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塔里木盆地北部志留系碎屑锆石测年及其地质意义


卷 (Volume) 33,期 (Number) 3,总 ( SUM ) 122 页 ( Pages) 418 ~426, 2009, 8 (August, 2009)

大地构造与成矿学
Geotectonica et M etallogenia

塔里木盆地北部志留系碎屑锆石测年及其地质意义
邬光辉
1, 2

,张宝收 ,郭春利 ,王成林 ,高辉

2

3

1

2

( 1. 中国石油勘探开发研究院 ,北京 100083; 2. 塔里木油田勘探开发研究院 ,新疆 库尔勒 841000; 3. 郑州煤

炭工业有限责任公司地质测量部 ,河南 郑州 450006 )
摘   : 志留系是塔里木盆地第一套砂岩储层广泛分布的沉积盖层 ,其沉积来源与成因对志留纪构造演化及周边 要 造山带的研究具有重要意义 。塔里木盆地北部地区 2 个志留系代表性样品的碎屑锆石 LA 2ICP2 S U 2Pb 定年研究 M ~500 M a。碎屑锆石定龄表明东部地区志留系物源主要来自阿尔金地区奥陶纪火成岩 ,而西部塔北地区志留系物 源主要来自北部古隆起前寒武纪基底 。前寒武纪锆石年龄揭示塔里木板块在新元古代时期与 Rodinia 超大陆具有 相似的聚合与裂解演化史 ,塔里木北部地区在中元古代存在与 Columbia超大陆裂解时间一致的构造 - 热事件 。 关键词 : 塔里木 ; 碎屑锆石 ; LA 2ICP 2 S年龄 ; 物源 ; 前寒武纪 ; 超大陆 M 中图分类号 : P588. 2    文献标识码 : A    文章编号 : 1001 2 1552 ( 2009 ) 03 2 0418 2 09 表明 ,志留系具有比较集中的三期物源年龄 : 中元古代早期 1500 ~1600 M a、 新元古代早期 750 ~900 M a、 奥陶纪 450

0    引 言

盆地北部地区志留系井下碎屑锆石进行测年研究 , 在此基础上探讨志留系物源特征及其对前寒武纪基 底的指示作用 。

通过盆地沉积物矿物组份 、 地球化学特征可以 判识其形成构造背景 ,从而研究源区构造演化 、 恢复 造山 事 件 与 盆 - 山 耦 合 格 局 ( D ickinson et al , . 1983; 闫义等 , 2003 ) 。近年来 , 由于 LA 2I 2 S 和 CP M SHR I P U 2Pb 等 测 龄 方 法 数 据 精 度 高 (夏 斌 等 , M ) ,可以提供物源形成的定量年代 , 从而分析物 2008 源沉积时代和周边大地构造背景 , 已成为国际上研 究热点之一 (W ysoczanski et al , 1997; Cawood and . Nemchin, 2000; 李亚萍等 , 2007 ) 。在我国大别山 、 华北 、 西北地区应用碎屑锆石年龄成果研究物源特 征、 探讨源区基底性质等方面取得很多成果 (李任 伟等 , 2004; 李亚萍等 , 2007 ) 。 志留系是塔里木盆地第一套砂岩广泛分布的沉 积盖层 (图 1 ) ,也是油气勘探的重要领域 ,其物源研 究不仅对认识塔里木盆地前寒武纪基底的演化具有 重要意义 , 而且对油气勘探十分重要 。本文利用 LA 2I 2 S锆石 U 2Pb 定年测试技术 ,首次对塔里木 CP M
收稿日期 : 2008 - 08 - 29; 改回日期 : 2008 - 12 - 02

1  地质背景

塔里木板块在中晚奥陶世进入活动大陆边缘发 展阶段 (贾承造 , 1997; 吴国干等 , 2002 ) , 盆地东部 整体抬升 ,塔中 、 、 塔北 塔东等古隆起形成 ,并遭受大 量剥蚀 。塔里木盆地在志留系沉积期间处于克拉通 内坳陷稳定沉降阶段 , 地势平缓 、 水体较浅 , 形成宽 缓的陆表浅海砂泥岩交互沉积 , 志留系向塔中 、 塔 北、 塔东隆起方向超覆沉积在奥陶系不整合面上 ,总 体表现为“ 中间低南北高 、 以宽缓斜坡过渡 ” 的古地 貌格局 ,沉积厚度在 200 ~1500 m。由于沉积水动 力、 古地貌及物源区等因素影响 ,塔里木盆地志留系 在不同区域表现出不同的沉积体系 , 塔北隆起志留 系为滨岸和浅海陆棚沉积 , 而塔东地区为辫状河三 角洲 - 近物源滨岸沉积 , 塔中为潮坪 - 滨岸砂滩沉

基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 ( 973) 项目 ( 2006CB202308) 、 中油勘探开发研究院中青年创新基金资助 .

第一作者简介 : 邬光辉 ( 1971 - ) ,男 ,博士 , 高级工程师 ,主要从事油气综合勘探与构造地质研究 . Email: wghhjc@ sina. com

  3期 第

邬光辉等 : 塔里木盆地北部志留系碎屑锆石测年及其地质意义

  419

图 1  塔里木盆地志留系分布与取样点位置图
F ig. 1  D istr ibution and sam plin g loca tion of the S ilur ian in Tar i ba sin m

积 (侯会军等 , 1997; 朱筱敏等 , 2002; 朱如凯等 , 2005; 张金亮和张鑫 , 2006 ) 。 由于志留系沉积储层复杂 、 勘探与认识程度低 , 对其物源研究少 ,主要从碎屑岩的组份 、 全岩化学分 析进行判识 (曹守连和陈发景 , 1994; 李曰 俊等 ,
1999; 张金亮和张鑫 , 2006 ) ,但分歧较多 , 尚无统一

的定论 。曹守连和陈发景 ( 1994 ) 认为塔东北坳陷 志留纪物源来自再旋回造山带 , 物源区为北部古塔 北隆起 、 库鲁克塔格隆起 。李曰俊等 ( 1999 ) 认为巴 楚断隆志留纪到石炭纪属于稳定的大陆克拉通盆 地 ,沉积物源来自成熟大陆区 。周新源等 ( 2002 ) 认 为塔里木盆地西北缘早志留世形成的大地构造背景 为被动大陆边缘 ,物源区为成熟大陆石英质物源区 。 郭战峰等 ( 2004 )认为柯坪 、 巴楚断隆志留系沉积来 自相对稳定的再旋回碰撞造山带 - 前陆隆升区及大 陆块物源区 。张金亮和张鑫 ( 2006 ) 认为志留系物 源来自周边塔中 、 塔北及塔东隆起区的沉积地层 ,母 岩为花岗岩类 。 总之 , 塔里木盆地志留纪处于较稳定的大陆克 拉通 ,为三角洲 - 滨浅海多物源沉积 , 具有多种类 型的岩石组合 、 沉积类型与不同物源区 ,沉积物源研 究还有待深入 。

2  锆石特征及分析方法
根据志留系的沉积与分布特征 , 在北部地区东 西两端的塔东英吉苏凹陷 、 塔北隆起西部选取具有 代表性的 2 口探井 , 分别在志留系厚层细砂岩岩心

中各取 1 个样品 (图 1 ) 。 锆石的分选工作在河北区调队 (廊坊 ) 完成 , 岩 样粉碎后经淘洗 、 磁选和重液分选后 , 分离出锆石 。 然后在双目镜下挑出不同晶形 、 不同颜色的锆石 ,制 备锆石样品靶 。在开始锆石 U 2Pb 分析前 , 先进行 阴极发光 ( CL ) 分析 , 以确定锆石颗粒的内部结构 , 锆石阴极发光图像在中科院地质与地球物理研究所 的 Cameca 电子探针仪器上完成 。 大多数锆石呈柱状 、 近等轴状 , CL 阴极发光图 像中 (图 2 ) , 大多锆石结构均匀 , 具有岩浆环带 , 晶 型完整 ,少数具有暗色增生边 。塔北样品 1 中锆石 磨蚀程度较高 ,椭圆形状锆石较多 , 磨圆度高 , 分选 较好 ,表明其经历长距离搬运 , 距物源区较远 ; 而英 吉苏凹陷样品 2 锆石多遭受一定的磨蚀 , 但多保持 较好的晶形 ,尖棱较多 ,磨圆度较低 ,分选较差 ,表明 距物源较近 。 本文 LA 2ICP 2 S 锆石 U 2Pb 定年测试 , 在西北 M 大学大陆动力学教育部重点实验室进行 , ICP 2 S M 为 PE 公司的最新型仪器 , 是备有动态反应池的四 每个锆石微区原位测试点的同位素比值和 U 2Pb 年 龄由专用的 GL ITTER ( ver4. 0 )软件计算 , 加权平均 年龄及谐和图的绘制采用 Isop lot 2. 49a完成 。 极杆仪器 ; 激光器为 A rF 193 nm 准分子激光器 , 单 脉冲能量 200 mJ; 最高重复频率 20 Hz; 平均功率 4 w。经光学系统匀光和聚焦 , 能量密度可达 20 J / 2 cm 。采用激光剥蚀进样 , 本次测试设置的剥蚀坑 直径为 30 ~50 μm。对锆石中的同位素比值的测 定 ,元素检出限一般为 ppb 级 (莫济海等 , 2006 ) 。

  420

第 33 卷  

图 2  塔里木盆地北部志留系部分碎屑锆石 CL 图像
F ig. 2  CL i ages of S ilur ian detr ita l z ircon s from northern Tar i ba sin m m

3  测年结果
塔里木盆地北部东 、 西端志留系 2 块样品分别 获得 43 个 、 个碎屑锆石的年龄数据 (数据见表 40

207

中 ,主要是由于年代古老 、 西部经历后期的构造 - 热

样品号

Pb / 206 Pb σ 比值 1

207

样品 1 2 32 0. 128 样品 1 2 33 0. 079 样品 1 2 34 0. 162 样品 1 2 35 0. 076 样品 1 2 36 0. 088 样品 1 2 37 0. 119 样品 1 2 38 0. 072 样品 1 2 39 0. 071 样品 1 2 40 0. 070 样品 1 2 41 0. 114 样品 1 2 42 0. 153 样品 1 2 43 0. 116 样品 1 2 44 0. 067 样品 1 2 45 0. 067 样品 1 2 46 0. 069 样品 1 2 47 0. 067 样品 1 2 48 0. 060 样品 1 2 1 样品 1 2 2 样品 1 2 3 样品 1 2 4 样品 1 2 5 样品 1 2 6 样品 1 2 7
0. 093 0. 051 0. 068 0. 068 0. 124 0. 067 0. 064

Table 1  LA 2ICP 2 S da tin g results for z ircon s from S ilur ian cla stic rocks in northern Tar i ba si M m n
Pb / 235 U σ 比值 1
207

0. 003 0. 002 0. 003 0. 002 0. 002 0. 002 0. 002 0. 002 0. 002 0. 002 0. 003 0. 003 0. 002 0. 002 0. 002 0. 002 0. 002 0. 002 0. 003 0. 002 0. 002 0. 001 0. 003 0. 002

5. 659 0. 801 8. 600 1. 633 1. 397 3. 628 1. 529 1. 235 1. 113 5. 281 7. 647 5. 397 1. 075 1. 214 1. 103 1. 069 0. 602 4. 645 0. 500 1. 164 1. 170 7. 103 1. 080 1. 087

表 1  塔里木盆地北部地区志留系碎屑岩锆石 LA 2ICP2 S定年结果 M
Pb / 238 U σ 比值 1
206

Pb / 232 Th σ 比值 1

208

0. 056 0. 010 0. 086 0. 027 0. 023 0. 036 0. 020 0. 016 0. 016 0. 055 0. 079 0. 079 0. 021 0. 017 0. 016 0. 019 0. 013 0. 031 0. 028 0. 014 0. 014 0. 072 0. 018 0. 013

0. 321 0. 073 0. 385 0. 155 0. 116 0. 222 0. 154 0. 126 0. 116 0. 335 0. 362 0. 337 0. 116 0. 132 0. 115 0. 116 0. 073 0. 261 0. 070 0. 156 0. 146 0. 415 0. 083 0. 111

0. 003 0. 001 0. 004 0. 002 0. 001 0. 002 0. 002 0. 001 0. 001 0. 003 0. 004 0. 004 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 002 0. 001 0. 002 0. 002 0. 004 0. 001 0. 001

0. 064 0. 013 0. 073 0. 035 0. 019 0. 020 0. 039 0. 025 0. 024 0. 063 0. 089 0. 072 0. 031 0. 031 0. 020 0. 031 0. 020 0. 079 0. 017 0. 038 0. 034 0. 073 0. 036 0. 036

0. 001 2069. 0 0. 000 1181. 0 0. 001 2478. 0 0. 001 1107. 0 0. 000 1372. 0 0. 000 1935. 0 0. 000 0. 000 0. 000 981. 0 964. 0 921. 0

0. 001 1867. 0 0. 001 2382. 0 0. 001 1899. 0 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 838. 0 832. 0 906. 0 836. 0 606. 0

0. 001 1497. 2 0. 000 0. 001 0. 001 262. 5 866. 7 873. 5

0. 001 2018. 9 0. 000 0. 000 858. 7 753. 5

1 ) , 其中有少量数据存在 U 2Pb 丢失现象 , 出现有 Pb /
206

Pb >

207

Pb / U >

235

206

Pb / U ,多分布在样品 1

238

Pb / 206 Pb σ 年龄 1

207

Pb / 235 U σ 年龄 1

207

Pb / 238 U σ 年龄 1

206

Pb / 232 Th σ 年龄 1

208

8. 0

1925. 0 597. 0

9. 0 6. 0 9. 0

1794. 0 455. 0

15. 0 4. 0

1256. 0 256. 0

12. 0 3. 0

12. 0 8. 0

2297. 0 983. 0 887. 0

2098. 0 928. 0 706. 0

17. 0 9. 0 7. 0

1425. 0 693. 0 389. 0 407. 0 779. 0 497. 0 472. 0

13. 0 10. 0 5. 0 4. 0 8. 0 6. 0 5. 0

17. 0 16. 0 8. 0

10. 0 10. 0 8. 0 8. 0 7. 0 7. 0 9. 0 9. 0

1556. 0 942. 0 817. 0 760. 0

1291. 0 926. 0 764. 0 706. 0

11. 0 9. 0 7. 0 7. 0

12. 0 12. 0 14. 0 8. 0 8. 0

1866. 0 2190. 0 1884. 0 741. 0 807. 0 755. 0 738. 0 478. 0

1865. 0 1991. 0 1871. 0 710. 0 798. 0 704. 0 706. 0 452. 0

16. 0 17. 0 18. 0 7. 0 8. 0 7. 0 7. 0 5. 0

1231. 0 1720. 0 1404. 0 624. 0 613. 0 393. 0 624. 0 395. 0

12. 0 16. 0 18. 0 7. 0 7. 0 5. 0 7. 0 5. 0

12. 0 22. 0 14. 0 14. 0 21. 0 27. 0 42. 0

13. 0 10. 0 8. 0 8. 0 9. 0 8. 0 8. 1

1757. 5 411. 4 775. 6 786. 7

1485. 0 438. 5 936. 2 878. 9

12. 4 7. 0

1545. 1 346. 7 746. 1 672. 9

20. 6 9. 2

127. 2 58. 6 68. 9 19. 2 63. 8 50. 6

19. 0 6. 8 6. 9 9. 0 8. 9 6. 8

10. 6 10. 1 18. 1 6. 5 7. 2

11. 5 11. 3 13. 8 5. 9 4. 8

2124. 4 751. 2 757. 1

2235. 5 514. 2 679. 8

1433. 1 727. 5 721. 0

  3期 第
207

邬光辉等 : 塔里木盆地北部志留系碎屑锆石测年及其地质意义
Pb / 206 Pb
207

  421
206

样品号 样品 1 2 8 样品 1 2 9 样品 2 2 1 样品 2 2 2 样品 2 2 3 样品 2 2 4 样品 2 2 5 样品 2 2 6 样品 2 2 7 样品 2 2 8 样品 2 2 9

Pb / 235 U

206

Pb / 238 U

208

Pb / 232 Th

207

Pb / 206 Pb

207

Pb / 235 U

Pb / 238 U

208

Pb / 232 Th

比值
0. 091 0. 093

σ 1
0. 001 0. 001 0. 001 0. 002 0. 001 0. 002 0. 001 0. 001 0. 003 0. 002 0. 002 0. 003 0. 004 0. 004 0. 004 0. 002 0. 002 0. 002 0. 003 0. 001 0. 003 0. 002 0. 004 0. 004 0. 003 0. 001 0. 002 0. 002 0. 001 0. 003 0. 001 0. 001 0. 001 0. 003 0. 002 0. 002 0. 002 0. 003 0. 003 0. 002 0. 001 0. 002 0. 002 0. 003 0. 002 0. 003 0. 002 0. 003 0. 004 0. 003 0. 003 0. 002 0. 001

比值
3. 181 3. 423 5. 930 9. 157 3. 973 1. 301 1. 051 1. 062 3. 824 0. 571 1. 254 3. 937 3. 555 1. 092 0. 572 0. 469 1. 086 1. 070 0. 717 3. 425 0. 610 0. 596 0. 507 0. 587 0. 562 0. 590 0. 581 0. 574 0. 560 0. 611 0. 635 0. 577 0. 634 0. 619 0. 521 0. 590 0. 607 0. 595 1. 380 0. 532 1. 390 0. 533 0. 607 0. 544 0. 613 0. 489 0. 657 1. 380 1. 399 3. 414 0. 573 0. 566 3. 626

σ 1
0. 036 0. 038 0. 054 0. 114 0. 043 0. 019 0. 017 0. 015 0. 038 0. 018 0. 014 0. 042 0. 036 0. 018 0. 039 0. 018 0. 014 0. 016 0. 022 0. 038 0. 027 0. 016 0. 036 0. 036 0. 025 0. 009 0. 018 0. 013 0. 014 0. 030 0. 013 0. 010 0. 015 0. 026 0. 016 0. 014 0. 016 0. 025 0. 048 0. 017 0. 029 0. 015 0. 021 0. 021 0. 024 0. 026 0. 019 0. 033 0. 032 0. 030 0. 028 0. 021 0. 053

比值
0. 254 0. 267 0. 327 0. 454 0. 263 0. 139 0. 109 0. 123 0. 245 0. 072 0. 129 0. 288 0. 272 0. 075 0. 073 0. 065 0. 122 0. 115 0. 073 0. 262 0. 074 0. 075 0. 069 0. 075 0. 073 0. 075 0. 069 0. 076 0. 073 0. 074 0. 072 0. 075 0. 076 0. 074 0. 070 0. 075 0. 069 0. 074 0. 135 0. 066 0. 149 0. 071 0. 101 0. 072 0. 081 0. 070 0. 079 0. 143 0. 143 0. 273 0. 075 0. 076 0. 279

σ 1
0. 002 0. 003 0. 003 0. 005 0. 003 0. 002 0. 001 0. 001 0. 003 0. 001 0. 002 0. 004 0. 002 0. 001 0. 001 0. 001 0. 002 0. 001 0. 001 0. 003 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 002 0. 001 0. 002 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 002 0. 001 0. 001 0. 001 0. 003

比值
0. 051 0. 059 0. 023 0. 107 0. 038 0. 035 0. 035 0. 038 0. 066 0. 017 0. 033 0. 069 0. 068 0. 035 0. 022 0. 018 0. 030 0. 027 0. 021 0. 079 0. 025 0. 023 0. 020 0. 028 0. 020 0. 023 0. 021 0. 025 0. 022 0. 023 0. 024 0. 023 0. 021 0. 023 0. 022 0. 023 0. 023 0. 024 0. 039 0. 020 0. 043 0. 021 0. 027 0. 022 0. 026 0. 019 0. 022 0. 024 0. 047 0. 070 0. 021 0. 020 0. 069

σ 1

年龄

σ 1
22. 9 22. 3 17. 3 22. 6 21. 0 48. 0 36. 0 31. 6 42. 9 71. 6 57. 1 54. 2 73. 1 92. 8 88. 4 71. 1 64. 2 41. 0 22. 7 95. 4 39. 0 156. 3 109. 0 97. 4 17. 0 68. 1 33. 0 57. 8 112. 0 43. 5 22. 0 50. 8 95. 0 68. 7 34. 0 56. 7 66. 0 77. 3 74. 0 44. 6 64. 4 58. 7 124. 9 72. 4 120. 5 62. 2 81. 8 104. 9 61. 1 107. 9 83. 3 28. 5

年龄
1452. 6 1509. 6 1965. 7 2353. 8 1628. 7 846. 0 724. 1 734. 8 1597. 9 458. 8 825. 4 1621. 4 1539. 5 773. 5 458. 4 580. 7 746. 6 738. 7 549. 0 1469. 3 483. 4 475. 0 416. 2 469. 0 453. 0 471. 0 465. 1 461. 0 451. 8 484. 0 499. 2 463. 0 498. 4 489. 0 425. 9 471. 0 481. 7 474. 0 871. 9 433. 0 884. 5 433. 8 480. 2 441. 0 486. 6 404. 4 513. 1 875. 9 891. 6 1464. 1 459. 8 455. 1 1555. 3

σ 1
8. 8 8. 7 8. 0 11. 4 8. 8 10. 0 8. 5 7. 5 8. 5 11. 8 6. 5 8. 7 8. 8 8. 8 12. 6 22. 5 7. 6 8. 0 13. 0 9. 0 17. 0 10. 0 24. 3 23. 0 16. 1 6. 0 11. 7 9. 0 9. 4 19. 0 7. 9 7. 0 9. 2 16. 0 10. 6 9. 0 10. 1 16. 0 21. 3 11. 0 12. 5 10. 1 12. 0 12. 0 14. 3 17. 6 11. 5 18. 6 18. 2 15. 5 18. 0 13. 7 11. 7

年龄
1461. 1 1526. 5 1823. 2 2414. 6 1506. 8 840. 7 665. 9 747. 7 1414. 4 451. 0 780. 3 1630. 1 1550. 8 464. 8 407. 3 451. 5 740. 1 702. 0 456. 0 1488. 9 462. 9 467. 0 427. 4 469. 0 452. 0 469. 0 430. 0 470. 0 454. 7 461. 0 451. 0 467. 0 469. 3 458. 0 434. 2 465. 0 431. 9 463. 0 814. 6 410. 0 897. 3 444. 1 621. 8 447. 9 502. 7 437. 1 490. 5 857. 9 859. 6 1556. 5 464. 7 469. 7 1584. 4

σ 1
12. 5 13. 0 14. 8 20. 5 12. 8 8. 7 6. 3 6. 8 15. 7 5. 3 8. 7 19. 5 12. 3 7. 3 5. 1 7. 4 8. 9 8. 2 6. 0 13. 0 6. 3 5. 0 7. 9 7. 0 6. 0 4. 0 5. 1 5. 0 4. 9 6. 0 4. 6 4. 0 5. 0 5. 0 4. 9 5. 0 4. 8 6. 0 10. 5 4. 0 9. 2 4. 9 6. 8 7. 3 6. 3 6. 6 5. 6 6. 7 11. 0 6. 0 6. 8 6. 0 14. 7

年龄
1006. 1 1152. 0 462. 8 2062. 6 757. 1 700. 0 708. 7 769. 3 1287. 4 347. 0 657. 2 1342. 0 1331. 6 739. 4 357. 0 447. 3 602. 2 530. 6 424. 0 1531. 3 494. 1 460. 0 398. 4 557. 0 407. 6 467. 0 416. 2 494. 0 448. 0 457. 0 487. 2 456. 0 413. 7 453. 0 433. 5 458. 0 453. 0 478. 0 769. 1 407. 0 849. 8 416. 2 535. 9 441. 5 521. 6 374. 5 443. 7 478. 9 929. 2 1352. 7 424. 3 406. 6 1354. 5

σ 1
7. 0 7. 9 5. 9 19. 0 6. 6 10. 4 3. 7 5. 0 24. 9 4. 6 10. 1 38. 5 31. 0 13. 2 6. 2 15. 2 14. 7 8. 9 8. 0 14. 1 11. 4 8. 0 14. 7 16. 0 7. 3 6. 0 6. 9 8. 0 6. 1 5. 0 6. 5 6. 0 5. 3 5. 0 7. 7 7. 0 6. 2 14. 0 14. 1 4. 0 8. 5 6. 4 22. 6 12. 4 14. 4 8. 0 9. 8 10. 0 36. 6 11. 0 9. 3 8. 0 14. 1

0. 000 1440. 3 0. 000 1486. 0 0. 000 2119. 2 0. 001 2301. 5 0. 000 1789. 8 0. 001 0. 000 0. 000 0. 000 0. 001 859. 8 827. 7 695. 3 496. 7 948. 2

样品 1 2 10 0. 132 样品 1 2 11 0. 146 样品 1 2 12 0. 109 样品 1 2 13 0. 068 样品 1 2 14 0. 067 样品 1 2 15 0. 063 样品 1 2 16 0. 113 样品 1 2 17 0. 057 样品 1 2 18 0. 071 样品 1 2 19 0. 099 样品 1 2 20 0. 095 样品 1 2 21 0. 079 样品 1 2 22 0. 077 样品 1 2 23 0. 052 样品 1 2 24 0. 065 样品 1 2 25 0. 067 样品 1 2 30 0. 071 样品 2 2 30 0. 093
0. 059 0. 055 0. 056 0. 061 0. 056 0. 056 0. 061 0. 054 0. 064

0. 001 1848. 7

0. 002 1609. 6 0. 002 1523. 8 0. 001 1165. 6 0. 001 0. 001 0. 000 0. 000 0. 001 0. 000 0. 001 0. 001 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 000 0. 001 0. 001 0. 000 0. 000 0. 000 0. 001 0. 001 0. 001 0. 000 0. 001 0. 001 0. 002 0. 000 0. 000 291. 2 765. 2 851. 1 956. 0 581. 4 512. 0 424. 2 469. 0 457. 9 480. 0 642. 4 415. 0 436. 3 599. 0 438. 6 439. 0 634. 5 640. 0 381. 3 501. 0 726. 6 528. 0 896. 6 556. 0 853. 0 379. 7 523. 6 405. 5 484. 4 435. 2 615. 7 972. 3 961. 6 436. 1 383. 5

0. 000 1124. 3 101. 8

0. 001 1487. 6

样品 2 2 01 0. 058 样品 2 2 02 0. 056 样品 2 2 03 0. 057 样品 2 2 04 0. 055 样品 2 2 05 0. 060 样品 2 2 06 0. 056 样品 2 2 07 0. 061 样品 2 2 08 0. 057 样品 2 2 09 0. 058 样品 2 2 10 0. 069 样品 2 2 10 0. 059 样品 2 2 11 0. 067 样品 2 2 12 0. 054 样品 2 2 13 0. 058 样品 2 2 14 0. 055 样品 2 2 15 0. 057 样品 2 2 16 0. 056 样品 2 2 17 0. 060 样品 2 2 18 0. 072 样品 2 2 19 0. 071 样品 2 2 20 0. 093 样品 2 2 21 0. 056 样品 2 2 22 0. 054 样品 2 2 23 0. 094

0. 001 1495. 1

0. 001 1517. 3

  422
207

第 33 卷  
Pb / 206 Pb
207

样品号

Pb / 235 U

206

Pb / 238 U

208

Pb / 232 Th

207

Pb / 206 Pb

207

Pb / 235 U

206

Pb / 238 U

208

Pb / 232 Th

比值 样品 2 2 24 0. 057 样品 样品 样品 样品 样品
22 25 0. 062 22 26 0. 061 22 27 0. 055 22 28 0. 115 22 29 0. 099

σ 1
0. 003 0. 003 0. 001 0. 002 0. 003 0. 001

比值
0. 620 0. 596 0. 644 0. 545 3. 439 3. 536

σ 1
0. 026 0. 024 0. 014 0. 024 0. 026 0. 037

比值
0. 080 0. 081 0. 077 0. 076 0. 277 0. 259

σ 1
0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 001 0. 003

比值
0. 021 0. 023 0. 022 0. 021 0. 064 0. 082

σ 1
0. 001 0. 001 0. 000 0. 000

年龄
475. 1 686. 3 626. 4 405. 6

σ 1
126. 8 104. 2 48. 5 99. 7 39. 6 20. 0

年龄
490. 0 496. 3 504. 6 441. 6 1474. 9 1535. 2

σ 1
17. 5 17. 5 8. 8 15. 7 11. 9 8. 2

年龄
493. 5 502. 1 478. 6 470. 6 1577. 0 1484. 6

σ 1
8. 1 7. 6 5. 1 6. 5 5. 5 13. 0

年龄
423. 4 455. 4 436. 3 423. 8 1240. 8 1595. 7

σ 1
13. 1 11. 4 5. 6 9. 3 5. 0 12. 8

0. 000 1884. 2 0. 001 1607. 7

事件影响较大所致 。由于锆石年龄段比较集中 , 其 间间隔区间大 ,测试数据的数量能满足统计分析的 207 235 需要 ,本文统计所分析应用 Pb / U 年龄值能代表 其年代学特征 。测试结果表明 ,志留系碎屑锆石 U 2
F ig. 3  Z ircon
207

Pb 表面年龄分布值的范围很宽 ,除 3 个低异常值外 ( 1 个分布在样品 1、 个分布在样品 2 中 ) , 主要分 2

布在 430 ~ 2300 M a, 反映物源区岩石组成的复杂 性 ,但有三组比较集中的年龄段 (图 3、 ) 。 4

Pb /

235

U 2 Pb /
206

图 3  塔里木盆地北部志留系碎屑锆石 U 2Pb谐和图
238

U concordan t d ia gram for S ilur i n cla stic rocks in northern Tar i ba sin a m

  3期 第

邬光辉等 : 塔里木盆地北部志留系碎屑锆石测年及其地质意义

  423

散 , 表 面 年 龄 平 均 值 为 1600 ±20 M a、 1556 ±290
M a,反映中元古代早期的构造运动 。

志留系碎屑锆石测年分析表明 , 二个样品都有 三组比较接近的年代物源 , 分别来自早奥陶纪 450 ~500 M a、 新元古代早期 750 ~900 M a 、 中元古代早 期 1500 ~1650 M a。两组样品的年龄值分布有差异 (图 3、 4 ) , 东部 (样品 2 ) 的锆石年龄非常集中的 图 分布在奥陶纪 , 占总数的 72. 5% ; 而西部 (样品 1 ) 的锆石年龄主要集中在新元古代 ,占总数的 41. 8% , 奥陶纪年龄数据仅占 9. 3% , 表明北部东西两端志 留系具有不同物源区 。

4  认识与讨论
4. 1   志留系物源

阿尔金断裂带奥陶纪发生大规模的构造事件与 火成岩活动 , 其测年数据在 487 ~ 414 M a (吴才来 等 , 2005; 张安达等 , 2004; 宋忠宝等 , 2004; 刘永江 等 , 2003; 杨 屹 , 2003; 张 建 新 等 , 2001; 刘 良 等 , 1998 ) ,东部英吉苏凹陷志留系锆石年龄值多为 430 ~500 M a,两者具有较好的对应关系 。而紧邻样品
2 位置的库鲁克塔格地区缺乏奥陶纪火成岩 , 而且

存在大量的古元古代同位素年龄数据 (胡霭琴等 , 2001; 郭召杰等 , 2003 ) ,但在塔东井下未检测到 。因
图 4  塔里木盆地北部地区碎屑锆石 207 Pb /235 U 年龄频谱
F ig. 4   Frequency spectrum of cla stic z ircon ages in northern Tar i ba sin m
207

此尽管库鲁克塔格山距塔东英吉苏凹陷地区更近 , 但此时尚未隆升成山 , 没有成为有效物源区 。样品
2 中大量的奥陶纪物源年龄表明其物源应主要来自

Pb /235 U

阿尔金地区奥陶纪火成岩 , 阿尔金地区是塔里木盆   第一组 碎屑 锆石 表面 年龄范 围在 400 ~ 600 M a,二组样品共有 38 个数据 , 它们占全部年龄数据 的 45. 8% , 位于东部的样品 2 数据点最多 , 占所有 数据的 37. 3% 。本组年龄平均值分别为 465 ± 80 M a、 ± M a。在谐和图上数据点分布集中 , 表 472 14 面年龄平均值为 447 ± M a、 ± M a, 反映了 65 474 50 奥陶纪火成岩活动 。 第二 组 碎 屑 锆 石 表 面 年 龄 范 围 在 700 ~ 900 M a,二组样品共有 22 个数据 , 它们占全部年龄数据 的 26. 5% , 平均 值分 别为 756 ±16 M a、 882 ±16 M a。在谐和图上数据点分布比较集中 , 表面年龄平 均值为 760 ± M a、 ± M a, 反映了新元古代早 6 885 1 期火成岩活动 。 第三组年龄分布在 1450 ~1650 M a,共有 12 个 年龄值 ,占总数的 14. 5% 。平均值分别为 1590 ± 93 M a、 1499 ± M a。在谐和图上有 2 个点分布较离 11 地东部志留系的主要物源区 。 西部塔北隆起上样品 1 的锆石年龄主要分布在 新元古代早期 ,显生宙数值 < 10% ,表明其主要物源 来自前寒武纪基底 。西部锆石表面年龄值为 760 M a,而塔东新元古代锆石年龄值 ( 880 M a ) 也高于塔 北 ,表明新元古代锆石来源也不同 。因此可见塔北 志留系主要物源区与东部英吉苏凹陷不同 , 不是来 自东南部的阿尔金山 。 塔北志留系绝大多数锆石年龄值为前寒武纪 , 而志留系沉积期间 , 样品点位置距库鲁克塔格之间 有满加尔凹陷分隔 ; 再者塔东地区锆石年龄数据表 明库鲁克塔格地区在志留纪期间没有隆升成为临近 塔东地区的物源区 , 因此塔北西部志留系主要物源 也不是来自东北方向的库鲁克塔格地区 。根据盆地 的地震资料与钻井资料分析 , 在库车坳陷 - 塔北隆 起北部发育前志留纪古隆起区 , 并有前寒武纪基底

  424

第 33 卷  

地层出露 ,可能为塔北志留系的主要物源区 。
4. 2   塔里木板块与超大陆关系探讨

西昆仑的研究认为塔里木板块是超大陆的成员
(郭坤一等 , 2002; 张传林等 , 2004 ) , 存在 1. 0 Ga 左

的物源区 ,塔东地区志留系物源主要来自阿尔金地 区奥陶纪火成岩 ,库车 - 塔北前寒武纪基底是塔北 西部志留系的主要物源区 。 ( 3 ) 碎屑锆石测年数据从盆地内部年代学上表 明塔里木板块在新元古代时期是 Rodinia 超大陆的 部分 ,塔北微块体可能存在与 Columbia 超大陆裂解 时间一致的构造事件 。 致谢 : 感谢西北大学动力学实验室 ,感谢中科院地质 与地球物理研究所苏文研究员 、 西北大学罗金海教 授协助实验工作 ,感谢审稿专家的精心指导 。 参考文献 ( References) :
曹守连 ,陈发景 . 1994. 塔里木盆地东北部地区充填序列的 物源分析 . 新疆地质 , 12 ( 3 ) : 201 - 208. 郭坤一 ,张传林 ,赵宇 ,董永观 ,王爱国 , 解亚平 . 2002. 西昆 仑东段北缘中元古代岛弧火山岩地球化学特征 . 中国 地质 , 29 ( 2 ) : 161 - 165. 郭战峰 ,刘新民 ,刘颉 . 2004. 塔里木盆地柯坪 、 巴楚断隆志 留 - 泥盆系砂岩碎屑组分与构造背景关系分析 . 河南 石油 , 18 ( 4 ) : 7 - 10. 郭召杰 ,张志诚 ,贾承造 ,魏国齐 . 2000. 塔里木克拉通前寒 武纪基底构造格架 . 中国科学 (D 辑 ) , 30 ( 6 ) : 568 575.

右的 Grenvillian 期的造山事件与 815 M a 左右的大 陆裂解事件 。华南与澳大利亚新元古代大陆裂解研 究认为新元古代具有两期脉动的地幔柱活动 ( L i et
al , 2003 ) 。张传林等 ( 2004 ) 推测西昆仑地区新元 .

古代岩浆活动与华南地区受同一地幔柱控制 。库鲁 克塔格地区南华系发育陆内裂谷火山岩 , 底部发育 760 M a 的火成岩 (陆松年和袁桂邦 , 2003 ) , 柴北缘 超高压变质带在大约 800 ~750M a 发生裂解 (杨经 绥等 , 2003、 2004 ) , 北祁连地区在新元古代 (约 775
M a )存在一期重要的岩浆活动与超大陆裂解有关 (曾建元等 , 2006 ) 。两组样品均有数据位于 700 ~ 900 M a,占前寒武纪年龄数据的 45. 8% , 表明此期

具有广泛的火成岩活动 ,与周边裂解事件年代一致 , 可能是超大陆裂解同期的响应 。两个样品锆石谐和 年龄值分别为 760 M a、 M a,与华南 、 880 澳大利亚大 陆两期地幔柱活动时间相吻合 。盆地内部的同位素 年龄资料进一步证实塔里木板块在新元古代时期是
Rodinia超大陆的部分 。

随着元古宙研究的深入 , Rodinia 超大陆形成 之前的 Columbia 超大陆开始受到关注 ( Rogers and
Santosh, 2002; Powell and Pisarevsky, 2002; 陆松年

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等 , 2004 ) 。塔里木盆地北部志留系碎屑锆石测年 在塔东 、 塔北都发现 1400 ~1600 M a 的年龄值 (图
3、 ) ,而此期年龄代表的构造事件与哥伦比亚超大 4

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陆的裂解时间一致 ( Rogers and Santosh, 2002 ) , 阿 尔金南缘蛇绿岩的形成年龄也在此期 (郭召杰等 ,
2000 ) ,可能预示塔北古地体与哥伦比亚超大陆有

一定的联系 ,塔北局部块体可能来自超大陆裂解的 产物 ,塔里木板块与哥伦比亚超大陆的关系值得进 一步研究 。

5  论 结
( 1 ) 塔里木盆地北部志留系具有复杂沉积物源

与沉积特征 。LA 2ICP 2 S 碎屑锆石 U 2Pb 定年测试 M ~900 M a、 中元古代早期 1500 ~1650 M a 三期年龄 数据 ,西部塔北地区志留系以前寒武纪物源为主 ,东

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获得来自早奥陶纪 450 ~500 M a、 新元古代早期 750

部地区以奥陶纪物源为主 。 ( 2 ) 塔里木盆地北部东西两端志留系具有不同

  3期 第

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第 33 卷  

( 1. R esea rch Institu te of Petroleum Explora tion and D evelopm en t, PetroCh ina, B eijing 100083, Ch ina; 2. R esea rch Institu te of Explora tion and D evelopm en t, Ta rim O ilfield Com pany, Kuerle 841000, X in jiang, Ch ina; 3. Z hengzhou Coa l Industry Co , L td, Z hengzhou 450006, Henan, Ch ina ) .

Abstract: The analysis of Silurian sedim entary p rovenances p lays an im portant role in the evolution of the Silurian in the Tarim basin and the surrounding orogenic belts in which it is the first w idesp read sandstone cap rock in the Tarim basin. The U 2Pb isotop ic age of zircons from 2 clastic rocks in the northern Tarim basin was obtained in situ the early M esop roterozoic, 750 - 900 M a of early Neop roterozoic, 450 - 500 M a of O rdovician. The zircon U206 238 207

235

Neop roterozoic. It also demonstrated that the north Tarim continent m aybe has the same tectonic event as the break2 up of Colum bia supercontinent, but not the same as the southern Tari continent in the earlyM esop roterozoic. This m result has yielded a new intrap late age evidence to study the Precambrian evolution of the Tarim p late. Keywords: Tari ; detrital zircon; LA 2ICP 2 S age; p rovenance; Precambriam; supercontinent m M

of the Silurian in eastern area, and the Precambrian basement of the northern paleo 2up lifts is the main p rovenance huan Period, and the Tari p late had the same convergent and breakup history as the Rodinia supercontinent in the m

of the Silurian in western area. It is indicated that there is a large scale intrap late extension and magmatis in Nan2 m

474 ± M a, 885 ± M a, 1556 ± M a for the eastern area in the northern Tarim basin. There are obvious dif2 50 1 290 ferent p rovenance regions and p rovenance ages for the Silurian betw een the eastern and western areas Based on the . data of detrital zircon ages and regional geology, the O rdovician igneous rocks in A ltun Tagh were the main source

by LA 2I 2 S, it indicates that there are three group s sedim entary source ages for the Silurian: 1500 - 1600 M a of CP M Pb / Pb / U concordant ages were 447 ± M a, 760 ± M a, 1600 ± M a respectively for the western and 65 6 20

D etr ita l Z ircon U2Pb Da tin g for the S ilur i n in Northern Tar i a m Ba sin and Its S ign if icance
W U Guanghu i , ZHANG Baoshou , GUO Chun li , W ANG Chenglin and GAO Hu i
1 2 1, 2 2 3


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