西准噶尔晚古生代花岗岩类侵入体40Ar/39Ar热年代学

李江瑜, 陈宣华, 丁伟翠, 王志宏, 陈 文, 李 冰, 黄鹏辉



西准噶尔晚古生代花岗岩类侵入体
40Ar/39Ar热年代学

李江瑜1, 陈宣华1, 丁伟翠1, 王志宏1, 陈 文2, 李 冰1, 黄鹏辉3

(1.中国地质科学院, 北京 100037; 2.中国地质科学院地质研究所, 北京 100037; 3.北京市地质工程设计研究院, 北京 101500)

西准噶尔成矿带夹持在天山断裂与额尔齐斯断裂之间, 是中亚成矿域西部的核心区域之一, 广泛发育晚古生代深成岩浆活动、走滑断裂构造和斑岩铜矿、造山型金矿成矿作用。本文在西准噶尔成矿带包古图岩体、康德岩体、加曼岩体、库鲁木苏岩体、别鲁阿嘎希岩体、哈图岩体、阿克巴斯套岩体、庙尔沟岩体、克拉玛依岩体及红山岩体采集 12个样品, 通过黑云母和钾长石40Ar/39Ar阶段升温测年, 给出了该地区40Ar/39Ar冷却年龄。其中, 黑云母40Ar/39Ar年龄处在326～302 Ma范围内, 钾长石40Ar/39Ar年龄为297～264 Ma, 反映了西准噶尔地区晚石炭世-中二叠世的区域中温冷却历史。结合前人报道的锆石U-Pb、角闪石40Ar/39Ar、辉钼矿Re-Os、磷灰石裂变径迹等年龄数据, 构建了西准噶尔成矿带晚古生代岩浆侵入, 成矿作用与构造抬升, 以及晚中生代剥露过程的整个热历史; 并与区域左行走滑断裂活动的时间进行了对比, 讨论了40Ar/39Ar冷却年龄的构造意义。

区域冷却;40Ar/39Ar热年代学; 晚古生代; 西准噶尔; 中亚成矿域

0 引 言

中亚造山带被认为是全球最大的增生造山带(Sengör et al., 1993; Hu et al., 2000; Chen and Jahn, 2004; Jahn et al., 2004; Xiao and Kusky, 2009), 构成中亚成矿域(朱永峰等, 2007, 2014; 陈宣华等, 2010a, 2011, 2012, 2015; Chen et al., 2014, 2015)的主体。中亚造山带西部以NW向右行走滑断裂与近EW向断裂相连接的构造体系为特征(Yin, 2010)。西准噶尔(简称“西准”)地区处在西伯利亚、哈萨克斯坦和塔里木板块的交接处, 是中亚成矿域西部巴尔喀什–西准噶尔成矿带的重要组成部分(朱永峰等, 2007, 2014; 陈宣华等, 2010a, 2011; Zhu et al., 2013)。西准噶尔成矿带夹持在天山断裂与额尔齐斯断裂之间,其西界为右行走滑的成吉斯–准噶尔断裂, 东部边界为准噶尔盆地西北缘的盆山接合带, 发育以 NE走向为主的左行走滑断裂构造体系(即“西准系”; 陈宣华等, 2011), 在中亚造山带西部显得格外引人注目(图1、2)。近年来, 随着对西准噶尔显生宙地壳生长、壳–幔相互作用、古生代构造演化的研究及地质找矿工作的逐渐深入(Hu et al., 2000; Chen and Jahn, 2004; 李辛子等, 2004; 韩宝福等, 2006; 苏玉平等,2006; 周晶等, 2008; 申萍等, 2008, 2009, 2010; Yin et al., 2010, 2013; 申萍和沈远超, 2010; Geng et al., 2011; Zhang et al., 2011a, 2011b; 陈宣华等, 2011, 2015; Shen et al., 2012, 2013; Ma et al., 2012; 李永军等, 2012, 2013, 2014; Yang et al., 2012a, 2012b, 2012c; Zhu et al., 2013, 2015; 李平等, 2014; Li et al., 2014;魏永明等, 2015), 西准噶尔已经成为地球科学研究和矿产资源勘查的热点地区之一。

区域冷却历史是造山带构造演化和成矿带构造–岩浆–成矿作用研究的重要方面。利用花岗岩类岩体进行多矿物多种测年方法结合的地质热年代学研究, 可以揭示从深成岩浆活动、成矿作用、区域冷却到剥露作用的全过程(陈宣华等, 2010b, 2012; Chen et al., 2014, 2015; Li et al., 2014)。本文采集了西准噶尔成矿带花岗岩类样品共 12件(采样点位置见图 2), 分别来自加曼(JM)、康德(KD)、库鲁木苏(KM)、别鲁阿嘎希(BL)、哈图(HT)、阿克巴斯套(AK)、克拉玛依(KL)、庙尔沟(ME)、包古图V号(BV)和红山(HS)等岩基和小岩株。从中挑选出单矿物黑云母和钾长石, 进行了40Ar/39Ar测年研究。结合前人在该地区取得的锆石 U-Pb年龄、角闪石等矿物40Ar/39Ar年龄、辉钼矿Re-Os年龄、磷灰石裂变径迹(FT)年龄、锆石和磷灰石(U-Th)/He年龄等(如李丽等, 2008; 李玮等, 2010; Shen et al., 2013; Li et al., 2014), 重建了西准噶尔地区构造–岩浆–成矿作用与区域冷却及剥露作用的热演化历史。

图1 中亚造山带西部断裂构造系统与金属矿床分布简图(据Chen et al., 2014修改)Fig.1 Fault system and distribution of ore deposits in the western part of the Central Asian Orogenic Belt

1 区域地质概况

1.1 地 层

西准地区古生界主要分为两个构造层: (1)早古生代地层主要由蛇绿混杂堆积和复理石建造组成,经受了强烈的韧性剪切变形和变质作用; (2)晚古生代为巨厚的石炭系火山–碎屑沉积建造(Zhu et al., 2013)。古生代的地层包括石炭系和二叠系, 自下而上分为: 下石炭统希贝库拉斯组(C1xb)、包古图组(C1b)、太勒古拉组(C1t)、下–上石炭统哈拉阿拉特组(C1–2h)、上石炭统阿拉德依克赛组(C2a)、上石炭统–下二叠统佳木河组(C2P1jm)、下二叠统卡拉岗组(P1k)、中–上二叠统库吉尔台组(P2-3kj)。其中C1xb、C1b、 C1t是区内分布最为广泛的三个岩石地层单位, 主要由凝灰岩、凝灰质粉砂岩、硅质岩、厚层块状凝灰质含砾杂砂岩等组成, 为一套巨厚的深海–半深海–大陆坡相火山–碎屑沉积建造, 分布在达拉不特断裂两侧、克拉玛依市西部、柳树沟、庙尔沟及唐巴勒一带。上石炭统(C2)主要为凝灰岩、凝灰岩夹杏仁状玄武岩、片理化蚀变安山岩、硅质岩等组成, 分布在达拉不特断裂两侧的向斜的核部。不同学者对西准地区石炭系层位划分和时间范围还存在一定的争议(安芳和朱永峰, 2009; 郭丽爽等, 2010; 何登发等, 2010)。

1.2 花岗岩类岩浆活动

西准地区广泛发育晚古生代晚期两类中酸性侵入岩。一类为小的中酸性斑岩体, 年龄集中在332～310 Ma(唐功建等, 2009; Liu et al., 2009; 申萍和沈远超, 2010; 申萍等, 2010; Shen et al., 2012), 具有与俯冲–碰撞有关的埃达克岩特征, 与铜金矿化关系密切, 赋存有包古图斑岩铜矿等。另一类为酸性的以碱长花岗岩(A型)为主体的花岗岩类岩基,包括庙尔沟、阿克巴斯套、克拉玛依、红山、塔尔根和哈图等岩体, 年龄在327～276 Ma之间, 主要集中在309～296 Ma(韩宝福等, 2006; 苏玉平等, 2006;徐新等, 2006; 宋彪等, 2011; 李永军等, 2012, 2013),可能为后碰撞岩浆活动的产物(韩宝福等, 2006; 苏玉平等, 2006; 陈家富等, 2010, 黄鹏辉等, 2016),构成达拉布特富碱火成岩带。克拉玛依岩体(或称之为夏尔莆岩体; 锆石 U-Pb年龄为 297.6±2.5 Ma)的岩浆混合成因, 说明了早二叠世西准地壳深部发生过强烈的壳幔岩浆混合作用(李永军等, 2013)。

1.3 构造演化

晚古生代以来, 西准地区主要经历了俯冲增生、洋盆关闭、后碰撞和形成陆内挤压坳陷盆地等多个阶段。根据前人研究, 克拉玛依和达拉布特蛇绿混杂岩的形成时代分别为中奥陶世–早泥盆世(徐新等, 2006; 何国琦等, 2007)和中志留世–中泥盆世(Feng et al., 1989; 辜平阳等, 2009; 陈博和朱永峰, 2011; Yang et al., 2012a, 2012c), 表明从中奥陶世一直到中泥盆世, 西准地区处于洋盆阶段(Wang et al., 2003; Yang et al., 2012a, 2012b)。早石炭世, 西准地区可能为岛弧构造环境, 发生了俯冲增生作用(Xiao et al., 2008; Geng et al., 2009; Tang et al., 2010a, 2010b, 2012a, 2012b)。到晚石炭世后期, 西准进入后碰撞环境, 并一直持续到早二叠世。此时, 中亚造山带西段形成统一的大陆, 阿尔泰和塔里木板块碰撞拼贴在一起(徐学义等, 2005)。阿尔泰南缘在早二叠世已经为陆相沉积, 到中二叠世, 西准地区已完全转变为板内(陆内)环境(Zhang et al., 2007)。在二叠纪前陆盆地基础上, 准噶尔盆地西北缘经历了三叠纪-侏罗纪的板内挤压发育陆内坳陷盆地阶段(刘华和陈建平, 2010)。

240Ar/39Ar热年代学

2.1 实验条件

40Ar/39Ar测年在国土资源部同位素地质重点实验室完成。选纯度>99%的纯矿物用超声波进行清洗, 清洗后封进石英瓶中送核反应堆中接受中子照射。照射工作在中国原子能科学研究院“游泳池堆”中进行, 使用 B4孔道, 中子流密度约为2.60×1013n cm2-S1-。照射总时间为1444 min, 积分中子通量为2.25×1018 n cm2-; 同期接受中子照射的监控标准样 ZBH-25黑云母标样, 标准年龄为132.7±1.2 Ma, K含量为7.6%。

样品阶段升温加热使用石墨炉, 初始温度为700 ℃, 相邻加热阶段的温度差主要在 30～100 ℃不等, 每个阶段加热30 min, 净化30 min。质谱分析在多接收稀有气体质谱仪Helix MC上进行, 每个峰值均采集20组数据。所有的数据在回归到时间零点值后再进行质量歧视校正、大气氩校正、空白校正和干扰元素同位素校正。中子照射过程中所产生的干扰同位素校正系数通过分析照射过的 K2SO4和CaF2来获得, 其值为: (36Ar/37Ar0)Ca=0.0002389, (40Ar/39Ar)K=0.004782, (39Ar/37Ar0)Ca=0.000806。37Ar经过放射性衰变校正;40K 衰变常数 λ=5.543×1010-a1-(Steiger and Jäger, 1977); 用ISOPLOT v2.49程序计算坪年龄及正、反等时线(Ludwig, 2001)。详细实验流程见陈文等(2006)和张彦等(2006)。

2.2 分析结果

测年分析结果列于表 1中, 其阶段加热年龄谱和反等时线见图 3、4、5和 6。以下根据样品的分布关系分组加以叙述。

2.2.1 加曼、康德、库鲁木苏岩体

加曼岩体花岗闪长岩样品 XH080822-6(1)钾长石, 14个加热阶段的总气体年龄为 268.6 Ma, 在900～1430 ℃ 之间 14个加热阶段坪年龄为 268.6± 1.5 Ma(MSWD=0.09)(图3a), 由96.2%的39Ar释放量计算得到;40Ar-39Ar正等时线年龄为271.7±6.3 Ma,反等时线年龄为272±14 Ma(图3b) 由反等时线得到的40Ar/36Ar初始比值为291±63, 与现代大气氩同位素比值即尼尔值(298.56±0.31; Lee et al., 2006)基本一致, 说明该样品可能不存在放射性成因氩过剩或氩丢失。采用坪年龄268.6±1.5 Ma为其冷却年龄, 属于中二叠世中期。

康德岩体花岗岩样品 W100908-1(1)黑云母, 14个加热阶段的总气体年龄为 318.3 Ma, 在 1150～ 1400℃之间 4个加热阶段坪年龄为 325.9±3.2 Ma (MSWD=1.7)(图3c), 由45.9%的39Ar释放量计算得出;40Ar-39Ar正等时线年龄为329±22 Ma, 反等时线拟合度较差(图3d)。采用坪年龄325.9±3.2 Ma为其冷却年龄, 属于早石炭世晚期。

表1 西准噶尔花岗岩类40Ar/39Ar测年结果Table 140Ar/39Ar dating results for granitoids from West Junggar

续表1:

续表1:

续表1:

库鲁木苏岩体花岗闪长岩样品 W100903-1(2)黑云母, 10个加热阶段的总气体年龄为302.5 Ma(表1)。在900～1140 ℃之间7个加热阶段坪年龄为304.4± 2.2 Ma (MSWD=0.22)(图3e), 由96.3%的39Ar释放量计算得出;40Ar-39Ar正等时线年龄为306.8±3.7 Ma,反等时线年龄为 306.3±3.8 Ma(图 3f)。采用坪年龄304.4±2.2 Ma为其冷却年龄, 属于晚石炭世晚期。

2.2.2 别鲁阿嘎希、哈图岩体

别鲁阿嘎希岩体东南部花岗岩样品 XH090830-3(1)黑云母, 11个加热阶段的总气体年龄为306.2 Ma。在 900～1280 ℃之间 8个加热阶段的加权平均年龄为303.9±2.8 Ma(MSWD=0.82)(图4a)。40Ar-39Ar正等时线年龄为 306.0±7.1 Ma, 反等时线的拟合度较差。采用坪年龄303.9±2.8 Ma为其冷却年龄, 属于晚石炭世晚期。

别鲁阿嘎希岩体北部花岗岩样品W100831-7(1)黑云母, 12个加热阶段的总气体年龄为306.2 Ma。其中900～1240 ℃ 8个加热阶段坪年龄为319.9±1.7 Ma (MSWD=1.4)(图4c), 由40.7%的39Ar释放量计算得出;40Ar-39Ar正等时线年龄为307.2±7.4 Ma, 反等时线年龄为308±5 Ma(图4d)。采用坪年龄319.9±1.7 Ma为其冷却年龄, 属于晚石炭世早期。

哈图岩体花岗岩样品 W100826-4(2)黑云母, 12个加热阶段的总气体年龄为 299.0 Ma。其中 930～ 1140 ℃ 6个加热阶段坪年龄为314.3±2.4 Ma(MSWD= 0.63)(图4e), 由85.4%的39Ar释放量计算得出;40Ar-39Ar正等时线年龄为 316.4±5.9 Ma, 反等时线年龄为313.9±6.5 Ma(图4f)。采用坪年龄314.3±2.4 Ma为其冷却年龄, 属于晚石炭世中期。

2.2.3 阿克巴斯套、庙尔沟岩体

阿克巴斯套岩体花岗岩样品 XH080813-6(2)黑云母, 12个加热阶段的总气体年龄为 305.4 Ma(表1)。其中1000～1300 ℃8个加热阶段坪年龄为316.7± 2.2 Ma(MSWD=0.41)(图5a), 由82.3%的39Ar释放量计算得出;40Ar-39Ar正等时线年龄为310.5±4.6 Ma,反等时线年龄为309.5±4.8 Ma(图5b)。采用坪年龄316.7±2.2 Ma作为其冷却年龄, 属于晚石炭世中期。

庙尔沟岩体北部花岗岩样品W100914-8(1)黑云母, 12个加热阶段的总气体年龄为 307.6 Ma。其960～1400 ℃之间10个加热阶段坪年龄为313.0±2.0 Ma (MSWD=0.36)(图 5c), 由 89.9%的39Ar释放量计算得出;40Ar-39Ar正等时线年龄为312.5±3.4 Ma, 反等时线年龄为 310.4±3.6 Ma(图 5d)。采用坪年龄313.0±2.0 Ma为其冷却年龄, 属于晚石炭世中期。

庙尔沟岩体中心部位花岗岩样品 W100914-14(1)钾长石, 13个加热阶段的总气体年龄为295.8 Ma。在 960～1430℃之间 10个加热阶段坪年龄为296.7±1.7 Ma(MSWD=0.25)(图5e), 由98.5%的39Ar释放量计算得出;40Ar-39Ar正等时线年龄为 300.0± 3.3 Ma, 反等时线年龄为299.5±3.3 Ma(图5f)。采用坪年龄296.7±1.7 Ma为其冷却年龄, 属于晚石炭世晚期。

图3 加曼、康德、库鲁木苏岩体40Ar/39Ar阶段加热年龄谱(a, c, e)和年龄反等时线(b, d, f)Fig.340Ar/39Ar release spectra for stepwise heating analyses (a, c, e) and isochronal diagrams (b, d, f) of minerals from the Jiaman, Kangde and Kulumusu plutons

图4 别鲁阿嘎希、哈图岩体40Ar/39Ar阶段加热年龄谱(a, c, e)和年龄反等时线(b, d, f)Fig.440Ar/39Ar release spectra for stepwise heating analyses(a, c, e) and isochronal diagrams (b, d, f) of minerals fromthe Bieluagaxi and Hatu plutons

2.2.4 包古图、克拉玛依、红山岩体

包古图 5号岩体花岗岩样品 XH080816-3(4)黑云母, 12个加热阶段的总气体年龄为315.9 Ma。其900～1280 ℃之间8个加热阶段坪年龄为319.0±2.0 Ma (MSWD=1.6)(图6a), 由94.1%的39Ar释放量计算得出;40Ar-39Ar正等时线年龄为318.5±5.2 Ma, 反等时线年龄为315.8±3.5 Ma(图6b)。采用坪年龄319.0± 2.0 Ma为其冷却年龄, 属于晚石炭世早期。

图5 阿克巴斯套、庙尔沟岩体40Ar/39Ar阶段加热年龄谱(a, c, e)和年龄反等时线(b, d, f)Fig.540Ar/39Ar release spectra for stepwise heating analyses (a, c, e) and isochronal diagrams (b, d, f) of minerals from the Akebasitao and Miaoergou plutons

克拉玛依岩体花岗岩样品 XH080819-3(1)黑云母, 14个加热阶段的总气体年龄为 314.6 Ma。在1070～1250 ℃之间 7个加热阶段坪年龄为 321.5± 2.2 Ma (MSWD=1.3)(图6c), 由82.9%的39Ar释放量计算得出;40Ar-39Ar正等时线年龄为317±11 Ma, 反等时线年龄为309±13 Ma(图6d)。采用坪年龄321.5± 2.2 Ma为其冷却年龄, 属于晚石炭世早期。

红山岩体花岗岩样品XH090822-6(1)钾长石, 13个加热阶段的全熔年龄为264.8 Ma(表1)。在900～ 1430 ℃之间 11个加热阶段坪年龄为 264.5±1.6 Ma(MSWD=1.02)(图6e), 由96.1%的39Ar释放量计算得出;40Ar-39Ar正等时线年龄为271.5±9.1 Ma,反等时线年龄为266.0±6.9 Ma(图6f)。采用坪年龄 264.5±1.6 Ma为其冷却年龄, 属于中二叠世早期。

图6 包古图、克拉玛依、红山岩体40Ar/39Ar阶段加热年龄谱(a, c, e)和年龄反等时线(b, d, f)Fig.640Ar/39Ar release spectra for stepwise heating analyses (a, c, e) and isochronal diagrams (b, d, f) of minerals from the Baogutu, Karamay and Hongshan plutons

3 讨 论

3.1 晚古生代岩浆活动与区域冷却历史

结合西准地区区域上其他热年代学数据(包括锆石U-Pb、辉钼矿Re-Os、各种矿物的40Ar/39Ar热年代学、锆石和磷灰石裂变径迹、(U-Th)/He测年等数据)和本研究给出的40Ar/39Ar热年代学数据, 根据不同矿物的封闭温度数据(陈宣华等, 2010b; Chen et al., 2014, 2015及引用的文献), 以及不同热年代学体系所测得的年龄, 得到西准地区晚古生代以来的区域花岗岩类深成岩浆活动、斑岩型铜(钼)成矿作用、中温阶段(大约400～200 ℃)区域冷却与低温阶段(低于大约200 ℃)的地块隆升–剥露过程图解(图7)。

前人大量的锆石U-Pb年龄数据, 给出西准地区的花岗岩类深成岩浆活动主要分布在340～276 Ma范围内。其中, 年龄集中在309～296 Ma、以碱长花岗岩(A型)为主体的花岗岩类岩基, 可能是后碰撞岩浆活动的产物(韩宝福等, 2006; 苏玉平等, 2006; 徐新等, 2006; 陈家富等, 2010; 宋彪等, 2011;李永军等, 2012, 2013); 年龄集中在332～310 Ma、小的中酸性斑岩体, 与铜金成矿作用关系密切, 可能是俯冲–碰撞的产物(唐功建等, 2009; Liu et al., 2009; 申萍和沈远超, 2010; 申萍等, 2010; Shen et al., 2012)。

图7 西准噶尔地区晚古生代以来岩浆活动、成矿作用与区域冷却历史Fig.7 Late Paleozoic magmatism, metallogeny, and subsequent regional cooling and exhumation of the West Junggar Metallogenic Belt

本文给出的西准地区主要花岗岩类岩体黑云母40Ar/39Ar年龄为 325.9～303.9 Ma, 反映了晚石炭世区域中温阶段冷却的历史; 钾长石40Ar/39Ar年龄为300～ 266 Ma, 反映了晚石炭世晚期–中二叠世(303.9～266 Ma)区域中温冷却历史。由于区域中温冷却历史的起始时间与区域深成花岗岩类岩基的岩浆活动时代非常一致, 说明了该地区花岗岩类岩基的侵位深度较浅,并在侵位之后由于快速冷却而达到黑云母40Ar/39Ar封闭温度所处的深度范围。同时, 本文给出的黑云母和钾长石40Ar/39Ar冷却年龄也与巴尔喀什成矿带内得到的有关年龄相当(Chen et al., 2014, 2015), 进一步反映了西准噶尔成矿带与巴尔喀什成矿带的可对比性, 它们可能构成一个统一的晚古生代西准噶尔–巴尔喀什成矿带(陈宣华等, 2010a, 2011; Chen et al., 2014, 2015)。

前人关于西准噶尔南部地区晚古生代晚期基性岩墙的单矿物40Ar/39Ar年代学研究, 给出了西准地区在经历区域中温阶段冷却历史(303.9 Ma～266 Ma)之后的伸展事件(253.7±1.6 Ma和252.6±1.6 Ma; 周晶等, 2008)。之后, 在白垩纪时期, 西准地区发生了地块的整体抬升与夷平作用(Dumitru et al., 2001;李丽等, 2008; 李玮等, 2010; Li et al., 2014)。

3.2 达拉布特断裂走滑时限与区域冷却

达拉布特断裂两侧发育的次级压性断裂和褶皱构造, 指示了左行走滑的特征; 同时, 左行走滑过程中断裂两侧的成矿元素发生了重要的物质调整与迁移作用(陈宣华等, 2015)。根据断裂两侧有关地层的岩相古地理分析, 达拉布特断裂带对下石炭统太勒古拉组、上泥盆统及更老的地层没有控制作用(张琴华等, 1989; 冯鸿儒等, 1990), 表明断裂发育在早石炭世之后。晚石炭世侵入的红山岩体(301 Ma～304 Ma)(韩宝福等, 2006; 苏玉平等, 2006; 冯乾文等, 2012a)被达拉布特断裂所切割, 其西北边界与断裂基本重合, 长轴呈北西向展布, 表现出明显受到断裂控制的特点; 说明达拉布特断裂的起始活动时间可能在～300 Ma。到二叠纪, 沿达拉布特断裂带在柳树沟段有下二叠统赤底组紫红色砂砾岩的带状分布。下二叠统长拉岗组含煤陆相火山磨拉石建造, 在断裂通过的铁普克一带呈明显的北东向分布, 表明断裂控制着两侧二叠纪地层的沉积作用。因此, 达拉布特断裂活动的时限为晚石炭世晚期到早二叠世。断裂对早石炭世以前地层到晚二叠世地层的左行错断距离的顺序递减(冯鸿儒等, 1990), 也反映了左行走滑断裂主期活动的结束时间在早二叠世晚期或中二叠世早期。宋彪等(2011)根据塔尔根岩体二长花岗岩锆石 U-Pb年龄(295.8±2.5 Ma), 限定西准地区与达拉布特断裂平行的玛依勒断裂左行走滑运动时间在296 Ma之后。由此可见, 西准地区NE走向的左行走滑断裂的活动在～300 Ma–早二叠世。

达拉布特断裂开始活动的时间(～300 Ma), 与本文得到的最年轻黑云母40Ar/39Ar冷却年龄(～302 Ma)基本一致; 而走滑断裂持续活动的时间, 正好与本文得到的钾长石40Ar/39Ar冷却年龄(297～264 Ma)可以很好的对应。由此反映了达拉布特断裂的活动,与区域中温阶段(钾长石40Ar/39Ar)的冷却历史相对应; 说明达拉布特断裂活动影响的深度达到了钾长石40Ar/39Ar封闭温度所对应的深度。因此, 也可以反过来说, 钾长石40Ar/39Ar冷却年龄记录了达拉布特断裂的走滑活动。这一分析表明, 至少在西准噶尔地区, 走滑断裂活动与区域中温冷却历史之间存在内在的联系; 在走滑断裂活动期间, 发生了区域性的中温冷却过程, 对应着区域地壳的整体抬升事件。

3.3 区域成矿作用、走滑断裂活动与区域冷却

成矿年代学研究表明, 巴尔喀什–西准噶尔成矿带主要的矽卡岩型与斑岩型铜矿床、石英脉–云英岩型钨钼矿床、造山带型金矿床均形成于晚石炭世到二叠纪(宋会侠等, 2007; 申萍等, 2008, 2009, 2010;申萍和沈远超, 2010; 陈宣华等, 2010a, 2012; Shen et al., 2012, 2013; Cao et al., 2014; Chen et al., 2014, 2015), 构成晚古生代区域成矿大爆发。首先发生的是以海相火山岩为主要容矿围岩的蛇绿岩型金成矿作用(341 Ma; 李华芹和陈富文, 2004); 然后是矽卡岩型铜成矿作用(335 Ma; 陈宣华等, 2012; Chen et al., 2014); 接着形成规模巨大的斑岩型铜钼成矿作用(327～310 Ma; 陈宣华等, 2010a; Chen et al., 2014)和斑岩型金铜成矿作用(310 Ma; 宋会侠等, 2007;唐功建等, 2009); 之后发生石英脉–云英岩型钨钼(锡)成矿作用(300.7～289 Ma; Shen et al., 2013; Chen et al., 2015)、造山带(韧性剪切带)型金成矿作用(290～271 Ma; 李华芹和陈富文, 2004)。对比发现,钾长石40Ar/39Ar冷却(297～264 Ma)与区域走滑断裂的活动发生在矽卡岩型与斑岩型铜矿床形成之后,而与石英脉–云英岩型钨钼矿床、造山带型金矿床的成矿时代相吻合。岩浆侵入、区域冷却、断裂活动与成矿作用的时间序列表明, 区域热演化历史、走滑断裂活动与晚古生代成矿大爆发具有密切的关系:左行走滑断裂改造了先成的花岗岩类侵入体、矽卡岩型与斑岩型铜矿床, 并可能直接为石英脉–云英岩型钨钼矿床、造山带型金矿床的成矿作用提供驱动力, 从而控制了区域矿产的分布。陈宣华等(2015)认为, 庙尔沟、阿克巴斯套等后碰撞花岗岩类岩基的侵位与达拉布特断裂左行走滑活动、哈图金矿等造山带型金成矿作用构成了统一的构造–岩浆–成矿作用系统。

4 结 论

通过对西准噶尔地区包古图岩体、康德岩体、库鲁木苏岩体、别鲁阿嘎希岩体、哈图岩体、阿克巴斯套岩体、克拉玛依岩体、庙尔沟岩体进行黑云母和钾长石40Ar/39Ar阶段升温测年分析, 结合前人测年数据和走滑断裂构造系统的综合分析, 得到以下结论:

(1) 西准噶尔地区主要花岗岩类岩体黑云母40Ar/39Ar年龄为326～302 Ma, 钾长石40Ar/39Ar年龄为 297～264 Ma, 反映了该地区晚石炭世–中二叠世(326～264 Ma)区域中温冷却历史。区域中温冷却历史的分析表明, 该地区花岗岩类岩基的侵位深度较浅, 并快速冷却至黑云母40Ar/39Ar封闭温度范围。

(2) 西准地区中温阶段的冷却历史与区域晚古生代左行走滑断裂构造系统发育的时限具有一致性。其中, 黑云母40Ar/39Ar冷却结束与钾长石40Ar/39Ar冷却开始的年龄, 记录了晚古生代区域左行走滑断裂启动的时间; 而钾长石40Ar/39Ar年龄,记录了区域左行走滑断裂活动持续的时间。

(3) 结合区域花岗岩类岩石样品的锆石 U-Pb、黑云母和钾长石40Ar/39Ar、锆石和磷灰石裂变径迹、(U-Th)/He热年代学分析数据和辉钼矿 Re-Os年龄,构建了西准地区晚古生代以来的热演化历史轨迹,揭示了该地区从深成花岗岩类岩浆侵入活动→斑岩型铜(钼)成矿作用→石英脉–云英岩型钨钼成矿作用→区域中温冷却→晚中生代快速抬升→近地表低温阶段剥露作用的全过程。

致谢： 本文一起参加野外地质工作的还有贾木欣、杨屹、王军等, 研究工作得到新疆维吾尔自治区国家 305项目办公室的大力支持与帮助, 北京大学季建清老师和匿名审稿专家提出了建设性的修改意见,作者谨表衷心感谢。

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40Ar/39Ar Thermochronology of Late Paleozoic Granitoids in West Junggar (Xinjiang, China), Central Asia

LI Jiangyu1, CHEN Xuanhua1, DING Weicui1, WANG Zhihong1, CHEN Wen2,
LI Bing1and HUANG Penghui3
(1. Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China; 2. Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China; 3. Beijing Research Institute of Geological Engineering Design, Beijing 101500, China)

The West Junggar Metallogenic Belt (WJMB) in the western part of the Central Asian Metallogenic Domain (CAMD), is located between the Tianshan fault system and the Ertix fault system. It is featured by the widespread Late Paleozoic granitic plutons, strike-slip faults, and porphyry copper and orogenic gold deposits. We collected twelve granitoid samples from the Jiaman, Kangde, Kulumusu, Bieluagaxi, Hatu, Akebasitao, Miaoergou, Baogutu, Karamay, and Hongshan plutons in the WJMB.40Ar/39Ar thermochronological analyses yield biotite40Ar/39Ar ages ranging from 326 Ma to 302 Ma and K-feldspar40Ar/39Ar ages from 297 Ma to 264 Ma, revealing regional medium-temperature cooling history in the WJMB during the Late Carboniferous to Middle Permian. Integrated with previous zircon U-Pb, amphibole40Ar/39Ar, molybdenite Re-Os and apatite fission track ages, we reconstructed the whole thermal history of the WJMB, including the Late Paleozoic magmatic intrusion, the porphyry Cu and W-Mo mineralization, and the Late Mesozoic tectonic uplifting and exhumation of the WJMB.40Ar/39Ar cooling ages are consistent with the timing of the regional sinistral strike-slip faults, showing the tectonic significance of the cooling ages. We suggest that the biotite and K-feldspar40Ar/39Ar cooling ages may record the age of the left-lateral strike-slip faulting in the WJMB.

regional cooling;40Ar/39Ar thermochronology; Late Paleozoic; West Junggar; Central Asian Metallogenic Domain

P595; P597

A

1001-1552(2016)02-0386-019

10.16539/j.ddgzyckx.2016.02.016

2015-03-24; 改回日期: 2015-07-27

项目资助: 国家科技支撑计划重点项目暨国家305项目(2007BAB25B02)、中国地质调查局地质调查项目(1212011120184)和深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe-08)联合资助。

李江瑜(1991–), 男, 硕士研究生, 构造地质学专业。Email: lijiangyu2014@hotmail.com

陈宣华(1967–), 男, 研究员, 博士生导师, 主要从事构造地质学和资源科学研究。Email: xhchen@cags.ac.cn