黎 嬌，王 高，劉 祥，王 哲，鳳 駿

(1.贛中南地質(zhì)礦產(chǎn)勘查研究院，江西 南昌 330000；2.江西省地質(zhì)局工程地質(zhì)大隊，江西 南昌 330000；3.新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830000；4.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

雅滿蘇地區(qū)跨越多個區(qū)域構(gòu)造帶，前人對雅滿蘇地區(qū)區(qū)域構(gòu)造帶的形成、帶內(nèi)中酸性巖漿巖的成因存在不同認(rèn)識。曹銳等[1]認(rèn)為苦水混雜巖帶為晚石炭世形成的弧后盆地；王華星等[2]認(rèn)為苦水混雜巖帶是黃山地體與星星峽地塊的匯聚拼合構(gòu)造帶；楊震等[3]認(rèn)為早石炭世侵入體為造山初期形成的高鉀鈣堿性I型花崗巖，早二疊世侵入體為碰撞后期形成的鈣堿性I型花崗巖，中二疊世侵入體為造山后形成的高鉀鈣堿性A型花崗巖；熊雙才等[4]認(rèn)為在包含了苦水混雜巖帶的東準(zhǔn)噶爾板塊內(nèi)，堿性花崗巖的成因是由于大量幔源巖漿底侵到下地殼，使該區(qū)仍在垂向增生而產(chǎn)生的巖漿巖；趙宏剛等[5]認(rèn)為雅滿蘇花崗巖的形成與幔源巖漿內(nèi)新地殼物質(zhì)的部分熔融有關(guān)，形成于印支中期板內(nèi)伸展環(huán)境；雷如雄等[6]認(rèn)為在包含了巴侖臺—星星峽微地塊在內(nèi)的東天山雅滿蘇地區(qū)，印支期巖漿活動能量源與中—晚石炭世天山陸殼整體進(jìn)入板內(nèi)階段有關(guān)；羅婷等[7]認(rèn)為東天山雅滿蘇島弧帶的形成與東天山在石炭紀(jì)的俯沖事件有關(guān)，且東段早于中段和西段，由東到西的俯沖形式類似于“剪刀”閉合的過程。本文分析研究了雅滿蘇地區(qū)3個構(gòu)造帶內(nèi)的中酸性巖漿巖，期望為研究東天山造山帶的構(gòu)造物質(zhì)組成、大地構(gòu)造格局與發(fā)展演化歷史提供新的參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)跨越3個區(qū)域構(gòu)造帶，北部為苦水混雜巖帶，中部為阿齊山—雅滿蘇晚古生代島弧帶，東南部為巴侖臺—星星峽微地塊(圖1)。

①．北天山南緣深斷裂帶；②．吐—哈盆地南緣大斷裂；③．康古爾塔格斷裂帶；④．苦水?dāng)嗔?；⑤．雅滿蘇大斷裂；⑥．阿奇克庫都克—沙泉子斷裂；⑦．阿克塔格—尖山子大斷裂；⑧．卡拉塔格—石英灘大斷裂；⑨．庫都克塔格—星星峽大斷裂；⑩．大水—紅柳河斷裂；I1．博格達(dá)—哈爾力克裂谷-島弧帶；I2．大南湖晚古生代島弧帶；II1．塔里木板塊；II2．覺羅塔格晚古生代溝弧帶；II3．巴侖臺—星星峽微地塊；II4．北天山弧后裂谷褶皺帶。圖1 研究區(qū)構(gòu)造地質(zhì)簡圖[2]Fig.1 Tectonic and geological map of the study area[2]

苦水混雜巖帶在大地構(gòu)造位置上處于塔里木板塊北部活動的邊緣。構(gòu)造帶內(nèi)的巖漿巖以華力西期閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖等侵入體為主，華力西晚期還出露有鉀長花崗巖及少量超基性巖[8]。阿齊山—雅滿蘇晚古生代島弧帶為中天山陸塊北部的邊緣弧，廣泛發(fā)育石炭紀(jì)至三疊紀(jì)的侵入體[9]。巴侖臺—星星峽微地塊又稱為中天山地塊，地塊內(nèi)發(fā)育華力西早期構(gòu)造巖漿巖帶，以鈣堿性I型花崗閃長巖、二長花崗巖、鉀長花崗巖為主，華力西中期以同熔型花崗巖為主，部分陸殼改造型，華力西晚期還發(fā)育堿長花崗巖[6，10]。

2 巖石地球化學(xué)特征

2.1 樣品采集與巖性特征

苦水混雜巖帶中部的巖株樣品TW-1為弱蝕變斜長花崗斑巖、具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要由斜長石組成，基質(zhì)主要由微晶粒狀斜長石組成，具泥化。

阿齊山—雅滿蘇晚古生代島弧帶中部的巖脈樣品TW-7為蝕變花崗閃長巖，具花崗結(jié)構(gòu)，主要由斜長石和石英組成；南部的巖脈樣品YQ-27為泥化花崗斑巖，具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要由斜長石組成，基質(zhì)主要由微粒狀正長石組成。

巴侖臺—星星峽微地塊西北部的樣品YQ-29為花崗斑巖，具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶和基質(zhì)主要由鉀長石組成。西北部的巖脈樣品TW-9為蝕變花崗閃長巖，具花崗結(jié)構(gòu)，由斜長石、石英、角閃石等組成。

2.2 巖石地球化學(xué)特征

樣品的主量元素、微量元素以及稀土元素的測試分析由新疆維吾爾自治區(qū)礦產(chǎn)實驗研究所完成，每個樣品重約0.5 kg。主量元素采用X射線熒光法測定，樣品熔成玻璃餅后用X射線熒光光譜測試，于烘烤箱中高溫烘烤1.5 h，得到巖石的燒失量，測試精度高于1%。微量元素和稀土元素采用兩酸高壓反應(yīng)釜溶樣方法進(jìn)行溶解，使用等離子質(zhì)譜儀測定其元素含量。巖石地球化學(xué)圖解使用Geokit軟件制作[11]。各樣品主量元素、微量元素、稀土元素數(shù)據(jù)及特征參數(shù)見表1。

表1 研究區(qū)樣品主量元素、微量元素和稀土元素含量及特征參數(shù)Tab.1 Content and characteristic parameters of major,trace elements and REE from samples of the sudy area

在TAS圖解(圖2)上，TW-9落入花崗閃長巖系列中，其余樣品都落入花崗巖系列中。在巖石系列SiO2-K2O圖解(圖3)上，TW-1落入鈣堿性系列，TW-9落入高鉀鈣堿性系列和鈣堿性系列的過渡界線上，其余樣品落入高鉀鈣堿性系列。

圖2 研究區(qū)花崗巖TAS圖解Fig.2 TAS classification diagram of granites in the study area

圖3 研究區(qū)花崗巖SiO2-K2O圖解Fig.3 SiO2-K2O diagram of granites in the study area

樣品的Al2O3含量為13.68%～15.94%，具有準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)特征。巖石的成巖物質(zhì)主要來源于地殼中上部，軟流圈或拆沉的巖石圈部分熔融產(chǎn)生的巖漿，一部分沿殼幔界面?zhèn)认蚵餍纬傻浊?，另一部分上升后在地殼中上部?cè)向漫流形成內(nèi)侵，內(nèi)侵熱量造成地殼巖石發(fā)生部分熔融分凝和上升[12]。其中TW-1的A/CNK值最高，指示其成巖來源中可能混入了少量幔源物質(zhì)。在A/CNK-A/NK圖解(圖4)上，TW-1表現(xiàn)出過鋁質(zhì)特征，其余樣品都落在準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)的過渡界線上。SiO2-Zr花崗巖分類圖解(圖5)顯示TW-1樣品落入I型花崗巖，其他樣品均落入S型花崗巖。

圖4 研究區(qū)花崗巖A/CNK-A/NK圖解Fig.4 A/CNK-A/NK diagram of granites in the study area

圖5 研究區(qū)花崗巖SiO2-Zr圖解Fig.5 SiO2-Zr diagram of granites in the study area

TW-9的分異指數(shù)(DI)最小，為69.29，其他樣品的分異指數(shù)處于8.17～90.54之間，說明TW-9花崗閃長巖的結(jié)晶分異時間短，不夠充分，不同構(gòu)造帶之間和同一構(gòu)造帶內(nèi)的巖漿分異演化特征均存在差異。TW-1樣品的里特曼指數(shù)σ為1.41，說明TW-1花崗斑巖的物質(zhì)來源中可能有幔源物質(zhì)，與SiO2-Zr花崗巖分類圖解的分類一致(圖5)。

樣品的稀土元素總量偏低，稀土配分曲線整體右傾(圖6)。輕稀土相對富集，重稀土相對平坦，具有較高的(La/Yb)N值和LREE/HREE值，較低的負(fù)Eu異常。其中TW-1樣品的(La/Yb)N值和LREE/HREE值最高(表1)，表現(xiàn)出了一定的差異性。

圖6 研究區(qū)花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns from granites of the study area

樣品的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖7)顯示，TW-1中Rb、K、U、La、Zr、Hf、Yb、Y、Lu富集，Nb、Sr、P、Ti等虧損；TW-9中Rb、K、U、La、Zr、Sr、Hf、Yb、Y、Lu富集，Nb、Ti等虧損。樣品的Nd/Th值和Nb/Ta值與殼源巖石相當(dāng)(Nd/Th≈3，Nb/Ta≈12)，而明顯低于幔源巖石(Nd/Th>15，Nb/Ta≈22)[13-14]，指示雅滿蘇地區(qū)的花崗類巖石是地殼物質(zhì)部分熔融，而非幔源巖漿演化的產(chǎn)物。同時TW-1的Nd/Th值和Nb/Ta值高于其他樣品，其物質(zhì)來源中可能混有少量的幔源物質(zhì)。

圖7 研究區(qū)花崗巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.7 Primitive mantle-normalized trace element patterns from granies of the study area

5個樣品的主量元素、微量元素和稀土元素含量特征顯示3個構(gòu)造帶內(nèi)中酸性花崗巖樣品的地球化學(xué)特征存在差異，說明3個構(gòu)造帶經(jīng)歷了不同性質(zhì)的構(gòu)造運(yùn)動，導(dǎo)致后期形成巖體的物質(zhì)來源、巖性特征、構(gòu)造環(huán)境都有截然不同的特征。

3 年代學(xué)特征

鋯石中的Th、U含量和Th/U值可以指示鋯石的成因，巖漿鋯石的Th、U含量一般較高，Th/U值大于0.1[15-18]。本研究選取樣品TW-1和TW-7進(jìn)行鋯石U-Pb同位素年代學(xué)分析，2組樣品的Th/U值均大于0.1，指示典型的巖漿成因。

原巖樣品經(jīng)分選等步驟后分離出鋯石單礦物，挑選透明、晶形完好、無裂隙、未蝕變的鋯石顆粒清洗拋光。鋯石制靶、鋯石激光原位U-Pb同位素分析測試均由武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司完成。陰極發(fā)光圖像(圖8)顯示，鋯石結(jié)晶良好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為清晰，具有明顯的生長震蕩環(huán)帶。

圖8 TW-1花崗斑巖(a)和TW-7花崗閃長巖(b)鋯石CL陰極發(fā)光圖像及年齡值Fig.8 CL images and ages of zircon from TW-1 granite porphyry (a)and TW-7 granodiorite (b)

測年結(jié)果和U-Pb年齡諧和圖見表4和圖9。TW-1花崗斑巖的206Pb/238U測年結(jié)果為307～285 Ma，加權(quán)平均年齡為(295.1±5.4)Ma(MSWD=5.7，n=10)；TW-7花崗閃長巖的206Pb/238U測年結(jié)果為290～272 Ma，加權(quán)平均年齡為(285.1±2.1)Ma(MSWD=7.9，n=20)(表4，圖9)。2個樣品的形成時代均為早二疊世，屬海西期巖漿巖。

表4 TW-1花崗斑巖和TW-7花崗閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果Tab.4 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic compositions and dating results of TW-1 granite porphyry and TW-7 granodiorite

(續(xù)表)

圖9 TW-1花崗斑巖(左)和TW-7花崗閃長巖鋯石(右)U-Pb年齡諧和圖Fig.9 U-Pb concordia diagrams of TW-1 granite porphyry (left)and TW-7 granodiorite (right)

4 討論

4.1 構(gòu)造環(huán)境分析

C/MF-A/MF圖解(圖10)表明，研究區(qū)大部分花崗巖類為殼源變質(zhì)碎屑巖和泥質(zhì)巖部分熔融的產(chǎn)物，符合板塊縫合帶島弧消亡進(jìn)入后造山階段的花崗巖類的主要特征。微量元素(Y+Nb)-Rb圖解和Rb/10-Hf-3Ta圖解表明3個構(gòu)造帶內(nèi)的花崗巖均為火山弧花崗巖；R1-R2構(gòu)造環(huán)境判別圖解表明3個構(gòu)造帶內(nèi)的花崗巖均為同碰撞花崗巖類，TW-9為碰撞后隆起期花崗巖。

從各圖解看，3個構(gòu)造帶內(nèi)的花崗巖類成巖構(gòu)造環(huán)境相似，結(jié)合同位素年代學(xué)特征，反映了一個碰撞俯沖—隆起—碰撞俯沖—板內(nèi)伸張的過程。

(a) C/MF-A/MF圖解[19] (b) (Y+Nb)-Rb圖解[20]

4.2 地質(zhì)意義

根據(jù)同位素年代學(xué)特征與構(gòu)造判別圖解，分析了研究區(qū)構(gòu)造演化歷史(圖11)。從雅滿蘇地區(qū)北部的苦水混雜巖帶到南部的巴侖臺—星星峽微地塊可能存在一個連續(xù)的花崗質(zhì)巖漿演化帶。巖石地球化學(xué)分析顯示這個連續(xù)的花崗質(zhì)巖漿演化帶所屬的構(gòu)造特征存在差異，體現(xiàn)了該地區(qū)構(gòu)造演變的復(fù)雜性。

圖11 研究區(qū)構(gòu)造演化歷史Fig.11 Tectonic evolution history of the study area

早二疊世早期，古康古爾洋向南側(cè)的阿齊山—雅滿蘇晚古生代島弧帶俯沖[22]，在接觸帶形成了消減帶雜巖體，同時也形成了大量的輝長巖巖體[8]。該巖體表現(xiàn)出俯沖背景I型花崗巖的地球化學(xué)特征，形成于大陸邊緣島弧環(huán)境。在早二疊世碰撞造山階段(如TW-1，295.1 Ma)，花崗斑巖的侵入成型。

隨著古特提斯洋向北天山地塊俯沖碰撞造山，古康古爾洋的俯沖基本結(jié)束[23]，阿齊山—雅滿蘇帶進(jìn)入碰撞后伸展階段。山根拆沉作用導(dǎo)致軟流圈地幔上升，板塊俯沖熔融，在阿齊山—雅滿蘇構(gòu)造帶形成大量玄武巖[24-25]，同時使該帶內(nèi)的沉積砂巖重熔，形成地殼重熔S型花崗巖類(如TW-7，285.1 Ma)。

早三疊世印支早期，古特提斯洋向北的俯沖和碰撞基本結(jié)束，中天山板塊板內(nèi)發(fā)生伸展作用，由于伸展作用容易發(fā)生在造山帶與古陸的斂合部位，在阿奇克庫都克—沙泉子斷裂周邊形成大量的碰撞后花崗巖類(如TW-9，248.8 Ma，未發(fā)表)，該花崗巖類巖石的地球化學(xué)特征既不是幔源巖漿分異的產(chǎn)物，也不是幔源巖漿與殼源的酸性巖漿在深部巖漿房混合的產(chǎn)物，而是由原生的下陸殼中-高鉀的變質(zhì)玄武巖在高溫和高壓條件下部分熔融的結(jié)果[5,26-28]。

從整個區(qū)域的地質(zhì)情況可以看出，古特提斯洋向北俯沖碰撞的能級和影響范圍遠(yuǎn)大于康古爾洋向南的俯沖碰撞。

5 結(jié)論

(1)巖石年代學(xué)研究顯示在295.1 Ma和285.1 Ma研究區(qū)發(fā)生了2次構(gòu)造巖漿作用，從北部的苦水混雜巖帶到南部的巴侖臺—星星峽微地塊可能存在一個連續(xù)的花崗質(zhì)巖漿演化帶。巖石地球化學(xué)分析顯示這個連續(xù)的花崗質(zhì)巖漿演化帶所屬的構(gòu)造特征存在差異，體現(xiàn)了該地區(qū)構(gòu)造演變的復(fù)雜性。

(2)區(qū)域內(nèi)巖石地球化學(xué)和同位素年代學(xué)特征表明在雅滿蘇地區(qū)附近，古特提斯洋向北俯沖碰撞的能級和影響范圍可能遠(yuǎn)大于康古爾洋向南的俯沖碰撞。

致謝：在野外地質(zhì)調(diào)查過程中，得到了新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院穆利修主任和新疆大學(xué)弓小平教授的精心指導(dǎo)，新疆大學(xué)的學(xué)生一起參與了野外地質(zhì)調(diào)查。武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司協(xié)助進(jìn)行了U-Pb同位素年齡數(shù)據(jù)處理。在此一并表示衷心感謝。