李杭 柯強 李昊 洪濤 趙同壽 徐興旺**

1. 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，中國科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究重點實驗室，北京 1000292. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 1000493. 中國科學(xué)院地球科學(xué)研究院，北京 1000294. 新疆地礦局物化探大隊，昌吉 831100

喀喇昆侖地體處于金沙江縫合線和什約克縫合帶之間，北接巴顏喀喇地體與西昆侖地體，南連科西斯坦-拉達(dá)克地體(圖1a)，是研究特提斯構(gòu)造演化、特別是西昆侖-喀喇昆侖構(gòu)造演化的關(guān)鍵地區(qū)之一。近年來，對于喀喇昆侖地體基底特征及其與西昆侖地體的拼貼過程等前中生代構(gòu)造演化有許多進(jìn)展和共識(張傳林等, 2007; 王春英等, 2009; 計文化等, 2011; 劉錚, 2015; 朱杰等, 2016)。但是，對喀喇昆侖地體中生代構(gòu)造格架與演化特征研究較少，對發(fā)育于喀喇昆侖地體中林濟塘盆地構(gòu)造演化特征不清，對喀喇昆侖地體南側(cè)的什約克洋片俯沖結(jié)束時間還存在不同認(rèn)識(晚侏羅世，Murphyetal., 1997；早白堊世，Crawford and Searle, 1992; Matteetal., 1996; Heubergeretal., 2007; Jiangetal., 2014; 朱杰等, 2016; Chapmanetal., 2018；晚白堊世，Jain and Singh, 2008; Lietal., 2016; Pan, 1996; Searleetal., 1987; Treloaretal., 1989；以及在40Ma之后，Bouilholetal., 2013)。

近來，我們對林濟塘中生代盆地地層與構(gòu)造進(jìn)行了調(diào)查，并在甜水海地區(qū)中侏羅統(tǒng)龍山組地層中發(fā)現(xiàn)了輝長巖侵入體?；谠搸r體巖石學(xué)、地球化學(xué)、年代學(xué)和構(gòu)造背景的研究，并結(jié)合新的地質(zhì)構(gòu)造資料，建立了區(qū)域中生代構(gòu)造演化模式，以期為喀喇昆侖地區(qū)中生代構(gòu)造演化過程提供新的信息與約束。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

喀喇昆侖地體位于青藏高原西北緣。青藏高原西北緣北接塔里木地塊，南鄰喜馬拉雅造山帶(圖1a; Deweyetal., 1988; 潘裕生等, 1994; Yin and Harrison, 2000; Xiaoetal., 2000, 2002, 2005; 張傳林等, 2007)，由8個構(gòu)造單元組成，從北向南依次為庫地-蘇巴什縫合帶、西昆侖地體、康西瓦縫合帶、巴顏喀喇地體、金沙江縫合帶、喀喇昆侖地體、什約克縫合帶、科西斯坦-拉達(dá)克地體(圖1b; 許榮華等, 1994; 張傳林等, 2007)。區(qū)域上喀喇昆侖地體被認(rèn)為是羌塘地體的西向延伸(Yin and Harrison, 2000; 潘桂棠等, 2004)。

喀喇昆侖地體前寒武系到中新生代地層均有出露。三疊系地層主要由中三疊統(tǒng)河尾灘組和上三疊統(tǒng)克勒青河組成，中三疊統(tǒng)河尾灘組主要由深灰色結(jié)晶灰?guī)r和砂質(zhì)灰?guī)r組成(崔建堂等, 2013)，上三疊統(tǒng)克勒青河組為一套巖屑石英砂巖、泥巖、巖屑砂巖，被侏羅系地層不整合。侏羅-白堊系地層主要分布于喀喇昆侖地體的東南部，并被稱為林濟塘盆地(Panetal., 2012)，出露地層包括下侏羅統(tǒng)巴工布蘭莎組、中侏羅統(tǒng)龍山組、中-上侏羅統(tǒng)紅其拉甫組和上白堊統(tǒng)鐵龍灘組(崔建堂等, 2013; 計文化等, 2013)。下侏羅統(tǒng)巴工布蘭莎組形成在淺海環(huán)境下，由從下到上依次為灰色到紫色的砂巖和礫巖、灰色灰?guī)r和石膏層。中侏羅統(tǒng)龍山組由下部砂巖，上部灰?guī)r(層間含有玄武-安山巖夾層)組成(董連慧等, 2015)。中-上侏羅統(tǒng)紅其拉甫組由生物碎屑，泥質(zhì)灰?guī)r層組成。鐵龍灘組地層下部為一套粗碎屑巖、砂礫巖，上部為一套褐紅色灰?guī)r(圖2)。

喀喇昆侖地體出露的巖漿巖主要為晚三疊世花崗巖、侏羅紀(jì)火山巖和白堊紀(jì)花崗巖類。晚三疊世巖漿巖主要分布在林濟塘盆地以北靠近巴顏喀拉地體和慕士塔格的局部地區(qū)，巖石類型包括二云母花崗巖(～210Ma)、二長花崗巖(217～220Ma)、黑云二長花崗巖(230Ma)、花崗閃長巖(232Ma)(康磊等, 2015)，形成于喀喇昆侖地體與巴顏喀喇地體擠壓碰撞的構(gòu)造背景(姜春發(fā), 1992; 劉訓(xùn)等, 1997; 畢華等, 1999; 張傳林等, 2005; 韓芳林, 2006; 楊文強等, 2011; 楊文強, 2013; 宋志冬, 2013; 喬耿彪等, 2015; 魏小鵬等, 2017; Zhangetal., 2019)。侏羅紀(jì)火成巖發(fā)育在林濟塘盆地龍山組地層中，巖石類型以玄武質(zhì)和安山質(zhì)為主，有玄武巖、輝長巖與輝綠巖、安山巖與粗面安山巖，形成于弧后盆地的構(gòu)造背景，主要分布于寶塔山、岔路口、興山、吉利山等地區(qū)(Lietal., 2019)。早白堊世花崗閃長巖和英云閃長巖呈北西西向分布于紅其拉甫-卡拉其古-喬戈里峰-溫泉一帶(潘桂棠, 2004; 李榮社等, 2008; Panetal., 2012; Jiangetal., 2014)，巖體年齡為103～121Ma(Heubergeretal., 2007; Ravikantetal., 2009; Jiangetal., 2014; Lietal., 2016)。晚白堊世花崗巖以林濟塘南側(cè)潘公的層狀和片麻狀花崗巖(73Ma, Ravikantetal., 2009)和紅其拉甫的閃長巖(100Ma, Lietal., 2016)為主。白堊紀(jì)花崗巖類被認(rèn)為是什約克洋片北向俯沖于喀喇昆侖地體之下形成的巖漿弧(丁道桂等, 1996; 姜春發(fā)等, 2000; Bhutanietal., 2003; 李榮社等, 2008)。

喀喇昆侖地體大型斷裂主要包括喀喇昆侖斷裂、喬爾天山斷裂和龍木錯-郭扎錯斷裂(圖1b)?？鰯嗔褞窍柴R拉雅山脈北部重要的右旋走滑斷裂帶，斷裂帶大略呈NW-SE走向，平行于喜馬拉雅西部山脈，其分布從岡仁波齊(神山)至帕米爾長約1200km，形成時代約23Ma(李海兵等, 2006, 2007; Chevalier, 2019)。林濟塘盆地為弧后盆地(李榮社等, 2008; Panetal., 2012; Lietal., 2019)，位于喀喇昆侖地體的東南部，被龍木錯-郭扎錯斷裂截切，并被喬爾天山斷裂穿切。喀喇昆侖地體褶皺構(gòu)造發(fā)育，其中林濟塘中生代盆地侏羅系地層發(fā)生強烈褶皺(圖2, 崔建堂等, 2013; 計文化等, 2013)，并被上白堊統(tǒng)鐵龍灘組不整合。上白堊統(tǒng)鐵龍灘組地層整體較平緩。林濟塘中生代盆地不整合包括平行不整合和角度不整合，其中主要發(fā)育的是上白堊統(tǒng)鐵龍灘組地層角度不整合于中侏羅統(tǒng)龍山組地層之上(圖2)，中侏羅統(tǒng)龍山組平行不整合于下侏羅統(tǒng)巴工布蘭莎組之上。

圖1 青藏高原及其西北部構(gòu)造簡圖(a、b, 底圖據(jù)Lietal., 2019)和甜水海區(qū)域地質(zhì)圖(c)

1-第四系；2-上新統(tǒng)阿圖什組；3-上白堊統(tǒng)鐵龍灘組；4-中侏羅統(tǒng)龍山組；5-二疊系紅山湖組；6-上石炭統(tǒng)恰提爾群；7-下志留統(tǒng)下溫泉溝群；8-寒武系甜水湖組；9-長城系甜水海巖群；10-林濟塘中生代盆地；11-喀喇昆侖地體；12-三疊紀(jì)花崗巖；13-早白堊世花崗巖類；14-晚白堊世花崗巖類；15-侏羅紀(jì)玄武巖；16-羌塘地體；17-區(qū)域大斷裂；18-地質(zhì)界線；19-縫合帶；20-斷裂；21-河流；22-不整合界線；23-礦點；24-剖面位置；Ⅰ-庫地-蘇巴什縫合帶；Ⅱ-康西瓦縫合帶；Ⅲ-金沙江縫合帶；Ⅳ-什約克縫合帶；Ⅴ-班公湖縫合帶；Ⅵ-雅魯藏布縫合帶；①布倫闊勒巖群流紋巖鋯石U-Pb年齡(計文化等, 2011)；②阿依里西花崗質(zhì)斑巖繼承鋯石U-Pb年齡(朱杰等, 2016)；③阿依里西花崗質(zhì)斑巖繼承鋯石U-Pb年齡(朱杰等, 2016)；④種羊場流紋巖繼承鋯石U-Pb年齡(胡軍等, 2016)；⑤大紅柳灘鐵礦含鐵白云質(zhì)大理巖繼承鋯石U-Pb年齡(Huetal., 2016)；⑥大紅柳灘鐵礦白云母石英片巖繼承鋯石U-Pb年齡(Huetal., 2016)；⑦大紅柳灘二云母花崗巖繼承鋯石U-Pb年齡(魏小鵬等, 2017)

Fig.1 Structural sketch map of northwestern Tibetan Plateau (a, b, after Lietal., 2019) and geological map of the Tianshuihai area (c)

1-Quaternary; 2-Pliocene Atushi Fm.; 3-Late Cretaceous Tielongtan Fm.; 4-Middle Jurassic Longshan Fm.; 5-Permian Hongshanhu Fm.; 6-Late Carboniferous Qiatier Group; 7-Lower Wenquangou Group of Early Silurian; 8-Tianshuihu Fm. of Cambrian; 9-Tianshuihai Group of Changcheng System; 10-Linjitang Mesozoic basin; 11-Karakoram terrane; 12-Triassic granite; 13-Early Cretaceous granodiorite; 14-Early Cretaceous granite; 15-Early Cretaceous diorite; 16-Qiangtang terrane; 17-regional major fault; 18-geological boundary; 19-suture; 20-fault; 21-rivers; 22-unconformity; 23-deposits; 24-section position; Ⅰ-Kudi-Subashi suture; Ⅱ-Kangxiwa suture; Ⅲ-Jinshajiang suture; Ⅳ-Shyok suture; Ⅴ-Bangonghu suture; Ⅵ-Yarlung Zangbo suture; ① the zircon U-Pb age of rhyolite from the Bulunkuo Group (Jietal., 2011); ② the zircon U-Pb age of granite porphyry from Ayilixi (Zhuetal., 2016); ③ the inherited zircon U-Pb age of granitic porphyry from Aylixi (Zhuetal., 2016); ④ the inherited zircon U-Pb age of rhyolite from Zhongyangchang (Huetal., 2016b); ⑤ the inherited zircon U-Pb age of iron-bearing dolomitic marble from Dahongliutan iron mine (Huetal., 2016); ⑥ the detritus zircon U-Pb age of muscovite quartz schist from Dahongliutan iron mine (Huetal., 2016); ⑦ the inherited zircon U-Pb age of two-mica granite from Dahongliutan (Weietal., 2017)

圖2 甜水海-多寶山地質(zhì)剖面圖

2 巖體地質(zhì)與巖石學(xué)特征

甜水海輝長巖發(fā)現(xiàn)于林濟塘盆地北部(圖1c)。研究區(qū)出露的地層以中侏羅統(tǒng)龍山組和上白堊統(tǒng)鐵龍灘組為主。中侏羅統(tǒng)龍山組與上白堊統(tǒng)鐵龍灘組間為不整合接觸，龍山組主要包括下部砂巖和上部灰?guī)r(層間含有玄武-安山巖夾層)(董連慧等, 2015)。鐵龍灘組地層下部為一套粗碎屑巖、砂礫巖，上部為一套褐紅色灰?guī)r(圖3a, b)。

輝長巖巖體侵位于侏羅系龍山組灰?guī)r中，呈透鏡狀斷續(xù)出露，整體沿北西-南東向延伸，寬可達(dá)72m，長累計約305m(圖3b)。經(jīng)追索輝長巖巖體并未侵入到鐵龍灘組灰?guī)r中。

輝長巖手標(biāo)本呈灰綠色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖4a)。主要造巖礦物為單斜輝石、斜長石、鉀長石、角閃石和黑云母。其中單斜輝石含量25%～35%(透輝石含量15%～20%、普通輝石含量10%～15%)，呈半自形-自形短柱狀；斜長石含量45%～50%，呈半自形板柱狀；角閃石含量5%～10%，呈他形粒狀；鉀長石含量3%～5%，呈半自形-自形柱狀；黑云母含量2%～5%，呈片狀(圖4b)。輝長巖呈典型的輝長結(jié)構(gòu)，其中斜長石長寬比大于5:1，可見聚片雙晶；輝石粒徑0.2～0.5mm，可見完全解理。

3 測試方法

針對輝長巖樣品開展了系統(tǒng)的地球化學(xué)、同位素年代學(xué)研究。樣品采集按等距離貫穿巖體完成，采集的樣品較新鮮。

對輝長巖巖石樣品進(jìn)行主、微量測試(5件：16TSH06-3、16TSH06-4、16TSH06-7、16TSH06-8、16TSH06-11)、全巖Rb-Sr-Sm-Nd同位素測試(16TSH06-4、16TSH06-7)及鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年(16TSH05)。

3.1 主量與微量元素

樣品主量與微量元素分析測試工作均在在中國科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究院重點實驗室完成。主量元素的測定采用X-射線熒光光譜法(XRF)：首先稱取0.5g樣品放入坩堝，然后加入適量硼酸高溫熔融成玻璃片，最后在日本島津公司生產(chǎn)的順序式X射線熒光光譜儀(XRF-1500)上采用外標(biāo)法測定氧化物含量，分析誤差小于5%。主量元素分析結(jié)果列于表1，并借助Geokit 2012(路遠(yuǎn)發(fā), 2004)計算程序得到巖石的主要巖石化學(xué)參數(shù)。

微量元素的測定采用ICP-MS法，稱取40mg樣品用酸溶法制成溶液，然后在ICP-MS Element Ⅱ上進(jìn)行測定，其精度為:元素含量小于10×10-6的誤差小于10%，大于10×10-6的誤差小于5%。具體分析方法參見李獻(xiàn)華等(2002)。巖石稀土元素及微量元素測試結(jié)果列于表1，運用Geokit 2012(路遠(yuǎn)發(fā), 2004)對稀土元素數(shù)據(jù)采用原始地幔數(shù)據(jù)(Sun and McDonough, 1989)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并計算主要的稀土元素參數(shù)。

表1 甜水海地區(qū)輝長巖主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析結(jié)果

Table 1 Major element (wt%) and trace element (×10-6) analysis results of gabbro from the Tianshuihai area

樣品號16TSH06-316TSH06-416TSH06-716TSH06-816TSH06-11樣品號16TSH06-316TSH06-416TSH06-716TSH06-816TSH06-11SiO249.8450.2551.5250.9149.85TiO21.311.341.331.341.33Al2O315.1415.3015.0715.2615.32Fe2OT39.178.909.889.629.00MnO0.110.110.090.100.11MgO8.168.009.158.808.02CaO8.729.676.927.409.06Na2O3.042.893.143.143.08K2O0.630.600.470.470.64P2O50.210.200.200.190.21LOI3.493.363.613.743.34Total99.8101101101100K2O+Na2O3.663.493.613.613.72σ1.971.681.531.642.01A/CNK1.221.161.431.391.20Mg#40.941.142.942.340.9Li41.238.448.444.545.6Be0.750.820.870.850.89Sc19.420.318.719.919.9V142150143150147Cr207214208216218Co33.034.435.336.137.3Ni80.284.582.183.982.8Hf3.043.323.263.122.93Ta0.720.730.750.730.69Tl0.090.210.090.110.11Bi0.010.010.010.010.01Th1.892.022.011.861.73U0.410.430.450.420.39Pb2.753.213.143.022.84Cu34.935.040.634.741.7Zn108101123113104Ga18.318.718.618.919.2Rb8.298.556.736.518.77Sr218226201195216Y17.319.117.617.517.1Zr116122121115113Nb11.411.611.911.511.4Cs0.620.440.440.480.62Ba10812892.991.6112La16.217.015.815.316.2Ce31.132.630.530.030.6Pr4.014.253.933.883.97Nd17.118.016.915.416.6Sm3.874.233.973.793.77Gd3.964.223.903.893.86Tb0.650.720.630.650.61Dy3.684.183.893.843.58Ho0.700.840.770.770.70Er1.822.192.051.951.76Tm0.260.310.290.280.26Yb1.631.891.831.731.58Lu0.240.270.270.250.22∑REE86.792.286.083.085.2LREE73.877.572.469.672.6HREE12.914.613.613.412.6LREE/HREE5.715.305.315.215.78HREE7.166.456.176.357.39(La/Yb)N2.712.592.562.602.77(La/Sm)N2.021.851.761.862.03(Gd/Yb)N1.131.110.971.041.13δEu0.920.910.920.930.91δCe1.741.711.691.751.76Ta/U27.626.926.627.629.1Nb/U27.626.926.627.529.1Ce/Pb11.310.29.729.9410.8La/Nb1.431.471.331.331.42Th/Yb1.161.071.101.081.10

圖3 甜水海地區(qū)地質(zhì)圖(a)和野外照片(b)

3.2 鋯石U-Pb測年

鋯石U-Pb同位素定年分析在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司利用LA-ICP-MS分析完成。詳細(xì)的儀器參數(shù)和分析流程見(Zongetal., 2017)。GeolasPro激光剝蝕系統(tǒng)由COMPexPro102 ArF193nm準(zhǔn)分子激光器和MicroLas光學(xué)系統(tǒng)組成，ICP-MS型號為Agilent 7700e。激光剝蝕過程中采用氬氣為補償氣、氦氣作載氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進(jìn)入ICP之前通過一個T型接頭混合，激光剝蝕系統(tǒng)配置有信號平滑裝置(Huetal., 2015)。本次分析的激光束斑和頻率分別為32μm和5Hz。U-Pb同位素定年和微量元素含量處理中采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500和玻璃標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NIST 610作外標(biāo)分別進(jìn)行同位素和微量元素分餾校正。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約20～30s空白信號和50s樣品信號。對分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Pb同位素比值和年齡計算)采用軟件ICPMSDataCal(Liuetal., 2008, 2010)完成。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡加權(quán)平均計算采用Isoplot/Ex_ver3(Ludwig, 2003)完成。數(shù)據(jù)處理結(jié)果見表2。

3.3 全巖Sr-Nd同位素

全巖Sr-Nd同位素樣品的前處理在中國科學(xué)院巖石圈演化國家重點實驗室的超凈實驗室完成，同位素比值測量在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所固體同位素地球化學(xué)實驗室的MAT-262型熱電離質(zhì)譜儀上完成，詳細(xì)的Sr-Nd同位素測定流程遵照Lietal. (2012)和Yangetal. (2010)。分別采用146Nd/144Nd=0.7219和86Sr/88Sr=0.1194校正Nd和Sr同位素比值。國際標(biāo)樣NbS-987和JNdi-1用來評估測量數(shù)據(jù)收集過程中的儀器穩(wěn)定性，本次測定過程中NbS-987的87Sr/86Sr=0.710236±0.000010 (2σ, n=4)，JNdi-1的143Nd/144Nd=0.512124±0.000012(2σ, N=4)。USGS標(biāo)樣BCR-2被用來監(jiān)測分析流程的精確度，本次測量過程中，BCR-2的87Sr/86Sr=0.715021±0.000015，143Nd/144Nd=0.512635±0.000011，和應(yīng)用TIMS以及MC-ICP-MS方法得到的測量結(jié)果(Lietal., 2012)在誤差范圍內(nèi)保持一致。對巖石樣品按其巖漿鋯石U-Pb年齡(102Ma)推算它們的(87Sr/86Sr)i、(143Nd/144Nd)i、εNd(t)等值。同位素分析結(jié)果及參數(shù)列于表3。

表2 甜水海地區(qū)輝長巖(樣品16TSH05)中鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年結(jié)果

Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results for gabbro (Sample 16TSH05) from the Tianshuihai area

測點號238U232Th206Pb(×10-6)Th/U同位素比值同位素年齡(Ma)207Pb235Uσ206Pb238Uσ207Pb206Pbσ207Pb235Uσ206Pb238Uσ207Pb206PbσG0157855252.00.960.10600.00480.01550.00020.05010.0024102.004.3699.301.27211.00113G0257144343.40.780.09240.00680.01550.00030.04320.003789.706.3399.401.70--G0365847045.10.710.11180.00690.01560.00020.05190.0030108.006.3399.721.30280.00133G0436727527.70.750.10270.01180.01570.00040.04400.005699.3010.88100.302.50--G0528520620.70.720.10700.00640.01570.00020.05010.0032103.005.84100.701.57198.00148G06107879578.00.740.11000.00410.01590.00020.05050.0022106.003.77101.001.12220.00103G0747321722.10.460.09840.00480.01600.00020.04480.002395.004.42102.001.25--G0838028030.70.740.10250.00730.01600.00030.04460.003699.106.75102.001.70--G0961637437.00.610.10690.00450.01600.00020.04890.0022103.004.12102.001.26143104G1030923624.10.760.10640.00650.01610.00020.04720.0032103.006.01103.001.5757.5156G1144721119.20.470.10590.01230.01610.00070.04300.0052102.0011.28103.004.68--G1236217818.40.490.10810.00520.01630.00020.04830.0025104.004.76104.001.45122.00109G1375730632.90.400.11920.00450.01650.00020.05230.0020114.004.10106.001.04298.0088.9G1438323428.80.610.11200.00790.01670.00060.04890.0036108.007.25107.004.10143.00163G1532925053.30.760.24910.00970.03660.00040.04950.0020225.877.89231.592.47168.6094.4G1667926565.30.390.27350.00870.03830.00060.05220.0017245.516.96242.503.61294.5175.9G1786.944.312.50.510.29690.01870.04250.00070.05170.0036263.9614.6268.584.50272.29164G1822911832.00.510.32950.01240.04510.00050.05280.0020289.209.44284.333.00320.43116G1939025373.00.650.36720.01220.04570.00040.05830.0020318.009.05288.002.65539.0074.1G2031823062.00.730.32850.01680.04600.00060.05140.0026288.4412.8289.903.36257.4786.1G2126.917.86.100.660.35850.04940.04830.00220.05640.0073311.0537.0303.7513.3464.86287G2258.832.79.900.560.36010.02690.04890.00090.05410.0041312.3220.1307.835.45372.28205G2334430788.50.890.35600.01390.04900.00060.05270.0020309.2310.4308.153.58316.73117G2495.344.417.10.470.36040.02100.04970.00070.05260.0031312.5015.7312.914.31309.32135G2548927190.80.560.40770.01570.05080.00110.05700.0017347.1911.3319.486.74500.0460.2G2627525974.40.940.36970.01140.05090.00050.05270.0017319.438.46320.133.34322.2870.4G2750.718.27.800.360.39280.03760.05320.00110.05590.0061336.4027.4334.216.57450.05244G2842828994.00.680.42780.01310.05440.00060.05690.0017362.009.31341.003.65487.0068.5G29128811044390.860.53210.01220.06610.00060.05820.0013433.008.10412.003.63539.0050.0G3018812851.90.680.53230.02010.07030.00080.05490.0021433.3513.3437.924.51409.3189.8G3152.835.216.50.670.51190.03460.07080.00120.05320.0037419.7223.2440.657.26344.50159G3270.655.622.10.790.54080.02780.07130.00120.05560.0029438.9818.3443.817.02435.23115G3313063.425.80.490.60430.08270.08040.02130.07300.0095479.9852.3498.691271012.96267G3441213375.00.320.63800.01470.08160.00080.05660.0013501.009.10506.004.68476.0047.2G354703001720.640.69330.03680.08550.00240.05880.0030535.0022.1529.0014.2561.00139G3620393.348.60.460.67720.02240.08630.00100.05650.0018525.0813.6533.825.91472.2736.1G3726811059.80.410.69830.01980.08780.00080.05760.0017537.8011.9542.474.93522.2663.0G3819613265.70.680.70810.02290.08870.00090.05770.0019543.6213.6548.035.03516.7172.2G3926712585.70.470.98620.02360.11310.00100.06320.0015696.7912.1690.645.66722.2351.9G4011214993.01.331.05970.03870.11970.00140.06440.0024734.0019.1729.008.07754.0079.6G4117.44.904.300.281.07330.07520.12160.00230.06420.0046740.3436.8739.8613.3746.30153G4217673.155.30.421.11620.03560.12440.00140.06470.0020761.0017.1756.007.95765.0063.0G4336.237.629.51.041.17650.05950.13530.00210.06300.0032789.6927.7818.0411.7709.27108G442761801510.651.29880.03020.14050.00130.06680.0016845.1813.4847.217.49831.4849.2G453872181970.561.49500.03360.15430.00160.07030.0015928.0013.7925.009.011000.0044.5G4618265.673.50.361.61950.03990.16540.00160.07090.0018977.7915.5986.428.90955.2450.0G472762893211.052.23720.04350.20570.00180.07840.00151192.7613.71205.619.371166.6738.1G4814961.396.20.413.13450.06810.25510.00240.08870.00191441.2116.81464.6412.51398.1541.8G493662293450.633.65560.26360.25660.01230.12210.02261562.0057.51472.0063.11988.00334G504711772050.383.26300.37690.25720.02320.10710.01191472.0089.81475.001191751.00205G5112188.11370.733.82800.07990.27950.00250.09900.00211598.6616.81588.6712.81605.8739.2G522582285840.8810.23390.17170.46310.00390.15950.00262456.1515.62453.2517.12450.3123.2

圖4 甜水海輝長巖手標(biāo)本(a)及正交偏光鏡下照片(b)

圖5 甜水海輝長巖TAS圖解(a, 據(jù)Middlemost, 1994)、SiO2-K2O(b, 據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976; Middlemost, 1985)、FAM(c, 據(jù)Irvine and Baragar, 1971)及Ta/Yb-Th/Yb圖解(d, 據(jù)Pearce, 1982)

圖6 甜水海輝長巖Zr/Sm-(La/Sm)N (a)和Y/Pb-(La/Sm)N (b)圖解

表3 甜水海輝長巖Sr、Nd同位素組成

Table 3 Sr-Nd isotopic composition of gabbro from the Tianshuihai area

樣品號Rb(×10-6)Sr(×10-6)87Rb86Sr87Sr86Sr2σ87Sr86Sr()ifRb/SrεSr(0)εNd(0)16TSH06-48.31237.400.10190.7059190.0000120.7057700.2320.1-6.516TSH06-76.67205.700.09440.7065350.0000130.7063980.1428.9-6.7樣品號Sm(×10-6)Nd(×10-6)147Sm144Nd143Nd144Nd2σ143Nd144Nd()ifSm/NdεNd(t)tDM (Ma)t2DM (Ma)16TSH06-43.7916.060.14270.5123060.0000130.512210-0.27-5.81811137216TSH06-73.7516.140.14050.5122980.0000100.512203-0.29-5.917751383

4 分析結(jié)果

4.1 主量與微量元素特征

輝長巖樣品SiO2含量變化范圍為49.84%～51.52%，平均含量50.4%，屬于基性巖類。Al2O3含量為15.07%～15.32%，平均含量15.22%。MgO含量為8.00%～9.15%，平均含量8.43%。TiO2含量為1.31%～1.34%，平均含量1.33%。K2O含量為0.47%～0.64%，平均含量0.56%。Na2O含量為2.89%～3.14%，平均含量3.06%。鎂指數(shù)Mg#為40.9～42.9，平均含量41.6。全堿(Na2O+K2O)含量為3.49%～3.72%，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.16～1.43，里特曼指數(shù)σ為1.53～2.01(表1)。

在TAS圖解中，樣品落在亞堿性輝長巖范圍內(nèi)，與巖相學(xué)特征一致(圖5a)。在SiO2-K2O(圖5b)和FAM(圖5c)圖解中，樣品大多位于鈣堿系列區(qū)域。從Ta/Yb-Th/Yb圖解中(圖5d)可看出，甜水海輝長巖產(chǎn)于板內(nèi)環(huán)境。在Zr/Sm-(La/Sm)N和Y/Pb-(La/Sm)N圖解中，甜水海輝長巖樣品多落入地殼附近(圖6)。

輝長巖樣品稀土元素含量(∑REE)為83.0×10-6～92.2×10-6，平均為86.6×10-6。δCe的平均值為0.92(表2)。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖上(圖7a)，樣品呈富集輕稀土元素(LREE)、貧重稀土元素(HREE)的右傾型配分型式((La/Yb)N=6.17～7.39)且輕重稀土分餾比較明顯(LREE/HREE=5.21～5.78，均值5.46)。重稀土斜率較為平坦((Gd/Yb)N=1.76～2.03，均值1.90)，而輕稀土斜率相對較大((La/Sm)N=2.56～2.77，均值2.65)，稀土配分曲線整體與洋島玄武巖(OIB)、詹姆斯羅斯島弧后盆地玄武巖整體趨勢相似(圖7)。樣品中均具有富集La、Th、Nd與Tb，虧損Rb、Ce、Y、Sr與P元素的特征，除U、Th外，樣品的微量元素蛛網(wǎng)圖與OIB、詹姆斯羅斯島弧后盆地玄武巖相似。

4.2 鋯石U-Pb年齡

鑒于甜水海輝長巖巖體侵位于中侏羅統(tǒng)龍山組地層中，巖體侵位時間應(yīng)晚于中侏羅世(164Ma)。結(jié)合鋯石CL圖像(圖8a, b)和鋯石年齡將甜水海輝長巖鋯石分為兩類。一類為巖漿鋯石：以半自形-自形、長柱狀為主，鋯石多呈灰-灰白色、透明，晶形較完整，CL圖像顯示該類鋯石具有清晰的震蕩環(huán)帶，是典型的巖漿成因(Hoskin and Schaltegger, 2003)，震蕩環(huán)帶較清晰且年齡較小的一組鋯石(G01～G14)；另一類為繼承鋯石：以半自形-不規(guī)則次圓狀、長柱狀為主，大小不一，鋯石多呈灰-灰黑白色、透明，晶形較好，少數(shù)鋯石具碎裂現(xiàn)象，根據(jù)年齡分布和CL圖像將其分為兩組。第一組為巖漿成因的繼承鋯石(G15～G46)，CL圖像亦具有清晰的震蕩環(huán)帶，年齡分布不集中；第二組繼承鋯石(G47～G52)CL圖像顯示其表面呈灰黑色且環(huán)帶不發(fā)育。

第一類鋯石(G01～G14)，鋯石Th、U與Pb含量分別為178×10-6～795×10-6、285×10-6～1078×10-6、18×10-6～78×10-6，Th/U比值在0.4～1.0之間，顯示出巖漿鋯石的特點(表2; 圖8a; Hoskin and Schaltegger, 2003)，鋯石206Pb/238U年齡在99.3～107Ma之間，平均年齡為102±1Ma(圖8d, MSWD=0.92; n=14)；第二類鋯石為巖漿侵位過程中從圍巖捕獲的繼承鋯石：第一組鋯石(G15～G46)U、Th與Pb含量分別為17×10-6～1288×10-6、5×10-6～1104×10-6、4×10-6～439×10-6，Th/U比值在0.3～1.3之間，其年齡數(shù)據(jù)較分散且跨度很大，從三疊紀(jì)到新元古代均有出現(xiàn)(232～986Ma)；第二組鋯石(G47～G52)呈短柱狀、渾圓狀，鋯石U、Th與Pb含量分別為121×10-6～471×10-6、61×10-6～289×10-6、96×10-6～584×10-6，Th/U比值在0.4～1.1之間，207Pb/206Pb年齡為1167～2450Ma(圖8b)。

4.3 全巖Sr-Nd同位素

樣品(16TSH06-4、16TSH06-7)的(87Sr/86Sr)i值和(143Nd/144Nd)i值分別為0.70577、0.706398和0.512203、0.512210。(87Sr/86Sr)i值均高于原始地幔初始值(0.7045; DePaolo, 1988)，εNd(t)值分別為-5.8、-5.9，(143Nd/144Nd)i值低于原始地幔值(0.512638; Jacobsen and Wasserburg, 1980), 巖石的地幔模式年齡tDM在1775～1811Ma之間(表3)。在(87Sr/86Sr)i-(143Nd/144Nd)i圖解(圖9)上樣品均落入Ⅰ型富集地幔與甜水海地殼之間的區(qū)域。

5 討論

5.1 輝長巖的形成時代與基底特征

由于甜水海輝長巖侵位于中侏羅統(tǒng)龍山組地層中，而沒有侵入到上白堊統(tǒng)鐵龍灘組，說明巖體形成于中侏羅世之后晚白堊世之前。輝長巖第一類巖漿鋯石14個測點(G01～G14)給出了一組加權(quán)平均年齡為102±1Ma(MSWD=0.92, n=14)，可代表輝長巖巖體的年齡。與喀喇昆侖天文點一帶輝長巖的年齡(105±4Ma)一致(菅坤坤等, 2018)，表明早白堊世晚期的基性巖漿活動在區(qū)域上是較廣泛的。

第二類第一組巖漿成因鋯石(G15～G46)為繼承鋯石，根據(jù)其年齡范圍將其分為兩個年齡段進(jìn)行解釋：(1)第1年齡段繼承鋯石的年齡為412～986Ma，主要集中區(qū)間為412～548Ma。與康西瓦一帶的三十里營房年齡為447Ma的俯沖型石英閃長巖(崔建堂等, 2006)及許志琴等(2004)在康西瓦一帶發(fā)現(xiàn)的年齡為428～492Ma的加里東期孔茲巖系相對應(yīng)，屬于加里東期構(gòu)造旋回巖漿作用的產(chǎn)物(朱杰等, 2016)。(2)第2年齡段繼承鋯石的年齡為232～341Ma，記錄了晚古生代及中生代喀喇昆侖與西昆侖地體的構(gòu)造演化過程?？赡墚a(chǎn)生于250～240Ma喀喇昆侖與西昆侖地體沿著康西瓦縫合帶碰撞(張傳林等, 2005)和240～200Ma期間的后碰撞伸展環(huán)境(張傳林等, 2005; 康磊等, 2012; Liuetal., 2015; Zhangetal., 2019)。

第二類第二組年齡較老的鋯石(G47～G52)，結(jié)晶年齡主要有1167～1751Ma、1988～2450Ma兩個階段，與前人關(guān)于甜水海地區(qū)的古老基底測年結(jié)果范圍基本相一致(圖1b; 計文化等, 2011; 朱杰等, 2016; 胡軍等, 2016, 2017; 魏小鵬等, 2017)，進(jìn)一步證實了甜水海地塊存在前寒武紀(jì)結(jié)晶基底。

5.2 輝長巖的巖漿源區(qū)特征與構(gòu)造背景

甜水海輝長巖具負(fù)的εNd(t)值(2個樣品分別為-5.8、-5.9)，富集La、Pb、Th與Nd，虧損Rb、Nb、Ta、Ce、Pr與P，在(87Sr/86Sr)i-(143Nd/144Nd)i圖解(圖9)上樣品均落入Ⅰ型富集地幔與甜水海地殼之間的區(qū)域，Sc值介于18.7×10-6～20.3×10-6之間(Frey and Prinz, 1978)的特征，這些特征說明輝長巖樣品的源區(qū)可能為富集型巖石圈地幔。

甜水海輝長巖中大量繼承鋯石的發(fā)育意味著巖漿在上升過程中有陸殼物質(zhì)的混入與混染，這一結(jié)論還被下面的現(xiàn)象與資料所佐證：(1)樣品中Sr含量(195×10-6～226×10-6)顯著高于地幔值(17.8×10-6; Taylor and McLennan, 1985; McCulloch and Gamble, 1991; Hawkesworthetal., 1993)，而輝長巖樣品的源區(qū)為富集型巖石圈地幔；(2)地殼中Ce/Pb<15，而典型地幔 Ce/Pb=25±5(Hofmann, 1986)，本文輝長巖樣品中Ce/Pb為9.72～11.3，處于地殼和典型地幔之間；(3)洋中脊玄武巖和洋島玄武巖 Nb/U 比值為47±10，而大陸地殼和原始地幔Nb/U平均值分別為8.93、33.59(Taylor and McLennan, 1985; Hofmann, 1986; 曹圣華等, 2006; 莫宣學(xué)和潘桂棠, 2006; 鄧晉福等, 2015)，本文輝長巖樣品中Nb/U為26.6～29.1，處于大陸地殼和原始地幔Nb/U平均值之間；(4)樣品中La/Nb比值在1.33～1.47之間，均大于1(袁超等, 2005; 夏林圻等, 2006, 2008)；另外，微量元素蛛網(wǎng)圖(圖7)顯示輝長巖樣品中Pb的含量位于上地殼和洋島玄武巖之間；(5)在Zr/Sm-(La/Sm)N和Y/Pb-(La/Sm)N圖中(圖6)，樣品的(La/Sm)N值位于地殼和地幔之間，這意味著甜水海輝長巖巖漿受到地殼混染。

甜水海輝長巖缺少明顯的Nb、Ta負(fù)異常，不同于弧玄武巖(圖7b)。又因為其為鈣堿性系列巖石(圖5b, c)，源區(qū)為富集巖石圈地幔，所以排除其形成于洋中脊環(huán)境。甜水海輝長巖具有較高的Th/Yb值(位于1.07～1.16之間)，在Ta/Yb-Th/Yb圖投點位于板內(nèi)玄武巖區(qū)，與弧后盆地玄武巖的地化性質(zhì)相似(圖5d)，結(jié)合其含有大量碎屑鋯石及前寒武紀(jì)基底，排除其形成于洋島環(huán)境(圖5d)。甜水海輝長巖與正常的弧后盆地玄武巖有明顯的差異，其元素和同位素特征與弧后盆地玄武巖的亞族(詹姆斯羅斯島弧后盆地玄武巖)類似(圖5d, Ko?leretal., 2009)，詹姆斯羅斯島弧后盆地玄武巖為弧后盆地拉開前的玄武巖(Shutoetal., 2004, 2006)，具有明顯富集LREE、LILE和HFSE的特征(Gorringetal., 2003; Guiveletal., 2006; Ko?leretal., 2009; Shutoetal., 2006; Sintonetal., 2003; Wangetal., 2007)，不同于MORB(圖5d、圖7)，這種玄武巖與成熟弧后盆地玄武巖有明顯的差異。在FAM圖解(圖5c)中甜水海輝長巖與詹姆斯羅斯島弧后盆地玄武巖投點位于鈣堿性系列，不同于以沖繩弧后盆地玄武巖為代表的正?；『笈璧匦鋷r，可能與甜水海輝長巖形成于伸展背景的初始階段有關(guān)。所以判定甜水海輝長巖形成于陸內(nèi)伸展體制。即102Ma時，甜水海地區(qū)處于伸展構(gòu)造背景。這與甜水海輝長巖侵位于褶皺的中侏羅統(tǒng)龍山組灰?guī)r中并被上白堊統(tǒng)鐵龍灘組砂礫巖和灰?guī)r不整合的特征所顯示的晚白堊世時甜水海地區(qū)為海相盆地環(huán)境、為伸展構(gòu)造背景的結(jié)論是一致的。

綜上，甜水海輝長巖巖漿的源區(qū)可能為富集型巖石圈地幔，其侵位過程中經(jīng)歷了地殼混染作用，形成于板內(nèi)伸展背景。

5.3 區(qū)域構(gòu)造演化

林濟塘盆地侏羅系灰?guī)r地層和龍山組地層中玄武巖建造的發(fā)育，說明侏羅紀(jì)林濟塘海盆形成于伸展構(gòu)造背景。鑒于林濟塘盆地西側(cè)喬戈里峰-溫泉一帶早白堊世巖漿弧的發(fā)育(潘桂棠, 2004; 李榮社等, 2008; Panetal., 2012; Jiangetal., 2014)，可以認(rèn)為侏羅紀(jì)-早白堊世早期的林濟塘盆地為弧后盆地(李榮社等, 2008; Panetal., 2012)，形成于什約克洋片的北向俯沖。林濟塘盆地中侏羅統(tǒng)龍山組地層發(fā)生褶皺并被上白堊統(tǒng)鐵龍灘組不整合(缺失早白堊世地層)，說明喀喇昆侖地體在早白堊世發(fā)生造山作用，這意味著什約克洋片在早白堊世期間曾發(fā)生平板俯沖作用。這種造山作用與45Ma時美國西部洋底巖石圈的淺俯沖導(dǎo)致區(qū)域巖漿活動停止并形成Sevier、Laramide造山帶(Yonkee and Weil, 2015)及與南美安第斯低角度俯沖造山相似(Elgeretal., 2005; Sobolev and Babeyko, 2005; Cawoodetal., 2009)。甜水海地區(qū)102Ma輝長巖的發(fā)育意味著在102Ma時該地區(qū)又進(jìn)入伸展構(gòu)造背景。上白堊統(tǒng)鐵龍灘組砂礫巖與灰?guī)r的發(fā)育意味著較大海盆的形成。林濟塘盆地南側(cè)潘公等地晚白堊世時弧花崗巖的發(fā)育(100～73Ma, Ravikantetal., 2009)說明晚白堊世時林濟塘盆地仍為弧后盆地。基于此，我們認(rèn)為喀喇昆侖地體中生代的構(gòu)造演化經(jīng)歷了3個階段(圖10)：

(1)J至K1早期正?；∨柩莼A段(圖10a)：什約克洋片向北正常俯沖，形成中生代喀喇昆侖地體巖漿弧及林濟塘弧后盆地。林濟塘弧后盆地在中-晚侏羅世時強烈拉伸并發(fā)育玄武巖建造。

(2)K1早期至102Ma平板俯沖與造山階段(圖10b)：什約克洋片開始由向北的正常俯沖變?yōu)槠桨甯_，導(dǎo)致弧巖漿活動停止(Yonkee and Weil, 2015; Daileyetal., 2018)、侏羅系地層發(fā)生褶皺以及下白堊統(tǒng)地層缺失。這種擠壓作用可能與平板俯沖導(dǎo)致的區(qū)域擠壓與隆升有關(guān)，與南美安第斯低角度俯沖造山相似。

(3)102Ma至K2正?；∨柩莼A段(圖10c)：102Ma時，什約克洋片俯沖角度開始變陡，林濟塘地區(qū)再次發(fā)生弧后擴張形成伸展盆地，深部軟流圈的物質(zhì)伴隨著地殼在張應(yīng)力下開始減薄發(fā)生快速上涌，大量的熱使上覆的巖石圈地幔發(fā)生減壓部分熔融，在102Ma時形成甜水海輝長巖。在晚白堊世時完全變?yōu)楹Ｏ嗯璧?，發(fā)育海相地層。

6 結(jié)論

新發(fā)現(xiàn)的甜水海輝長巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為102±1Ma，形成于早白堊世晚期。輝長巖中大量古老繼承鋯石的發(fā)育意味著研究區(qū)存在前寒武紀(jì)基底，且?guī)r漿經(jīng)歷了強烈的地殼混染。甜水海輝長巖富集LREE及部分LILE，相對虧損HREE，形成于板內(nèi)伸展的構(gòu)造背景。其發(fā)育意味著林濟塘地區(qū)早白堊世晚期再次進(jìn)入伸展與弧后盆地發(fā)育階段?？龅伢w中生代經(jīng)歷了三階段的構(gòu)造演化，即侏羅紀(jì)-早白堊世早期的正常俯沖與弧盆演化、早白堊世的平板俯沖與造山階段、及晚白堊世的正常俯沖與弧盆演化。

致謝論文相關(guān)野外地質(zhì)調(diào)查及樣品采集工作得到了新疆地礦局第八地質(zhì)大隊范廷賓總工程師及全體項目組工作人員的大力支持；室內(nèi)研究工作得到了中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所主、微量實驗室、固體同位素地球化學(xué)實驗室的大力幫助與支持；兩位審稿人百忙之中對本文的審閱并提出建設(shè)性問題及建議，使得本文能更加規(guī)范、完整，內(nèi)容上也更加嚴(yán)謹(jǐn)、充實。在此向他們表示衷心感謝！