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江汉平原周老孔中碎屑锆石LA-ICPMS定年及物源示踪

王节涛  
【摘要】: 长江何时贯通东流入海这一难题已经困扰学术界长达一个世纪。长江所携带的碎屑物质并没有在四川盆地大量的沉积,江汉平原成为长江上游物质在流经三峡后最先沉积的地点,其中的沉积物记录了长江演化的重要信息。但至今仍无人对位于长江中游的江汉平原中的沉积物的物源区进行过系统的研究。本文试图利用江汉平原周老孔中碎屑锆石U-Pb年龄及其微量元素特征来推测江汉平原沉积物的物源进行判别,进而为长江贯通这一难题的最终解决提供一定参考。 利用碎屑锆石进行物源示踪研究首先要掌握的是上游地区的构造热事件及一些重要岩体中的锆石年龄分布特征。长江主要流经羌塘-昌都地块、松潘-甘孜板块和扬子克拉通三个构造分区。由于长江在羌塘-昌都地块的流域面积小,且位于青藏高原高原面上,河流纵比降小,河流的侵蚀能力不强,所携带下来的少量沉积物可能很快就被“淹没”,而在年龄谱上没有任何体现。 松潘-甘孜复理石带是世界上最大的三叠系复理石沉积区。松潘-甘孜复合岩体中的长英质火成岩侵入体的年龄集中在晚三叠纪(~214-211Ma),少量年龄集中在中三叠纪(220Ma)。义敦岛弧的年龄显示了中晚三叠纪的年龄,从225-215Ma,这一年龄早于松潘-甘孜发生大规模变形的时间。松潘-甘孜复合岩体中的碎屑锆石主要集中在四个主要的年龄峰值:2.4-2.5Ga和1.85-1.95Ga,认为来自于华北板块;第三个年龄峰值(400-450Ma)是北秦岭常见的岩体年龄。第四个峰值(ca.250-280 Ma)与已知的秦岭-大别造山带、华北板块以及华南板块的构造热事件年龄不符。源区可能为龙门山地区的瓜德鲁普统(Guadalupian)-乐平统(Lopingian)的流纹英安岩,时代为250-270 Ma,可能与松潘-甘孜盆地的裂解有关。 扬子克拉通的演化历史较为复杂,太古代、元古代扬子克拉通经历了四次重要的岩浆事件720-910 Ma,1.90-2.05 Ga,2.40-2.55 Ga和2.60-2.70 Ga,还发现少量>3.2 Ga的锆石。 扬子克拉通内部的中生代火成岩可以分成三组: (1)扬子火成岩群。它由闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩岩株组成,分布于长江中下游地区,位于扬子克拉通的东北边缘(大概位于南京和武汉之间)。这些岩体在早白垩纪时期(127Ma到135 Ma)侵入到古生代沉积岩中。 (2)江南火成岩群。它分布于扬子克拉通的东南缘,包括中生代的花岗岩和花岗闪长岩,以岩基、岩株以及长英质岩浆岩形式出现(120Ma到140Ma)。 (3)克拉通西部的侵入体。它们以花岗岩岩基和岩株形式出现,侵入的时代是从晚古生代到早中生代。 长江的上游沉积岩分布广泛,尤其是靠近的江汉平原的三峡地区,大部分地区是古老的沉积岩。对长江中下游的沉积物进行物源示踪是件非常复杂的事情。不能简单分析上游的岩浆构造热事件后,就直接与沉积物中碎屑锆石的年龄峰值对比,还应该考虑河流侵蚀量,上游不同岩性的分布特点,构造抬升速度等因素。 结合周老孔中砾石层的砾组分析及沉积物磁学特性等方面的证据,本文取得的主要认识或发现的问题如下: (1)六个样品中的碎屑锆石形貌和阴极发光图像特征指示其大多数为岩浆锆石。它们具有典型的震荡环带;轻稀土元素相对亏损,重稀土元素强烈富集;具有明显的正Ce异常和负Eu异常;Th/U比值也大多数大于0.1。由于几乎所有的锆石形貌、阴极发光图像、稀土元素含量和Th/U比值都极为相似,这些特征难以成为判断物源的判别标志。 (2)周老孔中六个锆石的U-Pb年龄分布特征相似,均集中在阜平期(>3.0Ga),吕梁期(1600-2500Ma),扬子期(720-850Ma),印支期(212Ma)。喜山期年龄罕见,仅在Gsh6中见到两颗。Gsh6中新生代年龄锆石的出现表明,Gsh6沉积的时代长江源头已经到达青藏高原。 (3)六个样品的U-Pb年龄显示江汉平原的沉积物可能从2.2MaBP以来并没有重大的变化。但是仍然可以看出从下往上锆石年龄中古老锆石所占比重逐渐降低,而相对年轻的锆石所占比重逐渐增加。由于这些相对年轻的锆石所代表的岩体均分布在松潘-甘孜板块,这表明长江在青藏高原地区发生溯源侵蚀,上游流域面积逐渐扩大。 江汉平原中的212Ma和<17Ma的锆石的出现,预示着上游物质已被长江通过三峡搬运至江汉平原。长江可能自Gsh19沉积的时代以来,除在Gsh6与Gsh10之间金沙江加入到长江,其余水系并没有发生过重大变化。长江在2.2MaBP时已经与现代长江水系特征相似,三峡贯通可能发生在更为古老的年代。这预示着我们应该在前第四纪地层中寻找长江切穿三峡的证据。 (4)>3.0Ga,2490~2386Ma,2006~1784Ma,850~720Ma这些年龄峰值的出现表明江汉平原的沉积物中来自崆岭群的沉积物可能占了很大的比重。


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