遼河群大石橋組酸性火山巖鋯石u-pb年代學研究

0遼河群形成時代及形成時代古元古代是地殼形成和發(fā)育的重要轉折點。因此，古元古代造山帶是研究地球早期歷史發(fā)展的重要窗口。遼寧吉濟活動帶是中國北方克拉通的重要古元古代造山帶之一。它位于中國北方克拉通東部。主要由古元古代變質巖系（遼東地區(qū)的遼河群、吉南集安群、老嶺群）和古元古代花崗巖組成。其中，遼河群是中國北方克拉通東部陸地上最完整的古元古邊界。然而，其形成年齡和變質年齡沒有得到正確的確定，形成的構造背景也沒有統(tǒng)一的論證，這嚴重限制了中國北方克拉通古代地殼的發(fā)育。遼河群作為遼吉古元古代造山帶的重要組成部分,自下而上可分為浪子山組、里爾峪組、高家峪組、大石橋組及蓋縣組,其形成時代一直是眾多學者研究的熱點.前人或根據變質火山巖大石橋組是遼河群中一個重要的含菱鎂礦、岫巖玉、鉛鋅礦層位,其巖性主要由白云石大理巖、方解石大理巖及云母片巖組成,夾透閃透輝石巖、變粒巖等,其巖性組合一直未見有酸性火山巖.筆者在遼東地區(qū)對遼河群進行基礎地質研究過程中,在遼陽八會鎮(zhèn)華嚴寺一帶大石橋組大理巖地層中首次發(fā)現(xiàn)有酸性火山巖夾層,故選取最能直接表達研究效果的火山巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年研究,精確給出大石橋組火山巖的年齡,為遼河群形成時代提供支持,并進一步為遼吉活動帶乃至華北克拉通古元古代地殼演化深入研究提供重要地質依據.1大石橋組地質背景研究區(qū)位于遼吉活動帶遼陽東南地區(qū),區(qū)內出露大面積的遼河群地層,根據巖石組合從下至上可分為浪子山組、里兒峪組、高家峪組、大石橋組、蓋縣組(圖1).大石橋組整合壓蓋在高家峪組之上,被后期中元古代基性的輝長巖脈體侵入,總體被中生代地層角度不整合壓蓋后被早白堊世花崗質巖體侵入.大石橋組在研究區(qū)內分布面積比較大,巖性以大理巖為主,夾透閃透輝巖、云母片巖、條紋狀細晶變粒巖、泥板巖等,在大理巖、白云巖中含有豐富的疊層石.本次研究在華嚴寺一帶大石橋組大理巖地層中發(fā)現(xiàn)有酸性火山巖夾層,夾層與大理巖產狀相同,從野外產狀判斷二者為同時沉積(圖2).2結構及巖石學特征本研究的對象為遼河群大石橋組流紋質角礫凝灰?guī)r.樣品采樣地點見圖1、2.樣品14GW580,流紋質角礫凝灰?guī)r,產于遼河群大石橋組.風化面淺黃白色,新鮮面淺黃白色,晶屑凝灰結構,弱條帶狀構造.角礫呈次棱角—棱角狀,成分為流紋巖和條帶狀流紋質晶屑凝灰?guī)r,條帶方向與周圍火山灰條帶方向斜交,含量25%~30%.晶屑呈棱角狀、次棱角狀,成分為鉀長石及石英,粒徑0.3~0.8mm,含量為3%~5%.火山灰為長英質隱晶質或微粒狀成分,粗細不均,形成條帶,局部火山灰重結晶,新生片狀、放射狀綠泥石及長條狀白云母集合體,綠泥石具異常靛藍干涉色,約占65%.巖石發(fā)生輕微硅化.3u-pb時期3.1限公司完成流紋質角礫凝灰?guī)r測年用鋯石挑選由河北省廊坊市宇能礦物分選有限公司完成;陰極發(fā)光(CL)鋯石圖像采集在北京鋯年領航科技有限公司完成.LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學測試在中國地質大學(北京)科學研究院地質過程與礦產資源國家重點實驗室完成3.2鋯石u/th/u比值分布樣品14GW580產出層位為古元古代遼河群大石橋組,巖性為流紋質角礫凝灰?guī)r.該樣品中所挑出的鋯石粒度不一(55~110μm),形狀大多為自形柱狀.雖然在20μm比例尺下,鋯石顆粒顯示出有裂痕,但均具有顯著的振蕩環(huán)帶(圖3),鋯石的Th/U比值較高,分布在0.40~7.57之間,這些特征指示鋯石為典型的巖漿鋯石該樣品共進行了25個鋯石顆粒分析.從圖3可以看出,一個諧和數據有老的年齡值,5討論5.1巖石學和礦物學特征前人針對遼河群中進行過大量的年代學工作,但由于遼河群主要為古元古代的地層組成,大部分巖石均發(fā)生了變質,所以前人選擇的對象大多為變質沉積巖的碎屑鋯石前人選擇的研究對象為變質沉積巖或片麻巖,不能直接反應巖石形成的時代,但火山巖中的鋯石可以直接反應出巖石形成時代5.2對遼河群至上層序的限制,確定了沉積時代日本人齋藤林次在1938年建立遼河系;1958~1961年長春地質學院在本區(qū)開展了1∶20萬區(qū)測工作,將遼河系更名為遼河群,并提出了較系統(tǒng)的劃分方案.根據巖石組合,遼河群自下而上分為浪子山組、里爾峪組、高家峪組、大石橋組、蓋縣組,雖然1973~1979年遼寧省地質局區(qū)測隊提出的劃分方案中對各個組的范圍重新厘定,但還是承認5個組之間的時序關系,并沿用至今.本次研究獲得的大石橋組流紋質角礫凝灰?guī)r年齡為2171±11Ma,確定了大石橋的沉積時代,浪子山組、里爾峪組、高家峪組3個組早于大石橋組沉積,所以3個組應該是2171Ma之前已經完成沉積作用.6大石橋組的形成時代1)本次研究首次在遼陽八會鎮(zhèn)遼河群大石橋組大理巖地層中識別出酸性火山巖夾層,巖性為流紋質角礫凝灰?guī)r.鋯石U