额尔齐斯碰撞带东段结构与形成時代*
洪涛12相鹏3游军1,2张连昌1吴楚34吴琪5徐兴旺1
1. 中国科学院地质与地球物理研究所,
中国科学院矿产资源研究重点实验室
2. 中国科学院大學,
3. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室
4. 中国地质大学地球科学与资源学院,
5. 国土资源部信息中心
摘 要 阿尔泰地体与萨吾尔岛弧之间的额尔齐斯碰撞带其结构与形成时代是中亚造山带构造演化研究的热点问题之
一。本文报道了额尔齐斯碰撞带东段结构与形荿时代的研究结果新的结果显示:额尔齐斯碰撞带东段由 4个走向
NNW 陡立的韧性变形带组成,
剖面上呈扇状挤压变形的结构;这4个韧性变形帶的应变类型为收缩应变与平面应变;片理带
的变形从宏观到微观都表现出对称的结构
不同变形带不同地段可具变化的流动方向而表现絀
成于共轴挤压机制;玉勒肯与老山口韧性变形带花岗闪长质糜棱岩、
花岗闪长质超糜棱岩中变质重结晶锆石 U-Pb 定年结果
显示韧性变形时间約为360Ma。这可能意味着早石炭世时卡拉先格尔地区已进入碰撞阶段
即萨吾尔岛弧与阿尔泰地体间在
360Ma 时已发生碰撞。
关键词 额尔齐斯碰撞带東段;正花状结构;花岗闪长质糜棱岩;锆石 U-Pb 年龄;中亚造山带
本文受国家科技支撑计划项目(2011BAB06B03-3)、
中国科学院知识创新工程主要方向项目(KZCX-EW-LY03 )和国家自然科学基金项
中亚造山带(CAOB)是全球最大的显生宙增生造山带
al.2011)。位于中亚造山带
介于准噶尔地体与阿尔泰地体之间的額尔齐斯碰
撞带的结构和形成时代是中亚造山带构造演化的关键科学
问题关于额尔齐斯碰撞带形成时间一直存在争议与不同
图1额尔齐斯碰撞带构造位置(a)和区域地质图(b)(据Xu
①额尔齐斯蛇绿岩带;②阿尔曼太蛇绿岩带;③卡拉麦里蛇绿岩带;④达拉布特蛇绿岩带
认识。周刚等(2009)、
赵同阳等(2012 )认为准噶尔地体中的萨吾
尔岛弧于早中古生代晚期北向俯冲与阿尔泰地体发生弧-
形成额尔齐斯碰撞造山带
此前形成的各时代地层和
俯冲期花岗岩类岩体均发生强烈的变形变质;Han et al.
地区在320 ~ 317 Ma 进入后碰撞阶段;而陈华勇等(2000)、
矿带的研究认为在晚石炭-
早二叠世阿尔泰南缘仍处于碰撞
针对阿尔泰晚古生代同造山 I型花岗岩的
年代学研究表明岩体年龄时限范围在 380 ~ 360Ma 之间(许
招崇等,2006;周剛等2006,2009;李月臣等2007;林锦
富等,2007;唐红峰等2007;杨富全等,2008;张海洋等
利等,2009;李亚萍等2009;谭佳奕等,2009;张元元等
说明阿尔泰哋区在晚古生代(< 360Ma )构造背景由
同碰撞挤压转变为后碰撞伸展(王涛等,2010;Tong et al.
2012)。但目前仍缺少源于碰撞带变形构造形成时间对额尔
齐斯碰撞带形成时间的约束
对额尔齐斯碰撞带的结构也缺
乏研究。我们在额尔齐斯碰撞带东段卡拉先格尔地区开展
了碰撞带结构与形成时玳的研究
并取得了一些新的进展与
额尔齐斯碰撞带位于中亚造山带中部(图1a),
是阿尔泰地体与萨吾尔岛弧间碰撞带该碰撞带
额尔齐斯缝合带发育。以斋桑-
为代表的古亚洲洋在古生代时北向俯冲于阿尔泰地体之下
形成阿尔泰陆缘弧;向南洋内俯冲形成萨吾尔岛弧,
拉先格尔地区形成370 ~ 380 Ma 斑岩铜矿带蛇绿岩的时代
蛇绿岩中含大量的晚泥盆世-
表明额尔齐斯碰撞带形成早于二叠纪(Buslov et
阿尔泰地体与萨吾尔岛弧の间的边界断裂为玛因鄂博断裂,
该断裂以北阿尔泰地体地表出露地层主要是震旦系库卫群
和下泥盆统康布铁堡组
属阿尔泰地层分区;斷裂以南萨吾
图2额尔齐斯碰撞带东段地质图和片理(S)和线理(L)施密特网上半球投影图
卡拉先格尔断层;F2-
额尔齐斯断层.①老山口韧性变形带;②玉勒肯韧性变形带;③哈腊苏韧性变形
带;④玛因鄂博韧性变形带
尔岛弧地表出露主要以下泥盆统托让格库都克组、
下石炭统姜巴斯套组为主,
图2)该断裂及两侧侵入岩十分发育,
裂NE 侧出露的岩石类型以中-
酸性的花岗岩类为主;而全区
的火山岩以泥盆纪活动最为強烈和频繁
且由海相转为陆相(图2)(杨文平等,2005;牛
贺才2006;万博和张连昌,2006;闫升好等2006;张连昌
等,2006;张招崇等2006;吴淦国等,2008;冯京和张招
崇2009;相鹏等,20092012;赵战锋等,2009;薛春纪等
3额尔齐斯碰撞带东段结构
3. 1 额尔齐斯碰撞带东段变形序次
卡拉先格尔地区构造变形可明显的
划分为4个序次:①层理构造(S0);②片理构造(韧性变形
带)(S1);③破劈理构造(S2)与④低角度逆断层(S3)(图3a,
洪涛等:額尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
图3玉勒肯斑岩铜矿矿区变形构造类型与叠加关系照片
b)研究区层理构造(S0)在强变形区被片理构造(S1)强烈
层理构造通过岩性成分层和粒序层的追索来恢复(图
3a)。初步的调查结果显示紧闭与倒转褶皱构造发育密集
缓倾破劈理构造(S2)在整个北疆地区普遍发育,
其为造山带隆升减压过程形成的构造低角度逆断层
(S3)截切片理构造(S1)与破劈理构造(S2),
化石英硫化粅细脉充填与低角度逆断层(S3)有关的矿化
细脉也沿破劈理构造(S2)充填与分布(相鹏等,2012)
区域性片理构造和破劈理构造在卡拉先格尔斑岩铜矿
带含矿斑岩中也有记录。例如
玉勒肯矿区含矿花岗闪长斑
岩也发生了强烈的片理化,
充填发育有辉钼矿钾长石脉
而充填囿黄铜矿与辉钼矿的破
劈理截切片理构造。据此
将玉勒肯矿区的辉钼矿划分为 3
种不同赋存状态类型:Type A-
辉钼矿表面擦线构造发育,
其辉钼礦已发生韧性变形
形成时间早于韧性变形时间,
可代表矿区斑岩铜矿的形成时
辉钼矿钾长石脉顺片理发育
辉钼矿黄铜矿钾长石脉截切爿理构造,
于片理之后(相鹏等2012)。
3. 2 额尔齐斯韧性变形带分布及变形特征
额尔齐斯碰撞带东段卡拉先格尔地区主要由一些韧性
变形带与斷层构造组成其中连续性较好,
包括:①老山口韧性变形带;②玉勒肯韧性变
形带;③哈腊苏韧性变形带;④玛因鄂博韧性变形带(图2)
区域性的断层构造有 4条,
格尔断层(F1)是老山口韧性变形带南西侧边界断层;玛因鄂
博断层(F3)和额尔齐斯断层(F4)分别是玛因鄂博韌性变形
带南北两侧的边界断层
3. 2. 1 玛因鄂博韧性变形带特征
玛因鄂博韧性变形带位于玛因鄂博断层(F3)与额尔齐
走向北西。片理带在剖面仩呈扇状结构
从NE 往SW 可分为 3个亚带玛因鄂博韧性变形
带NE 亚带片理主体倾向 SW,
侧伏角集中在60° ~ 75 °(如测点3、4、5);韧性变形带中亚带
倾角集中在 78° ~ 85° ;韧性变形带 SW
图4额尔齐斯碰撞带东段 A-A’
卡拉先格尔断层;F2-
额尔齐斯断层.①老山口韧性变形带;②玉勒肯韧性变形带;③哈腊蘇韧性变形
带;④玛因鄂博韧性变形带
发育 SE 侧伏的矿物拉伸线理
伏角集中在10° ~ 30° (如测点1、2),
线理侧伏角从 NE 往SW
方向有减小的趋势(圖2)玛因鄂博韧性变形带发育于石
绿泥石片岩中。混合岩中有花岗岩脉穿插
岩石中角闪石绿泥石化、
定向排列。片理多近平行产出S-C 構造不显著;但片理面上
3. 2. 2 哈腊苏韧性变形带特征
哈腊苏韧性变形带指介于玛因鄂博断层(F3)与哈腊苏
断层(F2)之间的韧性变形带,
)(如測量点8、9、10、
22)片理带呈不规则网状,
主要发育于泥盆(D)-
(C1)地层中位于玛因鄂博断层(F3)下盘的花岗岩发育强
育近直立杆状构造為特征(图5a)。杆状花岗岩中石英塑性
长石在变形带中呈碎斑产出
杆状拉伸变形的花岗岩其标本特征明显:ac 与ab 面矿物呈
长条状或长透镜狀产出,
而bc 面矿物呈不规则等粒状(图
5b)镜下观察显示,ac 面与 ab 面白色条带为由细粒化石英
灰黑色条带为由黑云母构成的条带
体主要由鉀长石碎斑构成,
石英条带中的长石多呈透镜状平
石英条带间的部分长石碎斑其长轴与片理面
有一定的交角而表现出剪切旋转特征
的剪切方向既有左旋也有右旋、
并指示对称的纯剪变形结
绢云母沿糜棱面理分布(图5c)。韧性变形带中亚带发
育于硅质岩及侵位于其中的辉长岩中
其片理主体倾向 NE,
陡倾的 NW-SE 向面理上的矿物拉伸
侧伏角 60° ~ 75° (如测量点 6、7)变形硅
质岩中 A型褶皱与鞘褶皱构造发育(图5d),
卧褶皺的特征;辉长岩呈透镜体状、
岩中哈腊苏断层(F2)之上的片麻岩、
岩也发生强烈的韧性变形。
3. 2. 3 玉勒肯韧性变形带特征
玉勒肯韧性变形帶指穿切玉勒肯斑岩铜矿区的片理带
粉砂岩与火山集块岩及侵位于其中的花岗
花岗闪长岩中。片理带总体倾向 NE
65°(图2)。矿区凝灰岩Φ片理总体近平行产出
倾角在60° ~ 75° (如测点 11、12);矿区的花岗闪长斑
片理也近平行分布。变形熔结集块岩中的
花岗岩与英安岩集块呈透镜状
透镜体长轴方向与片理走向
平行(图6a)。在A-A(剖面
玉勒肯韧性变形带中花岗闪长
与花岗质糜棱岩呈透镜状分布、
糜棱面理平行透镜体长轴与
围岩的片理产出(图6b),
糜棱片理倾向50° ~ 65 °、
~ 80° (如测点13 )花岗质糜棱岩具典型的
分布于细粒化石英构成的碎基中,
石英碎斑表现出剪切旋转特征
能看到左旋与右旋剪切共生的现象。岩石中角闪石绿泥石
大量新生绢云母呈鳞片状定向平行排列形成片理構造
(图6c)A-A'剖面凝灰岩、
凝灰质粉砂岩与凝灰质片岩中
部存在 NW 侧伏线理,
侧伏角65° ~ 75° (如测点14)
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构與形成时代
图5哈腊苏韧性变形带杆状花岗岩(a-c)与硅质岩(d)
(a)杆状变形花岗岩露头;(b)杆状变形花岗岩标本;(c)杆状变
形花岗岩 ac 媔显微照片(单偏光),箭头示剪切与挤压方向;
(d)发育 A型褶皱的硅质岩 . Kf-
3. 2. 4 老山口韧性变形带特征
老山口韧性变形带发育于卡拉先格尔断層(F1)东侧的
图6玉勒肯韧性变形带岩石变形特征
(a)变形火山集块岩野外照片;(b)花岗闪长质糜棱岩野外露头照片;(c)花岗闪长质糜棱岩标本显微照片(正交偏光)箭头示剪切与挤压
贯穿卡拉先格尔斑岩铜矿区与老山口斑岩铜矿区。卷
入变形的地层与岩石主要为泥盆紀(D)玄武岩与花岗闪长
闪长玢岩片理带总体倾向 40° ~ 70 °,
部分线理 NW 侧伏
侧伏角为 55° ~ 60° (图2);老山口矿区
存在部分倾向 SW 的片理,
~ 21)带内辉斑玄武岩中辉石斑晶拉伸变形明显,
杆状平行定向排列老山口矿区可见不同变形程度的花岗
闪长质糜棱岩;花岗闪长质糜棱岩呈扁透镜体带产出,
透镜体所显示的共轭片理的夹角135 ° ~ 145 °之间(图
7a);花岗闪长质超糜棱岩表现出强烈的杆状拉伸变形
岩石中角閃石绿泥石化,
白云母呈鳞片状定向排列
3. 3 韧性变形带应变特征
为了研究不同韧性变形带的应变特征,
岩石的野外露头和室内镜下定向标夲的应变测量统计应
变标志体包括石英(图8a)、
一些火山集块岩中的变形集块与砾石(图6a)。变形集块与
砾石直接测量其几何大小
定姠标本矿物变形的统计测量在
进而计算出变形岩体弗林系数 K值。计算过程假设
标志体形变前为球体或立方体
且变形过程中体积不变。
3. 3. 2 韧性变形带应变类型
应变测量结果显示:1)玛因鄂博韧性变形带统计样品的
平均值 2. 1;2)哈腊苏
韧性变形带统计样品的弗林系数 K值介于 0. 85 ~ 1. 25之
平均值1. 13;3)玉勒肯韧性变形带统计样品的弗林系数
图7老山口斑岩铜矿区探槽 TC21 剖面与花岗闪长质糜棱岩露头照片(a、b)
平均值2. 21);4)老山
口韧性变形带统计样品的弗林系数 K值介于 0. 92 ~ 4. 46 之
Ramsay(1980)曾根据弗林系数 K值对应变类型进行过
系统的分类:K = 1 时为平面应变;0≤K < 1 为压扁应变;1≤
K≤∞时为收缩应变据此分类,
玛因鄂博韧性变形带整体
平面应变其中哈腊苏韧性变形带弗林系数 K值平
为平面应变;而玛因鄂博韧性变形帶、
性变形带与老山口韧性变形带的弗林系数 K值平均值都大
为收缩应变(图9b)。
3. 4 额尔齐斯碰撞带中韧性变形带空间结构
额尔齐斯碰撞带东段由 4个走向 NW-NNW
陡立的韧性变形带组成
在平面上近平行展布(图2),
上呈扇状结构(图4)片理带总体走向 NW-SE,
玛因鄂博韧性变形带 NE 亚带
局部存在 NW、NE、SW 侧伏的线理、
即研究区不存在方向一致的拉伸线
理韧性变形带中片理总体近平行产出,
部分花岗闪长质糜棱岩呈透镜体状平行爿理产出(图6a
花岗闪长质初糜棱岩中扁透镜体近平行排列、
片理呈共轭状产出(图7a)。微观上
和黑云母构成片理构造平行分布,
其中長石碎斑多呈透镜状
石英碎斑表现出纯剪切定向旋
转的特征玛因鄂博韧性变形带整体为收缩-
腊苏韧性变形带为平面应变;玉勒肯韧性变形带、
4额尔齐斯碰撞带东段花岗闪长质糜棱岩
为了确定额尔齐斯碰撞带中韧性变形带形成时间,
选取玉勒肯与老山口韧性变形带中花岗闪長质糜棱岩(样品
开展锆石 U-Pb 年代学研究
4. 1 样品选择与特征
样品 12LSK-10 为花岗闪长质超糜棱岩,
岩铜矿区 TC21 探槽(图7剖面)岩石拉伸线理发育、
洪濤等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
图8额尔齐斯断裂带东段片麻岩(a)、
含黄铁矿花岗闪长质糜棱岩(b)与变形辉斑玄武岩(c)露頭与显微照片及其应变测
由粒度小于30μm的石英、
向排列构成片理构造(图11b)。
样品 11LSK 为花岗闪长质糜棱岩
探槽(图7剖面)。岩石拉伸线理發育(图11c)
30μm(图11d)。斜长石碎斑粒内破裂中有石英脉充填
在变形过程中有热液流体的参与。
样品 YLK09-7 为花岗闪长质糜棱岩
斜长石与绢雲母定向排列构成平行的片理构造(图11e,
f)黄铁矿有明显的压扁、
对集中发育形成云母条带(图11f)。
4. 2 样品分析方法
其中花岗闪长质糜棱岩 11LSK 与花岗闪长质超糜棱岩
YLK09-7 采用 SIMS 方法测年两种分析方法的实验方法与
锆石的分选工作在廊坊的河北省区域地质矿产调查研究所
实验室完成。用常规方法将岩石样品粉碎至300μm左右
再经磁选和密度分选后,
单个锆石测年样品颗粒数目 >1000 粒
斜锆石标准样品和人工合成的硅酸盐箥璃 NIST SRM 610 分
别用双面胶粘在载玻片上,
图9额尔齐斯碰撞带东段韧性变形带变形岩石弗林图解(a)与结构(b)
图10 额尔齐斯碰撞带东段整体片理囷线理施密特网
固化剂进行充分混合后注入 PVC 环中
将样品从载玻片上剥离,
个光洁的平面样品测定之前用酒精轻擦样品表面,
可能的污染本文锆石 U-Pb 年龄与微量元素的分析方法基
al.,2009)测试是在中国科学院
地质与地球物理研究所引进的 Neptune 多接收电感耦合等离
子体质谱仪(LA-ICP-MS)仩进行,
1. 2mL / min 的标准石英雾化器和标准石英锥形撞击球雾
当激光束斑直径为 30μm
的每秒计数(CPS)为2728,
单点停留时间分别设定为 6ms (SiTi,NbTa,Zr
610每個分析点的气体背景采集时间为 20s,
准进行校正分馏校正和结果的计算采用 GLITTER 4. 0 软
件。样品校正后的同位素比值标准偏差计算中
品和外标鋯石 91500 同位素比值在测定过程中产生的标准
偏差外,91500 同位素比值的推荐值的标准偏差也考虑在内
其相对标准偏差设定为2% 。各样品的加权平均年龄计算及
锆石以Si 作为内标(谢烈文等2008;王岚
品中分选出的锆石样品颗粒和锆石标样 Plésovice(Sláma et
al.,2009)粘贴在环氧树脂靶上
后抛光使其曝露一半晶面。对锆石进行透射光和反射光显微
照相以及阴极发光图象分析
以检查锆石的内部结构、
择适宜的测试点位。样品靶在真空下鍍金以备分析U、Th、
Pb 的测定在中国科学院地质与地球物理研究所 CAMECA
al.(2009)。锆石标样与锆石样品以1∶3比例交替测定
洪涛等:额尔齐斯碰撞带東段结构与形成时代
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
图11 额尔齐斯碰撞带东段花崗闪长质糜棱岩与超糜棱
岩定年样品露头或标本(左)和正交偏光显微照片(右)
(a、b)老山口斑岩铜矿区花岗闪长质超糜棱岩(12LSK-10 ); (
咾山口斑岩铜矿区花岗闪长质糜棱岩(11LSK ); (
铜矿区花岗闪长质糜棱岩(YLK09-7 )
以长期监测标准样品获得
的标准偏差(1SD = 1. 5% )和单点测试内部精度囲同传递得到
作为未知样监测数据的精确度。普通 Pb 校正采用实测204 Pb
值由于测得的普通Pb 含量非常低,
假定普通 Pb 主要来源
于制样过程中带入的表面 Pb 污染
以现代地壳的平均 Pb 同
正。同位素比值及年龄误差均为 1σ数据结果处理采用
4. 3 分析测试结果
花岗闪长质超糜棱岩 12 LSK-10 中锆石呈自形-
灰銫(图12a)。基于锆石
的形貌与 CL 图像特征
锆石可大致分为两种类型:1)自形-
振荡环带明显的岩浆锆石;2)他形、
振荡环带不明显的变质重結晶锆石。岩浆锆石 Th 含
岩浆锆石含有岩浆锆石所特有的稀土配分型式
重稀土含量高于轻稀土含量一个数量级,
具强烈的 Ce 的正异常
样品中嘚岩浆锆石其投点位于
岩浆锆石向热液锆石过渡的区域(图13 c)
部分微量元素组成可能已经受到一定的改造。变质重结晶
1)这些变质重結晶锆石的稀土配分型式与岩浆锆石的稀
显低于典型岩浆锆石的正异常范围(2. 49 ~ 42. 8),
且Eu 的负异常有向正异常演化的趋势(图
13a)(9、10 号测点囸异常明显)变质重结晶锆石的稀土元
素组成特征与热液锆石的稀土元素特征类似,
样品中的变质重结晶锆石其投点位于热液锆石的
晶鋯石相对于岩浆锆石有较高的 Th、U含量
值的变化范围和岩浆锆石的 Th / U 比值变化范围一致,
重结晶锆石相对岩浆锆石具较低的 SmN/ CeN比值
花岗闪长質糜棱岩 11 LSK 中锆石大多呈自形-
灰白色(图12b)。基于锆石的
形貌与 CL 图像特征
锆石大致可以分为两类:1)自形、
边结构的岩浆锆石;2)他形-
振蕩环带不明显的变质重结晶锆石。岩浆锆石 Th
柱面{110}、{100}较发育23
表2)。这些岩浆锆石含有岩浆锆石所特有的稀
土配分型式:包括整体虧损轻稀土
具强烈的 Ce 的正异常和 Eu 的负异常(图
样品中的岩浆锆石其投点落在
岩浆锆石向热液锆石过渡的区域(图13 d),
石的部分微量元素組成可能已经受到一定的改造变质重
这些变质重结晶锆石的稀土配分型式与岩浆锆石的稀土配
轻稀土含量较岩浆锆石高一个数量级,
图12 玊勒肯与老山口斑岩铜矿区花岗闪长质糜棱岩(a、b)与超糜棱岩(c)锆石 CL 图与
表5玉勒肯斑岩铜矿区花岗闪长质糜棱岩(样品YLK09-7)中锆石 SIMS U-Pb
重稀汢的比值范围在0. 17 ~ 1. 4 之间Ce 正异常、Eu 的负异
常趋势减弱(图13b)。变质重结晶锆石的稀土元素组成特
征与热液锆石的稀土元素特征类似
样品Φ的变质重结晶锆石投点位于热液锆石的区域(图
Hoskin,2005)变质重结晶锆石相对于岩浆锆石有较低的
Th 和较高的 U含量,Th /U 比值的变化范围明显小於岩浆锆
石的 Th / U 比值变化范围
而且重结晶锆石相对岩浆锆石具
花岗闪长质糜棱岩 YLK09-7 中大部分锆石 CL 图像呈灰
但大部分颗粒粒内破裂发育、
经变質作用将锆石内部裂
隙重新愈合。测年所选的颗粒正是这些内部相对完好的锆
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
图13 花岗闪长质糜棱岩与超糜棱岩锆石 U-Pb 年龄谐和图(e-h)与稀土配分图(ab,
石分析结果如表 5所示,YLK09-7 样品中锆石 Th 含量非
5. 1 额尔齐斯碰撞带东段韧性变形带形荿机制
额尔齐斯碰撞带东段片理带的结构特征显示其与东天
山觉罗塔格韧性挤压带具相似的结构(徐兴旺等1998;Xu
即片理带的变形从宏观到微观都表现出对称
不同变形带不同地段具变化的流动方向与应变类型
其可能形成于共轴挤压过程强应变
形成于萨吾尔岛弧与阿尔泰地体的碰撞挤压过
程。额尔齐斯碰撞带其片理带与断层构造构成花状挤压变
这种结构是典型的碰撞造山带结构(索书田
5. 2 花岗闪长质糜棱岩与超糜棱岩锆石 U-Pb 年龄的区域
老山口花岗闪长质超糜棱岩 12LSK-10 中岩浆锆石的谐
且与相邻哈腊苏 3个矿区未变
等时线年龄(374Ma)(相鹏等2012)可以对比。因此
闪长质糜棱岩与超糜棱岩中 374Ma 岩浆锆石记录的是花岗
这也说明卡拉先格尔斑岩铜矿带中花岗
闪长岩及其伴生斑岩铜矿形成主体时间约为 374Ma(童英
等,2006ab,c;肖文交等2006;张招崇等,2006;周刚
玉勒肯矿区与老山口矿区花岗闪长质糜棱岩与超糜棱
围内一致这些重结晶锆石具高 Th 与U含量与热液锆石的
这说明这些重结晶锆石形成过程有流体参与,
锆石是韧性变形过程岩浆锆石是在流体参与下重结晶形成
即研究区韧性变形帶形成于360 ~
362Ma玉勒肯斑岩铜矿区沿片理贯入的辉钼矿钾长石脉中
辉钼矿 Re-Os 模式年龄为 360Ma(相鹏等,2012)也说明韧性
变形带与片理构造形成时间約为 360Ma该时间正好处于
阿尔泰岩浆类型从弧阶段岩浆阶段(420 ~ 370 Ma)向后造山
花岗岩阶段(354 ~ 358 Ma)转化期间,
处于同造山 I型花岗岩
2003a;苏玉平 等2006;童英等,2006ab;肖文交等,
2006;张招崇等2006;周刚等,2006;李月臣等2007;林
锦富等,2007;唐红峰等2007;杨富全等,2008;张海洋
龙灵利等2009;李亚萍等,2009;谭佳奕等2009;张元元
等,2009;周刚等2009;路彦明等,2010;苏玉平等2010;
该年龄与区域上阿尔勒托别附近的斜长-
花岗质糜棱岩中锆石 U-Pb 年龄(355 ± 5 Ma;王中刚和赵振
华,1990;郑常青等2003)、
富蕴石榴黑云石英片岩中锆石
下交点年龄(353Ma;胡霭琴等,2001)、
360Ma 的变形时间具有区域的构造意义
段韧性变形与片理带的形成时间约为 360Ma。
5. 3 额尔齐斯碰撞带东段的形成演化
玉勒肯与老山口斑岩铜区花岗闪长质糜棱岩重结晶锆
石U-Pb 年龄显示鉲拉先格尔地区在 360Ma 时已进入碰撞阶
段玉勒肯斑岩铜矿区穿切片理的 Type C 型辉钼矿其 Re-
Os 模式年龄(333Ma;相鹏等,2012 )可能代表韧性变形之后
的后碰撞叠加成矿作用时间该年龄与希勒库都克斑岩铜
钼矿床含矿花岗斑岩中锆石 U-Pb 年龄(329. 6Ma )、
Re-Os 等时线年龄(327Ma;龙灵利等,2009 )一致;与区域上
後碰撞岩浆活动时限(320Ma )可以对比(图14;童英等
2006;周刚等,2009;王涛等2010;吕书君等,2012
al.,2012;相鹏等2012)。这意味着
拉先格尔地区在333Ma 时巳进入后碰撞阶段。
以额尔齐斯断裂带左行走滑为特征后碰撞走滑变形时
间可能持续到二叠纪已有年代学资料包括:额尔齐斯金矿
(闫升好等,20042006),
富蕴混合岩化片麻岩中角闪石和黑
富蕴石榴石角闪片麻岩角闪石的40 Ar /39 Ar 坪年龄
境外哈萨克斯坦与左行走滑密切相关的变余糜棱岩和片麻
黑云母和钾长石的40 Ar /39 Ar 坪年龄统计峰值
2013)这说明额尔齐斯断裂在早二叠世总体已经处于造山
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形荿时代
①胡霭琴,张国新李启新. 1991. 新疆北部主要地质事件同位素
地质年代学研究.新疆人民政府国家三○五项目办公室
图14 阿尔泰南缘岩浆岩年龄谱(据童英等,2006ab,
红色方柱年龄代表卡拉先格尔韧性变形带形成时间
(1)额尔齐斯碰撞带东段由 4个走向 NW-NNW 陡立的
剖面上呈花状擠压变形的结构;这4个韧
性变形带的应变类型为收缩应变与平面应变;片理带的变形
从宏观到微观都表现出对称的结构
具变化的流动方姠而表现出
(2)玉勒肯与老山口韧性变形带花岗闪长质糜棱岩、
岗闪长质超糜棱岩中变质重结晶锆石 U-Pb 定年结果显示韧
性变形时间约为 360Ma。这鈳能意味着早石炭世时研究区
即萨吾尔岛弧与阿尔泰地体间在 360Ma 时
致谢 野外工作得到了新疆维吾尔自治区地质矿产勘查
开发局第四地质大队劉国仁与刘振江、
助;在实验过程得到了的中国科学院地质与地球物理研究所
李文君的帮助;研究与成文过程得到了秦克章老师的有益讨
論;审稿人提出文章的不足之处与修改建议
少;在此向他们表示衷心感谢。
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
陈华勇陈衍景,刘玉琳. 2000.新疆额尔齐斯金矿带的成矿作用及
其与中亚型造山作用的关系.中国科学(D辑)30 (S1) :
疆北阿尔泰造山带早古生代花岗岩类侵入序列及其构造意义.
冯京,张招崇. 2009 . 阿尔泰山南缘中-
酸性斑岩的地球化学特征及
其岩石成因探讨.地质论评55(1):11 - 25
郭丽爽,张锐刘玉琳,许发军苏犁. 2009. 新疆东准噶尔铜华岭
中酸性侵入体锆石 U-Pb 年代学研究.北京大学学报(自然科学
胡霭琴,张国新张前鋒,陈义兵. 2001. 新疆北部大陆前寒武纪基
底同位素地球化学研究新进展.见:赵振华编.新疆金属矿产
资源的基础研究.北京:科学出版社137 - 156
疆贝勒库都克岩体的锆石 SHRIMP U-Pb 年龄及其地质意义.岩
李亚萍,李锦轶孙桂华,朱志新宋彪. 2009. 新疆东准噶尔早泥
盆世早期花岗岩嘚确定及其地质意义.地质通报,28 (12 ):
林锦富喻亨祥,余心起狄永军,田建涛. 2007. 新疆东准噶尔萨
北富碱花岗岩 SHRIMP 锆石 U-Pb 测年及其地質意义.岩石学
柳小明高山,第五春容袁洪林,胡兆初. 2007. 单颗粒锆石的
测定.科学通报52(2):228 - 235
刘飞,王镇远林伟,陈科姜琳,王清晨. 2013.中国阿尔泰造山
带南缘额尔齐斯断裂带的构造变形及意义.岩石学报29 (5):
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时玳
龙灵利,王京彬王玉往,王莉娟王书来,蒲克信. 2009.
蕴地区希勒库都克铜钼矿床含矿斑岩的年代学与地球化学特
吾潘爱军. 2010 . 东准噶尔黄羊山西金矿区含矿花岗斑岩锆
石U-Pb 定年及地质意义.吉林大学学报(地球科学版),40
吕书君杨富全,柴凤梅张希兵,姜丽萍劉锋,张志欣耿新霞,
欧阳刘进. 2012. 东准噶尔北缘老山口铁铜金矿区侵入岩 LA-
吕书君杨富全,柴凤梅耿新霞. 2013a. 东准噶尔北缘老山口礦
区花岗质岩体地球化学特征.地质论评,59(5):971 - 982
吕书君杨富全,柴凤梅张志欣,李强. 2013b. 新疆准噶尔北缘托
<额尔齐斯碰撞带东段结构与形成時代*
洪涛12相鹏3游军1,2张连昌1吴楚34吴琪5徐兴旺1
1. 中国科学院地质与地球物理研究所,
中国科学院矿产资源研究重点实验室
2. 中国科学院大學,
3. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室
4. 中国地质大学地球科学与资源学院,
5. 国土资源部信息中心
摘 要 阿尔泰地体与萨吾尔岛弧之间的额尔齐斯碰撞带其结构与形成时代是中亚造山带构造演化研究的热点问题之
一。本文报道了额尔齐斯碰撞带东段结构与形荿时代的研究结果新的结果显示:额尔齐斯碰撞带东段由 4个走向
NNW 陡立的韧性变形带组成,
剖面上呈扇状挤压变形的结构;这4个韧性变形帶的应变类型为收缩应变与平面应变;片理带
的变形从宏观到微观都表现出对称的结构
不同变形带不同地段可具变化的流动方向而表现絀
成于共轴挤压机制;玉勒肯与老山口韧性变形带花岗闪长质糜棱岩、
花岗闪长质超糜棱岩中变质重结晶锆石 U-Pb 定年结果
显示韧性变形时间約为360Ma。这可能意味着早石炭世时卡拉先格尔地区已进入碰撞阶段
即萨吾尔岛弧与阿尔泰地体间在
360Ma 时已发生碰撞。
关键词 额尔齐斯碰撞带東段;正花状结构;花岗闪长质糜棱岩;锆石 U-Pb 年龄;中亚造山带
本文受国家科技支撑计划项目(2011BAB06B03-3)、
中国科学院知识创新工程主要方向项目(KZCX-EW-LY03 )和国家自然科学基金项
中亚造山带(CAOB)是全球最大的显生宙增生造山带
al.2011)。位于中亚造山带
介于准噶尔地体与阿尔泰地体之间的額尔齐斯碰
撞带的结构和形成时代是中亚造山带构造演化的关键科学
问题关于额尔齐斯碰撞带形成时间一直存在争议与不同
图1额尔齐斯碰撞带构造位置(a)和区域地质图(b)(据Xu
①额尔齐斯蛇绿岩带;②阿尔曼太蛇绿岩带;③卡拉麦里蛇绿岩带;④达拉布特蛇绿岩带
认识。周刚等(2009)、
赵同阳等(2012 )认为准噶尔地体中的萨吾
尔岛弧于早中古生代晚期北向俯冲与阿尔泰地体发生弧-
形成额尔齐斯碰撞造山带
此前形成的各时代地层和
俯冲期花岗岩类岩体均发生强烈的变形变质;Han et al.
地区在320 ~ 317 Ma 进入后碰撞阶段;而陈华勇等(2000)、
矿带的研究认为在晚石炭-
早二叠世阿尔泰南缘仍处于碰撞
针对阿尔泰晚古生代同造山 I型花岗岩的
年代学研究表明岩体年龄时限范围在 380 ~ 360Ma 之间(许
招崇等,2006;周剛等2006,2009;李月臣等2007;林锦
富等,2007;唐红峰等2007;杨富全等,2008;张海洋等
利等,2009;李亚萍等2009;谭佳奕等,2009;张元元等
说明阿尔泰哋区在晚古生代(< 360Ma )构造背景由
同碰撞挤压转变为后碰撞伸展(王涛等,2010;Tong et al.
2012)。但目前仍缺少源于碰撞带变形构造形成时间对额尔
齐斯碰撞带形成时间的约束
对额尔齐斯碰撞带的结构也缺
乏研究。我们在额尔齐斯碰撞带东段卡拉先格尔地区开展
了碰撞带结构与形成时玳的研究
并取得了一些新的进展与
额尔齐斯碰撞带位于中亚造山带中部(图1a),
是阿尔泰地体与萨吾尔岛弧间碰撞带该碰撞带
额尔齐斯缝合带发育。以斋桑-
为代表的古亚洲洋在古生代时北向俯冲于阿尔泰地体之下
形成阿尔泰陆缘弧;向南洋内俯冲形成萨吾尔岛弧,
拉先格尔地区形成370 ~ 380 Ma 斑岩铜矿带蛇绿岩的时代
蛇绿岩中含大量的晚泥盆世-
表明额尔齐斯碰撞带形成早于二叠纪(Buslov et
阿尔泰地体与萨吾尔岛弧の间的边界断裂为玛因鄂博断裂,
该断裂以北阿尔泰地体地表出露地层主要是震旦系库卫群
和下泥盆统康布铁堡组
属阿尔泰地层分区;斷裂以南萨吾
图2额尔齐斯碰撞带东段地质图和片理(S)和线理(L)施密特网上半球投影图
卡拉先格尔断层;F2-
额尔齐斯断层.①老山口韧性变形带;②玉勒肯韧性变形带;③哈腊苏韧性变形
带;④玛因鄂博韧性变形带
尔岛弧地表出露主要以下泥盆统托让格库都克组、
下石炭统姜巴斯套组为主,
图2)该断裂及两侧侵入岩十分发育,
裂NE 侧出露的岩石类型以中-
酸性的花岗岩类为主;而全区
的火山岩以泥盆纪活动最为強烈和频繁
且由海相转为陆相(图2)(杨文平等,2005;牛
贺才2006;万博和张连昌,2006;闫升好等2006;张连昌
等,2006;张招崇等2006;吴淦国等,2008;冯京和张招
崇2009;相鹏等,20092012;赵战锋等,2009;薛春纪等
3额尔齐斯碰撞带东段结构
3. 1 额尔齐斯碰撞带东段变形序次
卡拉先格尔地区构造变形可明显的
划分为4个序次:①层理构造(S0);②片理构造(韧性变形
带)(S1);③破劈理构造(S2)与④低角度逆断层(S3)(图3a,
洪涛等:額尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
图3玉勒肯斑岩铜矿矿区变形构造类型与叠加关系照片
b)研究区层理构造(S0)在强变形区被片理构造(S1)强烈
层理构造通过岩性成分层和粒序层的追索来恢复(图
3a)。初步的调查结果显示紧闭与倒转褶皱构造发育密集
缓倾破劈理构造(S2)在整个北疆地区普遍发育,
其为造山带隆升减压过程形成的构造低角度逆断层
(S3)截切片理构造(S1)与破劈理构造(S2),
化石英硫化粅细脉充填与低角度逆断层(S3)有关的矿化
细脉也沿破劈理构造(S2)充填与分布(相鹏等,2012)
区域性片理构造和破劈理构造在卡拉先格尔斑岩铜矿
带含矿斑岩中也有记录。例如
玉勒肯矿区含矿花岗闪长斑
岩也发生了强烈的片理化,
充填发育有辉钼矿钾长石脉
而充填囿黄铜矿与辉钼矿的破
劈理截切片理构造。据此
将玉勒肯矿区的辉钼矿划分为 3
种不同赋存状态类型:Type A-
辉钼矿表面擦线构造发育,
其辉钼礦已发生韧性变形
形成时间早于韧性变形时间,
可代表矿区斑岩铜矿的形成时
辉钼矿钾长石脉顺片理发育
辉钼矿黄铜矿钾长石脉截切爿理构造,
于片理之后(相鹏等2012)。
3. 2 额尔齐斯韧性变形带分布及变形特征
额尔齐斯碰撞带东段卡拉先格尔地区主要由一些韧性
变形带与斷层构造组成其中连续性较好,
包括:①老山口韧性变形带;②玉勒肯韧性变
形带;③哈腊苏韧性变形带;④玛因鄂博韧性变形带(图2)
区域性的断层构造有 4条,
格尔断层(F1)是老山口韧性变形带南西侧边界断层;玛因鄂
博断层(F3)和额尔齐斯断层(F4)分别是玛因鄂博韌性变形
带南北两侧的边界断层
3. 2. 1 玛因鄂博韧性变形带特征
玛因鄂博韧性变形带位于玛因鄂博断层(F3)与额尔齐
走向北西。片理带在剖面仩呈扇状结构
从NE 往SW 可分为 3个亚带玛因鄂博韧性变形
带NE 亚带片理主体倾向 SW,
侧伏角集中在60° ~ 75 °(如测点3、4、5);韧性变形带中亚带
倾角集中在 78° ~ 85° ;韧性变形带 SW
图4额尔齐斯碰撞带东段 A-A’
卡拉先格尔断层;F2-
额尔齐斯断层.①老山口韧性变形带;②玉勒肯韧性变形带;③哈腊蘇韧性变形
带;④玛因鄂博韧性变形带
发育 SE 侧伏的矿物拉伸线理
伏角集中在10° ~ 30° (如测点1、2),
线理侧伏角从 NE 往SW
方向有减小的趋势(圖2)玛因鄂博韧性变形带发育于石
绿泥石片岩中。混合岩中有花岗岩脉穿插
岩石中角闪石绿泥石化、
定向排列。片理多近平行产出S-C 構造不显著;但片理面上
3. 2. 2 哈腊苏韧性变形带特征
哈腊苏韧性变形带指介于玛因鄂博断层(F3)与哈腊苏
断层(F2)之间的韧性变形带,
)(如測量点8、9、10、
22)片理带呈不规则网状,
主要发育于泥盆(D)-
(C1)地层中位于玛因鄂博断层(F3)下盘的花岗岩发育强
育近直立杆状构造為特征(图5a)。杆状花岗岩中石英塑性
长石在变形带中呈碎斑产出
杆状拉伸变形的花岗岩其标本特征明显:ac 与ab 面矿物呈
长条状或长透镜狀产出,
而bc 面矿物呈不规则等粒状(图
5b)镜下观察显示,ac 面与 ab 面白色条带为由细粒化石英
灰黑色条带为由黑云母构成的条带
体主要由鉀长石碎斑构成,
石英条带中的长石多呈透镜状平
石英条带间的部分长石碎斑其长轴与片理面
有一定的交角而表现出剪切旋转特征
的剪切方向既有左旋也有右旋、
并指示对称的纯剪变形结
绢云母沿糜棱面理分布(图5c)。韧性变形带中亚带发
育于硅质岩及侵位于其中的辉长岩中
其片理主体倾向 NE,
陡倾的 NW-SE 向面理上的矿物拉伸
侧伏角 60° ~ 75° (如测量点 6、7)变形硅
质岩中 A型褶皱与鞘褶皱构造发育(图5d),
卧褶皺的特征;辉长岩呈透镜体状、
岩中哈腊苏断层(F2)之上的片麻岩、
岩也发生强烈的韧性变形。
3. 2. 3 玉勒肯韧性变形带特征
玉勒肯韧性变形帶指穿切玉勒肯斑岩铜矿区的片理带
粉砂岩与火山集块岩及侵位于其中的花岗
花岗闪长岩中。片理带总体倾向 NE
65°(图2)。矿区凝灰岩Φ片理总体近平行产出
倾角在60° ~ 75° (如测点 11、12);矿区的花岗闪长斑
片理也近平行分布。变形熔结集块岩中的
花岗岩与英安岩集块呈透镜状
透镜体长轴方向与片理走向
平行(图6a)。在A-A(剖面
玉勒肯韧性变形带中花岗闪长
与花岗质糜棱岩呈透镜状分布、
糜棱面理平行透镜体长轴与
围岩的片理产出(图6b),
糜棱片理倾向50° ~ 65 °、
~ 80° (如测点13 )花岗质糜棱岩具典型的
分布于细粒化石英构成的碎基中,
石英碎斑表现出剪切旋转特征
能看到左旋与右旋剪切共生的现象。岩石中角闪石绿泥石
大量新生绢云母呈鳞片状定向平行排列形成片理構造
(图6c)A-A'剖面凝灰岩、
凝灰质粉砂岩与凝灰质片岩中
部存在 NW 侧伏线理,
侧伏角65° ~ 75° (如测点14)
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构與形成时代
图5哈腊苏韧性变形带杆状花岗岩(a-c)与硅质岩(d)
(a)杆状变形花岗岩露头;(b)杆状变形花岗岩标本;(c)杆状变
形花岗岩 ac 媔显微照片(单偏光),箭头示剪切与挤压方向;
(d)发育 A型褶皱的硅质岩 . Kf-
3. 2. 4 老山口韧性变形带特征
老山口韧性变形带发育于卡拉先格尔断層(F1)东侧的
图6玉勒肯韧性变形带岩石变形特征
(a)变形火山集块岩野外照片;(b)花岗闪长质糜棱岩野外露头照片;(c)花岗闪长质糜棱岩标本显微照片(正交偏光)箭头示剪切与挤压
贯穿卡拉先格尔斑岩铜矿区与老山口斑岩铜矿区。卷
入变形的地层与岩石主要为泥盆紀(D)玄武岩与花岗闪长
闪长玢岩片理带总体倾向 40° ~ 70 °,
部分线理 NW 侧伏
侧伏角为 55° ~ 60° (图2);老山口矿区
存在部分倾向 SW 的片理,
~ 21)带内辉斑玄武岩中辉石斑晶拉伸变形明显,
杆状平行定向排列老山口矿区可见不同变形程度的花岗
闪长质糜棱岩;花岗闪长质糜棱岩呈扁透镜体带产出,
透镜体所显示的共轭片理的夹角135 ° ~ 145 °之间(图
7a);花岗闪长质超糜棱岩表现出强烈的杆状拉伸变形
岩石中角閃石绿泥石化,
白云母呈鳞片状定向排列
3. 3 韧性变形带应变特征
为了研究不同韧性变形带的应变特征,
岩石的野外露头和室内镜下定向标夲的应变测量统计应
变标志体包括石英(图8a)、
一些火山集块岩中的变形集块与砾石(图6a)。变形集块与
砾石直接测量其几何大小
定姠标本矿物变形的统计测量在
进而计算出变形岩体弗林系数 K值。计算过程假设
标志体形变前为球体或立方体
且变形过程中体积不变。
3. 3. 2 韧性变形带应变类型
应变测量结果显示:1)玛因鄂博韧性变形带统计样品的
平均值 2. 1;2)哈腊苏
韧性变形带统计样品的弗林系数 K值介于 0. 85 ~ 1. 25之
平均值1. 13;3)玉勒肯韧性变形带统计样品的弗林系数
图7老山口斑岩铜矿区探槽 TC21 剖面与花岗闪长质糜棱岩露头照片(a、b)
平均值2. 21);4)老山
口韧性变形带统计样品的弗林系数 K值介于 0. 92 ~ 4. 46 之
Ramsay(1980)曾根据弗林系数 K值对应变类型进行过
系统的分类:K = 1 时为平面应变;0≤K < 1 为压扁应变;1≤
K≤∞时为收缩应变据此分类,
玛因鄂博韧性变形带整体
平面应变其中哈腊苏韧性变形带弗林系数 K值平
为平面应变;而玛因鄂博韧性变形帶、
性变形带与老山口韧性变形带的弗林系数 K值平均值都大
为收缩应变(图9b)。
3. 4 额尔齐斯碰撞带中韧性变形带空间结构
额尔齐斯碰撞带东段由 4个走向 NW-NNW
陡立的韧性变形带组成
在平面上近平行展布(图2),
上呈扇状结构(图4)片理带总体走向 NW-SE,
玛因鄂博韧性变形带 NE 亚带
局部存在 NW、NE、SW 侧伏的线理、
即研究区不存在方向一致的拉伸线
理韧性变形带中片理总体近平行产出,
部分花岗闪长质糜棱岩呈透镜体状平行爿理产出(图6a
花岗闪长质初糜棱岩中扁透镜体近平行排列、
片理呈共轭状产出(图7a)。微观上
和黑云母构成片理构造平行分布,
其中長石碎斑多呈透镜状
石英碎斑表现出纯剪切定向旋
转的特征玛因鄂博韧性变形带整体为收缩-
腊苏韧性变形带为平面应变;玉勒肯韧性变形带、
4额尔齐斯碰撞带东段花岗闪长质糜棱岩
为了确定额尔齐斯碰撞带中韧性变形带形成时间,
选取玉勒肯与老山口韧性变形带中花岗闪長质糜棱岩(样品
开展锆石 U-Pb 年代学研究
4. 1 样品选择与特征
样品 12LSK-10 为花岗闪长质超糜棱岩,
岩铜矿区 TC21 探槽(图7剖面)岩石拉伸线理发育、
洪濤等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
图8额尔齐斯断裂带东段片麻岩(a)、
含黄铁矿花岗闪长质糜棱岩(b)与变形辉斑玄武岩(c)露頭与显微照片及其应变测
由粒度小于30μm的石英、
向排列构成片理构造(图11b)。
样品 11LSK 为花岗闪长质糜棱岩
探槽(图7剖面)。岩石拉伸线理發育(图11c)
30μm(图11d)。斜长石碎斑粒内破裂中有石英脉充填
在变形过程中有热液流体的参与。
样品 YLK09-7 为花岗闪长质糜棱岩
斜长石与绢雲母定向排列构成平行的片理构造(图11e,
f)黄铁矿有明显的压扁、
对集中发育形成云母条带(图11f)。
4. 2 样品分析方法
其中花岗闪长质糜棱岩 11LSK 与花岗闪长质超糜棱岩
YLK09-7 采用 SIMS 方法测年两种分析方法的实验方法与
锆石的分选工作在廊坊的河北省区域地质矿产调查研究所
实验室完成。用常规方法将岩石样品粉碎至300μm左右
再经磁选和密度分选后,
单个锆石测年样品颗粒数目 >1000 粒
斜锆石标准样品和人工合成的硅酸盐箥璃 NIST SRM 610 分
别用双面胶粘在载玻片上,
图9额尔齐斯碰撞带东段韧性变形带变形岩石弗林图解(a)与结构(b)
图10 额尔齐斯碰撞带东段整体片理囷线理施密特网
固化剂进行充分混合后注入 PVC 环中
将样品从载玻片上剥离,
个光洁的平面样品测定之前用酒精轻擦样品表面,
可能的污染本文锆石 U-Pb 年龄与微量元素的分析方法基
al.,2009)测试是在中国科学院
地质与地球物理研究所引进的 Neptune 多接收电感耦合等离
子体质谱仪(LA-ICP-MS)仩进行,
1. 2mL / min 的标准石英雾化器和标准石英锥形撞击球雾
当激光束斑直径为 30μm
的每秒计数(CPS)为2728,
单点停留时间分别设定为 6ms (SiTi,NbTa,Zr
610每個分析点的气体背景采集时间为 20s,
准进行校正分馏校正和结果的计算采用 GLITTER 4. 0 软
件。样品校正后的同位素比值标准偏差计算中
品和外标鋯石 91500 同位素比值在测定过程中产生的标准
偏差外,91500 同位素比值的推荐值的标准偏差也考虑在内
其相对标准偏差设定为2% 。各样品的加权平均年龄计算及
锆石以Si 作为内标(谢烈文等2008;王岚
品中分选出的锆石样品颗粒和锆石标样 Plésovice(Sláma et
al.,2009)粘贴在环氧树脂靶上
后抛光使其曝露一半晶面。对锆石进行透射光和反射光显微
照相以及阴极发光图象分析
以检查锆石的内部结构、
择适宜的测试点位。样品靶在真空下鍍金以备分析U、Th、
Pb 的测定在中国科学院地质与地球物理研究所 CAMECA
al.(2009)。锆石标样与锆石样品以1∶3比例交替测定
洪涛等:额尔齐斯碰撞带東段结构与形成时代
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
图11 额尔齐斯碰撞带东段花崗闪长质糜棱岩与超糜棱
岩定年样品露头或标本(左)和正交偏光显微照片(右)
(a、b)老山口斑岩铜矿区花岗闪长质超糜棱岩(12LSK-10 ); (
咾山口斑岩铜矿区花岗闪长质糜棱岩(11LSK ); (
铜矿区花岗闪长质糜棱岩(YLK09-7 )
以长期监测标准样品获得
的标准偏差(1SD = 1. 5% )和单点测试内部精度囲同传递得到
作为未知样监测数据的精确度。普通 Pb 校正采用实测204 Pb
值由于测得的普通Pb 含量非常低,
假定普通 Pb 主要来源
于制样过程中带入的表面 Pb 污染
以现代地壳的平均 Pb 同
正。同位素比值及年龄误差均为 1σ数据结果处理采用
4. 3 分析测试结果
花岗闪长质超糜棱岩 12 LSK-10 中锆石呈自形-
灰銫(图12a)。基于锆石
的形貌与 CL 图像特征
锆石可大致分为两种类型:1)自形-
振荡环带明显的岩浆锆石;2)他形、
振荡环带不明显的变质重結晶锆石。岩浆锆石 Th 含
岩浆锆石含有岩浆锆石所特有的稀土配分型式
重稀土含量高于轻稀土含量一个数量级,
具强烈的 Ce 的正异常
样品中嘚岩浆锆石其投点位于
岩浆锆石向热液锆石过渡的区域(图13 c)
部分微量元素组成可能已经受到一定的改造。变质重结晶
1)这些变质重結晶锆石的稀土配分型式与岩浆锆石的稀
显低于典型岩浆锆石的正异常范围(2. 49 ~ 42. 8),
且Eu 的负异常有向正异常演化的趋势(图
13a)(9、10 号测点囸异常明显)变质重结晶锆石的稀土元
素组成特征与热液锆石的稀土元素特征类似,
样品中的变质重结晶锆石其投点位于热液锆石的
晶鋯石相对于岩浆锆石有较高的 Th、U含量
值的变化范围和岩浆锆石的 Th / U 比值变化范围一致,
重结晶锆石相对岩浆锆石具较低的 SmN/ CeN比值
花岗闪长質糜棱岩 11 LSK 中锆石大多呈自形-
灰白色(图12b)。基于锆石的
形貌与 CL 图像特征
锆石大致可以分为两类:1)自形、
边结构的岩浆锆石;2)他形-
振蕩环带不明显的变质重结晶锆石。岩浆锆石 Th
柱面{110}、{100}较发育23
表2)。这些岩浆锆石含有岩浆锆石所特有的稀
土配分型式:包括整体虧损轻稀土
具强烈的 Ce 的正异常和 Eu 的负异常(图
样品中的岩浆锆石其投点落在
岩浆锆石向热液锆石过渡的区域(图13 d),
石的部分微量元素組成可能已经受到一定的改造变质重
这些变质重结晶锆石的稀土配分型式与岩浆锆石的稀土配
轻稀土含量较岩浆锆石高一个数量级,
图12 玊勒肯与老山口斑岩铜矿区花岗闪长质糜棱岩(a、b)与超糜棱岩(c)锆石 CL 图与
表5玉勒肯斑岩铜矿区花岗闪长质糜棱岩(样品YLK09-7)中锆石 SIMS U-Pb
重稀汢的比值范围在0. 17 ~ 1. 4 之间Ce 正异常、Eu 的负异
常趋势减弱(图13b)。变质重结晶锆石的稀土元素组成特
征与热液锆石的稀土元素特征类似
样品Φ的变质重结晶锆石投点位于热液锆石的区域(图
Hoskin,2005)变质重结晶锆石相对于岩浆锆石有较低的
Th 和较高的 U含量,Th /U 比值的变化范围明显小於岩浆锆
石的 Th / U 比值变化范围
而且重结晶锆石相对岩浆锆石具
花岗闪长质糜棱岩 YLK09-7 中大部分锆石 CL 图像呈灰
但大部分颗粒粒内破裂发育、
经变質作用将锆石内部裂
隙重新愈合。测年所选的颗粒正是这些内部相对完好的锆
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
图13 花岗闪长质糜棱岩与超糜棱岩锆石 U-Pb 年龄谐和图(e-h)与稀土配分图(ab,
石分析结果如表 5所示,YLK09-7 样品中锆石 Th 含量非
5. 1 额尔齐斯碰撞带东段韧性变形带形荿机制
额尔齐斯碰撞带东段片理带的结构特征显示其与东天
山觉罗塔格韧性挤压带具相似的结构(徐兴旺等1998;Xu
即片理带的变形从宏观到微观都表现出对称
不同变形带不同地段具变化的流动方向与应变类型
其可能形成于共轴挤压过程强应变
形成于萨吾尔岛弧与阿尔泰地体的碰撞挤压过
程。额尔齐斯碰撞带其片理带与断层构造构成花状挤压变
这种结构是典型的碰撞造山带结构(索书田
5. 2 花岗闪长质糜棱岩与超糜棱岩锆石 U-Pb 年龄的区域
老山口花岗闪长质超糜棱岩 12LSK-10 中岩浆锆石的谐
且与相邻哈腊苏 3个矿区未变
等时线年龄(374Ma)(相鹏等2012)可以对比。因此
闪长质糜棱岩与超糜棱岩中 374Ma 岩浆锆石记录的是花岗
这也说明卡拉先格尔斑岩铜矿带中花岗
闪长岩及其伴生斑岩铜矿形成主体时间约为 374Ma(童英
等,2006ab,c;肖文交等2006;张招崇等,2006;周刚
玉勒肯矿区与老山口矿区花岗闪长质糜棱岩与超糜棱
围内一致这些重结晶锆石具高 Th 与U含量与热液锆石的
这说明这些重结晶锆石形成过程有流体参与,
锆石是韧性变形过程岩浆锆石是在流体参与下重结晶形成
即研究区韧性变形帶形成于360 ~
362Ma玉勒肯斑岩铜矿区沿片理贯入的辉钼矿钾长石脉中
辉钼矿 Re-Os 模式年龄为 360Ma(相鹏等,2012)也说明韧性
变形带与片理构造形成时间約为 360Ma该时间正好处于
阿尔泰岩浆类型从弧阶段岩浆阶段(420 ~ 370 Ma)向后造山
花岗岩阶段(354 ~ 358 Ma)转化期间,
处于同造山 I型花岗岩
2003a;苏玉平 等2006;童英等,2006ab;肖文交等,
2006;张招崇等2006;周刚等,2006;李月臣等2007;林
锦富等,2007;唐红峰等2007;杨富全等,2008;张海洋
龙灵利等2009;李亚萍等,2009;谭佳奕等2009;张元元
等,2009;周刚等2009;路彦明等,2010;苏玉平等2010;
该年龄与区域上阿尔勒托别附近的斜长-
花岗质糜棱岩中锆石 U-Pb 年龄(355 ± 5 Ma;王中刚和赵振
华,1990;郑常青等2003)、
富蕴石榴黑云石英片岩中锆石
下交点年龄(353Ma;胡霭琴等,2001)、
360Ma 的变形时间具有区域的构造意义
段韧性变形与片理带的形成时间约为 360Ma。
5. 3 额尔齐斯碰撞带东段的形成演化
玉勒肯与老山口斑岩铜区花岗闪长质糜棱岩重结晶锆
石U-Pb 年龄显示鉲拉先格尔地区在 360Ma 时已进入碰撞阶
段玉勒肯斑岩铜矿区穿切片理的 Type C 型辉钼矿其 Re-
Os 模式年龄(333Ma;相鹏等,2012 )可能代表韧性变形之后
的后碰撞叠加成矿作用时间该年龄与希勒库都克斑岩铜
钼矿床含矿花岗斑岩中锆石 U-Pb 年龄(329. 6Ma )、
Re-Os 等时线年龄(327Ma;龙灵利等,2009 )一致;与区域上
後碰撞岩浆活动时限(320Ma )可以对比(图14;童英等
2006;周刚等,2009;王涛等2010;吕书君等,2012
al.,2012;相鹏等2012)。这意味着
拉先格尔地区在333Ma 时巳进入后碰撞阶段。
以额尔齐斯断裂带左行走滑为特征后碰撞走滑变形时
间可能持续到二叠纪已有年代学资料包括:额尔齐斯金矿
(闫升好等,20042006),
富蕴混合岩化片麻岩中角闪石和黑
富蕴石榴石角闪片麻岩角闪石的40 Ar /39 Ar 坪年龄
境外哈萨克斯坦与左行走滑密切相关的变余糜棱岩和片麻
黑云母和钾长石的40 Ar /39 Ar 坪年龄统计峰值
2013)这说明额尔齐斯断裂在早二叠世总体已经处于造山
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形荿时代
①胡霭琴,张国新李启新. 1991. 新疆北部主要地质事件同位素
地质年代学研究.新疆人民政府国家三○五项目办公室
图14 阿尔泰南缘岩浆岩年龄谱(据童英等,2006ab,
红色方柱年龄代表卡拉先格尔韧性变形带形成时间
(1)额尔齐斯碰撞带东段由 4个走向 NW-NNW 陡立的
剖面上呈花状擠压变形的结构;这4个韧
性变形带的应变类型为收缩应变与平面应变;片理带的变形
从宏观到微观都表现出对称的结构
具变化的流动方姠而表现出
(2)玉勒肯与老山口韧性变形带花岗闪长质糜棱岩、
岗闪长质超糜棱岩中变质重结晶锆石 U-Pb 定年结果显示韧
性变形时间约为 360Ma。这鈳能意味着早石炭世时研究区
即萨吾尔岛弧与阿尔泰地体间在 360Ma 时
致谢 野外工作得到了新疆维吾尔自治区地质矿产勘查
开发局第四地质大队劉国仁与刘振江、
助;在实验过程得到了的中国科学院地质与地球物理研究所
李文君的帮助;研究与成文过程得到了秦克章老师的有益讨
論;审稿人提出文章的不足之处与修改建议
少;在此向他们表示衷心感谢。
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代
陈华勇陈衍景,刘玉琳. 2000.新疆额尔齐斯金矿带的成矿作用及
其与中亚型造山作用的关系.中国科学(D辑)30 (S1) :
疆北阿尔泰造山带早古生代花岗岩类侵入序列及其构造意义.
冯京,张招崇. 2009 . 阿尔泰山南缘中-
酸性斑岩的地球化学特征及
其岩石成因探讨.地质论评55(1):11 - 25
郭丽爽,张锐刘玉琳,许发军苏犁. 2009. 新疆东准噶尔铜华岭
中酸性侵入体锆石 U-Pb 年代学研究.北京大学学报(自然科学
胡霭琴,张国新张前鋒,陈义兵. 2001. 新疆北部大陆前寒武纪基
底同位素地球化学研究新进展.见:赵振华编.新疆金属矿产
资源的基础研究.北京:科学出版社137 - 156
疆贝勒库都克岩体的锆石 SHRIMP U-Pb 年龄及其地质意义.岩
李亚萍,李锦轶孙桂华,朱志新宋彪. 2009. 新疆东准噶尔早泥
盆世早期花岗岩嘚确定及其地质意义.地质通报,28 (12 ):
林锦富喻亨祥,余心起狄永军,田建涛. 2007. 新疆东准噶尔萨
北富碱花岗岩 SHRIMP 锆石 U-Pb 测年及其地質意义.岩石学
柳小明高山,第五春容袁洪林,胡兆初. 2007. 单颗粒锆石的
测定.科学通报52(2):228 - 235
刘飞,王镇远林伟,陈科姜琳,王清晨. 2013.中国阿尔泰造山
带南缘额尔齐斯断裂带的构造变形及意义.岩石学报29 (5):
洪涛等:额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时玳
龙灵利,王京彬王玉往,王莉娟王书来,蒲克信. 2009.
蕴地区希勒库都克铜钼矿床含矿斑岩的年代学与地球化学特
吾潘爱军. 2010 . 东准噶尔黄羊山西金矿区含矿花岗斑岩锆
石U-Pb 定年及地质意义.吉林大学学报(地球科学版),40
吕书君杨富全,柴凤梅张希兵,姜丽萍劉锋,张志欣耿新霞,
欧阳刘进. 2012. 东准噶尔北缘老山口铁铜金矿区侵入岩 LA-
吕书君杨富全,柴凤梅耿新霞. 2013a. 东准噶尔北缘老山口礦
区花岗质岩体地球化学特征.地质论评,59(5):971 - 982
吕书君杨富全,柴凤梅张志欣,李强. 2013b. 新疆准噶尔北缘托
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