赞比亚西北省Solwezi地区石榴云母片岩的碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

许康康，孙凯，何胜飞，龚鹏辉，张航，卢宜冠

（1.中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170；2.华北地质科技创新中心，天津 300170）

1 地质概况及样品特征

研究区位于赞比亚西北省Solwezi地区，大地构造位置上位于刚果克拉通与卡拉哈里克拉通之间（图1），区域上发育的基底岩石主要为Lufubu片岩和相关花岗岩类，Muva群石英岩不整合覆盖在Lufubu群之上[1]，恩昌加花岗岩为基底内侵入的最年轻地质体，其锆石U-Pb年龄为883±10 Ma[2]。新元古代加丹加超群不整合覆盖在基底岩石之上，由约10 000 m厚的沉积岩和变质沉积岩构成，根据区域上发育的两期冰碛岩，从底到顶可以分为罗安（Roan）群，恩古巴（Nguba）群和昆德伦古（Kundelungu）群[3，4]，该超群开始沉积于伸展作用背景，随后遭受Lufilian造山作用阶段变形、变质作用[5]，变质组合主要为绿片岩相，局部出现角闪岩相或榴辉岩相。另外，大量变质基性火山岩和变质辉长岩体侵入到加丹加超群地层序列，代表了从前-大陆裂解到红海型原始大洋裂谷的不同演化阶段[6]。

图1 Solwezi地区地质简图（a）和南部非洲构造划分图（b）（据参考文献[4-6]）Fig.1 Simplified maps in Solwezi area(a)and the tectonic division of the Southern Africa(b)

本次样品采集于Solwezi西南部，穹隆杂岩体的西部地区（图1），岩石出露于前人划定的新元古代恩古巴群“Solwezi黑云母-石英岩组”内，岩石类型为石榴云母片岩（图2a），新鲜面呈灰白色，局部可见石榴子石，岩石整体呈片状构造，细粒鳞片变晶结构，主要矿物组成为石英（50%）、黑云母（25%）、绢云母（15%）、斜长石和石榴子石（8%）及锆石、榍石等副矿物（2%）（图2b）。

图2 Solwezi地区石榴云母片岩的手标本和显微照片Fig.2 Representative hand specimen and photomicrographs for the garnet mica schist in the Solwezi area

2 分析方法与定年结果

样品的锆石分选和锆石U-Pb同位素测年分别在河北省廊坊市区域地质调查研究所和天津地质调查中心实验室完成，锆石U-Pb同位素测年利用LAMC-ICP-MS方法进行微区原位U-Pb同位素测定，数据处理采用ICP MS Data Cal程序和Isoplot程序进行加权平均年龄计算。

石榴云母片岩样品（ZS06）的采样位置为E26°15′56.2″，S12°23′13.7″，在56颗锆石上获得了56个测试点，所有的测试点均位于谐和线上及附近，根据年龄的分布特征，大致可分为6组（图3a）：（1）第一组锆石仅1颗，CL图像显示锆石为半自形，弱分带结构，Th/U比值为0.97，207Pb/206Pb年龄为2 213±29 Ma；（2）第二组锆石4颗，锆石为半自形-它形，大多呈弱分带或面状分带，少数可见岩浆震荡环带结构，Th/U比值为0.56～1.29，207Pb/206Pb年龄位于1 898±1 Ma～1 761±31 Ma；（3）第三组锆石2颗，锆石呈半自形-它形，发育明显的岩浆震荡环带，Th/U比值为0.31～0.52，207Pb/206Pb年龄为1 455±38 Ma和1 406±32 Ma；（4）第四组锆石37颗，锆石呈半自形-它形结构，大多呈弱分带或面状分带，少数可见清晰的岩浆震荡环带，Th/U比值大多位于0.14～0.88之间，少数大于1，其207Pb/206Pb年龄位于1 220±37 Ma～931±37 Ma；（5）第五组锆石11颗，锆石半自形-它形，大多发育清晰的岩浆震荡环带，少数呈弱分带或面带结构，Th/U比值为0.21～1.32，206Pb/238U年龄除1颗（47）大于900 Ma外，其他都位于818±6 Ma～652±6 Ma；（6）第六组锆石1颗，锆石呈半自形，扇形分带，Th/U比值为0.46，206Pb/238U年龄为490±5 Ma（图3b）。

图3 Solwezi地区石榴云母片岩碎屑锆石CL图像（b）和U-Pb年龄协和图（a）Fig.3 Cathodoluminescence(CL)images for representative detrital zircons(b)and U-Pb concordia diagrams for zircons(a)from the garnet mica schist in the Solwezi area

3 碎屑锆石年龄及其地质意义

本次通过Solwezi地区石榴云母片岩的碎屑锆石U-Pb定年，得出6组碎屑锆石年龄。其中，前三组年龄结果与前人研究基本一致，暗示部分碎屑物质来源于周边的马贡迪（Magondi）带、基巴拉（Kibaran）带及古元古代基底[7]。

早期碎屑锆石年龄研究认为罗安群碎屑物质主要来源于古元古代基底，少量来源于周边克拉通或活动带[1,7]，且恩古巴群和昆德伦古群与罗安群具有相似的物质来源和/或为早期碎屑物质的再沉积作用[4]。与前人研究结果相比，本次获得第四组锆石数量最多，且碎屑锆石U-Pb年龄与Solwezi穹隆杂岩体内新发现的晚中元古代花岗岩类锆石年龄（待发表）相似，暗示该石榴云母片岩的碎屑物质主要来源于相邻的穹窿区杂岩体，而非早期认为的基巴拉带或伊鲁米德（Irumide）带。另外，第五组碎屑锆石年龄与新元古代裂谷作用阶段一致[6]，为部分碎屑物质来源于裂谷阶段的岩浆作用和/或为盆地内碎屑物质的再循环提供了直接证据。

第六组为本次获得的最年轻碎屑锆石年龄，可能代表了石榴云母片岩原岩的沉积上限年龄，表明该地层可能为昆德伦古群晚期沉积作用，而非前人认为的恩古巴群，由于本次获得早古生代碎屑锆石年龄数目较少，该结论还有待于进一步研究。

4 结论

（1）锆石U-Pb年龄结果显示，石榴云母片岩的碎屑锆石年龄可以分为6组，其年龄分布于2 213±29 Ma～490±5 Ma之间。其中，490±5 Ma的年龄可能代表了地层原岩的沉积上限年龄。

（2）碎屑锆石年龄分布表明，该石榴云母片岩的碎屑物质主要来源于晚中元古代的Solwezi穹隆杂岩体，部分来源于周边地质体和盆地内新元古代物质的再循环。