新疆阿尔泰造山带构造作用的锆石裂变径迹分析 新疆大学有哪些专业值得去读研呢？
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获得的19个锆石裂变径迹年龄变化于155～243Ma之间，他们明显地分为2组，分别对应于两个构造活动期，即早期为155～189Ma，晚期为189～243Ma。这与磷灰石裂变径迹年龄反映的62～100Ma和100～160Ma两个构造期完全一致。早期和晚期构造活动期持续的时间分别为54～60Ma和34～38Ma，而这两期构造期之间的间隔时间，则从早到晚由83～89Ma变为89～93Ma。同时，锆石裂变径迹年龄与距特斯巴汗断裂和巴寨断裂的距离有关，反映这两条断裂带对区域构造演化的控制作用。
一、引言
阿尔泰造山带位于中亚壳体与北亚壳体的接合部位，它是加里东-海西阶段形成和发展的陆缘增生型造山带（何国琦等，1991；李锦轶等，1999；谭凯旋，2000）。阿尔泰山区断裂、褶皱和强烈的岩浆活动相当发育（图1-4-5）。区域构造以NW-SE向断裂带为主，自南而北分别是额尔齐斯（Ertix）断裂、特斯巴汗（Tesbahan）断裂、库尔提（Kulti）断裂、巴寨（Basei）断裂和红山咀断裂。这些断裂呈现向北西部撒开、向南东部收敛的特征，具多期次活动，同时发育多期变质、变形。阿尔泰山南缘为泥盆纪火山岩，中部为变质核岩浆岩带，北部边缘为逆冲推覆带。从海西期末至新生代，总体上处于隆升和向南推覆（Wang，1996；Dong，2000）。侵入岩约占全区面积的52%，主要产出于加里东期和海西期（芮行键等，1993）。岩浆岩带、变质带和成矿带的伸展方向均与区域构造线一致，故普遍认为是受构造控制（赵志纯等，2002）。阿尔泰造山带进入陆内造山以来，经历了多期复杂的构造作用。晚石炭纪之后，推覆断层发育，并形成一系列NW走向的逆断层。同时，发育了大陆沉积和伸展盆地。
作为一种热年代学方法，裂变径迹核分析技术近年来发展较快，得到了愈来愈广泛的应用，特别是对构造地质问题的解决，发挥了独特的作用。笔者曾报道通过磷灰石裂变径迹分析研究阿尔泰造山带构造演化的成果（袁万明等，2004），本书则是锆石裂变径迹分析及其构造作用研究，二者研究区域和研究样品相同，故可看作上节的续篇，是对区内构造作用研究的扩展和充实。
二、样品采集与实验方法
研究样品主要采自西部地区，采样剖面大致垂直断裂带走向（图1-4-5），样品岩性为花岗岩、花岗片麻岩和砂岩。将采集的岩石样品粉碎，粉碎后的粒径应与岩石中矿物粒度相适应，通常为60目左右，经传统方法粗选后，利用电磁选、重液选等手段，进行单矿物提纯。采用聚全氟乙丙烯热压法制样，将若干锆石颗粒放在载玻片上，加热烘烤4～5min后，用厚约0.5mm的聚全氟乙丙烯塑料片盖于其上，并迅速以另一预热载片压盖，使锆石颗粒嵌入塑料片中。待冷却后将聚全氟乙丙烯塑料片从载玻片上揭下，即可研磨抛光。利用KOH+NaOH溶液在210℃下蚀刻约25h揭示自发径迹，达到专业光学显微镜可观测的程度。采用N2国际标准铀玻璃法，辐造中子注量为1×1015中子·cm2。矿物的裂变径迹是用高精度光学显微镜，在100物镜和16倍目镜下测量，裂变径迹的正确识别至关重要。
图1-4-5 阿尔泰地区地质图
1—第四系；2—石炭系；3—泥盆系；4—奥陶系；5—寒武-奥陶系；6—元古界；7—碱性（长石）花岗岩；8—花岗岩；9—闪长岩；10—断层；11—样品位置及编号；12—地名。F1、F2、F3、F4和F5分别为额尔齐斯断裂、特斯巴汗断裂、库尔提断裂、巴寨断裂和红山咀断裂
三、实验结果与构造意义
锆石裂变径迹年龄范围为155～243Ma（表1-4-1），样品锆石年龄亦小于其地层时代，反映它们是受后期热事件影响的结果。
（一）二个构造期
绝大多数样品年龄为155～189Ma，仅有两个样为219Ma和243Ma。在锆石裂变径迹年龄对样品高程关系图上（图1-4-6），年龄数据亦显示分为两组，即155～189Ma和219～243Ma，其中155～189Ma期间样品高程变化大，而早期样品高程基本不变。据图1-4-6样品高程变化特征分析，两个连续的构造期应是155～189Ma和189～243Ma。
表1-4-1 锆石裂变径迹分析结果
图1-4-6 锆石裂变径迹年龄与样品高程关系图
我们认为，这是区内两期构造作用的反映。石炭纪末期（～300Ma）新疆北部三大板块聚成一体，所形成的新疆北部大陆从二叠纪（～250Ma）开始隆起，故又形成非造山花岗岩，上述219～243Ma年龄属于造山后或非造山花岗岩年龄，例如布尔根碱性花岗岩Rb-Sr全岩等时线年龄为253Ma，将军山花岗岩中白云母40Ar/39Ar坪年龄220Ma，RbSr矿物-全岩内部等时线年龄 235Ma，锆石206Pb/238U 值视年龄 245Ma（张前锋等，1994）。另一组155～189Ma的构造活动期，与中生代早期构造岩浆活动有关，例如康布铁堡花岗岩中黑云母40Ar/39Ar坪年龄为（186±6）Ma（胡蔼琴等，1995）和阿勒泰市南阿韦滩二云母花岗岩小岩株172.79Ma的Rb-Sr全岩等时线年龄（李志纯，1996），被认为代表了阿尔泰山前最后一幕构造变质热事件的时间。区域上这一事件可能与西伯利亚地块（Siberia terrain）与中蒙地块（Mongolian and North Chinese terrain）碰撞导致蒙古-鄂霍次克海（Mongol-Okhotsk）洋的闭合有关（e.g.Xu et al.，1997；Zorin，1999；Dobretsov et al.，1996；Van der Beek et al.，1996）。
（二）构造活动时限
锆石裂变径迹年龄所反映的两个构造期155～189Ma和189～243Ma。依据笔者前曾发表的研究成果，同区同批样品的磷灰石裂变径迹年龄同样表明两个构造期，即62～100Ma和100～160Ma（袁万明等，2004）。与锆石裂变径迹特征类似，磷灰石裂变径迹年龄在62～100Ma期间，样品高程变化大，而100～160Ma则基本保持不变。锆石和磷灰石裂变径迹反映的两个构造期年龄之所以不同，是因为这两种矿物的封闭温度不同所致。锆石的裂变径迹封闭温度为250℃左右，而磷灰石裂变径迹的封闭温度为100℃，所以，上述裂变径迹年龄分别相当于～250℃和～100℃时的年龄值；锆石和磷灰石年龄所记录的两个构造期，实际上是相同构造热事件在进入不同温度时段的年龄。
两个构造期的持续时限：无论锆石年龄还是磷灰石年龄，反映的两个构造期持续时限基本一致。早期为243～189Ma（锆石年龄）和160～100Ma（磷灰石年龄），持续时间为54～60Ma；晚期为189～155Ma（锆石年龄）和100～62Ma（磷灰石年龄），持续时间为34～38Ma。
两个构造期间隔时限：即锆石和磷灰石裂变径迹所反映构造期的间隔时限。由于早期是243～189Ma（锆石年龄）和160～100Ma（磷灰石年龄），晚期为189～155Ma（锆石年龄）和100～62Ma（磷灰石年龄），所以，243-160=83Ma，189-100=89Ma，155-62=93Ma。因此，两期构造活动的间隔时限，应从早期的83～89Ma，变为晚期的89～93Ma。
（三）冷却速率与隆升速率
从构造早期至晚期：早期构造活动和晚期构造活动相隔时限分别83～89Ma和89～93Ma，平均为86Ma和91Ma。锆石和磷灰石裂变径迹封闭温度约分别为250℃和100℃，故二者温度差为150℃。因此，早期构造活动冷却速率为150℃/86Ma=1.74℃/Ma，若取平均地温度33℃/km，则相当于隆升速率52.8m/Ma。晚期构造活动冷却速率为150℃/91Ma=1.65℃/Ma，或49.9m/Ma。从构造晚期至现今：晚期构造活动的最小年龄为62Ma，磷灰石裂变径迹封闭温度为100℃，现今地表温度年平均约15℃，温度差为100-15=85℃。据此计算，冷却速率为85℃/62Ma=1.37℃/Ma或41.5m/Ma。因此，锆石和磷灰石裂变径迹所记录的时代以来，即从243Ma至今，平均冷却速率为（1.37～1.74）℃/Ma或41.5～52.8m/Ma，从早到晚有变小的趋势，但总体上变化不大。
若采取样品温差法计算，样品TS81锆石和磷灰石裂变径迹年龄分别为173Ma和80Ma，年龄差为93Ma，温度差为150℃，则在173～80Ma期间的冷却速率为1.61℃/Ma或48.9m/Ma。类似地，TS105年龄为219Ma和134Ma，则速率为1.77℃/Ma或53.5m/Ma；TS87年龄为184Ma和80Ma，速率为1.88℃/Ma或56.8m/Ma；TS97年龄为155Ma和63Ma，速率为1.63℃/Ma或49.4m/Ma。可见，在类似的时段内，该计算结果与上述方法基本一致。
（四）断裂带的控制作用
图1-4-7是锆石裂变径迹年龄与样品距离关系图，表明以巴寨断裂（F2）和特斯巴汗断裂（F6）为界，样点具有明显的正相关性，即在断裂带附近，样品年龄较小；向南逐渐远离断裂带，则样品年龄逐渐变大。本区磷灰石裂变径迹年龄与样品距离关系图亦有同样的趋势（袁万明等，2004）。
由此我们认为，巴寨断裂（F2）和特斯巴汗断裂（F6）对本区构造演化具有明显控制作用，尤其是Tesbahan断裂带的作用，以往重视不够。这样的变化趋势，可能与断裂带在陆内造山之后，断层面向南倾有关。在野外也曾见到多处断裂面向北倾的露头。
四、结论
新疆阿尔泰西段19个锆石裂变径迹样品年龄为155～243Ma，其中明显可分为155～189Ma和189～243Ma两组，并分别对应两个连续的构造活动期。早期与新疆北部大陆从二叠纪（～250Ma）开始隆起，形成非造山花岗岩有关；晚期与区内中生代早期构造岩浆和变质热事件活动有关。与之相对应，磷灰石裂变径迹年龄的两个构造期为62～100Ma和100～160Ma。
图1-4-7 锆石裂变径迹年龄、样品垂直区域断裂带距离、主要断裂带之间的关系
F1—额尔齐斯（Ertix）断裂，F2—特斯巴汗（Tesbahan）断裂，F3—库尔提（Kulti）断裂，F6——巴寨（Basei）断裂
早期和晚期构造期持续时限分别为54～60Ma和34～38Ma。两期构造活动的间隔时限，从早到晚由83～89Ma变为89～93Ma。
从243Ma至62Ma，平均冷却速率为1.744℃/Ma；从62Ma～0，平均冷却速率为1.371℃/Ma。
样品年龄与距特斯巴汗断裂（F2）和巴寨断裂（F4）的距离明显正相关，即在断裂带附近，样品年龄较小；向南逐渐远离断裂带，则样品年龄逐渐变大，这可能与断裂带在陆内造山之后，断层面向南倾有关。以往的磷灰石裂变径迹研究亦有同样的特征。
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（袁万明，董金泉，保增宽，安银昌）
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