塔里木盆地西北缘柯坪地区二叠纪玄武岩喷发时限:来自碎屑锆石的证据
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摘要：塔里木盆地西北柯坪地区玄武岩由夹于二叠纪沉积岩系中的两套玄武岩组成，被普遍认为是塔里木大火成岩省的组成部分。对其喷发时限，目前有270～290 Ma和290 Ma前后两种认识。这些认识不仅在时限上存在明显差别，也与该区现在被广泛接受的地层划分方案不协调。针对这一问题，采用碎屑锆石定年方法，对采自3个剖面不同层位7个砂岩样品的碎屑锆石进行了LAICPMS UPb定年，结合已有其他资料，试图通过限定夹有玄武岩的碎屑岩沉积时代，间接探讨该区玄武岩喷发时限。采自下部玄武岩之下的3个碎屑岩样品都含有数量可观的年龄介于275～290 Ma的碎屑锆石， 指示其沉积时代不早于早二叠世晚期；采自下部玄武岩中陆源碎屑岩夹层的1个砂岩样品，除了含有20粒年龄介于280～290 Ma的碎屑锆石外，还含有11粒年龄介于270～279 Ma的碎屑锆石；采自两套玄武岩之间陆源碎屑岩的3个砂岩样品都含有大量年龄介于260～280 Ma的碎屑锆石。这些碎屑锆石的年龄表明，柯坪地区夹有玄武岩的二叠纪地层沉积时代不会早于早二叠世晚期，很可能是中二叠世至晚二叠世早期。因此，该区的这些沉积岩所夹玄武岩不可能是在早二叠世期间喷发的。考虑到这些碎屑锆石从结晶经过隆升剥蚀搬运再到沉积需要一定的时间，以及两套玄武岩之间和上部玄武岩之上的沉积岩中所含的古生物化石，推测柯坪地区玄武岩喷发时限可能为中―晚二叠世。这些资料揭示出，塔里木盆地西北缘柯坪地区玄武岩的喷发时限有可能与峨眉山玄武岩是大致相同的。
关键词：大地构造；二叠纪；玄武岩；地层；碎屑锆石；喷发时限；柯坪地区；塔里木盆地
中图分类号：P588.14+5文献标志码：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
塔里木盆地西北缘柯坪地区二叠纪沉积岩系中所夹的玄武岩，被认槭撬里木大火成岩省的一部分[12]。迄今为止，从该区玄武岩获得的锆石年龄为274～292 Ma[37]，全岩ArAr年龄为272～283 Ma[89]。根据这些同位素年代学资料，一些研究者认为该大火成岩省持续了10 Ma，柯坪地区玄武岩是在290 Ma前后喷发的，巴楚等地区基性杂岩是在280 Ma前后形成的[911]；而另一些研究人员认为该大火成岩省持续时间比较长，达20 Ma，早期287～291 Ma喷发了巨量玄武岩，晚期272～283 Ma形成了其他类型的面积较小岩浆岩[5]；Yu等则认为该大火成岩省岩浆活动时间为288～291 Ma，持续不超过5 Ma[6]。上述这些认识，都把塔里木大火成岩省喷发时代置于早二叠世，这与以往地层学家基于古生物资料认为这套碎屑岩夹火山岩的地层时代主体是中―晚二叠世[12]的结论差异明显。另一方面，上述关于玄武岩喷发时代相差10 Ma或20 Ma的认识，使得该大火成岩省在时代上与世界上其他大火成岩省明显不同。关于该区大火成岩省玄武岩喷发时限不超过5 Ma的认识，虽然不存在这方面的问题，但与其他已有玄武岩年代学资料相矛盾。这样，关于塔里木盆地二叠纪玄武岩喷发时限，就产生了两个问题：一是塔里木盆地西北缘玄武岩代表的塔里木大火成岩省喷发时限究竟是多少？是270～290 Ma，还是在290 Ma前后？究竟是该大火成岩省在时限上明显不同于地球上其他大火成岩省，还是该区玄武岩的时代确定有问题？二是夹有这些玄武岩的地层时代究竟是早二叠世，还是中―晚二叠世？该区玄武岩真的是在早二叠世期间喷发的吗？
针对上述问题，笔者对已有锆石定年资料进行了再研究。研究发现：①不同研究人员报道的同一层位玄武岩年龄相差10～20 Ma，例如，不同研究人员从该区下部玄武岩分别获得了290 Ma[6]、292 Ma[4]、288 Ma[7]和275 Ma[3]，从该区上部玄武岩则分别获得了279 Ma[5]和289 Ma[6]；②通过对已有年龄资料的锆石阴极发光（CL）图像分析，发现尽管这些锆石晶体特征差别较大，但有一个共同特征，即与该区已有砂岩碎屑锆石和区域上同时代花岗质岩石中的锆石类似。这就使我们怀疑这些锆石是从玄武岩浆中结晶出来的，还是玄武岩岩浆上升过程中从围岩中捕获的？要想回答这一问题，虽然可以对这些定年锆石的晶体特征进行比较研究，但是这样终究还是不能得出令所有研究者都能接受的结果。然而，如果能够找到一种途径对夹有玄武岩的碎屑沉积岩系的沉积时代进行限定，就可以间接确定这些玄武岩的喷发时限。
众所周知，碎屑锆石是以碎屑形式赋存在沉积岩中的锆石，它们的年龄反映的是其物源区岩石的母岩结晶或变质时代。一般说来，沉积岩中的碎屑锆石年龄可以差别很大，成因和来源也很复杂，其中保存了地壳形成演化的大量信息。但是，在排除沉积以后变质变形影响的前提下，沉积岩中最年轻的碎屑锆石可以给出样品所在层位沉积岩沉积时代的下限，这样就给沉积岩系时代的确定提供了一种新的约束。基于这一认识，本文依据塔里木盆地柯坪地区3个剖面共7个二叠纪砂岩样品碎屑锆石定年研究获得的年轻锆石资料，结合前人已经发表的碎屑锆石年龄和古生物资料，探讨该区二叠纪碎屑岩沉积时代和该区玄武岩的喷发时限。
1地层基本特征和样品采集位置
在塔里木盆地西北缘柯坪地区夹于陆源碎屑沉积岩系中的二叠纪玄武岩，包括下部玄武岩两层、上部玄武岩6层，两套玄武岩之间为厚度大于1 000 m的陆源碎屑岩夹灰岩。出露在该区不同地点的二叠纪碎屑岩被命名为不同的岩石地层单位：出露在新疆柯坪县城以北地区印干山一带的二叠纪地层，自下而上划分为康克林组、库普库兹满组、开派兹雷克组和沙井子组；出露在印干山以南柯坪塔格和衣木干他乌等地的二叠纪地层，自下而上划分为康克林组、巴立克立克组和卡仑达尔组。在早期文献中，康克林组被置于晚石炭世，其上的地层都被置于早二叠世[13]。随着地质资料的积累以及石炭系和二叠系界线的重新确定，康克林组的时代被置于石炭纪末期至二叠纪早期或者置于早二叠世早期，其上原来划分的早二叠世地层相应向上移动，被置于早二叠世晚期[14]。在最新的文献中，基本上都采用了Chen等的划分方案[12]，即把康克林组置于早二叠世早期，把其余各组地层置于早二叠世晚期至晚二叠世早期。根据新发现的古生物化石资料，沙井子组上部被改置于晚白垩世或新生代早期，下部仍为晚二叠世，二者之间为平行不整合[1516]。根据玄武岩发育情况及岩石组合，笔者认为印干山以南的二叠纪地层中的巴立克立克组大体相当于印干山一带的库普库兹满组，其上的卡仑达尔组则相当于开派兹雷克组上部玄武岩之下的沉积岩系。
本研究的砂岩样品分别采集自柯坪县城以东地区的柯坪塔格北段西坡、柯坪县城以西地区的衣木干他乌西坡和柯坪县城以北地区的印干山东北磷矿厂等3个地区。样品采集的地理位置见图1。
2分析方法
本文所用的砂岩样品分别采于不同时间，锆石分选在不同实验室完成。样品Kp004采于2010年，样品Kp081a、Kp092、Kp101和Kp074采于2013年，锆石分选在河北省廊坊市诚信地质服务公司实验室进行；样品16P01、16P02采于2016年，锆石分选在河北省区域地质调查院实验室进行。
样品的碎屑锆石定年分析均采用激光剥蚀等离子体质谱（LAICPMS）分析技术。样品Kp004在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室完成，应用GeoLas2005准分子激光剥蚀系统和Agilent 7500a型ICPMS仪进行锆石UPb定年，激光束斑为32 μm。UPb定年中采用标准锆石91500作外标进行同位素分馏校正，详细的实验原理和流程参见文献[17]。其余样品均在吉林大学测试科学实验中心进行，应用COMPExPro型ArF准分子激光剥蚀系统和Agilent7900型ICPMS仪进行锆石UPb定年，详细实验原理和流程与样品Kp004相同。对分析数据的离线处理，采用ICPMSDataCal软件[1718]。锆石样品的UPb年龄谐和曲线绘制及年龄计算采用Isoplot 2.49软件[19]。
3样品特征与定年结果
采自塔里木盆地西北缘柯坪地区不同地点的7个砂岩样品中年轻碎屑锆石UPb年龄（小于290 Ma）分析Y果列于表1，采用的锆石年龄均为谐和度大于90%的n（206Pb）/n（238U）表面年龄。
实心五角星为本文采集的砂岩样品，空心五角星为邹思远等2013年发表的碎屑锆石样品[20]
3.1印干山东北磷矿厂
在柯坪县城以北地区的印干山东北磷矿厂出露了SE向缓倾斜的由奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系等组成的一套单斜岩层。其中的二叠系包括下部称为康克林组的灰岩、上部称为库普库兹满组和开派兹雷克组的夹有两层玄武岩的陆源碎屑岩系。根据在卫星影像上的追索，这两层玄武岩是印干山地区下部玄武岩在区域上的延伸（图2）。锆石UPb定年样品分别采自该套玄武岩之下的土黄色砂岩（样品16P02）、夹于两层玄武岩间的土黄色砂岩（样品Kp101）和玄武岩层之上夹于粉砂岩中的灰白色细砂岩（样品Kp092）。前两个样品采集层位属于库普库兹满组，后面一个样品所在层位属于开派兹雷克组下部。
对从样品16P02中分选出的105粒锆石进行UPb定年分析，锆石年龄的谐和度均大于90%。其中有19粒锆石年龄小于290 Ma，包括1粒278 Ma、18粒282～289 Ma。这些资料显示，该样品所在层位的碎屑岩沉积时代下限有可能不早于280 Ma。
对从样品Kp101中分选出的102粒锆石进行了UPb定年分析，有94粒锆石年龄的谐和度大于90%。其中有32粒锆石年龄小于290 Ma，包括1粒260 Ma、11粒270～279 Ma、20粒280～289 Ma。这些资料显示，该样品所在层位的碎屑岩沉积时代下限有可能不早于270 Ma。
对从样品Kp092中分选出的102粒锆石进行了UPb定年分析，有98粒锆石年龄的谐和度大于90%。其中有65粒锆石年龄小于290 Ma，包括6粒263～269 Ma、22粒271～279 Ma、37粒280～289 Ma。这些资料显示，该样品所在层位的碎屑岩沉积时代下限有可能不早于263 Ma。
上述3个样品的碎屑锆石年龄具有如下分布特征：①自下而上，年轻碎屑锆石总体数量不断增加；②3个样品中都含有数量不等的年龄小于280 Ma的碎屑锆石，其数量由下至上明显增加，有两个样品中还含有年龄小于270 Ma的碎屑锆石。这些资料显示，该采样剖面二叠纪碎屑岩沉积时代有可能是中二叠世或更晚，而不是早二叠世。
3.2柯坪塔格北段西坡
在柯坪县城以东地区的柯坪塔格北段西坡出露了朝NW向中等倾斜的志留系、泥盆系、石炭系和二叠系，它们被NW向基性岩墙切割。康克林组之上的二叠纪地层自下而上依次为下部红色碎屑岩、玄武岩、富含生物化石的灰岩和泥灰岩，以及上部红色碎屑岩（图3）。这表明在上部碎屑岩沉积以后，还有幔源玄武质岩浆活动。通过区域对比，该地区所出露的玄武岩为区域上两套玄武岩中的下部玄武岩。3个用于锆石UPb定年的碎屑岩样品分别采自下部红色碎屑岩（样品16P01）和上部红色碎屑岩（样品Kp004、Kp081a）。在层位上，上述样品所在地层大体分别相当于库普库兹满组下部和开派兹雷克组下部碎屑岩。
样品16P01岩性为夹于浅红褐色粉砂岩的灰白色细砂岩透镜体。对从该样品分选出的105粒锆石进行了UPb定年分析，有89粒锆石年龄的谐和度大于90%。其中有6粒锆石年龄小于290 Ma，包括1粒277 Ma、5粒286～288 Ma。这一结果表明，该样品所在层位的碎屑岩沉积时代下限有可能不早于280 Ma。
样品Kp004岩性为直接覆盖在含化石的灰岩之上的灰白色细砂岩。对从该样品分选出的102粒锆石进行了UPb定年分析，有87粒锆石年龄的谐和度大于90%，其UPb年龄介于254～328 Ma。其中有35粒锆石年龄小于290 Ma，包括6粒小于270 Ma（1粒为254 Ma，其余5粒为260～269 Ma）、10粒270～279 Ma、19粒280～289 Ma。这一结果表明，该样品所在层位的碎屑岩沉积时代下限有可能不早于260 Ma。
样品Kp081a岩性为浅灰褐色砂岩。对从该样品分选出的96粒锆石进行了UPb定年分析，有93粒锆石年龄的谐和度大于90%。除了1粒锆石年龄为721 Ma外，其余92粒介于257～330 Ma。其中有66粒锆石年龄小于290 Ma，包括3粒257～259 Ma、8粒262～269 Ma、 28粒270～279 Ma、26粒280～289 Ma。这一结果表明，该样品所在层位的碎屑岩沉积时代下限有可能不早于260 Ma。
该采样剖面碎屑锆石年龄分布具有如下明显特征：在下部玄武岩喷发之前，年龄小于280 Ma的碎屑锆石很少；在下部玄武岩喷发之后，沉积岩系中出现了大量年龄小于280 Ma的碎屑锆石。
3.3衣木干他乌西坡
样品Kp074采自柯坪县城以西地区的衣木干他乌西坡覆盖在康克林组灰岩之上的二叠纪杂色碎屑岩（图4），岩性为浅红色细砂岩。就层位而言，其大体与印干山地区下部玄武岩之下的碎屑岩相当。样品采集位置可能要比印干山东北磷矿厂和柯坪塔格北段西坡下部玄武岩之下的样品所在层位还要低一些。在该区，岩层朝NW向中等倾斜，未见二叠纪玄武岩，但是可见基性岩墙穿切了石炭纪和二叠纪地层（图4）。
对从该样品分选出的102粒锆石进行了UPb定年分析，有98粒锆石年龄的谐和度大于90%。其中有7粒锆石年龄小于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。这一结果表明，该样品所在层位的碎屑岩沉积时代下限有可能不早于280 Ma。
4讨论
4.1年轻碎屑锆石年龄分布及其地质意义
无论是变质锆石还是岩浆锆石都不是在地表形成的，它们都经过隆升剥蚀、搬运和再沉积，才以碎屑锆石的形式进入到所研究的沉积岩中。因此，碎屑锆石给出的沉积时代下限往往比较偏老。但在火山沉积碎屑岩中，最年轻的碎屑锆石年龄也可能就是其沉积时代。无论何种情况，沉积岩的沉积时代都不可能老于其中具有确切地质意义的碎屑锆石的最年轻年龄。
碎屑锆石年龄的地质意义需要结合相关锆石的晶体特征和区域地质背景加以确定。首先，需要排除沉积以后地质作用的影响；其次，需要排除分析误差的影响，即避免把分析过程中一次地质作用形成的个别锆石年龄偏小解释为另一次独立地质事件；再次，需要确定所获得的碎屑锆石是同岩浆结晶的，还是同变质作用结晶的，并将其与可能源区已有相关资料进行对比研究，排除样品分选过程中外来锆石混入的可能性。
如上所述，在本文所分析的采集自柯坪地区二叠纪地层不同地区不同层位的碎屑岩样品中都含有数量可观的年龄小于280 Ma的碎屑锆石。在7个砂岩样品中有664粒锆石年龄的谐和度大于90%，其中99粒锆石年龄小于280 Ma，126粒介于280～289 Ma（表2）。如此多的数量归因于外来混入和分析误差，显然是难以理解的。
另外，7个砂岩样品分选和锆石UPb定年分析也不是在一个实验室同时完成的，但是其中的年轻碎屑锆石年龄却大体相同。就这些碎屑锆石晶体特征而言，它们与同一样品中相对比较老的锆石差别还是明显的。此外，邹思远等采集自柯坪县印干村以北大湾沟剖面上部玄武岩之下和夹层的砂岩样品中也含有类似年龄的碎屑锆石[20]。不同研究群体在不同时期采自不同地点的样品在不同实验室获得了同样的结果，从另一个侧面排除了存在外来混入和分析误差的可能性。
从区域地质背景来看，该区二叠纪地层没有遭受任何变质改造的痕迹，其构造变形主要发生在新生代早期，为浅表构造层次的脆性变形。尽管如此，本项研究所采样品都选择了尽可能远离这些断裂构造的岩层。本项研究的锆石阴极发光（CL）图像显示
锆石晶体没有遭受后期流体改造的痕迹（图5）。因此，这些年轻的碎屑锆石年龄不是锆石同位素体系受到后期改造所致，而是这些锆石的结晶年龄。从阴极发光图像反映的锆石晶体特征（图5）和UPb定年分析获得的w（Th）/w（U）值（表1）来看，它们都属于岩浆锆石，因此，它们的年龄应该代表了相关岩浆岩的侵入或喷发时代。
更为重要的是，区域上的确存在与这些年轻碎屑锆石年龄类似的侵入岩。例如：在塔里木盆地西北缘皮羌一带发育同时代的正长岩、花岗岩和辉长岩[2124]；在天山南部多个地区也有同时代的花岗岩[2532]；在柯坪东南的巴楚地区发育同时代的正长岩[3，8，10，3335]。这些地区侵入岩中的岩浆锆石在晶体特征方面，与本项研究获得的年轻碎屑锆石具有很大的相似性（图5）。
综上所述，笔者认为上述采自不同地区二叠纪沉积岩样品中的年轻碎屑锆石是一类具有确切地质意义的岩浆锆石。基于这些碎屑锆石资料，可以对这些样品所在层位沉积地层的沉积时代以及夹于其中的玄武岩喷发时限进行探讨。
4.2陆源碎屑岩沉积时代
讨论柯坪地区二叠纪地层的沉积时代，主要是因为近年发表的关于玄武岩时代的多篇论文都把其置于早二叠世，这样就与依据古生物化石确定的已有地层划分方案产生了矛盾。应该说这一问题的核心是夹有玄武岩的沉积岩系是否都是在早二叠世（270～290 Ma）甚至是在290 Ma前后沉积的。
关于柯坪地区二叠纪地层划分，前人给出了不同的划分方案。《西北地区区域地层表：新疆维吾尔自治区分册》把印干山及其以北地区的二叠纪地层称为阿恰群，自下而上划分为下二叠统库普库兹满组和开派兹雷克组、上二叠统沙井子组；把柯坪县城东、西两侧山区出露的二叠纪地层称为比尤列提群，自下而上划分为巴立克立克组和卡仑达尔组，分别对比为阿恰群库普库兹满组和开派兹雷克组[13]。后来，《全国地层多重划分对比研究（65）：新疆维吾尔自治区岩石地层》沿用了这一划分方案[36]。Chen等系统总结已有研究资料，对该区二叠纪地层提出了新的划分方案，认为在印干山以东地区的二叠系自下而上为下二叠统（早期）康克林组、下二叠统（晚期）库普库兹满组、中二叠统开派兹雷克组、上二叠统沙井子组[12]。在印干山以西地区，巴立克立克组灰岩之下的碎屑岩沿用新疆地质矿产局地质研究所等命名的乌坦库勒组[37]，把其分别对比为库普库兹满组的下部和上部，其上的卡仑达尔组对比为开派兹雷克组下部。
根据在柯坪塔格北段、衣木干他乌和印干山等地区的观察，该区的二叠纪地层自下而上包括了康克林组灰岩、下部以红色为主的陆源碎屑岩、下部玄武岩夹陆源碎屑岩（前人划分的库普库兹满组）、灰色―灰黑色灰岩（前人划分的巴立克立克组）、上部以红色为主的陆源碎屑岩、上部玄武岩夹陆源碎屑岩（前人划分的开派兹雷克组或卡仑达尔组）和顶部的陆源碎屑岩（前人划分的沙井子组）。其中，在不同地区出露的位于康克林组之上的下部陆源碎屑岩的岩性、岩石序列、沉积构造、沉积厚度和颜色等宏观特征基本一致。下部玄武岩分布比较广泛，在柯坪塔格和印干山地区都有分布。被称为巴立克立克组的灰色―灰黑色灰岩除了在衣木干他乌以西地区大量发育外，在柯坪塔格北段西坡见其直接覆盖在下部玄武岩之上。该套灰岩在印干山东段相应层位也有发育，只是厚度比较小。在衣木干他乌地区，m然未见下部玄武岩，但是下部碎屑岩被与印干山和柯坪塔格地区类似的基性岩墙穿切。这些现象表明，衣木干他乌以西地区被称为巴立克立克组灰岩，在区域上分布比较广泛，可能由于水动力环境等沉积环境的差异，导致其在不同地区沉积厚度不同。灰岩之上的碎屑岩、夹于上部玄武岩中的陆源碎屑岩和覆盖在上部玄武岩之上的陆源碎屑岩在宏观特征上没有明显差别。简而言之，如果不考虑两套玄武岩，则柯坪地区二叠纪地层大体上可以划分为4部分：下部灰岩（康克林组）、下部陆源碎屑岩（库普库兹满组）、中部灰岩（巴立克立克组）和上部陆源碎屑岩（下部为开派兹雷克组和卡仑达尔组，上部为沙井子组）。其中，康克林组灰岩和巴立克立克组灰岩都含有二叠纪动物化石，指示其层位时代分别为早二叠世和中二叠世[38]。沙井子组含有的古生物化石指示其时代为晚二叠世[16，38]。
4.2.1下部玄武岩之下的陆源碎屑岩沉积时代
下部玄武岩之下的3个碎屑锆石样品分别采集自印干山东北磷矿厂、柯坪塔格北段西坡和衣木干他乌西坡的陆源碎屑岩系。这3个样品都含有数量不等的年龄小于290 Ma的碎屑锆石，其中印干山东北磷矿厂样品16P02中年龄为280～289 Ma的碎屑锆石数量最多，达18粒，约占所分析锆石数量的20%。这3个样品中，还含有几粒年龄小于280 Ma的碎屑锆石，但其年龄也接近280 Ma。柯坪塔格北段西坡样品16P01中有1粒这种锆石，年龄为277 Ma；印干山东北磷矿厂样品16P02中有1粒，年龄为278 Ma；衣木干他乌西坡样品Kp074中有2粒，年龄为276 Ma和279 Ma。虽然不同剖面碎屑锆石组成略有不同，年轻碎屑锆石的含量也差别较大，但是根据区域对比，这3个样品都位于下部玄武岩之下，都距离含有化石的康克林组不远，它们的层位大体相当。考虑到年龄小于280 Ma的碎屑锆石数量比较少，其晶体特征与年龄大于280 Ma的锆石差别不是很明显，暂时认为年龄在280 Ma前后的锆石有可能都是同期岩浆活动的产物。因此，康克林组灰岩和下部玄武岩之间的陆源碎屑岩沉积时代下限不太可能早于280 Ma，考虑到碎屑锆石从结晶经过隆升剥蚀搬运到再沉积需要一定的时间，其沉积时代下限也许不会早于275 Ma。
4.2.2下部玄武岩中陆源碎屑岩夹层沉积时代
下部玄武岩夹层砂岩中的1个样品（Kp101）采集自印干山东北磷矿厂。该样品中含有12粒年龄小于280 Ma的碎屑锆石，其中1粒260 Ma、3粒270 Ma、2粒273 Ma、6粒276～279 Ma。该样品中还含有20粒年龄介于280～289 Ma的碎屑锆石。就锆石特征而言，其中年龄为270 Ma前后的碎屑锆石与Huang等报道的卡拉峻岩体中的锆石[24]在晶体特征和年龄方面都非常类似。因此，推测这些年轻的碎屑锆石可能来自卡拉峻岩体或大体同时代的其他地质体。这样，夹于下部两层玄武岩之间的碎屑岩沉积时代下限显然不会早于卡拉峻岩体的侵入结晶时代。而目前的研究表明，该岩体侵入很可能发生在早二叠世晚期的271 Ma[24]或276 Ma[23]。再考虑到隆升剥蚀搬运再沉积等因素，该碎屑岩系的沉积很可能发生在早二叠世以后，即其沉积时代下限有可能不早于270 Ma。
4.2.3两套玄武岩之间陆源碎屑岩沉积时代
采集自两套玄武岩之间的3个碎屑岩样品以及邹思远等报道的采集自这套碎屑岩顶部的一个碎屑锆石样品[20]，都含有数量可观的年龄小于280 Ma的碎屑锆石（表2）。其中，除了大量年龄介于270～279 Ma的碎屑锆石外，这些样品还含有数量比较多的年龄介于260～269 Ma和年龄小于260 Ma的碎屑锆石。从这些碎屑锆石的晶体特征来看，年龄为270 Ma左右的碎屑锆石与卡拉峻等地区早二叠世晚期侵入岩中的锆石非常类似。因此，暂时认为这些碎屑锆石有可能主要来自这期岩浆活动形成的岩浆岩。
至于其中年龄小于270 Ma的碎屑锆石，特别是年龄为260 Ma左右的碎屑锆石，其晶体特征和w（Th）/w（U）值（图5、表1）显示它们都可能是岩浆成因锆石。尽管这些年轻碎屑锆石的数量比较少，特别是目前在区域上还没有发现这一时期的侵入岩，笔者还不能确定这些年轻碎屑锆石的年龄是分析误差所致，还是它们的确反映了区域上存在但是目前还没有被发现的含有同样锆石的岩浆岩，但是它们的存在表明这套碎屑岩的沉积时代有可能在260 Ma以后。
基于以上资料，再考虑到这套碎屑岩是覆盖在含有中二叠世古生物化石的灰岩之上，暂时认为其沉积时代下限不会早于270 Ma，并有可能不早于260 Ma。
样品编号后括号内的数字为该样品年龄有效的锆石数量；各个年龄范围后括号内数字为相应年龄段的锆石数量
4.2.4上部玄武岩所夹陆源碎屑岩沉积时代
邹思远等采集自开派兹雷克组上部的两个碎屑岩样品[20]（图6）与上述下部玄武岩中夹层和两套玄武岩之间的碎屑岩样品，具有相同的碎屑锆石组成，同样含有数量比较多的年轻碎屑锆石。因此，它们的沉积时代不应该是早二叠世。从层位上来看，这些碎屑岩的沉积时代无疑要晚于上述位于其下的、夹于两套玄武岩之间的碎屑岩。
野外露头、手标本和显微镜下观察都可以见到所采集的砂岩样品主要由石英碎屑、长石碎屑和不同类型岩屑组成，未见火山碎屑物质。因此，尽管不能确定其中的碎屑锆石是来自侵入岩还是火山岩，但是可以确定它们都是经过隆升剥蚀搬运再沉积的碎屑锆石，不是火山喷出沉积的锆石。也就是说，这些砂岩样品的沉积时代要晚于这些碎屑锆石的年龄。
按照最新的中国地层表和国际地层表，272.3 Ma为早二叠世与中二叠世的分界，259.8 Ma为中二叠世与晚二叠世的分界。上述已有碎屑锆石资料表明，康克林组与下部玄武岩之间的陆源碎屑岩沉积时代下限不会早于280 Ma，考虑到碎屑锆石是经历了隆升剥蚀搬运再沉积的，这一时限有可能不老于275 Ma。由于其中没有出现年龄为270 Ma左右的碎屑锆石，推测其沉积时代可能为早二叠世晚期。下部玄武岩中陆源碎屑岩夹层的碎屑岩样品与两套玄武岩之间陆源碎屑岩、上部玄武岩所夹陆源碎屑岩样品在碎屑锆石组成上没有明显区别，都以含有数量比较多的年龄为270 Ma左右的碎屑锆石为特征，表明其沉积时代下限不可能早于270 Ma。也就是说，它们的沉积时代应为中二叠世甚至更晚。考虑到覆盖在下部玄武岩之上的含有古生物化石的碳酸盐岩，其层位大体相当于区域上以碳酸盐岩为主的巴立克立克组，其中所含的动物化石指示其形成时代为中二叠世[14]。这样基本可以确定，下部玄武岩中陆源碎屑岩夹层应该也是在中二叠世沉积的。尽管在柯坪塔格北段西坡和印干山东北磷矿厂下部玄武岩之上的碎屑岩样品中都含有比^多的年龄小于270 Ma的年轻碎屑锆石，但是由于区域上没有发现可以提供这些年轻碎屑锆石的地质体，所以其确切地质意义还不能确定。尽管如此，这些年轻碎屑锆石的存在目前还不能排除该套地层是在晚二叠世沉积的可能。考虑到覆盖在上部玄武岩之上的沙井子组碎屑岩中含有晚二叠世的古生物化石[16，38]，沙井子组之下原来划归开派兹雷克组和卡仑达尔组碎屑岩的沉积时代应该大致为中二叠世晚期至晚二叠世早期。综合已有资料，初步得出了柯坪地区二叠纪地层的划分方案：下部康克林组形成于早二叠世早期；其上的位于下部玄武岩之下的陆源碎屑岩形成于早二叠世晚期；下部玄武岩及其中的陆源碎屑岩夹层和覆盖其上的灰岩形成于中二叠世；介于该套灰岩和沙井子组之间的陆源碎屑岩夹玄武岩形成于中二叠世还是晚二叠世，目前的资料还不能确定，暂时将其置于晚二叠世，但不排除其下部或大部分属于中二叠世晚期的可能（图6）。
考虑到碎屑锆石隆升剥蚀搬运再沉积过程，也许该区康克林组与下部玄武岩之间的陆源碎屑岩也是在中二叠世沉积的，这就要求在其与康克林组灰岩之间存在一个较长地质时期的沉积间断。柯坪塔格、衣木干他乌和印干山等地区出露的覆盖在康克林组灰岩之上的碎屑岩都具有杂色陆源碎屑岩系特征，指示其沉积环境与康克林组灰岩是截然不同的，这一沉积间断应该没有问题，问题是其持续了多长时间。
根据碎屑锆石来确定该套地层的沉积时代存在着很大的不确定性。根据目前的碎屑锆石资料，仅能将这套碎屑岩夹玄武岩和灰岩地层分成两套，并初步给出了其沉积时代的下限，而对其沉积时代的上限，还都是根据已有碎屑锆石和古生物化石资料推测的。
从区域上早二叠世侵入岩分布和已有碎屑锆石资料可以推测，在二叠纪期间，柯坪地区可能发生了沉积中心从天山向塔里木盆地方向的逐渐迁移。在卡拉峻一带的康克林组之上的碎屑岩沉积时，印干山和柯坪等地区可能处于隆起环境；在印干山和柯坪等地区夹有玄武岩的二叠纪地层沉积时，卡拉峻一带已经隆起成为其物源区之一。即前人划分的位于康克林组灰岩之上的二叠纪碎屑岩，出露在卡拉峻一带及其西北地区的岩层，在层位上可能要低于出露在卡拉峻东南的柯坪塔格、衣木干他乌和印干山等地区的岩层。
4.3玄武岩喷发时限
柯坪地^二叠纪玄武岩是近年地质学界研究的热点，被普遍认为是塔里木大火成岩省的重要组成部分[12，11]。关于该区玄武岩喷发时限，早期是根据地层时代将其置于早二叠世。近年来，随着国际地层表的修订，原来位于其下的被置于晚石炭世的康克林组的沉积时代被重新确定为二叠纪，置于早二叠世早期，其上的碎屑岩夹玄武岩被相应改置于早二叠世晚期至中二叠世。然而，关于该大火成岩省的时代却没有做相应的更改。近年发表的所有相关文献都将该区玄武岩喷发时限（即该大火成岩省的时代）置于早二叠世，有的甚至将其置于早二叠世早期，所依据的资料主要是来自于玄武岩的锆石定年分析结果。把该区玄武岩喷发时限置于早二叠世或早二叠世早期，不仅与该区地层划分方案相矛盾，而且所发表的锆石年龄从270 Ma到290 Ma不等。同一层位的玄武岩，不同研究者发表的锆石年龄竟然相差近20 Ma，且其中绝大部分锆石年龄都老于玄武岩全岩ArAr年龄。这就自然引起人们的思考，问题出在何处，难道是古生物地层时代误差太大，还是这些锆石年龄有问题？
玄武岩中的锆石是否是从该玄武质岩浆结晶的，锆石的氧同位素分析是一种比较有效的判别途径。但是，目前发表的塔里木盆地二叠纪玄武岩所有锆石年龄都缺乏这方面的资料。目前发表的塔里木盆地西北缘柯坪地区玄武岩中的锆石晶体结构与区域上花岗岩锆石具有明显的相似性，也与笔者获得的夹有这些玄武岩的陆源碎屑岩中的碎屑锆石非常类似。本项研究从该区上部玄武岩采集了两个样品，不仅从中分选出的锆石非常少，而且锆石阴极发光图像显示其可能都属于捕获锆石，定年结果也非常分散。因此，把该区已有玄武岩的锆石年龄解释为该区玄武岩喷发时限，是值得商榷的。
针对上述问题，笔者试图尝试通过砂岩碎屑锆石定年分析，确定夹有玄武岩的陆源碎屑岩沉积时代下限，来间接探讨玄武岩喷发时限。本文及文献[20]发表的采集自4个地区共10个样品的碎屑锆石定年资料，显示夹有玄武岩的碎屑岩沉积时代下限不可能早于280 Ma。基于这些碎屑锆石资料对该区二叠纪地层层序的分析表明，柯坪地区两套玄武岩中的下部玄武岩喷发时限可以肯定是中二叠世。而上部玄武岩喷发时限是中二叠世还是晚二叠世，目前的资料还不能确定。如果两套玄武岩之间碎屑岩样品中的碎屑锆石260 Ma左右年龄有确切地质意义的话，考虑到上部玄武岩之上沙井子组含有晚二叠世古生物化石，则上部玄武岩的喷发时限应该是晚二叠世早期；如果这些碎屑锆石年龄（260 Ma左右）不具有确切地质意义，则上部玄武岩的喷发时限有可能为中二叠世晚期。不管是何种情况，根据本文获得的碎屑锆石资料，目前基本可以确定柯坪地区两套玄武岩喷发时限不是发生在290 Ma前后，也不是发生在280 Ma以前的早二叠世，而是发生在270 Ma以后的中二叠世或中二叠世至晚二叠世早期。
在下部玄武岩喷发之后，紧接着就在其上沉积了一套碳酸盐岩地层。在柯坪塔格北段西坡的这套碳酸盐岩有数十米厚，在印干山东段的厚度只有数米，而在柯坪县城以西地区的厚度将近200 m。在这套碳酸盐岩之上，接着沉积了数百米厚的陆源碎屑岩，然后才开始了上部玄武岩的喷发。这一岩石序列表明，在两套玄武岩喷发之间有可能间隔了比较长的地质时期。这样，下部玄武岩和上部玄武岩是否在成因方面有明显差别？它们是否属于一个大火成岩省？还有待于地质年代学和地球化学的进一步研究。
上述关于柯坪地区玄武岩喷发时代的初步认识，与从玄武岩中获得的全岩ArAr年龄是大体一致的[9，39]。由此推论，以柯坪地区为代表的塔里木地区二叠纪玄武岩喷发时限与峨眉山玄武岩喷发时限，不是分别形成于早二叠世和中―晚二叠世[40]，而可能是比较相近地都形成于中―晚二叠世。相近的喷发时限表明二者也许具有相同的成因，即有可能是同一地质时期地幔岩浆活动和壳幔相互作用的产物。
5结语
（1）基于碎屑锆石年龄资料，对塔里木盆地西北缘柯坪地区夹有玄武岩的二叠纪碎屑岩沉积时代的下限进行了初步探讨，依据这一结果对该区玄武岩的喷发时限进行了推论，得出的地层沉积时代的结论与古生物地层划分是基本一致的。由此限定该区玄武岩喷发时限不太可能早于270 Ma，有可能为中―晚二叠世。然而，这一研究虽然排除了该区玄武岩在早二叠世喷发的可能，但是由于碎屑锆石年龄资料的制约因素和局限性，该区玄武岩具体喷发时限还有待于采用新的定年技术和方法开展深入系统的研究。
（2）对玄武岩进行锆石定年研究，以及对所获得的年龄结果进行地质解释都需要慎重。玄武岩中的锆石是同岩浆喷发冷凝结晶的，还是岩浆在上升喷发过程中从围岩捕获的，需要有这些锆石成因研究的系统资料作为基础。
本研究使用了新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局1∶200 000苏巴什幅和乌什幅等区域地质调查资料，部分样品定年分析得到了中国地质大学（武汉）刘勇胜教授等的协助和指导，两位匿名审稿人对本文初稿提出的建设性修改意见使我们受益匪浅，在此一并致谢。
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