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1 2019 年 2 月, 第 25 卷, 第 1 期, 页 February 2019,Vol. 25,No.1, pp 高校地质学报 Geological Journal of China Universities DOI: /j.issn 引用格式 : 刁志鹏, 朱文斌, 吴海林 甘肃敦煌东巴兔山地区敦煌杂岩的变质变形特征 [J]. 高校地质学报,25 (1): 甘肃敦煌东巴兔山地区敦煌杂岩的变质变形特征及时代限定 刁志鹏, 朱文斌 *, 吴海林 内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室, 南京大学地球科学与工程学院, 南京 摘要 : 敦煌地块位于塔里木克拉通的东南缘, 是塔里木克拉通前寒武纪岩石出露的重要地区之一 敦煌地块包括北阿尔金地区和敦煌地区, 区域内出露的最古老岩石分别被称为米兰杂岩和敦煌杂岩, 文章研究重点是敦煌地区出露的敦煌杂岩 敦煌杂岩由 TTG 质片麻岩和变质表壳岩组成, 代表性岩石组合包括英云闪长质片麻岩 奥长花岗质片麻岩 花岗闪长质片麻岩 石榴石斜长角闪岩 石榴石黑云母片岩以及大理岩 文章对东巴兔山干沟地区的花岗闪长质片麻岩样品进行了 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年, 对石榴石黑云母片岩样品进行了矿物电子探针分析, 同时对敦煌杂岩开展了构造变形研究, 目的是揭示敦煌杂岩的形成时代 构造变形特征以及变质温压条件 花岗闪长质片麻岩样品的结晶年龄为 2057±75 Ma, 并且记录了 ~1.88 Ga 和 ~400 Ma 两期变质作用, 分别与古元古代和古生代的造山事件相关 构造变形研究表明敦煌杂岩记录了两期变形作用, 分别为区域上的右形韧性剪切作用 (S 1) 和南北向褶皱作用 (S 2), 且右形韧性剪切作用 (S 1) 和 ~400 Ma 的变质作用是配套同期的 此外, 对石榴石黑云母片岩样品的分析表明,~400 Ma 这期变质作用变质峰期的矿物组合主要为石榴石 + 黑云母 + 斜长石 + 石英, 且变质温压条件为 667~690 /0.88~0.89 GPa, 代表了高角闪岩相的变质作用 关键词 : 敦煌杂岩 ; 古元古代 ; 构造变形 ; 变质温压 ; 碰撞造山中图分类号 :P588.3 文献标识码 :A 文章编号 : (2019) Metamorphism, Deformation and Chronological Constraints on the Dunhuang Complex in Dongbatu Area, Dunhuang, Gansu Province DIAO Zhipeng, ZHU Wenbin *, WU Hailin State Key Laboratory for Mineral Deposits Research, School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing , China Abstract: The Dunhuang block is located at the southeastern margin of the Tarim Craton and is an important region where the Precambrian rocks are exposed. The Dunhuang block includes the northern Altyn Tagh and the Dunhuang regions. The oldest rocks exposed in both regions are known as the Milan complex and the Dunhuang complex respectively. While, the focus of this study is the Dunhuang complex. TTG gneisses and metamorphic supracrustal rocks make up the Dunhuang complex mainly, and the dominant rocks are composed of tonalitic gneiss, trondhjemitic gneiss, granodioritic gneiss, garnet amphibolite, garnet biotite schist and marble. In this study, LA-ICP-MS U-Pb dating was performed on the zircons of granodioritic gneiss sample from the Gangou area and the sample of garnet biotite schist was analyzed by electron probe, moreover, the structural deformation of the Dunhuang complex was studied in order to reveal the geochronology, characteristics of structural deformation and P-T conditions of metamorphism of the 收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目 : 国家重点研发计划项目 (2017YFC ;2018YFC ); 国家自然科学基金项目 ( ; ); 中国地质调查局项目 (DD ) 联合资助 作者简介 : 刁志鹏, 男,1992 年生, 硕士研究生, 构造地质学专业 ; diaozp@163.com * 通讯作者 : 朱文斌, 男,1965 年生, 教授, 博士生导师, 主要从事板块构造 前寒武纪地质和构造热年代学研究 ; zwb@nju.edu.cn

2 1 期 刁志鹏等 : 甘肃敦煌东巴兔山地区敦煌杂岩的变质变形特征及时代限定 145 Dunhuang complex. We report that the crystallization age of the granodioritic gneiss sample was 2057±75 Ma. and also Two episodes of metamorphism were recorded, the older one has the age of ~1.88 Ga representing the Palaeoproterozoic orogeny, whereas the younger one with the age of ~400 Ma may relate to the Paleozoic orogenic event. The study of structural deformation has shown that the Dunhuang complex underwent two episodes of deformation, namely the right-lateral ductile shearing (S 1) and S-N-trending folding (S 2), and the right-lateral ductile shearing (S 1) occurred at the same period of the ~400 Ma metamorphism. In addition, analysis of the garnet biotite schist sample revealed that the metamorphic peak mineral assemblages of the ~400 Ma metamorphism were mainly composed of garnet, biotite, plagioclase and quartz, and that the temperature and pressure conditions of metamorphism during the peak are 667~ 690 /0.88~0.89 GPa, which represent the high-temperature amphibolite-facies metamorphism. Key words:dunhuang complex; Paleoproterozoic; structural deformation; P-T conditions of metamorphism; collisional orogenesis Corresponding author:zhu Wenbin, Professor; zwb@nju.edu.cn 前寒武纪大陆地壳的形成与演化以及物质循环再造的动力学机制 (Cawood et al., 2013), 一直是地质学领域研究的热点和难点 而研究这些科学问题的前提是找寻早期地壳物质在地表的出露 在中国, 前寒武纪地壳物质的出露集中分布在华北克拉通 扬子克拉通以及塔里木克拉通 关于华北克拉通和扬子克拉通前寒武纪地质的研究工作起步较早, 研究成果相对丰富 (Zhai and Santosh, 2011; Zhao and Cawood, 2012; 李献华等,2012;Zhang and Zheng, 2013), 而对于塔里木克拉通前寒武纪地质的研究尚显不足 究其原因, 部分缘于塔里木克拉通基底岩石露头有限 地貌上, 塔里木克拉通整体表现为盆地, 盆地中部大面积区域被沙漠和戈壁所覆盖 因此, 前寒 武纪基底岩石仅在盆地周缘出露 具体而言, 出露在盆地西北缘的阿克苏 乌什地区 (Zhu et al., 2011;Lu et al., 2017) 西南缘的铁克里克 西昆仑地区 (Zhang et al., 2007; 王超等,2009) 东北缘的库尔勒 库鲁克塔格地区 (Long et al., 2010; Ge et al., 2014) 东南缘的北阿尔金 敦煌地区 ( 张建新等,2011;Zhao et al., 2015) 东南缘的北阿尔金 敦煌地区也被称为敦煌地块 从地理界线上厘定, 敦煌地块西侧以且末 - 星星峡断裂为界, 北侧以北山造山带为界, 东南侧以阿尔金断裂为界 ( 葛肖虹和刘俊来,2000; 赵燕等,2013; 图 1) 从地质体单元上厘定, 敦煌地块包括阿尔金山东段地区的米兰杂岩和敦煌地区的敦煌杂岩 (Lu et al., 2008; Zhao et al., PH: 显生宙岩石 ;NP: 新元古代岩石 ;MP: 中元古代岩石 ;Pt: 古元古代岩石 ;Ar: 太古宙岩石 ; γnp1: 早新元古代花岗岩类岩石 ;F: 断层 ;IF: 推测断层 ;Q: 第四纪沙漠 图 1 塔里木克拉通及邻区地质简图 Fig. 1 Simplified geological map of the Tarim Craton and its adjacent areas(from 据 Lu et al., 2008)

3 146 高校地质学报 2 5 卷 1 期 2016) 目前, 北阿尔金地区的研究工作主要集中在年代学 岩石成因及形成背景分析方面 ( 车自成和孙勇,1996; 胡霭琴等,2001; 陆松年和袁桂邦, 2003; Lu et al., 2008; 辛后田等, 2011, 2012,2013;Zhang et al., 2014;Long et al., 2014; Wang et al., 2017) 其中, 李惠民等 (2001) 首次应用 ID-TIMS 锆石 U-Pb 测年技术, 在阿尔金山东端花岗片麻岩中发现了 3605±43 Ma 的岩浆锆石, 是目前该区报道的最古老的岩石, 也为塔里木克拉通存在始太古代的基底提供了重要证据 敦煌地区的研究工作目前主要集中在年代学和变质温压条件方面 ( 梅华林等, 1998; Zhang et al., 2012b, 2013; Zong et al., 2012, 2013; He et al., 2013, 2014; Wang et al., 2014; Zhao et al., 2015, 2016) 其中, 赵燕等 (2015) 在东巴兔山干沟地区花岗闪长质片麻岩中报道的 3056±57 Ma 锆石结晶年龄表明, 该套片麻岩的原岩侵位于中太古代, 为目前敦煌地区发现的最古老岩石 那么, 敦煌杂岩中是否存在更古老的年龄成分? 敦煌杂岩的变质变形特征究竟如何? 带着这些问题, 本文对敦煌东巴兔山地区敦煌杂岩的构造变形特征 变质温压条件以及年代学方面做了 相关研究, 旨在为敦煌地区进一步全面且深入的科研工作提供更多有价值的参考信息 1 区域地质及样品岩相学 研究区域位于甘肃省敦煌市东南 瓜州市以南 阿尔金断裂以北的大面积区域, 即通常所说的敦煌地区 区域内分布有三条近东西向展布的一级线形构造单元, 自北向南分别为三危山 瓜州城南一线山脉 东巴兔 蘑菇台一线山脉 好布拉 石包城一线山脉, 其余区域为第四纪沙漠和戈壁所覆盖, 整体似 三山夹两盆 的构造格局 ( 图 2) 研究区域内出露的岩石单元主要为敦煌杂岩 海西期花岗岩及花岗闪长岩, 目前普遍认为敦煌杂岩是一套中 高级变质表壳岩 ( 敦煌群 ) 和 TTG 质片麻岩的组合 据 甘肃省区域地质志 ( 甘肃省地质矿产局,1989) 记载, 敦煌群作为敦煌地区出露的早前寒武纪岩石, 自下而上可划分为四个岩组, 整体的岩性包括黑云斜长片麻岩 斜长角闪岩 二云石英片岩 石英岩 大理岩等, 其中斜长角闪岩 大理岩多以透镜体的形式出现 其实, 自孙健初先生于 1938 年将敦煌地区出露的中高级变质岩系划归为元古宇 敦煌 图 2 敦煌地区地质简图及采样点位置 ( 据甘肃省地质局,1966 1, ) Fig. 2 Simplified geological map of the Dunhuang Complex and sample locations 1 甘肃省地质局第一区域地质测量队 : 20 万安西幅地质图 2 甘肃省革委会地质局区测二队 : 20 万别盖幅地质图

4 1期 刁志鹏等 甘肃敦煌东巴兔山地区敦煌杂岩的变质变形特征及时代限定 系 以来 其时代归属一直存在争论 梅华林 等 1997 多数学者的研究成果支持了敦煌群形 成 于 早 前 寒 武 纪 的 观 点 Zhang et al., 2012b 2013 赵燕等 2013 王忠梅等 2013 Wang et al., 2014 而孟繁聪等 2011 通过对敦煌地区 147 岩都是太古宙时期形成 这种变质表壳岩和 TTG 质片麻岩混合出露 且各自时代具有多样性的特 征 是将这套岩石组合冠以 敦煌杂岩 的原 因 即敦煌杂岩是具有穿时性的岩石单元 本文分析的两个样品采自东巴兔山干沟地 开展的碎屑锆石 U-Pb 年代学和 Lu-Hf 同位素分析 区 采样点位置见图 2 样品编号及地理坐标分别 是塔里木盆地变质基底之上新元古代的沉积盖 17DBT E N 样品 表明 部分敦煌群不是前寒武纪的变质基底 而 层 由于后期卷入早古生代的造山事件而成 TTG 质片麻岩的岩性包括英云闪长质片麻岩 奥长花 岗质片麻岩和花岗闪长质片麻岩 TTG 岩石通常 为 17DBT E N 17DBT04 野外露头呈灰黑色 片状构造 含红褐 色粒状石榴石 图 3a 薄片鉴定表明 样品主要 由黑云母 40 ~45 石英 20 ~25 斜 被认为是构成太古宙克拉通的主体 是太古宙地 长石 ~15 和钾长石 ~10 组成 副矿物 质记录最重要的载体 可以提供早期陆壳的物质 有锆石 磁铁矿等 黑云母定向连续排列呈典型 组成 构造环境以及形成演化方面的重要信息 片状构造特征 具斑状变晶结构 变斑晶为石榴 岩报道出的原岩结晶年龄主要集中在新太古代 细粒粒状鳞片变晶结构 黑云母具有弱多色 万渝生等 2017 目前 敦煌地区 TTG 质片麻 变 质 时 代 主 要 为 古 元 古 代 Zong et al., 2013 Zhang et al., 2013 赵 燕 等 2015 Zhao et al., 2015 而张志诚等 2009 对敦煌党河水库地区 出露的 TTG 质片麻岩进行地球化学分析和 SHRIMP 锆石 U-Pb 测年 获得其原岩的侵位时代为 440± 12 Ma 由此表明敦煌地区并非所有的 TTG 质片麻 石 部分石榴石斑晶的粒径可达 1 cm 基质为中 性 平行消光 干涉色高而鲜艳 斜长石可见聚 片双晶 表面轻微蚀变 石英具波状消光 干涉 色一级灰白 表面较干净 石榴石具正高突起且 裂隙发育 正交偏光镜下呈全消光 图 3b~c 综 合手标本及镜下鉴定特征 将该样品定名为石榴 石黑云母片岩 样品 17DBT10 野外露头整体呈灰 a: 石榴石黑云母片岩野外露头 b c: 石榴石黑云母片岩单偏光和正交偏光镜下鉴定特征 d: 花岗闪长质片麻岩野外露头 e, f: 花岗闪长质片麻岩单偏光和正交偏光镜下鉴定特征 石榴石 Bi 黑云母 Pl 斜长石 Qtz 石英 Hb 普通角闪石 Kfs 钾长石 图 3 干沟地区样品野外地质特征及显微照片 Fig. 3 Field geological characteristics and photomicrographs of samples from the Gangou area

5 148 高校地质学报 2 5 卷 1 期 色, 条带状 片麻状构造 ( 图 3d) 薄片鉴定表明, 样品主要由斜长石 (45%~50%) 钾长石 (~ 5%) 石英 (~20%) 普通角闪石 (10%~15%) 和黑云母 (~10%) 组成, 副矿物有锆石 磷灰石等 片柱状矿物定向不连续排列呈典型片麻状构造特征, 中粒鳞片粒状变晶结构 斜长石可见聚片双晶, 部分弱绢云母化 ; 钾长石以微斜长石为主, 见特征的格子双晶, 但含量较低 ; 普通角闪石多呈柱状, 部分可见两组斜交解理的横截面, 单偏光镜下为深绿色, 具淡黄色 绿色的多色性, 正中突起, 正交偏光镜下斜消光, 二级黄干涉色 ; 黑云母多为棕褐色, 弱多色性, 平行消光 ( 图 3e~f) 结合手标本和镜下鉴定特征, 将该样品的岩性确定为花岗闪长质片麻岩 2 样品分析方法 本文涉及的样品分析方法主要包括锆石 U-Pb 激光等离子体质谱 (LA-ICP-MS) 测年技术和矿物电子探针分析技术 2.1 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年样品粉碎和锆石分选工作在河北省廊坊市诚信地质服务有限公司完成 将经重液和磁力分离出的锆石颗粒随机地固定在环氧树脂表面并抛光, 抛光至最大横截面 随后对待测锆石进行透射光 反射光以及阴极发光 (CL) 照相, 一方面以了解锆石的内部结构, 从而避开包裹体和裂隙选定最佳测试位置, 另一方面以辅助后期的数据解释 锆石阴极发光 (CL) 照相是在南京宏创地质勘查技术服务有限公司的 TESCAN MIRA3 场发射扫描电镜下完成 锆石 U-Pb 同位素测年和微量元素分析在中国冶金地质总局山东局测试中心完成 测试中心的激光剥蚀系统为美国 Conherent 公司生产的 GeoLasPro 193 nm ArF 准分子系统, 电感耦合等离子体质谱仪的型号为 ThermoFisher 公司生产的 icapq 激光剥蚀系统设定 9 Hz 的激光频率和 10.2 J/cm 2 的激光能量以降低与时间相关的元素分馏作用的影响 依据剥蚀采样区的面积大小, 选取 20 μm 和 30 μm 直径的激光束斑 激光剥蚀采样过程以氦气作为载气, 氮气作为辅助气 对每个未知样品进行测试时采用单点剥蚀 跳峰采集的方式 单点采集的时间模式为 15 s 的背景值获取 和 55 s 的样品数据采集, 每 5~10 个未知样品点之 间插入一对外标 (91500) 以对 U-Pb 同位素比值 进行校正 选用锆石 GJ-1 作为标准样品来检测数 据的可重复性和仪器的稳定性 ( 基体校正 ) 对锆 石微量元素浓度的校正采用 NIST 610 作为外标, 91 Zr 作为内标 详细的实验测试流程可参见侯可军 等 (2009) 锆石 U-Pb 年龄和微量元素含量的计 算采用 ICPMSDataCal10.7 数据处理程序, 普通铅 的校正方法参照 Andersen (2002) U-Pb 年龄谐 和图的绘制以及锆石交点年龄 权重年龄的计算 均采用 Isoplot 程序 (Ludwig, 2003) 完成 锆石年 207 龄老于 1 Ga 的, 使用 Pb/ 206 Pb 年龄 ; 锆石年龄小 206 于 1 Ga 的, 使用 Pb/ 238 U 年龄 单点的年龄误差为 1σ, 上交点及加权年龄的置信度在 95% 左右 2.2 矿物电子探针分析 矿物的氧化物含量分析在中国冶金地质总局 山东局测试中心完成 测试中心的仪器型号为日 本电子 (JEOL) JXA-8230 型电子探针显微分析 仪, 仪器的工作电压为 15 kv, 工作电流为 20 na 根据矿物类型的不同而选取不同直径的电子束 斑, 云母选用 spot 型电子束斑, 长石选用 10 μm 直 径的电子束斑, 石榴石选用 5 μm 直径的电子束 斑 主量元素的峰值积分时间为 10 s, 背景积分时 间为 5 s 标准样品选用美国 SPI 矿物和中国国家 标准样品 GSB, 标样的测试条件与未知样品一 致, 每个标样分别测试 5 个点以确保标样的稳定 性 所有数据的校正均采用 ZAF 校正处理程序来 完成 此外, 测试过程中还辅以能谱分析仪来更 加准确地判定矿物类型 3 分析结果 3.1 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年龄 采自东巴兔山干沟地区的花岗闪长质片麻岩 (17DBT10), 其中的锆石整体呈透明的黄褐色, 多数为半自形 自形柱状, 少数为它形粒状, 长 度集中在 80~140 μm, 宽度集中在 40~60 μm, 长 宽比介于 2:1~3:1 之间 锆石 CL 图像显示, 多数 的柱状锆石整体发光性较弱, 具有核 边结构, 锆石核部具有典型的成分震荡环带, 高光的锆石 边部成分均一且狭窄 ; 少数的浑圆粒状锆石整体 发光性较强, 成分均一, 无明显的核 边结构 ( 图 4)

6 1 期 刁志鹏等 : 甘肃敦煌东巴兔山地区敦煌杂岩的变质变形特征及时代限定 核部红色束斑直径 30 μm; 边部绿色束斑直径 20 μm; 黑色标注年龄值为 Pb/ Pb 年龄 ; 红色标注年龄值为 Pb/ 238 U 年龄 Fig. 4 图 4 干沟地区花岗闪长质片麻岩中代表性锆石 CL 图像及测点 Representative CL images and analysis points of zircons in the granodioritic gneiss from the Gangou area 本文对该样品随机进行了 45 个锆石测点的 U-Pb 年龄分析, 其中 30 个测点位于锆石核部,15 个测点位于锆石边部 ( 表 1) 排除因有效积分区间短而导致信号差的测点, 最终位于锆石核部的有效测点数为 23, 位于锆石边部的有效测点数为 12 位于锆石核部的有效测点, 依据锆石核部特征的不同可分为两类, 一类测点位于柱状锆石的核部, 锆石核部发光性弱且具有成分震荡环带, 这类有效测点有 16 个, 代表性锆石及测点见图 4 Ⅰ~Ⅲ; 另一类测点位于浑圆粒状锆石的核部, 锆石发光性强且均质, 这类有效测点有 7 个, 代表性锆石及测点见图 4Ⅷ~Ⅹ 上述位于柱状锆石核部的 16 个测点, 其测得的 Th/U 比值介于 0.13~1.54, 平均为 0.35, 结合锆石核部 CL 图像特征, 判断其为岩浆成因的锆石 (Hoskin and Schaltegger, 2003; 吴元保和郑永飞,2004; 李长民,2009) 由于锆石核部受到后期构造 热事件的影响而发生不同程度的 Pb 丢失, 致使其投点均位于 U-Pb 年龄谐和 线的下方, 大致构成一条不一致线, 该不一致线的上交点年龄为 2057±75 Ma (MSWD=3.7)( 图 5a), 该年龄代表了片麻岩原岩的结晶年龄 位于浑圆粒状锆石核部的 7 个测点, 其测得的 Th/U 比值介于 ~0.14, 平均为, 结合锆石 CL 图像特征可以判断, 这些浑圆粒状锆石整体为变质成因的锆石 (Hoskin and Schaltegger, 2003; 吴元保和郑永飞,2004; 李长民,2009) 这些测点的投点基本位于 U-Pb 年龄谐和线之上, 206 Pb/ 238 U 年龄介于 327~451 Ma, 集中在 400 Ma 左右 锆石边部的测点基本选于具核 边结构的柱状锆石边部, 代表性锆石及测点见图 4Ⅳ~Ⅶ 这 12 个锆石边部的有效测点测得的 Th/U 比值介于 ~0.35, 平均为 0.14, 结合锆石 CL 图像特征可以判定其为变质成因的锆石 (Hoskin and Black, 2000; 吴元保和郑永飞,2004; 李长民,2009) 在这 12 个测点中, 有 3 个测点的投点位于 U-Pb 年 206 龄谐和线之上, 且 Pb/ 238 U 年龄分别为 415 Ma, Fig. 5 图 5 干沟地区花岗闪长质片麻岩锆石 U-Pb 年龄谐和图 Concordia diagrams of zircon U-Pb ages for the granodioritic gneiss from the Gangou area

7 高校地质学报 2 5 卷 1 期分析编号 17DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT DBT10-45 分析区域核部 * 核部 * 核部核部核部核部核部核部 * 核部核部核部核部核部 * 核部核部核部核部核部核部核部核部核部核部核部核部 * 核部 * 核部核部核部 * 核部边部 * 边部边部 * 边部边部边部边部边部边部边部边部边部边部边部边部 * Th/( 10-6 ) U/( 10-6 ) Th/U Pb/ 206 Pb σ Pb/ 235 U 比值 1σ Pb/ 238 U σ ρr ( 207 Pb/ 206 Pb)/Ma σ ( 207 Pb/ 235 U)/Ma 年龄 1σ ( 206 Pb/ 238 U)/Ma σ 谐和度 /% 注 :1, 误差系数 = 206 Pb/ 238 U 相对误差 / 207 Pb/ 235 U 相对误差 ;2, * 代表因有效积分区间短 信号差, 而被舍弃的测试点表 1 干沟地区花岗闪长质片麻岩 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年数据 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb data of the granodioritic gneiss from the Gangou area 150

8 1 期 刁志鹏等 : 甘肃敦煌东巴兔山地区敦煌杂岩的变质变形特征及时代限定 Ma 和 380 Ma 其余 9 个测点的投点位于 U-Pb 年龄谐和线的下方, 也大致构成一条不一致线, 该不一致线与谐和线的上交点年龄为 1884±130 Ma (MSWD=3.8; 图 5a), 该年龄指示了片麻岩早期的一期变质事件 将浑圆粒状变质锆石的 7 个测点和柱状锆石边部 3 个年轻变质年龄的测点进行集中投 206 图, 其 Pb/ 238 U 年龄的加权平均为 417 ± 21 Ma (MSWD=3.4; 图 5b), 该年龄指示了片麻岩最近一期的变质事件 3.2 变质作用阶段及其温压条件对采自东巴兔山干沟地区的石榴石黑云母片岩 (17DBT04) 进行矿物电子探针分析, 测试数据见表 2 通过此项研究, 笔者试图揭示这套变质表壳岩发生变质时的温压条件 样品岩相学部分已述及, 石榴石黑云母片岩中的主要矿物为黑云母 石英和斜长石, 特征变质矿物石榴石呈变斑晶出现 进一步的观察显示, 在大的石榴石变斑晶中存在黑云母 斜长石 石英等包体矿物, 且这些包体矿物一般粒径较小 呈半自形 它形 这是因为包体矿物在变质作用的升温过程中, 被峰期的石榴石所包裹, 从而限制了它们的继续生长并被保留在石榴石中 基质中的黑云母 斜长石 石英一般发育良好, 颗粒较大 半自形 自形, 与石榴石呈现较好的平衡共生关系 此外, 石榴石斑晶的晶形轮廓清晰且完好, 没有退变反应边 ( 图 6a~d) 综合上述矿物生长特征, 大致可以识别出两期变质演化阶段, 即早期进变质阶段和变质峰期阶段 两期变质演化阶段的代表性矿物组合也较明确 : 石榴石 + 黑云母 + 斜长石 + 石英 因此, 本文应用适用于泥质变质岩的传统地质温压计, 包括石榴石 - 黑云母 (GB) 温度计和石榴石 - 黑云母 - 斜长石 - 石英 (GBPQ) 压力计, 来计算变质演化两阶段的温压条件 目前, 关于石榴石 - 黑云母 (GB) 温度计已经有过多次经验标定和三次实验标定, 标定该温度计的实验温度范围较宽 (575~950 ), 因此理论上该温度计适用于高绿片岩相至麻粒岩相乃至超高温泥质变质岩 从实际应用来看,Holdaway 等人的四个版本的石榴石 - 黑云母 (GB) 温度计准确度相对最高 应用效果最好 ( 吴春明等,2007) 关于石榴石 - 黑云母 - 斜长石 - 石英 (GBPQ) 压力计目前仅有经验标定而没有实验标定, 且早先标定 的压力计准确度较差 Wu 等 (2004) 同样采用经验标定的方法, 对 GBPQ 压力计进行了修正, 大大提高了其准确度 此外,Wu 等 (2004) 标定该 GBPQ 压力计所采用的石榴石 黑云母活度模型与 Holdaway 标定 GB 温度计 (Holdaway, 2000) 采用的石榴石 黑云母活度模型相同, 所以这两个温度计和压力计在热力学上是洽合的, 可以配套使用 因此, 本文在计算变质温压条件时采用 Holdaway (2000) 标定的 GB 温度计和 Wu 等 (2004) 标定的 GBPQ 压力计 一般地, 考虑到石榴石正常生长而具有生长成分环带 (Spear et al., 1984), 在计算早期进变质阶段的温压条件时, 作者习惯性用石榴石的核部成分和包体矿物成分进行配套 ; 在计算变质峰期阶段的温压条件时, 用石榴石的边部成分和基质矿物成分进行配套 (Zong et al., 2012; 王忠梅等,2013; 彭涛等,2014;Zhao et al., 2016) 如此, 作者用该探针片视域 1 中石榴石的核部成分 (spot 1-1) 和包体矿物黑云母 (spot 1-6) 及斜长石 (spot 1-7) 的成分配套 ( 图 6b), 计算出早期进变质阶段的温压条件为 681 / GPa; 用石榴石的边部成分 (spot 1-3) 和基质矿物黑云母 (spot 1-4) 及斜长石 (spot 1-5) 的成分配套, 计算出变质峰期阶段的温压条件为 586 / GPa 显然, 早期进变质阶段的温压条件均高于变质峰期阶段的温压条件, 此结论不符合地质事实 当作者对该探针片视域 2 中的石榴石斑晶做出一条成分剖面 ( 图 6e) 并进行分析时, 发现了问题的症结 图 6f 展示的是视域 2 石榴石成分剖面中 10 个点的四种特征主量元素含量变化趋势, 其中 CaO,MgO, MnO 的百分含量参照左侧的主纵坐标,FeO 的百分含量参照右侧的次纵坐标 含量变化趋势图中直观反映出 CaO 和 MgO 的含量在石榴石核部较高, 向边部逐渐降低, 而高钙含量的石榴石通常被认为形成于较高的压力条件下 (Carswell et al., 2000), 高镁含量的石榴石通常被认为形成于较高的温度条件下 (Enami, 1998);MnO 和 FeO 的含量在石榴石核部较低, 向边部逐渐增高, 而石榴石中的 MnO 含量是随着温度的升高而降低 (Garcia-Casco et al., 2002) 这四种特征主量元素在石榴石核部及边部含量的变化趋势, 均很好地指示了其成分环带

9 高校地质学报 2 5 卷 1 期表 2 干沟地区石榴石黑云母片岩中各代表性矿物成分的电子探针分析结果 (wt%) Table 2 Microprobe analyses for representative mineral compositions of the garnet biotite schist from the Gangou area (wt%) 元素 SiO2 TiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O Cr2O3 NiO P2O5 Total O 个数 Si Ti Al Cr Fe 3+ Fe 2+ Mn Mg Ca Na K Total S S S 视域 1 S1-4 Bi S1-5 Pl S--6 Bi S1-7 Pl S S 视域 2 S2-3 Bi S2-4 Pl S2-5 Bi S2-6 Pl L L L L 视域 2 L L L L L L 注 :1. S-spot,L-line;2. - 石榴石,Bi- 黑云母,Pl- 斜长石 152

10 1期 153 刁志鹏等 甘肃敦煌东巴兔山地区敦煌杂岩的变质变形特征及时代限定 a, c: 单偏光镜下石榴石黑云母片岩矿物组合特征 b d, e: 石榴石黑云母片岩 BSE 图像及分析点 f: 视域 2 中石榴石的成分剖面. 石榴石 Bi 黑云母 Pl 斜长石 Qtz 石英 Fig. 6 图 6 干沟地区石榴石黑云母片岩显微照片 BSE 图像及石榴石成分剖面 Photomicrographs, BSE images and garnet chemical zoning profile of the garnet biotite schist from the Gangou area 不是进变质阶段的生长环带 而是在经历了变质 高峰期的成分均一化之后 于退变质阶段形成的 扩 散 环 带 O Brien and Sachan, 2000 张 建 新 等 2002 李 曙 光 等 2003 李 强 和 张 立 飞 2004 因此 该样品中石榴石核部的成分特征 反映的是变质峰期阶段的温压条件 而边部的成 表 3 干沟地区石榴石黑云母片岩变质峰期温压计算结果 Table 3 Results of thermobarometery for the peak metamorphic stage of the garnet biotite schist from the Gangou area 视域 变质峰期矿物组合 分析点 变质峰期温压条件 视域 1 + Bi + Pl + Qtz Spot 1-1/1-4/ / GPa 视域 2 + Bi + Pl + Qtz Spot 2-1/2-3/ / GPa 分特征则代表后期退变质阶段的温压条件 基于 因为在石榴石中无法准确获得反映早期进变 上述实际的认知 重新将分析点的矿物成分进行 质阶段温压状况的石榴石成分 所以即使明确了 配套计算 表 3 最终获悉该样品视域 1 和视域 进变质阶段矿物组合的存在以及包体矿物的成 GPa, 667 / GPa 代表了高角闪岩 同样的 因为无法明确后期退变质阶段与石榴石 2 中 反 映 的 变 质 峰 期 的 温 压 条 件 分 别 为 690 / 分 也依旧无法计算出进变质阶段的温压条件 相的变质作用 配套的矿物组合及其成分 所以即使已知了反映

11 154 高校地质学报 2 5 卷 1 期 退变质阶段温压状况的石榴石成分, 也仍然无法计算出退变质阶段的温压条件 4 构造变形特征 东巴兔山干沟地区的敦煌杂岩因经受后期强烈的构造改造, 原生的面状构造 (S 0) 已经几乎不可见, 取而代之的是广泛发育的区域面理 (S 1), 包括花岗闪长质片麻岩的片麻理和石榴石黑云母片岩的片理 笔者自北向南集中测量了 6 组面理产状, 并绘制出全长约 2.8 km 的构造剖面示意图 ( 图 7) 通过对面理产状的集中测量和赤平投影分析可知, 区域面理 (S 1) 的走向基本为 NE-SW 方向, 倾向因受褶皱作用 (S 2) 的影响, 既可表现为向 SE 方向倾, 亦可表现为向 NW 方向倾 因此, 东巴兔山地区大致的两期构造变形是可以明确划分的, 即区域面理 (S 1) 和后期褶皱作用 (S 2) 关于区域面理 (S 1) 形成的运动学机制亦有诸多指向性证据 在干沟剖面北端, 可系统地观测到面理 线理 旋转碎斑和鞘褶皱 图 8a~d 为石榴石黑云母片岩岩层中的构造变形特征, 观测位置见图 7 其中, 图 8a 整体展示的是石榴石黑云母片岩的面理面 (XY), 面理产状 面理面上可见云母定向排列和石英定向拉长所形成的线理, 线理产状 , 侧伏角约为 31, 线理的方向指示了运动方向, 即 X 轴方向 图 8b 展示的是最大变形面 XZ 面上的巨型旋转碎斑, 此 σ 型碎斑的拖尾构造指示剪切动向为右形 剪切 图 8c 展示的是在 YZ 面上观察到的鞘褶皱的眼球状褶皱形态, 此为韧性剪切的重要标志 此外, 在该处的石榴石黑云母片岩中还采集了一块定向标本 17DBT08, 采样点的位置见图 7, 定向标本面理的走向为 52, 面理的倾角为 41 将该定向标本制作 XZ 片并进行显微构造分析, 镜下观察到典型的云母鱼构造, 且云母鱼构造的运动学特征同样指示了右形剪切动向 ( 图 8d) 图 8e~h 为花岗闪长质片麻岩岩层中的构造变形特征, 观测位置见图 7 其中, 图 8e 展示的是花岗闪长质片麻岩的面理面 (XY), 面理的产状为 面理面上石英定向拉长形成线理, 线理的产状为 , 侧伏角约为 33, 线理的方向指示了物质的运动方向, 即 X 轴方向 图 8f 为俯拍视角, 展示的是 XZ 面上的 σ 型旋转碎斑和不对称褶皱, 二者均指示右形剪切动向 图 8g 通过立体三维视角展示了鞘褶皱在 YZ 面上呈封闭椭圆形的褶皱形态和在 XY 切面上呈舌状的褶皱形态 图 8h 也为俯拍视角, 展示的是 XZ 面上的书斜构造, 其所指示的剪切动向为右形剪切 综合上述构造变形特征可以得知, 区域面理 (S 1) 是经过右形韧性剪切作用所形成 综上所述, 敦煌东巴兔山地区的敦煌杂岩记录了两期构造变形事件的信息 第一期的构造变形事件为形成区域面理的右形韧性剪切作用 (S 1), 第二期的构造变形事件为区域上近南北向挤压的褶皱作用 (S 2) Fig. 7 图 7 干沟地区构造剖面示意图及主要面理产状赤平投影 Structural sketch section and stereographic projections of the major foliations in the Gangou area

12 1期 刁志鹏等 甘肃敦煌东巴兔山地区敦煌杂岩的变质变形特征及时代限定 155 图 8 干沟地区构造变形特征野外及显微照片 Fig. 8 Field photographs and photomicrograph of characteristics of the structural deformation in the Gangou area 5 讨论 5.1 敦煌杂岩的形成时代及~2.0 Ga 的岩浆事件 有 最初 梅华林等 1998 对敦煌石包城地区 的英云闪长质片麻岩进行 ID-TIMS 锆石 U-Pb 测年 本文报道的敦煌东巴兔山干沟地区花岗闪长 研究 获得了 2670±12 Ma 的锆石结晶年龄 其 龄 在干沟地区尚属首次 在整个敦煌地区 前 年和 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年技术 在石包城地 质片麻岩中~2.0 Ga 2057±75 Ma 的岩浆锆石年 人仅在三危山地区的斜长角闪岩和榆林河水库 图 2 的英云闪长质片麻岩样品中报道了~2.0 Ga 1987±9 Ma, 2004±27 Ma 的锆石结晶年龄 He et al., 2013 Zhao et al., 2015 除此之外 敦煌地 区报道出的早前寒武纪岩浆事件年龄基本集中在 新太古代 古元古代早期 代表性的研究成果 后 Zhang 等 2013 结合 SHRIMP 锆石 U-Pb 测 区的两块英云闪长质片麻岩样品中分别获得 2549± 20 Ma 和 2498±25 Ma 的锆石结晶年龄 在红柳峡 地区的三块花岗闪长质片麻岩样品中分别获得 2533±30 Ma 2332±14 Ma 和 2299±77 Ma 的锆石结 晶年龄 赵燕等通过 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年 在石包城地区的英云闪长质片麻岩和花岗质片麻 岩样品中分别测得岩浆锆石的年龄为 2561±16 Ma,

13 156 高校地质学报 2 5 卷 1 期 2510±22 Ma; 在干沟地区的两块花岗闪长质片麻岩和一块英云闪长质片麻岩样品中分别测得岩浆锆石的年龄为 3056±57 Ma,2630±36 Ma 和 2635± 15 Ma; 在榆林河水库地区的两块英云闪长质片麻岩样品中分别测得岩浆锆石的年龄为 2485±46 Ma, 2452±71 Ma ( 赵燕等,2013,2015;Zhao et al., 2015) 其中, 报道的干沟地区 3056±57 Ma 的锆石结晶年龄表明, 该套片麻岩的原岩侵位于中太古代, 这也是目前敦煌地区发现的最古老岩石 Zong 等 (2013) 对东巴兔山浪柴沟地区的三块奥长花岗质片麻岩样品进行 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年, 分别获得 2717±31 Ma, 2708±54 Ma 和 2642± 63 Ma 的锆石结晶年龄 上述新太古代 古元古代早期的岩浆事件具有 ~2.7~2.6 Ga,~2.5 Ga 和 ~2.3 Ga 的年龄峰, 说明在敦煌杂岩中存在原岩形成时代为 ~2.7~2.6 Ga,~2.5 Ga 和 ~2.3 Ga 的岩石单元 并且, 关于 ~2.7~2.6 Ga 和 ~2.5 Ga 的岩浆锆石, 其 ε Hf (t) 值除个别分析点外均为正值, 模式年龄与锆石 U-Pb 年龄也比较接近 (Zong et al., 2013;Zhang et al., 2013; 赵燕等,2013;Zhao et al., 2015), 因此这两期的岩浆事件也代表了新生地壳的生长 而 ~2.3 Ga 的岩浆锆石, 其 ε Hf (t) 值的范围为 -1.79~-3.75 (Zhang et al., 2013), 因此这一期的岩浆事件代表了古老地壳物质的循环再造 虽然在敦煌地区 ~2.0 Ga 的岩浆事件鲜有报道, 但是放眼整个敦煌地块, 在与敦煌地区毗邻的北阿尔金地区已有不少相关报道 辛后田等 (2011) 应用 SHRIMP 锆石 U-Pb 测年技术, 在北阿尔金阿克塔什塔格地区的片麻状石英闪长岩和二长花岗岩样品中分别测得岩浆锆石的年龄为 ±9.9 Ma 和 2050±32 Ma, 并将这期的岩浆事件跟古元古代末期碰撞造山导致的深熔作用相联系 Zhang 等 (2014) 对阿克塔什塔格地区的四块片麻状花岗岩样品进行 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年, 分别获得了 2016±6 Ma,2029±7 Ma, 2015±25 Ma 和 2023±13 Ma 的锆石结晶年龄, 且这些岩浆锆石的 ε Hf (t) 值基本为负值, 认为该岩浆作用是俯冲 - 碰撞演化过程的产物 Wang 等 (2017) 通过 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年, 在阿克塔什塔格地区米兰杂岩中的变质酸性岩及变质基性岩中, 分别获得了 1963±8 Ma,2061±9 Ma 的锆石结晶年龄, 且二者岩浆锆石的 ε Hf (t) 值基本为正值, 认为变质 酸性岩和变质基性岩的形成与新生俯冲板片有关 朱文斌等 (2018) 对阿拉塔格中部地区的英云闪长质片麻岩和闪长质片麻岩样品进行 SHRIMP 锆石 U-Pb 测年, 分别测得锆石的结晶年龄为 2015±20 Ma,2031±20 Ma 同时, 对该地区六块变质基性岩样品 ( 与 Wang et al., 2017 变质基性岩近同时代 ) 的地球化学研究表明, 变质基性岩的原岩岩浆属于大洋板内的洋岛玄武岩, 源区为岩石圈地幔或软流圈地幔, 代表了新生地壳 因此,~2.0 Ga 的岩浆作用在敦煌地块应该是广泛存在的, 只是目前在敦煌地区的报道尚少 结合本文及 He 等 (2013) Zhao 等 (2015) 已报道的年龄可以说明, 在敦煌杂岩中也存在着原岩形成时代为 ~2.0 Ga 的岩石单元 至于本文报道的这期 ~2.0 Ga 的岩浆事件是代表新生地壳的生长还是古老地壳物质的循环再造, 目前尚无定论, 需要做进一步锆石原位 Lu-Hf 同位素方面的研究 但是就 Zhao 等 (2015) 关于 2004±27 Ma 岩浆锆石 ε Hf (t) 值为 -12~-5 的测试数据来看, 代表古老地壳物质循环再造的可能性更大 此外, 敦煌地区 ~ 2.0 Ga 的岩浆作用和北阿尔金阿克塔什塔格地区同期的岩浆作用在成因和形成背景方面是否具有可对比性, 也需要做更多地球化学方面的研究 5.2 ~ Ga 的变质事件本文报道了敦煌东巴兔山干沟地区 ~1.9~1.8 Ga (1884±130 Ma) 的变质事件, 此前在敦煌地区相关的变质事件已有较多报道, 如 : 在干沟地区的 TTG 质片麻岩中, 报道出 1922±58 Ma, 1936±82 Ma, 2031 ± 31 Ma 的变质锆石年龄 ( 赵燕等, 2015; Zhao et al., 2015) 在浪柴沟地区的奥长花岗质片麻岩中, 报道出 1914±45 Ma,1966±40 Ma 和 2002± 31 Ma 的变质锆石年龄 (Zong et al., 2013) 在榆林河水库地区的英云闪长质片麻岩中, 报道出 1878± 24 Ma, 1825±16 Ma 的变质锆石年龄 (Zhao et al., 2015) 在石包城地区的英云闪长质片麻岩中, 报道出 1885±32 Ma 的变质锆石年龄 (Zhang et al., 2013) 特别是赵燕等 (2013) 在该地区的斜长角闪岩包体中获得了 1807±16 Ma 的变质年龄 ;Zhang 等 (2012b,2013) 在该地区的高压基性麻粒岩和基性麻粒岩包体中获得了 1820±16 Ma, 1842±5 Ma 和 1834±12 Ma 的变质年龄, 且这期高压麻粒岩相变质作用具有顺时针的 P-T 轨迹, 因此认为其与古

14 1 期 刁志鹏等 : 甘肃敦煌东巴兔山地区敦煌杂岩的变质变形特征及时代限定 157 元古代末期的碰撞造山事件相关 另外, 在红柳峡地区的花岗闪长质片麻岩中, 还报道出 1856±39 Ma, 1828±7 Ma 和 1853±12 Ma 的变质锆石年龄 ; 在好布拉地区的英云闪长质片麻岩中, 报道出 1829± 7 Ma 的变质锆石年龄 (Zhang et al., 2013) 而 ~1.9~1.8 Ga 的变质作用记录在北阿尔金地区却较少, 该地区报道出的变质事件年龄基本集中在 ~2.0~1.9 Ga (Lu et al., 2008; 辛后田等, 2011,2013;Zhang et al., 2014;Long et al., 2014; 朱文斌等,2018) 但是, 在与敦煌地区毗邻的库尔勒 库鲁克塔格地区,~1.9~1.8 Ga 的变质作用是普遍存在的 (Long et al., 2010; 董盺等,2011; Zhang et al., 2012a;Ge et al., 2013) 当时,Ge 等 (2013) 基于库尔勒 库鲁克塔格地区 ~1.9~1.8 Ga 变质作用及 Zhang 等 (2012b,2013) 对石包城地区高压基性麻粒岩变质作用研究的认识, 认为在塔里木克拉通北缘存在一条联通库尔勒 库鲁克塔格 敦煌的古元古代末期 (~1.9~1.8 Ga) 的陆 陆碰撞造山带, 该造山作用引起了地壳增厚 深熔作用及区域变质作用 目前看来, 本文报道的变质年龄以及区域上更多相关的年龄都更好地支持了 Ge 等 (2013) 的观点 5.3 ~400 Ma 的变质变形事件除上述报道的与哥伦比亚超大陆聚合有关 (Zhang et al., 2012b; Ge et al., 2013; Xu et al., 2013;He et al., 2013;Zhao et al., 2015) 的古元古代末期岩浆 变质事件年龄之外, 本文在敦煌东巴兔山干沟地区还首次报道了 ~400 Ma (417 ± 21 Ma) 的变质事件年龄 同时期的变质事件在敦煌其他地区也有记录, 并且相关学者对这期变质事件的变质温压条件也做了初步研究 研究成果主要有 : 孟繁聪等 (2011) 通过 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年, 在三危山观音沟地区的石榴黑云斜长角闪岩样品中获得了 441±5 Ma 的变质锆石年龄 彭涛等 (2014) 在孟繁聪等 (2011) 测年样品以西约 400 m 处的石榴斜长角闪片麻岩样品中, 识别出进变 峰期 退变三个变质阶段, 各阶段的变质温压条件分别为 550~575 /0.52~0.57 GPa, 632~ 669 /0.89~1.19 GPa, 590~640 /0.43~0.59 GPa, 记录了顺时针的变质作用 P-T 轨迹, 具有俯冲 碰撞 快速抬升的造山旋回特点 Zhao 等 (2016) 报道了三危山地区斜长角闪岩的变质作用时限在 440~ 370 Ma, 并计算出其中的石榴单辉斜长角闪岩样品变质初期的温压条件为 458~548 /1.14~1.55 GPa, 两阶段的退变温压条件分别是 590~613 / 0.67~0.82 GPa, 557~586 /0.47~0.66 GPa, 表现出与碰撞造山相关的变质作用 P-T 轨迹 Zong 等 (2012) 在蘑菇台地区的研究工作表明, 该地区高压麻粒岩相变质作用的时限为 440~430 Ma, 且基性麻粒岩变质峰期和退变阶段的温压条件分别为 ~ 800 /1.4~1.7 GPa, ~700 /~0.7 GPa 这表明塔里木克拉通北缘经历了早古生代的造山事件, 而这期造山事件很可能与塔里木克拉通和中亚造山带南缘的碰撞有关 He 等 (2014) 应用 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年技术及相平衡正演方法对蘑菇台地区的高压麻粒岩相变质作用进行研究, 获悉其变质时间为 431±2 Ma, 四阶段 ( 包括两阶段的退变 ) 的变质温压条件分别为 720~750 / 1.1~1.3 GPa, 760~800 /1.4~1.6GPa, 690~720 / 0.80~0.85 GPa,<640 /<0.6 GPa 顺时针的 P-T 轨迹表明, 其与早古生代敦煌板块向北侧石板山板块的俯冲碰撞有关 王忠梅等在研究红柳峡地区石榴石斜长角闪岩样品时, 先是计算出高角闪岩相变质作用进变质阶段 变质峰期阶段和近等温降压阶段的温压条件分别为 550~600 /0.3~0.5 GPa,650~780 /0.8~0.9 GPa 630~700 ( 王忠梅等,2013), 后又获得了 414±10 Ma, 389±8 Ma, 419±32 Ma,386±66 Ma 四个变质锆石年龄 (Wang et al., 2014), 因此其认为高角闪岩相变质作用与中元古代一次板块俯冲 碰撞事件相关的观点 ( 王忠梅等,2013) 是不准确的, 该高角闪岩相变质作用更可能与 ~400 Ma 的造山事件有关 从上述的研究工作及数据可以分析出两点 : (1) 不同地区 不同类型的岩石样品测试出的温压条件不同 ; 即使同一地区 相同类型的岩石样品, 也因为分析方法和选取的地质温压计不同, 而使测试结果有所差别 (2) 测试样品的采样区集中且有限, 区域上的覆盖不足 因此, 一方面更多地区的研究工作需要逐步开展, 另一方面多种方式的分析技术需要综合应用, 标定准确的地质温压计应该明确统一 本研究在干沟地区通过构造变形研究明确了两期变形作用, 即形成区域面理的右形韧性剪切作用 (S 1) 和区域上近南北向挤压的褶皱作用

15 158 高校地质学报 2 5 卷 1 期 (S 2) 因为变形与变质作用之间存在相关性, 温压条件的增加一方面使变质作用程度加深, 出现中 高级变质作用 ; 另一方面变形作用也转变成以韧性变形和流变为主, 从而出现片理 片麻理等构造 ( 俞鸿年和卢华复,1998) 所以在考虑到构造置换作用的情况下, 首先可以明确的是花岗闪长质片麻岩中 417±21 Ma 的较年轻的变质作用与其片麻理的形成是配套同期的 又因为花岗闪长质片麻岩的片麻理与石榴石黑云母片岩的片理作为区域面理, 产状是协调一致的 所以, 花岗闪长质片麻岩 ~400 Ma 的变质变形年龄也同样代表了石榴石黑云母片岩的变质变形年龄 同时, 本文采用石榴石 - 黑云母 (GB) 温度计 (Holdaway, 2000) 和石榴石 - 黑云母 - 斜长石 - 石英 (GBPQ) 压力计 (Wu et al., 2004) 在石榴石黑云母片岩样品中计算出变质峰期的温压条件为 667~690 /0.88~ 0.89 GPa 因此综合而言,~400 Ma 在敦煌地区发生了一次变质变形事件, 该事件与早古生代的碰撞造山事件有关, 且伴生了区域性的右形韧性剪切作用 导致了高角闪岩相的变质 6 结论 (1) 敦煌东巴兔山干沟地区的敦煌杂岩中未发现老于 ~3.06 Ga 的年龄组成, 但发现的 ~2.0 Ga 的岩浆作用说明, 敦煌杂岩作为穿时性的岩石单元具有原岩形成时代为 ~2.0 Ga 的岩石组成, 丰富了该地区构造 热事件的年龄框架 (2) 敦煌东巴兔山干沟地区的敦煌杂岩中记录了 ~1.9~1.8 Ga 和 ~400 Ma 的两期变质作用, 分别代表与哥伦比亚超大陆聚合相关的古元古代末期的碰撞造山事件和早古生代晚期的碰撞造山事件 (3) 敦煌东巴兔山干沟地区的敦煌杂岩中记录了两期变形作用, 即形成区域面理的右形韧性剪切作用 (S 1) 和区域上近南北向挤压的褶皱作用 (S 2) 右形韧性剪切作用与 ~400 Ma 的变质作用是配套同期的, 并且变质峰期的温压条件为 667~690 /0.88~0.89 GPa, 代表了高角闪岩相的变质作用 参考文献 (References): 车自成, 孙勇 阿尔金麻粒岩相杂岩的时代及塔里木盆地的基底 [J]. 中国区域地质,1: 董盺, 张泽明, 唐伟 塔里木克拉通北缘的前寒武纪构造热事件 新疆库尔勒铁门关高级变质岩的锆石 U-Pb 年代学限定 [J]. 岩石学报,27(1): 葛肖虹, 刘俊来 被肢解的 西域克拉通 [J]. 岩石学报,16(1): 胡霭琴, 张国新, 陈义兵, 等 新疆大陆基底分区模式和主要地质事件的划分 [J]. 新疆地质,19(1): 甘肃省地质矿产局 甘肃省区域地质志 [M]. 北京 : 地质出版社. 侯可军, 李延河, 田有荣 LA-MC-ICP-MS 锆石微区原位 U-Pb 定年技术 [J]. 矿床地质,28(4): 李长民 锆石成因矿物学与锆石微区定年综述 [J]. 地质调查与研究,33(3): 李惠民, 陆松年, 郑健康, 等 阿尔金山东端花岗片麻岩中 3.6 Ga 锆石的地质意义 [J]. 矿物岩石地球化学通报,20(4): 李强, 张立飞 新疆西南天山木扎尔特一带低压麻粒岩相变质作用 P-T 轨迹及其地质意义 [J]. 岩石学报,20(3): 李曙光, 刘贻灿, 徐树桐, 等 榴辉岩中石榴子石退变质环带对高压变质矿物之间 Nd, O 同位素平衡的影响 [J]. 高校地质学报,9 (2): 李献华, 李武显, 何斌 华南陆块的形成与 Rodinia 超大陆聚合 - 裂解 观察 解释与检验 [J]. 矿物岩石地球化学通报, 6: 陆松年, 袁桂邦 阿尔金山阿克塔什塔格早前寒武纪岩浆活动的年代学证据 [J]. 地质学报,77: 梅华林, 于海峰, 李铨, 等 甘肃敦煌 - 北山早前寒武纪岩石组合 - 构造初步框架 [J]. 前寒武纪研究进展,20: 梅华林, 于海峰, 陆松年, 等 甘肃敦煌太古宙英云闪长岩 : 单颗粒锆石 U-Pb 年龄和 Nd 同位素 [J]. 前寒武纪研究进展, 21: 孟繁聪, 张建新, 相振群, 等 塔里木盆地东北缘敦煌群的形成和演化 : 锆石 U-Pb 年代学和 Lu-Hf 同位素证据 [J]. 岩石学报,27 (1): 彭涛, 王浩, 陈泓旭, 等 甘肃敦煌观音沟地区变质作用初步研究 [J]. 岩石学报,30(2): 万渝生, 董春艳, 任鹏, 等 华北克拉通太古宙 TTG 岩石的时空分布 组成特征及形成演化 : 综述 [J]. 岩石学报, 33(5): 王超, 刘良, 车自成, 等 塔里木南缘铁克里克构造带东段前寒武纪地层时代的新限定和新元古代地壳再造 : 锆石定年和 Hf 同位素的约束 [J]. 地质学报,83(11): 王忠梅, 肖文交, 韩春明, 等 甘肃敦煌红柳峡地区石榴石斜长角闪岩的变质特征 锆石 U-Pb 年龄及地质意义 [J]. 岩石学报,29 (5): 吴春明, 肖玲玲, 倪善芹 泥质变质岩系主要的矿物温度计与压力计 [J]. 地学前缘,14: 吴元保, 郑永飞 锆石成因矿物学研究及其对 U-Pb 年龄解释的制约 [J]. 科学通报,49: 辛后田, 赵凤清, 罗照华, 等 塔里木盆地东南缘阿克塔什塔格地区古元古代精细年代格架的建立及其地质意义 [J]. 地质学报, 12: 辛后田, 罗照华, 刘永顺, 等 塔里木东南缘阿克塔什塔格地区古元古代壳源碳酸岩的特征及其地质意义 [J]. 地学前缘,19(6):

16 1 期 刁志鹏等 : 甘肃敦煌东巴兔山地区敦煌杂岩的变质变形特征及时代限定 159 辛后田, 刘永顺, 罗照华, 等 塔里木盆地东南缘阿克塔什塔格地区新太古代陆壳增生 : 米兰岩群和 TTG 片麻岩的地球化学及年代学约束 [J]. 地学前缘,20: 俞鸿年, 卢华复 构造地质学原理 [M]. 南京 : 南京大学出版社. 张建新, 孟繁聪, 戚学祥 柴达木盆地北缘大柴旦和锡铁山榴辉岩中石榴子石环带对比及地质意义 [J]. 地质通报,21(3): 张建新, 李怀坤, 孟繁聪, 等 塔里木盆地东南缘 ( 阿尔金山 ) 变质基底 记录的多期构造热事件 : 锆石 U-Pb 年代学的制约 [J]. 岩石学报,27(1): 张志诚, 郭召杰, 邹冠群, 等 甘肃敦煌党河水库 TTG 地球化学特征 锆石 SHRIMP U-Pb 定年及其构造意义 [J]. 岩石学报,25(3): 赵燕, 第五春荣, 孙勇, 等 甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石的锆石 U-Pb 年龄 Hf 同位素组成及其地质意义 [J]. 岩石学报,29 (5): 赵燕, 第五春荣, 敖文昊, 等 敦煌地块发现 ~3.06 Ga 花岗闪长质片麻岩 [J]. 科学通报,60(1): 朱文斌, 葛荣峰, 吴海林 北阿尔金地区古元古代 ca.2.0 Ga 岩浆 - 变质事件 [J]. 岩石学报,in press. Andersen T Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report 204 Pb [J]. Chemical Geology, 192(1-2): Carswell D A, Wilson R N and Zhai M Metamorphic evolution, mineral chemistry and thermobarometry of schists and orthogneisses hosting ultra-high pressure eclogites in the Dabieshan of central China [J]. 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