付鵬飛 夏冬

摘 ? 要：年代學(xué)和地球化學(xué)研究結(jié)果表明：清白山巖體LA-ICP-MS鋯石 U-Pb加權(quán)平均年齡為（411.6 ± 8.2） Ma，為晚古生代早期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物。在地球化學(xué)組成上，清白山花崗巖體總體呈現(xiàn)過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性 I 型花崗巖特征。微量元素總體分異程度較強(qiáng)，以富集Th，U和K，Rb，K等大離子親石元素，虧損P，Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素為特征，巖漿來(lái)源為殼幔混合來(lái)源。結(jié)合前人研究資料及區(qū)域地質(zhì)特征，認(rèn)為清白山花崗巖體是在晚古生代早期古亞洲洋板塊向塔里木板塊俯沖的同碰撞環(huán)境下形成的。

關(guān)鍵詞：新疆北山;清白山花崗巖;鋯石U-Pb測(cè)年;地球化學(xué)

新疆北山地區(qū)位于塔里木板塊東北緣，以紅柳河斷裂為界北與中天山地塊相鄰，呈NEE向展布，加里東期發(fā)生大規(guī)模的近EW向伸展-拉張作用，造成下部地殼高度減薄;上部地殼拉張，形成古生代北山復(fù)合裂谷海槽（圖1）。華力西期為北山裂谷裂解活動(dòng)最為強(qiáng)烈時(shí)期，發(fā)生了強(qiáng)烈的NS向匯聚運(yùn)動(dòng)，并造成北山裂谷的閉合消亡、褶皺造山，結(jié)束了研究區(qū)的海相盆地發(fā)展演化歷史[1-6]。

由于本區(qū)存有大量含銅鎳礦的基性-超基性雜巖體，故積累了大量有關(guān)超基性-基性巖體資料[7-12]。對(duì)于北山地區(qū)花崗巖類(lèi)的研究，大多集中在甘肅北山[13-15]，新疆北山地區(qū)已有的侵入巖資料主要集中在南部和中部地區(qū)，對(duì)于新疆北山地區(qū)北部及早古生代侵入巖的研究相對(duì)薄弱，多數(shù)資料為本地區(qū)的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料。屈翠俠在北山鹽灘一帶獲得的閃長(zhǎng)巖同位素年齡為（296±4.1） Ma，由此認(rèn)為北山裂谷在該區(qū)的閉合作用在早二疊世早期已結(jié)束。張文等從甘肅北山音凹峽南花崗巖體獲得的鋯石LA-ICP-MS年齡為 （281.7 ±2.9） Ma，被認(rèn)為是后碰撞伸展環(huán)境下形成的花崗巖，并界定了塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊之間的主大洋閉合及碰撞時(shí)間的上限。認(rèn)為在晚石炭世洋盆閉合進(jìn)入碰撞作用階段，在早二疊世晚期進(jìn)入后碰撞的裂谷伸展發(fā)育階段。對(duì)于北山地區(qū)廣泛分布的古生代花崗巖存在形成時(shí)代[16-17]，構(gòu)造環(huán)境[12，18]，巖石成因及北山裂谷系閉合時(shí)間等問(wèn)題的不同爭(zhēng)論[19-21]，選取新疆北山北部清白山東侵入巖體中的花崗巖為研究對(duì)象，通過(guò)清白山花崗巖鋯石LA-ICP-MS方法進(jìn)行鋯石U-Pb定年，以及清白山花崗巖的巖石學(xué)和地球化學(xué)研究，探討清白山巖體的成因及構(gòu)造意義，探究塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊之間碰撞結(jié)束時(shí)間 ，深化北山地區(qū)晚古生代時(shí)期的構(gòu)造-巖漿演化過(guò)程的認(rèn)識(shí)。

1 ?地質(zhì)背景

清白山位于北山古生代裂谷系北部，北山造山帶內(nèi)地質(zhì)歷史上構(gòu)造-巖漿活動(dòng)十分頻繁[1-3，21，22]，造成區(qū)內(nèi)出露大面積侵入巖類(lèi)。由于多次強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng)[23]，使北山古生代裂谷系遭受多次強(qiáng)烈的巖漿侵入活動(dòng)[1-3，19-20，24-25]。根據(jù)哈密雅滿(mǎn)蘇鎮(zhèn)幅1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告及前人研究資料，北山地區(qū)巖漿侵入活動(dòng)包括前寒武紀(jì)鉀長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖，同碰撞造山花崗巖組合;早古生代輝長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖、含角閃石花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖巖石單元;晚古生代早石炭世發(fā)育石英閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖組合，同時(shí)發(fā)育拉斑玄武質(zhì)系列、鈣堿性系列巖石，存在“雙峰式”侵入巖特點(diǎn);晚古生代晚石炭—早二疊世發(fā)育橄欖巖、輝長(zhǎng)巖、輝綠巖，為幔源超鎂鐵巖、鎂鐵巖巖石組合4個(gè)期次。侵入巖面積約占北山帶基巖出露面積的20%。新疆北山裂谷系以前寒武紀(jì)變質(zhì)巖構(gòu)成基底，北部分布少量早古生代地層，中南部分布較多石炭紀(jì)裂谷沉積，北部分布少量二疊紀(jì)上疊地塹火山磨拉石。研究區(qū)位于北山北部清白山，地層上屬于穹塔格地層小區(qū)，出露最老地層為新太古—古元古界，中元古界、下古生界、上古生界、新生界均有出露12。

2 ?巖體地質(zhì)特征

清白山巖體分布在紅柳河斷裂以南，呈巖基產(chǎn)出，面積約90 km2，平面上為長(zhǎng)軸近EW向帶狀分布，由一系列大小不等的巖基組成，清白山花崗巖體主要由包括輝長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖、含角閃石花崗巖、含角閃石花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖巖石單元，以含角閃石花崗巖為主，輝長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、含角閃石閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖呈小巖株與含角閃石花崗巖構(gòu)成復(fù)式巖基，侵入時(shí)間為中基性較早、酸性較晚，脈動(dòng)接觸。圍巖主要為長(zhǎng)城系古硐井巖群、薊縣系愛(ài)爾基干巖群，接觸帶發(fā)育綠泥石化、綠簾石化、硅化等熱液蝕變。長(zhǎng)城系古硐井巖群一套變質(zhì)碳酸鹽巖，巖性以大理巖為主，色調(diào)為白、灰白、淺灰、淺黃色為主，有時(shí)灰白相間形成條帶狀，大理巖耐風(fēng)化，尤其白云石大理巖耐風(fēng)化，常形成陡峻的高山地貌，本巖組中還夾少量變質(zhì)碎屑巖。薊縣系愛(ài)爾基干巖群為一套變質(zhì)碎屑巖建造，以低級(jí)片巖為主，次為變砂巖。巖性為斜長(zhǎng)黑云石英片巖，黑云石英片巖、斜長(zhǎng)陽(yáng)起石英片巖、長(zhǎng)石綠泥石英片巖、陽(yáng)起方解片巖、變砂巖、變質(zhì)砂巖、白云質(zhì)板巖、大理巖、變玄武巖、變輝長(zhǎng)巖、變流紋巖、石英巖等。局部出露小面積閃長(zhǎng)巖脈體，是晚于花崗巖的后期侵入產(chǎn)物。

3 ?花崗巖巖石學(xué)特征

本次采集樣品巖性為似斑狀含角閃石花崗巖，巖石具似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由斜長(zhǎng)石（Pl）、石英（Qz）、普通角閃石（Hb）組成。斜長(zhǎng)石53%：呈半自形板狀，粒徑大于6.4～2.6×1.6 mm，少部分顆粒較粗，粒徑達(dá)30.0×20.0 mm，為斑晶，約占巖石的10%，聚片雙晶不發(fā)育，絹云母化、泥化。石英25%：呈他形粒狀，粒徑大于4.0～1.6 mm，具波狀消光，表面較新鮮干凈。角閃石4%：呈半自形柱狀，片徑2.4～ ?0.8 mm，具褐-淺黃色多色性，多被綠泥石交代。微量磷灰石：呈粒狀，粒徑0.2～0.02 mm。巖石輕微破碎，沿破碎帶分布碾細(xì)的巖粉及蝕變礦物綠簾石、碳酸鹽（圖2-b）。

4 ?巖體地球化學(xué)特征

樣品主量元素、微量和稀土元素測(cè)試在新疆地礦局地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素測(cè)試在X射線(xiàn)熒光光譜儀（XRF）測(cè)試。微量和稀土元素測(cè)試在ICP-MS ElementⅡ（電感藕合等離子體質(zhì)譜儀）上進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)限高于5×10-9相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%。

4.1 ?主量元素特征

主量元素特征分析結(jié)果顯示，在TAS分類(lèi)圖解上（圖3-a），6件樣品全部落入花崗巖區(qū)域，酸性程度很高，SiO2含量為71.89%～75.4%，均值為73.94%;樣品全堿（Na2O+K2O）總體含量為8.05%～9.51%，平均值8.51%，里特曼指數(shù)為2.09～3.13，均值2.35，顯示含角閃石花崗巖具鈣堿性特征;巖石分異指數(shù)（DI）為90.92～93.06，顯示清白山巖體具分異演化明顯。在TAS分類(lèi)圖中有5個(gè)樣品顯示亞堿性特征，1個(gè)樣品位于堿性與亞堿性過(guò)渡區(qū)，總體來(lái)看屬于亞堿性系列。在SiO2-K2O圖解顯示（圖3-b），樣品都落入高鉀鈣堿性系列區(qū)域。清白山巖體含角閃石花崗巖樣品的A/NK值為1.20～1.27，均值1.24，A/CNK為0.97～1.12，均值1. 06，都顯示清白山巖體中含角閃石花崗巖為準(zhǔn)鋁質(zhì)系列。

4.2 ?微量元素特征

清白山花崗巖體稀土元素總量（ΣREE）較低且差異較大，為31.63×10-6～101.85×10-6，均值為64.26×10-6。輕重稀土的比值LREE /HREE為3.12～10.19，表明輕重稀土分異程度較強(qiáng)。在稀土分布曲線(xiàn)上 ? （圖4-a），樣品具相似的右傾特征，輕稀土相對(duì)富集，重稀土相對(duì)虧損，具中等的Eu負(fù)異常，輕重稀土具較強(qiáng)的分餾作用。18YQ6-31、18YQ6-32樣品表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，相對(duì)前3個(gè)樣品稀土總量偏小，雖然具重稀土相對(duì)虧損的趨勢(shì)，但趨勢(shì)較弱，輕重稀土分餾作用相對(duì)減弱，同時(shí)具較弱的Eu負(fù)異常。18YQ6-27樣品較特殊，輕重稀土分餾作用不明顯，但是具非常明顯的Eu負(fù)異常。總體上（La/Yb）N為1.81～8.61，均值為4.94。在微量元素蛛網(wǎng)圖上所有樣品都呈向右下傾的特征（圖4-b），各樣品微量元素特征大致相同。微量元素總體特征上清白山花崗巖體為T(mén)h，U和K，Rb富集，Nb ，P，Ti等虧損（表1）。

5 ?年代學(xué)特征

本文在野外剖面測(cè)量時(shí)采集1件新鮮的含角閃石花崗巖樣品進(jìn)行 U-Pb同位素定年測(cè)試，測(cè)試由西安兆年礦物測(cè)試技術(shù)有限公司LA-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成，采用91500標(biāo)樣進(jìn)行校正。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算均采用Isoplot3完成。

清白山含角閃石花崗巖樣品中選取8個(gè)鋯石測(cè)年點(diǎn)做年齡諧和圖，8個(gè)鋯石顆粒為淺色透明短柱狀和不規(guī)則形狀，柱狀晶體長(zhǎng)寬比為2.5∶1～1∶1。圖5-a中顯示出清白山斜長(zhǎng)花崗巖樣品鋯石具清晰韻律結(jié)構(gòu)，為典型的巖漿鋯石。8個(gè)測(cè)點(diǎn)分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，樣品結(jié)果分布相對(duì)集中，顯示較好的諧和性 ? ?（圖5-b），可代表巖體的結(jié)晶年齡。清白山斜長(zhǎng)花崗巖樣品的加權(quán)平均年齡為（411.6±8.2） Ma （MSWD =3.6），表明巖體侵位時(shí)間為早泥盆世。

6 ?討論

6.1 ?巖漿類(lèi)型

清白山含角閃石花崗巖的副礦物中出現(xiàn)角閃石這無(wú)疑是I型花崗巖的特征之一。在主量元素特征中清白山含角閃石花崗巖屬于過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列，巖石中的含鋁指數(shù)A/CNK比為0.97～1.12，平均值1.06，小于1.1這個(gè)I型花崗巖與S型花崗巖的分界線(xiàn)，說(shuō)明清白山地區(qū)含角閃石花崗巖具I型花崗巖特征[26]。S型花崗巖一般情況下P2O5大于 ? 0.20%[26]，清白山含角閃石花崗巖中P2O5為0.03%～0.08%，低于S型花崗巖一般值，所以與S型花崗巖特征不相符。微量元素總體特征上清白山花崗巖體為T(mén)h，U和K，Rb富集，P，Ti等虧損，且Nb，Zr元素相對(duì)并不富集，且具有弱的Eu虧損，與A型花崗巖虧損Sr和Eu元素，富集Nb，Ta，Zr等元素的特征不相符[27]。個(gè)別樣品具強(qiáng)的Eu虧損，與其他樣品有明顯差異，說(shuō)明本地區(qū)花崗巖存在多期次演化特點(diǎn)。在1 000Ga/Al-Zr及1000Ga/Al-Nb判別圖解上 （圖6-a，b），樣品全部落入I&S型花崗巖范圍內(nèi);SiO2-Zr判別圖解上（圖6-c），6個(gè)樣品也全部落入左下的I型花崗巖區(qū)域內(nèi)，綜合上述特征，清白山含角閃石花崗巖為I型花崗巖無(wú)疑。

巖體不相容元素具 Ta-Nb-Ti負(fù)異常特征，Nb和Ta，Zr和Hf兩個(gè)元素由于具相近的離子半徑和電負(fù)性，而具相似的地球化學(xué)性質(zhì)，因此，Nb/Ta和Zr/Hf值很難隨著分離結(jié)晶和部分熔融等巖漿過(guò)程改變，可以較好的反映源區(qū)性質(zhì)。清白山巖體的Nb/Ta為11.8～17.6，平均值15，位于幔源值（17.5±2）和陸殼巖石值（≈11）之間[28-29，31]，反映既有幔源組分又有殼源組分的參與。Zr/Hf值為13.34～27.21，平均值20.88，低于幔源值（36.27±2）及殼源值（≈33），表明除去原始巖漿物之外可能有其他流體參與演化成巖過(guò)程，主體為殼源物質(zhì)。北山地區(qū)有許多基性-超基性巖體出露，且在巖體內(nèi)部具暗色包體。故清白山巖體巖漿來(lái)源為殼幔混合來(lái)源。

6.2 ?構(gòu)造環(huán)境及地質(zhì)意義

花崗巖的Rb，Y，Nb元素特征可很好的反應(yīng)其形成時(shí)的構(gòu)造環(huán)境。根據(jù)Nb-Y判別圖與Rb-Y+Nb判別圖（圖7），所有樣品全部落入VAG和VAG+syn-COLG（火山弧和同碰撞）區(qū)域。

清白山巖體北部為中天山地塊，兩者以紅柳河斷裂為界，在兩者之間清白山巖體的東北部存在紅柳河蛇綠巖帶（圖1）。北京大學(xué)張?jiān)仍诩t柳河一帶堆晶輝長(zhǎng)巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡值為（516.2±7.1） Ma，花崗巖（404.8±5.2） Ma[32] 。中國(guó)石油大學(xué)于福生、長(zhǎng)安大學(xué)李金寶等人采用鋯石U-Pb法，對(duì)紅柳河蛇綠巖中輝長(zhǎng)巖進(jìn)行測(cè)試，得到206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為（425.5±2.3） Ma，代表輝長(zhǎng)巖的侵入年齡[33]。星星峽幅1∶25萬(wàn)區(qū)調(diào)在玄武巖中做鋯石U-Pb測(cè)年，測(cè)得年齡數(shù)據(jù)（489±63） Ma，二長(zhǎng)花崗巖中做鋯石U-Pb測(cè)年，測(cè)得年齡數(shù)據(jù)（414±17） Ma，將紅柳河蛇綠構(gòu)造混雜巖帶形成時(shí)代置于早古生代。因此該條蛇綠巖的形成時(shí)代應(yīng)該早于早泥盆世，作為古亞洲洋一部分的中天山洋的閉合時(shí)間應(yīng)為早泥盆世之前。清白山巖體的形成時(shí)間與侵入到紅柳河蛇綠巖中未變形變質(zhì)的花崗巖形成時(shí)代基本一致，表明清白山巖體形成于塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊之間的碰撞末期。

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，自寒武紀(jì)開(kāi)始古亞洲洋向南側(cè)塔里木板塊俯沖 [2，20]。北山古生代裂谷系在古生代形成于古亞洲洋向南側(cè)塔里木板塊之下的俯沖-增生造山過(guò)程，這個(gè)過(guò)程誘發(fā)了大量巖漿活動(dòng)，在碰撞過(guò)程中下地殼重新熔融并混合了幔源物質(zhì)，巖漿上涌，最終形成清白山花崗巖體。

7 ?結(jié)論

（1） 清白山花崗巖加權(quán)平均年齡為（411.6±8.2） Ma，表明清白山花崗巖體的侵位時(shí)間為早泥盆世，為晚古生代早期加里東期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物。

（2） 清白山花崗巖為過(guò)鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性的 I型花崗巖，巖漿來(lái)源為殼幔混合來(lái)源。

（3） 清白山花崗巖體的形成構(gòu)造環(huán)境為俯沖帶背景的同碰撞環(huán)境，形成原因是古亞洲洋在早古生代向塔里木板塊的俯沖作用。

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LA-ICP-MS Zircon U-Pb Age， Geochemical Characteristics and ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Geological Significance of Qingbaishan Granite in ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Beishan Area，Xinjiang

Fu Pengfei1，Xia Dong2，Gong Xiaoping1，Sun Qianlong1，Yang Yang1，Wei Jie1，Zhao Qi1

（1.Scholl of Geology and Exploration Engineering，XinJiang University，Urumqi，Xinjaing，830046，China;2.Xinjiang Uygur Autonomous Region geology survey institute.Urumqi，Xinjiang，830000，China）

Abstract：The Qingbaishan rock mass is mainly composed of granite.The results of chronology and geochemistry show that the LA-ICP-MS zircon U-Pb weighted average age of the rock mass is （411.6±8.2） Ma，which is the product of the early Paleozoic magmatism. In terms of geochemical composition，the Qingbaishan granite body is characterized by a high-potassium-calcium-type I-type granite. The trace elements are generally highly differentiated，and are characterized by enrichment of large ion lithophile elements such as Th，U and K，Rb，K，and high-field strength elements such as P and Ti.The magma source is a mixed source of crust and mantle.Combined with the geological characteristics of the previous research data，this paper believes that the Qingbaishan granite body was formed in the same collision environment in the early Paleozoic Paleo-Asian ocean plate subduction to the Tarim board.

Key words：Beishan;Qingbaishan granite;Zircon U-Pb dating;Geochemistry