孟李奇，何峻嶺，張鵬偉，馬斌，朱永勝

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局烏魯木齊自然資源綜合調(diào)查中心， 新疆 烏魯木齊 830057)

0 引言

東昆侖造山帶是我國(guó)一條重要的構(gòu)造巖漿活動(dòng)帶，巖漿作用具多期次、多類(lèi)型的特點(diǎn)，巖漿巖分布范圍較為廣泛，活動(dòng)頻繁，其中侵入巖分布最為廣泛，并以花崗巖為主(莫宣學(xué)等，2007)。不同時(shí)期、構(gòu)造環(huán)境下形成的花崗巖，其屬性特點(diǎn)均有所不同。通過(guò)對(duì)花崗巖的研究，能夠反映出其形成的地質(zhì)背景、構(gòu)造演化等信息，進(jìn)而探討大陸地殼的形成與演化(肖慶輝等，2007)。

東昆侖地區(qū)花崗巖的形成主要經(jīng)歷了4個(gè)構(gòu)造演化階段，分別為前寒武紀(jì)、早古生代、晚古生代—早中生代、晚中生代—新生代，其中以晚古生代—早中生代旋回的巖漿活動(dòng)為主，并且東昆侖地區(qū)在晚古生代—早中生代進(jìn)入了古特提斯洋的演化階段(楊杰，2014)，并保存了完整的演化記錄，而花崗質(zhì)巖石正是其構(gòu)造演化的物質(zhì)記錄，為研究東昆侖古特提斯洋構(gòu)造演化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)(熊富浩，2014)。然而，隨著對(duì)東昆侖造山帶研究的深入，不斷為古特提斯洋的演化提供更多的證據(jù)，對(duì)于東昆侖地區(qū)古特提斯洋的演化存在著不同的觀點(diǎn)。有人認(rèn)為東昆侖地區(qū)在早泥盆世就已經(jīng)進(jìn)入了陸—陸碰撞階段(龍曉平等，2004)；陳靜等(2013)認(rèn)為東昆侖地區(qū)在早泥盆世已進(jìn)入陸內(nèi)伸展階段；劉戰(zhàn)慶等(2011a，2011b)根據(jù)布青山地區(qū)的洋中脊型輝長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡(332.8±3.1)Ma認(rèn)為古特提斯洋于早石炭世就已存在；較多學(xué)者認(rèn)為阿尼瑪卿洋于晚二疊世閉合(袁萬(wàn)明等，2000；陳守建等，2008；趙振明等，2010)。可以看出已有較多學(xué)者通過(guò)對(duì)東昆侖地區(qū)的構(gòu)造演化進(jìn)行了研究，并提供了證據(jù)，但是缺乏對(duì)東昆侖地區(qū)晚古生代—早中生代花崗巖的研究，尤其是東昆侖西段晚古生代花崗巖的研究，并且對(duì)古特提斯洋的構(gòu)造演化還缺乏系統(tǒng)性。本次調(diào)查研究的箭峽山巖體位于東昆侖造山帶西段昆中斷裂帶，地理位置特殊，其形成與東昆侖地區(qū)古特提斯洋的構(gòu)造演化有密切關(guān)系，對(duì)其開(kāi)展花崗巖成因、構(gòu)造環(huán)境等研究，可進(jìn)一步為東昆侖地區(qū)晚古生代構(gòu)造演化提供依據(jù)。

本次依托新疆且末縣阿克蘇河一帶區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目，通過(guò)鋯石U-Pb年代學(xué)、地球化學(xué)分析等方法對(duì)箭峽山巖體進(jìn)行研究，探討分析其形成時(shí)代、成因與構(gòu)造環(huán)境，為該區(qū)的構(gòu)造—巖漿演化提供依據(jù)，豐富古特提斯洋在晚古生代—早中生代所處的構(gòu)造環(huán)境。

1 地質(zhì)背景

東昆侖造山帶主要發(fā)育有三條深大斷裂，由北向南分別為昆北斷裂、昆中斷裂、昆南斷裂，并且昆中斷裂貫穿整個(gè)研究區(qū)；三條深大斷裂又將東昆侖造山帶分為昆北、昆中、昆南與巴顏喀拉構(gòu)造單元。研究區(qū)位于昆北(祁曼塔格)弧后盆地，南側(cè)為昆中大斷裂。區(qū)內(nèi)出露下元古界、古生界、中生界和新生界地層。地層從老到新依次為下元古界苦海巖群，中元古界阿爾金巖群，石炭系托庫(kù)孜達(dá)坂群，三疊系鄂拉山組，侏羅系大煤溝組、采石嶺組，白堊系犬牙溝組。

研究區(qū)內(nèi)巖漿巖分布廣泛，侵入巖較發(fā)育，侵入巖多呈巖基、巖株產(chǎn)出，受控于區(qū)域構(gòu)造，以中酸性侵入巖為主，巖石類(lèi)型以二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖為主，見(jiàn)少量鈣堿性—低鉀拉斑系列超基性—酸性巖出露，基性巖也有一定程度的發(fā)育。箭峽山巖體位于東昆侖西段，區(qū)域上主要受昆中斷裂與阿爾金南緣斷裂控制，沿昆中斷裂帶呈近東西向展布(校培喜等，2014)(圖1a)。

2 箭峽山巖體巖石學(xué)特征

巖體呈北東向凸起的狹長(zhǎng)帶狀展布(圖1b)，巖性主要為黑云母二長(zhǎng)花崗巖與花崗閃長(zhǎng)巖，二者呈涌動(dòng)接觸。其南部與下石炭統(tǒng)托庫(kù)孜達(dá)坂群下組呈斷層接觸，北部與白堊系犬牙溝組、三疊系鄂拉山組地層呈斷層接觸，在其內(nèi)部可見(jiàn)少量的下元古界苦海巖群大型殘留頂蝕體，在接觸部位發(fā)育有片理和片麻理，走向與昆中斷裂大致平行。圍巖外接觸變質(zhì)帶較小，變質(zhì)巖石以角巖化、斑點(diǎn)狀板巖化及大理巖化為主。蝕變多見(jiàn)絹云母化、綠泥石化和綠簾石化等現(xiàn)象。

本次主要對(duì)研究區(qū)內(nèi)新鮮細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖樣品進(jìn)行研究。巖石新鮮面呈灰白色，半自形—自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物由石英(40%)、斜長(zhǎng)石(23%)、堿性長(zhǎng)石(27%)、白云母(4%)、黑云母(6%)組成。石英呈他形粒狀，粒徑0.2～1.2 mm；斜長(zhǎng)石呈他形粒狀，粒徑0.5～1.0 mm；堿性長(zhǎng)石主要有條紋長(zhǎng)石(12%)和正長(zhǎng)石(15%)，前者呈半自形—自形板狀，后者呈半自形板狀、條狀、他形粒狀。

圖1 東昆侖地區(qū)大地構(gòu)造位置圖(a)和箭峽山巖體分布略圖(b)(據(jù)校培喜等，2014修改)圖a：Ⅰ—塔里木地塊；Ⅱ—阿北—敦煌地塊；Ⅲ—阿爾金構(gòu)造帶；Ⅲ-1—紅柳溝拉配泉蛇綠構(gòu)造混雜巖帶；Ⅲ-2—阿中地塊；Ⅲ-3—阿帕—茫崖早古生代蛇綠構(gòu)造混雜巖帶；Ⅳ—昆侖造山帶；Ⅳ-1—昆北(祁曼塔格)弧后盆地；Ⅳ-2—昆中微地塊；Ⅳ-3—昆南增生雜巖帶；Ⅴ—巴顏喀拉褶皺帶；Ⅵ—柴達(dá)木陸塊；Ⅵ-1—柴北(蛇綠)構(gòu)造混雜巖帶；Ⅵ-2—柴達(dá)木盆地；Ⅶ—祁連造山帶；主要斷裂：①—阿爾金斷裂北緣；②—阿爾金斷裂南緣；③—昆北斷裂帶；④—黑山—那棱格勒河斷裂；⑤—白干胡斷裂；⑥—昆中斷裂帶；⑦—昆南斷裂帶；⑧—柴北緣斷裂帶圖b：1—第四系；2—白堊系犬牙溝組；3—侏羅系采石嶺組；4—侏羅系大煤溝組；5—三疊系鄂拉山組；6—石炭系托庫(kù)孜達(dá)坂上組；7—石炭系托庫(kù)孜達(dá)坂中組；8—石炭系托庫(kù)孜達(dá)坂下組；9—古元古界苦海巖群片巖組；10—古元古界苦海巖群大理巖組；11—古元古界苦海巖群片麻巖組；12—二長(zhǎng)花崗巖單元；13—花崗閃長(zhǎng)單元；14—斜長(zhǎng)花崗巖單元；15—閃長(zhǎng)玢巖脈；16—斷層；17—地質(zhì)界線；18—巖相界線；19—同位素年齡樣品采集點(diǎn)；20—巖石全分析樣品采集點(diǎn)；21—薄片樣品采集點(diǎn)

3 樣品采集與測(cè)試方法

各類(lèi)樣品均采自巖體中新鮮露頭。鋯石U-Pb樣品采自細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖(D8333-TW1，GPS：N37°23′58"，E86°13′44")(圖2)。測(cè)試所需的鋯石單礦物分選、制靶工作在河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院完成，鋯石的陰極發(fā)光圖像、透射光圖像、反射光圖像拍攝及鋯石U-Pb定年工作均由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所大陸動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

圖2 細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖野外照片(a)及顯微照片(b)礦物縮寫(xiě)：Qz—石英；Pl—斜長(zhǎng)石；Or—鉀長(zhǎng)石；Bt—黑云母；Mt—磁鐵礦

鋯石U-Pb定年采用Neptune Plus型多接收等離子體質(zhì)譜儀和GeoLasPro 193 nm激光剝蝕系統(tǒng)(LA-MC-ICP-MS)。激光剝蝕的載氣為氦，剝蝕束斑直徑為32 μm，頻率為8 Hz。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500標(biāo)準(zhǔn)樣品作為外標(biāo)進(jìn)行同位素的分餾校正，選用GJ-1作為輔助標(biāo)樣對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。

樣品主量元素、微量元素及稀土元素在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成。主量元素采用壓片法X射線熒光光譜(XRF)分析，微量(含稀土)元素采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)分析完成。主量元素分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于5%，微量元素的分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于10%。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年代學(xué)

鋯石晶體粒晶型較為完好，少量存在顆粒破碎現(xiàn)象，根據(jù)陰極發(fā)光CL圖來(lái)看(圖3)，鋯石多呈半自形—自形板柱狀，極少量的呈棱柱狀，沒(méi)有明顯的核幔結(jié)構(gòu)，巖漿振蕩環(huán)帶發(fā)育，Th/U比值范圍為0.45～0.92，比值均大于0.4，具有典型的巖漿鋯石特點(diǎn)。分別對(duì)細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖25個(gè)鋯石顆粒進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb分析，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。鋯石除4號(hào)點(diǎn)位于鋯石核部年齡諧和性較差外，其余24點(diǎn)在諧和曲線中基本一致，且分布較集中，206Pb/238U表面年齡范圍在(343.2±5.4)～(371.2±6.0)Ma，加權(quán)平均年齡為(354.8±2.6)Ma(MSWD=0.8)(圖4)，代表了巖漿鋯石的結(jié)晶年齡。

圖3 箭峽山花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖像

表1 二長(zhǎng)花崗鋯石U-Pb同位素測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

圖4 黑云母二長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖

4.2 元素地球化學(xué)特征

本次對(duì)箭峽山巖體進(jìn)行巖石地球化學(xué)分析，共采集細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖樣品4件(表2)。巖石地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，K2O+Na2O值介于6.66%～8.06%之間，里特曼指數(shù)(σ)介于1.19～2.24，具有富堿的特征，SiO2含量為74.64%～77.38%，據(jù)花崗巖TAS分類(lèi)圖解，樣品均落在花崗巖區(qū)域；K2O/Na2O值為0.60～1.32，樣品相對(duì)富鉀，根據(jù)SiO2-K2O圖解，樣品顯示為鈣堿性—高鉀鈣堿性巖石系列(圖5)；Al2O3值為12.15%～12.98%，A/CNK值為1.18～1.20，A/CNK-A/NK圖解顯示樣品均為過(guò)鋁質(zhì)。

細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖的稀土總量變化在111.0×10-6～168.8×10-6之間(表3)，LREE/HREE在3.0～6.7，平均為4.1，稀土元素配分模式呈明顯的右傾型(圖6a),(La/Yb)N=2.5～7.8,平均為4.0，重稀土相對(duì)平坦，輕、重稀土分餾較明顯，具有較強(qiáng)的銪負(fù)異常(δEu=0.1～0.3)，說(shuō)明巖漿在結(jié)晶過(guò)程中，可能經(jīng)歷了強(qiáng)烈的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用(靳擁護(hù)等，2020)。

表2 主量元素分析結(jié)果表/%

續(xù)表2

表3 稀土元素分析結(jié)果表/×10-6

圖5 箭峽山巖體黑云母二長(zhǎng)花崗巖主量元素圖解a—花崗巖TAS分類(lèi)圖(底圖據(jù)Middlemost，1994)；b—SiO2-K2O圖解(底圖據(jù)Peccerillo and Taylor，1976)；c—A/CNK-A/NK圖解(底圖據(jù)Maniar and Piccoli，1989)圖a：1—橄欖輝長(zhǎng)巖；2a—堿性輝長(zhǎng)巖；2b—亞堿性輝長(zhǎng)巖；3—輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖；4—閃長(zhǎng)巖；5—花崗閃長(zhǎng)巖；6—花崗巖；7—硅英巖；8—二長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖；9—二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖；10—二長(zhǎng)巖；11—石英二長(zhǎng)巖；12—正長(zhǎng)巖；13—副長(zhǎng)石輝長(zhǎng)巖；14—副長(zhǎng)石二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖；15—副長(zhǎng)石二長(zhǎng)正長(zhǎng)巖；16—副長(zhǎng)正長(zhǎng)巖；17—副長(zhǎng)深成巖；18—霓方鈉巖/磷霞巖/粗白榴巖

圖6 二長(zhǎng)花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(a)及原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(底圖據(jù)Sun and McDonough，1989)

5 討論

5.1 巖體成因

研究認(rèn)為S型花崗巖通常具有過(guò)鋁質(zhì)的特征，其鋁飽和指數(shù)A/CNK值大于1(王德滋和舒良樹(shù)，2007)；S型花崗巖富Si(SiO2>67%)、略富堿(Na2O+K2O>6%)(王國(guó)輝等，2019)。本次采集二長(zhǎng)花崗巖樣品的A/CNK值介于1.18～1.20；SiO2值74.64～77.38；Na2O+K2O值6.66%～8.06%(表2)，均大于6%，具有S型花崗巖的特點(diǎn)，結(jié)合花崗巖A-C-F圖解，樣品點(diǎn)均落于S型花崗巖區(qū)域內(nèi)(圖7)。因此，認(rèn)為箭峽山巖體成因類(lèi)型為S型花崗巖。

圖7 二長(zhǎng)花崗巖A-C-F圖解(底圖據(jù)Setsuya and Masaki，1979)

S型花崗巖通常是以殼源沉積物為源巖，經(jīng)部分熔融、結(jié)晶形成(王國(guó)輝等，2019)。樣品Nb/Ta的值(12.86～14.20，平均值13.40)(表4)與地幔值(17.39～17.78)相差較遠(yuǎn)，更接近地殼值(10.91)(王國(guó)燦等，2007)；Th/Nb值為1.1～1.29、Th/La值為0.45～0.7，比值均位于殼源巖石值一側(cè)，反映出殼源巖漿的特點(diǎn)(大陸地殼和原始地幔的平均值：Th/Nb分別為0.44和0.177，Th/La分別為0.204和0.125)(Saunders et al.，1988；Weaver，1991)；Rb/Sr值為0.98～4.28，同樣位于殼源巖石一側(cè)(地幔Rb/Sr平均值約為0.034，地殼Rb/Sr平均值約為0.35)(Taylor and Mclennan，1985)。綜上，表明箭峽山巖體中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖巖漿來(lái)源于下地殼巖石的部分熔融。

表4 微量元素分析結(jié)果表/×10-6

5.2 源區(qū)分析

研究認(rèn)為源區(qū)物質(zhì)只有泥砂質(zhì)沉積巖類(lèi)才能形成體積較大的過(guò)鋁質(zhì)花崗巖體，而基性源巖則不能(Chappell and White，1974)?；瘜W(xué)成分偏酸性過(guò)鋁質(zhì)花崗巖的形成，其源區(qū)物質(zhì)通常為地殼中砂泥質(zhì)巖石(Alberto et al.，1998)。

箭峽山巖體細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖Al2O3/TiO2值為86.5～243，平均值為188.33，說(shuō)明二長(zhǎng)花崗巖具有貧黏土、富長(zhǎng)石的特點(diǎn)(Sylvester,1998)；根據(jù)Rb/Sr-Rb/Ba圖解(圖8a)可以看出，除樣品PM6-YQ18落在了貧黏土源區(qū)與富黏土源區(qū)邊緣外，其余均落在了貧黏土源區(qū)范圍內(nèi)。由C/MF-A/MF圖解(圖8b)可以看出，樣品均落在了變質(zhì)雜砂巖部分熔融區(qū)域；對(duì)樣品微量元素分析得出樣品具有較低的Rb/Sr(0.98～4.28，平均值2.29)和Rb/Ba(0.33～1.19，平均值0.71)。綜上，認(rèn)為箭峽山巖體可能形成于砂質(zhì)巖石的部分熔融。

5.3 構(gòu)造環(huán)境分析

東昆侖西段晚古生代盆地演化可劃分為盆地?cái)U(kuò)張階段和弧陸碰撞階段，盆地?cái)U(kuò)張階段始于晚泥盆世，主要擴(kuò)張階段相當(dāng)于早石炭世(尹福光和潘桂堂，2008)。前人對(duì)昆南增生雜巖帶中不同地段的蛇綠巖開(kāi)展了較多研究，其形成于晚泥盆—晚石炭世(368±1.4 Ma～308±4.9 Ma)，進(jìn)一步為阿尼瑪卿—布青山洋在晚古生代的俯沖提供了證據(jù)(陳亮等，2001；楊經(jīng)綏等，2004；劉戰(zhàn)慶等，2011b)。劉戰(zhàn)慶等(2011c)在布青山地區(qū)發(fā)現(xiàn)一期早石炭世(332.8±3.1)Ma蛇綠巖，是洋殼擴(kuò)張而形成的洋殼殘余。王疆濤(2017)在東昆侖西段石英閃長(zhǎng)巖中獲得的巖漿鋯石年齡為(345±2.6)Ma，認(rèn)為是形成于阿尼瑪卿—布青山洋向北俯沖消減作用背景下。以上研究均表明研究區(qū)早石炭世古特提斯洋仍處于向北俯沖階段。高鉀鈣堿性花崗巖通常是在俯沖作用下形成(陳光庭等，2016)。結(jié)合本次研究獲得的鋯石U-Pb年齡為(354.8±2.6)Ma，認(rèn)為箭峽山巖體成因可能與早石炭世古特提斯洋持續(xù)向北俯沖密切相關(guān)。結(jié)合構(gòu)造環(huán)境判別圖解Y-Nb(圖9a)、Rb-Yb+Ta(圖9b)，樣品均落在了島弧花崗巖區(qū)域。Rb/30-Hf-3Ta圖解(圖9c)中，樣品均落在火山弧花崗巖區(qū)域。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化，綜合分析認(rèn)為箭峽山巖體形成于與俯沖有關(guān)的活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境。

圖8 黑云母二長(zhǎng)花崗巖Rb/Sr-Rb/Ba圖解a(底圖據(jù)Sylvester，1998)及C/MF-A/MF圖解b(底圖據(jù)Alther et el.，2000)

圖9 箭峽山序列二長(zhǎng)花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解a—Nb-Y圖解；b—Rb-(Yb+Ta)圖解(底圖據(jù)Pearce et al.，1984)；c—Rb/30-Hf-3Ta圖解(底圖據(jù)Harris et al.，1986)

6 結(jié)論

(1)箭峽山巖體中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖中鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為(354.8±2.6)Ma (MSWD=0.80)。

(2)巖石地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性—高鉀鈣堿性S型花崗巖，呈現(xiàn)富堿、相對(duì)富鉀的特征。δEu=0.1～0.3，具有顯著的銪負(fù)異常。

(3)根據(jù)構(gòu)造環(huán)境判別圖解，結(jié)合東昆侖區(qū)域地質(zhì)背景分析，巖體形成于大陸邊緣弧環(huán)境，認(rèn)為是古特提斯洋向北俯沖于昆侖地體之下的產(chǎn)物。