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1、本文为国家自然科学基金项目( 40273029) 成果。 责任编辑: 宫月萱。第一作者: 李大明, 男, 1946 年生, 研究员, 主要从事 K?Ar 年代学和构造热年代学研究。山西左云火山岩剖面的系统 K?Ar 年代测定李大明 ? 李 ? 齐( 中国地震局地质研究所, 北京, 100029)摘? 要? 左云火山岩面积超过 1 500 km2, 但是一直是年代学研究的空白地区, 本文利用 K?Ar 年代学方法对山西?内蒙古交界的新生代火山岩进行了较系统的年代测定, 岩浆活动时代为中新世, 火山岩剖面顶部年龄为 15. 13? 0. 08 Ma, 底部年龄为23. 90? 0. 33 Ma,
2、因此该火山岩应与大同、 集宁地区的火山岩一样, 同属于广义的中新世 汉诺坝玄武岩!。关键词? 年代学? 中新世? 火山岩? 汉诺坝玄武岩Serial K?Ar Dating along the Volcanic Section in Zuoyun, Shanxi ProvinceLI Daming ? LI Qi(Institute of Geology , China Seismological Bureau, Beijing, 100029)Abstrect? The Zuoyun volcanic rocks located on the boundary between Inner M
3、ongolia and Shanxi Province has an area of over 1 500km2, but had no isotopic age record in the past. A serial K?Ar dating was made by the authors along the volcanic rock section in thisarea. T he age at the top of the section is 15. 13? 0. 08 Ma, and that at the bottom is 23. 90? 0. 33 Ma. Accordin
4、g to the dating re?sults in combination with the petrographic researches, it is held that the volcanic rocks in Zouyun area belong to the Miocene GeneralHannuoba basalt!.Key words? geochronology ? Miocene? volcanic rock? Hannuoba basalt1 ? 地质背景山西?内蒙古交界的左云和凉城之间出露大面积的火山岩。火山岩沿支甲山?广汉营?天成村呈 SW NE 方向展布, 面
5、积达 1 500 km2, 而且大部分 地区的厚度超过了 200 m, 产状为近水平。岩层之间平行叠覆, 见有沉积夹层, 根据 1#20 万地质图凉 城幅, 石圪塔剖面的火山岩多于 20 层, 沉积夹层也有20 层左右, 但不同地区沉积夹层分布不均, 夹层 岩性有湖相沉积、 红色泥岩和黑色碳质泥岩等。整个火山岩与下覆白垩纪地层呈不整合接触( 图 1) 。 该区巨厚的多期次溢流火山岩是研究大陆裂谷火山活动和古地磁磁场变化的理想地区。但是首先 应确定火山活动的确切时代。关于该地区火山岩的时代问题, 大致有两种看法: 根据火山岩夹层的碳 质泥岩中的瓣鳃类动物化石的种属, 倾向于把火山岩时代定为上新世
6、; % 根据中国新生代大陆裂谷火山岩分布和该区火山岩岩性分布与汉诺坝玄武岩类 似, 即下部以碱性玄武岩为主, 上部以拉斑质为主,因此认为该区火山岩属中新世火山活动。但是无论 哪一种看法, 迄今都尚未见到直接的年代学证据报道。本文拟以 K?Ar 年代学测定方法, 系统地确定 该区巨厚玄武岩剖面的时间序列。2 ? 剖面和样品该区东南边缘出露的火山岩厚度近 300 m, 地 势陡峭, 高差变化大, 下层直接与白垩纪地层接触,火山岩出露剖面完整。 选择的剖面在山西左云县城北 20 km, 剖面下部与白垩纪泥岩不整合接触。剖面厚度为 273 m, 可辨别的火山岩有 39 层, 其中在海拔 1 770 m
7、 处有一红色泥岩夹层, 海拔 1 710 m 处有一黄灰色细沙 岩夹层。沿该剖面采集了 8 个火山岩样品, 自上至下按海拔高度顺序排列( 表 1) 。2003 年 12 月 24卷 6期: 559 ?562? ? ? ? ? ? ?地? 球? 学? 报 ACTA GEOSCIENT ICA SINICA? ? ? ?Dec. 2003 24( 6) : 559?562图 1? 左云火山岩分布和剖面位置 Fig. 1? Distribution of Zuoyun volcanic rock and location of the section1 ?新生代火山岩; 2 ?第四纪; 3?白垩纪;
8、 4 ?侏罗纪; 5?太古代1 ?Cenozoic volcanic rocks; 2 ?Quaternary;3 ?Cretaceous; 4?Jurassic; 5?Atchean表 1? 左云火山岩剖面样品 Table 1? Samples of volcanic rocks on Zuoyun section样品编号h海拔/ m样 品 描 述11915火山岩, 样品较新鲜21900火山岩, 气孔发育, 样品新鲜31830火山岩, 气孔发育, 样品新鲜41816火山岩, 含橄榄石斑晶, 样品较新鲜51760火山岩, 样品新鲜, 上覆红色砂泥岩61704火山岩, 样品较新鲜, 上覆黄色细砂
9、 岩71691火山岩, 样品较新鲜81642火山岩, 柱状节理, 含橄榄石斑晶, 样 品新鲜图 2? 左云剖面及采样高度示意图 Fig. 2? Diagram of Zouyun section and the sample location3 ? 实验和结果由于蚀变、 风化样品中的橄榄石、 斜长石等斑晶 都可能影响 K?Ar 年龄的准确性, 所以首先要把手标本蚀变的部分去掉, 选择新鲜未蚀变的部分, 破碎 到 60 80 目, 经过清洗后, 利用磁选方法去掉其中的非磁性矿物斑晶和后期的碳酸盐充填物, 剩下的基质部分作为 K?Ar 测年的样品。 K?Ar 年龄在中国地震局国家 活动构造开放实验
10、室!测量, K 的测量利用原子吸收方法, Ar 的测量利用同位素稀释法, 年龄标准样采用房山黑云母 ZBH?25( 中国 K?Ar 年龄标准样) , 使用的仪器为MM?1200 质谱仪。8 个样品的 K 和 Ar 均做了多次重复测量, K、 Ar 测量结果见表 2、 表 3。表 3 中年龄计算所采用的样品 K 含量为表 2 中的平均值, 年龄的重现性误 差优于 3% ( 表 4) 。表 2? 左云剖面 K测量结果 Table 2? Results of K on Zuoyun section样品单次测量值/ %平均值和重现误差11. 361. 311. 291. 331. 31 1. 323?
11、 0. 030( 2. 26% )21. 641. 641. 661. 611. 62 1. 634? 0. 019( 1. 19% )31. 081. 101. 101. 101. 095? 0. 010( 0. 91% )40. 580. 580. 600. 570. 583? 0. 013( 2. 16% )51. 781. 821. 831. 801. 85 1. 816? 0. 027( 1. 49% )60. 570. 570. 580. 560. 580. 52? 0. 008( 1. 46% )70. 650. 650. 670. 640. 65 0. 650? 0. 012(
12、 1. 88% )81. 431. 511. 491. 471. 51 1. 482? 0. 033( 2. 26% )4 ? 讨论和结论样品测量结果的年龄平均值和样品的海拔高度列于表 4。可以明显看出除最下部的 8 号样品外,从剖面顶部到底部, 样品年龄从新到老。8 号样品 采自剖面底部一个较平缓出露的柱状节理, 其 K?Ar年龄值却基本与顶部相当, 说明这个采自柱状节理 的样品是后期玄武岩岩浆上涌侵入的产物, 它不具备该剖面其他样品所代表的时间顺序的含意。该剖面底部的年龄为 23. 90 ? 0. 33 Ma, 顶部 的年龄为 15. 13? 0. 08 Ma, 其间两个沉积夹层下伏的火山
13、岩年龄分别是 22. 84 ? 0. 30 Ma 和 19. 35 ?0. 29 Ma, 说明在大约 22. 84 Ma 和 19. 35 Ma 时, 有 两次较长时间的火山活动间歇, 形成了数米厚的沉560地? 球? 学? 报2003 年表 3? 左云剖面 K ?Ar 年龄测量结果Table 3? Results of K ?Ar dating on Zuoyun section样品编号实验编号K/ %样品重量/ mg放射成因40Ar*/ %放射成因40Ar*/ 10- 11mol&g- 1表面年龄/ Ma123456782000 ?161. 32353. 9588. 283. 48915.
14、 18? 0. 332000 ?171. 32353. 1085. 873. 45815. 04? 0. 342000 ?181. 32351. 3089. 203. 49015. 18? 0. 322000 ?1571. 63458. 3088. 444. 52015. 88? 0. 342000 ?1581. 63453. 0586. 294. 32315. 19? 0. 342000 ?1601. 63435. 4085. 874. 37615. 38? 0. 352000 ?1521. 09548. 1078. 303. 08616. 18? 0. 362000 ?1531. 0954
15、5. 3578. 243. 02215. 84? 0. 352000 ?1541. 09553. 7578. 843. 08016. 15? 0. 352000 ?1551. 09536. 9073. 723. 12616. 39? 0. 402000 ?1561. 09541. 9077. 033. 05015. 99? 0. 362000 ?1460. 58340. 0050. 781. 71816. 91? 0. 792000 ?1490. 58350. 0556. 531. 71416. 87? 0. 682000 ?1500. 58347. 8047. 861. 76017. 32?
16、 0. 482000 ?1510. 58337. 6551. 601. 72016. 93? 0. 782000 ?191. 81651. 9090. 146. 21119. 57? 0. 412000 ?201. 81651. 9591. 646. 14819. 38? 0. 392000 ?211. 81653. 4093. 006. 19019. 51? 0. 392000 ?221. 81649. 1091. 836. 00618. 93? 0. 382000 ?540. 57255. 0570. 852. 31022. 98? 0. 702000 ?550. 57260. 3067. 912. 25622. 44? 0. 722000 ?560. 57259. 8572. 502. 32623. 14? 0. 692000 ?570. 57255. 0570. 272. 29322. 81? 0. 702000 ?790. 65047. 5555. 542. 72223. 98? 0. 992000 ?800. 65053. 2554. 882. 7
