收稿日期: 2014-01-02; 改回日期: 2014-01-26
项目资助: 科技部973课题(编号: 2013CB429802)、国家自然科学基金青年基金(批准号: 41102140)和西北大学大陆动力学国家重点实验室开
放课题基金联合资助。
第一作者简介: 刘兵(1984?), 女, 博士研究生, 从事区域构造、造山带演化和40
Ar/39Ar 同位素年代学研究。Email: liubing719@ https://www.doczj.com/doc/8f1778413.html,
通信作者: 温泉波(1978?), 讲师, 从事构造地质学、地质年代学研究。Email: wenquanbo@https://www.doczj.com/doc/8f1778413.html,
卷(Volume)38, 期(Number)2, 总(SUM)141 页(Pages)408~420, 2014, 5(May, 2014)
大 地 构 造 与 成 矿 学
Geotectonica et Metallogenia
大兴安岭中段上二叠统?下三叠统接触关系研究
——来自碎屑锆石年代学的证据
刘 兵, 温泉波, 刘永江, 李伟民, 冯志强, 周建平, 申 亮
(吉林大学 地球科学学院, 吉林 长春 130061)
摘 要: 华北板块北缘与其北部地块之间古亚洲洋闭合的时限, 涉及到大陆形成过程中的古洋陆格局及演化过程的重建。晚二叠世-早三叠世大兴安岭地区的构造演化过程是承上启下的转折时期, 即是古亚洲洋向古太平洋构造体系转变的关键时期。本文通过对大兴安岭中段龙江地区上二叠统林西组和下三叠统老龙头组砂岩样品进行系统的碎屑锆石U-Pb 同位素年代学研究, 证实林西组和老龙头组存在280 Ma 、370 Ma 和500 Ma 的三组峰值年龄, 分别代表物源区存在早二叠世大石寨组火山岩、晚泥盆世-早石炭世岩浆弧以及北侧地块的统一基底, 林西组和老龙头组碎屑锆石最小年龄分别为254 Ma 和247 Ma, 结合野外实测剖面研究结果, 认为上二叠统林西组和下三叠统老龙头组连续沉积, 整合接触。1∶20万地质图显示内蒙古东部大兴安岭大部分地区缺失三叠系, 笔者发现研究区晚侏罗世满克头鄂博组、白音高老组与下伏晚二叠世林西组呈角度不整合接触, 结合大兴安岭中部零星出露的早三叠世地层、二连盆地参1井中也存在早三叠世地层, 综合分析认为研究区应存在早三叠世地层, 上二叠统与下三叠统应为连续沉积, 现今多数地区早三叠世地层的缺失是由于后期构造抬升剥蚀造成的。根据上二叠统林西组和下三叠统老龙头组中碎屑锆石存在1800 Ma 左右的典型华北板块基底年龄和两者的整合接触关系, 结合内蒙古贺根山缝合带中花岗闪长岩244 Ma 的年龄以及双井子岩体、哈拉图岩体、吉林中部大玉山岩体均为后碰撞的地球化学特征, 认为华北板块北缘与其北侧地块群最终闭合时间应为P 3-T 1。 关键词: 锆石U-Pb 年龄; 林西组; 老龙头组; 大兴安岭中段
中图分类号: P535; P597 文献标志码: A 文章编号: 1001-1552(2014)02-0408-013
0 引 言
华北板块北缘与其北部地块之间古亚洲洋闭合的时限, 既涉及到大陆形成过程中的古洋陆格局及演化过程的重建, 也与中国东北大陆地壳聚合时限及动力学机制、构造单元划分和成矿带的对比等重大地质构造及资源评价等问题密切相关, 因此一直是地质界关注和研究的热点。关于古亚洲洋闭合的
时限, 一些学者基于不同的研究对象, 得出了泥盆纪(唐克东, 1992; 徐备和陈斌, 1997)、石炭纪早期(郭胜哲, 1986; 曹从周等, 1986; 邵济安, 1991)、二叠纪(Wang and Liu, 1986; 李锦轶, 1986, 1998; 王荃等, 1991; 吴泰然等, 1998)、二叠纪末-早三叠世(张艳斌等, 2002a, 2002b; Xiao et al., 2003; 孙德有等, 2004; 郗爱华等, 2006; 吴福元等, 2007; Miao et al., 2008)、中三叠世(Zhou and Wilde, 2013)等截然不同
第2期刘兵等: 大兴安岭中段上二叠统-下三叠统接触关系研究 409
的认识。如果古亚洲洋闭合的时间为二叠纪末期, 那么早三叠世地层与晚二叠世地层之间应为不整合接触, 三叠纪沉积应具有前陆盆地的沉积特征。内蒙古东部1∶20万地质图资料显示, 早三叠世地层大面积缺失, 仅在索伦、扎鲁特旗、龙江、嫩江等地出露, 岩性以正常沉积碎屑岩为主夹中酸性火山岩和紫色层。早三叠世地层的大面积缺失是由于华北板块与佳蒙地块在二叠纪末碰撞造山引起, 还是由于早三叠世地层沉积之后, 后期被构造运动剥蚀了, 有待进一步研究。尽管区域上早-中三叠世地层出露有限, 但总体上显示出与晚二叠世连续演化的从残余海到山间或山前磨拉石盆地的特征(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)。因此, 选择合适的地区和研究对象, 对于上述问题的进一步深入研究非常重要。
晚二叠世-早三叠世在东北地区构造演化过程中是承上启下的关键地质时期, 即古亚洲洋闭合的结束时期, 被认为是古亚洲洋构造域向古太平洋构造域转换的关键时期(Zhou et al., 2009; Wu et al., 2011)。因此, 本文选择大兴安岭中段龙江地区上二叠统与下三叠统接触关系进行研究, 利用晚二叠世-早三叠世砂岩碎屑锆石U-Pb同位素年代学研究结果, 试对华北板块北缘与其北侧地块的碰撞拼贴过程、最终的闭合时间等问题进行探讨。
1 地质概况与样品选择采集
王成文(2008)等根据古生物地理学、岩石地层学、变质地质学、构造地质学等方面的研究, 提出由蒙古-鄂霍次克缝合带、西拉木伦河-延吉缝合带、中锡霍特俯冲带所围限的东北及邻区晚古生代为一巨大的稳定地块——佳蒙地块, 而佳蒙地块由额尔古纳地块、兴安地块、松嫩地块以及东部的佳木斯地块组成, 研究区大兴安岭中段龙江地区处于兴安地块和松嫩地块的拼贴部位(图1a)。
区域内发育上二叠统林西组和下三叠统老龙头组。林西组主要为一套黑色泥岩、粉砂岩、砂岩组成的碎屑沉积岩, 含丰富的淡水瓣鳃类和植物化
1.第四系;
2.上侏罗统罗家堡子组上段;
3.上侏罗统罗家堡子组下段;
4.中侏罗统南平组;
5.中侏罗统太平川组;
6.下三叠统老龙头组;
7.上二叠统林西组;
8.下二叠统四甲山组;
9.上石炭统双龙山组; 10.上石炭统高家窝棚组上段; 11.上石炭统高家窝棚组中段; 12.上石炭统高家窝棚组下段;
13.花岗岩; 14.采样位置; 15.断层; 16.剖面位置。
图1研究区地质构造简图(据郎嘉斌等, 2010①修编)
Fig.1 Simplified geological map of the study area
①郎嘉斌, 孙跃武, 张淑芹. 2010. 松辽盆地外围晚古生代地层研究报告.
410
第38卷
石。老龙头组由下部陆缘沉积碎屑岩和上部火山岩组合构成, 其中紫色粉砂岩层产非海相双壳类化石。为了详细研究林西组与老龙头组的沉积、构造特征, 笔者对黑龙江省龙江县济沁河乡老龙头村东山进行了剖面实测, 剖面位置见图1b。剖面主要控制上二叠统林西组(P3l)与下三叠统老龙头组(T1l), 包含P/T界限, 总长度840 m, 其中实测林西组厚度> 640 m, 老龙头组厚度>200 m(图2)。林西组下部岩性主要以黄绿色砂岩、细砂岩夹粉砂岩为主, 顶部逐渐过渡为黄绿色砂岩、粉砂岩, 地层产状为12°∠58°、13°∠66°, 含叶肢介、介形虫和瓣鳃等化石, 属于陆相淡水沉积环境。老龙头组底部为紫色粉砂岩, 向上逐渐过渡为紫色泥质粉砂岩、紫色砂岩及紫色细砂岩, 地层产状11°51°
∠, 早三叠世多以紫色碎屑岩为主, 说明在沉积环境上已有了较大的改观, 气候条件也转为干热, 形成于干热沉积环境, 这种环境的转变是渐变的。野外从岩性组合以及构造特征观察, 下三叠统老龙头组沉积在空间分布上与上二叠统林西组具有一致性, 两者为整合接触(图2)。
图2黑龙江省龙江县上二叠统林西组和下三叠统老龙头组接触关系实测剖面
Fig.2 The geological profile showing the contact betw-een the Upper Permian Lixi Formation and the
Lower Laolongtou Formation in Longjiang cou-
nty, Heilongjiang province
样品LLT-5位于林西组(P3l)顶部, 地理坐标是122°32′11.0"E, 47°21′31.0"N, 野外产状12°58°,
∠
呈黄绿色, 中、细粒碎屑结构, 颗粒分选较差, 磨圆中等, 多为次棱角状-次圆角状, 颗粒支撑, 孔隙式或接触式胶结, 胶结物和基质含量少。长石岩屑砂岩薄片中的碎屑成分为石英含量47%, 长石含量为36%, 岩屑含量为17%, 泥质胶结普遍, 岩屑主要为火成岩岩屑、沉积岩岩屑和变质岩岩屑, 其中变质岩岩屑较少, 副矿物主要为稳定矿物锆石等, 不稳定矿物有黑云母等, 反映了物源成分比较复杂, 定名为黄绿色岩屑长石砂岩。
样品LLT-2位于老龙头组(T1l)底部, 地理坐标是122°32′9.2"E, 47°21′34.3"N, 野外产状15°∠ 50°, 呈紫红色, 细粒碎屑结构, 颗粒分选较差, 磨圆较差, 多为棱角状-次棱角状, 少数为次圆状, 颗粒支撑, 孔隙式或接触式胶结, 胶结物和基质含量少。显微镜下观察薄片中的碎屑成分为石英含量45%, 长石含量39%, 岩屑含量16%, 单晶石英比多晶石英更常见, 胶结物和基质主要以泥质为主, 岩屑主要为火成岩岩屑、沉积岩岩屑和变质岩岩屑, 其中变质岩岩屑较少, 副矿物主要有黑云母、辉石、普通角闪石和锆石等, 定名为紫红色岩屑长石砂岩。
2 分析方法
砂岩样品破碎和锆石挑选由河北省区域地质调查大队地质实验室完成。碎屑锆石 U-Pb同位素定年在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。使用仪器为激光剥蚀-等离子体质谱仪 (LA-ICP-MS), 激光剥蚀系统为德国 MicroLas 公司生产的GeoLas200M。激光剥蚀以氦气作为剥蚀物质的载气, 斑束直径为 44 μm, 频率为10 Hz, 激光能量为 90 mJ, 每个分析点的气体背景采集时间为 30 s, 信号采集时间为40 s, 并用哈佛大学国际标准锆石91500标准锆石作为外标进行元素和同位素分馏校正, 具体测试过程详见Yuan et al. (2008), Diwu et al. (2008)。同位素比值数据处理采用 GLITTER(Ver. 4.0)进行, 实验数据运用Andersen (2002)的方法进行普通Pb校正, 年龄计算采用ISOPLOT进行。
3 年代学测定结果
本文选择了龙江县济沁河乡老龙头村东山的2件砂岩样品进行锆石U-Pb年龄测定, 测试结果见表1、表2。锆石阴极发光图像及分析点表面年龄见图3a和图4a, 其U-Pb年龄谐和图和年龄分布曲线图分别见图3b, 3c和图4b, 4c。
上二叠统林西组 LLT-5 砂岩样品中锆石多为无色透明, 少量呈紫色, 晶形以次浑圆、次棱角状、柱状为主, 少数为棱角钝化的自形柱状, 晶体中可见凹坑、沟槽及断口磨蚀痕迹, 见裂纹和固气相包体, 粒径以0.1~0.15 mm为主, 大多数锆石不同程度地保留有岩浆结晶成因特征的振荡环带, 个别锆石边部发育细窄增生边和残留的晶核结构, 反映锆石在搬运沉积前经历了变质事件, 或遭受岩浆捕获(反应多期岩浆事件)后再沉积(图3a), Th/U介于0.24~1.69之间, 绝大多数大于0.4, 说明绝大多数锆石为岩浆结晶锆石(Hoskin and Black, 2000)。任意地
第2期
刘 兵等: 大兴安岭中段上二叠统-下三叠统接触关系研究
411
表1 林西组砂岩样品(LLT-5)碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb 测试结果
Table 1 LA-ICP-MS U-Pb results for the detrital zircons from the Linxi Formation (LLT-5)
元素含量(μg/g) 同位素比值
表面年龄(Ma)
点号
Pb Th U
Th/U
207
Pb/206Pb 1σ
207
Pb/235U
1σ 206
Pb/238U
1σ 207
Pb/206Pb 1σ
207
Pb/235U 1σ
206
Pb/238U 1σ
001 27 350 488 0.72 0.05246 0.00129 0.335680.008650.046280.00034306 45 294 7 292 2002 15 92 147 0.63 0.05851 0.00095 0.687940.011820.085140.00057549 26 532 7 527 3003 14 85 140 0.61 0.05830 0.00110 0.697990.012690.086950.00060541 28 538 8 537 4004 12 167 144 1.16 0.05562 0.00136 0.460990.011100.060180.00039437 42 385 8 377 2005 27 310 562 0.55 0.05526 0.00076 0.314680.004420.041250.00019423 23 278 3 261 1006 27 486 533 0.91 0.05100 0.00086 0.286940.005220.040740.00029241 29 256 4 257 2009 7 63 114 0.55 0.05292 0.00152 0.373290.010520.051350.00038325 50 322 8 323 2010 3 24 55 0.44 0.05594 0.00303 0.331400.018250.043210.00066450 95 291 14 273 4012 24 390 414 0.94 0.05284 0.00093 0.362140.006360.049620.00027322 30 314 5 312 2013 8 119 169 0.70 0.05377 0.00163 0.315910.009780.042520.00035362 55 279 8 268 2014 10 156 212 0.74 0.05076 0.00141 0.280310.007350.040160.00033230 45 251 6 254 2015 6 89 108 0.82 0.05273 0.00171 0.347780.010830.048100.00050317 52 303 8 303 3016 27 301 334 0.90 0.05556 0.00073 0.538060.007860.070070.00042435 22 437 5 437 3017 20 293 408 0.72 0.05206 0.00132 0.314340.007980.043710.00029288 46 278 6 276 2018 10 78 230 0.34 0.05286 0.00140 0.320990.008650.044040.00040323 44 283 7 278 2019 13 165 201 0.82 0.05357 0.00136 0.389320.009650.052840.00042353 41 334 7 332 3020 5 37 59 0.63 0.05736 0.00185 0.634920.020620.080600.00078505 54 499 13 500 5021 25 505 381 1.33 0.05826 0.00138 0.377730.007940.047200.00040539 31 325 6 297 2022 9 56 95 0.59 0.05878 0.00183 0.666430.019960.082490.00069559 51 519 12 511 4023 6 76 117 0.65 0.05247 0.00224 0.312860.012530.043630.00048306 71 276 10 275 3024 25 395 327 1.21 0.05352 0.00076 0.421820.006140.057100.00033351 22 357 4 358 2025 13 101 242 0.42 0.05217 0.00134 0.349380.008240.048700.00033293 41 304 6 307 2026 10 85 146 0.58 0.05443 0.00126 0.464590.010630.061970.00049389 37 387 7 388 3027 4 17 51 0.33 0.05478 0.00234 0.519880.022170.069360.00081403 75 425 15 432 5028 9 87 174 0.50 0.05244 0.00125 0.338500.007810.046980.00033305 40 296 6 296 2030 10 77 160 0.48 0.05541 0.00167 0.433690.012920.056850.00056429 49 366 9 356 3031 9 49 160 0.31 0.05307 0.00174 0.376460.011660.051650.00041332 56 324 9 325 3032 5 42 79 0.53 0.05383 0.00180 0.382830.012740.051820.00048364 58 329 9 326 3033 19 110 194 0.57 0.05778 0.00104 0.669370.012410.083840.00051521 30 520 8 519 3034 9 122 121 1.01 0.05330 0.00172 0.411730.013620.055930.00048342 60 350 10 351 3035 17 235 329 0.71 0.05272 0.00115 0.318380.006780.043760.00027317 37 281 5 276 2036 14 131 265 0.49 0.05300 0.00123 0.358300.009240.048990.00067329 34 311 7 308 4037 23 409 335 1.22 0.05148 0.00110 0.368120.007860.051780.00030262 38 318 6 325 2038 6 51 109 0.47 0.05327 0.00231 0.388790.016280.053170.00050340 78 333 12 334 3039 3 18 43 0.42 0.05857 0.00238 0.570690.023360.070650.00090551 67 458 15 440 5040 6 66 102 0.65 0.05361 0.00163 0.369480.011110.050190.00047355 51 319 8 316 3041 8 86 130 0.66 0.05241 0.00135 0.376100.009930.052160.00041303 46 324 7 328 2042 3 40 63 0.63 0.05266 0.00192 0.325270.011330.045380.00047314 60 286 9 286 3043 5 38 53 0.72 0.05824 0.00220 0.673080.024840.084050.00088539 62 523 15 520 5044 212 319 492 0.65 0.11817 0.00061 5.743550.041930.351890.001891929 6 1938 6 1944 9045 6 59 125 0.47 0.05189 0.00151 0.310900.008960.043670.00037280 50 275 7 276 2046 12 128 193 0.66 0.05315 0.00122 0.393610.009490.053680.00040335 41 337 7 337 2047 23 540 321 1.68 0.05305 0.00116 0.36362
0.00763
0.04996
0.00039
331 33 315 6 314 2
412 第38卷
续表1:
元素含量(μg/g) 同位素比值
表面年龄(Ma)
点号
Pb Th U
Th/U
207
Pb/206Pb 1σ
207
Pb/235U
1σ
206
Pb/238U
1σ
207
Pb/206Pb 1σ
207
Pb/235U 1σ
206
Pb/238U 1σ
049 41 327 746 0.44 0.05261 0.000660.363330.005080.050030.00041312 18 315 4 315 2050 20 212 319 0.66 0.05324 0.000900.395560.006810.053850.00038339 26 338 5 338 2051 19 125 228 0.55 0.05604 0.001070.567340.010920.073450.00063454 28 456 7 457 4053 43 149 490 0.30 0.05854 0.000650.657380.008030.081320.00049550 16 513 5 504 3054 22 360 375 0.96 0.05228 0.001000.322770.005630.044940.00032298 27 284 4 283 2055 20 208 400 0.52 0.05192 0.000980.312090.006020.043580.00026282 33 276 5 275 2056 23 91 382 0.24 0.05307 0.000740.420200.006180.057440.00039332 21 356 4 360 2057 13 101 125 0.81 0.05769 0.001240.675490.014860.084870.00063518 35 524 9 525 4058 44 315 459 0.69 0.05744 0.000630.657810.007950.082890.00050508 16 513 5 513 3059 9 59 160 0.37 0.05120 0.001610.35757
0.01172
0.050410.00046250 59 310 9 317 3060 18 299 305 0.98 0.05277 0.00116 0.351430.007780.048220.00034319 37 306 6 304 2061 30 266 633 0.42 0.05419 0.000880.328040.005400.043800.00024379 27 288 4 276 2062 10 92 175 0.53 0.05259 0.00119 0.385520.008080.053360.00037311 35 331 6 335 2063 7 118 144 0.82 0.05274 0.001530.301380.008630.041470.00033318 51 267 7 262 2064 41 352 908 0.39 0.05161 0.000530.304010.003400.042610.00021268 17 270 3 269 1065 28 683 403 1.69 0.05091 0.000820.330560.005310.047020.00033237 24 290 4 296 2066 8 101 130 0.78 0.05304 0.001550.39035
0.01111
0.053440.00043331 50 335 8 336 3067 14 27 191 0.14 0.05700 0.001010.588060.010500.074680.00046491 28 470 7 464 3068 14 179 290 0.62 0.05111 0.000990.302620.006190.042750.00030246 34 268 5 270 2069 22 291 462 0.63 0.05222 0.00101
0.30411
0.00600
0.04211
0.00034
295 30 270 5 266 2070 13 122 195 0.63 0.05443 0.00117 0.457040.009780.060870.00051
389 33 382 7 381 3
图3 林西组砂岩样品(LLT-5)代表性碎屑锆石阴极发光图像(a)、年龄谐和图(b)和年龄分布曲线图(c)
Fig.3 Representative cathodoluminescence images (a), U-Pb concordia diagram (b), and histogram of age (c) for the
detrital zircons from the Linxi Formation (LLT-5)
第2期
刘 兵等: 大兴安岭中段上二叠统-下三叠统接触关系研究
413
表2 老龙头组砂岩样品(LLT-2)碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb 测试结果
Table 2 LA-ICP-MS U-Pb results of the detrital zircons from the Laolongtou Formation (LLT-2)
元素含量(μg/g)
同位素比值
表面年龄(Ma)
点号
Pb Th U
Th/U
207
Pb/206Pb 1σ
207
Pb/235U
1σ 206
Pb/238U
1σ 207
Pb/206Pb 1σ207
Pb/235U 1σ
206
Pb/238U
1σ
001 84 571 1808 0.32 0.05160 0.00055 0.313400.003400.043980.00026268 14277 3 277 2 002 39 210 885 0.24 0.05129 0.00061 0.298420.003670.042150.00027254 17265 3 266 2 003 18 335 349 0.96 0.05115 0.00099 0.292690.005230.041560.00023248 31261 4 263 1 004 12 177 235 0.75 0.03144 0.00106 0.179920.006010.041610.00027222 38168 5 263 2 005 21 139 486 0.29 0.05219 0.00081 0.308860.004940.042990.00031294 24273 4 271 2 006 40 289 959 0.30 0.05205 0.00080 0.285260.003770.039850.00029287 17255 3 252 2 007 28 167 305 0.55 0.05579 0.00082 0.631980.009670.082030.00045444 24497 6 508 3 008 22 115 270 0.43 0.05591 0.00093 0.573790.009250.074360.00046449 25460 6 462 3 009 99 501 1232 0.41 0.06321 0.00078 0.641140.008430.073310.00038715 19503 5 456 2 010 30 183 465 0.39 0.05636 0.00102 0.468480.008480.060130.00039467 28390 6 376 2 011 30 322 638 0.50 0.04972 0.00083 0.295710.005290.042980.00031182 28263 4 271 2 012 4 41 91 0.45 0.05146 0.00156 0.300740.009430.042330.00038261 55267 7 267 2 013 4 48 72 0.67 0.05295 0.00163 0.330540.009760.045750.00051327
47
290
7
288
3
014 19 269 311 0.86 0.05177 0.00092 0.354440.006540.049520.00033275 30308 5 312 2 015 29 206 312 0.66 0.05670 0.00069 0.629550.007990.080400.00054480 16496 5 499 3 016 26 108 290 0.37 0.05684 0.00055 0.654780.006670.083310.00041485 14511 4 516
2
017 10 99 214 0.46 0.05151 0.00099 0.294620.005850.041340.00025264 34262 5 261 2 018 13 164 262 0.63 0.05192 0.00109 0.304710.006250.042510.00026282 36270 5 268 2 019 30 186 333 0.56 0.05619 0.00068 0.603940.007760.077730.00054460 16480 5 483 3 020 30 287 635 0.45 0.05215 0.00086 0.306740.005000.042560.00025292 26272 4 269 2 021 53 454 1109 0.41 0.05183 0.00055 0.311800.003340.043550.00026278 14276 3 275 2 022 12 184 192 0.96 0.05174 0.00125 0.344070.008310.048200.00034274 42300 6 303 2 023 7 102 124 0.82 0.05221 0.00137 0.317130.008210.044200.00035295 44280 6 279 2 024 17 141 368 0.38 0.05080 0.00087 0.300050.004880.042850.00029232 25266 4 270 2 025 33 429 743 0.58 0.05291 0.00090 0.284990.005130.039030.00033325 26255 4 247 2 026 14 127 294 0.43 0.05243 0.00103 0.326030.006900.044950.00024304 38287 5 283 1 028 28 153 345 0.44 0.05561 0.00070 0.569430.007830.074120.00048437 19458 5 461 3 029 20 195 408 0.48 0.05313 0.00079 0.325430.005310.044290.00029334 25286 4 279 2 030 21 117 266 0.44 0.05625 0.00096 0.557530.009320.071820.00057462 23450 6 447 3 031 132 671 1333 0.50 0.05860 0.00056 0.704010.007620.086900.00058552 13541 5 537 3 032 4 54 71 0.76 0.05553 0.00161 0.382150.011020.050300.00044433
48
329
8
316
3
033 173 523 2017 0.26 0.06151 0.00039 0.684210.006070.080390.00047657 10529 4 498 3 035 38 60 101 0.59 0.10904 0.00078 4.858070.044030.322190.001851783 91795 8 1800 9 036 23 316 449 0.70 0.05200 0.00064 0.306860.003570.042800.00023285 17272 3 270 1 037 33 200 719 0.28 0.05204 0.00057 0.316630.003660.044080.00027287 15279 3 278 2 038 25 200 491 0.41 0.05317 0.00086 0.333880.005560.045450.00032336 25293 4 287 2 039 22 352 427 0.82 0.05205 0.00094 0.298420.005620.041480.00027288 31265 4 262 2 040 178 241 438 0.55 0.11620 0.00113 5.443300.060390.338830.002261898 111892 10 1881 11 041 20 74 225 0.33 0.05763 0.00103 0.638840.010780.080430.00050516 26502 7 499 3 042 53 460 541 0.85 0.05726 0.00054 0.629480.006690.079540.00043502 14496 4 493 3 043 58 273 639 0.43 0.05677 0.00056 0.648210.007380.082820.00082482 11507 5 513 5 044 8 141 117 1.21 0.04963 0.00160 0.329530.010670.048270.00053177 55289 8 304 3 045 8 126 105 1.20 0.05448 0.00132 0.44603
0.00997
0.05978
0.00041
391 38
374 7 374 3
414 第38卷
续表2:
元素含量(μg/g) 同位素比值
表面年龄(Ma)
点号
Pb Th U
Th/U
207
Pb/206Pb 1σ
207
Pb/235U
1σ 206
Pb/238U
1σ 207
Pb/206Pb 1σ207
Pb/235U 1σ
206
Pb/238U
1σ
046 49 207 583 0.36 0.05564 0.00046 0.601430.005860.078260.00049438 11478 4 486 3 047 9 72 107 0.67 0.05513 0.00108 0.548280.011210.072010.00044417 35444 7 448 3 048 66 682 651 1.05 0.05642 0.00062 0.604780.006480.077600.00034469 16480 4 482 2 049 4 19 46 0.41 0.05338 0.00185 0.541660.019140.073940.00082345 60440 13 460 5 050 9 49 112 0.44 0.05639 0.00151 0.552710.013630.071430.00068468 38447 9 445 4 051 27 87 355 0.25 0.05696 0.00087 0.551840.008320.070210.00053490 20446 5 437 3 052 16 154 293 0.53 0.05593 0.00106 0.366600.006930.047500.00029450 31317 5 299 2 053 69 305 741 0.41 0.05756 0.00047 0.666480.006950.083640.00048513 13519 4 518 3 054 36 162 388 0.42 0.05769 0.00065 0.680290.008180.085380.00053518 16527 5 528 3 055 11 160 191 0.84 0.05221 0.00100 0.340920.006850.047270.00035295 32298 5 298 2 056 20 265 392 0.68 0.05157 0.00087 0.296700.005480.041540.00024266 32264 4 262 1 057 9 96 188 0.51 0.05020 0.00121 0.282010.006740.040770.00027204 43252 5 258 2 058 42 501 877 0.57 0.05474 0.00061 0.304280.003520.040220.00019401 17270 3 254 1 059 84 155 461 0.34 0.07327 0.00072 1.641180.016580.162250.000941021 11986 6 969 5 060 112 349 1269 0.28 0.05719 0.00056 0.642690.007340.081290.00052499 14504 5 504 3 061 7 53 78 0.68 0.05679 0.00131 0.602670.013640.077140.00060484 36479 9 479 4 062 34 269 349 0.77 0.05759 0.00072 0.635100.008210.079900.00045514 18499 5 496 3 063 41 186 495 0.38 0.05512 0.00055 0.571490.005940.075090.00038417 14459 4 467 2 064 29 180 323 0.56 0.05662 0.00066 0.606390.007500.077590.00047477 17481 5 482 3 065 11 70 136 0.51 0.05644 0.00085 0.579050.009020.074350.00050470 23464 6 462 3 066 25 314 549 0.57 0.05104 0.00069 0.285010.004070.040460.00027243 21255 3 256 2 067 9 108 172 0.63 0.05798 0.00126 0.338680.007140.042370.00026529 35296 5 268 2 068 24 103 274 0.38 0.05628 0.00070 0.622010.008420.079920.00046463 20491 5 496 3 069 28 241 570 0.42 0.05208 0.00085 0.315160.005170.043780.00025289 27278 4 276 2 070 19 242 373 0.65 0.05260 0.00105 0.31307
0.00614
0.04310
0.00031
312 32
277 5 272 2
对64个锆石颗粒, 选择无环带重叠、裂隙和包裹体的区域, 做U-Pb 定年分析, 共获得了64个数据点, 碎屑锆石年龄谐和图和年龄分布曲线图见图3b, 3c, 不谐和度值全部小于5%, 表明数据可靠, 锆石
206
Pb/238U 年龄分布范围介于254±2 Ma 和1944±9 Ma
之间,
206
Pb/238U 年龄峰值集中在254~303 Ma,
332~388 Ma 、440~525 Ma 三组, 还有一个老的前寒武纪年龄见图3c, 这说明晚二叠世时期源区岩石类型非常复杂。
早三叠世老龙头组 LLT-2 砂岩样品中锆石多为无色透明, 晶形以次棱角状、柱状为主, 少数为棱角钝化的自形柱状, 晶体中可见凹坑、沟槽及断口磨蚀痕迹, 粒径以0.1~0.2 mm 为主, 绝大多数锆石
不同程度地保留有岩浆结晶成因特征的振荡环带, 部分锆石发育特征较单一的细窄增生边, 少数锆石颗粒具有扇形分带、面状分带等变质锆石特征(图4a), Th/U 介于0.24~1.21之间, 绝大多数大于0.4, 多数锆石应为岩浆结晶锆石(Hoskin and Black, 2000)。任意地对68个锆石颗粒, 选择无环带重叠、裂隙和包裹体的区域进行分析, 共获得了68个数据点, 碎屑锆石年龄谐和图和年龄分布曲线图见图4b, 4c, 不谐和度值全部小于5%, 表明数据可靠, 锆石206Pb/238U 年龄分布的范围介于247±2 Ma 和1881±11 Ma 之间, 年龄峰值集中在247~303 Ma, 316~374 Ma, 437~516 Ma 三组, 还有一些老的前寒武纪年龄, 这说明早三叠世时期源区岩石类型极为复杂。
第2期
刘 兵等: 大兴安岭中段上二叠统-下三叠统接触关系研究 415
图4 老龙头组砂岩样品(LLT-2)代表性碎屑锆石阴极发光图像(a)、年龄谐和图(b)和年龄分布曲线图(c)
Fig.4 Representative cathodoluminescence images (a), U-Pb concordia diagram (b), and histogram of age (c) for the
detrital zircons from the Laolongtou Formation (LLT-2)
4 讨 论
4.1 林西组与老龙头组沉积时代讨论
众所周知, 各地质时期不同气候带对陆相沉积物的形成和生物生存具有重要影响, 在同一区域内沉积物和生物留下的信息是地层划分与对比的重要依据之一。零星分布在大兴安岭地区的老龙头组普遍发育有紫红色泥岩、粉砂岩或同色砂岩、砂砾岩, 其中所含孢粉组合与冀北地区早三叠世在干热气候条件下形成的孢粉组合面貌基本一致, 且赋存化石的岩性近似, 从而表明, 东亚地区早三叠世气候干热事件至少也波及老龙头组, 可用此区分老龙头组与林西组(杨雅军等, 2012)。野外实测剖面显示老龙头组底部以紫色层为标志与林西组整合接触, 样品LLT-5位于林西组砂岩的顶部, 林西组碎屑锆石的最小年龄为254 Ma(表1), 说明林西组顶部沉积形成于254 Ma 之后, 根据2013年国际地层表确定晚二叠世与早三叠世的界限为 251±0.4 Ma(Cohen et al., 2013), 老龙头组紫色泥岩上部的砂岩样品LLT-2碎屑锆石的最小年龄为247 Ma(表2), 两个样品的碎屑锆石年龄接近, 故可认为林西组与老龙头组为整合
接触关系, 与野外研究结果一致。
内蒙古东部大兴安岭地区大面积缺失三叠系, 侏罗纪地层不整合覆盖于上二叠统林西组之上: 如科尔沁右翼前旗丰林镇地区上侏罗统满克头鄂博组与上二叠统林西组呈不整合接触(图5a), 科尔沁右翼前旗哈拉黑地区上侏罗统白音高老组与上二叠统林西组呈不整合接触(图5b)。三叠纪地层的缺失存在两种情况, 一种是研究区晚二叠世地层沉积之后, 由于构造运动整体抬升缺失三叠纪沉积, 另一种情况是由于三叠纪沉积之后研究区发生构造运动抬升, 剥蚀三叠系, 导致其在地表仅零星出露。野外调查显示, 内蒙古东部龙江县老龙头村存在早三叠世老龙头组地层, 内蒙古东部索伦军马场北部出露早三叠世的哈达陶勒盖组的一套火山岩、碎屑岩。胡桂琴等(1999)对二连盆地阿拉坦和力凹陷坦参1井的孢粉研究认为二连盆地存在早三叠世地层, 从露头区到盆地都有早三叠世地层的分布, 可以认为内蒙古东部区域上应存在下三叠统, 由于后期构造运动, 地表才保留较少的露头。在野外实测剖面(图2)中根据林西组和老龙头组牙形刺确定的时代(郎嘉斌等, 2010①), 也显示为连续沉积, 综合以上资料可以确
416 第38卷
图5 上侏罗统满克头鄂博组(a)、白音高老组(b)与下伏上二叠统林西组不整合接触关系
Fig.5 Unconformity between the Upper Jurassic Manketouebo Formation (a), Baiyingaolao Formation (b) and the
Upper Permian Linxi Formation
定大兴安岭中段晚二叠纪世林西组与早三叠世老龙头组为整合接触。
4.2 碎屑锆石测试结果反映的物源信息
近年来周建波等(2011)、Zhou et al. (2010a, 2010b) 等对东北地区佳木斯地块、松嫩地块和额尔古纳-兴安地块内的变质表壳岩系(富铝、富炭片岩及片麻岩)做了系统锆石测年研究, 认为东北各地块内均发育区域变质作用, 发生时间在500 Ma 左右。塔河岩体花岗岩年龄为490 Ma(葛文春等, 2005), 漠河西部的洛古河岩体二长花岗岩的锆石U-Pb 年龄为517 Ma(武广等, 2005), 在额尔古纳地块的俄罗斯境内也发现存在467~472 Ma 的U-Pb 年龄的花岗岩(Sorokin A A et al., 2004), 邻近的佳木斯地体麻山群具有相同的年龄区间: 484~510 Ma(温泉波等, 2008), 此外, 东北地区存在与早古生代古亚洲洋俯冲有关的岩浆带, 例如大石寨玄武岩的年龄为439±3 Ma(Guo et al., 2009), 以及一些蛇绿岩带, 例如苏尼特左旗等地蛇绿岩的形成时间为477~497 Ma(Jian et al., 2008)。林西组和老龙头组砂岩中存在 512 Ma 和 496 Ma 的峰值年龄, 这一年龄区间对应于东北各地块的基底年龄以及与早古生代古亚洲洋俯冲有关的岩浆带以及一些蛇绿岩带。因此, 认为东北各地块的基底岩石、早古生代古亚洲洋俯冲有关形成的岩浆岩和蛇绿岩是林西组和老龙头组砂岩的物源区。
林西组和老龙头组砂岩中358 Ma 和约362 Ma 的两个峰期年龄暗示物源区存在晚泥盆世-早石炭世的岩浆岩。Li (2006)认为大兴安岭北部-蒙古南部存在晚泥盆世-早石炭世的弧-盆体系, 赵芝等(2010)认为大兴安岭北部发育晚泥盆世-早石炭世岩浆弧, 其形成与额尔古纳-兴安地块和松嫩地块的拼合过
程有关。此外, 在呼玛地区分布有同位素年龄值为307~336 Ma 的俯冲型花岗岩, 在嫩江县附近分布有334 Ma 的蓝片岩, 这些资料表明, 早-中泥盆世曾经发生过洋壳向额尔古纳-兴安地块的俯冲事件, 并在泥盆纪末额尔古纳-兴安地块与松嫩地块完成对接(余和中等, 2001)。
林西组和老龙头组砂岩中均明显存在~274 Ma 和~278 Ma 的两个峰期年龄(图3c, 4c), 其锆石CL 图像显示出岩浆锆石的振荡环带(图3a, 图4a), 280 Ma 左右的年龄峰值与该区域广泛分布的早二叠世大石寨组火山岩时代相当(Zhu et al., 2001; Zhang et al., 2008; 吕志成等, 2002; 曾维顺等, 2011)。 4.3 华北板块北缘与其北部地块的闭合过程
大兴安岭中段龙江地区林西组和老龙头组碎屑锆石年龄中均具有1800 Ma 左右的峰期年龄, 这两个峰期锆石的CL 图像特征显示以变质锆石特征为主, 区域年龄资料显示这组年龄峰期在华北北缘地区有大量的报道(毛德宝等, 1999; 李江海等, 2006; 刘树文等, 2007; 凤永刚等, 2008; 胡波等, 2009), 体现华北板块北缘基底年龄组成特征信息。近年来东北地区也发现了大量＞1000 Ma 的锆石年龄, 例如锡林郭勒杂岩的碎屑锆石(Shi et al., 2003)、兴华渡口群变质碎屑锆石(Miao et al., 2008)、松辽盆地南部基底碎屑锆石和捕获锆石(Pei et al., 2007)以及岩浆锆石(Wang et al., 2006)等, 对于这些锆石的成因认识存在两种观点: 一种观点认为东北地区存在古老结晶基底(李锦轶等, 1995; 章凤奇等, 2008); 另一种观点认为这些锆石源自于周围邻区的古老克拉通地块的碎屑锆石(Miao et al., 2007; Chen et al., 2009), 部分被后期岩浆事件捕获(Miao et al., 2007), 而对于1800 Ma 左右锆石年龄组合, 多数学者更倾
第2期刘兵等: 大兴安岭中段上二叠统-下三叠统接触关系研究 417
向于认为其直接或间接来自华北板块(Shi et al., 2003; Miao et al., 2007; Chen et al., 2009)。因此, 笔者认为林西组和老龙头组中1800 Ma碎屑锆石来自于华北板块。
华北板块北缘及邻区, 从内蒙古东部到吉林中部, 集中出露了大量早-中三叠世的侵入岩, 其同位素年龄介于230~250 Ma之间, 区域上有内蒙古东部双井子岩体237 Ma(李锦轶, 2007), 吉林中部大玉山岩体248 Ma(孙德有, 2004), 内蒙古苏尼特左旗哈拉图岩体228 Ma (Chen et al., 2009), 它们集中分布于古板块缝合带及附近地区, 以富钾富铝的酸性岩为主, 基本可以归入高钾钙碱系列, 其εNd(t)基本都为负值, 特别是没有同时期的幔源镁铁质超镁铁质岩石, 这类侵入岩成分总体上类似于后碰撞岩浆演化晚期的侵入岩(Liégeois, 1998), 是造山区地壳演化晚期的产物。这些花岗岩的形成可能源于造山带区加厚地壳重熔, 其形成时的构造背景, 是以碰撞造山作用演化晚期的区域性挤压为主, 标志着碰撞造山作用的结束。Miao et al. (2008)对内蒙古贺根山缝合带中花岗闪长岩定年为244 Ma, 该花岗闪长岩是为仰冲的古亚洲洋壳熔融形成, 代表了古亚洲洋闭合的结束, 据此认为华北板块北缘与其北侧地块最终闭合的时间应在P3-T1。
5 结论
(1) 林西组和老龙头组碎屑锆石最小年龄分别为254 Ma和247 Ma, 结合区域地质综合分析认为大兴安岭中段上二叠统林西组和下三叠统老龙头组为整合接触关系, 研究区内存在的上侏罗统满克头鄂博组、白音高老组与下伏上二叠统林西组的角度不整合接触, 是后期构造抬升剥蚀的结果。
(2) 林西组沉积物源年龄构成主要有254~303 Ma, 332~388 Ma、440~525 Ma三组, 还有一些老的前寒武纪年龄; 老龙头组沉积物源年龄构成主要有247~303 Ma, 316~374 Ma、437~516 Ma三组, 说明了源区物源类型比较复杂; 林西组和老龙头组存在280 Ma、370 Ma和500 Ma的三组峰值年龄, 分别代表物源区存在早二叠世大石寨组火山岩、晚泥盆世-早石炭世岩浆弧以及北侧统一地块基底的年龄。
(3) 根据上二叠统林西组和下三叠统老龙头组中碎屑锆石1800 Ma左右的典型华北板块基底年龄和两者的整合接触关系, 结合内蒙古贺根山缝合带中花岗闪长岩 244 Ma的年龄以及双井子岩体、哈拉图岩体、吉林中部大玉山岩体的后碰撞地球化学特征, 认为华北板块北缘与其北侧地块群最终闭合时间为P3-T1。
致谢:吉林大学周建波教授和中国科学院广州地球化学研究所郭锋研究员对本文提出了宝贵的意见和建议, 笔者在此表示衷心的感谢！
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ZHOU Jianping and SHEN Liang
(College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, Jilin, China)
Abstract: Timing of the closure of the Paleo-Asian Ocean between the northern margin of the North China Plate and the blocks to the north is important for the reconstruction of the tectonic evolution of ocean and continent. The Late Permian and Early Triassic were the two important periods for the tectonic evolution of the Great Xing’an Ranges, during which the Paleo-Asian Ocean tectonic regime switched to the Paleo-Pacific Ocean regime. In this paper, the U-Pb dating of detrital zircons from the sandstones in the Upper Permian Linxi Formation and the Lower Triassic Laolongtou Formation in the Longjiang area of the central Great Xing’an Ranges was carried out. The dating results show three age populations of 280 Ma, 370 Ma, and 500 Ma. It is suggested that the provenances of the rocks should be the Early Carboniferous to Early Permian magmatic arcs, the volcanic rocks of the Late Devonian, and the basement of the uniform blocks in the study area, respectively. The youngest U-Pb zircon ages of zircons from the Linxi Formation and Laolongtou Formation are 254 Ma and 247 Ma, respectively. The 1∶200 000 geologic mapping of the Great Xing’an Ranges shows that the Triassic strata are absent in most of the region. Regionally, the Late Jurassic Manketouebo Formation and the Baiyingaolao Formation overlay unconformably the Late Permian Linxi Formation. Considering the scattered outcrops of the Early Triassic strata and the Early Triassic sequences in the bore-holes in the Erlian Basin, we propose that the Early Triassic strata occur in an area larger than was previously considered in NE China. The absence of the Early Triassic strata in most of the region might be attributed to the subsequent regional uplifting and erosion. According to the detrital zircon U-Pb age of 1800 Ma, which is typical for the basement in the North China Plate, from both the Linxi and Laolongtou Formations, along with the granitoids with 244 Ma from the Hegenshan suture zone, and the plutons with the post-orogenic geochemical features from the Shuangjingzi, Halatu, Dayushan areas as well, we conclude that the final collision between the northern margin of the North China Plate and the blocks to the north took place during the Late Permian to Early Triassic.
Keywords: zircon U-Pb age; Linxi Formation; Laolongtou Formation; central Great Xing’an ranges
工作笔记—锆石定年 2014年4月4日，于中国地质科学院地质所，经与多接受等离子质谱实验室联系，老师安排我做两天LA-MC-ICP-MS锆石U- P b定年实验。 一、工作内容 整个锆石定年过程大致包括锆石分选、样品制靶、锆石U-P b 测年、分析测试数据。我们的实验工作主要为锆石U-P b测年，包括装靶/换靶→定位→吹气→打点→调数据→吹气→打点。仪器运行几乎是全自动控制，我们的主要任务就是选好要测试的锆石颗粒以及每颗锆石要测试的年龄位置。此次实验样品采自塔里木盆地前寒武纪基底的碎屑岩、变质岩、岩浆岩，测试时使用锆石标样GJ1、SRM610/620和91500作为参考物质。 二、工作流程方法 （一）锆石分选 锆石采集之前要对采样区的岩石出露情况、风化、剥蚀程度，岩浆活动的期次、成分，变质作用的程度、期次以及岩石成因机制等进行比较全面的了解。 锆石的主要成分是硅酸锆，由于岩石酸性不同，不同类型岩石一般采集重量不同。偏酸性的岩类一般含锆石相对多一些，而偏基性岩类含锆石则相对较少。对于花岗岩、流纹岩等偏酸性岩石，采集3~4kg重的样品就行；对于闪长岩、安山岩等中性岩石，通常采集7~10kg；而对辉长岩、玄武岩等偏基性岩石，一般采集40~50kg。
对采集样品进行机械粉碎（以不破坏锆石晶体形态为标准）、淘洗、重力分选或磁选、双目镜下把锆石分选开来。 （二）样品制靶 在双目显微镜下挑选锆石颗粒粘到双面胶上，加注环氧树脂，待固化后，将靶内锆石打磨至原尺寸一半大小。样品靶抛光后在显微镜下拍摄锆石反射光和折射光照片，在等离子质谱实验室拍摄阴极发光（CL）照片。 （三）锆石U-P b测年 实验根据锆石CL照片、反射光和折射光照片选择锆石测试位置，利用激光器对锆石进行剥蚀。 每个实验样靶一般粘有6~8个样品，每个样品可以根据情况测试不同数量的样点，而样点多时一般分成几组进行打点。样点分组时，每组前后都有四个标样，即两个GJ1、一个SRM610/620和一个91500，其中SRM620不能出现在总体样点的首位位置且只出现一次。 1.装靶 首先用酒精擦拭样靶，直到样品附近镜片透亮没有油花；其次Bypass→手动装靶/换靶，要求：粘有锆石一面向上，刻有样靶号侧面对着操作人员，轻拿轻放、不可碰标靶→Purge ,Online。 2.定位 点position进行定位，如果没有该样品名，position→选中样品行某位置→Add,输入样品名→set to current position。 一个样品建立一个文件夹，其中包括一个excel表格和一个
◆思考 ◆名词：晶体、矿物、同质多相、类质同象 标型组合、标型矿物、标型特征。 ◆论述： 1、矿物的空间演化规律？ 地球内部矿物的空间分布为： （1）内核（6371-5155Km）为金属铁、镍和互化物；过渡层（5155-4640Km）没有矿物；外核（4640-2900Km）为液体状态。 （2）地幔中下地幔（2900-600Km）出现0、Si、Al、Fe、Mg矿物。O主要为立方紧密堆积，六方紧堆。Si、Al、Fe、Mg随机进入四面体、八面体；中地幔（660-400Km）中，为高密度Si、Mg氧化物。Si主要进入四面体，Mg进入八面体；上地幔（400-40Km）主要为橄榄石、斜方辉石、透辉石-硬玉、镁铝榴石。 （3）地壳中有绝大多数矿物，下地壳（超基性-基性岩层）矿物为橄榄石、辉石、斜长石、角闪石、石榴石；上地壳（花岗质岩层）为石英、长石、角闪石、多种含氧岩、氢氧化物、卤化物。 （4）岩石圈、水圈、大气圈接触带出现的矿物种类最多。 空间规律为从地核到地幔再到地壳。矿物种类明显增加，化学键种类增加，晶体化学密度降低，对称性降低，由鲍文反应可以看出。 2、矿物的时间演化规律？ 从时间上看，矿物类并非一开始就这么多，而是随着地史发展而增加的，并加速增加。矿物界有机组织在各层次上的演化规律已被认识，从晶格开始到矿物单体，矿物共生次序，组合和集合体，到矿物界结束。地史发展过程中矿物种的主要形成阶段已建立。最一般的演化规律为：1、在地史过程中，与早期相比，矿物种加速增加，矿物组合的复杂化增加；矿物生长体系的相对能量降低和晶体的化学密度减少；混溶现象增加；熵增加；结构和形体的累积变形增加等等。2、从地史早至晚阶段，矿物界从“立方”到“正交”演化到“单斜”或“三斜”，对称降低。3、在地壳上部层，特别是大地水准面，矿物体系复杂聚集。4、矿物界的演化动力是在稳定的能量消耗条件下，矿物体系发展趋向于平衡。 3、电气石矿物的颜色及成分与成因的关系？ 电气石是族矿物的总称，化学成分比较复杂，是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、
锆石颗粒较小且磨蚀现象不明显，反映其搬运距离极短，大部分锆石具有振荡生长环带，指示了岩浆结晶的特征，仅有个别锆石具有薄的变质增生边，可能是经历一定程度的变质作用所致，指示它们的原岩主要是由同期或略早期的岩浆岩风化后就近沉积的产物。文章结构较简单，锆石数据、谐和图、直方图。（谷丛楠,2012;现代地质；内蒙古白乃庙地区白音都西群的碎屑锆石年龄及其构造意义） 在样品89-2405B中，锆石颗粒大小约50~100μm，形状多属圆形和次圆形，具典型碎屑锆石特征，CL图像显示其内部没有明显的环带。样品SD2-14中锆石颗粒直径约为50~100μm，此样品共进行26粒锆石27个点的测定。根据颗粒大小形状及阴极发光特征，锆石可分为两组类型来探讨.其中第一组锆石形状浑圆，无或具有不明显的环带，表明它们经历过一定距离的搬运和磨蚀作用，为碎屑锆石；另一组锆石形状多为长椭圆形，局部具有振荡环状。样品87-1001H中锆石颗粒直径约在100μm左右，形状多为椭圆形，锆石中无或具有不明显的振荡环带，部分锆石型态为圆形和破裂状，是在侵蚀、搬运、沉积等作用时所造成，表现为碎屑锆石特征。 碎屑锆石——原岩年龄：本研究利用SHRIMP定年法取得龙首山岩群最上部层位的三件变质沉积岩单颗粒碎屑锆石62个有地质意义的年龄数据。三件变质沉积岩碎屑锆石U-Pb年龄皆介于 1.7~2.7Ga之间，最年轻锆石年龄为(1724±19)Ma。此数据可以认定为沉积作用完成的最大年龄，故可合理推测龙首山岩群变质沉积岩固结成岩作用年龄必小于(1724±19)Ma。 成岩之后的变质年龄，本文没从锆石中获得；我自己的论文中，可从变质锆石中获得变质年龄。 物源分析：比对碎屑锆石的年龄频谱和周围古老地块岩浆岩的年代, 显示龙首山岩群变质沉积岩的沉积物, 可能来自阿拉善地块和塔里木地块。（董国安，2007；科学通报；龙首山岩群碎屑锆石SHRIMP U-Pb 年代学及其地质意义）
变质锆石成因类型及内部结构＼地球化学特征 测年的样品中变质锆石因其可能记录了多次的变质事件的信息，所以往往具有多期生长的、复杂的内部结构。不同的晶域具有不同的年龄，记录了不同地质事件的信息，若不能有效区分所测锆石成因，会给所得年龄的解释带来很大困难。本文阐述了不同成因变质锆石的内部结构及地球化学特征，以期为变质锆石的成因分析及测年数据合理解释提供参考。 标签：变质锆石；U-Pb测年；成因类型 目前对于锆石的成因主要通过锆石的CL图像及Th/U比值来区分锆石为岩浆成因还是变质成因的。一般认为具有振荡环带且Th/U比值较高的（>0.4）锆石为典型岩浆成因的，但并非所有具有这种特征的锆石都是岩浆成因的，有些变质过程中形成的锆石不仅可能具有振荡环带，而且其Th/U比值也有可能较高（>0.7），若将这类锆石鉴定为岩浆锆石，就可能得出错误的结论。因此在判别锆石成因时，还应结合地球化学、基础地质等因素进行合理解释。 1 内部结构 变质锆石根据其形成时的变质作用大体可分为变质增生、深熔、蜕晶化、重结晶和流体改造五种，由于其成因、形成环境等的多样性，决定了其内部结构也非常繁杂，典型的内部结构有无分带、弱分带，扇形分带等（图1）。而对于不同成因的锆石，又具有其优势的内部结构（图2），为鉴别锆石成因提供了一定的依据。 2 各成因类型地球化学特征 2.1 变质增生 变质增生锆石从结构上可分为无继承核和有继承核两类，前者属完全变质新生锆石，其具有多晶面状-不规则状-规则外形；后者在继承核外围形成增生边，与原岩残留锆石之间界限清楚，边界截然，晶核形态变化多样，内部通常较均匀，晶核中有时可保留原生的生长结构。增生锆石中是否含晶核与原岩中是否富含碎屑锆石密切相关，若富含碎屑锆石，变质锆石中则多含有晶核。 变质增生锆石的Th/U比值受变质流体、共生矿物组成及变质锆石的生长速率等因素的影响[1]。U在流体中的活动性比Th强，所以变质流体一般富U贫Th，从这种类型的流体中结晶的锆石常常具有较低的Th/U比值。此外，在锆石结晶同时如有富Th矿物结晶同样会造成Th/U比值的降低。REE含量主要取决于变质流体中REE含量及形成时的环境，其形成时如有富含HREE的矿物晶出，则锆石HREE含量显著降低。
矿物是自然作用的产物，其形成、稳定和变化都无不受热力学条件所制约，同时环境的物理化学条件的差异又往往导致矿物在成分、结构、形态及物理性质上的细微变化。因此，矿物成因的研究一直是矿物学中的一个非常重要的课题，并已发展成为现代矿物学中的一个独立的分支学科——成因矿物学。 一、形成矿物的地质作用 矿物的成因通常是按地质作用来分类的。根据作用的性质和能量来源，一般将形成矿物的地质作用分为内生作用、外生作用和变质作用。 1 内生作用 内生作用(endogenic process)主要指由地球内部热能所导致矿物形成的各种地质作用，包括岩浆作用、火山作用、伟晶作用和热液作用等各种复杂的过程。 (1) 岩浆作用(magmatism)：是指由岩浆冷却结晶而形成矿物的作用。岩浆是形成于上地幔或地壳深处的、以硅酸盐为主要成分并富含挥发组分的高温的熔融体。 (2) 火山作用(volcanism)：实际上是岩浆作用的一种形式，为地下深处的岩浆沿地壳脆弱带上侵至地面或直接喷出地表，迅速冷凝的全过程。 火山作用形成的矿物以高温、淬火、低压、高氧、缺少挥发分的矿物组合为特征，甚至形成非晶质的火山玻璃。由于挥发分的逸出，火山岩中往往产生许多气孔，并常为火山后期热液作用形成的沸石、蛋白石、玛瑙、方解石和自然铜等矿物所充填。 (3) 伟晶作用(pegmatitization)：是指在地表以下较深部位的高温高压条件下所进行的形成伟晶岩及其有关矿物的作用。 伟晶作用中形成的矿物最明显的特点是：晶体粗大，富含SiO 2、K 2 O、 Na 2 O和挥发分(F、Cl、B、OH等)(如石英、长石、白云母、黄玉和电气石等)及稀有、稀土和放射性元素(Li、Be、Cs、Rb、Sn、Nb、Ta、TR、U、Th等)(如锂
成因矿物学复习资料 一、名词解释（阐述下列概念，要求举例说明，5*8=40分）） 1、成因矿物学：是研究矿物及矿物共生组合的形成（发生、成长）、演化（存在、变化）的过程和条件，以及反映该过程和条件的标志和信息的矿物学特征的一门基础地质科学。最终与其他地质学科相结合，从阐明矿物的形成、演化机理入手，解决基础地质研究及找矿勘探中的理论和实际问题。 例如锡石的形态及物性特征在一定程度上可以揭示其形成时的地质环境、地球化学背景、物理化学条件等信息。伟晶岩型：{111}为主，Nb、Ta含量高，黑色；热液型：{110}+{111}为主，含Nb、Ta，W、Zr含量高，褐色；接触交代型：{110}为主，不含Nb、Ta，富含Ag、Cu、Pb及Zn，褐色； 2、矿物标型：矿物标型是一种地质成因信息的标志，是一种矿物及其共生组合和组构对其形成环境的表征。这种表征可以通过标型矿物、标型组合、标型组构以及矿物的标型特征去实现。即根据矿物及矿物组合的形态、成分、性质、成因产状等特征及其彼此间的内在联系、对介质的依赖关系等信息，寻找反映介质状态和条件的宏观标志（形态、物性及组构等）和微观标志（成分、同位素特征、晶胞参数、有序—无序结构、类质同像、同质多像、多型等），即矿物的标型性。例如锆石在不同的岩石组合中具有不同的晶体形态，利用锆石的晶体形态判断其形成环境的过程就是矿物标型。A.碱性火山岩，或偏碱性花岗岩，锆石为粒状；B.正常花岗岩，锆石为短柱状；C.中-基性火山岩，锆石为长柱状。 3、标型矿物：在特定的条件下形成的矿物，这种矿物可作为一定形成条件的标志。例如：斯石英只产生于陨石冲击坑中，是高压冲击变质成因的标志矿物。 4、封闭体系和开放体系：将由地质作用形成的岩石或矿石等视为热力学体系。严格讲，自然地质作用多为开放体系。为了研究问题方便，人们一般将岩浆岩、角岩及狭义的区域变质岩视为近封闭体系，而把接触交代岩、混合岩，以及各种外生成岩作用形成的岩石视为开放体系。封闭体系特征：①物质不变，但其浓度、体积可以发生变化的体系；②该体系与外界环境只有能量交换，而无物质交换。自然界中的封闭体系多为近似的封闭体系。开放体系特征：在一定条件下可以交换物质的体系，既有能量交换，又有物质交换。 5、矿物共生组合：同一成因、同一成矿期（或成矿阶段）所形成的不同矿物共存于同一空间。即：同时形成或从同一来源的成矿溶液中依次析出的矿物构成矿物的共生组合。体系中的组分及物理化学条件决定着矿物的共生组合。因此，矿物共生组合是反映其形成条件的重要标志，是成因矿物学研究的一个重要方面。例如在不同的温度环境下有不同的元素、矿物组合。高温热液作用（矿床）：W、Sn、Bi、Mo，黑钨矿、锡石、辉铋矿、辉钼矿；中温热液作用（矿床）：Cu、Pb、Zn，黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿；低温热液作用（矿床）：Sb、Hg、As，辉锑矿、辰砂、雄黄、雌黄。 6、矿物共生分析：应用热力学方法，研究岩石和矿床的形成条件，共生矿物的析出途径，彼此替代关系的顺序。如：超基性岩——橄榄石、斜方辉石、普通角闪石、基性斜长石、铬石榴石、铬铁矿、次生蛇纹石等，不会出现石英。 7、矿物相律：p ≤c，它表示在一定的P—T范围内，同时稳定存在的矿物相的最大数目（p），小于或等于组成该岩石的独立组分的数目（c）。意义：①在一定的P-T范围内，同时稳定存在的矿物相的最大数目(p) 等于组成该岩石的独立组分的数目(c) ，即n个组分组成的体系中，共存矿物不会超过n种；②确定矿物组合的规律；③只适用于封闭体系。例如：由SiO2+Al2O3构成的2元体系，在任意T和P条件下，达到平衡时，则共存矿物数量应为2（或≤2）。蓝晶石、红柱石、夕线石、刚玉和石英中都存在以上两种组分，但在平衡条件下，不可能有两个以上的矿物稳定存在。
第50卷 第6期 2005年3月 快 讯 南华-震旦系界线的锆石U-Pb 年龄 储雪蕾① Wolfgang Todt ② 张启锐① 陈福坤① 黄 晶① (① 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029; ② Max-Planck-Institut für Chemie, 55020 Mainz, Germany. E-mail: xlchu@https://www.doczj.com/doc/8f1778413.html, ) 中国地层委员会在2001年通过了中国的新元古代三分方案, 新建南华系[1,2]. 新的系顶界置于陡山沱组之底; 以冰期有关的地层从原震旦系分出, 命名 为南华系[1~3], 取意于刘鸿允先生的“南华大冰期”[3,4] . 2004年3月, 国际地科联(IUGS)又批准设立了Edicaran 系, 其GSSP 定在澳大利亚南部沿Enorama Creek 出露的冰成岩石之上, 即结构和化学都与众不同的层状碳酸盐岩的底界[5]. 如此, 中国的南华-震旦系界线对应着国际上的Cryogenian-Ediacaran 界线, 而Ediacaran 系就相当于中国的震旦系. Cryogenian-Ediacaran 界线年龄原估计在610~ 635 Ma 之间[5]. 不久前, 在纳米比亚剖面的Ghaub 组火山灰层获得了635.5±1.2 Ma 这个精确的锆石U-Pb 年龄[6], 现已被广泛地接受作为Marinoan 冰期结束的年龄[7,8]. 可是, 在2001年公布的中国区域年代地层 (地质年代)表中, 还将南华-震旦纪界线定在680 Ma [1,2]. 然而, 瓮安陡山沱组磷块岩的Lu-Hf 和Pb-Pb 定年表明, 南华-震旦系界线的年龄应在大约600~ 610 Ma 附近 [9,10], 与全国地层年表给出的680 Ma [1,2]相差甚远, 也与Cryogenian-Ediacaran 界线的年龄不同. 本文发表的吴坞剖面南沱冰成岩石上火山灰层中的锆石U-Pb 年龄数据, 为南华-震旦系界线的年龄提供直接限定. 江西上饶市北8 km 的吴坞村附近出露一套相当连续的中上新元古界地层层序[4], 如图1所示. 上饶 地区的南华系休宁组分上、下两段, 由一套杂色含砾或不含砾的粗砂岩到粉砂岩、泥岩组成, 夹有沉凝灰岩; 其上覆的南沱组为浅灰色含砾沉凝灰岩、灰黑色含砾硅质粉砂岩夹硅炭质页岩, 即冰海沉积物或杂砾岩; 震旦系兰田组直接覆盖在南沱组上, 由黑色含 图1 吴坞剖面附近地质简图 Nh 1x 2-1: 南华系休宁组二段下亚段; Nh 1x 2-2: 南华系休宁组二段上亚段; Nh 2n : 南华系南沱组; Z 1l : 震旦系兰田组; Z 2p : 震旦系皮 园村组; 1h : 寒武系荷塘组; 2y : 寒武系杨柳组; O 1y : 奥陶系印渚埠组; O 1n : 奥陶系宁国组 600 https://www.doczj.com/doc/8f1778413.html,
2010年第55卷第4-5期：350~358 https://www.doczj.com/doc/8f1778413.html, https://www.doczj.com/doc/8f1778413.html, 英文版见: Jia J T, Zheng H B, Huang X T, et al. Detrital zircon U-Pb ages of late Cenozoic sediments from the Yangtze delta: Implication for the evolution of the Yangtze River. Chinese Sci Bull, 2010, 55, doi: 10.1007/s11434-010-0091-9 论文 《中国科学》杂志社 SCIENCE CHINA PRESS 长江三角洲晚新生代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄及其对长江贯通的指示 贾军涛①, 郑洪波②*, 黄湘通①, 吴福元③, 杨守业①, 王可②, 何梦颖① ①同济大学海洋地质国家重点实验室, 上海 200092; ②南京大学地球科学与工程学院, 南京 210093; ③中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029 *联系人, E-mail: zhenghb@https://www.doczj.com/doc/8f1778413.html, 2009-05-19收稿, 2009-09-07接受 国家自然科学基金重点项目(批准号: 40830107)和联合国教育科学文化组织地球科学项目(编号: IGCP-581)资助 摘要对长江三角洲DY03孔3.6 Ma以来的沉积物碎屑锆石样品利用LA-ICP-MS进行了U-Pb 年龄测定. 结果表明, DY03孔189.8～215.8 m 之间(磁性地层年龄3.2～3.5 Ma)沉积物碎屑锆 石年龄以100～150 Ma占优势, 沉积物主要来自长江下游地区的白垩纪岩体, 物源区比较局 限; 189.8 m(~3.2 Ma)以上沉积物碎屑锆石年龄呈现多峰态分布的特征, 主要分布于100～300, 350～550, 600～1000, 1400～2000和2200～2800 Ma, 表明沉积物源区显著扩大. 从DY03孔 3.2 Ma以来沉积物碎屑锆石中识别出大量来自长江上游的年龄信息, 表明当时长江沉积物已 开始影响到三角洲地区. 考虑到古长江在上新世以前有可能没有流经现在的长江三角洲，而是 流向苏北盆地, 长江贯通的时限应不晚于3.2 Ma. 关键词 晚新生代 碎屑锆石 U-Pb定年 物源示踪 长江 大河是构造与气候共同作用的产物, 是地球动 力系统中重要的组成部分, 在地球表层系统中扮演 着非常重要的角色[1]. 作为亚洲最长的河流, 长江贯 穿了多个构造体系, 其演化历史与青藏高原隆升和 亚洲地形格局的演化密切相关, 同时长江流域的大 部分地区处于东亚季风和南亚季风的影响之下, 研 究长江的演化对于理解青藏高原隆升、亚洲地形演化 和季风演化具有重要意义, 因而长江的演化历史一 直是百余年来地学界关注的一个热点问题[2~19]. 近代从地质学的角度研究长江的演化始于Willis 等人[2]对长江三峡成因的探讨. 经过百余年的研究, 当前普遍认为云南石鼓第一弯的形成[3~5]和三峡的贯 通[6,7]是长江演化过程中的关键环节. 然而对第一弯 形成和三峡贯通的时限还存在较大争议. 对第一弯 形成的时限存在始新世[8]、中新世[5,9]和更新世[6,10,11] 的争论. 对长江三峡贯通的时限也有中新世[5], 早更 新世[7,11~14], 中更新世[6,15]和晚更新世[16]等不同的认 识. 长江演化的核心问题在于长江上游物质到达下 游地区时限的确定, 在长江中下游地区准确示踪长 江上游的物质并标定其沉积时代是研究长江演化的 关键. 在长江三角洲地区, 近年来利用钻孔沉积物重 矿物组合[16]、元素地球化学[17,18]、同位素地球化学[18] 和单颗粒碎屑独居石年代学[12,19]等研究, 结合磁性 地层定年, 为研究长江演化提供了新的研究思路. 然 而, 前已提及, 利用这些不同指标获得的对于长江贯 通时限的认识差别很大, 原因在于长江流域面积广, 源岩岩石类型和矿物组成复杂, 在岩体风化、剥蚀、
第34卷第1期地球科学)))中国地质大学学报Vol.34No.1 2009年1月Earth Science)Jour nal of China Univer sity of Geosciences Jan.2009 扬子克拉通南华纪碎屑锆石U2Pb年龄、Hf同位素对华南新元古代岩浆事件的指示 谢士稳1,2,高山1,2,3,柳小明3,高日胜4 1.中国地质大学地球科学学院,湖北武汉430074 2.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北武汉430074 3.西北大学地质系大陆动力学国家重点实验室,陕西西安710069 4.中油国际海外中心,北京100083 摘要:对采自宜昌三峡地区南华纪沉积岩中碎屑锆石进行了U2Pb定年,新元古代锆石U2Pb年龄在833Ma、785Ma出现高峰,说明此时期有两期大规模岩浆活动.结合前人的Hf同位素结果,新元古代锆石U2Pb年龄与E Hf(t)值关系图表明:910~890Ma 之间锆石E Hf(t)值表现为高正值(U10,接近亏损地幔演化值),890~840Ma锆石E H f(t)值明显降低,并有负值出现,另外在890Ma处有年龄峰出现.笔者认为扬子和华夏板块的拼合可能在890Ma发生了由俯冲到陆-陆或陆-弧的碰撞,之前的高E Hf(t)值由洋壳俯冲造成,之后碰撞作用陆壳物质熔融造成了E Hf(t)值的降低;840~800Ma的锆石E Hf(t)值有正也有负,800~ 780Ma的锆石E Hf(t)值小于0,780~750Ma的锆石E Hf(t)值大于0.这些数据与830~795Ma、780~745Ma两期地幔柱事件吻合.关键词:扬子板块;锆石U2P b定年;地幔柱;R odinia超大陆;Hf同位素. 中图分类号:P597文章编号:1000-2383(2009)01-0117-10收稿日期:2008-10-10 U2Pb Ages and Hf Isotopes of Detrital Zircons of Nanhua Sedimentary Rocks from the Yangtze Gorges:Implications for Genesis of Neoproterozoic Magmatism in South China XIE Shi2wen1,2,GAO Shan1,2,3,LIU Xiao2ming3,GAO Ri2sheng4 1.F aculty of Earth Sciences,China Univer sity of Geosciences,Wuhan430074,China 2.State K ey Labor atory of Geological P rocesses and Mineral Resources,China Univer sity of Geosciences,Wuhan430074,China 3.State K ey Labor atory of Continental Dynamics,Depar tment of Geolog y,Northwest Univer sity,Xi.an710069,China https://www.doczj.com/doc/8f1778413.html, P C Inter national Resear ch Center,Beijing100083,China Abstr act:This paper repor ts LA2ICP2M S U2Pb dates of det rita l zircons from the Nanhua clastic sedimentary rocks in the Yan2 gtze gor ges.Neoproterozoic U2Pb ages show two peaks at833Ma and785Ma,assumably cor responding t o two large2sca le pe2 r iods of magmatism.E Hf(t)values for the910-890M a zircons are positive(U10,similar to the value of the coeval depleted mantle),while those for the890-840Ma zircons tend to decr ease t o negat ive values,and there shows age peaks at890Ma. These data allow us to infer that tr ansformation of oceanic subduct ion into continenta l collision or continental2ar c collision oc2 curr ed at about890Ma via amalgamation of the Yangt ze and Catha ysia blocks.The high E Hf(t)values prior to890Ma resulted from t he subduct ion of oceanic crust.T he subsequent dr op of E H f(t)va lues was caused by the crust melting and crusta l colli2 sion.E Hf(t)values for the840-800Ma zircons a re either negative or positive,whereas E H f(t)values for the800-780Ma zir2 cons are all negat ive and E Hf(t)values for the780-750Ma zir cons are most ly posit ive.T hese data ar e in coincidence with two stages of the mant le plume beneath the Yangtze craton at830-795Ma and780-745Ma. Key words:Yangtze block;zir con U2Pb dat ing;mantle plume;Rodinia super continent;Hf isotope. 基金项目:教育部创新团队研究计划项目(Nos.IRT0441,306021);国家自然科学基金委创新研究群体科学基金项目(No.40521001);高等学校学科创新引智计划(No.B07039). 作者简介:谢士稳(1983-),男,硕士研究生在读,岩石圈地球化学专业.E2mail:swxie210@https://www.doczj.com/doc/8f1778413.html,
矿物：在一定的地质条件下形成，具有一定的化学成分和物理性质，并在一定的物理化学条件下稳定存在的单质或化合物叫矿物。矿物是组成岩石和矿石的基本单位。 晶质体：凡是内部质点作规则排列，具有格子构造的物质称为结晶质，结晶质在空间的有限部分称为晶体。晶质在合适的条件下能生成规则的几何外形（晶体）。如石盐、黄铁矿等。非晶质体：内部质点无规律排列，不具固定的几何外形，如玻璃，蛋白石。 自然界大多数矿物都是以晶质矿物形态出现，如水晶（石英的晶体），钻石（金刚石晶体），冰洲石（方解石晶体），蓝宝石（刚玉晶体），碧玺（电气石晶体），海兰宝石，祖母绿（绿柱石晶体）等。 晶质体与非晶质体在一定的压力、温度条件下可以互相转化，非晶质体总是趋向于向晶质体转化，因为晶质具最小内能。如玻璃的老化 空间格子：表示晶体内部构造中质点重复规律的几何图形 空间格子要素：结点，行列，面网，平行六面体（晶胞） 单体形态:在条件允许的情况下，自然界中的矿物总是趋向于生长成具有一定规则几何外形的多面体形状，其形状取决于其晶体结构和生成时的物理化学条件。同一化学成分的矿物在不同的生成条件下可以长成不同的几何外形。 单形：由同一形状、大小的晶面组成，如立方体黄铁矿 聚形：由两种或两种以上的晶面组成。如石英 双晶：同种矿物的两个或两个以上的晶体规则连生称为双晶。（旋转后或中心反伸后可重合或互成镜像） 歪晶：在实际晶体生长过程中，常受外界条件的影响而偏离其理想形态。 、断口：矿物受力后不沿结晶方向破裂而成的断面。贝壳状断口，参差状断口，锯齿状断口，土状断口 类质同象：晶体结构中的某些质点（离子、原子或分子）被性质相似的质点以各种比例相互置换或取代，而晶体结构类型、化学键性和离子正负电荷的平衡保持不变或基本不变，仅晶胞参数和物理性质发生变化的现象。 完全类质同象：如Fe橄榄石—Mg橄榄石 不完全类质同象（有限类质同象）：如铁闪锌矿 同质异象（同质多象）：化学成分相同的物质，在不同的物理化学条件下，可以生成具有不同结晶构造，从而具有不同的形态和物理性质的矿物，这种现象叫同质异象。如石墨和金刚石 成因矿物学是研究矿物和矿物共生组合的形成、稳定和变化的条件，以及反映这些条件的矿物学特征的学科。 成因矿物学的研究内容 1.研究矿物及其共生组合的起源、发生、发展和变化的条件及过程。 2.研究矿物及其共生组合在时间和空间上的分布和演化规律。 3.研究不同物理化学条件下矿物的成分、结构、形态、物性等标型特征。 4.成因矿物学的模拟研究 例：（1）地质温压计。（2）实验矿物（岩石）学。 成因矿物学研究的一般工作步骤 1）调查和了解工作区的地质背景。 2）收集工作区前人的岩石、矿石和矿物资料。 3）系统采集有代表性的标本，进行鉴定和测试分析。 4）广泛收集有关矿物的文献资料作统计分析，找出成因标志。 5）推断工作区矿物的成因，追溯矿物平衡条件，探索矿物及其共生组合演变的规律。
锆石U-Pb测年实用手册1 花生哥整理，微信公众号“37地质人”首发在精准化、精确化的测年进程中，微区原位测试有着不可比拟的优势，使用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）进行锆石U-Pb测年也被广为推崇。一个成功的锆石U-Pb测年实验过程主要分为以下4个阶段：（1）根据实验目的采集合理的样品；（2）锆石挑选及制靶；（3）锆石选点及实验测试；（4）测试结果综合分析。以下就锆石U-Pb测年的（1）（2）（3）项进行介绍，其中对锆石选点进行重点介绍。 实验仪器简介：激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）由LA、ICP、MS三个系统有机组合在一起的。其结构示意图及实验工作台如图1、图2所示。 图1LA-ICP-MS仪器结构示意图 图2 LA-ICP-MS实验工作台 一、根据实验目的采集合理的样品 采取合理的实验样品是进行成功的实验的前提，应根据项目需求以及针对实
际的采样对象进行合理的样品采取。一般来说：（1）采取新鲜的样品；（2）对锆石含量较高的花岗岩取3-5Kg，火山岩取10-15Kg，中基性-超基性岩采取20-25Kg。 二、锆石挑选及制靶 锆石单矿物的挑选一般0.5-2g，纯度＞98%。对制靶的锆石应为随机取样，尽量避免人为选择性。 制靶时一般常见有大靶和小靶，可根据实际需要选取，小靶一般排列200粒锆石，靶的直径大小有一定差别，有常见小靶直径为2.54cm。 图3 样品池中锆石靶及标样图4锆石靶 制靶时需注意，锆石之间的间距及排列顺序，较好的锆石制靶应保持锆石间距合适，相互独立但又排列有序（图5、图6）。 图5 锆石制靶间距适宜、排列有序图6锆石制靶间距太小、排列无序 三、锆石选点及实验测试 （一）锆石选点 锆石的选点应综合考虑两个方面得因素：（1）实验者研究需求；（2）锆石本身条件。 第一个方面主要根据是实验者研究所需进行锆石（岩浆锆石、变质锆石、热液锆石）的选点。 在进行锆石选点之前，首先厘清锆石分类的相关概念。 从成因上对锆石进行分类，常分为：岩浆锆石（在岩浆作用过程中结晶形成的锆石）、变质锆石（在变质作用过程中形成的锆石），现认为也存在热液锆石（此
收稿日期: 2014-01-02; 改回日期: 2014-01-26 项目资助: 科技部973课题(编号: 2013CB429802)、国家自然科学基金青年基金(批准号: 41102140)和西北大学大陆动力学国家重点实验室开 放课题基金联合资助。 第一作者简介: 刘兵(1984?), 女, 博士研究生, 从事区域构造、造山带演化和40 Ar/39Ar 同位素年代学研究。Email: liubing719@ https://www.doczj.com/doc/8f1778413.html, 通信作者: 温泉波(1978?), 讲师, 从事构造地质学、地质年代学研究。Email: wenquanbo@https://www.doczj.com/doc/8f1778413.html, 卷(Volume)38, 期(Number)2, 总(SUM)141 页(Pages)408~420, 2014, 5(May, 2014) 大 地 构 造 与 成 矿 学 Geotectonica et Metallogenia 大兴安岭中段上二叠统?下三叠统接触关系研究 ——来自碎屑锆石年代学的证据 刘 兵, 温泉波, 刘永江, 李伟民, 冯志强, 周建平, 申 亮 (吉林大学 地球科学学院, 吉林 长春 130061) 摘 要: 华北板块北缘与其北部地块之间古亚洲洋闭合的时限, 涉及到大陆形成过程中的古洋陆格局及演化过程的重建。晚二叠世-早三叠世大兴安岭地区的构造演化过程是承上启下的转折时期, 即是古亚洲洋向古太平洋构造体系转变的关键时期。本文通过对大兴安岭中段龙江地区上二叠统林西组和下三叠统老龙头组砂岩样品进行系统的碎屑锆石U-Pb 同位素年代学研究, 证实林西组和老龙头组存在280 Ma 、370 Ma 和500 Ma 的三组峰值年龄, 分别代表物源区存在早二叠世大石寨组火山岩、晚泥盆世-早石炭世岩浆弧以及北侧地块的统一基底, 林西组和老龙头组碎屑锆石最小年龄分别为254 Ma 和247 Ma, 结合野外实测剖面研究结果, 认为上二叠统林西组和下三叠统老龙头组连续沉积, 整合接触。1∶20万地质图显示内蒙古东部大兴安岭大部分地区缺失三叠系, 笔者发现研究区晚侏罗世满克头鄂博组、白音高老组与下伏晚二叠世林西组呈角度不整合接触, 结合大兴安岭中部零星出露的早三叠世地层、二连盆地参1井中也存在早三叠世地层, 综合分析认为研究区应存在早三叠世地层, 上二叠统与下三叠统应为连续沉积, 现今多数地区早三叠世地层的缺失是由于后期构造抬升剥蚀造成的。根据上二叠统林西组和下三叠统老龙头组中碎屑锆石存在1800 Ma 左右的典型华北板块基底年龄和两者的整合接触关系, 结合内蒙古贺根山缝合带中花岗闪长岩244 Ma 的年龄以及双井子岩体、哈拉图岩体、吉林中部大玉山岩体均为后碰撞的地球化学特征, 认为华北板块北缘与其北侧地块群最终闭合时间应为P 3-T 1。 关键词: 锆石U-Pb 年龄; 林西组; 老龙头组; 大兴安岭中段 中图分类号: P535; P597 文献标志码: A 文章编号: 1001-1552(2014)02-0408-013 0 引 言 华北板块北缘与其北部地块之间古亚洲洋闭合的时限, 既涉及到大陆形成过程中的古洋陆格局及演化过程的重建, 也与中国东北大陆地壳聚合时限及动力学机制、构造单元划分和成矿带的对比等重大地质构造及资源评价等问题密切相关, 因此一直是地质界关注和研究的热点。关于古亚洲洋闭合的 时限, 一些学者基于不同的研究对象, 得出了泥盆纪(唐克东, 1992; 徐备和陈斌, 1997)、石炭纪早期(郭胜哲, 1986; 曹从周等, 1986; 邵济安, 1991)、二叠纪(Wang and Liu, 1986; 李锦轶, 1986, 1998; 王荃等, 1991; 吴泰然等, 1998)、二叠纪末-早三叠世(张艳斌等, 2002a, 2002b; Xiao et al., 2003; 孙德有等, 2004; 郗爱华等, 2006; 吴福元等, 2007; Miao et al., 2008)、中三叠世(Zhou and Wilde, 2013)等截然不同
锆石的成因矿物学研究 摘要：锆石是一种分布范围广，稳定性极强，封闭温度高的富矿物；并且锆石中普通铅含量较低，铀钍较为富集。锆石的成因主要有岩浆成因，变质成因，热液成因。区分锆石不同成因的方法可从以下几方面考虑：a 从锆石的结晶习性，环带b 从锆石的地球化学特征，c从锆石的包裹体矿物，d 从微区拉曼的图像特征等方面来区分。 关键词：锆石成因；岩浆成因；变质成因；热液成因 由于锆石分布于三大岩中，且记录信息丰富，所以弄清锆石的成因不仅可以还原锆石的形成环境，还可以演绎当时的地质过程。 1岩浆成因锆石 1.1岩浆成因锆石的晶体形态及其环带：岩浆成因锆石一般较为自形，为四方柱，四方锥，复四方双锥形，无色透明。岩浆成因的锆石一般有振荡环带；在基性岩中由于成岩温度较高，微量元素扩散较快，环带较宽；在偏酸性岩石中由于成岩温度较低，微量元素扩散较慢，环带较窄且CL为亮色。 1.2岩浆成因的锆石地球化学特征：岩浆成因的锆石铀，钍含量比较高，铀钍比值较高（一般大于0.4）且REE分布较为均匀，HREE较为富集，正Ce异常，适度的Eu负异常；岩浆成因的锆石由核部至边缘ZrO2/HfO2减小而HfO2，UO2，ThO2含量增多 1.3岩浆成因锆石包裹体矿物：岩浆成因的锆石结晶时难免会包含一些矿物和包裹体如金红石，磷灰石，熔体包裹体。 1.4岩浆成因锆石的拉曼光谱特征：岩浆成因锆石由核部至边缘拉曼
峰强度减小并且Δ355值减小. 图2 不同类型岩浆锆石的CL 图像 (a) 辉长岩中的岩浆锆石; (b) 花岗岩中的岩浆锆石和残留核; (c) 花岗岩中的扇形分带锆石. (a) 引自赵子福等人[41] , (b)和(c)分别为大别山主薄 源和北淮阳花岗岩样品(本文) 图3岩浆型锆石从晶体核至边缘(1→5)喇曼光谱图 (a)T9305; (b)9303; (c)M -y-1; (d)M -y-2 Fig. 3Raman spectra from core to rim (1→5) ofmagmatogenic zircons
岩矿物理化学读书报告 锆石基本特征及地质应用 专业：矿物学、岩石学、矿床学 学号：2001110084 学生姓名：朱维娜 任课教师：罗照华 完成时间：2012年4月29日
锆石基本特征及地质应用 摘要：锆石是自然界中一种常见的副矿物，广泛存在于岩浆岩、变质岩和沉积岩中。锆石的形成过程非常复杂，可分为岩浆锆石、热液锆石和变质锆石，每种锆石都有其独特的晶体形态、地球化学元素组成和包裹体等特征，并可以此作为区分锆石类型的依据。另外，锆石由于具有稳定的晶体结构、高U、Pb含量、低的普通Pb含量及高的封闭温度而被广泛应用与U-Pb同位素定年中。除在定年上有重要意义外，锆石还可用于指示岩石的形成与演化过程，岩石成因和物质来源等重要信息。 关键字：锆石基本特征地质应用 1前言 锆石是自然界中一种常见的副矿物，广泛存在于岩浆岩中，另外也可存在与变质岩和沉积岩中。由于锆石具有非常稳定的晶体结构，使得其能在各种地质环境中结晶并很好的保留下来。此外，锆石中富含U、Th等放射性元素，普通Pb含量低，离子扩散速度低，封闭温度高，可达900℃（Lee J et al.,1997;Cherniak D J et al.,2000），所以成为了U-Pb定年法的理想对象。 2锆石的分类 锆石的形成环境及过程非常复杂，根据其成因可大致分为岩浆锆石、热液锆石和变质锆石三大类。其中变质锆石最为复杂，不同变质环境和变质程度下形成的锆石又分别具有不同的特征和指示意义。 锆石内部经常出现复杂的分区，每一区域可能都记录了锆石所经历的结晶、变质、热液蚀变等复杂的历史过程（Crofu F et al.,2003;吴元保和郑永飞，2004）。 锆石的内部结构特征可借助HF酸蚀刻图像、背散射电子图像和阴极发光电子图像（吴元保和郑永飞，2004）进行观察，可借助离子探针、激光探针、电子探针、质子探针、X射线荧光探针等实验进行化学成分的测定，从而帮助我们对锆石分类和特征作进一步的了解。 3岩浆锆石 岩浆锆石是指直接从岩浆中结晶形成的锆石（李长民，2009）。可较好的指示原岩的形成时间。 3.1岩相学特征 岩浆锆石一般自形程度较高，通常为半自形到字形，粒径20~250μm（Hoskin P W O et al., 2003）产于金伯利岩及其他相关岩石中的锆石常为它形且粒径较大（Crofu F et al.,2003; Belousova E et al.,1998;Konzett J et al.,1998）。
第３９卷 第２期 OIL ＆GAS GEOLOGY ２０１８年４月 收稿日期：２０１７－０６－０７；修订日期：２０１８－０３－０７。 第一作者简介：焦鹏（１９８５—），男，博士研究生，沉积学与层序地层学研究。E －mail ：jp ８７０６２５＠csu ．edu ．cn 。 通讯作者简介：郭建华（１９５７—）男，教授、博士生导师。E －mail ：gjh ７９６＠csu ．edu ．cn 。 基金项目：国家自然科学基金项目（４１６０３０４６）；国家科技重大专项（２０１１ZX ０５０２３－００１）。文章编号：０２５３－９９８５（２０１８）０２－０２３９－１５doi ：１０．１１７４３／ogg ２０１８０２０４ 珠江口盆地韩江－陆丰凹陷珠江组下段碎屑锆石 来源与储层物源示踪 焦 鹏１，２，郭建华１，２，王玺凯１，２，刘辰生１，２，郭祥伟１，２ ［１．中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙４１００８３； ２．有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室（中南大学），湖南长沙４１００８３］ 摘要：珠江组下段作为珠江口盆地东部优质的油气储层，其物源分布特征至今仍存在争议。为了研究韩江－陆丰凹陷珠江组下段物源分布特征及其岩性组成，利用LA －ICP －MS 定年技术对珠江口盆地东部７个不同局部构造区的下中新统珠江组下段砂岩样品进行了碎屑锆石U －Pb 定年分析。结果显示，样品中碎屑锆石以岩浆成因为主，主要存在９８～１１４，１３７～１６３，２１１～２４７和３８７～４２８Ma 四个年龄区间，变质成因为次。通过与周缘潜在物源区岩层（体）年龄对比，并结合年龄频谱特征，认为研究区早中新世珠江早期至少存在４条供给碎屑物质的水系，其中，海丰２８构造区和陆丰２构造区的沉积物源主要来自韩江物源；南侧东沙隆起为陆丰２２构造区主物源区；汕尾物源除为惠州１０构造区供源外，还与珠江物源在惠州０８构造区交汇；陆丰１３构造区以东沙隆起物源为主，可能有部分韩江物源的加入。韩江－陆丰地区具备发育浅层和中深层优质储层的地质条件，仍是今后珠江口盆地东部油气勘探的重要领域。 关键词：锆石U －Pb 定年；物源；珠江组下段；韩江－陆丰凹陷；珠江口盆地 中图分类号：TE １２２．２ 文献标识码：A Detrital zircon genesis and provenance tracing for reservoirs in the Lower Zhujiang Formation in Hanjiang －Lufeng Sag ，Pearl River Mouth Basin Jiao Peng １，２，Guo Jianhua １，２，Wang Xikai １，２，Liu Chensheng １，２，Guo Xiangwei １，２ ［１．School of Geosciences and Info －physics ，Central South University ，Chansha ，Hunan ４１００８３，China ； ２．Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring （Central South University ）， Ministry of Education ，Changsha ，Hunan ４１００８３，China ］ Abstract ：High －quality reservoirs in the Lower Zhujia Formation in eastern Pearl River Mouth Basin have trigged many disputes over their provenance distribution patterns and lithologies ．As an attempt to dispel the doubts over the issue ，we performed U －Pb dating on some detrital zircons in sandstone samples from the Lower Zhujiang Formation in the Lower Miocene of ７different structural zones in eastern Pearl River Mouth Basin with LA －ICP －MS dating technology ．The results show that the zircons were mostly magmatic origin ，followed by metamorphic origin ．The zircons of magmatic origin showed up during four age intervals ：９８－１１４，１３７－１６３，２１１－２４７and ３８７－４２８Ma ．By comparing the ages of the zircons with those of potential provenance rocks and combining the age spectrum ，we suggest that there were at least ４water systems serving as detrital material providers during the early Zhujiang time of the Early Miocene ．Hanjiang provenance was the source of sediments in Haifeng ２８and Lufeng ２structural zones ，Dongsha uplift provenance provided sediments for Lufeng ２２structural zone ，Shanwei provenance generated materials for Huizhou １０structural zone and joined Zhujiang provenance at Huizhou ０８structural zone ，and Dongsha uplift provenance ，possibly together with Hanjiang provenance ，provided materials for Lufeng １３structural zone ．Based on the above analyses ，we propose that Hanjiang －Lufeng area ，with favorable geological conditions for the formation of shallow and medium to deep reservoirs ，be the key future exploration 万方数据