西宁黄土碎屑锆石年龄特征及其对黄土高原黄土物源的指示意义

沉积物锆石示踪研究进展张硕;杨立辉;董有进;赵亚军【摘要】锆石是指示沉积物物质来源的重要矿物,通过几个典型指标来揭示物源区域与搬运过程.晶体形态反映锆石形成的酸碱环境与结晶温度,粒度指示源区距离与搬运力的变化,微量元素记录物源地地球化学信息与迁移过程,U-Pb同位素的示踪测定锆石的年龄特征及物源区在时间尺度上的变化特征和空间尺度上的多样性.结合最新的研究理论成果,重点探讨锆石物源示踪原理在沉积物研究中的应用,并对锆石示踪技术在应用过程中出现的问题及研究方向提出一些看法.【期刊名称】《西昌学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(033)001【总页数】6页(P58-63)【关键词】锆石;示踪原理;同位素;应用【作者】张硕;杨立辉;董有进;赵亚军【作者单位】安徽师范大学地理与旅游学院安徽自然灾害过程与防控研究省级重点实验室,安徽芜湖 241002;安徽师范大学地理与旅游学院安徽自然灾害过程与防控研究省级重点实验室,安徽芜湖 241002;安徽师范大学地理与旅游学院安徽自然灾害过程与防控研究省级重点实验室,安徽芜湖 241002;安徽师范大学地理与旅游学院安徽自然灾害过程与防控研究省级重点实验室,安徽芜湖 241002【正文语种】中文【中图分类】P588.1;P597+.3物源示踪是通过确定沉积物质来源及搬运路径，重建地球环境构造演化的过程[1,2]。

地球化学（如Sr-Nd，Hf元素）、矿物学（如方解石，白云石）、物理学（如热释光法，电子自旋共振测年法）、气象观测与模拟等方法作为探讨沉积物源的重要手段，已被地理学者运用到诸如黄土高原、近海海域等区域环境变迁的探索，并取得一些新的成果[3,4]。

经过不断的理论深入和实践改进，上述方法的运用越来越成熟。

锆石（Zircon）是单颗粒碎屑矿物微区分析的重要指示矿物，因其保存了大量的物源要素，成为物源研究所选择的示踪物质。

作为自然界最常见的副矿物之一，广泛存在岩浆岩、变质岩和沉积岩中[5]。

西宁盆地新生代地层碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义新生代印度板块和欧亚板块的碰撞导致了喜马拉雅造山带的形成,使得喜马拉雅造山带以北近2000千米的区域隆升变形,形成了世界屋脊——青藏高原。

青藏高原隆升对亚洲内陆构造-地貌格局和气候造成了很大的影响,因此,青藏高原隆升和扩展机制及其对全球变化的影响一直是国内外地学研究热点问题之一。

随着新生代印度板块和欧亚板块的持续碰撞,青藏高原北缘构造变形及地貌演化强烈,发育了多个造山带和菱形盆地,是研究青藏高原隆升和高原扩展机制的理想地区。

沉积盆地和造山带是大陆地貌的两个基本构造单元,两者是在统一地球动力学背景和构造框架下不可分割的耦合过程和正负构造单元,沉积盆地中的陆源碎屑沉积物不仅记录了盆地的沉积演化信息,也记录了周围造山带的构造隆升信息。

本文选择青藏高原东北缘西宁盆地为研究区域,在前人研究基础上,根据盆-山耦合关系,主要通过对盆地新生代地层进行不同层位碎屑锆石U-Pb年代学研究,结合盆地新生代地层的沉积特征、古水流特征和砾石成分特征,探讨了西宁盆地新生代物源变化及区域构造演化过程,主要有以下认识:1.西宁盆地新生代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄主要发生了五次变化:41Ma以前碎屑锆石U-Pb年龄分布以200-300Ma为主要年龄峰,400-550Ma为次要年龄峰;41->31Ma碎屑锆石U-Pb年龄分布以400-550Ma为主要年龄峰,200-300Ma和1000-2000Ma为次要年龄峰;31->22Ma碎屑锆石U-Pb年龄在前期基础上,突然出现700-1000Ma组分并成为主要年龄峰;22->12Ma碎屑锆石U-Pb年龄以200-300 Ma和400-550Ma 为主要年龄峰,1000-2000Ma为次要年龄峰;12->3.6Ma碎屑锆石U-Pb年龄以1000-2000Ma为主要年龄峰;~3.6Ma碎屑锆石U-Pb年龄以400-550Ma为主要年龄峰,200-300Ma为次要年龄峰。

锆石结构特征及其研究内容与意义锆石作为一种副矿物广泛存在于各类岩石中，具有耐熔、耐腐蚀的特性，化学性质极其稳定，当原岩经历后期地质作用发生改变时，锆石可以被很好地保存下来。

此外，锆石是U、Th、Hf、REE等微量元素的主要富集矿物，这些元素可以作为测定岩石形成年龄的母同位素或探讨原岩形成过程的重要指示物(Hoskin and Schaltegger, 2003)。

人们对于锆石的研究和利用由来已久且应用广泛，主要包括利用其U-Th-Pb同位素进行年龄计算，Lu-Hf同位素体系和O同位素结合示踪原岩源区，近几年来还增加了对其Zr同位素的研究，这些在地壳和岩石圈地幔的时间演化过程中具有重要意义(Dhuime et al., 2012; Harrison et al., 2005; Valley et al., 2005; Wilde et al., 2001）。

1. 锆石化学成分和内部结构锆石是一种硅酸盐矿物，化学式为Zr[SiO4]，除了主要含Zr外，还包括Hf、Nb、Ta、Th和REE等元素。

化学成分是ZrO2一般为67.2wt%，SiO2约32.8wt%。

主要存在于酸性岩和变质岩中，沉积岩中的锆石也是来自风化的火成岩和变质岩，多为碎屑锆石。

根据成因，锆石可以被分为岩浆锆石和变质锆石，观察其内部结构的常用方法有HF酸蚀刻图像、背散射电子（BSE）图像和阴极发光电子（CL）图像。

在CL图像中，部分锆石可见清晰的核边结构。

岩浆锆石通常具有震荡环带结构（图1（a）），少部分有扇形分带的结构。

振荡环带的宽度与锆石寄主岩石的成分和锆石结晶时岩浆温度有关，微量元素在岩浆温度锆石扩散速度较快快，因而锆石结晶时形成的环带较宽（如辉长岩中的锆石）；低温时微量元素扩散慢，形成的环带较窄（如I型和S型花岗岩中的锆石）(Rubatto and Gebauer, 2000)。

扇形分带的结构是由于锆石结晶时外部环境变化导致各晶面的生长速率不一致(Vavra et al., 1996)。

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）单颗粒碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成是目前沉积物源区研究中非常有力的工具。

基于锆石U-Pb年龄的黄土高原红黏土沉积序列物源示踪谢文斌;弓虎军【期刊名称】《地球科学与环境学报》【年(卷),期】2018(040)001【摘要】黄土高原广泛沉积的新近纪红黏土序列对东亚古气候具有重要的指示意义.通过甘肃灵台红黏土剖面7.0、6.5、5.5、3.2 Ma沉积物和山西保德红黏土剖面6.56、5.24、3.50 Ma沉积物碎屑锆石U-Pb 年龄的对比,表明黄土高原不同区域红黏土沉积物物源在空间上具有一致性,而在时间上具有差异性.通过与周缘潜在物源区碎屑锆石 U-Pb 年龄对比,可将黄土高原红黏土沉积物物源的差异划分为3个沉积阶段:第一阶段(5.7~7.0 Ma)物源主要为西昆仑山、帕米尔高原;第二阶段(3.4~5.7 Ma)物源主要来自塔克拉玛干沙漠;第三阶段(2.6~3.4 Ma)物源主要为阿拉善区域.红黏土沉积物物源的变化表明2.6~7.0 Ma 处于西风逐渐减弱伴随东亚季风逐渐增强的过程,物源的两次变化对应于约5.7 Ma墨西拿盐度危机和约3.4 Ma青藏高原的隆升,说明青藏高原以及中国西部山脉的隆升和板块运动控制下的特提斯洋演化是影响黄土高原风成沉积的重要因素.%The widely deposited Neogene red clay sequence in Loess Plateau has important directive significance on East Asian paleoclimate.The comparison of the detrital zircon U-Pb ages of 7.0,6.5,5.5,3.2 Ma from Lingtai red clay section in Gansu and 6.56,5.24,3.50 Ma from Baode red clay section in Shanxi was studied;the comparison of the detrital zircon U-Pb ages from red clay in Loess Plateau and the peripheral potential provenance regions was also studied. The results show that the sedimentary source of red clay in LoessPlateau has a spatial homogeneity and temporal variation.According to the difference of sedimentary sources,the red clay sediment in Loess Plateau can be divided into three stages:the first stage (5.7-7.0 Ma),the main sources are West Kunlun Mountain and Pamir Plateau;the second stage (3.4-5.7 Ma),the main source is Taklimakan desert;the third stage (2.6-3.4 Ma),the main source is Alxa area.The variation of provenance from red clay sediment shows that the west wind weakens and monsoon grows at 2.6-7.0 Ma,and the two changes of provenances correspond to Messina salinity crisis at ~5.7 Ma and the uplift of Qinghai-Tibet Plateau at ~3.4 Ma,respectively.In general,the important factors influencing the eolian deposition in Loess Plateau are the uplift of Qinghai-Tibet Plateau and the western mountains of China,and the Tethys ocean evolution under the control of plate motion.【总页数】10页(P101-110)【作者】谢文斌;弓虎军【作者单位】西北大学地质学系,陕西西安 710069;西北大学地质学系,陕西西安710069【正文语种】中文【中图分类】P66【相关文献】1.基于U-Pb定年和单颗粒锆石粒径分析示踪中国黄土高原黄土和红粘土物源 [J], 李云;宋友桂;聂军胜;孙博亚2.扬子板块西北缘碧口微地块南华系碎屑锆石U-Pb年龄及其物源示踪 [J], 毛帆;周海;裴先治;李瑞保;李佐臣;裴磊;刘成军;赵少伟;高峰;陈有炘3.渤海钻孔物源示踪和河流沉积物扩散研究:碎屑锆石U-Pb年龄和磷灰石原位地球化学元素双重约束 [J], 林旭;刘静;吴中海;李长安;刘海金4.基于锆石U-Pb年龄的洛川黄土物源示踪 [J], 王苗苗;弓虎军5.环渤海湾盆地主要河流碎屑锆石U-Pb年龄特征及其物源示踪意义 [J], 林旭;刘静;吴中海;岳保静;董延钰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

黄河源头区碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义郭亮;张宏飞;徐旺春;蔡宏明【期刊名称】《自然科学进展》【年(卷),期】2008(018)012【摘要】利用LA-ICP-MS分析技术,对黄河源头区沉积物碎屑锆石进行U-Pb年代学研究,据此分析黄河源头区地壳物质的来源.结果显示,黄河沉积物碎屑锆石年龄主要分布于以下区间:200-230 Ma、240-320 Ma、350-490 Ma、1700-2000 Ma和2300-2650 Ma,少量碎屑锆石年龄分布于700-900 Ma.分析表明,1700-2000 Ma和2300-2650 Ma的碎屑锆石主要来自于华北块体;350-490 Ma的碎屑锆石主要来自于东昆仑造山带、祁连造山带、柴达木板块和秦岭造山带;240-320 Ma的碎屑锆石主要来自于东昆仑造山带和柴达木板块北缘;200-230 Ma的碎屑锆石来自于区域内出露的印支期花岗岩.由于黄河源头区沉积物主体反映了松潘-甘孜造山带西部三叠系沉积物的组成,因此,碎屑锆石年龄结构指示该区三叠系沉积物主要来自于华北块体、东昆仑造山带、柴达木板块、祁连造山带和秦岭造山带,无明显扬子块体和大别造山带地壳物质的加入.松潘-甘孜造山带西部与东北部在沉积物源组成上具有较好的一致性,反映它们属于同一个沉积中心.【总页数】11页(P1398-1408)【作者】郭亮;张宏飞;徐旺春;蔡宏明【作者单位】中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,武汉,430074;中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,武汉,430074;中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,武汉,430074;中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】P5【相关文献】1.松潘甘孜长沙贡玛盆地古近纪地层碎屑锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成及碎屑磷灰石(U-Th)/He年龄的地质意义 [J], 戴紧根;李亚林;葛玉魁2.山东省烟台市牟平区宋家沟金矿区内莱阳群林寺山组砾岩碎屑锆石U-Pb年龄地质意义 [J], 杨庆;祝德成;张海瑞;吕大炜;刘泽群;许庆林;沈晓丽;薄军委3.即墨地区莱阳群底部止凤庄组地质特征及其碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄地质意义 [J], 朱学强;杨仕鹏;任天龙4.赞比亚伊索卡南部Kachinga长石砂岩碎屑锆石U-Pb年龄、地球化学特征及地质意义 [J], 杜明龙;PETER Chipumbu;ABRAHAM Mukangwa;CHISAMBA Mwansa;纪山青;任军平;王杰;刘子江;邢仕;刘川;韦文国;DANIEL Malunga5.西秦岭西成铅锌矿田赋矿安家岔组碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义 [J], 浩德成;丁振举;高兆奎;韩要权;周宏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

碎屑锆石U-Pb定年在准噶尔盆地南缘物源研究中的应用武富礼;姚志刚【摘要】伊连哈比尔尕山山前断褶带是准噶尔南缘前陆盆地和北天山造山带的重要结合部位,从该区采集了4件中生界中的砂岩样品,用LA-ICP-MS方法对其中的250个锆石颗粒进行了U-Pb年龄测定.根据锆石的矿物学特征、CL图像特点以及碎屑锆石年龄分布特征,结合古水流条件的约束,对其沉积物源和构造环境进行了分析.结果表明,锆石形成年龄的范围在170～2 886 Ma间.最年轻的碎屑锆石年龄是(170±1)Ma,说明这套地层不老于中侏罗世;最古老锆石的年龄峰值为2 200～2 900 Ma和1 000～1 600 Ma,源区应为天山在燕山期造山后已有古老基岩的剥露区;290～310 Ma和400～410 Ma的锆石,物源可能包括两部分:伊山为主和部分来自南部的中天山地区;碎屑锆石中出现170～200Ma的年龄峰值,表明晚侏罗世北天山及盆地南缘发生了较明显的隆升和剥蚀作用,判断其物源为天山北坡.【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(026)003【总页数】8页(P6-13)【关键词】准噶尔盆地南缘;碎屑锆石;U-Pb年龄;物源分析;中生界【作者】武富礼;姚志刚【作者单位】西安石油大学油气资源学院,陕西西安710065;西安石油大学油气资源学院,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】T121.1;P581准噶尔盆地南缘(简称，准南)前陆冲断带作为准噶尔大型多旋回叠合盆地的重要组成部分，南与伊林哈比尔尕山(简称，伊山)－博格达山相邻，北至昌吉凹陷.大地构造位置上，北侧为准噶尔;南侧为北天山逆冲推覆带(图1).作为天山造山系的一部分，该区吸引了众多的中外地质工作者对其地壳组成、结构及形成历史的研究.从现有的文献看，以往对该区的研究大部分都集中在探讨和重建该区古生代洋陆构造格局和新生代的陆内造山作用及其演变过程，而对二叠纪以来叠加改造的研讨相对要少得多，尤其是该区伊山山前断褶带内碎屑沉积物来源的研究还很有限［1-4］，而中生代构造活动、盆山格局演化是认识这2次区域性构造事件之间转换关系的关键.另一方面，对准噶尔盆地来说，中生代是烃源岩演化、油气运聚成藏的关键时期.研究准噶尔盆地南缘物源，可为理清北天山造山带与准南在主要成盆期和关键变革时期构造应力场提供确切依据，对于探讨准南及至整个准噶尔盆地的油气资源分布及其聚集的时空特点具有重要意义.近年来，通过造山带相邻盆地沉积记录来认识造山带和盆山格局演化已有不少成功的实例［5-6］.通过碎屑岩碎屑锆石定年研究确定碎屑岩物质来源、源区特征、沉积时代和形成环境的方法是其他方法不可替代的.准南聚集了大量从隆升高地剥蚀而来的沉积物，中生界的完好保存为研究中生代构造作用、沉积背景和盆山格局提供了理想的条件.本文就准南小泉沟群、水西沟群和艾维尔沟群中碎屑锆石U-Pb同位素年代学最新分析结果进行了研究，对其所揭示的地质意义进行了讨论.图1 准噶尔盆地南缘中段区域构造格架F1-妖魔山断裂;F2-阜康断裂;F3-乌鲁木齐－米泉断裂;F4-亚马特－拜辛德达坂大断裂;F5-乌鲁木齐－四古南断裂;F6-红车断裂.样号:①SHC006;②SHC036;③SHC019;④SHC031 Fig.1 The tectonic sketch map of the central section of the southern margin of Junggar Basin F1－Yaomoshan fault;F2－Fukang fault;F3－Urumqi-Miquan fault; F4－Yamater-Baixindaban fault;F5－Urumqi-Sigunan fault;F6－Hongche fault.The numbers of samples:①SHC006;②SHC036;③SHC019;④SHC0311 区域地质概况本文中所述准南是指阜康以西，奎屯—独山子南北线以东，北以准南隐伏大断裂(沙湾—玛纳斯—呼图壁—阜康东西一线)为界，南抵伊山北麓的带状地区，为海西期褶皱回返基础上发展起来的二级构造单元.准南盖层沉积始于晚石炭世，包括上古生界、中生界和新生界的全部地层.地层出露齐全，厚度巨大［7］.三叠系中—上统小泉沟群在北天山北缘广泛分布，不整合或假整合于二叠系或更老地层之上.小泉沟群地层下部克拉玛依组和黄山街组以灰色砂岩和泥岩为主，上部郝家沟组为灰色砾岩、砂岩、泥岩韵律状互层，夹碳质泥岩和薄煤层，在准南地区厚200～450 m.侏罗系中—下统水西沟群主体为一套河流－沼泽相的含煤碎屑建造.在博格达山和伊山多处可见含煤地层超覆于下伏石炭—二叠系之上，玛纳斯地区出露厚度最大.地层由下往上分别为八道湾组、三工河组和西山窑组.侏罗系中—上统艾维尔沟群在盆地南缘分布较厚.从头屯河组到喀拉扎组整体表现为一下细上粗的正旋回.2 样品与分析方法用于锆石定年的样品采自沙湾县石场附近的小泉沟群、水西沟群和艾维尔沟群，采样点位置见图1.用于分选锆石的大样野外采集质量为5～10 kg，锆石U-Pb同位素组成分析在西北大学大陆动力学重点实验室的激光剥蚀等离子体质谱仪器(LAICP－MS)上用标准测定程序进行［8］.4件样品的锆石U-Pb同位素组成列于表1.3 分析结果3.1 锆石的形态特征描述及代表性锆石分析反射光和投射光下锆石颜色主要为浅紫红色、浅黄褐色、浅绿色和烟灰色.在所测的锆石颗粒中，部分颗粒受到机械破碎作用而不完整.其中保存较好的锆石也以半自形－他形为主，个别锆石颗粒晶形较完好，可分辨出复四方双锥，四方双锥的晶体特征，但总体以短柱状、粒状和不规则形状颗粒居多.保存完好的晶体一般可指示短距离的搬运，而磨圆的颗粒表明它们经历了长距离的搬运或者经历了侵蚀和沉积循环过程.表1 碎屑锆石中U-Pb同位素分析结果Tab.1 Tab.1 The analysis data of U-Pb isotope in detrital zircon samplesSHC019分析号表面年龄/Ma SHC006207Pb/206Pb±1σ 207Pb/235U±1σ 206Pb/238U±1σ w(232Th)/w(238U)分析号表面年龄/Ma 207Pb/206Pb±1σ 207Pb/235U±1σ 206Pb/238U±1σw(232Th)/w(238U).51 2 322±111 310±12 309±3 0.46 2 645±118 341±15 298±3 0.87 3 360±36 293±6 284±2 0.38 3 219±42 308±7 320±3 0.83 4 280±86 265±8 263±2 0.50 4 555±37 443±9 421±4 0.62 5 343±31 279±5 271±2 0.53 5 705±78 403±11 352±3 0.60 6 574±29 480±8 461±4 0.61 6 446±29 347±6 332±3 0.88 7 489±81 459±13 453±4 0.59 7 436±98282±10 264±2 0.93 8 320±29 272±5 267±2 0.62 8 403±99 290±11 277±3 0.51 9 407±26 287±4 272±2 0.45 9 296±118 298±13 299±3 0.65 10369±80 290±8 280±2 0.70 10 687±97 352±13 303±3 1.31 11 432±36284±6 266±2 0.89 11 674±153 372±21 326±4 0.86 12 486±82 313±9291±3 0.56 12 452±71 374±10 361±3 0.80 13 517±24 298±4 271±2 0.63 13 492±30 428±7 416±3 0.64 14 1 512±21 1 463±14 1 429±12 1.11 14 454±60 415±9 408±3 0.46 15 436±46 307±7 291±3 0.59 15 619±78428±12 393±3 0.46 16 625±19 535±6 515±4 0.60 16 1 060±26 1 189±14 1261±10 0.35 17 388±83293±9 282±2 0.46 17 728±54 339±10 285±3 1.11 18 645±36 352±7 309±3 1.37 18 464±27 403±6 393±3 0.60 19 547±66 308±10 277±3 0.38 19 370±121 337±15 333±4 0.61 20 364±41 288±6 279±2 0.47 20 581±62 417±9 388±3 0.67 21 109±113 263±14 280±4 0.42 21 311±58 300±9 298±3 0.87 22 429±88 297±13 280±4 0.38 22 498±70 343±9 320±3 0.97 23 264±37 267±5 268±2 0.31 23 367±90 315±10308±3 0.97 24 418±65 294±7 279±2 0.50 24 564±108 314±13 281±3 0.95 25 337±49 290±7 284±3 0.62 25 1559±7 1 544±7 1 533±10 0.44 26344±74 276±7 268±2 0.52 26 496±24 430±6 418±3 0.55 27 398±38296±6 284±2 0.64 27 545±92 350±12 321±3 1.43 28 282±24 288±4289±2 0.20 28 62±321 278±44 304±4 1.05 29 302±65 299±10 298±3 0.44 29 382±90 313±10 304±3 1.09 30 290±69 290±10 290±3 0.50 30 495±116 315±14 291±3 1.1331 318±35 278±5 273±2 0.53 31 749±48 465±11410±4 0.61 32 320±127 273±13 268±3 0.53 32 307±123 291±13 289±3 0.77 33 359±29 276±5 267±2 0.60 33 804±101 473±17 408±4 0.31 34 339±113 267±11 259±3 0.43 34 625±81 357±11 317±3 0.72 35 460±104 309±12 289±3 0.70 35 1 174±43 518±12 382±4 0.78 36 342±26 278±4 270±2 0.62 36 1 055±145 316±19 225±2 0.88 37 362±27 289±5 280±2 0.33 37 1 227±25 465±7 326±3 0.86 38 306±42 286±6 283±2 0.43 38415±45 325±8 312±3 1.06 39 607±77 308±9 270±2 0.46 39 486±131302±15 279±3 0.63 40335±101 274±10 267±2 0.71 40 1 360±127 321±17 197±2 1.08 41 304±29 274±5 270±2 0.57 41 396±55 352±10 345±3 0.81 42 294±111 288±12 287±3 0.41 42 1 068±56 368±12 267±3 1.10 43472±60 292±6 270±2 0.20 43 510±94 336±12 311±3 1.04 44 332±50284±5 279±2 0.35 441 301±10 1 022±7 897±6 0.68 45 379±43 300±7 290±3 0.39 45 315±43 286±6 282±2 0.36 46 493±62 305±7 281±2 0.61 46 381±54 341±6 335±2 0.49 47 410±82 275±8 260±2 0.46 47 297±95296±10 296±3 0.55 48 349±67 285±10 277±3 0.36 48 441±29 405±6399±3 0.45 49 443±66318±11 301±3 0.51 49 439±31 307±5 290±2 1.20 50 279±75 272±7 272±2 0.55 50 421±30 306±5 291± 1 366±29 290±5 280±2 0.60 1 472±20 454±6 451±3 0 2 0.86续表1SHC036分析号表面年龄/Ma SHC031 207Pb/206Pb±1σ207Pb/235U±1σ 206Pb/238U±1σ w(232Th)/w(238U)分析号表面年龄/Ma 207Pb/206Pb±1σ 207Pb/235U±1σ 206Pb/238U±1σ w(232Th)/w(238U).84 2 599±41 392±9 358±3 1.08 2 358±38 294±4 286±2 0.14 3 479±25 417±6 405±3 0.47 3 1 112±143 353±20 248±3 1.09 4 490±30 356±6 335±3 0.14 4 259±56 303±8 308±3 0.64 5 486±76 430±11 420±4 0.39 5 276±34308±5 312±2 0.52 6 345±59 309±9 305±3 0.53 6 804±81 327±10 264±2 0.69 7 488±53 416±11 404±4 0.53 7 90048 366±9 288±3 0.98 8 394±87 318±14 308±4 1.08 8 319±114 324±13 324±3 0.65 9 380±125 311±14 301±3 0.57 9 584±70 342±12 307±3 0.97 10 665±92 339±12 293±3 0.81 10 352±106 271±11 262±2 0.58 11 380±58 358±10 354±4 0.78 11409±129 391±18 388±4 0.51 12 379±68 361±12 359±4 0.52 12 372±83 332±10 326±3 0.39 13 336±70 290±10 284±3 0.92 13 376±177 290±19 279±4 0.51 14 637±55 392±8 351±3 0.34 14 379±41 345±7 340±2 0.44 15 572±129 364±23 333±6 0.65 15 348±37 295±6 288±2 0.53 16 416±41 397±8 394±3 0.69 16 791±68 753±16 740±5 0.83 17 651±73 369±10326±3 0.86 17 328±57 319±9 318±3 0.75 18 635±72 401±14 361±5 1.0518 877±25 379±5 303±2 0.64 19 578±66 299±10 265±3 0.63 19 364±36 296±6 287±2 0.43 20 349±178 309±20 304±5 0.48 20 1 554±27 1241±9 1 069±6 0.17 21 511±27 450±7 438±3 0.64 21 381±64 282±7 271±2 0.59 22 319±29 266±17 299±4 0.76 22 404±108 338±13 328±3 0.86 23 600±22 419±6 387±3 0.68 23 1 148±47 1 103±15 1 081±7 0.77 24 377±75 309±11 300±4 0.63 24 605±47 433±10 401±3 0.82 25 828±23 472±7 401±3 0.40 25 925±36 808±9 767±4 0.54 26 523±70 424±10 407±4 0.38 26 371±73 310±8 302±2 0.39 27 609±47 347±9 309±3 1.41 27 430±202 192±15173±2 1.34 28 362±95 271±9 261±2 0.73 28 494±39 452±9 444±3 0.59 29 415±77 317±12 303±4 0.60 29 529±62 357±11 331±3 0.45 30 430±35 409±8 404±3 0.88 30 577±34 463±8 441±3 0.67 31 369±27 339±5 334±3 0.52 31 290±42 306±6 308±2 1.38 32 599±72 448±16 418±5 0.52 32460±96 365±13 350±3 0.63 33 221±27 284±4 291±2 0.59 33 326±57202±6 192±2 0.44 34 330±59 305±9 301±3 0.66 34 420±62 325±10312±3 0.61 35 362±58 342±10 338±3 1.24 35 754±270 335±34 278±4 0.51 36 542±32 362±7 333±3 1.03 36 341±68 305±8 301±2 0.33 37619±50 485±12 456±5 0.77 37 492±68 336±11 314±3 0.59 38 387±36 400±8 401±3 0.62 38 544±24 512±6 504±3 0.89 39 618±41 445±10411±4 0.73 39 3 152±14 3 045±6 2 886±13 0.07 40 410±38 409±8 408±3 0.69 40 537±151 442±24 424±5 0.50 41 377±29 352±6 347±3 0.60 41 469±68 476±11 478±3 0.79 42 1 471±28 1 132±9 963±7 0.19 42 227±50 174±4 170±1 0.41 43 487±27 417±6 403±3 0.39 43 433±59 298±9 281±2 0.62 44 402±55 348±10 339±3 1.62 44 2691±5 2668±6 2636±11 0.07 45 440±67 400±13 391±4 1.13 45 882±24 691±8 633±4 1.27 46 623±30460±8 426±3 1.30 46 162±102 171±9 171±2 1.38 47 327±34 300±6296±2 0.88 47 235±238 184±22 181±5 0.65 48 552±95 324±16 292±4 0.68 48 766±41 500±10 444±4 0.14 49 364±64 413±13 420±4 0.69 49 371±42 310±7 302±2 0.45 50 765±29 365±6 304±2 0.89 50 352±71258±7 248±2 0.51 51 346±80 309±9 305±3 0.53 51 390±186 260±18246±3 0.75 52 487±73 416±11 404±4 0.53 52 509±152 277±16 2 1338±50 298±8 293±3 0.57 1 472±36 435±8 427±3 0 50±3 1.53续表1SHC036分析号表面年龄/Ma SHC031 207Pb/206Pb±1σ207Pb/235U±1σ 206Pb/238U±1σ w(232Th)/w(238U)分析号表面年龄/Ma 207Pb/206Pb±1σ 207Pb/235U±1σ 206Pb/238U±1σ w(232Th)/w(238U) 53 394±110 318±14 308±4 1.08 53 585±89 385±16 353±4 0.70 54 684±78 352±11 304±3 0.57 54 311±49 311±7 311±2 0.71 55 1 318±41 453±7 302±3 0.81 55 704±25 479±6 434±3 0.47 56 380±78 358±10 354±4 0.78 56 440±74 258±7 238±2 0.57 57 379±89 361±12 359±4 0.52 57 323±40 277±6 272±2 0.22 58 336±92 290±10 284±3 0.92 58 321±127 265±12 259±3 0.55 59 717±43 405±6 352±3 0.34 59 623±151 347±24 307±5 0.52 60 572±159 365±23 333±6 0.65 60 358±54 317±8 311±3 0.45 61 416±59 397±8 394±3 0.69 61 351±58 327±9323±3 0.66 62 1 102±35 449±6332±3 0.86 62 550±26 504±7 494±3 0.92 63 635±95 401±14 361±5 1.05 63 504±143 291±16 265±2 1.36 64 579±88 300±10 265±3 0.63 64 288±71 251±7 247±2 0.49 65 910±102 393±16 310±5 0.48 65 2 498±7 2378±7 2 240±11 0.46 66 510±45 450±7438±3 0.64 66 364±53 308±8 301±2 0.85 67 368±44 339±5 334±3 0.76 67 1 568±25 356±6 199±2 0.40 68 600±239 420±5 387±3 0.68 68 922±28 881±7 864±4 0.20 69 377±97 309±11300±4 0.63 69 432±81 398±15 392±4 0.55 70 828±40 472±7 401±3 0.40 70 351±73 296±10 289±3 0.79 71 599±53 438±8 408±4 0.38 71 543±122 431±19 410±4 0.54 72 609±66 347±9 309±3 1.41 72 1 562±41 779±17535±6 0.70 73 477±60 285±6 262±2 0.73 73 544±167 344±21 315±4 1.41 74 415±100 317±12 303±4 0.60 74 386±72 236±62 286±14 0.95 75429±53 409±8 404±3 0.88 75 328±41 300±6 296±2 0.24对4个样品中250多个颗粒的测量统计结果表明:锆石的长径一般在20～100 μm 之间，短径在20～80 μm之间.除样品SHC006和SHC036中个别锆石颗粒呈长条状外，所测锆石的长宽比小于2，说明大多数锆石是剥蚀、搬运沉积的产物［9］.在所研究的250颗锆石颗粒中，仅有3颗锆石中Th与U的质量比值小于0.1，分别为SHC031-3、SHC031-39和SHC036-65，形态上已经分辨不出环带结构现象，可见到明显的增生边，判断应为变质成因锆石颗粒.有218颗锆石中Th与U的质量比值大于0.4，大多数都可见到明显的环带结构和明暗相间的结构特征(图2)，应为岩浆成因锆石颗粒［10-11］.图2 代表性锆石微区CL图像及相应206Pb/238U年龄Fig.2 The micro-zoneCL images of representative zircon samples and theircorresponding206Pb/238U ages3.2 U-Pb同位素分析结果3.2.1 小泉沟群对样品SHC019(N43°54'2.7″，E85°39'49.2″)共测量了50粒锆石，其中35粒锆石的U-Pb同位素组成落在谐和曲线上，15粒锆石存在不同程度的Pb丢失 (图3(a))，35粒谐和锆石的206Pb/238U的加权平均年龄为(326±15)Ma.所测最年轻和最老的锆石谐和年龄分别为(264±2)Ma和(1533±10)Ma，说明该套岩石的沉积时代不老于晚二叠世.3.2.2 水西沟群对样品SHC031(N43°53'33″，E85°51'46.6″)的75粒锆石进行了分析，其中57粒锆石获得了谐和年龄，18粒不谐和锆石表现为少量的Pb丢失(图3(b))，且其206Pb/238U表面年龄均小于(456±5)Ma.所测最年轻锆石谐和年龄为(261± 2)Ma，说明该套岩石的沉积时代不老于晚二叠世.3.2.3 艾维尔沟群样品SHC036(N43°55'4.1″，E85°52'18.9″)采自艾维尔沟群头屯河组下部的含砾砂岩，对其75粒锆石进行了分析，其中58粒锆石获得了谐和年龄(图3(c)).所测最年轻和最老的锆石谐和年龄分别为(170±1)Ma和(2 886±13) Ma，说明该套岩石的沉积时代不老于中侏罗世.样品SHC006(N43°57'8.1″，E85°42'49.9″)采自艾维尔沟群齐古组下部的砂岩，对50粒锆石进行了分析，仅有2粒锆石有不明显的Pb丢失，由48粒锆石构成的不一致线与谐和曲线的上、下交点年龄分别为(957±160)Ma和(250±16)Ma(MSWD为9.8)(图3(d))，且由其中44粒谐和锆石获得的206 Pb/238U加权平均年龄为(277±3)Ma(MSWD为19).所测最年轻锆石谐和年龄为(259±3)Ma，说明该套岩石的沉积时代不老于晚二叠世.图3 准噶尔盆地南缘沉积岩中锆石颗粒的206Pb/238U和207Pb/235U谐和图Fig.3 The concordia plot of206Pb/238U and207Pb/235U for zircon samples from sedimentary rocks in the southern margin of Junggar Basin3.3 锆石的年龄分布特征锆石的年龄分布特征见图4.锆石形成年龄的范围在170～2 886 Ma间，最年轻的碎屑锆石年龄是(170±1)Ma，来自艾维尔沟群头屯河组，进一步证实这套地层不老于中侏罗统;从170 Ma至1 533 Ma年龄段，锆石年龄的分布几乎是连续的，而缺失1 533～2 240 Ma年龄段的锆石，说明该区自中元古代至中侏罗世一直是接受沉积区;在分析的250颗锆石中有3颗显示了2240 Ma、2 636 Ma和2 886 Ma的年龄值，推测它们可能来源于天山在燕山期造山后已有古老基岩被剥露的产物.小泉沟群SHC019样品中锆石形成的谐和年龄范围为264～451 Ma，主要峰值集中在270～340 Ma和380～430 Ma.反映其沉积物主要是华力西期和加里东期的产物，说明该区在古生界是接受沉积区，而其物源区可能至少曾经历过2次较大的隆升、剥蚀事件.水西沟群SHC031样品中，锆石形成的年龄范围为261～456 Ma，其主要峰值范围与SHC019相似，但缺少265～285 Ma和365～385 Ma 年龄段的锆石，330～360 Ma和400～410 Ma锆石有所增加，说明其沉积物主要是华力西运动早期天山运动的产物.艾维尔沟群头屯河组SHC036样品中锆石形成年龄范围为170～2 886 Ma，除了具有上述样品的峰值区外，增加了170～200 Ma和430～450 Ma年龄段的锆石，说明有燕山早期的和晚奥陶世的产物流入该区.480～1 000 Ma年龄段的锆石也有少量分布，3颗年龄最大的锆石就出现在这个件品中，揭示沉积物源可能来自不同的地区，且源区有元古宙的地层出露.艾维尔沟群齐古组SHC006样品中，锆石的形成年龄范围为260～1 512 Ma，主要峰值集中在260～310 Ma.该区地层齐古组覆于头屯河组上，而缺失燕山期的产物，说明晚侏罗世该区已开始隆升为非沉积区.图4 锆石年龄分布柱状图Fig.4 The column graph for zircon age distribution 从这些锆石的总体年龄分布特征和不同层位样品的对比以及锆石颗粒的形态可以看出:准南中段中生界的沉积物源可能不是单一的，特别是艾维尔沟群;而在这些沉积物的组成中，既有一部分来自同一稳定的源区(与260～320 Ma阶段形成的锆石相对应)，也有来自其他源区沉积物源的改变(与其他年龄段的锆石数量变化相对应).而碎屑锆石既有来自近源的自形且磨圆度低的颗粒，也有可能来自经历了长距离搬运而呈浑圆状的颗粒.总体分析，砂岩中主要锆石的形成年龄可分为3期:分别为加里东期、印支期和燕山期.锆石主体结晶于早古生代，在晚古生代和中生代早—中期的构造变质事件中形成锆石的增生边及新生颗粒.含U低的锆石的不谐和铅丢失模式可能是由于后来的构造岩浆运动所致.170～200 Ma的年龄区间显示了燕山早期运动的影响.250～350 Ma的峰值区代表了印支期的物源是研究区的主要贡献者.400～440 Ma的谐和锆石颗粒可以来源于加里东运动期剥蚀的产物.4 结论此次研究所涉及的2组最古老锆石的年龄峰值为2 200～2 900 Ma和1 000～1 600 Ma，形成于这2个阶段的锆石共8颗，其源区应为准噶尔的南缘基底.考虑到在准南中段古老基底的出露面积并不是很广，此次研究的碎屑锆石谐和年龄为准噶尔存在太古宙基底提供了证据.伊山主体由石炭系凝灰岩和火山岩以及侵入其中的巨大岩基型花岗岩组成，其花岗岩主要形成于华力西期和加里东期.本研究中水西沟群碎屑锆石形成年龄的主峰值为290～310 Ma和400～410 Ma，且锆石形态多显示近源沉积的特征，反映伊山应是主要物源区并非沉积区.海西期岩浆活动在天山地区表现得很强烈，具有分布广、规模大、种类多等特点.所分析的这一阶段的锆石占67%，达168颗.砂岩样品中海西期锆石多呈自形且磨圆度低的结构特征，显示近源沉积的特点，这一阶段的物源应来自伊山.进入中生代，天山地区火山活动大大减弱，出露的印支－燕山期岩浆岩为数不多，主要分布在天山北坡、天山东段吐鲁番等地.碎屑锆石中出现170～200 Ma的年龄峰值，证实了燕山运动对研究区物源的影响，综合判断其物源为天山北坡.参考文献:［1］方世虎，郭召杰，贾承造，等.准噶尔盆地南缘中—新生界沉积物重矿物分析与盆山格局演化［J］.地质科学，2006，41(4):648-662.FANG Shi-hu，GUO Zhao-jie，JIA 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