北祁连俯冲杂岩带前寒武纪岩系组成及时代

3.1.4　北祁连俯冲杂岩带前寒武纪岩系组成及时代

北祁连造山带前寒武系以大小不一的残块镶嵌于早古生代火山岩系之中，被认为是飞来峰（许志琴等，1994）、滑覆体（冯益民，1998）或陆壳残块（左国朝等，2002）。残块主体由北大河岩群结晶岩系组成，其次为分布在镜铁山、托勒山北坡，镶嵌在北大河岩群内的浅变质岩系。这些陆壳残块曾分别被划归于前长城系到青白口系。这些残块在北祁连构成了10个构造地层单位（左国朝等，2002）。根据前人对区域地层研究对比的结果，北大河岩群与中祁连野马南山岩群可以类比，朱龙关群与党河群、兴隆山群类似，大柳沟群与龚岔群基本可以类比。镜铁山群相当于朱龙关群的中部和上部（夏林圻等，2000）。

3．1．4．1　北大河岩群

北大河岩群主要分布于北祁连，是北祁连造山带西段最古老的变质结晶岩系（图3-4）。北大河岩群在北祁连构造带内部主要呈3条宽窄不同的微陆块形式残存于北祁连造山带内部，其中北带西起鱼儿红东山，经石油河至祁连山主峰北麓一带分布，该微陆块长达160km，宽约14km；中带西起石油河脑至吊大坂一带分布，长达60km，最宽处为10km，呈菱形短轴状；南带西起香毛山南柳沟峡经黑大坂至二指哈达大坂一带分布，东西长达160km。另外，在野马滩一带北大河岩群呈大小不一的块体残存于中祁连隆起带上（付国民等，2005）。其中镜铁山矿区以北狼尾山一带发育较好，南段以含石墨大理岩为主夹云母片岩；北段由变粒岩、黑云母片岩及斜长角闪岩组成。地层普遍受到绿帘角闪岩相变质，具固态流变特征的紧闭褶皱和钩状无根褶皱发育。左国朝等（2002）根据加里东期花岗岩侵位于北大河岩群和下奥陶统阴沟群的事实，确认该带应为原地系统。毛景文等（2003）采集北大河岩群6件样品，获得Sm-Nd等时线年龄（1980±0．27）Ma，将其归于古元古代。

图3-4　祁连山西段北大河岩群分布略图
（据付国民等，2005）

1﹒上古生界新生界；2﹒下古生界；3﹒中上元古界；4﹒下元古界北大河岩群；5﹒龚岔口构造带；6﹒变橄榄岩；7﹒花岗岩；8﹒山峰；AEF﹒阿尔金断裂；JTF﹒金塔断裂

李怀坤等（2007）最近对吊大坂土大坂之间的北大河岩群白云母石英片岩碎屑锆石SHRMPU-Pb年龄测定，获得了26个锆石U-Pb年龄数据，显示较宽的年龄谱范围（863—3035Ma，²⁰⁷Pb²⁰⁶Pb表面年龄）。阴极荧光图像显示锆石为不同来源锆石，Th、U含量及Th／U比值具有较大的变化范围。在总共测定的26个锆石微区同位素年龄数据中，包括1个3035Ma数据点、1个2810Ma左右数据点、3个2620Ma左右数据点、1个2457Ma左右数据点、7个1400—1700Ma数据点、1个863Ma的数据点，12个1800Ma左右的数据点。所测定的碎屑锆石年龄在1800Ma左右的12个，多数内部具有清楚的振荡生长环带结构、较高的Th／U比值（＞0．2）的岩浆锆石，其中6个点拟合不一致上交年龄为（1806±18）Ma，代表蚀源区1800Ma左右的岩浆事件年龄。年龄在1400—1700Ma的7个锆石也多具有内部振荡生长环带、具有较高的Th／U比值（0．25～1．19），也同样反映蚀源区岩浆事件。863Ma锆石为变质增生壳，具有高U含量（740×10－6）和低Th／U比值（0．06），代表变质事件。2457Ma的锆石内部无环带、萤光图像很暗，具有很高的U含量（1076×10－6）和很低的Th／U比值（0．04）为变质成因锆石，其年龄应为蚀源区变质年龄。另外3个保留振荡生长环带、Th／U比值较高岩浆锆石显示2810Ma、3035Ma、2624Ma，为中新太古代年龄。李怀坤等（2007）将最年轻的锆石年龄863Ma解释为北大河岩群的变质年龄，据此推断北大河岩群地层应在该年龄之前形成，将地层形成时间限定在最小碎屑锆石年龄1400Ma之后和变质年龄863Ma之前，即中新元古代。在柳沟峡地区北大河岩群解体出的片麻状花岗岩单颗粒锆石U-Pb年龄数据介于1293—1347Ma，谐和上交年龄（1467±74）Ma（郭力宇等，2002），年龄数据也集中于中元古代。考虑到北大河岩群可能为不同构造岩片的拼合体，不同部位可能在形成时间和构造性质上都可能存在一定差异，将北大河岩群置于古中元古代应该是比较合适的。

3．1．4．2　朱龙关群

朱龙关群由下岩组含铁复理石建造和上岩组碳酸盐岩火山岩建造或火山岩复理石建造组成，与镜铁山群呈平行不整合或角度不整合接触。下岩组是走廊南山与托莱山之间主要含铁地层之一。其呈北西西南东东向展布在走廊南山镜铁山矿区南侧吊大坂、朱龙关河及托莱山北坡一带，出露典型的蛇绿岩套组合。北大河以西地区与北大河岩群为断层接触，呈狭长带状挟持于北大河岩群片岩、角闪岩、大理岩、片麻岩等结晶岩系之间；北大河以东地区，以较宽带状向东呈喇叭状散开。在托莱山分水岭处分别与北大河岩群结晶岩系和奥陶系、石炭系呈断层接触。在托莱山北坡被大柳沟群白云质大理岩所超覆。

朱龙关群和镜铁山群是1974年甘肃省地质局第二地质测量队在1∶20万祁连山幅区调时所建立，并将其分别划归长城系和蓟县系。朱龙关群在敖油沟地区出露最为完整：下部为拉斑玄武质火山岩夹白云岩，中部为浅变质碎屑岩含铁矿层，上部为白云岩、碱性玄武质火山岩。下部火山岩系顶部有辉绿岩墙侵入，并发育超基性岩体，构成蛇绿岩组合。敖油沟蛇绿岩是祁连发现最早的蛇绿岩之一，王荃（1976）、肖序常（1978）、冯益民（1996）、毛景文和张招崇（1997）先后对此开展过研究工作。该蛇绿岩组合主要由变质橄榄岩单元、辉长岩辉长闪长岩组成的堆积单元和基性熔岩单元组成，形成于小型洋盆扩张脊环境（张招崇等，1998）。毛景文等（1997）对敖油沟地区朱龙关群下部辉绿岩墙单颗粒锆石U-Pb定年分别获得（1840±2）Ma、（1786±2）Ma、（1784±2）Ma的年龄数据。张招崇等（2001）对同样的样品采用SHRIMP测年方法进一步获得4组年龄数据（2651±19）Ma、（1777±28）Ma、（1446±26）Ma和（507±9）Ma，并将（1777±28）Ma年龄数据解释为锆石结晶年龄，其余年龄数据分别解释为捕获基底锆石继承年龄和遭受两次变质的年龄，且据此将朱龙关群的形成时代归为中元古代早期。对柳沟峡属于朱龙关群上部层位，单颗粒锆石U-Pb给出3个年龄数据分别为（733±7）Ma、（738±4）Ma、（604±6）Ma（毛景文等，1997），指示其为新元古代晚期的南华纪。由于朱龙关群与北大河岩群并未见到二者的实际接触关系，仅据北大河岩群变质程度较深推断其下伏于朱龙关群之下。

对张招崇等（2001）获得的敖油沟辉绿岩锆石SHRIMPU-Pb年龄数据所代表的地质意义，李怀坤等（2007）给出了不同的解释。李怀坤认为前3组年龄数据为继承锆石的年龄，（507±9）Ma为辉绿岩的成岩年龄。这种解释得到了新近在敖油沟蛇辉长岩锆石SHRIMP-U-Pb年龄（503±6．4）Ma的支持，两者在误差范围内完全一致（相振群等，2007）。因此，李怀坤等（2007）提出朱龙关群蛇绿岩的形成时代应为503—507Ma，即为中晚寒武世的产物。

与辉绿岩或辉长岩的锆石年龄数据不同，熬油沟玄武岩样品给出的Sm-Nd年龄数据则主要为古中元古代。在敖油沟朱龙关群下部辉石玄武岩、基性熔岩Sm-Nd等时线测年，分别获得等时线年龄（2349．4±158）Ma、（1780．7±50）Ma（夏林圻等，2001）。甘肃省地质调查院在托勒峡谷所测PM301剖面采集5个玄武岩样品Sm-Nd测定结果，样品虽不构成等时线，但TDM年龄数据值介于（1709±14）—（2060±8）Ma，除1个样品为古元代年龄外，其余为中元古代，与辉长岩锆石年龄数据存在明显差异。玄武岩Nd模式年龄可作为地层形成时间的上限，也就是说地层应新于1．7Ga。显然，除侵入岩之外的朱龙关岩群地层应主要形成于中元古代。辉绿岩和辉长岩则可能是朱龙关岩群形成后的另一期构造热事件的产物。

3．1．4．3　镜铁山群

镜铁山群主要分布在北祁连西段的走廊南山南坡与托莱山北坡，由上部碳酸盐岩建造和下部含铁复理石建造组成。其时代归属争议颇大，20世纪60年代1∶20万区调及铁矿普查都将其归为中寒武统。20世纪70年代，1∶20万祁连山幅地质图根据大理岩所产叠层石组合及其区域地层接触关系，将其置于蓟县系。20世纪90年代初，杨化州等（1991）将原祁连山幅朱龙关群、镜铁山群、大柳沟群、白杨沟群认定为同期异相沉积，全部归到震旦系。在夹皮沟北山可见镜铁山群覆于朱龙关群之上，呈平行不整合接触，故将其归于蓟县系（《甘肃区域地质志》，1989），而夏林圻等（2000）根据岩石学研究，镜铁山群在岩性、层位和时代上相当于朱龙关群的中部和上部。杨合群等（1999）在镜铁山群下部铁矿层碧玉岩测得Sm-Nd等时线年龄（1309±80）Ma，但等时线样品点分布不均，仅相当于3点或4点等时线，所得年龄数据的精度和可靠性不高，其形成时代尚需进一步确定。

3．1．4．4　大柳沟群

大柳沟群相当于中祁连的龚岔群，与镜铁山群大部分为断层接触，仅在白杨沟脑、小柳沟和夹皮沟北山等地呈角度不整合接触，主要分布在班赛尔山南坡及以西地区。该群由下、中、上3个岩组组成。下岩组出露于大柳沟沟脑、托莱山北坡及朱龙关河小泉们一带，呈角度不整合于镜铁山群和朱龙关群之上，与下伏地层为超覆关系。由底部不稳定砾岩，下部结晶灰岩、杂色泥质灰岩、板岩、砂岩，上部灰岩、灰黑色巨厚层、块状白云质灰岩夹黄色泥质灰岩组成。中岩组为灰紫色、紫红色厚层状富钾泥灰岩、碎屑灰岩、含叠层石白云质灰岩、角砾状白云岩、安山玄武岩透镜体、泥质板岩、黑色碳质板岩、含铁石英砂岩等组成，以大柳沟小柳沟一带出露最好。上岩组为杂色粉砂质板岩、粉砂岩、玄武岩、泥灰岩、含叠层石白云质灰岩、白云岩、灰黄色泥灰岩，灰绿色板岩、砾岩透镜体，以小柳沟和白土湾一带出露最好。该群目前暂归于新元古代青白口纪，总体反映该期构造处在相对稳定阶段。

3．1．4．5　白杨沟群

白杨沟群与下伏大柳沟群为角度不整合接触。下岩组为一套与冰川活动有成因联系的岩类。

下部为灰紫色粗巨砾岩，由灰、灰白色及紫红色泥质灰岩、砂质灰岩、结晶灰岩、白云岩及少量石英砂岩、板岩砾岩组成。中部为片状砾岩，含巨砾和漂砾。上部为灰色角砾岩夹灰紫色砂质板岩与结晶灰岩，磨圆度与分选性都很差。该冰碛岩组横向变化很大，由东往西片状砾岩可变为粗巨砾岩夹层，至二道沟一带，不见角砾岩和片状砾岩。上岩组主要是碎屑岩硅质岩建造，由灰、灰白色钙质千枚岩夹灰岩透镜体、硅质灰岩和石英砂岩等岩石组成。根据砾岩特征及岩石组合，时代应属南华纪。