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五河岩群殷家涧岩组变质火山岩夹层锆石U-Pb年龄及地质意义

更新时间:2016-07-05

0 引言

蚌埠隆起区位于华北陆块东南缘,区内广泛出露早前寒武纪变质结晶基底,主要包括新太古代~古元古代五河岩群上、下亚群、凤阳群及少量的古元古代花岗(片麻) 岩(图1),其中以五河岩群出露范围最广;做为华北陆块东南缘变质基底的重要组成部分,五河岩群长期以来受到了广大地质学者们的关注,尤其近年来,于蚌埠地区获得了一系列年龄数据,其中TTG片麻岩年龄主要集中在~2.8~2.45Ga,变质钾长花岗岩年龄~2.1Ga;碎屑锆石年龄范围主要分布在~3.0~1.8Ga,峰值年龄约~2.5Ga、~2.1Ga。这些年龄数据分布范围广,差别较大,造成了对于五河岩群上、下亚群的形成时间、沉积时限等问题一直存在较大争议[1~3]。鉴于此,本次工作选取五河岩群上亚群殷家涧岩组中变晶屑凝灰岩夹层进行了LA-ICP-MS锆石 U-Pb年代学研究,对五河岩群上亚群的沉积时限予以限定。

1 区域地质概况

研究区位于郯庐断裂带以西约60km,距大别造山带北端约 300km (图1) 。区内变质表壳岩系主要出露在五河到凤阳一带,以五河岩群、凤阳群为主。五河岩群主体为一套复理石-火山建造,主要由酸性、中基性-超基性火山岩、凝灰岩和杂砂岩、泥灰质岩石及少量铁质碧玉岩组成。《安徽省地质志(修编)》[4]依据五河岩群岩组间变质程度、变形强度的差异,将岩群分为上、下亚群,下亚群自下而上分为西堌堆岩组、庄子里岩组和峰山李岩组;上亚群自下而上分为小张庄岩组和殷家涧岩组;下亚群普遍与TTG片麻岩共生,并共同经历了角闪岩相的区域变质作用,局部含麻粒岩相的高级变质岩;上亚群变质表壳岩系不与TTG片麻岩共生,且变质程度较浅,为低绿片岩相。

为了分析动车组在高速交会时的动力学特性,首先建立了某型动车组的整车动力学模型。在该模型中,考虑了空气弹簧的气动流体力学特性;抗蛇行减震器考虑成非线性力元;轮轨间的蠕滑力采用Kalker简化理论(FASTSIM)进行计算;轨道激励选取京津城际高铁轨道谱;整车模型视为多刚体系统,共42个自由度;每个刚体的动力学计算方程如下

图1 蚌埠地区地质略图(据刘贻灿等,2015[5]修改) Fig.1 Geological sketch map of the Bengbu area (modified after Liu Yi-can et al.,2015[5])

本次工作的研究对象为殷家涧岩组,以凤阳县殷涧镇老青山剖面为代表,岩性为一套灰、灰白色中厚—块层状变石英角斑岩、变石英角斑质凝灰熔岩,白云石英片岩及深绿色中厚层—块层状绿帘斜长角闪岩、绿帘石岩夹玫灰色石英岩、绢云石英片岩,顶部为灰白色石英岩;剖面未见底,属滨海相陆源碎屑与双峰式火山岩组合;在凤阳县周圩一带,岩性主要为双峰式变火山岩[6]。殷家涧岩组原岩总体属陆源碎屑及细碧角斑岩建造。然而,也有学者认为殷家涧组为一套陆相喷发的火山岩建造,代表大陆裂谷早期拉张环境的产物,并结合白云母K-Ar年龄1650Ma 认为殷家涧组不属于五河群[7]。因此,对于殷家涧岩组的沉积时限及归属,仍存在较大争议。

2 样品野外特征

本次工作采样地点位于凤阳县殷涧镇东南约10km白云山北部一处影视城内,样品采自五河岩群上亚群殷家涧岩组中似层状变晶屑凝灰岩夹层,夹层出露厚度15~20m,产状138°<24°,上下层位均为灰白色中厚层石英岩;变晶屑凝灰岩沿走向出露约150~200m,两侧为残坡积物掩盖。岩石呈砖红色、暗紫色(图2),变凝灰质结构,块状构造,由晶屑(15%~20%),凝灰质(75%~80%)组成;晶屑主要为灰白色长石及少量石英,多呈棱角状-不规则状,长轴1~5mm;岩石表面发育较多孔洞,推测由晶屑脱落形成;在区域变质作用影响下,岩层发育硅化,岩石中孔洞具较为明显的压扁拉长现象并呈似定向排列。所取样品编号为HJYSC-1。

图2 变晶屑凝灰岩野外露头特征 Fig.2 Outcrop characteristics of metacrystalline tuff in the field

3 锆石U-Pb测年结果

由此可见,五河岩群上、下亚群的沉积时间存在很大间隔,结合上、下岩群在变质程度及变形强度方面的较大差异,虽然在区域上未见两者之间接触关系,但在两者之间应存在着较大的构造界面。

在公路路基加宽工程施工期间,企业未能编制完善的质量管理与控制方案,缺乏综合性与系统化的管理机制与模式,未能统一施工质量与强度标准,缺乏可行性的施工依据。且在施工过程中,企业未能开展构造物的管理工作,很容易引发新旧路基之间的稳定性问题,难以提升整体结构拉应力与承载力,严重影响公路路基结构的综合荷载效果。

前人对蚌埠地区早前寒武纪地质体进行了较为详细的年代学研究,取得了较多的研究成果。其中获得的五河岩群下亚群内变铁镁质岩年龄主要为~2.55~2.4Ga;碎屑锆石年龄值分布在~3.0~2.3Ga,峰值年龄约~2.5Ga;与下亚群变质表壳岩系紧密共生的TTG片麻岩成岩年龄为~2.55~2.4Ga[1-3];表明五河岩群下亚群形成时间应>2.4Ga。

图3 变晶屑凝灰岩中锆石阴极发光图像测试点号、年龄( Ma)值已标出 Fig.3 Cathode luminescence image of zircon from metacrystalline tuff (test point number and age (Ma) value have been marked)

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而上亚群中仅见报道碎屑锆石年龄,缺少能准确限定其形成时间的年代学数据年龄;碎屑锆石年龄值范围为~2.7~1.8Ga,峰值年龄约~2.5Ga,~2.1Ga,与下亚群碎屑锆石年龄值相比明显较新[1]。此外,五河县以南约10km出露古元古代花岗岩体为庄子里岩体和磨盘山(或称石门山) 岩体,二者分别出露庄子里村南部和石门山镇北部,均位于郯庐断裂带内(图1);二者岩性相似,由钾长花岗(片麻)岩组成;锆石年代学研究表明,两岩体继承锆石的年龄在2.48Ga,侵位年龄在2.10~2.06Ga[8],与五河岩群上亚群中碎屑锆石~2.1Ga的年龄峰值对应,代表着蚌埠地区存在一期~2.1Ga的构造-岩浆-热事件。

图4 变晶屑凝灰岩锆石 U- Pb 谐和图和加权平均值 Fig.4 LA-ICP-MS U- Pb concordia and weighted mean values of metacrystalline tuff zircons

4 讨论及地质意义

第一组年龄:有5个点,年龄为2843~3009Ma,属于新太古代。锆石Th元素含量为17.5×10-6~283×10-6,U元素含量为59.1×10-6~249×10-6,Th/U比值为0.3~1.14。本组年龄测试的均为锆石内核,为岩体的继承性年龄。

第二组年龄:有13个点,年龄为2102~2200Ma,属古元古代。锆石T h元素含量为7 8.9×1 0-6~408×10-6,U元素含量为145×10-6~400×10-6,Th/U比值为0.49~2.07,锆石内部呈弱分带或震荡环带结构,应为岩浆成因锆石。在谐和图上(图4),大部分点落在谐和线上,其权重平均年龄为2140±17Ma。该组年龄代表岩石的成岩年龄。

国际上常用火山凝灰岩中岩浆锆石的同位素年代学结果约束沉积地层的精确时代[9]。本次研究通过LA-ICP-MS U-Pb法测定五河岩群上亚群殷家涧岩组中变晶屑凝灰岩夹层的成岩年龄为2140±17Ma;首次准确限定五河岩群上亚群的沉积时限在~2.1Ga左右,为古元古代中期。

样品中挑选的锆石在透射光下主要呈无色透明状,锆石颗粒晶形变化较均匀,基本为长柱、浑圆状或不规则状,锆石的晶形呈半自形-他形,长轴50~200μm,短轴在35~100μm,长宽比值介于1∶1~3∶1。锆石阴极发光图像显示(图3),锆石内部特征主要为核边结构、弱分带或震荡环带结构。

样品共测试分析了锆石35颗,数据点35个:包括20个谐和年龄数据,15个不谐和年龄数据。可用年龄数据可分为2组:

良肢位是为了保持肢体的良好功能而将其摆放在一种体位或姿势,是从治疗护理的角度出发而设计的一种临时性体位,能有效的固定偏瘫后的关节,也能预防患者在以后的生活中出现病理性运动模式[4]。通过早期对脑卒中偏瘫患者进行良肢摆放,发现可以有效的缓解患者的肌肉紧张,使患肢肌肉处于放松的状态,减少了患肢肌肉发生痉挛的机率,促进患肢的血液循环,有效预防偏瘫后遗症的发生,提高了患者治疗的积极性和患者的生活质量,增加了患者的护理服务满意度,使护患关系变得更加和谐,也让患者恢复了自信,较少了患者焦虑、抑郁的心里状态,对未来生活充满希望。

5 结论

(1)殷家涧岩组中所夹变晶屑凝灰岩成岩年龄为2140±17Ma,代表了殷家涧岩组的形成时间;准确限定了五河岩群上亚群的沉积时限为古元古代中期。结合庄子李岩体、磨盘山岩体等古元古代变质钾长花岗岩的成岩年龄,表明蚌埠-五河地区存在着~2.1Ga的构造-岩浆-热事件。

(2)破胶剂投加量确定。取3号样品加入不同浓度AP破胶剂,考察破胶后脱水率、COD去除率、色度,试验结果见表3。通过数据分析可以看出,随着AP破胶剂加量的增加,整个破胶效果变好,当破胶剂加量达到2.0%时,破胶后各项指标均达到较好的效果,再增加破胶剂投加量,破胶效果变化不大,因此,选择破胶剂加量为2.0%。

(2)五河岩群上、下亚群在形成时间、变质程度、变形强度等方面存在着明显差异,推测两者之间应存在较大的构造界面。

参考文献:

[1]Liu Chaohui, Zhao Guochun, Liu Fulai, Cai Jia.The southwestern extension of the Jiao-Liao-Ji belt in the North China Craton:Geochronological and geochemical evidence from the Wuhe Group in the Bengbu area[J].Lithos,2018.:304~307,258~279.

[2]王安东.华北克拉通东南缘前寒武纪变质基底及深源包体的岩石地球化学和同位素年代学研究[D].合肥: 中国科学技术大学,2012: 1~159.

[3]王娟.皖北蚌埠隆起区变质基底的变质属性、时代及其地质意义[D].合肥:合肥工业大学,2014: 1~65.

[4]安徽省地质调查院.安徽省地质志修编[R].2013.

[5]刘贻灿,王程程,张品刚, 聂佳珍.华北东南缘前寒武纪下地壳的生长和变质演化[J].岩石学报,2015,31(10):2847~2862.

[6]安徽省地质调查院.中华人民共和国区域地质调查报告(1:250000)蚌埠市幅.[R].2011.

[7]涂荫玖.江淮地区北部晚太古宙TTG质片麻岩[J].安徽地质,1994,4(4) : 15~23.

[8]杨德彬, 许文良, 裴福萍, 王清海.蚌埠地区古元古代钾长花岗岩的成因:岩石地球化学、锆石U-Pb年代学与Hf同位素的制约[J].地球科学——中国地质大学学报, 2009,34(1):148~164.

[9]周明忠,罗泰义,李正祥,等.遵义牛蹄塘组底部凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义[J].科学通报,2008,53(1):104~11.

钟华明,王翔,邓佳良
《安徽地质》 2018年第4期
《安徽地质》2018年第4期文献

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