遼北法庫地區層狀變質巖系鋯石SHRIMP年齡及其地質意義

劉 杰，楊中柱，陳樹良，張連增，李紅梅，陳 聰，楊 璐

遼寧省地質勘查院，遼寧大連116100

遼北法庫地區層狀變質巖系鋯石SHRIMP年齡及其地質意義

劉 杰，楊中柱，陳樹良，張連增，李紅梅，陳 聰，楊 璐

遼寧省地質勘查院，遼寧大連116100

遼北法庫地區廣泛分布有變質安山巖-英安巖-大理巖夾變質碎屑巖建造所組成的層狀變質巖系地層，屬古生代造山帶的重要組成部分，本文稱之為早二疊世佟家屯巖組、照北山巖組和石炭紀磨盤山組.空間上該套地層被二疊紀十間房巖體花崗閃長巖（鋯石SHRIMP年齡為284±3 Ma）、五龍山雜巖（鋯石SHRIMP年齡為265±4 Ma）和侏羅紀實紅土墻巖體（Pb-Pb年齡為221.7± 25.71 Ma）所侵.其中佟家屯巖組變質英安巖鋯石SHRIMP年齡為267.3±2.7 Ma，代表了火山噴發熔巖形成年齡.根據地質單元之間的時空接觸關系以及遼北地區區域地層對比，將該套地層時代歸屬為早二疊世.

層狀變質巖系；SHRIMP年齡；早二疊世；遼寧省

0 前言

遼寧北部法庫地區廣泛分布有變質安山巖-英安巖-大理巖夾變質碎屑巖建造所組成的層狀變質巖系地層.多年來，對該套地層的時代歸屬有不同的認識.①依據綠片巖相變質作用的特點,將其時代歸屬為古元古代［1］；②依據開原地區Rb-Sr、K-Ar同位素年齡為626～509 Ma，經區域對比，將其時代置于早寒武世［2］；③依據鐵嶺北部變質火山巖中所測Rb-Sr年齡238 Ma、528 Ma和K-Ar 527.98 Ma測年成果［1，3］，結合法庫地區變質巖石組合特點以及在結晶灰巖中所采到海百合莖和珊瑚化石，將時代分別置于上古生代老陵山組、瓦房店組和下古生代富拉堡子巖組、大孤家子巖組（法庫、五臺子、大明鎮幅1∶5萬區域地質調查報告，1996）；④依據變質變形特點和區域地層對比，將時代置于新元古代西保安巖組上段和下段（鐵嶺市幅1∶25萬區域地質調查報告，2006）；⑤依據變質巖石組合，將變質安山巖建造置于奧陶紀下二臺群盤嶺巖組，大理巖-變粒巖建造置于下二臺群黃頂子巖組［4］.

筆者在參與遼寧省區域地質志編寫過程中，對遼北地區該套地層進行了清理.自下而上劃分為奧陶紀下二臺群盤嶺組變質火山巖建造、黃頂子組大理巖建造、燒鍋屯組變質泥砂質巖建造、石炭紀磨盤山組大理巖-石英巖建造和早二疊世佟家屯巖組變質安山巖建造、照北山巖組大理巖夾變質碎屑巖建造.將法庫地區層狀變質巖系通過建造特點和SHRIMP測年成果與開原地區層狀變質巖系對比，將法庫地區老陵山組變質安山巖建造厘定為早二疊世佟家屯巖組；將富拉堡子巖組和大孤家子巖組大理巖建造厘定為早二疊世照北山巖組；瓦房店組變質碳酸鹽巖建造厘定為石炭紀磨盤山組.

1 地質背景

法庫地區層狀變質巖系呈東西向展布于法庫-調兵山一帶（圖1），主要由石炭紀磨盤山組變質碳酸鹽巖建造（厚度大于449.9 m）、早二疊世佟家屯巖組變質中性火山巖建造（厚度大于731.5 m）和照北山巖組變質碳酸鹽巖夾碎屑巖建造（厚度大于1600.17 m）組成.空間上被十間房巖體二長花崗巖（鋯石SHRIMP年齡為284±3 Ma［5］，Rb-Sr年齡為261.81±9.871 Ma??法庫縣等3幅1∶5萬區域地質調查報告.1996.、五龍山雜巖（鋯石SHRIMP年齡為265±4 Ma［5］和侏羅紀紅土墻巖體（Pb-Pb年齡為221.7±25.71 Ma，K-Ar年齡為154～175 Ma?所侵.受晚燕山期韌性剪切作用，原始構造方位被改造為北向，構成北東向韌性剪切帶.

圖1 法庫地區地質圖Fig.1 Geological map of Faku area1—第四系（Quaternary）；2—上白堊統（Upper Cretaceous）；3—下白堊統（Lower Cretaceous）；4—中侏羅統（Middle Jurassic）；5—下二疊統照北山組（Lower Permian Zhaobeishan fm.）；6—下二疊統佟家屯組（Lower Permian Tongjiatun fm.）；7—中石炭統磨盤山組（Middle Carboniferous Mopanshan fm.）；8—薊縣系（Jixianian sys.）；9—早白堊世流紋斑巖（Early Cretaceous rhyolite porphyry）；10—中侏羅世二長花崗巖（Middle Jurassic monzogranite）；11—中二疊世閃長巖（Middle Permian diorite）；12—石英閃長巖（quartz diorite）；13—奧長花崗巖（trondhjemite）；14—二長花崗巖（monzogranite）；15—不整合界線（unconformity）；16—剪切面理產狀（attitude of shearing foliation）；17—韌性剪切帶（ductile shear zone）；18—逆斷層（reverse fault）；19—正斷層（normal fault）；20—性質不明斷層（nature unknown fault）；21—推測斷層（inferred fault）；22—同位素取樣點（isotope sampling spot）

2 測定方法

測試樣品巖石類型為黑云綠簾石英變粒巖（原巖為英安巖）.鋯石年齡測定在中國地質科院北京離子探針中心SHRIMPⅡ上完成.由該中心對樣品制作成靶，其后對靶上鋯石顆粒進行透射光、反射光和陰極發光照相.測定原理和方法見Williams（1988）.一次離子流強度5 nA，每個數據為5組掃描.用204Pb作年齡校正.表1中所給出的數據的誤差為1σ，年齡平均誤差為2σ（95%置信度）.在測試過程中，中國地質科學院地質研究所萬渝生研究員、耿元生研究員、高林志研究員親臨指導.

3 測年結果

樣品采自法庫縣后滿州屯，地理座標為東經121°31′17″，北緯42°22′06″.樣品巖性為黑云綠簾變粒巖（原巖為變質英安巖）.空時上，該巖石與二長變粒巖（原巖為英安巖）互層狀產出.巖石學特點為：灰綠色、鱗片柱狀粒狀變晶結構，片狀構造.主要礦物成分為：石英60%，角閃石6%，黑云母13%，綠簾石16%，絹云母5%.

鋯石以晶形完好的長柱狀為主，少部分不規則柱狀，顯示巖漿鋯石特點（圖2）.U、Th值和Th/U變化均較大，為0.348～0.567（表1）.15個點中，206Pb/238U最大年齡值為275.9±4.0 Ma，最小值為258.3±3.6 Ma，多數集中在262～270Ma；208Pb/232Th最大年齡值為325.8± 9.7 Ma，5個點最小值為201～242 Ma，9個點集中在256～284 Ma（表1）.加權平均年齡為267.3 Ma（圖3）. 14個數據點均集中分布在諧和線上（圖4），確定年齡為267.3±2.7 Ma，代表了火山噴發熔巖形成年齡.

圖2 法庫二疊系佟家屯巖組變質英安巖鋯石形態圖Fig.2 Morphology of zircons from the metamorphic dacite of Permian Yongjiatun rock formation in Faku

4 地質意義

槽臺觀點對遼寧影響較大，馬子驥等（1960）、黃汲清（1962）、遼寧省區域地質志（1987）運用槽臺觀點先后編制了遼寧省1∶50萬大地構造圖、遼寧省1∶100萬大地構造圖，劃分了4級構造單元.其后，1∶5萬區調、1∶25萬區調、礦產勘查規劃等多引用原地質志構造單元劃分方案.

長期以來，遼北法庫地區和開原地區變質火山巖-變質碳酸鹽巖-變質碎屑巖建造由于缺少古生物化石證據和精確的測年數據，導致對遼北地區該套地層的時代歸屬和巖石地層單位的劃分存在重大分歧.同時由于該套地層的時代不確定性，直接導致遼北地區大地構造單元界線即“槽臺”界線（筆者稱之為華北陸塊與華北北緣古生代拗陷帶界線）劃分存在3種意見，其一將界線置于清河斷裂；其二界線置于沙河斷裂；其三置于寇河斷裂［1］.本次測定的該區層狀變質巖系SHRIMP測年（267.3±2.7 Ma）成果和開原佟家屯SHRIMP測年（276.1±3.5 Ma）成果（開原佟家屯組年齡同為本次測定，擬另文發表），不僅充分肯定了該區層狀變質巖系的時代為二疊紀，同時將“槽臺”界線南移至王家小堡—中固一線，過郯廬斷裂南錯至阿吉南—公主屯南一線，即以開原-黑河深佟家屯大斷裂作為“槽臺”界線.

表1 法庫后滿州屯佟屯巖組變質英安巖Th/U參數值與SHRIMP U-Pb測定結果

圖3 鋯石加權平均年齡Fig.3 Zircon weighted average age

圖4 鋯石鈾鉛年齡諧和圖Fig.4 Zircon U-Pb dating concordia diagram

5 結論

法庫縣后滿州屯層狀變質巖系之變質英安巖SHRIMP測年為267.3±2.7 Ma，并被十間房巖體二長花崗巖（SHRIMP年齡為284±3 Ma）和五龍山雜巖（鋯石SHRIMP年齡為265±4 Ma）［5］侵入；本次測定的開原佟家屯建組剖面樣品采樣點變質安山巖鋯石SHRIMP測年為276.1±3.5 Ma，并被西豐巖體片麻狀二長花崗巖（SHRIMP年齡為274.6±3.1 Ma）所侵入.這些測年數據和與相關巖體侵入關系充分說明了遼北地區原古元古代變質安山巖和大理巖系時代應屬早二疊世.

［1］遼寧省地質礦產局.遼寧省區域地質志［M］.北京：地質出版社,1989: 728—729.

［2］王東方，等.中朝陸臺北緣大陸構造地質［M］.北京：地震出版社, 1992:62—84.

［3］王東方.關于遼北地區遼河群、下二臺子群的地層和構造問題［J］.遼寧地質,1987（2）:155—163.

［4］張永，曲洪祥，江淑娥，等.遼北“遼河群”解體及其層位歸屬［J］.地質與資源,2006,15（2）:107—109.

［5］張曉輝.遼北法庫構造巖系鋯石SHRIMP年代學研究及華北地臺北緣邊界［J］.巖石學報,2005,21（1）:135—142.

LIU Jie,YANG Zhong-zhu,CHEN Shu-liang,ZHANG Lian-zeng,LI Hong-mei,CHEN Cong,YANG Lu

Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100,Liaoning province,China

The stratified metamorphic rock series,composed of metamorphic andesite,dacite and marble with metamorphic clastic rock formation is widely distributed in Faku area,Northern Liaoning Province.The rock series,which is a major componentofPaleozoic orogenic belt,is referred to as EarlyPermain Tongjiatun rock formation,Zhaobeishan rock formation and Carboniferous Mopanshan formation.Spatially,the strata are invaded by Permian Shijianfang granodiorite（with zircon SHRIMP age of 284±3 Ma）,Wulongshan complex rock（265±4 Ma）and Jurassic Hongtuqiang granite（Pb-Pb 221.7± 25.71 Ma）.The zircon SHRIMP age of the metamorphic dacite of the Tongjiatun rock formation is 267.3±2.7Ma,which represents the forming age of volcanic lava.Based on the temporal and spatial relation between the geological units and regionalstratigraphic correlation toNorthern Liaoning,theage of thesestrata are assigned to EarlyPermian.

stratified metamorphic rock series;SHRIMP age;Early Permian;Liaoning Province

2015-07-17；

2015-09-02.編輯：張哲.

中國地質調查局“遼寧省地質系列圖件編制與綜合研究”項目（《遼寧省地質志》修編項目，編號1212011120121）.

劉杰（1983—），男，從事地質勘查工作，通信地址遼寧省大連市金州區五一路10號，E-mail//dikanyuanliujie@163.com