滕宇翔，靳劉圓，薛曉峰，朱志新

（新疆地質調查院，新疆 烏魯木齊 830000）

新疆位于亞洲大陸北部,構造上跨越了古亞洲和特提斯兩大構造域,現今主要由中新生代盆地和其間的古生代造山帶組成[2]。額爾齊斯構造帶位于新疆北部蒙古-阿爾泰地體與準噶爾地體接觸部位，構造帶內分布大量蛇綠混雜巖[2][3][4]。空間上額爾齊斯構造帶西連哈薩克斯坦額爾齊斯斷裂，東連蒙古布爾干斷裂，自西向東出露科克森套[5]、吐庫爾班套[6][10]、沙爾布拉克[7]、瑪因鄂博[8]、布爾根[9]等蛇綠構造混雜巖，共同組成了額爾齊斯構造帶（圖1-a）?？瓶松咨呔G混雜巖的研究對于重建額爾齊斯構造帶的演化歷史具重要意義。有學者通過科克森套地區(qū)輝長巖鋯石測年數據推測洋殼形成年代為405～320 Ma（D3—C1）[1,5]。也有前人通過對吐庫爾班套輝長巖、閃長巖、花崗巖鋯石年齡推測俯沖的年代為363～355 Ma（D3）[6]，對于洋殼的形成及俯沖時間仍值得探討。本文通過對晚古生代片麻巖化英云閃長巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測年及地球化學研究，分析巖漿源區(qū)及成巖構造背景，以期為額爾齊斯構造帶的俯沖時間及構造演化歷史提供資料。

圖1 科克森套蛇綠混雜巖帶與英云閃長巖分布圖Fig.1 Geological sketch map of the distribution of the tonalite

1 地質背景及巖石地質特征

研究區(qū)位于布爾津縣西南30 km處科克森套山一帶，大地構造位置位于額爾齊斯斷裂以北2 km處，研究區(qū)出露中泥盆統(tǒng)北塔山組、蘊都喀拉組，下石炭統(tǒng)吉木乃組、恰其海組及晚古生代中酸性侵入巖，英云閃長巖巖體出露于科克森套山西北一帶，出露面積90 km2，巖體整體展布與構造線方向一致，呈NW向。片麻巖化英云閃長巖與蛇綠混雜巖構造帶呈斷層接觸（圖2），接觸部位普遍發(fā)育片麻巖化（圖3），可能與俯沖作用有關，構造片麻巖原巖可能為英云閃長巖。巖體內部未發(fā)現地層捕虜體。英云閃長巖受晚石炭世黑云母二長花崗巖侵入（（303±2.0）Ma）（晚石炭世）[17]，侵入界線清晰，在巖體接觸部位發(fā)育輕度泥化，出現碎粒巖，接觸面兩側顏色截然。巖體中發(fā)育與構造線方向一致的石英脈及一條貫穿多期次侵入巖的霏細斑巖脈。片麻巖化中粒英云閃長巖呈灰白色（圖4），中粒結構，片麻狀構造，巖石主要由斜長石（55%），粒度2～3.8 mm；石英（15%），粒度0.36～3 mm；黑云母（30%）、微量磷灰石及個別鋯石組成。斜長石呈半自形-自形寬板狀，具中度絹云母化、黝簾石化，為中長石。石英呈他形粒狀、不規(guī)則狀分布在斜長石之間。黑云母呈他形葉片狀，相對聚集呈條帶狀分布長石、石英之間，呈片麻狀構造。磷灰石呈他形粒狀、短柱狀。鋯石呈微粒、微柱狀，均分布黑云母中。

圖2 接觸部位推覆斷層Fig.2 Parts nappe fault contact

圖3 片麻狀構造Fig.3 Piece of flax structure

圖4 片麻巖化蝕變黑云母英云閃長巖50×正交偏光Fig.4 Granitic alteration of biotite dolomite 50×orthogonal polarization

2 分析方法

鋯石樣品在新疆地礦局礦產實驗研究所經過單礦物分選，鋯石U-Pb同位素定年在北京科薈測試技術有限公司分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為ESINWR193nm，ICP-MS 為Analytikjena PlasmaQuant MS Elite ICP-MS。對分析數據的離線處理（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-Th-Pb 同位素比值和年齡計算）采用軟件ICPMSDataCal 完成。鋯石微量元素含量利用SRM610 作為外標、Si 作內標的方法進行定量計算.玻璃中元素含量推薦值據GeoReM 數據。U-Pb 同位素定年中采用鋯石標準GJ-1 作外標進行同位素分餾校正，每分析5～10 個樣品點，分析2 次GJ-1。對于與分析時間有關的U-Th-Pb 同位素比值漂移，利用GJ-1的變化采用線性內插的方式進行校正。鋯石樣品的U-Pb 年齡諧和圖繪制和年齡權重平均計算均采用Isoplot完成。

3 分析結果

3.1 年代學

鋯石樣品中鋯石顆粒自形程度較高，呈柱狀、板狀，表明鋯石質量較好，顆粒晶形較完整，陰極發(fā)光圖像表現出典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結構，表明為巖漿結晶產物。從樣品測得同位素比值和年齡數據可看出（表1），鋯石中Th含量為22.182～683.455μg/g，U含量為64.027～674.532μg/g，Th/U比值為0.3～1.2，表面年齡諧和性好，部分鋯石落在諧和線上，數據點成群分布（圖5，圖6），206Pb/238U年齡加權平均值為（361±2）Ma（MSWD=1.01），代表了巖體結晶年齡，為晚泥盆世。

圖5 鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.5 Cathode luminescence image for zircon

圖6 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡協(xié)和圖及直方圖Fig.6 Concordant plot and histogram of LA-ICP-MS zircon U-Pb age

3.2 地球化學

3.2.1 主量元素

英云閃長巖SiO2含量為65.93%～68.92%，K2O+Na2O=4.67%～6.35%。里特曼指數(σ)為0.53～0.93，堿度率(AR)為1.8～2.19，為鉀質鈣堿性巖系。固結指數（SI=10.9～17.86）較大，分異指數（DI＝64.85～75.79）較小，均反映巖漿分異程度較低。鋁質指數（A/CNK=1.13～1.31），英云閃長巖落入過鋁質范圍。晚泥盆世侵入序列巖石化學成分及特征參數見表2。

3.2.2 稀土及微量元素

英云閃長巖稀土總量(87.35×10-6～154.43×10-6)較高，樣品總體趨勢相似，輕、重稀土分餾平坦，稀土分布模式曲線向右傾斜，屬輕稀土富集型；LREE含量為70.7×10-6～139.72×10-6，HREE含量為14.71×10-6～17.68×10-6，LREE/HREE 為4.25-9.5，表明輕重稀土之間分異明顯。δEu為0.55～0.70，英云閃長巖具明顯負銪異常，銪谷較明顯，英云閃長巖顯示弱的負銪異常，反映含鈣礦物的遷移。(La/Yb)N為3.39～14.75，顯示巖漿分異程度較高。輕稀土分餾程度(La/Sm)N為2.5～4.84，重稀土分餾程度(Gd/Yb)N為0.92～2.16，輕稀土分餾程度大于重稀土分餾程度（圖7，表2）。

圖7 稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖Fig.7 Normalized distribution pattern of rare earth elements in Chondrites

表2 英云閃長巖主微量元素含量分析結果表Table 2 Analysis results of major and trace elements of the tonalite

英云閃長巖微量元素呈高Rb，Th，K，La，Ce，Nd，Hf，低Ba，Ta，Nb，Sr，P，Ti 的特征（圖8），Zr/Hf=29.41～40.75，平均35.39，符合原始地幔組成（Zr/Hf=36），Ba/Rb=2.65～3.64，平均值為3.21，而英云閃長巖Nb/Ta=12.43～17.23，平均值為14.88，總體上6件樣品Nb/Ta 低于幔源巖漿比值（17.5±2），Rb 和Yb的關系指示結晶程度由低向高演化，K 的正異常代表與消減作用有關，Nb，Ta 虧損顯示樣品與幔源有關，受俯沖流體或地殼物質混染程度較強。Sr，P，Ti的虧損代表斜長石、磷灰石及含鈦礦物的分離。綜上說明巖漿來源于上地幔，混入了俯沖流體或地殼物質。

圖8 微量元素原始地幔標準化蛛網圖Fig.8 Original mantle standardization spider diagram of trace element

4 討論

4.1 形成時代

對于科克森套晚泥盆世英云閃長巖的形成時代，前人未取得同位素數據。前人根據遙感影像及巖石成分將其厘定為晚石炭—早二疊世[8][9]。本文中鋯石具巖漿成因的生長環(huán)帶，均為巖漿鋯石，其年代代表了巖漿事件的時代。因此，科克森套英云閃長巖（（361±2）Ma）代表了巖體就位時間。

4.2 源區(qū)特征

科克森套英云閃長巖具輕稀土略微富集，稀土分布模式曲線向右傾特征，銪谷較明顯，微量元素呈高Rb，Th，K，La，Ce，Nd，Hf，低Ba，Ta，Nb，Sr，P，Ti的特征，科克森套英云閃長巖Al2O3含量大于等于15%，MgO含量小于3%，高Na2O，但Sr 含量及重稀土元素Yb，Y 較洋殼熔融形成的埃達克巖偏低[11]，巖相學上，英云閃長巖與斜長花崗巖具相似的礦物組成，關于斜長花崗巖的成因主要有4種觀點[14]：①洋中脊拉斑玄武巖漿結晶分異成因；②含水流體存在條件下，堆晶輝長巖高溫低壓部分熔融成因；③與大洋拉班玄武質熔體有關的不混融成因；④變玄武質巖石部分熔融成因。科克森套英云閃長巖具輕稀土和大離子親石元素富集，高場強及重稀土元素虧損，低Ti，P，Mg 的特征，科克森套英云閃長巖來源可能與俯沖流體及陸殼物質與輝長巖的高溫低壓熔融有關。

4.3 構造背景

英云閃長巖具富Al2O3，CaO，MgO，TFeO，貧TiO2，P2O5，微量元素、大離子親石元素富集、高場強元素虧損，銪虧損及輕稀土富集，曲線右傾的特征，顯示受俯沖流體及陸殼物質影響，稀土分布曲線與島弧環(huán)境曲線一致。綜合主、微量、稀土元素特征及構造環(huán)境判別圖可看出，科克森套英云閃長巖可能形成于島弧環(huán)境。高溫元素Th，U的含量顯示源區(qū)受到高溫流體作用，指示與構造帶活動密切相關，負銪異常右傾特征指示高溫條件下的部分熔融[20]，鋁質指數A/CNK為1.13～1.31，指示形成于島弧俯沖擠壓環(huán)境下。上述特征說明晚泥盆世大洋板塊的俯沖作用。

4.4 構造意義

通過本文研究，科克森套英云閃長巖形成于俯沖消減環(huán)境。在東準噶爾地區(qū)托讓格庫都克組中發(fā)現的埃達克巖為早志留世（（441.3±1.8）Ma）[12]，埃達克巖的形成來自于新生洋殼的熔融，代表了俯沖作用的開始[13]，因此推測東準噶爾地區(qū)早志留世已經開始俯沖。部分學者認為古亞洲洋俯沖時間從早泥盆世開始，一直持續(xù)到中—晚泥盆世[5]，俯沖的高峰期為晚泥盆世[6]。有學者認為新疆北準噶爾中泥盆統(tǒng)北塔山組火山巖基本為博寧巖，系拉張階段深海噴發(fā)物，反映其洋內弧環(huán)境[15]。英云閃長巖形成于晚泥盆世，說明研究區(qū)晚泥盆世處于俯沖消減環(huán)境，且部分鋯石年齡范圍為400～500 Ma，出現了與構造方向一致的片麻巖化，是否說明本區(qū)古亞洲洋的俯沖時間早于晚泥盆世，是否有可能存在更老的洋殼基底，證明科克森套蛇綠巖的形成早于晚泥盆世。

5 結論

（1）英云閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為（361±2）Ma（晚泥盆世）。

（2）英云閃長巖主量元素呈富Al2O3，CaO，MgO 及TFeO，貧全堿及TiO2，P2O5的特征，稀土元素呈稀土總量較高，輕稀土富集，曲線右傾，銪負異常的特征，微量元素呈高Rb，Th，K，La，Ce，Nd，Hf，低Ba，Ta，Nb，Sr，P，Ti的特征，顯示成因與俯沖流體交代有關。

（3）構造上英云閃長巖具富集洋脊特征，形成于島弧環(huán)境下，說明晚泥盆世本區(qū)處于俯沖環(huán)境，科克森套蛇綠巖的形成應早于晚泥盆世。