华北板块中部晚二叠世-早三叠世砂岩碎屑锆石U-Pb定年及物源判别

摘要

华北板块陆内盆地晚二叠世-早三叠世地层沉积物的物源一直存在较大争议.对华北板块中部鄂尔多斯盆地东缘(山西柳林县)上二叠统孙家沟组(2个)和下三叠统刘家沟组(2个)以及沁水盆地(山西沁水县)上二叠统孙家沟组(1个)地层砂岩样品进行了全岩地球化学分析和碎屑锆石LA-MC-ICPMS U-Pb年龄测定.364个单颗粒锆石中,古生代碎屑锆石约占21%,具有~275 Ma(218~333 Ma,65颗)和~431 Ma的两个峰值年龄(368~442 Ma,10颗);前寒武纪碎屑锆石约占79%,具有明显的~1888 Ma(1562~2222 Ma,178颗)和~2529 Ma(2253~3167 Ma,111颗)两个峰值年龄.在前人研究基础上,采用最年轻单颗粒年龄(YSG)和最年轻的碎屑锆石加权平均年龄(TuffZirc)限定地层最大沉积年龄的方法,确定刘家沟组的2个样品沉积下限年龄为253±7 Ma和250±7 Ma,孙家沟组3个样品沉积下限分别为256±7 Ma(MSWD=1.1,n=31)、264±11 Ma(MSWD=4.3,n=7)、250±6 Ma(MSWD=3.6,n=6),与二叠系-三叠系沉积界限年龄251.0±0.4 Ma相接近,其中研究区刘家沟组砂岩的地质时代应归属于早三叠世,孙家沟组砂岩应归属于晚二叠世,并进一步推测华北山西地区孙家沟组沉积时代北部早于南部.根据研究区晚二叠世-早三叠世沉积环境和构造背景分析,以及潜在物源区年龄图谱对比,结合古水流野外分析结果,判别刘家沟组和孙家沟组砂岩中的前寒武纪碎屑锆石物源区为华北板块的变质基底,早古生代碎屑锆石主要来源于兴蒙造山带南缘的早古生代侵入岩,晚古生代碎屑锆石主要来源于内蒙古隆起的晚古生代侵入岩.