陳有炘 裴先治＊＊ 李佐臣 李瑞保 劉成軍 陳國超 裴磊 魏博

1.長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710054

2.國土資源部巖漿作用與找礦重點實驗室，西安 710054

3.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

1 引言

通常認(rèn)為片麻巖是中-高級變質(zhì)作用的產(chǎn)物，根據(jù)其原巖類型可劃分為正片麻巖和副片麻巖，其中正片麻巖是火成巖變質(zhì)后形成的，而副片麻巖則是由沉積巖變化而來。正片麻巖(花崗質(zhì)片麻巖)往往形成于造山帶，早期形成的花崗巖經(jīng)歷后期的構(gòu)造熱事件而形成花崗質(zhì)片麻巖，因此，花崗質(zhì)片麻巖往往記錄了與造山帶形成和演化歷史相關(guān)的地質(zhì)信息。

東昆侖地區(qū)出露一系列變質(zhì)巖系，包括古元古界白沙河巖組、中元古界小廟巖組和狼牙山組、新元古界萬寶溝巖群和下古生界納赤臺巖群。白沙河巖組和小廟巖組作為東昆侖地區(qū)出露最老的變質(zhì)基底，其形成時代和構(gòu)造屬性是解決東昆侖造山帶早期地質(zhì)演化史的關(guān)鍵，因此變質(zhì)地層劃分、形成時代、構(gòu)造屬性是近些年來研究東昆侖造山帶的熱門議題之一。一系列研究成果表明，白沙河巖組形成于新太古代-古元古代(王云山和陳基娘，1987;王國燦等，2004，2007)或中元古代(陳能松等，2006a;陸松年等，2009)，并在其中識別出一套變形-變質(zhì)花崗巖，形成時代為新元古代(談生祥等，2004;陸松年等，2006;陳能松等，2006b;張金明等，2012;孟繁聰?shù)龋?013)，為東昆侖造山帶新元古代演化提供了重要依據(jù)。談生祥等(2004)在祁漫塔格灘北山用TIMS 法獲得花崗質(zhì)片麻巖鋯石U-Pb 年齡為831 ±51Ma，認(rèn)為是同碰撞構(gòu)造環(huán)境的物質(zhì)記錄;陸松年等(2006)在金水口地區(qū)用LA-ICP-MS 法獲得二長花崗質(zhì)片麻巖鋯石U-Pb 年齡為817 ±10Ma，用SHRIMP 法在香日德-清水泉一帶獲得溝里花崗閃長質(zhì)片麻巖鋯石U-Pb 年齡為859 ±42Ma，用TIMS 法在分布于哈拉郭勒-冰溝-拉陵灶火一帶獲得眼球狀-條帶狀花崗質(zhì)片麻巖鋯石U-Pb 年齡為875 ±25Ma，在清水泉三岔口獲得花崗閃長質(zhì)片麻巖鋯石U-Pb 年齡為878 ±12Ma;陳能松等(2006b)在香日德南部白沙河巖組中獲得的變質(zhì)花崗巖的鋯石SHRIMP U-Pb 年齡約為904Ma，認(rèn)為是東昆侖響應(yīng)Rodinia 超大陸匯聚事件的巖漿記錄;張金明等(2012)在祁漫塔格喀雅克登塔格地區(qū)用LA-ICP-MS 法獲得花崗質(zhì)片麻巖鋯石U-Pb 年齡為824 ±3Ma，認(rèn)為是同碰撞巖漿活動的產(chǎn)物;孟繁聰?shù)?2013)在祁漫塔格尕林格地區(qū)眼球狀花崗質(zhì)片麻巖中分別用SHRIMP 和LA-MC-ICP-MS 兩種手段獲得鋯石U-Pb 年齡分別為938 ±5Ma 和938 ±2Ma，代表了花崗巖的形成時代，并認(rèn)為該地質(zhì)信息反映了西部陸塊碰撞事件。東昆侖東段巴隆南側(cè)出露大面積古元古界白沙河巖組，從中識別出一套花崗質(zhì)片麻巖，形成于新元古代，為一套S 型花崗巖。本文從巖石學(xué)、鋯石U-Pb 同位素年代學(xué)和巖石地球化學(xué)等多個角度展開研究，明確形成時代，分析地球化學(xué)屬性，為東昆侖造山帶早期地質(zhì)演化提供可靠依據(jù)。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

昆侖造山帶地處青藏高原東北緣，是中央造山系的重要組成部分，被左行走滑的阿爾金斷裂截切成東、西兩段。東昆侖造山帶以東昆中斷裂帶為界，可劃分為東昆北構(gòu)造帶(昆北地體)、東昆南構(gòu)造帶(昆南地體)，北側(cè)以東昆北斷裂(柴達木南緣斷裂)為界與柴達木盆地相接，南側(cè)以東昆南斷裂為界與布青山-阿尼瑪卿蛇綠混雜巖帶、巴顏喀拉造山帶相鄰(圖1a)。

東昆侖造山帶前寒武紀(jì)變質(zhì)基底包括古元古界白沙河巖組、中元古界小廟巖組和狼牙山組，主要出露于東昆北構(gòu)造帶，在東昆南構(gòu)造帶東段哈圖-哈拉尕吐地區(qū)也出露一系列該套變質(zhì)基底(王國燦等，2004;陳有炘等，2011，2014a)。研究區(qū)位于巴隆地區(qū)(圖1b)，區(qū)域構(gòu)造線呈北西西-南東東向展布，該地區(qū)出露一系列白沙河巖組和小廟巖組，白沙河巖組在1900～2000Ma 最后固結(jié)，變質(zhì)時代在1900Ma(王國燦等，2007)。該區(qū)還出露下古生界淺變質(zhì)的納赤臺巖群火山-沉積巖(陳有炘等，2013，2014b)、泥盆系牦牛山組、志留紀(jì)堿性花崗巖(Li et al.，2013)、大面積晚海西-早印支期閃長巖-花崗閃長巖-花崗巖和晚三疊世鄂拉山組活動大陸邊緣火山巖(劉紅濤，2001)。在巴隆南側(cè)、哈拉尕吐花崗巖體北側(cè)，白沙河巖組變質(zhì)地層中發(fā)育一套強烈變形的條帶狀和眼球狀花崗質(zhì)片麻巖組合，巖石發(fā)育片麻狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造和眼球狀構(gòu)造，與白沙河巖組片麻巖類呈構(gòu)造整合接觸。

3 巖石學(xué)特征

野外地質(zhì)特征顯示(圖2)，花崗質(zhì)片麻巖呈淺灰白色-淺肉紅色，巖石類型主要有花崗閃長質(zhì)片麻巖、二長花崗質(zhì)片麻巖，具有片麻狀構(gòu)造、眼球狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造，片麻理整體北傾(350°～20°)，傾角中等(40°～60°)?；◢徺|(zhì)片麻巖變形不均勻，露頭上強、弱變形帶漸變過渡，沒有明顯的界限，強變形帶變形均勻化后呈條紋條帶狀，而弱變形帶保留眼球狀斑晶，其中，眼球狀斑晶大小不一(1～5cm)，斑晶約占25%～30%，最高可達50%，在花崗閃長質(zhì)片麻巖中眼球狀斑晶主體為斜長石，在二長花崗質(zhì)片麻巖中眼球狀斑晶主體為鉀長石(表1)。

圖1 東昆侖造山帶構(gòu)造單元劃分(據(jù)姜春發(fā)等，2000)及巴隆地區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)殷鴻福等，2003 修編)Fig.1 Tectonic unit division and position of study area in East Kunlun (after Jiang et al.，2000)and geological sketch map of Balong area (modified after Yin et al.，2003)

鏡下顯微特征顯示(圖3)，巖石礦物組成比較單一，主要由斜長石、鉀長石、石英、黑云母、白云母等礦物組成，后期經(jīng)歷退變質(zhì)作用，巖石發(fā)生綠泥石化、綠簾石化，局部出現(xiàn)綠泥石和綠簾石特征變質(zhì)礦物。副礦物有鋯石、金屬礦物等。部分樣品中見到少量的石榴子石(＜1%)零星分布于巖石中。斜長石分布于各類巖石中，由于發(fā)生高嶺土化和絹云母化，斜長石表面顯得比較“渾濁”，在變形較弱的部位呈眼球狀斑晶，多為旋轉(zhuǎn)碎斑，指示該套花崗質(zhì)片麻巖經(jīng)歷了韌性剪切作用，而在變形較強的部位或基質(zhì)中，斜長石呈“絲狀”或不規(guī)則的粒狀均勻分布，部分礦物發(fā)育細密的聚片雙晶。鉀長石主要呈眼球狀旋轉(zhuǎn)碎斑分布于變形較弱的部位，在基質(zhì)中或變形較強的巖石中也有少量分布，發(fā)育格子雙晶，部分鉀長石發(fā)生高嶺土化。石英含量僅次于斜長石和鉀長石，均勻分布于巖石中，發(fā)育波狀消光、亞顆粒、旋轉(zhuǎn)碎斑、動態(tài)重結(jié)晶等顯微變形構(gòu)造，指示巖石經(jīng)歷了韌性剪切變形作用。黑云母分布于各類巖石中，單偏光下呈深褐色，集中定向排列構(gòu)成巖石的片麻理構(gòu)造，發(fā)育云母魚構(gòu)造。白云母分布于部分巖石中，從形態(tài)上可以分為兩類，一類為定向排列的針柱狀白云母，礦物粒徑較小，與黑云母共生構(gòu)成巖石片麻理構(gòu)造，可能為變質(zhì)成因的白云母;另一類為片狀，礦物粒徑稍大于前者，比較少見，邊部已發(fā)生交代蝕變呈“殘片”狀，明顯不同于定向排列的針柱狀白云母，可能為巖漿成因白云母。

表1 東昆侖東段巴隆地區(qū)花崗質(zhì)片麻巖巖石學(xué)特征Table 1 Petrology of granitic gneiss from Balong area in East Section of East Kunlun

圖2 巴隆地區(qū)花崗質(zhì)片麻巖野外地質(zhì)特征(a)二長花崗質(zhì)片麻巖強弱變形帶;(b)花崗閃長質(zhì)片麻巖強弱變形帶Fig.2 Outcrop of granitic gneiss from Balong area(a)monzonitic granitic gneiss;(b)granite diorite gneiss

4 鋯石U-Pb 年齡

4.1 測試方法

圖3 巴隆地區(qū)花崗質(zhì)片麻巖顯微照片(a)鉀長石斑晶;(b)斜長石斑晶;(c)石榴子石.左圖為正交偏光;右圖為單偏光Bt-黑云母;Grt-石榴子石;Kfs-鉀長石;Ms-白云母;Pl-斜長石;Qtz-石英Fig.3 Photomicrograph of granitic gneiss from Balong area(a)orthoclase phenocryst;(b)plagioclase phenocryst;(c)garnet.Bt-biotite;Grt-garnet;Kfs-K-feldspar;Ms-muscovite;Pl-plagioclase;Qtzquartz

本次研究在巴隆南側(cè)采集2 件花崗質(zhì)片麻巖樣品進行鋯石U-Pb 定年，樣品采集位置地理坐標(biāo)分別為148-2(N35°50＇16″，E97°24＇47″)、150-1(N35°50＇30″，E97°24＇32″)。樣品在河北廊坊區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所采用常規(guī)方法進行粉碎，并用常規(guī)浮選方法進行分選出鋯石后，再用雙目鏡挑選出晶形和透明度較好的鋯石顆粒作為測定對象。將鋯石顆粒粘在雙面膠上，經(jīng)環(huán)氧樹脂固定-環(huán)氧樹脂固化-表面拋光工序后，進行鋯石顯微照相和陰極發(fā)光照相。鋯石的反射光和透射光顯微照相及陰極發(fā)光(CL)顯微照相在北京領(lǐng)航鋯年科技有限公司完成。

鋯石U-Pb 同位素測試在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實驗室完成，用激光燒蝕多接收器等離子體質(zhì)譜儀(LA-MCICP-MS)進行微區(qū)原位分析，儀器為Thermo Fisher 公司制造的Neptune，具體實驗過程及試驗方法見李懷坤等(2010)。實驗中用GJ-1 作為外部鋯石年齡標(biāo)準(zhǔn)進行同位素分餾校正(Black et al.，2003;Jackson et al.，2004)，數(shù)據(jù)處理用中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)劉勇勝博士所研發(fā)的ICPMS Data Cal 程序(Liu et al.，2010)和Kenneth R.Ludiwig 的Isoplot 程序進行(Ludwig，2003)，采用208Pb 校正法對普通鉛進行校正(Andersen，2002)。利用NIST612 玻璃標(biāo)樣作為外標(biāo)計算鋯石樣品的Pb、U、Th 含量。

4.2 鋯石特征及測試結(jié)果

選自樣品148-2 的鋯石呈透明-半透明的自形-半自形長柱狀或雙錐狀，長度約80～150μm，長寬比多為2～3，少數(shù)鋯石裂紋發(fā)育，含有少量礦物包裹體。鋯石陰極發(fā)光圖像(CL)顯示(圖4a)，鋯石發(fā)育較好的生長韻律環(huán)帶或明暗相間的條帶，大多數(shù)鋯石較完整的柱狀或錐狀晶形，少量鋯石邊部發(fā)育暗色增生邊(＜10μm)，可能為后期變質(zhì)作用使鋯石再次結(jié)晶。該樣品獲得21 個有效數(shù)據(jù)測點(表2)，大部分在206Pb/238U-207Pb/235U 諧和圖上表現(xiàn)為較好的諧和性(圖4c)，測試結(jié)果顯示鋯石年齡具有329～894Ma(206Pb/238U 表面年齡)的年齡譜，15 個點集中在800～900Ma 之間，其中12個數(shù)據(jù)諧和性很好，鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)和Th、U 含量表明為巖漿成因鋯石，獲得加權(quán)平均年齡為870.6 ±7.7Ma(MSWD =2.6)，而其余3 個點介于808～816Ma 之間，鋯石結(jié)晶環(huán)帶和Th/U 值表明為巖漿成因鋯石，獲得加權(quán)平均年齡為811 ±8Ma(MSWD=0.38)。小于800Ma 的測試點共6 個，數(shù)據(jù)分散且諧和性較差，鋯石裂隙發(fā)育、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能反映后期巖漿-構(gòu)造事件對鋯石同位素體系有改造，其中測點12 表面年齡為389 ±4Ma，具有變質(zhì)鋯石特征，可能為后期變質(zhì)熱事件的年代學(xué)記錄。

表2 東昆侖巴隆花崗質(zhì)片麻巖（148-2和150-1）鋯石U-Pb 同位素測試結(jié)果（LA-MC-ICP-MS）Table2 LA-MC-ICP-MS U-Pb isotopic data of zircon fromgranitic gneiss（148-2 and 150-1） in the Balong， EastKunlun

圖4 東昆侖巴隆花崗質(zhì)片麻巖代表性鋯石陰極發(fā)光圖像及鋯石U-Pb 年齡圖Fig.4 Representative CL images and U-Pb age diagram of the analyzed zircon for granitic gneiss from Balong area in East Kunlun

選自樣品150-1 的鋯石呈透明-半透明的長柱狀或等軸狀，長度約70～100μm，長寬比多為2～3，鋯石內(nèi)含有少量礦物包裹體。鋯石陰極發(fā)光圖像(CL)顯示(圖4b)，部分鋯石發(fā)育較好的生長韻律環(huán)帶或明暗相間的條帶，部分鋯石邊部發(fā)育不規(guī)則的溶蝕構(gòu)造，反映后期熱事件的改造，大多數(shù)鋯石較完整的柱狀晶形，少量鋯石邊部發(fā)育暗色增生邊(＜10μm)，可能為后期變質(zhì)作用鋯石再次結(jié)晶。該樣品獲得21 個有效數(shù)據(jù)測點(表2)，在206Pb/238U-207Pb/235U 諧和圖上表現(xiàn)出的諧和性較差(圖4d)，多數(shù)數(shù)據(jù)偏離諧和線并且分散，測試結(jié)果顯示鋯石年齡具有383～883Ma(206Pb/238U表面年齡)的年齡譜，864～883Ma 年齡譜范圍的數(shù)據(jù)點有6個，數(shù)據(jù)諧和性較好，鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)和Th、U 含量表明為巖漿成因鋯石，獲得加權(quán)平均年齡為875.3 ±6.3Ma(MSWD =0.92)，其余測點數(shù)據(jù)分散、諧和性較差，鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且Th/U 值小(小于0.1)，表明鋯石受后期構(gòu)造事件改造，其中449～486Ma 年齡譜范圍的測點有4 個，具有變質(zhì)鋯石特征，可能記錄了該套花崗質(zhì)片麻巖后期經(jīng)歷的變質(zhì)事件。

5 巖石地球化學(xué)特征

5.1 測試方法

在詳細宏觀及微觀巖石學(xué)研究的基礎(chǔ)上，挑選14 件花崗質(zhì)片麻巖樣品進行包括常量元素、微量元素、稀土元素在內(nèi)的巖石地球化學(xué)分析(其中有2 件同時進行鋯石U-Pb 同位素年代學(xué)研究)，測試結(jié)果見表3。碎樣工作在河北廊坊區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成，測試工作在長安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室完成。主量元素測試采用XRF 法，先對粉末樣品進行燒失量計算，然后熔融制成玻璃薄片，使用X 射線熒光光譜儀測定;微量元素分析采用Thermo-X7 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，先將粉末樣品(500mg)置于PTFE 坩鍋，加入添加劑(1.0mL 高純HF 和1.5mL 高純HNO3)，按照標(biāo)準(zhǔn)測試程序，反復(fù)添加、加熱、冷卻后，最后在離心管中稀釋到50mL;將所得溶液在電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)上完成測定，分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于10%。

表3 東昆侖巴隆花崗質(zhì)片麻巖主量元素(wt%)、微量元素(×10 -6)組成Table 3 Major (wt%)and trace element (×10 -6)concentration of granitic gneiss in the Balong，East Kunlun

圖5 東昆侖巴隆花崗質(zhì)片麻巖(Na2O+K2O)-SiO2(TAS)圖解(a)和A/NK-A/CNK 圖解(b)Fig.5 Total alkalis (Na2O+K2O)versus SiO2(TAS)diagram (a)and A/NK-A/CNK diagram (b)The dashed line represents the division between alkaline and cal-alkaline fields (after Irvine and Baragar，1971)

圖6 東昆侖巴隆花崗質(zhì)片麻巖稀土配分模式圖(a，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton，1984)和微量元素蛛網(wǎng)圖(b，原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough，1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE pattern (a，value of chondrite after Boynton，1984)and primitive mantle-normalized trace elements patterns (b，value of primitive mantle after Sun and McDonough，1989)for granitic gneiss from Balong area

5.2 分析結(jié)果

巖石地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，花崗質(zhì)片麻巖SiO2含量較高，變化范圍較大，介于65.02%～78.46% (平均為72.22%)，在TAS 圖解中(圖5a)，樣品主體落入鈣堿性花崗巖范圍，個別點落在花崗閃長巖或正長巖范圍。Al2O3含量為9.99%～16.65% (平均為13.22)，A/CNK 介于1.04～1.47(平均為1.14)，A/NK 介于1.20～2.03(平均為1.47)，屬于弱過鋁-過鋁質(zhì)花崗巖(圖5b)。全堿含量高，介于4.08%～10.74%(平均為7.32%)，具有高鉀低鈉的特征，K2O 含量為2.04%～7.71% (平均為4.92)，Na2O 含量為1.56%～3.22%(平均為2.39%)，K2O/Na2O 為0.63～3.21(平均為2.12)，屬于高鉀鈣堿性花崗巖。

花崗質(zhì)片麻巖稀土元素特征顯示，巖石稀土元素變化大、總量高(介于128.9 ×10-6～429.9 ×10-6，平均為201.3×10-6)，輕、重稀土元素分餾明顯(LREE/HREE 為5.79～15.27，平均為9.90)。輕稀土富集并且分餾不明顯，(La/Yb)N=6.22～25.37(平均為13.01)、(La/Sm)N=2.78～3.90(平均為3.22)，重稀土相對虧損、分餾不明顯，(Ga/Yb)N=1.34～3.76(平均為2.19)。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分曲線呈右傾型(圖6a)，Eu 具有明顯的負(fù)異常，δEu 介于0.16～0.44(平均為0.29)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖6b)，Rb、Th 明顯富集，而Ba、Ta、Nb、Sr、P、Ti 明顯虧損，在蛛網(wǎng)圖呈明顯的“V”形谷。

6 討論

6.1 形成時代及變質(zhì)事件

圖7 東昆侖巴隆花崗質(zhì)片麻巖Na2O-K2O 圖解(a，據(jù)Collins et al.，1982)和Nb/Ta-Nb 圖解(b，據(jù)Barth et al.，2000)Fig.7 Na2O versus K2O diagram (a，after Collins et al.，1982)and Nb/Ta-Nb diagram (b，after Barth et al.，2000)for granitic gneiss from Balong area in East Kunlun

LA-MC-ICP-MS 鋯石U-Pb 年代學(xué)同位素測試結(jié)果表明，2 件樣品(148-2 和150-1)分別獲得一組諧和性較好的年齡，加權(quán)平均年齡為870.6 ±7.7Ma(MSWD = 2.6，n = 12)和875.3±6.3Ma(MSWD=0.92，n=6)，鋯石Th/U 值及結(jié)構(gòu)顯示為巖漿成因，兩個年齡在誤差范圍內(nèi)一致，代表了花崗質(zhì)片麻巖原巖結(jié)晶時間，這與東昆侖及鄰區(qū)新元古代早期大陸匯聚事件形成的巖漿巖時代比較接近，這進一步表明東昆侖地區(qū)新元古代早期存在陸塊匯聚事件，并保留有大量的物質(zhì)記錄。同時，2 件樣品均獲得820～810Ma 巖漿活動信息，前人在東昆侖及鄰區(qū)也報道相近的年齡信息，代表了稍晚期與裂解相關(guān)的巖漿事件。此外，兩件樣品均存在500～800Ma年齡信息，年齡數(shù)據(jù)諧和性差，鋯石發(fā)育裂隙或內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能巖體經(jīng)歷后期構(gòu)造熱事件疊加改造過程中同位素體系受到擾動。

在樣品150-1 中獲得4 點486～449Ma 年齡信息，鋯石Th/U 小于0.1，內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示為變質(zhì)年齡，同樣在148-2 中獲得1 點389Ma 變質(zhì)年齡信息，表明花崗質(zhì)片麻巖經(jīng)歷了早古生代和晚古生代構(gòu)造熱事件。越來越多的研究成果表明，東昆侖地區(qū)存在早古生代構(gòu)造熱事件，諾木洪地區(qū)麻粒巖相變質(zhì)作用時間為460Ma(張建新等，2003)、小廟地區(qū)石榴云母片巖角閃巖相變質(zhì)作用后的冷卻年齡為439Ma(Liu et al.，2005)、清水泉地區(qū)云母片巖中的獨居石記錄了455～420Ma 變質(zhì)年齡(陳能松等，2007a)，這些變質(zhì)事件的年齡信息與巴隆花崗質(zhì)片麻巖記錄的變質(zhì)年齡信息一致，均表明東昆侖地區(qū)存在早古生代變質(zhì)事件。另外，張建新等(2003)獲得378～353Ma 的年齡信息，與本次研究獲得的年齡信息一致，這與東昆侖地區(qū)明顯遭受晚古生代構(gòu)造熱事件的地質(zhì)事實相符合(姜春發(fā)等，1992)。

6.2 巖石成因及源區(qū)特征

巴隆花崗質(zhì)片麻巖具有高SiO2、Al2O3、K2O，低TiO2、Na2O、MnO、CaO 的特征，礦物組合中出現(xiàn)石榴子石和白云母等富鋁礦物，顯示該花崗巖具有S 型花崗巖的特征，這與Na2O-K2O 判別圖解(圖7a)結(jié)果一致。CIPW 標(biāo)準(zhǔn)礦物中出現(xiàn)石英(Q)、鈣長石(An)、鈉長石(Ab)、正長石(Or)和剛玉(C)組合，其中C 平均為1.78，表明巖石鋁和硅過飽和，具有弱過鋁-過鋁質(zhì)特征。巖石稀土元素表現(xiàn)出強烈的輕、重稀土分餾和明顯的Eu 負(fù)異常特征，反映物源區(qū)部分熔融過程中有石榴子石和斜長石分離結(jié)晶作用，屬于過鋁質(zhì)花崗巖的稀土元素特征。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中可以看出，巖石富集Rb、Th，明顯虧損Ba、Ta、Nb、Sr、P 和Ti。大多數(shù)樣品Rb(105.8 ×10-6～393.9 ×10-6，平均為234.3 ×10-6)高于花崗巖的平均值(200 ×10-6)，而Sr(41.99 ×10-6～201.57 ×10-6，平均為117.1 ×10-6)、Ba(243.5 ×10-6～912.1 ×10-6，平均為524.0 ×10-6)明顯低于花崗巖的平均值(Sr=300 ×10-6，Ba =830 ×10-6)。Ba、Sr 元素虧損反映巖漿經(jīng)歷了分離結(jié)晶作用，而富集Rb、Th 虧損Nb、Ta、Ti 反映巖漿的源巖為陸殼物質(zhì)。在Nb/Ta-Nb 圖解中(圖7b)，樣品主體落入上地殼平均值及附近，少數(shù)靠近地幔平均值，表明花崗巖地殼物質(zhì)部分熔融而成，巖漿源區(qū)主要為上地殼物質(zhì)，可能有少量地幔物質(zhì)加入，或源巖中含有少量來源于地幔的物質(zhì)。

實驗巖石學(xué)研究表明，大量過鋁質(zhì)花崗巖不可能由基性源巖部分熔融產(chǎn)生，只有泥砂質(zhì)沉積巖類部分熔融可能形成強過鋁質(zhì)花崗巖(Chappell and White，1974;Vielzeuf and Montel，1994)。過鋁質(zhì)S 型花崗巖CaO/Na2O 主要依賴于斜長石/粘土比值，CaO/Na2O 小于0.3 為泥質(zhì)巖石的局部熔融，大于0.3 為雜砂巖的局部熔融(Pati?o-Douce and Johnston，1991;Skjerlie and Johnston，1996)。同時，有研究認(rèn)為Rb/Sr 大于0.1、Rb/Ba 大于0.3，源巖為泥質(zhì)巖(Sylvester，1998)。巴隆花崗質(zhì)片麻巖CaO/Na2O 介于0.3～1.35(平均為0.57)，Rb/Sr 介于0.65～9.38(平均為2.60)，Rb/Ba 介于0.18～1.62(平均為0.51)，顯示該巖體為雜砂巖的局部熔融，并含有少量泥質(zhì)成分。在Rb/Ba-Rb/Sr 判別圖解中樣品落入貧粘土源巖區(qū)，并靠近雜砂巖(圖8a);在A/MF-C/MF 圖解中，樣品主體落入變雜砂巖部分熔融區(qū)(圖8b)，表明該套花崗質(zhì)片麻巖巖漿源區(qū)巖石主要為含少量泥質(zhì)成分的砂屑沉積巖，是成熟度較高的陸殼部分熔融作用的結(jié)果。

圖8 東昆侖巴隆花崗質(zhì)片麻巖Rb/Ba-Rb/Sr 圖解(a，據(jù)Sylvester，1998)和A/MF-C/MF 圖解(b，據(jù)Altherr et al.，2000)Fig.8 Rb/Ba-Rb/Sr diagram (a，after Sylvester，1998)and A/MF-C/MF diagram (b，after Altherr et al.，2000)for granitic gneiss from Balong area in East Kunlun

圖9 東昆侖巴隆花崗質(zhì)片麻巖TiO2-SiO2 圖解(a，據(jù)Harrison and Watson，1984)和P2O5-SiO2 圖解(b，據(jù)Green and Pearson，1986)Fig.9 TiO2-SiO2 diagram (a，after Harrison and Watson，1984)and P2O5-SiO2 diagram (b，after Green and Pearson，1986)for granitic gneiss from Balong area in East Kunlun

東昆侖地區(qū)出露最老的變質(zhì)巖系為古元古界白沙河巖組(Pt1b)，主要巖石類型有條帶狀混合巖、眼球狀混合巖、黑云變粒巖、黑云角閃片麻巖、斜長角閃巖、含堇青石矽線石斜長片麻巖夾大理巖、二輝麻粒巖，是一套變質(zhì)程度達麻粒巖相的高級變質(zhì)巖，原巖為泥砂質(zhì)、泥鈣質(zhì)夾中基性火山巖，類似于海相活動環(huán)境下形成的類復(fù)理石組合，這與巴隆花崗質(zhì)片麻巖源巖類型比較接近。孟繁聰?shù)?2013)在祁漫塔格地區(qū)獲得新元古代花崗質(zhì)片麻巖虧損地幔Nd 模式年齡為1.6～2.1Ga，表明花崗巖源巖碎屑物質(zhì)來自古元古代，或中新元古代地殼物質(zhì)與新太古代-古元古代地殼物質(zhì)部分熔融形成花崗巖。東昆侖地區(qū)的碎屑鋯石年齡信息顯示，東昆侖前寒武紀(jì)變質(zhì)巖碎屑鋯石存在2.5～1.2Ga 年齡信息，也支持源巖碎屑物質(zhì)主要來源于古元古代(王國燦等，2004;陸松年等，2009;陳能松等，2006a;陳有炘等，2011)。Sylvester(1998)研究認(rèn)為過鋁質(zhì)花崗巖Al2O3/TiO2比值能反映巖漿巖的形成溫度，Al2O3/TiO2＞100 為低溫(＜875℃)，Al2O3/TiO2＜100 為高溫(＞875℃)。巴隆花崗質(zhì)片麻巖Al2O3/TiO2平均為39.04，均小于100，反映其部分熔融溫度為高溫。運用TiO2-SiO2(圖9a)和P2O5-SiO2(圖9b)地質(zhì)溫度計能初步判斷花崗巖形成溫度，結(jié)果顯示該套花崗巖形成溫度為800～900℃，這與白沙河巖組麻粒巖相變質(zhì)作用的地質(zhì)事實比較吻合，推測巴隆花崗質(zhì)片麻巖應(yīng)該是古元古界白沙河巖組長英質(zhì)巖石發(fā)生脫水熔融的產(chǎn)物。

圖10 東昆侖巴隆花崗質(zhì)片麻巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(a，b，據(jù)Pearce et al.，1984;c，據(jù)Pearce，1996;d，據(jù)Harris et al.，1986)Fig.10 Diagrams of the tectonic setting for granitic gneiss from Balong area in East Kunlun (a，b，after Pearce et al.，1984;c，after Pearce，1996;d，after Harris et al.，1986)

6.3 形成環(huán)境

根據(jù)礦物組合特征不同，可以將A/CNK≥1 的過鋁質(zhì)花崗巖分為含白云母過鋁花崗巖類和含堇青石過鋁花崗巖類(Barbarin，1999)。含白云母過鋁花崗巖主要來源于地殼，形成于大型地殼剪切或逆掩構(gòu)造所影響的造山帶，主要由“濕”的地殼巖石深熔作用和巖漿結(jié)晶作用形成，具有接近花崗質(zhì)最低熔體成分的特點。研究區(qū)花崗質(zhì)片麻巖屬于過鋁質(zhì)S 型花崗巖，含有石榴石和白云母等富鋁礦物，A/CNK 平均值為1.14，表明源區(qū)主要來自地殼。微量元素特征顯示，巖石具有較低的Y、Nb、Yb，明顯有別于板內(nèi)花崗巖和洋脊花崗巖，而與火山弧花崗巖和同碰撞花崗巖比較相似，這與Nb-Y 判別圖解得到的結(jié)論比較一致(圖10a)，這里的同碰撞作用包括洋盆消失后的陸-陸碰撞及其后的繼續(xù)匯聚等與碰撞有關(guān)的地質(zhì)過程。在Rb-Yb + Nb、Rb-Yb + Ta 判別圖解中(圖10b，c)，數(shù)據(jù)點落入同碰撞花崗巖(Syn-COLG)、火山弧花崗巖(VAG)兩個區(qū)域，后者主體在同碰撞區(qū)域;在Rb-Hf-Ta 判別圖解中(圖10d)，數(shù)據(jù)點主體落入與碰撞作用相關(guān)的火山弧花崗巖區(qū)域，以上結(jié)果顯示巴隆花崗質(zhì)片麻巖形成于同碰撞構(gòu)造環(huán)境，巖石具有高Rb 特征也印證了這一結(jié)論。同時，巖石經(jīng)歷強烈變形作用，發(fā)育片麻理，片麻理整體北傾，但研究區(qū)及鄰區(qū)早古生代巖體并未發(fā)生明顯的變形，表明巖體形成于碰撞造山或稍早階段，巖體變形主要形成于碰撞造山過程，后期又經(jīng)歷構(gòu)造作用的疊加改造。

6.4 構(gòu)造意義

近些年來，越來越多的研究資料支持中國西部陸塊響應(yīng)Rodinia 超大陸的形成，在新元古代早期發(fā)生匯聚碰撞，形成由大陸邊緣沉積物部分熔融形成的花崗巖(王云山和陳基娘，1987;陸松年等，2002;陳能松等，2007b;葛肖虹和劉俊來，2000)。現(xiàn)有研究資料顯示東昆侖新元古代花崗巖漿活動時間跨度較大(1076～824Ma)(陸松年等，2006;陳能松等，2006b;張金明等，2012)，這些花崗巖是否都在碰撞環(huán)境下形成還需要研究和討論。

在東昆侖及相鄰的祁連造山帶、柴北緣以及塔里木東緣均有新元古代早期的巖漿事件的報道(梅華林等，1999;郭進京等，1999;陸松年等，2002;Gehrels et al.，2003a，b;Wan et al.，2006;Zhang et al.，2006，2008;林慈鑾等，2006;陳能松等，2006a，2007b;Mattinson et al.，2006;許婭玲等，2011;Song et al.，2012;孟繁聰?shù)龋?013)。Wan et al.(2006)報道了柴北緣出露的一系列新元古代花崗巖形成于陸-陸碰撞環(huán)境，是響應(yīng)Rodinia 超大陸匯聚事件的產(chǎn)物;王超等(2006)在阿爾金地區(qū)獲得江尕勒薩依花崗質(zhì)片麻巖形成年為923Ma，為典型的同碰撞花崗巖;在都蘭地區(qū)出露眼球狀花崗閃長質(zhì)片麻巖和英云閃長質(zhì)片麻巖，鋯石U-Pb年齡分別為917 ±21Ma、987 ±93Ma，是一套與俯沖碰撞造山相關(guān)的巖漿事件(陸松年等，2002;郝國杰等，2004)。

同時，有學(xué)者研究認(rèn)為新元古代晚期中國西部地區(qū)為拉張環(huán)境(李懷坤等，2003;Chen et al.，2006)。有研究認(rèn)為，柴北緣榴輝巖的原巖形成于大陸裂谷環(huán)境，形成時代為850～750Ma(孟繁聰?shù)龋?003;Zhang et al.，2005，2006，2010，2011;Song et al.，2010);柴北緣全吉群中的火山巖形成于800Ma，是超大陸裂解的產(chǎn)物;都蘭地區(qū)出露的肉紅色鉀長花崗質(zhì)片麻巖鋯石U-Pb 年齡為744 ±28Ma，具有A 型花崗巖的特征，代表了東昆侖地區(qū)構(gòu)造環(huán)境由擠壓機制演變?yōu)樯煺箼C制(陸松年等，2002;郝國杰等，2004);萬寶溝地區(qū)萬寶溝巖群玄武巖形成時代為667Ma(Rb-Sr)，地球化學(xué)顯示為板內(nèi)拉斑玄武巖，為拉張作用產(chǎn)生的產(chǎn)物，印證了東昆侖地區(qū)新元古代裂解事件(潘裕生等，1996);東昆侖諾木洪南側(cè)金水口地區(qū)，任軍虎等(2011)在萬寶溝巖群中獲得變余輝長巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡為796 ± 41Ma(MSWD =0.47)，認(rèn)為其形成于大陸裂谷環(huán)境，可能為東昆侖地區(qū)響應(yīng)Rodinia 超大陸裂解事件的產(chǎn)物。

王國燦等(2004)研究認(rèn)為，東昆侖地區(qū)前寒武紀(jì)變質(zhì)基底可以分為兩類:北部以白沙河巖組和小廟巖組為代表，南部以苦海雜巖為代表，并提出格林威爾造山運動在東昆侖地區(qū)表現(xiàn)強烈，反映了中、新元古代之交東昆侖地區(qū)南北不同塊體之間的碰撞愈合。相應(yīng)地，在東昆侖及鄰區(qū)均存在新元古代早期的變質(zhì)事件和巖漿事件，均為新元古代早期匯聚事件的產(chǎn)物。本次研究發(fā)現(xiàn)，東昆侖東段巴隆南側(cè)古元古界白沙河巖組中發(fā)育的一套花崗質(zhì)片麻巖形成時代為新元古代，變形強烈但不均勻，強應(yīng)變帶具有條紋條帶狀構(gòu)造，而弱應(yīng)變帶具有眼球狀片麻理構(gòu)造。鋯石U-Pb 年代學(xué)研究表明，該套花崗質(zhì)片麻巖原巖形成時代為870～875Ma，歸屬新元古代，后期又經(jīng)歷了加里東期變質(zhì)作用。地球化學(xué)研究結(jié)果顯示，花崗巖屬于弱過鋁-過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性花崗巖，具有S型花崗巖特征，形成于碰撞造山環(huán)境。綜合分析本文與前人研究成果，東昆侖造山帶在新元古代早期存在構(gòu)造巖漿事件，響應(yīng)Rodinia 超大陸匯聚事件，南北構(gòu)造帶發(fā)生碰撞并產(chǎn)生一定規(guī)模的巖漿巖，并在加里東期遭受構(gòu)造作用疊加，巖體經(jīng)變形-變質(zhì)作用，較好的記錄了東昆侖造山帶早期演化的地質(zhì)信息。

7 結(jié)論

通過對東昆侖東段巴隆南側(cè)的花崗質(zhì)片麻巖進行詳細的巖石學(xué)、鋯石U-Pb 年代學(xué)和地球化學(xué)特征研究，得出以下結(jié)論:

(1)東昆侖東段巴隆南側(cè)白沙河巖組中存在一套花崗質(zhì)片麻巖，主要巖石類型有黑云二長花崗質(zhì)片麻巖、花崗閃長質(zhì)片麻巖，巖石經(jīng)歷變質(zhì)變形作用，但變形不均勻，強應(yīng)變帶具有條紋條帶狀構(gòu)造，而弱應(yīng)變帶具有眼球狀片麻理構(gòu)造。

(2)兩件樣品分別獲得870.6 ±7.7Ma(MSWD =2.6)和875.3 ±6.3Ma(MSWD=0.92)鋯石U-Pb 年齡，代表了巖漿結(jié)晶年齡，表明花崗巖形成于新元古代早期。另外，年齡信息顯示，該花崗巖經(jīng)歷了早古生代構(gòu)造熱事件，記錄了相應(yīng)的變質(zhì)年齡。

(3)巴隆花崗質(zhì)片麻巖具有高SiO2、Al2O3、K2O，低TiO2、Na2O、MnO、CaO 的特征，A/CNK 平均為1.14，A/NK 平均為1.47，礦物組合中出現(xiàn)石榴子石和白云母等富鋁礦物，有S 型花崗巖的特征;巖石富集Rb、Th，明顯虧損Ba、Ta、Nb、Sr、P 和Ti;巖石富集輕稀土，重稀土相對虧損，輕、重稀土強烈分餾，具有明顯的Eu 負(fù)異常。以上特征表明，巖漿來源于陸殼部分熔融，可能為古元古界白沙河巖組長英質(zhì)巖石發(fā)生脫水熔融的產(chǎn)物。

(4)巴隆花崗質(zhì)片麻巖具有同碰撞花崗巖的特征，是地殼部分熔融的產(chǎn)物，表明東昆侖造山帶響應(yīng)Rodinia 超大陸匯聚事件，東昆侖南、北陸塊碰撞造山并伴生有相應(yīng)的巖漿記錄。

致謝 一起參加野外工作的有李小兵博士、高景民碩士、魏方輝碩士、吳樹寬碩士、楊杰碩士等;在鋯石U-Pb 年齡測試過程中，天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所李懷坤研究員和耿建珍博士給予指導(dǎo)和幫助;孟繁聰研究員和錢青副研究員在審稿過程中提出了寶貴的意見!在此一并表示誠摯的感謝!

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