zd1K2zd1K2zd1K2zd1K2zd1K2zd1K2zd1K2zd1QhQhQhQh全新统中基性喷出岩(安山岩)热当坝群中基性喷出岩(橄榄玄武岩)财宝山组断层郎木寺组火山口商丹缝合带勉略缝合带采样点石炭系中基性喷出岩(英安岩)志留系二叠系甲秀组Nb图1西秦岭郎木寺镇一带区域地质图Fig.1Regional geological map of Langmusi town,west Qinling mount
19、ains112西北地质NORTHWESTERN GEOLOGY2024 年照相。激光剥蚀电感偶合等离子质谱(LAICPMS)锆石 UPb 定年在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。阴极发光(CL)照相采用英国 Gatan 公司生产的 Mono CL3+阴极发光装置,锆石定年所用的 ICP-MS为 Agilient 公司最新一代 7500a。激光剥蚀系统为德国 MicroLas 公司生产的 Geolas 200M,该系统由德国Lambda Physic 公司的 ComPex102ArF 准分子激光器(波长 193nm)与 MicroLas 公司的光学系统组成。激光频率为 8 Hz,能量密度为
20、4 J/cm2,激光剥蚀斑束直径为 30 m,激光剥蚀样品的深度为 2040 m。试验中采用 He 作为剥蚀物质的载气,用美国国家标准研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST SRM 610 进行仪器最佳化,采样方式为单点剥蚀。数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式,每完成45 个待测样品测定,插入测标样一次。在所测锆石样品 20 个点前后各测两次 NIST SRM 610。锆石年龄采用标准锆石 91 500 为外部标样,元素含量使用NIST SRM 610 作为外标。由于 SiO2在锆石中的含量较恒定,选择29Si 作为内标来消除激光能量在点分析过程中以及分析点之间的漂移。数据处理采
21、用 GLIT-TER 4.0 软件,并用 ISOPLOT 3.0 软件绘制 UPb 谐和图以及计算206Pb/238U 年龄加权平均值。详细的实验原理和流程及仪器参数可参见文献(袁洪林等,2003;柳小明等,2007;李艳广等,2023)。3锆石微区 UPb 定年 3.1锆石特征内部结构显示锆石晶型较好(图 2),多数锆石呈半自形到自形结构。根据长短轴的比例大致可以分为两类:一类锆石颗粒呈短柱状-长柱状,长轴为80200 m,短轴为 50100 m,长宽比为 13;另一类锆石颗粒呈菱状,长轴为 100180 m,短轴为80120 m,长宽比为 12。多数锆石具有核幔边结构,但边部较窄。大部分锆
22、石的 CL 图像(图 2)较亮,锆石表面蜕晶化较弱,大部分锆石呈现典型的岩浆成因密集震荡环带(图 2)。KD-1-12123 MaKD-1-122183 MaKD-1-132203 MaKD-1-142123 MaKD-1-202233 MaKD-1-152223 MaKD-1-22093 MaKD-1-32223 MaKD-1-42233 MaKD-1-72113 MaKD-1-92233 MaKD-1-102223 MaKD-1-112233 Ma100 mKD-1-242232 MaKD-1-252203 MaKD-1-262203 MaKD-1-272222 MaKD-1-302253
23、 MaKD-1-162123 MaKD-1-172203 MaKD-1-182233 MaKD-1-192233 MaKD-1-212093 MaKD-1-222203Ma图2郎木寺组角闪安山岩锆石 CL 图像Fig.2Zircon CL image of Jiaoshan Andesite in Langmusi Formation第 1 期冉亚洲等:西秦岭郎木寺组火山岩锆石 UPb 年龄及其构造意义113 此外,样品中锆石 Th 含量为 105106348106,平均值为 228106,U 含量为 191106506106,平均值为 369106。Th/U 值为 0.490.82(表 1)
24、,平均值为 0.62,表明样品中锆石属于典型的岩浆锆石(李长民等,2009;王梓桐等,2022;熊万宇康等,2023)。锆石的稀土元素组成显示,REE 含量较 HREE 富集(表 2),具有岩浆锆石的稀土元素球粒陨石配分曲线(图 3),Ce 正异常和 Eu 负异常明显,表明这种火成岩中的锆石没有流体的参与,属于典型的岩浆成因锆石。3.2定年结果最终的锆石 UPb 定年结果见表 1。样品 KD-1共获得 30 个点的锆石 UPb 同位素数据,除去 6 个年龄不谐和点,其余锆石边部 24 个测点均集中落在谐和线上及其附近(图 3a)。表 1 郎木寺组角闪安山岩锆石 UPb 同位素分析结果统计表Ta
25、b.1Zircon UPb isotope analysis of jiaoshan andesite in Langmusi formation分析点含量(106)同位素比值年龄(Ma)Pb*ThUTh/U207Pb/206Pb1207Pb/235U1206Pb/235U1207Pb/206Pb1207Pb/235U1206Pb/235U1KD-1-1142103440.610.050 50.002 40.232 10.010 00.033 40.000 421610621282123KD-1-2203484660.750.053 70.002 50.244 10.010 40.033 00
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