辽北法库地区层状变质岩系锆石SHRIMP年龄及其地质意义

刘 杰，杨中柱，陈树良，张连增，李红梅，陈 聪，杨 璐

辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100

辽北法库地区层状变质岩系锆石SHRIMP年龄及其地质意义

刘 杰，杨中柱，陈树良，张连增，李红梅，陈 聪，杨 璐

辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100

辽北法库地区广泛分布有变质安山岩-英安岩-大理岩夹变质碎屑岩建造所组成的层状变质岩系地层，属古生代造山带的重要组成部分，本文称之为早二叠世佟家屯岩组、照北山岩组和石炭纪磨盘山组.空间上该套地层被二叠纪十间房岩体花岗闪长岩（锆石SHRIMP年龄为284±3 Ma）、五龙山杂岩（锆石SHRIMP年龄为265±4 Ma）和侏罗纪实红土墙岩体（Pb-Pb年龄为221.7± 25.71 Ma）所侵.其中佟家屯岩组变质英安岩锆石SHRIMP年龄为267.3±2.7 Ma，代表了火山喷发熔岩形成年龄.根据地质单元之间的时空接触关系以及辽北地区区域地层对比，将该套地层时代归属为早二叠世.

层状变质岩系；SHRIMP年龄；早二叠世；辽宁省

0 前言

辽宁北部法库地区广泛分布有变质安山岩-英安岩-大理岩夹变质碎屑岩建造所组成的层状变质岩系地层.多年来，对该套地层的时代归属有不同的认识.①依据绿片岩相变质作用的特点,将其时代归属为古元古代［1］；②依据开原地区Rb-Sr、K-Ar同位素年龄为626～509 Ma，经区域对比，将其时代置于早寒武世［2］；③依据铁岭北部变质火山岩中所测Rb-Sr年龄238 Ma、528 Ma和K-Ar 527.98 Ma测年成果［1，3］，结合法库地区变质岩石组合特点以及在结晶灰岩中所采到海百合茎和珊瑚化石，将时代分别置于上古生代老陵山组、瓦房店组和下古生代富拉堡子岩组、大孤家子岩组（法库、五台子、大明镇幅1∶5万区域地质调查报告，1996）；④依据变质变形特点和区域地层对比，将时代置于新元古代西保安岩组上段和下段（铁岭市幅1∶25万区域地质调查报告，2006）；⑤依据变质岩石组合，将变质安山岩建造置于奥陶纪下二台群盘岭岩组，大理岩-变粒岩建造置于下二台群黄顶子岩组［4］.

笔者在参与辽宁省区域地质志编写过程中，对辽北地区该套地层进行了清理.自下而上划分为奥陶纪下二台群盘岭组变质火山岩建造、黄顶子组大理岩建造、烧锅屯组变质泥砂质岩建造、石炭纪磨盘山组大理岩-石英岩建造和早二叠世佟家屯岩组变质安山岩建造、照北山岩组大理岩夹变质碎屑岩建造.将法库地区层状变质岩系通过建造特点和SHRIMP测年成果与开原地区层状变质岩系对比，将法库地区老陵山组变质安山岩建造厘定为早二叠世佟家屯岩组；将富拉堡子岩组和大孤家子岩组大理岩建造厘定为早二叠世照北山岩组；瓦房店组变质碳酸盐岩建造厘定为石炭纪磨盘山组.

1 地质背景

法库地区层状变质岩系呈东西向展布于法库-调兵山一带（图1），主要由石炭纪磨盘山组变质碳酸盐岩建造（厚度大于449.9 m）、早二叠世佟家屯岩组变质中性火山岩建造（厚度大于731.5 m）和照北山岩组变质碳酸盐岩夹碎屑岩建造（厚度大于1600.17 m）组成.空间上被十间房岩体二长花岗岩（锆石SHRIMP年龄为284±3 Ma［5］，Rb-Sr年龄为261.81±9.871 Ma❶❶法库县等3幅1∶5万区域地质调查报告.1996.、五龙山杂岩（锆石SHRIMP年龄为265±4 Ma［5］和侏罗纪红土墙岩体（Pb-Pb年龄为221.7±25.71 Ma，K-Ar年龄为154～175 Ma❶所侵.受晚燕山期韧性剪切作用，原始构造方位被改造为北向，构成北东向韧性剪切带.

图1 法库地区地质图Fig.1 Geological map of Faku area1—第四系（Quaternary）；2—上白垩统（Upper Cretaceous）；3—下白垩统（Lower Cretaceous）；4—中侏罗统（Middle Jurassic）；5—下二叠统照北山组（Lower Permian Zhaobeishan fm.）；6—下二叠统佟家屯组（Lower Permian Tongjiatun fm.）；7—中石炭统磨盘山组（Middle Carboniferous Mopanshan fm.）；8—蓟县系（Jixianian sys.）；9—早白垩世流纹斑岩（Early Cretaceous rhyolite porphyry）；10—中侏罗世二长花岗岩（Middle Jurassic monzogranite）；11—中二叠世闪长岩（Middle Permian diorite）；12—石英闪长岩（quartz diorite）；13—奥长花岗岩（trondhjemite）；14—二长花岗岩（monzogranite）；15—不整合界线（unconformity）；16—剪切面理产状（attitude of shearing foliation）；17—韧性剪切带（ductile shear zone）；18—逆断层（reverse fault）；19—正断层（normal fault）；20—性质不明断层（nature unknown fault）；21—推测断层（inferred fault）；22—同位素取样点（isotope sampling spot）

2 测定方法

测试样品岩石类型为黑云绿帘石英变粒岩（原岩为英安岩）.锆石年龄测定在中国地质科院北京离子探针中心SHRIMPⅡ上完成.由该中心对样品制作成靶，其后对靶上锆石颗粒进行透射光、反射光和阴极发光照相.测定原理和方法见Williams（1988）.一次离子流强度5 nA，每个数据为5组扫描.用204Pb作年龄校正.表1中所给出的数据的误差为1σ，年龄平均误差为2σ（95%置信度）.在测试过程中，中国地质科学院地质研究所万渝生研究员、耿元生研究员、高林志研究员亲临指导.

3 测年结果

样品采自法库县后满州屯，地理座标为东经121°31′17″，北纬42°22′06″.样品岩性为黑云绿帘变粒岩（原岩为变质英安岩）.空时上，该岩石与二长变粒岩（原岩为英安岩）互层状产出.岩石学特点为：灰绿色、鳞片柱状粒状变晶结构，片状构造.主要矿物成分为：石英60%，角闪石6%，黑云母13%，绿帘石16%，绢云母5%.

锆石以晶形完好的长柱状为主，少部分不规则柱状，显示岩浆锆石特点（图2）.U、Th值和Th/U变化均较大，为0.348～0.567（表1）.15个点中，206Pb/238U最大年龄值为275.9±4.0 Ma，最小值为258.3±3.6 Ma，多数集中在262～270Ma；208Pb/232Th最大年龄值为325.8± 9.7 Ma，5个点最小值为201～242 Ma，9个点集中在256～284 Ma（表1）.加权平均年龄为267.3 Ma（图3）. 14个数据点均集中分布在谐和线上（图4），确定年龄为267.3±2.7 Ma，代表了火山喷发熔岩形成年龄.

图2 法库二叠系佟家屯岩组变质英安岩锆石形态图Fig.2 Morphology of zircons from the metamorphic dacite of Permian Yongjiatun rock formation in Faku

4 地质意义

槽台观点对辽宁影响较大，马子骥等（1960）、黄汲清（1962）、辽宁省区域地质志（1987）运用槽台观点先后编制了辽宁省1∶50万大地构造图、辽宁省1∶100万大地构造图，划分了4级构造单元.其后，1∶5万区调、1∶25万区调、矿产勘查规划等多引用原地质志构造单元划分方案.

长期以来，辽北法库地区和开原地区变质火山岩-变质碳酸盐岩-变质碎屑岩建造由于缺少古生物化石证据和精确的测年数据，导致对辽北地区该套地层的时代归属和岩石地层单位的划分存在重大分歧.同时由于该套地层的时代不确定性，直接导致辽北地区大地构造单元界线即“槽台”界线（笔者称之为华北陆块与华北北缘古生代拗陷带界线）划分存在3种意见，其一将界线置于清河断裂；其二界线置于沙河断裂；其三置于寇河断裂［1］.本次测定的该区层状变质岩系SHRIMP测年（267.3±2.7 Ma）成果和开原佟家屯SHRIMP测年（276.1±3.5 Ma）成果（开原佟家屯组年龄同为本次测定，拟另文发表），不仅充分肯定了该区层状变质岩系的时代为二叠纪，同时将“槽台”界线南移至王家小堡—中固一线，过郯庐断裂南错至阿吉南—公主屯南一线，即以开原-黑河深佟家屯大断裂作为“槽台”界线.

表1 法库后满州屯佟屯岩组变质英安岩Th/U参数值与SHRIMP U-Pb测定结果

图3 锆石加权平均年龄Fig.3 Zircon weighted average age

图4 锆石铀铅年龄谐和图Fig.4 Zircon U-Pb dating concordia diagram

5 结论

法库县后满州屯层状变质岩系之变质英安岩SHRIMP测年为267.3±2.7 Ma，并被十间房岩体二长花岗岩（SHRIMP年龄为284±3 Ma）和五龙山杂岩（锆石SHRIMP年龄为265±4 Ma）［5］侵入；本次测定的开原佟家屯建组剖面样品采样点变质安山岩锆石SHRIMP测年为276.1±3.5 Ma，并被西丰岩体片麻状二长花岗岩（SHRIMP年龄为274.6±3.1 Ma）所侵入.这些测年数据和与相关岩体侵入关系充分说明了辽北地区原古元古代变质安山岩和大理岩系时代应属早二叠世.

［1］辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志［M］.北京：地质出版社,1989: 728—729.

［2］王东方，等.中朝陆台北缘大陆构造地质［M］.北京：地震出版社, 1992:62—84.

［3］王东方.关于辽北地区辽河群、下二台子群的地层和构造问题［J］.辽宁地质,1987（2）:155—163.

［4］张永，曲洪祥，江淑娥，等.辽北“辽河群”解体及其层位归属［J］.地质与资源,2006,15（2）:107—109.

［5］张晓辉.辽北法库构造岩系锆石SHRIMP年代学研究及华北地台北缘边界［J］.岩石学报,2005,21（1）:135—142.

LIU Jie,YANG Zhong-zhu,CHEN Shu-liang,ZHANG Lian-zeng,LI Hong-mei,CHEN Cong,YANG Lu

Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100,Liaoning province,China

The stratified metamorphic rock series,composed of metamorphic andesite,dacite and marble with metamorphic clastic rock formation is widely distributed in Faku area,Northern Liaoning Province.The rock series,which is a major componentofPaleozoic orogenic belt,is referred to as EarlyPermain Tongjiatun rock formation,Zhaobeishan rock formation and Carboniferous Mopanshan formation.Spatially,the strata are invaded by Permian Shijianfang granodiorite（with zircon SHRIMP age of 284±3 Ma）,Wulongshan complex rock（265±4 Ma）and Jurassic Hongtuqiang granite（Pb-Pb 221.7± 25.71 Ma）.The zircon SHRIMP age of the metamorphic dacite of the Tongjiatun rock formation is 267.3±2.7Ma,which represents the forming age of volcanic lava.Based on the temporal and spatial relation between the geological units and regionalstratigraphic correlation toNorthern Liaoning,theage of thesestrata are assigned to EarlyPermian.

stratified metamorphic rock series;SHRIMP age;Early Permian;Liaoning Province

2015-07-17；

2015-09-02.编辑：张哲.

中国地质调查局“辽宁省地质系列图件编制与综合研究”项目（《辽宁省地质志》修编项目，编号1212011120121）.

刘杰（1983—），男，从事地质勘查工作，通信地址辽宁省大连市金州区五一路10号，E-mail//dikanyuanliujie@163.com