周濤發(fā) 袁峰 張達(dá)玉 鄧宇峰 許超 張若飛 郭旭吉 李鵬

ZHOU TaoFa1，YUAN Feng1，ZHANG DaYu1，DENG YuFeng1，XU Chao1，ZHANG RuoFei1，GUO XuJi2 and LI Peng2

1. 合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230009

2. 新疆有色地質(zhì)勘查局七〇六大隊，阿爾泰 836500

1. School of Resources and Environmental Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China

2. No.706 Geological Party，Xinjiang Geoexploration Bureau for Nonferrous Metals，Altai 836500，China

2014-06-15 收稿，2014-09-13 改回.

1 引言

西準(zhǔn)噶爾地區(qū)位于新疆西北部，是中亞造山帶的重要組成部分(Xiao et al.，2012;Shen et al.，2010;Zhu et al.，2007)。西準(zhǔn)噶爾地區(qū)晚古生代中酸性巖漿侵入作用十分發(fā)育，從基性-酸性均有分布，以中酸性巖漿巖分布最為廣泛(韓寶福等，2006;Chen et al.，2010;Zhou et al.，2008)，與該區(qū)銅金多金屬成礦作用密切相關(guān)(申萍等，2010;曹明堅，2013)，Xiao et al.(2013)認(rèn)為這些中酸性巖漿巖是增生造山作用的產(chǎn)物。前人對西準(zhǔn)噶爾地區(qū)中酸性巖漿巖的時空分布(李華芹等，1998;Chen and Jahn，2004;朱永峰等，2007;韓寶福等，2006;袁峰等，2006;Zhou et al.，2008;Chen et al.，2010)、地球化學(xué)特征(蘇玉平等，2006;Geng et al.，2009;唐功建等，2009;Cao et al.，2014;魏少妮和朱永峰，2010)、成巖背景(王京彬和徐新，2006;Xiao et al.，2009，2013;韓寶福等，2006)等方面進(jìn)行了許多研究。然而，前人研究對西準(zhǔn)噶爾晚古生代的構(gòu)造環(huán)境問題一直存在洋脊俯沖(Tang et al.，2010;Geng et al.，2009)和后碰撞(韓寶福等，2006;Chen et al.，2010)等爭議。前人的研究工作大多集中于其南部的哈圖-包古圖、謝米斯臺等地區(qū)，對位于西準(zhǔn)噶爾北部與哈薩克斯坦交界的塔爾巴哈臺地區(qū)相關(guān)研究較少(朱永峰等，2007;Chen et al.，2010)。為了對存在爭議的西準(zhǔn)噶爾成巖背景提供更多證據(jù)，同時提高西準(zhǔn)噶爾北部塔爾巴哈臺地區(qū)巖漿巖的成因認(rèn)識，本文選擇位于塔爾巴哈臺-薩吾爾西段的塔北地區(qū)6 個代表性中酸性巖體(庫孜貝提、哲北、巴斯、卡姆斯臺、阿西、科魯克等)作為研究對象，在野外觀察基礎(chǔ)上，對這些巖體進(jìn)行了鋯石LA-ICPMS U-Pb 同位素定年和全巖地球化學(xué)分析，據(jù)此探討研究區(qū)巖漿巖的成巖年代、成因及成巖背景。

2 地質(zhì)特征

中亞造山帶西起烏拉爾山，東至阿拉斯加地區(qū)，長約5000km(圖1a)，是位于西伯利亞板塊(北)和塔里木-中朝板塊之間的一個橫貫歐亞大陸的巨型造山帶(?eng?r et al.，1993;Xiao et al.，2012)。作為中亞造山帶的主要組成部分的西準(zhǔn)噶爾地區(qū)主體構(gòu)造方向呈北東向，區(qū)內(nèi)巖漿活動十分強(qiáng)烈，以中酸性巖為主。西準(zhǔn)噶爾地區(qū)北向南可依次分為塔爾巴哈臺-薩吾爾、巴爾魯克-謝米斯臺和包古圖-哈圖3 個次級地質(zhì)單元(圖1b)。

塔爾巴哈臺-薩吾爾地區(qū)地處哈薩克斯坦和中國交接部位，該帶南以洪古勒楞深大斷裂為界、西北以中國-哈薩克斯坦邊境線為界，東至烏倫古湖，以出露泥盆紀(jì)火山碎屑巖為特征。塔爾巴哈臺-薩吾爾地區(qū)主要出露的地層主要包括塔爾巴哈臺組(D3t)火山-碎屑巖和薩吾爾山組(D2s)的火山-碎屑巖，其次有石炭紀(jì)黑山頭組(C1h)和姜巴斯套組(C1j)火山碎屑-沉積巖，局部地區(qū)有少量奧陶紀(jì)、志留紀(jì)的沉積巖和二疊紀(jì)火山巖分布。塔爾巴哈臺-薩吾爾巖漿巖帶以近東西向構(gòu)造為主，主要受北東向的洪古勒楞斷裂與東西向的薩吾爾斷裂控制(圖1c)。塔爾巴哈臺-薩吾爾地區(qū)基性-中酸性巖漿巖發(fā)育，以中酸性侵入巖為主，這些基性和中酸性的侵入體侵位于泥盆-石炭紀(jì)地層中。

塔北地區(qū)位于塔爾巴哈臺-薩吾爾最西部，地處塔城市北約50km，其東、西、北三面與哈薩克斯坦接壤(圖1d)。塔北地區(qū)的地層由北向南可分為奧陶紀(jì)大柳溝組(O2d)、上泥盆統(tǒng)和布克賽爾組(D1h)、塔爾巴哈臺組(D3t)、上石炭統(tǒng)黑山頭組(C1h)火山-碎屑巖，以及少量志留紀(jì)和二疊紀(jì)地層分布于研究區(qū)南部。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以NWW 向?qū)娱g斷裂為主，受到洪古勒楞深大斷裂控制明顯。塔北地區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，主要為奧陶紀(jì)-石炭紀(jì)的火山巖和侵入其內(nèi)的中酸性侵入巖。

塔北地區(qū)中酸性巖體出露面積在0.5 ～100km2之間(圖1d)，巖性包括閃長(玢)巖、花崗閃長巖和花崗巖等。本次工作的克孜貝提、哲北、巴斯、卡姆斯臺、阿西和科魯克6 個代表性中酸性侵入體地質(zhì)特征如下。

(1)克孜貝提巖體 克孜貝提巖體位于塔城市北東方向約40km。巖體侵位于下石炭統(tǒng)南明水組(C1n)火山碎屑巖地層中，南部與上泥盆統(tǒng)塔爾巴哈臺組(D3t)地層不整合接觸，出露面積約1.0km2?？俗呜愄釒r體呈近東西向分布，巖性為閃長玢巖，灰褐色，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶礦物主要為斜長石，有少量的鉀長石和斜方輝石等，斜長石呈半自形板狀，雜亂分布，粒徑在0.1 ～0.5mm，有聚片雙晶發(fā)育，含量在10% ～20%之間;鉀長石呈半自形粒狀，發(fā)生了較強(qiáng)的高嶺土化;單斜輝石呈自形粒狀，發(fā)生了弱硅化?；|(zhì)主要為斜長石和石英的微晶集合體，含量在80%左右(圖2)。

(2)哲北巖體 哲北巖體位于塔城市北約35km 處，呈巖株狀，侵位于上泥盆統(tǒng)塔爾巴哈臺組(D3t)凝灰質(zhì)砂巖地層，出露面積約0.7km2。哲北巖體體長軸方向呈近東西向，巖性為閃長巖，灰白色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要組成礦物包括斜長石、單斜輝石、角閃石等。斜長石呈自形-半自形板狀，粒徑大小在0.1 ～0.7mm 之間，發(fā)生了硅化，單斜輝石呈自形粒狀，粒徑在0.1 ～0.4mm 左右;角閃石呈細(xì)小顆粒狀充填于斜長石和單斜輝石之間，基質(zhì)主要組成為斜長石的微晶。巖石發(fā)生了較強(qiáng)的絹云母化、硅化，巖石中發(fā)育有黑色包體(圖2)。

(3)巴斯巖體 巴斯巖體距塔城市北約40km，侵位于下石炭統(tǒng)南明水組(C1n)火山碎屑巖地層中，北部與上泥盆統(tǒng)塔爾巴哈臺組地層不整合接觸。巖體呈橢圓狀出露，長軸方向呈東西向，出露面積約30km2。巴斯巖體的巖性為花崗閃長巖，花崗結(jié)構(gòu)，主要組成礦物為斜長石、鉀長石和石英等。斜長石自形粒狀雜亂分布，以有環(huán)帶的中長石為主，也發(fā)育有卡納復(fù)合雙晶的堿性長石，含量約50%;鉀長石呈自形-半自形粒狀，粒徑在0.2 ～1mm 之間，分布于斜長石顆粒之間，發(fā)生了高嶺土化，含量約35%;石英呈他形粒狀分布于斜長石顆粒之間，含量約10%;此外還有少量的黑云母星點(diǎn)狀分布。巖石發(fā)生了較強(qiáng)的硅化、絹云母化和碳酸鹽化(圖2)。

圖2 塔北地區(qū)中酸性侵入體巖石學(xué)特征照片KZBT-克孜貝提巖體;ZB-哲北巖體;BS-巴斯巖體;KMS-卡姆斯臺巖體;AX-阿西巖體;KLK-科魯克巖體. 后圖巖體縮寫名同此圖. Pl-斜長石;Qtz-石英;Kfs-鉀長石;Cpx-單斜輝石;Opx-斜方輝石;Hbl-角閃石Fig.2 The petrological photographs of the granitoids in Tabei areaKZBT-Kezibeiti pluton;ZB-Zhebei pluton;BS-Basi pluton;KMS-Kamusitai pluton;AX-Axi pluton;KLK-Keluke pluton

(4)卡姆斯臺巖體 卡姆斯臺巖體位于巴斯巖體西北3km 處，侵位于下石炭統(tǒng)南明水組(C1n)火山碎屑巖地層中，呈球狀出露，面積約12km2?？匪古_巖體為花崗閃長巖，灰白色、略帶紅色，花崗結(jié)構(gòu)，巖體的主要組成礦物為斜長石、鉀長石、角閃石、石英等。斜長石呈自形-半自形粒狀，粒徑約0.1 ～0.8mm，雜亂分布于巖石中，含量約50%;鉀長石自形-半自形粒狀，分布于斜長石的顆粒之間，粒徑在0.3 ～0.6mm，含量約35%;角閃石自形-半自形浸染狀分布于鉀長石和斜長石之間，粒徑在0.1 ～0.4mm 之間，含量約8%，石英他形粒狀分布于斜長石、鉀長石和角閃石的顆粒之間，含量約5%，此外還有少量黑云母星點(diǎn)狀分布。巖石發(fā)生了較強(qiáng)的硅化、絹云母化和綠泥石化(圖2)。

(5)阿西巖體 阿西巖體位于哲北巖體的東南1.2km處，侵位于上泥盆統(tǒng)塔爾巴哈臺組(D3t)凝灰質(zhì)砂巖地層中，出露面積約2km2。巖體呈橢圓狀，長軸方向呈近東西向，與地層走向一致。阿西巖體為花崗閃長斑巖，呈黃褐色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要組成礦物包括斜長石和石英等。斜長石呈自形-半自形板狀，粒徑大小在0.1 ～1.2mm 之間，雜亂排列，含量約20%;石英呈他形分布于斜長石顆粒之間，粒徑在0.05 ～0.4mm 之間，含量約5%;基質(zhì)主要為斜長石和石英的微晶，含量約70%左右，巖體發(fā)生了較強(qiáng)烈的高嶺土化、碳酸鹽化(圖2)。

(6)科魯克巖體 科魯克巖體處于中哈邊境線上，距離塔城市北約55km。巖體侵位于中奧陶統(tǒng)科克薩依組(O2k)火山-沉積巖地層中。巖體呈不規(guī)則狀巖基產(chǎn)出，出露面積大于100km2?？启斂藥r體受奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)地層的層間斷裂控制，其長軸方向為北西西向?？启斂藥r體為鉀長花崗巖，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要組成礦物為鉀長石、斜長石和石英等。鉀長石呈自形粒狀、粒徑大小在1 ～5mm 之間，雜亂分布于巖石之中，含量約50%;斜長石呈自形板狀，粒徑大小在0.5 ～2mm 之間，雜亂分布，含量約30%;石英呈他形粒狀分布于鉀長石和斜長石之間，粒徑大小在0.2 ～0.8mm 之間，含量約20%;另有少量黑云母呈星點(diǎn)狀分布于巖石之中，巖石新鮮，無明顯蝕變(圖2)。

圖3 塔北地區(qū)中酸性巖侵入體鋯石的CL 圖像和LA-ICPMS U-Pb 年齡的207Pb/235U-206Pb/238U 協(xié)和曲線圖解KZ-02 克孜貝提巖體;ZB-03 哲北巖體;BS-11 巴斯巖體;KMS-09 卡姆斯臺巖體;AX-04 阿西巖體;KLK-01 科魯克巖體Fig.3 The CL images of the zircons and their LA-ICPMS U-Pb concordia diagrams from the granitoid intrusions in Tabei areaKZ-02:Kezibeiti pluton;ZB-03:Zhebei pluton;BS-11:Basi pluton;KMS-09:Kamusitai pluton;AX-04:Axi pluton;KLK-01:Keluke pluton

3 實(shí)驗方法

3.1 鋯石LA-ICPMS U-Pb 同位素定年

鋯石U-Pb 同位素測年分析在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院LA-ICP MS 實(shí)驗室完成，鋯石陰極發(fā)光掃描電鏡照相在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所電子探針室完成的。具體過程見下。

圖4 西準(zhǔn)噶爾塔北地區(qū)中酸性巖體的巖性判別圖解(a)TAS 圖解(Middlmost，1994). Ir-Irvine 分界線，上方為堿性，下方為亞堿性;(b)K2O-SiO2 巖石序列圖解(Ewart，1982);(c)SiO2-AR 巖石序列判別圖解(Wright，1969);(d)A/NK-A/CNK 圖解(Maniar and Piccoli，1989)Fig.4 The discriminative diagrams on the granitoid intrusions from Tabei area，West Junggar

(1)分選:將樣品破碎至礦物自然粒度后(50 ～150μm)，通過磁選和重液等選礦技術(shù)，將礦物初步分離，然后配合雙目鏡手選方法進(jìn)行單礦物分離提純，分選出晶型完好、顆粒大于50μm 的鋯石(TPK-11 ＞100 顆;TPK-05 ＞100 顆)作為定年和成分測定對象。(2)制靶:在雙目鏡下挑選出晶形完好，透明度和色澤較好的鋯石單礦物粘在載玻片的雙面膠上，然后用無色透明的環(huán)氧樹脂固定，待環(huán)氧樹脂充分固化后，拋光至鋯石顆粒露出1/3 以上。(3)照相:用配有陰極發(fā)光(CL)探頭的電子顯微鏡對鋯石進(jìn)行鑒定并拍照，工作電壓為15kV，電流為4nA。這些陰極發(fā)光照片被用來檢查鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和選擇分析區(qū)域。(4)測年:鋯石LA-ICPMS UPb 分析測試前分別用酒精和稀硝酸(5%)輕擦樣品表面，以除去可能的污染。采用儀器為Agilent 7500a ICPMS，采用He作為剝蝕物質(zhì)載氣，用美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST SRM610 進(jìn)行儀器最佳化。鋯石年齡分析采用的光斑直徑為30μm，并采用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500 作為外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)鋯石，并每隔4 ～5 個樣品分析點(diǎn)測一次標(biāo)準(zhǔn)，每隔10 個點(diǎn)進(jìn)行儀器最佳化，確保標(biāo)準(zhǔn)和樣品的儀器條件完全一致。(5)處理:測試獲得的鋯石同位素的數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal(V8.6 版)軟件進(jìn)行，普通鉛校正采用的Andersen 的方法(Andersen and Griffin，2004)，年齡計算及諧和圖的繪制采用Isoplot(2.49 版)進(jìn)行(Ludwig，2001)，實(shí)驗過程中誤差為1σ。

3.2 全巖地球化學(xué)分析

全巖主微量測試分析在澳石礦物測試有限公司(廣州)完成，具體過程見下。

主量元素 將粒度小于200 目的巖石粉末樣品約1g 在100℃的烘箱內(nèi)干燥后，將其放入溫度高于1000℃的高溫爐中灼燒2h，測得其燒失量(LOI)。然后稱0.5g 經(jīng)灼燒過的樣品和4g Li2B4O7溶劑共置于塑料瓶中，混勻后加0.4g 1%LiBr 及0.5% NH4I 助熔劑于XRF 專用鉑金坩堝中，倒入該混合樣品在1250℃熔融，制成玻璃餅，備XRF 測定，測試方法詳見Qi et al. (2000)。

微量、稀土元素 將粒度小于200 目的巖石粉末樣品約1g 放入熔樣罐中，加入2mL 8mol HNO3和0.5mL 8mol HF，置于電熱板上(約100℃)加熱至樣品完全溶解;打開熔樣罐在通風(fēng)櫥中蒸干樣品。再次加入2mL 8mol HNO3繼續(xù)加熱，方法同前;最后將用8mol HNO3熔解的樣品溶液加去離子水稀釋至250mL 放入潔凈的溶樣瓶中，搖勻后取10mL 放入細(xì)小塑料管備ICPMS 測試，樣品測試采用內(nèi)標(biāo)法，詳細(xì)過程參考靳新娣和朱和平(2000)。

4 測試結(jié)果分析

4.1 鋯石LA-ICPMS U-Pb 同位素年齡

本次工作測得塔北地區(qū)6 個中酸性巖體的鋯石LAICPMS U-Pb 年齡結(jié)果如表1 和圖3 所示。這些中酸性巖體的鋯石具有巖漿振蕩環(huán)帶和一致的207Pb/235U-206Pb/238U 協(xié)和曲線年齡(圖3)，指示為同巖漿成因鋯石特征，其所測年齡數(shù)據(jù)能代表巖漿巖的侵位時代。通過Isoplot(3.0)軟件計算得到:克孜貝提閃長玢巖體(KZ-02)的鋯石LA-ICPMS U-Pb 年齡為343.1 ±2.8Ma(n=22，MSWD=4.6);哲北閃長巖體(ZB-03)的鋯石LA-ICPMS U-Pb 年齡為338.7 ±3.2Ma(n=22，MSWD =3.9)。巴斯花崗閃長巖體(BS-11)的鋯石LA-ICPMS U-Pb 年齡為328.1 ± 4.0Ma(n = 32，MSWD =8.9);卡姆斯臺花崗閃長巖體(KMS-09)的鋯石LA-ICPMS UPb 年齡為324.5 ±3.0Ma(n=20，MSWD=2.5);阿西花崗閃長斑巖體(AX-04)的鋯石LA-ICPMS U-Pb 年齡為324.5 ±3.4Ma(n=30，MSWD =1.3);科魯克鉀長花崗巖體(KLK-01)的鋯石LA-ICPMS U-Pb 年齡為315.4 ±3.5Ma(n =29，MSWD=22)。

表1 西準(zhǔn)噶爾塔北地區(qū)中酸性巖體的鋯石U-Pb 測年結(jié)果Table 1 Zircon U-Pb dating of magmatic rocks from granitoid intrusions in Tabei area，West Junggar

續(xù)表1Continued Table 1

續(xù)表1Continued Table 1

續(xù)表1Continued Table 1

續(xù)表1Continued Table 1

4.2 主量元素

塔北地區(qū)6 個中酸性侵入體的元素地球化學(xué)特征如表2所示。數(shù)據(jù)顯示，形成于晚石炭世的科魯克巖體相對于形成于早石炭世的克孜貝提、哲北、巴斯、卡姆斯臺、阿西5 個巖體，具有較高SiO2、全堿(K2O +Na2O)含量，和較低Al2O3、MgO、FeOT(=FeO+Fe2O3×0.9)、CaO 含量的特點(diǎn)。

塔北地區(qū)早石炭世形成的侵入體投點(diǎn)于閃長巖-二長巖區(qū)域(圖4a)，具有中鉀-高鉀巖石序列特點(diǎn)(圖4b);其中克孜貝提和哲北2 個形成較早(343 ～338Ma)的巖體投點(diǎn)于堿性巖區(qū)域、具有高鋁質(zhì)巖石的特點(diǎn);較晚(328 ～324Ma)的巴斯、卡姆斯臺和阿西巖體落于鈣堿性-堿性過渡和準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)過渡的巖石范圍(圖4c，d)。晚石炭世侵入的科魯克巖體落于花崗巖區(qū)域，具有高鉀、堿性和弱過鋁質(zhì)巖石的特點(diǎn)(圖4)。

從區(qū)域巖漿演化角度分析顯示，塔北地區(qū)6 個中酸性侵入體的TiO2、Al2O3、MgO、FeOT、P2O5與SiO2呈負(fù)相關(guān);K2O與SiO2具正相關(guān)(圖4b)。其中，形成于早石炭世的克孜貝提、哲北、巴斯、卡姆斯臺和阿西5 個侵入體的主量元素特征具有類似特征;晚石炭世的科魯克巖體的主量元素與前者明顯不同(圖5)。

4.3 微量和稀土元素

塔北地區(qū)早石炭世早期(343 ～338Ma)形成的克孜貝提和哲北兩個巖體的∑REE 范圍在92.34 ×10-6～114.2 ×10-6，均值105.7 ×10-6;δEu 范圍0.95 ～1.12，均值1.06;輕稀土和重稀土元素比值(LREE/HREE)范圍在6.85 ～8.09之間，均值7.45;早石炭世晚期(328 ～324Ma)形成的巴斯、卡姆斯臺和阿西巖體的∑REE 范圍在99.02 ×10-6～142.0×10-6，均值122.1 ×10-6;δEu 范圍0.87 ～1.20，均值0.98;輕稀土和重稀土元素比值(LREE/HREE)范圍在7.08 ～9.78之間，均值9.06;晚石炭世形成的科魯克巖體的∑REE 范圍在118.1 ×10-6～147.9 ×10-6，均值128.8 ×10-6;δEu 范圍0.21 ～0.28，均值0.25;輕稀土和重稀土元素比值(LREE/

HREE)范圍在6.02 ～7.42 之間，均值6.66。以上數(shù)據(jù)顯示，塔北地區(qū)中酸性巖體隨時間的演化，其稀土元素具有∑REE逐漸增高、δEu 逐漸降低的趨勢，而輕重稀土元素比值(LREE/HREE)呈先增高后降低的特點(diǎn)(圖6a，c，e)。

表2 西準(zhǔn)噶爾塔北地區(qū)中酸性巖類的元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)(主量元素:wt%;稀土和微量元素:×10 -6)Table 2 The whole rock geochemical data from the granitoid intrusions in Tabei area，West Junggar (major elements:wt%;trace elements:×10 -6)

圖5 西準(zhǔn)噶爾塔北地區(qū)中酸性巖體的哈克圖解Fig.5 Harker diagram of the respective granitoids in Tabei area，West Jungaar

圖6 西準(zhǔn)噶爾塔北地區(qū)中酸性巖體的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a，c，e，標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton，1984)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b，d，f，標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Galer et al.，1989)Crust、MORB 及OIB 值據(jù)Sun and McDonough，1989Fig.6 Chondrite-normalized REE distribution patterns (a，c，e，normalization values after Boynton，1984)and primitive mantlenormalized trace element patterns (b，d，f，normalization values after)of the respective granitoids in Tabei area，West JungaarThe Crust，MORB and OIB values from Sun and McDonough，1989

原始地幔(PM)標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖6b，d，f)顯示，塔北地區(qū)中酸性巖體均具有地殼類似的大離子親石元素(LILE)含量高而高場強(qiáng)元素(HFSE)含量低的特征，6 個中酸性巖體的K、Pb 等LILE 呈正異常、Nb、Ta、P、Ti 等HFSE 呈負(fù)異常的特點(diǎn)。進(jìn)一步分析可見，形成于早石炭世早期(343 ～338Ma)的克孜貝提和哲北巖體具有富集Ba、Sr，虧損Th、Zr、Hf，而U 變化不大的特點(diǎn);形成于早石炭世晚期(328 ～324Ma)巴斯、卡姆斯臺和阿西巖體具有富集Sr、Zr、Hf，而Th、U 變化不明顯特征;形成于晚石炭世的科魯克巖體具有虧損Ba、U、Sr，富集Th，而Zr、Hf 變化不明顯的特點(diǎn)。

5 討論

5.1 成巖年代

塔北地區(qū)克孜貝提、哲北、巴斯、卡姆斯臺、阿西和科魯克6 個中酸性巖體的成巖年齡在343 ～315Ma 之間，根據(jù)地質(zhì)特征和成巖年齡可將塔北地區(qū)6 個中酸性巖體進(jìn)一步分三個成巖階段:(1)早石炭世早期(343 ～338Ma)，主要有克孜貝提和哲北閃長巖體;(2)早石炭世晚期(328 ～324Ma)，包括巴斯、卡姆斯臺和阿西花崗閃長巖體;(3)晚石炭世(315Ma)，為科魯克巖鉀長花崗巖體。

前人對塔爾巴哈臺地區(qū)的中酸性巖體的成巖年代進(jìn)行了大量的研究工作。成果顯示塔爾巴哈臺地區(qū)巖漿巖的形成年代在478 ～303Ma 之間，如表3 所示。除了形成于中奧陶世的庫及拜蛇綠巖外(朱永峰和徐新，2006)，塔爾巴哈臺地區(qū)的巖漿巖主要形成于石炭紀(jì)(Han et al.，2006;Chen et al.，2010)，可進(jìn)一步早石炭世早期(345 ～332Ma)、早石炭世晚期(328 ～324Ma)和晚石炭世(315 ～303Ma)，如圖7 所示。本次工作和韓寶福等(2006)測得地處中哈邊境線上的科魯克巖體年齡在315 ～303Ma 之間，表明其形成于晚石炭世，是塔爾巴哈臺地區(qū)目前報道的最年輕的中酸性巖體。以上分析顯示，塔北地區(qū)中酸性巖漿巖形成期次與塔爾巴哈臺巖漿巖帶吻合，指示塔爾巴哈臺地區(qū)石炭紀(jì)巖漿作用受同一構(gòu)造背景控制。

5.2 巖石類型

塔北地區(qū)早石炭世侵入的克孜貝提、哲北、巴斯、卡姆斯臺和阿西等5 個中酸性侵入巖體具有出露面積小、沿著斷裂分布的特點(diǎn)，巖性主要為閃長巖或花崗閃長巖;晚石炭世形成的科魯克巖體呈巨大巖基，巖性為粗粒-偉晶的鉀長花崗巖。巖石序列判別圖解顯示，塔北地區(qū)形成于早石炭世早期(343 ～338Ma)的克孜貝提和哲北巖體屬于堿性巖區(qū)域、具高鋁質(zhì)巖石的特點(diǎn)(圖4a，b);早石炭世晚期(328 ～324Ma)的巴斯、卡姆斯臺和阿西巖體屬于鈣堿性-堿性過渡和準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)過渡的巖石特點(diǎn)。晚石炭世侵入的科魯克巖體為高鉀、堿性和弱過鋁質(zhì)花崗巖(圖4)。Sr/Y-Y 圖解(圖8a)顯示，塔北地區(qū)的中酸性巖漿巖具有較低的Sr/Y 比值和高Y 含量，落于經(jīng)典島弧巖石區(qū)域，指示塔北地區(qū)中酸性巖為島弧巖漿巖。

有研究顯示，I 型花崗巖相比A 型花崗巖，具較低SiO2、K2O、Nb、Zr 含量，和較高Na2O、FeO 等含量的特點(diǎn)，因而根據(jù)其比值可以判別花崗巖的類型(Marks et al.，2003;Loiselle and Wones，1979;Collins et al.，1982)。塔北地區(qū)早石炭世侵入的克孜貝提、哲北、巴斯、卡姆斯臺和阿西爾等5個巖體具有I 型花崗巖的特點(diǎn)，晚石炭世的科魯克巖體具有A 型花崗巖的特點(diǎn)(圖7b-d)。根據(jù)鋯石飽和溫度計(King et al.，1997)研究也顯示科魯克巖體的鋯石飽和溫度在883 ～905℃之間，指示具有A 型花崗巖一致的高溫特征。從早石炭世至晚石炭世，塔北地區(qū)中酸性侵入巖具有向富K、Si 和貧Ca 演化的趨勢。

5.3 巖漿演化

圖8 西準(zhǔn)噶爾塔北地區(qū)代表性中酸性巖體的巖石類型判別圖解(a)Sr/Y-Y 圖解(Martin，1999)、(b)Na2O-K2O 花崗巖判別圖解(Collins et al. ，1982);(c)Zr-SiO2 花崗巖判別圖解(Collins et al. ，1982);(d)Nb-SiO2 花崗巖判別圖解(Collins et al. ，1982)Fig.8 The discriminative diagrams of the granitoid intrusions from Tabei area，West Junggar

5.4 巖漿源區(qū)

塔北地區(qū)晚古生代中酸性巖體的稀土元素的分布曲線與地殼相似、且微量元素具有Nb、Ta、Ti 虧損的特點(diǎn)(圖6)，指示為殼源巖漿巖的特征。塔北地區(qū)中酸性巖體的(Gd/Yb)N比值具有早石炭世早期(均值1.77)＞早石炭世晚期(均值1.68)＞晚石炭世(～1.25)的變化規(guī)律，指示塔北地區(qū)中酸性巖漿的源區(qū)深度有逐漸變淺的特征(Henderson and Wood，1984;McKenzie and O’Nions，1991)。Saunders et al.(1996)研究指出，在俯沖帶地區(qū)，Nb 易隨著板片俯沖進(jìn)入地幔循環(huán)，因而源于地幔的洋島玄武巖(OIB)往往呈Nb 的正異常;而在俯沖島弧環(huán)境中，由于大量Nb 被帶走，因而形成的是Nb 虧損的弧巖漿(Sylvester et al.，1997;Konishi et al.，2009)。塔北地區(qū)早石炭世早期的克孜貝提和哲北巖體具有異常低的Nb、Ta 含量(圖6b)，指示其來自于俯沖島弧環(huán)境的殼?；旌显磪^(qū);而形成于早石炭世晚期(328 ～324Ma)的巴斯、卡姆斯臺和阿西巖體和晚石炭世的科魯克巖體Nb、Ta 弱虧損特征，指示為殼源特征。

圖9 西準(zhǔn)噶爾塔北地區(qū)中酸性巖體的巖漿演化判別圖解Fig.9 The evolutionary discriminative diagrams of the granitoid intrusions from Tabei area，West Junggar

5.5 成巖背景

西準(zhǔn)噶爾地區(qū)晚古生代巖漿巖分布廣泛，前人對其成巖背景主要存在島弧環(huán)境(唐功建等，2009)和后碰撞環(huán)境(王京彬和徐新，2006;韓寶福等，2006;Chen et al.，2010)的爭議。此外，隨著近年來塔里木地幔柱巖漿作用研究的深入，有研究者提出西準(zhǔn)噶爾地區(qū)的早二疊世巖漿作用可能受到了地幔柱控制新認(rèn)識(Pirajno，2010;Zhang et al.，2010)。然而，前人研究主要集中于西準(zhǔn)噶爾南部的包古圖-哈圖地區(qū)及達(dá)拉布特斷裂附近的巖漿巖，亟需通過西準(zhǔn)噶爾北部的塔爾巴哈臺地區(qū)巖漿巖的研究來厘定西準(zhǔn)噶爾地區(qū)成巖背景。

塔北地區(qū)早石炭世早期的克孜貝提和哲北巖體為閃長巖，具有I 型花崗巖特點(diǎn)，地球化學(xué)特征顯示其具有島弧巖漿巖特點(diǎn)(圖10)，指示塔北地區(qū)早石炭世早期的巖漿巖形成于島弧背景的擠壓環(huán)境。早石炭世晚期的巴斯、卡姆斯臺和阿西巖體呈球狀，主要巖性為花崗閃長巖，具有I 型花崗巖特點(diǎn)，地球化學(xué)特征顯示為后碰撞巖漿巖特點(diǎn)(圖10);指示塔北地區(qū)早石炭世晚期的巖漿巖形成于后碰撞背景的擠壓環(huán)境。晚石炭世的科魯克巖體呈巖基狀，為鉀長花崗巖，地球化學(xué)特征顯示為后碰撞巖漿巖特點(diǎn)(圖10)，指示塔北地區(qū)晚石炭世巖漿巖形成于后碰撞背景的拉張環(huán)境。

本次工作顯示，塔北地區(qū)早石炭世晚期已經(jīng)進(jìn)入后碰撞演化階段。與塔北地區(qū)鄰近的薩吾爾地區(qū)石炭紀(jì)-二疊紀(jì)中酸性巖漿作用具有后碰撞巖漿巖的特點(diǎn)(袁峰等，2006;Zhou et al.，2008)。北疆地區(qū)東準(zhǔn)噶爾、西天山、西南天山和東天山等地區(qū)的中酸性巖研究顯示在晚石炭世均已進(jìn)入后碰撞演化階段(王京彬和徐新，2006;陳家富等，2010;Zhang et al.，2014)。以上研究證據(jù)表明了北疆地區(qū)在石炭紀(jì)已經(jīng)進(jìn)入了后碰撞背景。

6 結(jié)論

(1)塔北地區(qū)中酸性巖漿巖的成巖年代可分為早石炭世早期(343 ～338Ma，包括克孜貝提和哲北巖體)、早石炭世晚期(328 ～324Ma，包括巴斯、卡姆斯臺和阿西巖體)和晚石炭世(315Ma，科魯克巖體)三個成巖階段。

(2)塔北地區(qū)早石炭世早期和早石炭世晚期侵入的中酸性巖體具有I 型花崗巖特點(diǎn)，晚石炭世侵入的巖體具有A 型花崗巖的特點(diǎn)。

圖10 西準(zhǔn)噶爾塔北地區(qū)中酸性巖體的成巖背景判別圖解(底圖據(jù)Pearce et al.，1996)(a)Ta-Yb 圖解;(b)Y-Nb 圖解;(c)Rb-Yb+Ta 圖解;(d)Rb-Y+Nb 圖解. ORG-洋脊花崗巖;WPG-板內(nèi)花崗巖;VAG-火山弧花崗巖;Syn-COLG-同碰撞花崗巖;post-COLG-后碰撞花崗巖Fig.10 The tectonic diagrams of the granitoid intrusions from Tabei area，West Junggar (after Pearce et al.，1996)

(3)塔北地區(qū)中酸性巖體從早石炭世早期→早石炭世晚期→晚石炭世具有分離結(jié)晶增強(qiáng)、圍巖混染減弱的特點(diǎn)，且具有向富K、Si，貧Ca 演化的趨勢。

(4)塔北地區(qū)中酸性巖侵入巖的巖漿源區(qū)從早石炭世早期→早石炭世晚期→晚石炭世具有從殼?；煸聪驓ぴ囱莼?、源區(qū)深度變淺的趨勢。

(5)塔北地區(qū)中酸性巖漿作用可分為島弧階段(343 ～338Ma)→后碰撞階段(328 ～315Ma)。

致謝 本文的研究工作得到了新疆“305”項目辦公室、新疆有色地質(zhì)局706 地質(zhì)隊和合肥工業(yè)大學(xué)LA-ICPMS 實(shí)驗室的大力支持;野外工作得到了申萍研究員、王居里教授等的幫助和支持;年代學(xué)測試上得到了李全忠博士的指導(dǎo)與幫助;在此一并表示誠摯的感謝!

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