青藏高原北羌塘地區(qū)寧多巖群形成時(shí)代的確定

青藏高原的腹地位于西金鈾鈾-金沙江縫合帶和團(tuán)公湖-丁青-怒江縫合帶之間的羌塘地區(qū)。它屬于造山帶內(nèi)的沉積盆地。從古代到中生代，它都被廣泛地發(fā)育。以龍木-雙湖-江華縫合帶為邊界，可分為南羌塘和北羌塘。羌塘盆地是否存在前寒武紀(jì)基底一直存在較大分歧。一種觀點(diǎn)認(rèn)為,羌塘地區(qū)存在前寒武紀(jì)基底,可能存在太古宙陸核。近來(lái),又在昌都地塊寧多巖群變質(zhì)碎屑巖中發(fā)現(xiàn)(3981±9)Ma碎屑鋯石,2854~3505Ma碎屑鋯石具有負(fù)的εHf(t)值和3784~4316Ma的兩階段Hf模式年齡,暗示寧多巖群物源區(qū)殘留可能有少量更古老(冥古宙)的地殼物質(zhì)。另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為,羌塘地區(qū)尚無(wú)可靠的結(jié)晶基底或古老基底存在的同位素年代學(xué)依據(jù),對(duì)羌塘地區(qū)存在古老基底提出質(zhì)疑。羌塘地區(qū)是中國(guó)陸上新區(qū)最具勘探前景的含油氣盆地,盆地是否具有古老的結(jié)晶基底,對(duì)于評(píng)價(jià)油氣的保存條件至關(guān)重要。昌都地塊位于北羌塘,一般認(rèn)為前寒武紀(jì)地層可分為寧多巖群、草曲群和雄松群,目前對(duì)分布于不同地區(qū)各群的時(shí)代層位的認(rèn)識(shí)存在較大分歧。其中,寧多巖群為一套中深變質(zhì)的片巖、片麻巖系,主要出露于青海治多縣多彩鄉(xiāng)、玉樹(shù)縣隆寶鎮(zhèn)、小蘇莽、長(zhǎng)青可,以及西藏昌都縣夏日多一帶。原青海省區(qū)測(cè)隊(duì)最早依據(jù)區(qū)域?qū)Ρ葘幎鄮r群劃為上古生界,1∶20萬(wàn)區(qū)調(diào)(1)-(2)于夏日多一帶測(cè)得寧多巖群中二云母斜長(zhǎng)片麻巖U-Pb年齡為(2200±140)Ma,于長(zhǎng)青可一帶寧多巖群黑云母斜長(zhǎng)片麻巖中獲得(1870±280)Ma的重結(jié)晶鋯石U-Pb年齡,于大、小蘇莽地區(qū)分別獲得侵入該套副片麻巖中片麻狀黑云母花崗巖的鋯石U-Pb年齡為(1780±150)和(1680±309)Ma,將寧多巖群的時(shí)代歸為古—中元古代;1∶25萬(wàn)治多幅在寧多巖群黑云斜長(zhǎng)片麻巖中獲得單顆粒U-Pb鋯石年齡為(709±66)Ma(3),認(rèn)為反映該套地層晉寧期變質(zhì)時(shí)代。同樣1∶25萬(wàn)曲柔尕卡幅在該套地層中獲835~915Ma鋯石U-Pb表面年齡(4),認(rèn)為反映巖石片理形成于晉寧期。根據(jù)上述同位素年代學(xué)數(shù)據(jù),結(jié)合巖石組合、變質(zhì)變形、無(wú)層無(wú)序特點(diǎn)并與區(qū)域地層對(duì)比等,將寧多巖群時(shí)代暫置于中—新元古代。綜上所述,作為昌都地塊變質(zhì)巖系之一的寧多巖群,其形成時(shí)代至今尚未得到有效限定。本文在前人工作基礎(chǔ)上,利用LA-ICP-MS技術(shù),對(duì)青海省玉樹(shù)縣小蘇莽一帶寧多巖群的黑云斜長(zhǎng)片麻巖(副變質(zhì)巖)和侵入其中的片麻狀黑云母花崗巖進(jìn)行了精細(xì)的鋯石U-Pb同位素測(cè)年,力圖準(zhǔn)確限定寧多巖群原巖的形成時(shí)代,為研究羌塘地區(qū)基底格架、構(gòu)造演化以及油氣評(píng)價(jià)提供新的依據(jù)。1寧多巖群中上三疊統(tǒng)東獨(dú)組結(jié)構(gòu)研究區(qū)位于昌都地塊北部,西金烏蘭—金沙江縫合帶和龍木錯(cuò)—雙湖—瀾滄江縫合帶之間,青海省玉樹(shù)縣小蘇莽地區(qū)(圖1)是寧多巖群的命名地。該區(qū)有兩套時(shí)代有待進(jìn)一步厘定的前寒武紀(jì)地層,即寧多巖群(Pt2-3Nd)和草曲群(Pt3C)。寧多巖群呈北西-南東向狹長(zhǎng)帶狀展布,與區(qū)域斷裂走向基本一致,內(nèi)部依次被元古宙片麻狀花崗巖、晚三疊世二長(zhǎng)花崗巖、古近紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖侵入,周緣被三疊系覆蓋,包括東獨(dú)組(T2-3d)、公也弄組(T2-3g)、洞卡組(T2-3dk)及阿堵拉組(T3a),中上三疊統(tǒng)東獨(dú)組角度不整合于寧多巖群之上。寧多巖群主要由石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云二長(zhǎng)片麻巖、黑云片巖、二云石英片巖夾斜長(zhǎng)角閃片巖組成,發(fā)育透入性片麻理或片理,普遍存在層間揉皺和變質(zhì)分異石英脈。主片麻理產(chǎn)狀:170°~220°∠55°~70°。在寧多村北,寧多巖群黑云斜長(zhǎng)片麻巖出現(xiàn)背斜和向斜構(gòu)造,軸面向南陡傾,褶皺轉(zhuǎn)折端石英脈增多,并出現(xiàn)瓦楞構(gòu)造或窗楞構(gòu)造。變質(zhì)程度以高綠片巖至低角閃巖相為主,局部為低綠片巖相,原巖為一套成熟度較高的沉積碎屑巖-中基性火山巖-碳酸鹽巖建造。侵入寧多巖群的元古宙片麻狀花崗巖也發(fā)育片麻狀構(gòu)造,但定向性比寧多巖群弱,片麻理方向與區(qū)域上寧多巖群透入性片麻理方向基本一致,表明形成片麻理的區(qū)域變質(zhì)作用發(fā)生于片麻狀花崗巖侵入之后。2小蘇基因—樣品及其巖相學(xué)特征用于同位素測(cè)年的樣品有兩件。一為寧多巖群黑云斜長(zhǎng)片麻巖(09N-3),采自青海玉樹(shù)縣寧多村南約1km處(地理坐標(biāo):N32°26′6″,E97°15′16″,H4145m),質(zhì)量約35kg,呈深灰色,鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu),片麻狀構(gòu)造,主要礦物沿片理方向強(qiáng)烈定向(圖2a),在弱變質(zhì)域可見(jiàn)到少量變余砂狀結(jié)構(gòu)(圖2b,c);主要由石英(45%±)、斜長(zhǎng)石(44%±)、黑云母(10%±)組成,含少量石榴石(1%±)、磷灰石(<1%)、方解石(<1%);變質(zhì)程度總體為低角閃巖相,原巖為碎屑巖。二為侵入寧多巖群片麻狀黑云母花崗巖(09N-1),采自青海玉樹(shù)縣小蘇莽—寧多村之間(地理坐標(biāo):N32°23′6.6″,E97°14′13.9″,H4077m),質(zhì)量約10kg,呈灰色,半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)(局部為似斑狀結(jié)構(gòu)),片麻狀構(gòu)造,其中的暗色礦物沿片麻理方向呈定向排列(圖2d);主要由石英(40%±)、絹云鈉長(zhǎng)石化斜長(zhǎng)石(37%±)、鉀長(zhǎng)石(12%±)、黑云母(10%±)組成,副礦物為磷灰石(1%±)、鋯石(<1%);變質(zhì)程度為高綠片巖相,原巖為黑云母花崗巖。3u-pb年齡測(cè)定鋯石單礦物挑選在國(guó)土資源部河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局廊坊實(shí)驗(yàn)室完成,將巖石樣品破碎至30~50目,經(jīng)常規(guī)浮選和磁選方法分選。鋯石的陰極發(fā)光(CL)圖像在西北大學(xué)掃描電鏡實(shí)驗(yàn)室完成,采用FEI公司XL30型SFEG電子束進(jìn)行鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯微照相分析。LA-ICP-MS法鋯石微區(qū)U-Pb年齡測(cè)定在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的Agilent7500型ICPMS和德國(guó)LambdaPhysik公司的ComPex102ArF準(zhǔn)分子激光器(工作物質(zhì)ArF,波長(zhǎng)193nm)以及MicroLas公司的GeoLas200M光學(xué)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)上進(jìn)行。激光束斑直徑為30μm,激光剝蝕深度為20~40μm。詳細(xì)分析步驟和數(shù)據(jù)處理方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[19-20]。采用Glitter(ver4.0,MacquarieUniversity)程序?qū)︿喪耐凰乇戎导霸睾窟M(jìn)行計(jì)算,并按照AndersenTom的方法,用LA-ICP-MSCommonLeadCorrection(ver3.15)對(duì)其進(jìn)行了普通鉛校正,年齡計(jì)算及諧和圖采用Isoplot(ver3.0)完成。4后整理后的和諧時(shí)代u-pb寧多巖群黑云斜長(zhǎng)片麻巖(09N-3)中的鋯石顏色多樣(多數(shù)為無(wú)色透明,少數(shù)呈淡黃色、淺玫瑰紅色、煙灰色),以渾圓狀為主(少數(shù)為半自形柱狀,部分殘缺鋯石屬于碎樣時(shí)機(jī)械破損),粒徑大小懸殊(多為120μm×70μm~220μm×120μm)。鋯石U-Pb年齡測(cè)試點(diǎn)共60個(gè),經(jīng)普通鉛校正后,剔除204Pb過(guò)高及諧和度較差的15個(gè)點(diǎn)(1、5、7、10、19、20、26、30、33、35、38、39、46、49、53測(cè)點(diǎn)),有效測(cè)試點(diǎn)共45個(gè)(表1)。鋯石CL圖像(圖3)顯示,多數(shù)發(fā)育環(huán)帶結(jié)構(gòu)(22、29、37、41、52、57、58、59、60測(cè)點(diǎn)),大部分外圍具有較窄的生長(zhǎng)加大邊(12、18、28、29、31、32、36、41、42、47、52、55、57、58測(cè)點(diǎn)),部分具斑雜構(gòu)造(40、55測(cè)點(diǎn)),少數(shù)發(fā)育條帶狀構(gòu)造(16、25、42、48測(cè)點(diǎn)),個(gè)別顏色發(fā)暗(24、50測(cè)點(diǎn));Th/U比值范圍為0.17~1.39,絕大部分集中于0.32~1.07。以上特征表明,該樣品中的鋯石為多源區(qū)碎屑鋯石,以巖漿源區(qū)碎屑鋯石為主,并經(jīng)歷了后期強(qiáng)烈構(gòu)造-熱事件發(fā)育生長(zhǎng)加大邊。寧多巖群黑云斜長(zhǎng)片麻巖(09N-3)絕大多數(shù)樣點(diǎn)在U-Pb諧和圖上分布于諧和線上,或在諧和線附近(圖4a)。鋯石諧和年齡在2813~523Ma,207Pb/206Pb表面年齡在985~1168Ma為主要集中區(qū),加權(quán)平均年齡為(1044±30)Ma(MSWD=0.66,Points=22)。在諧和年齡頻率分布圖(圖4b)上,出現(xiàn)了一個(gè)207Pb/235U年齡為1035Ma的主峰值。207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡與207Pb/206Pb主峰值在誤差范圍內(nèi)基本一致。因此,207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡(1044±30)Ma應(yīng)該為寧多巖群黑云斜長(zhǎng)片麻巖(09N-3)沉積時(shí)最新的蝕源區(qū)年齡,即該年齡代表寧多巖群沉積時(shí)代的下限。此外,在諧和年齡頻率分布圖(圖4b)上還出現(xiàn)了一個(gè)206Pb/238U年齡為530Ma的次峰值,對(duì)應(yīng)的鋯石在CL圖像上顏色發(fā)暗(圖3,24、50測(cè)點(diǎn)),呈灰黑色,U含量高(1117.80~1841.62μg·g-1),24測(cè)點(diǎn)鋯石發(fā)育環(huán)帶結(jié)構(gòu)。這些鋯石可能為巖漿源區(qū)的碎屑鋯石遭受了后期構(gòu)造-熱擾動(dòng),發(fā)生放射成因Pb丟失,U含量相對(duì)增高所致。因此,206Pb/238U為530Ma的次峰值年齡可解釋為后期較強(qiáng)烈構(gòu)造作用年齡,該年齡值與泛非運(yùn)動(dòng)時(shí)限基本一致。侵入寧多巖群片麻狀黑云母花崗巖(09N-1)中的鋯石多數(shù)為無(wú)色透明,少數(shù)呈淡黃色,半自形短柱狀(部分殘缺鋯石屬于碎樣時(shí)機(jī)械破損),粒徑多為140μm×45μm~180μm×130μm。鋯石U-Pb年齡測(cè)試點(diǎn)共35個(gè),經(jīng)普通鉛校正后,剔除204Pb過(guò)高及諧和度較差(諧和度<95%和>105%)的14個(gè)點(diǎn)(1、3、8、9、13、14、19、21、23、24、26、27、29、30測(cè)點(diǎn)),有效測(cè)試點(diǎn)共21個(gè)(表2)。鋯石CL圖像(圖5a)顯示,多數(shù)內(nèi)部發(fā)育環(huán)帶結(jié)構(gòu)(6、18、25、31、33、35測(cè)點(diǎn))或條帶狀構(gòu)造(16、28測(cè)點(diǎn)),但環(huán)帶的疏密程度不同,個(gè)別具有內(nèi)核(4、35測(cè)點(diǎn)),部分外圍具有較窄的生長(zhǎng)加大邊(6、16、18、25測(cè)點(diǎn));Th/U比值為0.36~3.42,主體具巖漿成因鋯石特征。侵入寧多巖群片麻狀黑云母花崗巖(09N-1)除部分分散的老鋯石測(cè)點(diǎn)(4~6、11、35測(cè)點(diǎn),207Pb/206Pb表面年齡為1978~1057Ma)和測(cè)試信號(hào)不穩(wěn)定具有明顯偏低(10、12、15、17、22、32、34測(cè)點(diǎn),206Pb/238U表面年齡為918~435Ma)的外,其余9個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)(2、7、16、18、20、25、28、31、33測(cè)點(diǎn))在U-Pb諧和圖上成群集中分布于諧和線上或其附近(圖5b),206Pb/238U表面年齡為997~985Ma,諧和年齡為(991.3±4.1)Ma(MSWD=0.09),206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(990.5±3.7)Ma(MSWD=0.66),諧和年齡和加權(quán)平均年齡在誤差范圍內(nèi)基本一致,這些測(cè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的鋯石多具有環(huán)帶結(jié)構(gòu),Th/U比值為0.75~3.42,表明這些鋯石應(yīng)為同期巖漿結(jié)晶成因。因此,206Pb/238U加權(quán)平均年齡(990.5±3.7)Ma代表片麻狀黑云母花崗巖的形成年齡。該樣品鋯石測(cè)點(diǎn)207Pb/206Pb表面年齡分散于1978~1057Ma間的數(shù)據(jù),可能為捕獲的老鋯石年齡信息。5rodini超大陸裂解特征及對(duì)成礦時(shí)代的預(yù)測(cè)根據(jù)LA-ICP-MS鋯石微區(qū)U-Pb同位素測(cè)年結(jié)果,青海省玉樹(shù)縣小蘇莽地區(qū)寧多巖群黑云斜長(zhǎng)片麻巖(副變質(zhì)巖)最新的蝕源區(qū)年齡為(1044±30)Ma,侵入寧多巖群片麻狀黑云母花崗巖(古侵入體)的形成年齡為(990.5±3.7)Ma。研究表明,青海省玉樹(shù)縣小蘇莽地區(qū)寧多巖群中存在990~1044Ma的基底巖系,相當(dāng)于薊縣紀(jì)末至青白口紀(jì)初。該年齡區(qū)間的獲得為羌塘地區(qū)存在前寒武紀(jì)基底提供了直接證據(jù)。研究表明,Rodinia超大陸的聚合造山發(fā)生在1300~1000Ma,并在1000~900Ma繼以伸展作用,裂解作用發(fā)生于830Ma之后,但其過(guò)程具有明顯的時(shí)空分布不均一性。近來(lái),筆者在北羌塘他念他翁山一帶獲得吉塘巖群酉西巖組LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(1048±3)~(965±55)Ma,認(rèn)為吉塘巖群酉西巖組的原巖形成時(shí)代為中元古代末—新元古代早期。本次獲得的寧多巖群原巖形成時(shí)限(1044~990Ma)與吉塘巖群酉西巖組(1048~965Ma)十分接近,兩者同為羌塘地區(qū)前寒武紀(jì)基底變質(zhì)巖系,是否代表Rodinia超大陸裂解早期伸展期間的地質(zhì)記錄有待深入研究。寧多巖群黑云斜長(zhǎng)片麻巖(副變質(zhì)巖)測(cè)年結(jié)果還出現(xiàn)了530Ma的次峰值年齡,表明寧多巖群可能遭受了后期構(gòu)造-熱事件的影響,該年齡與泛非運(yùn)動(dòng)時(shí)限(主要集中于600~500Ma)接近。青藏高原泛非事件的波及范圍、作用時(shí)間及性質(zhì)已成為眾多研究者關(guān)注的焦點(diǎn),這是限定岡瓦納大陸范圍的重要依據(jù)。近年來(lái),在高原南部獲得大量泛非運(yùn)動(dòng)的年齡信息。1∶25萬(wàn)安多縣幅(1)在聶榮地塊獲得侵入聶榮巖群片麻狀二長(zhǎng)花崗巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(515±14)Ma,是目前在青藏高原發(fā)現(xiàn)位置最靠北的泛非事件年齡記錄,可以認(rèn)為岡底斯及其以南的部分均屬岡瓦納大