太行山北段赤瓦屋岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄及其意义

刘 阳,李程明,穆一青,孙 赫,黄费新,郑 杰

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083; 2.中国冶金地质总局矿产资源研究院,北京 100025; 3.青海省第四地质矿产勘查院,西宁 810029)

太行山北段赤瓦屋岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄及其意义

刘 阳1,2,李程明1,穆一青3,孙 赫2,黄费新2,郑 杰2

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083; 2.中国冶金地质总局矿产资源研究院,北京 100025; 3.青海省第四地质矿产勘查院,西宁 810029)

太行山北段阜平南部赤瓦屋岩体中心相-过渡相-边缘相岩性分别为斑状花岗闪长岩-花岗闪长岩-石英闪长岩。本文选取赤瓦屋岩体边缘相中的两个样品进行了SHR IMP U-Pb年代学数据测试,所得两组年龄值约为134.0Ma、139.8Ma,与同方法所测得的麻棚岩体年龄125.0±3.4Ma相比略早。结合前人资料,赤瓦屋岩体年龄值的测试结果进一步证实了中国东部及东亚地区中生代岩浆活动存在从南东-北西方向的年轻化趋势,并为太行山中生代岩浆活动与古太平洋板块的俯冲有关提供了证据。

赤瓦屋 太行山 SHR IMP U-Pb年龄

L iu Yang,L iCheng-m ing,M u Y i-qing,Sun He,Huang Fei-xin,Zheng Jie.Zircon SHRI M P U-Pb Age of Chiwawu gran ite complex and its implication in the Northern Ta ihang M ounta in [J].Geology and Exploration,2010,46(3):0442-0447.

0 前言

太行山北段位于NNE向展布的太行山构造-岩浆-多金属成矿带上(刘占坡等,2003),并且分布着一系列的已知金矿(点)(图1a)。因而,众多学者对该区域内的地质演化,从构造、岩浆活动及岩石地球化学等不同角度进行了大量研究(Wuet al., 2005;喻学惠等,1996;牛树银等,1994;罗照华等, 1997;Wanget al.,1999;Zhaoet al.,2001;Chenet al.,2003;陈斌等,2005,2006)。另有研究表明(杨殿范等,1994),太行山北段中金矿床的成因与区内中生代以来的岩浆活动及构造运动有着紧密的联系(牛树银,1994)。因此,太行山中、北段发育的大量延NNE向展布的中-酸性侵入岩岩体所反映的区域地质学,特别是年代学意义仍有待进一步研究。

本文选取了太行山北段的赤瓦屋岩体(图1b)为研究主体,首次采用SHR IMP-IIU-Pb定年法对麻棚岩体的锆石年龄进行测定,并结合野外地质工作对太行山NW向区域构造活动年代予以厘定。

1 区域地质

研究区位于太行山北段北纬113°30′～115° 00′,东经38°50′～38°30′范围内(图1b)。

区内广泛出露太古界阜平群变质岩系,主要岩性为黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、浅粒岩夹斜长角闪岩,该岩石地层单元普遍遭受强烈区域变质及混合岩化作用(河北省地质矿产局,1989);另外区内尚有零星第四系沿水系两侧发育。区内岩浆岩以燕山期花岗岩类为主,大量发育以麻棚、赤瓦屋岩体为中心的闪长玢岩(NE向)、煌斑岩(NW向)及辉绿岩(NW向)岩脉群。区内断裂主要为不同时代形成的NE向(紫荆关断裂,鞠紫云,1983)、NW向、NWW向以及大规模近SN向断裂系统。

图1 a-太行山北段金矿(点)分布位置及岩体分布示意图(Zhaoet al.,2001);b-赤瓦屋岩体区域地质图(河北省地质矿产局,1989)Fig.1 a-Location map of golden deposits and rock masses in Northern Ta ihangM ounta in(Zhaoet al.,2001); b-Location of Chiwawu rock mass(Bureau of geology and m ineral resources of Hebei provine,1989)

研究主体赤瓦屋岩体位于麻棚岩体北部赤瓦屋乡北东侧,岩体平面上呈近圆状,直径约5km。按岩石单元赤瓦屋岩体可分为三个不同岩相区域,自岩体中部呈同心圆状展布:中心相为斑状花岗闪长岩,中-粗粒斑状结构,块状构造;过渡相为花岗闪长岩,中粒花岗结构,块状构造;边缘相为石英闪长岩,细粒花岗结构,斜长石具有环带构造。其中,中心相与过渡相均以奥长石中有补丁状钾长石析出为特征(杨殿范等,1994)。

2 采样位置和实验方法

本次测试共采集岩样2件,均位于赤瓦屋岩体边缘带(7120及7121)中(图1b)。

2.1 锆石样品的制备

锆石的挑选经过手工破碎至300μm后经淘洗、电磁选、重液分选,之后在双目镜下挑选,得到含包裹体少、无明显裂隙且晶型完好的纯锆石。然后(2002)。年龄测定数据列于表1,U-Pb年龄谐和将锆石镶于靶上并置于环氧树脂内研磨、抛光,直至锆石新鲜截面露出,清洗制成样本(宋彪等,2002)。对靶上锆石进行镜下透射光和反射光拍照,最后镀金,装入SHRAMP-II激光质谱仪上以备分析。锆石的阴极发光(CL)图像在北京离子探针中心电镜室完成(图2)。

2.2 锆石定年

锆石定年在北京离子探针中心利用SHRAMPII完成,分析中以4～8nA的一次离子流沿靶上右侧45°方向轰击锆石表面,激光束二次离子经能量聚焦后由离子计数器收集,并依照标样进行修正(宋彪等, 2002)。标样锆石TEM(DATA=417Ma)用于元素间分馏校正。铀、钍、铅含量的测定用标准斯里兰卡锆石SL13(U=238×10-6,t=572Ma)校正。每完成3 -4点的样品测试,即用TEM进行校正,如此交替进行,以保证监控和修正结果的准确性。

数据处理及年龄计算采用软件Squid1.0及Isoplot完成(Ludwig,2003)详细的分析流程见宋彪等线及206Pb/238U加权平均年龄图见图3。

图2 锆石样品阴极发光图像Fig.2 Cathodolum inescence images of zircon

图3 赤瓦屋岩体7121、7120号样品等时线Fig.3 SHR IM P U-Pb Zircon Concordia diagram of the Chiwawu gran ite

2 .3 年龄结果分析

样品7120采自岩体边缘带,岩性为石英闪长岩,选择15个数据点,得到206Pb/238U加权平均年龄为134.0±5.3Ma。根据晶形可知,所测锆石颗粒为岩浆锆石,并且所测为生长环带,所以年龄代表岩体的形成时间,说明该岩体早期侵位时间为134.0±5.3Ma。

表1 赤瓦屋岩体SHR IM P年龄测试数据表Table1 SHR IM P U-Pb isotopic data of the Chiwawu gran ite

样品7121同样采自岩体边缘带,岩性为石英闪长岩,选择12个数据点,得到206Pb/238U加权平均年龄为139.8±3.1Ma。根据晶形可知,所测锆石颗粒为岩浆锆石,并且所测为生长环带,所以年龄代表岩体的形成时间,说明该岩体初次上侵时间为139.8 ±3.1Ma。而值得注意的是,该年龄是太行山中生代岩浆岩带迄今报道的最老的侵入体年龄。

3 讨论与结论

太行山北段沿北东向出露大规模中生代岩浆岩带,以中酸性岩为主,陈智超(2006)对太行山北段几个岩体进行年代学研究得出:大河南岩体(图1) SHR IMP U-Pb年龄为129.0±2.7Ma;王安镇岩体西北部SHR IMP U-Pb年龄为129±2.6Ma,中部SHR IMPU-Pb年龄为138±2.0Ma,南部SHR IMP U -Pb年龄为132±2.0Ma;本文所测得的赤瓦屋岩体SHR IMP U-Pb年龄为134.0±5.3Ma;同年测得麻棚岩体(未发表数据)北部边缘SHR IMP U-Pb年龄为125.0±3.4Ma。这些数据均在125～140Ma的范围内。

陈斌等(2005)通过太行山、日本岛、朝鲜半岛、胶东半岛中生代钙碱性岩浆活动的年龄数据对比得出,这些地区的中生代岩浆活动存在由东到西的年轻化趋势。本文所报道的赤瓦屋岩体年龄数据同样支持了这一结论。同时该数据也为“华北克拉通上的中生代岩浆岩的形成有可能与古太平洋板块的俯冲有关,大陆弧岩浆活动逐步向北西方向推进”这一结论提供了有力证据补充。

致谢 感谢中国地质大学(北京)王瑜教授对测试工作的指导和帮助,感谢中国地质大学(北京)张长厚教授对本文野外、室内直至成文过程中提出的宝贵意见。感谢北京SHR IMP中心刘敦一研究员对测年工作的支持和帮助。特别鸣谢中国地质调查局张洪涛教授、陈仁义研究员及中国地质科学院李锦轶研究员对本文的支持。

Bureau of Geology and Mineral Resources of Hebei Provines.1982.Regional geology of Hebei province,Beijing municipality and Tianjin municipality[Z].Geological Publishing House,Beijing,No.15:492 -510

Chen Bin,Tian Wei,ZhaiMing-guo,Arakawa Yoji.2005.Zircon U -Pb geochronology and geochemistry of theMesozoic magmatism in the TaihangMountains and other places of the North China craton, with implications for petrogenesis and geodynamic setting[J].Acta Petrologica Sinica,21(01):13-24

Chen Bin,ZhaiMing-guo.2003.Geochemistry of late Mesozoic lamprophyre dykes from the TaihangMountains,north China,and implications for the sub-continental lithospheric mantle[J].Geol. Mag,140(1):87-93

Chen Bin,Liu Chao-qun,Tian Wei.2006.Magma-mixing between mantle-and crustal-derivedmelts in the processofMesozoicmagmatism,Taihangshan:constraints from petrology and geochemistry [J].Earth Science Frontiers,(2):140-147

Chen Zhi-chao,Chen Bin,TianWei.2007.Zircon U-Pb ages,Hf isotopic compositions and geological significance:a case study of Mesozoic batholiths andmafic enclaves inNorth Taihang.[J].Acta Petrologica Sinica,2):295-306

Davis GA,Zheng Y,Wang C,DarbyB J,Zhang C,Gehrels G.1998. Geometry and geochronology of Yanshan belt tectonics.Collected Works of International Symposium on Geological Science held at PekingUniversity[J].Beijing,China:275-295

Ju Zi-yun.1983.The Featuresof The Zijingguan fracture In TheNorthern section of the TaihangMountains and the inference of the process of its formation and evolution[J].Regional Geologyof China,(6): 52-63

Liu Zhan-po,Gao Xiang-lin,Li Yi-shi.2003.density structure of the TaiHangmountains gravity anomaly zone and its geological interpretation[J].Seismology and Geology,(2):266-273

Ludwig K R.2003.User’sManual for Isoplot 3.00,a geochronlogical Toolkit forMicrosoft Excel[J].rkeley Geochronlogical Center Special Publication,4:25-32

Luo Zhao-hua,Deng Jin-fu,Zhao Guo-chun,Cao Yong-qing. 1997.CharacteristicsofMagmatic Activities andOrogenic Processof Taihangshan Interplate Orogen[J].Earth Science,22(3):279-284

Luo Zhao-hua,Wei Yang,Xin Hou-tian,Ke Shan,LiWen-tao,Li De-dong,Huang Jin-xiang.2006.TheMesozoic intraplate orogeny of the TaihangMountains and the thinning of the continental lithosphere in North China[J].Earth Science Frontiers,(6):52-63

Niu Shu-yin,Xu Chuan-shi,Guo Lian-jie,Chen Lu.1994.The Study ofOrigin and Characteristics of the Taihangshan Metamorphic Core Complexes[J].Journal of Shijiazhuang University of Economics,(1):43-53

SongBiao,Zhang Yu-hai,Liu Dun-yi.2002.Introduction to the naissance of SHR IMP and its contribution to isotope geology[J]. Journal of ChineseMass Spectrometry Society,(1):58-62

Wang yu,Song Chang-qing,Sun Xiang-jun.1999.Palynological record of paleovegetation change during holocene at North Tumdplain in InnerMongolia,China[J].Chinese Geographical Science,(1): 87-91

Wu F Y,Lin J Q,W ilde SA,ZhangX O,YangJ H.2005.Nature and significance of the Early Cretaceous giant igneous event in eastern China[J].Earth Planet.Sci.Lett,233:103-119

YangDian-fan,Li Gao-shan.1994.A preliminary study on evaluation criteria of ore-bearing intrusive bodies-taking four intrusive bodies in the northern part of the taihang mountain as an example [J].Jilin Geology,13(2):22-28

Yang J H,Wu F Y,W ilde S A.2003.Geodynamic setting of largescale LateMesozoic gold mineralization in the North China Craton: an association with lithospheric thinning[J].Ore Geol.Rev,23: 125-152

Zhao Guo-chun,Simon AW,Peter AC,Sun Min.2001.Archean blocks and their boundaries in the North China Craton:lithological, geochemical,structural and P–Tpath constraints and tectonic evolution[J].Precambrian Research,107:45-73

[附中文参考文献]

陈 斌,刘超群,田 伟.2006.太行山中生代岩浆作用过程中的壳幔岩浆混合作用:岩石学和地球化学证据[J].地学前缘,(2):140 -147

陈 斌,田 伟,翟明国,荒川洋二.2005.太行山和华北其它地区中生代岩浆作用的锆石U-Pb年代学和地球化学特征及其岩浆成因和地球动力学意义[J].岩石学报,21(01):13-24

陈智超,陈 斌,田 伟.太行山北段中生代岩基及其包体锆石UPb年代学和Hf同位素性质及其地质意义[J].岩石学报, 2007,(2):295-306

鞠紫云.1983.紫荆关断裂在太行山北段的特征及其发生发展过程的推论[J].中国区域地质,(6):52-63

河北省地质矿产局.1989.河北省北京市天津区域地质志[Z].北京:地质出版社,第15号:492-510

刘占坡,高祥林,黎益仕.2003.太行山重力梯级带的密度结构及其地质解释[J].地震地质,(2):266-273

罗照华,邓晋福,韩秀卿.1997.太行山造山带岩浆活动及其造山过程反演[J].球科学,22(3):279-284

罗照华,魏 阳,辛后田,柯 珊,李文韬,李德东,黄金香.2006.太行山中生代板内造山作用与华北大陆岩石圈巨大减薄[J].地学前缘,(6):52-63

牛树银,国连杰,王礼胜.1994.太行山北段金矿的控矿构造研究[J].矿产与地质,(3):192-196

牛树银.1994.构造变形对金矿成矿作用的控制—以太行山中段石湖金矿为例[J].黄金科学技术,(6):18-22

牛树银,许传诗,国连杰,陈 路.1994.太行山变质核杂岩的特征及成因探讨[J].河北地质学院学报,(1):43-53.

宋 彪,张玉海,刘敦一.2002.微量原位分析仪器SHR IMP的产生与锆石同位素地质年代学[J].质谱学报,(1):58-62

徐克勤,陆建军,倪 培.1992.与金矿有关花岗岩类的岩石地球化学特征[J].桂林冶金地质学院学报,12(2):1-9

杨殿范,李高山.1994.含矿岩体的评价标志—以太行山北段四个岩体为例[J].吉林地质,13(2):22-28

Zircon SHRIM P U-Pb Age of Chiwawu Gran ite Complex and Its I mplication in the Northern Ta ihangM ounta in

L IU Yang1,2,L ICheng-ming1,MU Yi-qing3,SUN He2,HUANG Fei-xin2,ZHENG Jie2
(1.China University of Geosciences,Beijing 100083; 2.Institute of M ineral Rresources Research,China M etallurgical Geology Bureau,Beijing 100025; 3.The4th Institute of Geology and M ineral Exploration of Q inghai Province,Xi’ning 810029)

Chiwawu complex granite in southern Fuping of northern TaihangMountain can be divided into 3 rock units from central to the edge zone, from porphyritic,granodiorite,granodiorite to quartz diorite.This paper reported SHR IMP U-Pb data of boundary zone of Chiwawu granite complex is determined at 134.0Ma and 139.8Ma,and they are older than the age of boundary zone ofMapeng granite complexof125.0Ma.These results further indicate thatMesozoic magmatic events in Eastern China and Eastern Asia become yonger from S W to NE.And also,the study can provide evidence for the hypothesis that northern Taihangmesozoic magma activity is related to paleopacific ocean plate subduction.

Chiwawu,TaihangMountains,SHR IMP,U-Pb data

book=5,ebook=34

P548+P597.1

A

0495-5331(2010)03-0442-06

2010-02-05;

2010-04-29;[责任编辑]张 萍。

国家自然科学基金项目(40672150)资助。

刘 阳(1981年-),男,中国地质大学(北京),博士生,现主要从事太行山北段、冈底斯东段构造研究工作,E-mail:liuyang@cmgb. cn。