李錦軼+劉建峰+鄭榮國+馮乾文+鄭培璽+朱志新+王勵(lì)嘉+張曉衛(wèi)+宋彪

摘要：塔里木盆地西北緣柯坪地區(qū)玄武巖由夾于二疊紀(jì)沉積巖系中的兩套玄武巖組成，被普遍認(rèn)為是塔里木大火成巖省的組成部分。對其噴發(fā)時(shí)限，目前有270～290 Ma和290 Ma前后兩種認(rèn)識。這些認(rèn)識不僅在時(shí)限上存在明顯差別，也與該區(qū)現(xiàn)在被廣泛接受的地層劃分方案不協(xié)調(diào)。針對這一問題，采用碎屑鋯石定年方法，對采自3個(gè)剖面不同層位7個(gè)砂巖樣品的碎屑鋯石進(jìn)行了LAICPMS UPb定年，結(jié)合已有其他資料，試圖通過限定夾有玄武巖的碎屑巖沉積時(shí)代，間接探討該區(qū)玄武巖噴發(fā)時(shí)限。采自下部玄武巖之下的3個(gè)碎屑巖樣品都含有數(shù)量可觀的年齡介于275～290 Ma的碎屑鋯石， 指示其沉積時(shí)代不早于早二疊世晚期；采自下部玄武巖中陸源碎屑巖夾層的1個(gè)砂巖樣品，除了含有20粒年齡介于280～290 Ma的碎屑鋯石外，還含有11粒年齡介于270～279 Ma的碎屑鋯石；采自兩套玄武巖之間陸源碎屑巖的3個(gè)砂巖樣品都含有大量年齡介于260～280 Ma的碎屑鋯石。這些碎屑鋯石的年齡表明，柯坪地區(qū)夾有玄武巖的二疊紀(jì)地層沉積時(shí)代不會(huì)早于早二疊世晚期，很可能是中二疊世至晚二疊世早期。因此，該區(qū)的這些沉積巖所夾玄武巖不可能是在早二疊世期間噴發(fā)的?？紤]到這些碎屑鋯石從結(jié)晶經(jīng)過隆升剝蝕搬運(yùn)再到沉積需要一定的時(shí)間，以及兩套玄武巖之間和上部玄武巖之上的沉積巖中所含的古生物化石，推測柯坪地區(qū)玄武巖噴發(fā)時(shí)限可能為中—晚二疊世。這些資料揭示出，塔里木盆地西北緣柯坪地區(qū)玄武巖的噴發(fā)時(shí)限有可能與峨眉山玄武巖是大致相同的。

關(guān)鍵詞：大地構(gòu)造；二疊紀(jì)；玄武巖；地層；碎屑鋯石；噴發(fā)時(shí)限；柯坪地區(qū)；塔里木盆地

中圖分類號：P588.14+5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： Permian basalts in Keping area， the northwestern margin of Tarim Basin， as part of Tarim large igneous province， consist of two interlayers in Permian sedimentary sequences. Up to now， there are two different viewpoints on the eruptive timing of those basalts in publications， one is 270290 Ma， another one is about 290 Ma， which are controversial each other and discordant with biostratigraphy of the area. The eruptive timing of the basalts based on the sedimentary ages of Permian strata holding these basalts， which are constrained by detrital zircon dating data of 7 samples from 3 sections obtained by LAICPMS zircon UPb dating method， was discussed. Three sandstone samples from sedimentary sequences under the lower basalts contain a moderate numbers of zircons with the ages of 275290 Ma， implying that the oldest deposition age of the sandstone is not earlier than the late of the Early Permian. One sample （Kp101） from the sedimentary interlayer of the lower basalts contains 11 younger zircons with the ages of 270279 Ma， and 20 grains with the ages of 280289 Ma among 94 zircons. Three samples from sedimentary sequences between lower and upper basalts yield a big number of zircons with the ages of 260280 Ma. These younger detrital zircon ages show that the depositing timing of Permian strata holding the basalts in Keping area is not early than the late of Early Permian， probably from Middle Permian to the early of Late Permian. Thus， it is impossible that the eruption of basalts in the area took place during Early Permian. Considering the fossils in the sedimentary sequences between two layers of basalts and above the upper basalts， and the long time from crystallisation through uplifting， denudation， and transportation to deposition of the detrital zircons， it is speculated that the eruption of basalts in Keping area took place in MiddleLate Permian， which means that the eruption of Keping basalts is possibly simultaneous with Emeishan basalts in South China.

Key words： tectonics； Permian； basalt； stratum； detrital zircon； eruptive timing； Keping area； Tarim Basin

0引言

塔里木盆地西北緣柯坪地區(qū)二疊紀(jì)沉積巖系中所夾的玄武巖，被認(rèn)為是塔里木大火成巖省的一部分[12]。迄今為止，從該區(qū)玄武巖獲得的鋯石年齡為274～292 Ma[37]，全巖ArAr年齡為272～283 Ma[89]。根據(jù)這些同位素年代學(xué)資料，一些研究者認(rèn)為該大火成巖省持續(xù)了10 Ma，柯坪地區(qū)玄武巖是在290 Ma前后噴發(fā)的，巴楚等地區(qū)基性雜巖是在280 Ma前后形成的[911]；而另一些研究人員認(rèn)為該大火成巖省持續(xù)時(shí)間比較長，達(dá)20 Ma，早期287～291 Ma噴發(fā)了巨量玄武巖，晚期272～283 Ma形成了其他類型的面積較小巖漿巖[5]；Yu等則認(rèn)為該大火成巖省巖漿活動(dòng)時(shí)間為288～291 Ma，持續(xù)不超過5 Ma[6]。上述這些認(rèn)識，都把塔里木大火成巖省噴發(fā)時(shí)代置于早二疊世，這與以往地層學(xué)家基于古生物資料認(rèn)為這套碎屑巖夾火山巖的地層時(shí)代主體是中—晚二疊世[12]的結(jié)論差異明顯。另一方面，上述關(guān)于玄武巖噴發(fā)時(shí)代相差10 Ma或20 Ma的認(rèn)識，使得該大火成巖省在時(shí)代上與世界上其他大火成巖省明顯不同。關(guān)于該區(qū)大火成巖省玄武巖噴發(fā)時(shí)限不超過5 Ma的認(rèn)識，雖然不存在這方面的問題，但與其他已有玄武巖年代學(xué)資料相矛盾。這樣，關(guān)于塔里木盆地二疊紀(jì)玄武巖噴發(fā)時(shí)限，就產(chǎn)生了兩個(gè)問題：一是塔里木盆地西北緣玄武巖代表的塔里木大火成巖省噴發(fā)時(shí)限究竟是多少？是270～290 Ma，還是在290 Ma前后？究竟是該大火成巖省在時(shí)限上明顯不同于地球上其他大火成巖省，還是該區(qū)玄武巖的時(shí)代確定有問題？二是夾有這些玄武巖的地層時(shí)代究竟是早二疊世，還是中—晚二疊世？該區(qū)玄武巖真的是在早二疊世期間噴發(fā)的嗎？

針對上述問題，筆者對已有鋯石定年資料進(jìn)行了再研究。研究發(fā)現(xiàn)：①不同研究人員報(bào)道的同一層位玄武巖年齡相差10～20 Ma，例如，不同研究人員從該區(qū)下部玄武巖分別獲得了290 Ma[6]、292 Ma[4]、288 Ma[7]和275 Ma[3]，從該區(qū)上部玄武巖則分別獲得了279 Ma[5]和289 Ma[6]；②通過對已有年齡資料的鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像分析，發(fā)現(xiàn)盡管這些鋯石晶體特征差別較大，但有一個(gè)共同特征，即與該區(qū)已有砂巖碎屑鋯石和區(qū)域上同時(shí)代花崗質(zhì)巖石中的鋯石類似。這就使我們懷疑這些鋯石是從玄武巖漿中結(jié)晶出來的，還是玄武巖巖漿上升過程中從圍巖中捕獲的？要想回答這一問題，雖然可以對這些定年鋯石的晶體特征進(jìn)行比較研究，但是這樣終究還是不能得出令所有研究者都能接受的結(jié)果。然而，如果能夠找到一種途徑對夾有玄武巖的碎屑沉積巖系的沉積時(shí)代進(jìn)行限定，就可以間接確定這些玄武巖的噴發(fā)時(shí)限。

眾所周知，碎屑鋯石是以碎屑形式賦存在沉積巖中的鋯石，它們的年齡反映的是其物源區(qū)巖石的母巖結(jié)晶或變質(zhì)時(shí)代。一般說來，沉積巖中的碎屑鋯石年齡可以差別很大，成因和來源也很復(fù)雜，其中保存了地殼形成演化的大量信息。但是，在排除沉積以后變質(zhì)變形影響的前提下，沉積巖中最年輕的碎屑鋯石可以給出樣品所在層位沉積巖沉積時(shí)代的下限，這樣就給沉積巖系時(shí)代的確定提供了一種新的約束。基于這一認(rèn)識，本文依據(jù)塔里木盆地柯坪地區(qū)3個(gè)剖面共7個(gè)二疊紀(jì)砂巖樣品碎屑鋯石定年研究獲得的年輕鋯石資料，結(jié)合前人已經(jīng)發(fā)表的碎屑鋯石年齡和古生物資料，探討該區(qū)二疊紀(jì)碎屑巖沉積時(shí)代和該區(qū)玄武巖的噴發(fā)時(shí)限。

1地層基本特征和樣品采集位置

在塔里木盆地西北緣柯坪地區(qū)夾于陸源碎屑沉積巖系中的二疊紀(jì)玄武巖，包括下部玄武巖兩層、上部玄武巖6層，兩套玄武巖之間為厚度大于1 000 m的陸源碎屑巖夾灰?guī)r。出露在該區(qū)不同地點(diǎn)的二疊紀(jì)碎屑巖被命名為不同的巖石地層單位：出露在新疆柯坪縣城以北地區(qū)印干山一帶的二疊紀(jì)地層，自下而上劃分為康克林組、庫普庫茲滿組、開派茲雷克組和沙井子組；出露在印干山以南柯坪塔格和衣木干他烏等地的二疊紀(jì)地層，自下而上劃分為康克林組、巴立克立克組和卡侖達(dá)爾組。在早期文獻(xiàn)中，康克林組被置于晚石炭世，其上的地層都被置于早二疊世[13]。隨著地質(zhì)資料的積累以及石炭系和二疊系界線的重新確定，康克林組的時(shí)代被置于石炭紀(jì)末期至二疊紀(jì)早期或者置于早二疊世早期，其上原來劃分的早二疊世地層相應(yīng)向上移動(dòng)，被置于早二疊世晚期[14]。在最新的文獻(xiàn)中，基本上都采用了Chen等的劃分方案[12]，即把康克林組置于早二疊世早期，把其余各組地層置于早二疊世晚期至晚二疊世早期。根據(jù)新發(fā)現(xiàn)的古生物化石資料，沙井子組上部被改置于晚白堊世或新生代早期，下部仍為晚二疊世，二者之間為平行不整合[1516]。根據(jù)玄武巖發(fā)育情況及巖石組合，筆者認(rèn)為印干山以南的二疊紀(jì)地層中的巴立克立克組大體相當(dāng)于印干山一帶的庫普庫茲滿組，其上的卡侖達(dá)爾組則相當(dāng)于開派茲雷克組上部玄武巖之下的沉積巖系。

本研究的砂巖樣品分別采集自柯坪縣城以東地區(qū)的柯坪塔格北段西坡、柯坪縣城以西地區(qū)的衣木干他烏西坡和柯坪縣城以北地區(qū)的印干山東北磷礦廠等3個(gè)地區(qū)。樣品采集的地理位置見圖1。

2分析方法

本文所用的砂巖樣品分別采于不同時(shí)間，鋯石分選在不同實(shí)驗(yàn)室完成。樣品Kp004采于2010年，樣品Kp081a、Kp092、Kp101和Kp074采于2013年，鋯石分選在河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)公司實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；樣品16P01、16P02采于2016年，鋯石分選在河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

樣品的碎屑鋯石定年分析均采用激光剝蝕等離子體質(zhì)譜（LAICPMS）分析技術(shù)。樣品Kp004在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，應(yīng)用GeoLas2005準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent 7500a型ICPMS儀進(jìn)行鋯石UPb定年，激光束斑為32 μm。UPb定年中采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)原理和流程參見文獻(xiàn)[17]。其余樣品均在吉林大學(xué)測試科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行，應(yīng)用COMPExPro型ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent7900型ICPMS儀進(jìn)行鋯石UPb定年，詳細(xì)實(shí)驗(yàn)原理和流程與樣品Kp004相同。對分析數(shù)據(jù)的離線處理，采用ICPMSDataCal軟件[1718]。鋯石樣品的UPb年齡諧和曲線繪制及年齡計(jì)算采用Isoplot 2.49軟件[19]。

3樣品特征與定年結(jié)果

采自塔里木盆地西北緣柯坪地區(qū)不同地點(diǎn)的7個(gè)砂巖樣品中年輕碎屑鋯石UPb年齡（小于290 Ma）分析結(jié)果列于表1，采用的鋯石年齡均為諧和度大于90%的n（206Pb）/n（238U）表面年齡。

實(shí)心五角星為本文采集的砂巖樣品，空心五角星為鄒思遠(yuǎn)等2013年發(fā)表的碎屑鋯石樣品[20]

3.1印干山東北磷礦廠

在柯坪縣城以北地區(qū)的印干山東北磷礦廠出露了SE向緩傾斜的由奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二疊系等組成的一套單斜巖層。其中的二疊系包括下部稱為康克林組的灰?guī)r、上部稱為庫普庫茲滿組和開派茲雷克組的夾有兩層玄武巖的陸源碎屑巖系。根據(jù)在衛(wèi)星影像上的追索，這兩層玄武巖是印干山地區(qū)下部玄武巖在區(qū)域上的延伸（圖2）。鋯石UPb定年樣品分別采自該套玄武巖之下的土黃色砂巖（樣品16P02）、夾于兩層玄武巖間的土黃色砂巖（樣品Kp101）和玄武巖層之上夾于粉砂巖中的灰白色細(xì)砂巖（樣品Kp092）。前兩個(gè)樣品采集層位屬于庫普庫茲滿組，后面一個(gè)樣品所在層位屬于開派茲雷克組下部。

對從樣品16P02中分選出的105粒鋯石進(jìn)行UPb定年分析，鋯石年齡的諧和度均大于90%。其中有19粒鋯石年齡小于290 Ma，包括1粒278 Ma、18粒282～289 Ma。這些資料顯示，該樣品所在層位的碎屑巖沉積時(shí)代下限有可能不早于280 Ma。

對從樣品Kp101中分選出的102粒鋯石進(jìn)行了UPb定年分析，有94粒鋯石年齡的諧和度大于90%。其中有32粒鋯石年齡小于290 Ma，包括1粒260 Ma、11粒270～279 Ma、20粒280～289 Ma。這些資料顯示，該樣品所在層位的碎屑巖沉積時(shí)代下限有可能不早于270 Ma。

對從樣品Kp092中分選出的102粒鋯石進(jìn)行了UPb定年分析，有98粒鋯石年齡的諧和度大于90%。其中有65粒鋯石年齡小于290 Ma，包括6粒263～269 Ma、22粒271～279 Ma、37粒280～289 Ma。這些資料顯示，該樣品所在層位的碎屑巖沉積時(shí)代下限有可能不早于263 Ma。

上述3個(gè)樣品的碎屑鋯石年齡具有如下分布特征：①自下而上，年輕碎屑鋯石總體數(shù)量不斷增加；②3個(gè)樣品中都含有數(shù)量不等的年齡小于280 Ma的碎屑鋯石，其數(shù)量由下至上明顯增加，有兩個(gè)樣品中還含有年齡小于270 Ma的碎屑鋯石。這些資料顯示，該采樣剖面二疊紀(jì)碎屑巖沉積時(shí)代有可能是中二疊世或更晚，而不是早二疊世。

3.2柯坪塔格北段西坡

在柯坪縣城以東地區(qū)的柯坪塔格北段西坡出露了朝NW向中等傾斜的志留系、泥盆系、石炭系和二疊系，它們被NW向基性巖墻切割。康克林組之上的二疊紀(jì)地層自下而上依次為下部紅色碎屑巖、玄武巖、富含生物化石的灰?guī)r和泥灰?guī)r，以及上部紅色碎屑巖（圖3）。這表明在上部碎屑巖沉積以后，還有幔源玄武質(zhì)巖漿活動(dòng)。通過區(qū)域?qū)Ρ?，該地區(qū)所出露的玄武巖為區(qū)域上兩套玄武巖中的下部玄武巖。3個(gè)用于鋯石UPb定年的碎屑巖樣品分別采自下部紅色碎屑巖（樣品16P01）和上部紅色碎屑巖（樣品Kp004、Kp081a）。在層位上，上述樣品所在地層大體分別相當(dāng)于庫普庫茲滿組下部和開派茲雷克組下部碎屑巖。

樣品16P01巖性為夾于淺紅褐色粉砂巖的灰白色細(xì)砂巖透鏡體。對從該樣品分選出的105粒鋯石進(jìn)行了UPb定年分析，有89粒鋯石年齡的諧和度大于90%。其中有6粒鋯石年齡小于290 Ma，包括1粒277 Ma、5粒286～288 Ma。這一結(jié)果表明，該樣品所在層位的碎屑巖沉積時(shí)代下限有可能不早于280 Ma。

樣品Kp004巖性為直接覆蓋在含化石的灰?guī)r之上的灰白色細(xì)砂巖。對從該樣品分選出的102粒鋯石進(jìn)行了UPb定年分析，有87粒鋯石年齡的諧和度大于90%，其UPb年齡介于254～328 Ma。其中有35粒鋯石年齡小于290 Ma，包括6粒小于270 Ma（1粒為254 Ma，其余5粒為260～269 Ma）、10粒270～279 Ma、19粒280～289 Ma。這一結(jié)果表明，該樣品所在層位的碎屑巖沉積時(shí)代下限有可能不早于260 Ma。

樣品Kp081a巖性為淺灰褐色砂巖。對從該樣品分選出的96粒鋯石進(jìn)行了UPb定年分析，有93粒鋯石年齡的諧和度大于90%。除了1粒鋯石年齡為721 Ma外，其余92粒介于257～330 Ma。其中有66粒鋯石年齡小于290 Ma，包括3粒257～259 Ma、8粒262～269 Ma、 28粒270～279 Ma、26粒280～289 Ma。這一結(jié)果表明，該樣品所在層位的碎屑巖沉積時(shí)代下限有可能不早于260 Ma。

該采樣剖面碎屑鋯石年齡分布具有如下明顯特征：在下部玄武巖噴發(fā)之前，年齡小于280 Ma的碎屑鋯石很少；在下部玄武巖噴發(fā)之后，沉積巖系中出現(xiàn)了大量年齡小于280 Ma的碎屑鋯石。

3.3衣木干他烏西坡

樣品Kp074采自柯坪縣城以西地區(qū)的衣木干他烏西坡覆蓋在康克林組灰?guī)r之上的二疊紀(jì)雜色碎屑巖（圖4），巖性為淺紅色細(xì)砂巖。就層位而言，其大體與印干山地區(qū)下部玄武巖之下的碎屑巖相當(dāng)。樣品采集位置可能要比印干山東北磷礦廠和柯坪塔格北段西坡下部玄武巖之下的樣品所在層位還要低一些。在該區(qū)，巖層朝NW向中等傾斜，未見二疊紀(jì)玄武巖，但是可見基性巖墻穿切了石炭紀(jì)和二疊紀(jì)地層（圖4）。

對從該樣品分選出的102粒鋯石進(jìn)行了UPb定年分析，有98粒鋯石年齡的諧和度大于90%。其中有7粒鋯石年齡小于300 Ma（介于276～296 Ma），包括276 Ma、279 Ma和280 Ma各1粒以及4粒291～296 Ma。這一結(jié)果表明，該樣品所在層位的碎屑巖沉積時(shí)代下限有可能不早于280 Ma。

4討論

4.1年輕碎屑鋯石年齡分布及其地質(zhì)意義

無論是變質(zhì)鋯石還是巖漿鋯石都不是在地表形成的，它們都經(jīng)過隆升剝蝕、搬運(yùn)和再沉積，才以碎屑鋯石的形式進(jìn)入到所研究的沉積巖中。因此，碎屑鋯石給出的沉積時(shí)代下限往往比較偏老。但在火山沉積碎屑巖中，最年輕的碎屑鋯石年齡也可能就是其沉積時(shí)代。無論何種情況，沉積巖的沉積時(shí)代都不可能老于其中具有確切地質(zhì)意義的碎屑鋯石的最年輕年齡。

碎屑鋯石年齡的地質(zhì)意義需要結(jié)合相關(guān)鋯石的晶體特征和區(qū)域地質(zhì)背景加以確定。首先，需要排除沉積以后地質(zhì)作用的影響；其次，需要排除分析誤差的影響，即避免把分析過程中一次地質(zhì)作用形成的個(gè)別鋯石年齡偏小解釋為另一次獨(dú)立地質(zhì)事件；再次，需要確定所獲得的碎屑鋯石是同巖漿結(jié)晶的，還是同變質(zhì)作用結(jié)晶的，并將其與可能源區(qū)已有相關(guān)資料進(jìn)行對比研究，排除樣品分選過程中外來鋯石混入的可能性。

如上所述，在本文所分析的采集自柯坪地區(qū)二疊紀(jì)地層不同地區(qū)不同層位的碎屑巖樣品中都含有數(shù)量可觀的年齡小于280 Ma的碎屑鋯石。在7個(gè)砂巖樣品中有664粒鋯石年齡的諧和度大于90%，其中99粒鋯石年齡小于280 Ma，126粒介于280～289 Ma（表2）。如此多的數(shù)量歸因于外來混入和分析誤差，顯然是難以理解的。

另外，7個(gè)砂巖樣品分選和鋯石UPb定年分析也不是在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)完成的，但是其中的年輕碎屑鋯石年齡卻大體相同。就這些碎屑鋯石晶體特征而言，它們與同一樣品中相對比較老的鋯石差別還是明顯的。此外，鄒思遠(yuǎn)等采集自柯坪縣印干村以北大灣溝剖面上部玄武巖之下和夾層的砂巖樣品中也含有類似年齡的碎屑鋯石[20]。不同研究群體在不同時(shí)期采自不同地點(diǎn)的樣品在不同實(shí)驗(yàn)室獲得了同樣的結(jié)果，從另一個(gè)側(cè)面排除了存在外來混入和分析誤差的可能性。

從區(qū)域地質(zhì)背景來看，該區(qū)二疊紀(jì)地層沒有遭受任何變質(zhì)改造的痕跡，其構(gòu)造變形主要發(fā)生在新生代早期，為淺表構(gòu)造層次的脆性變形。盡管如此，本項(xiàng)研究所采樣品都選擇了盡可能遠(yuǎn)離這些斷裂構(gòu)造的巖層。本項(xiàng)研究的鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像顯示

鋯石晶體沒有遭受后期流體改造的痕跡（圖5）。因此，這些年輕的碎屑鋯石年齡不是鋯石同位素體系受到后期改造所致，而是這些鋯石的結(jié)晶年齡。從陰極發(fā)光圖像反映的鋯石晶體特征（圖5）和UPb定年分析獲得的w（Th）/w（U）值（表1）來看，它們都屬于巖漿鋯石，因此，它們的年齡應(yīng)該代表了相關(guān)巖漿巖的侵入或噴發(fā)時(shí)代。

更為重要的是，區(qū)域上的確存在與這些年輕碎屑鋯石年齡類似的侵入巖。例如：在塔里木盆地西北緣皮羌一帶發(fā)育同時(shí)代的正長巖、花崗巖和輝長巖[2124]；在天山南部多個(gè)地區(qū)也有同時(shí)代的花崗巖[2532]；在柯坪東南的巴楚地區(qū)發(fā)育同時(shí)代的正長巖[3，8，10，3335]。這些地區(qū)侵入巖中的巖漿鋯石在晶體特征方面，與本項(xiàng)研究獲得的年輕碎屑鋯石具有很大的相似性（圖5）。

綜上所述，筆者認(rèn)為上述采自不同地區(qū)二疊紀(jì)沉積巖樣品中的年輕碎屑鋯石是一類具有確切地質(zhì)意義的巖漿鋯石?；谶@些碎屑鋯石資料，可以對這些樣品所在層位沉積地層的沉積時(shí)代以及夾于其中的玄武巖噴發(fā)時(shí)限進(jìn)行探討。

4.2陸源碎屑巖沉積時(shí)代

討論柯坪地區(qū)二疊紀(jì)地層的沉積時(shí)代，主要是因?yàn)榻臧l(fā)表的關(guān)于玄武巖時(shí)代的多篇論文都把其置于早二疊世，這樣就與依據(jù)古生物化石確定的已有地層劃分方案產(chǎn)生了矛盾。應(yīng)該說這一問題的核心是夾有玄武巖的沉積巖系是否都是在早二疊世（270～290 Ma）甚至是在290 Ma前后沉積的。

關(guān)于柯坪地區(qū)二疊紀(jì)地層劃分，前人給出了不同的劃分方案。《西北地區(qū)區(qū)域地層表：新疆維吾爾自治區(qū)分冊》把印干山及其以北地區(qū)的二疊紀(jì)地層稱為阿恰群，自下而上劃分為下二疊統(tǒng)庫普庫茲滿組和開派茲雷克組、上二疊統(tǒng)沙井子組；把柯坪縣城東、西兩側(cè)山區(qū)出露的二疊紀(jì)地層稱為比尤列提群，自下而上劃分為巴立克立克組和卡侖達(dá)爾組，分別對比為阿恰群庫普庫茲滿組和開派茲雷克組[13]。后來，《全國地層多重劃分對比研究（65）：新疆維吾爾自治區(qū)巖石地層》沿用了這一劃分方案[36]。Chen等系統(tǒng)總結(jié)已有研究資料，對該區(qū)二疊紀(jì)地層提出了新的劃分方案，認(rèn)為在印干山以東地區(qū)的二疊系自下而上為下二疊統(tǒng)（早期）康克林組、下二疊統(tǒng)（晚期）庫普庫茲滿組、中二疊統(tǒng)開派茲雷克組、上二疊統(tǒng)沙井子組[12]。在印干山以西地區(qū)，巴立克立克組灰?guī)r之下的碎屑巖沿用新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局地質(zhì)研究所等命名的烏坦庫勒組[37]，把其分別對比為庫普庫茲滿組的下部和上部，其上的卡侖達(dá)爾組對比為開派茲雷克組下部。

根據(jù)在柯坪塔格北段、衣木干他烏和印干山等地區(qū)的觀察，該區(qū)的二疊紀(jì)地層自下而上包括了康克林組灰?guī)r、下部以紅色為主的陸源碎屑巖、下部玄武巖夾陸源碎屑巖（前人劃分的庫普庫茲滿組）、灰色—灰黑色灰?guī)r（前人劃分的巴立克立克組）、上部以紅色為主的陸源碎屑巖、上部玄武巖夾陸源碎屑巖（前人劃分的開派茲雷克組或卡侖達(dá)爾組）和頂部的陸源碎屑巖（前人劃分的沙井子組）。其中，在不同地區(qū)出露的位于康克林組之上的下部陸源碎屑巖的巖性、巖石序列、沉積構(gòu)造、沉積厚度和顏色等宏觀特征基本一致。下部玄武巖分布比較廣泛，在柯坪塔格和印干山地區(qū)都有分布。被稱為巴立克立克組的灰色—灰黑色灰?guī)r除了在衣木干他烏以西地區(qū)大量發(fā)育外，在柯坪塔格北段西坡見其直接覆蓋在下部玄武巖之上。該套灰?guī)r在印干山東段相應(yīng)層位也有發(fā)育，只是厚度比較小。在衣木干他烏地區(qū)，雖然未見下部玄武巖，但是下部碎屑巖被與印干山和柯坪塔格地區(qū)類似的基性巖墻穿切。這些現(xiàn)象表明，衣木干他烏以西地區(qū)被稱為巴立克立克組灰?guī)r，在區(qū)域上分布比較廣泛，可能由于水動(dòng)力環(huán)境等沉積環(huán)境的差異，導(dǎo)致其在不同地區(qū)沉積厚度不同?；?guī)r之上的碎屑巖、夾于上部玄武巖中的陸源碎屑巖和覆蓋在上部玄武巖之上的陸源碎屑巖在宏觀特征上沒有明顯差別。簡而言之，如果不考慮兩套玄武巖，則柯坪地區(qū)二疊紀(jì)地層大體上可以劃分為4部分：下部灰?guī)r（康克林組）、下部陸源碎屑巖（庫普庫茲滿組）、中部灰?guī)r（巴立克立克組）和上部陸源碎屑巖（下部為開派茲雷克組和卡侖達(dá)爾組，上部為沙井子組）。其中，康克林組灰?guī)r和巴立克立克組灰?guī)r都含有二疊紀(jì)動(dòng)物化石，指示其層位時(shí)代分別為早二疊世和中二疊世[38]。沙井子組含有的古生物化石指示其時(shí)代為晚二疊世[16，38]。

4.2.1下部玄武巖之下的陸源碎屑巖沉積時(shí)代

下部玄武巖之下的3個(gè)碎屑鋯石樣品分別采集自印干山東北磷礦廠、柯坪塔格北段西坡和衣木干他烏西坡的陸源碎屑巖系。這3個(gè)樣品都含有數(shù)量不等的年齡小于290 Ma的碎屑鋯石，其中印干山東北磷礦廠樣品16P02中年齡為280～289 Ma的碎屑鋯石數(shù)量最多，達(dá)18粒，約占所分析鋯石數(shù)量的20%。這3個(gè)樣品中，還含有幾粒年齡小于280 Ma的碎屑鋯石，但其年齡也接近280 Ma?？缕核癖倍挝髌聵悠?6P01中有1粒這種鋯石，年齡為277 Ma；印干山東北磷礦廠樣品16P02中有1粒，年齡為278 Ma；衣木干他烏西坡樣品Kp074中有2粒，年齡為276 Ma和279 Ma。雖然不同剖面碎屑鋯石組成略有不同，年輕碎屑鋯石的含量也差別較大，但是根據(jù)區(qū)域?qū)Ρ?，這3個(gè)樣品都位于下部玄武巖之下，都距離含有化石的康克林組不遠(yuǎn)，它們的層位大體相當(dāng)?？紤]到年齡小于280 Ma的碎屑鋯石數(shù)量比較少，其晶體特征與年齡大于280 Ma的鋯石差別不是很明顯，暫時(shí)認(rèn)為年齡在280 Ma前后的鋯石有可能都是同期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。因此，康克林組灰?guī)r和下部玄武巖之間的陸源碎屑巖沉積時(shí)代下限不太可能早于280 Ma，考慮到碎屑鋯石從結(jié)晶經(jīng)過隆升剝蝕搬運(yùn)到再沉積需要一定的時(shí)間，其沉積時(shí)代下限也許不會(huì)早于275 Ma。

4.2.2下部玄武巖中陸源碎屑巖夾層沉積時(shí)代

下部玄武巖夾層砂巖中的1個(gè)樣品（Kp101）采集自印干山東北磷礦廠。該樣品中含有12粒年齡小于280 Ma的碎屑鋯石，其中1粒260 Ma、3粒270 Ma、2粒273 Ma、6粒276～279 Ma。該樣品中還含有20粒年齡介于280～289 Ma的碎屑鋯石。就鋯石特征而言，其中年齡為270 Ma前后的碎屑鋯石與Huang等報(bào)道的卡拉峻巖體中的鋯石[24]在晶體特征和年齡方面都非常類似。因此，推測這些年輕的碎屑鋯石可能來自卡拉峻巖體或大體同時(shí)代的其他地質(zhì)體。這樣，夾于下部兩層玄武巖之間的碎屑巖沉積時(shí)代下限顯然不會(huì)早于卡拉峻巖體的侵入結(jié)晶時(shí)代。而目前的研究表明，該巖體侵入很可能發(fā)生在早二疊世晚期的271 Ma[24]或276 Ma[23]。再考慮到隆升剝蝕搬運(yùn)再沉積等因素，該碎屑巖系的沉積很可能發(fā)生在早二疊世以后，即其沉積時(shí)代下限有可能不早于270 Ma。

4.2.3兩套玄武巖之間陸源碎屑巖沉積時(shí)代

采集自兩套玄武巖之間的3個(gè)碎屑巖樣品以及鄒思遠(yuǎn)等報(bào)道的采集自這套碎屑巖頂部的一個(gè)碎屑鋯石樣品[20]，都含有數(shù)量可觀的年齡小于280 Ma的碎屑鋯石（表2）。其中，除了大量年齡介于270～279 Ma的碎屑鋯石外，這些樣品還含有數(shù)量比較多的年齡介于260～269 Ma和年齡小于260 Ma的碎屑鋯石。從這些碎屑鋯石的晶體特征來看，年齡為270 Ma左右的碎屑鋯石與卡拉峻等地區(qū)早二疊世晚期侵入巖中的鋯石非常類似。因此，暫時(shí)認(rèn)為這些碎屑鋯石有可能主要來自這期巖漿活動(dòng)形成的巖漿巖。

至于其中年齡小于270 Ma的碎屑鋯石，特別是年齡為260 Ma左右的碎屑鋯石，其晶體特征和w（Th）/w（U）值（圖5、表1）顯示它們都可能是巖漿成因鋯石。盡管這些年輕碎屑鋯石的數(shù)量比較少，特別是目前在區(qū)域上還沒有發(fā)現(xiàn)這一時(shí)期的侵入巖，筆者還不能確定這些年輕碎屑鋯石的年齡是分析誤差所致，還是它們的確反映了區(qū)域上存在但是目前還沒有被發(fā)現(xiàn)的含有同樣鋯石的巖漿巖，但是它們的存在表明這套碎屑巖的沉積時(shí)代有可能在260 Ma以后。

基于以上資料，再考慮到這套碎屑巖是覆蓋在含有中二疊世古生物化石的灰?guī)r之上，暫時(shí)認(rèn)為其沉積時(shí)代下限不會(huì)早于270 Ma，并有可能不早于260 Ma。

樣品編號后括號內(nèi)的數(shù)字為該樣品年齡有效的鋯石數(shù)量；各個(gè)年齡范圍后括號內(nèi)數(shù)字為相應(yīng)年齡段的鋯石數(shù)量

4.2.4上部玄武巖所夾陸源碎屑巖沉積時(shí)代

鄒思遠(yuǎn)等采集自開派茲雷克組上部的兩個(gè)碎屑巖樣品[20]（圖6）與上述下部玄武巖中夾層和兩套玄武巖之間的碎屑巖樣品，具有相同的碎屑鋯石組成，同樣含有數(shù)量比較多的年輕碎屑鋯石。因此，它們的沉積時(shí)代不應(yīng)該是早二疊世。從層位上來看，這些碎屑巖的沉積時(shí)代無疑要晚于上述位于其下的、夾于兩套玄武巖之間的碎屑巖。

野外露頭、手標(biāo)本和顯微鏡下觀察都可以見到所采集的砂巖樣品主要由石英碎屑、長石碎屑和不同類型巖屑組成，未見火山碎屑物質(zhì)。因此，盡管不能確定其中的碎屑鋯石是來自侵入巖還是火山巖，但是可以確定它們都是經(jīng)過隆升剝蝕搬運(yùn)再沉積的碎屑鋯石，不是火山噴出沉積的鋯石。也就是說，這些砂巖樣品的沉積時(shí)代要晚于這些碎屑鋯石的年齡。

按照最新的中國地層表和國際地層表，272.3 Ma為早二疊世與中二疊世的分界，259.8 Ma為中二疊世與晚二疊世的分界。上述已有碎屑鋯石資料表明，康克林組與下部玄武巖之間的陸源碎屑巖沉積時(shí)代下限不會(huì)早于280 Ma，考慮到碎屑鋯石是經(jīng)歷了隆升剝蝕搬運(yùn)再沉積的，這一時(shí)限有可能不老于275 Ma。由于其中沒有出現(xiàn)年齡為270 Ma左右的碎屑鋯石，推測其沉積時(shí)代可能為早二疊世晚期。下部玄武巖中陸源碎屑巖夾層的碎屑巖樣品與兩套玄武巖之間陸源碎屑巖、上部玄武巖所夾陸源碎屑巖樣品在碎屑鋯石組成上沒有明顯區(qū)別，都以含有數(shù)量比較多的年齡為270 Ma左右的碎屑鋯石為特征，表明其沉積時(shí)代下限不可能早于270 Ma。也就是說，它們的沉積時(shí)代應(yīng)為中二疊世甚至更晚。考慮到覆蓋在下部玄武巖之上的含有古生物化石的碳酸鹽巖，其層位大體相當(dāng)于區(qū)域上以碳酸鹽巖為主的巴立克立克組，其中所含的動(dòng)物化石指示其形成時(shí)代為中二疊世[14]。這樣基本可以確定，下部玄武巖中陸源碎屑巖夾層應(yīng)該也是在中二疊世沉積的。盡管在柯坪塔格北段西坡和印干山東北磷礦廠下部玄武巖之上的碎屑巖樣品中都含有比較多的年齡小于270 Ma的年輕碎屑鋯石，但是由于區(qū)域上沒有發(fā)現(xiàn)可以提供這些年輕碎屑鋯石的地質(zhì)體，所以其確切地質(zhì)意義還不能確定。盡管如此，這些年輕碎屑鋯石的存在目前還不能排除該套地層是在晚二疊世沉積的可能?？紤]到覆蓋在上部玄武巖之上的沙井子組碎屑巖中含有晚二疊世的古生物化石[16，38]，沙井子組之下原來劃歸開派茲雷克組和卡侖達(dá)爾組碎屑巖的沉積時(shí)代應(yīng)該大致為中二疊世晚期至晚二疊世早期。綜合已有資料，初步得出了柯坪地區(qū)二疊紀(jì)地層的劃分方案：下部康克林組形成于早二疊世早期；其上的位于下部玄武巖之下的陸源碎屑巖形成于早二疊世晚期；下部玄武巖及其中的陸源碎屑巖夾層和覆蓋其上的灰?guī)r形成于中二疊世；介于該套灰?guī)r和沙井子組之間的陸源碎屑巖夾玄武巖形成于中二疊世還是晚二疊世，目前的資料還不能確定，暫時(shí)將其置于晚二疊世，但不排除其下部或大部分屬于中二疊世晚期的可能（圖6）。

考慮到碎屑鋯石隆升剝蝕搬運(yùn)再沉積過程，也許該區(qū)康克林組與下部玄武巖之間的陸源碎屑巖也是在中二疊世沉積的，這就要求在其與康克林組灰?guī)r之間存在一個(gè)較長地質(zhì)時(shí)期的沉積間斷?？缕核?、衣木干他烏和印干山等地區(qū)出露的覆蓋在康克林組灰?guī)r之上的碎屑巖都具有雜色陸源碎屑巖系特征，指示其沉積環(huán)境與康克林組灰?guī)r是截然不同的，這一沉積間斷應(yīng)該沒有問題，問題是其持續(xù)了多長時(shí)間。

根據(jù)碎屑鋯石來確定該套地層的沉積時(shí)代存在著很大的不確定性。根據(jù)目前的碎屑鋯石資料，僅能將這套碎屑巖夾玄武巖和灰?guī)r地層分成兩套，并初步給出了其沉積時(shí)代的下限，而對其沉積時(shí)代的上限，還都是根據(jù)已有碎屑鋯石和古生物化石資料推測的。

從區(qū)域上早二疊世侵入巖分布和已有碎屑鋯石資料可以推測，在二疊紀(jì)期間，柯坪地區(qū)可能發(fā)生了沉積中心從天山向塔里木盆地方向的逐漸遷移。在卡拉峻一帶的康克林組之上的碎屑巖沉積時(shí)，印干山和柯坪等地區(qū)可能處于隆起環(huán)境；在印干山和柯坪等地區(qū)夾有玄武巖的二疊紀(jì)地層沉積時(shí)，卡拉峻一帶已經(jīng)隆起成為其物源區(qū)之一。即前人劃分的位于康克林組灰?guī)r之上的二疊紀(jì)碎屑巖，出露在卡拉峻一帶及其西北地區(qū)的巖層，在層位上可能要低于出露在卡拉峻東南的柯坪塔格、衣木干他烏和印干山等地區(qū)的巖層。

4.3玄武巖噴發(fā)時(shí)限

柯坪地區(qū)二疊紀(jì)玄武巖是近年地質(zhì)學(xué)界研究的熱點(diǎn)，被普遍認(rèn)為是塔里木大火成巖省的重要組成部分[12，11]。關(guān)于該區(qū)玄武巖噴發(fā)時(shí)限，早期是根據(jù)地層時(shí)代將其置于早二疊世。近年來，隨著國際地層表的修訂，原來位于其下的被置于晚石炭世的康克林組的沉積時(shí)代被重新確定為二疊紀(jì)，置于早二疊世早期，其上的碎屑巖夾玄武巖被相應(yīng)改置于早二疊世晚期至中二疊世。然而，關(guān)于該大火成巖省的時(shí)代卻沒有做相應(yīng)的更改。近年發(fā)表的所有相關(guān)文獻(xiàn)都將該區(qū)玄武巖噴發(fā)時(shí)限（即該大火成巖省的時(shí)代）置于早二疊世，有的甚至將其置于早二疊世早期，所依據(jù)的資料主要是來自于玄武巖的鋯石定年分析結(jié)果。把該區(qū)玄武巖噴發(fā)時(shí)限置于早二疊世或早二疊世早期，不僅與該區(qū)地層劃分方案相矛盾，而且所發(fā)表的鋯石年齡從270 Ma到290 Ma不等。同一層位的玄武巖，不同研究者發(fā)表的鋯石年齡竟然相差近20 Ma，且其中絕大部分鋯石年齡都老于玄武巖全巖ArAr年齡。這就自然引起人們的思考，問題出在何處，難道是古生物地層時(shí)代誤差太大，還是這些鋯石年齡有問題？

玄武巖中的鋯石是否是從該玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶的，鋯石的氧同位素分析是一種比較有效的判別途徑。但是，目前發(fā)表的塔里木盆地二疊紀(jì)玄武巖所有鋯石年齡都缺乏這方面的資料。目前發(fā)表的塔里木盆地西北緣柯坪地區(qū)玄武巖中的鋯石晶體結(jié)構(gòu)與區(qū)域上花崗巖鋯石具有明顯的相似性，也與筆者獲得的夾有這些玄武巖的陸源碎屑巖中的碎屑鋯石非常類似。本項(xiàng)研究從該區(qū)上部玄武巖采集了兩個(gè)樣品，不僅從中分選出的鋯石非常少，而且鋯石陰極發(fā)光圖像顯示其可能都屬于捕獲鋯石，定年結(jié)果也非常分散。因此，把該區(qū)已有玄武巖的鋯石年齡解釋為該區(qū)玄武巖噴發(fā)時(shí)限，是值得商榷的。

針對上述問題，筆者試圖嘗試通過砂巖碎屑鋯石定年分析，確定夾有玄武巖的陸源碎屑巖沉積時(shí)代下限，來間接探討玄武巖噴發(fā)時(shí)限。本文及文獻(xiàn)[20]發(fā)表的采集自4個(gè)地區(qū)共10個(gè)樣品的碎屑鋯石定年資料，顯示夾有玄武巖的碎屑巖沉積時(shí)代下限不可能早于280 Ma?；谶@些碎屑鋯石資料對該區(qū)二疊紀(jì)地層層序的分析表明，柯坪地區(qū)兩套玄武巖中的下部玄武巖噴發(fā)時(shí)限可以肯定是中二疊世。而上部玄武巖噴發(fā)時(shí)限是中二疊世還是晚二疊世，目前的資料還不能確定。如果兩套玄武巖之間碎屑巖樣品中的碎屑鋯石260 Ma左右年齡有確切地質(zhì)意義的話，考慮到上部玄武巖之上沙井子組含有晚二疊世古生物化石，則上部玄武巖的噴發(fā)時(shí)限應(yīng)該是晚二疊世早期；如果這些碎屑鋯石年齡（260 Ma左右）不具有確切地質(zhì)意義，則上部玄武巖的噴發(fā)時(shí)限有可能為中二疊世晚期。不管是何種情況，根據(jù)本文獲得的碎屑鋯石資料，目前基本可以確定柯坪地區(qū)兩套玄武巖噴發(fā)時(shí)限不是發(fā)生在290 Ma前后，也不是發(fā)生在280 Ma以前的早二疊世，而是發(fā)生在270 Ma以后的中二疊世或中二疊世至晚二疊世早期。

在下部玄武巖噴發(fā)之后，緊接著就在其上沉積了一套碳酸鹽巖地層。在柯坪塔格北段西坡的這套碳酸鹽巖有數(shù)十米厚，在印干山東段的厚度只有數(shù)米，而在柯坪縣城以西地區(qū)的厚度將近200 m。在這套碳酸鹽巖之上，接著沉積了數(shù)百米厚的陸源碎屑巖，然后才開始了上部玄武巖的噴發(fā)。這一巖石序列表明，在兩套玄武巖噴發(fā)之間有可能間隔了比較長的地質(zhì)時(shí)期。這樣，下部玄武巖和上部玄武巖是否在成因方面有明顯差別？它們是否屬于一個(gè)大火成巖??？還有待于地質(zhì)年代學(xué)和地球化學(xué)的進(jìn)一步研究。

上述關(guān)于柯坪地區(qū)玄武巖噴發(fā)時(shí)代的初步認(rèn)識，與從玄武巖中獲得的全巖ArAr年齡是大體一致的[9，39]。由此推論，以柯坪地區(qū)為代表的塔里木地區(qū)二疊紀(jì)玄武巖噴發(fā)時(shí)限與峨眉山玄武巖噴發(fā)時(shí)限，不是分別形成于早二疊世和中—晚二疊世[40]，而可能是比較相近地都形成于中—晚二疊世。相近的噴發(fā)時(shí)限表明二者也許具有相同的成因，即有可能是同一地質(zhì)時(shí)期地幔巖漿活動(dòng)和殼幔相互作用的產(chǎn)物。

5結(jié)語

（1）基于碎屑鋯石年齡資料，對塔里木盆地西北緣柯坪地區(qū)夾有玄武巖的二疊紀(jì)碎屑巖沉積時(shí)代的下限進(jìn)行了初步探討，依據(jù)這一結(jié)果對該區(qū)玄武巖的噴發(fā)時(shí)限進(jìn)行了推論，得出的地層沉積時(shí)代的結(jié)論與古生物地層劃分是基本一致的。由此限定該區(qū)玄武巖噴發(fā)時(shí)限不太可能早于270 Ma，有可能為中—晚二疊世。然而，這一研究雖然排除了該區(qū)玄武巖在早二疊世噴發(fā)的可能，但是由于碎屑鋯石年齡資料的制約因素和局限性，該區(qū)玄武巖具體噴發(fā)時(shí)限還有待于采用新的定年技術(shù)和方法開展深入系統(tǒng)的研究。

（2）對玄武巖進(jìn)行鋯石定年研究，以及對所獲得的年齡結(jié)果進(jìn)行地質(zhì)解釋都需要慎重。玄武巖中的鋯石是同巖漿噴發(fā)冷凝結(jié)晶的，還是巖漿在上升噴發(fā)過程中從圍巖捕獲的，需要有這些鋯石成因研究的系統(tǒng)資料作為基礎(chǔ)。

本研究使用了新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局1∶200 000蘇巴什幅和烏什幅等區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料，部分樣品定年分析得到了中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）劉勇勝教授等的協(xié)助和指導(dǎo)，兩位匿名審稿人對本文初稿提出的建設(shè)性修改意見使我們受益匪淺，在此一并致謝。

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