舍建忠，馮長(zhǎng)麗，邸曉辰，徐永波

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

東天山覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶梧桐窩子組巖石化學(xué)特征及意義

舍建忠*，馮長(zhǎng)麗，邸曉辰，徐永波

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

東天山覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶是我國(guó)東天山重要的構(gòu)造—成礦帶，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)構(gòu)造帶的大地構(gòu)造屬性一直存在爭(zhēng)議。通過(guò)對(duì)東天山梧桐窩子組中玄武巖和硅質(zhì)巖進(jìn)行較系統(tǒng)的地質(zhì)和巖石地球化學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)苦水玄武巖為鈣堿性系列島弧環(huán)境產(chǎn)物，微量元素顯示源區(qū)受到俯沖流體混染，而大黑山玄武巖為拉斑系列MORB環(huán)境產(chǎn)物，微量元素特征顯示該玄武巖源自富集地幔源區(qū)。硅質(zhì)巖具有熱液活動(dòng)的大洋中脊和穩(wěn)定的大洋盆地2種不同環(huán)境下的產(chǎn)物。從其玄武巖和硅質(zhì)巖巖石化學(xué)特征來(lái)看，東天山梧桐窩子組應(yīng)該是洋陸殼混雜堆積的產(chǎn)物，從而說(shuō)明覺(jué)羅塔格地區(qū)晚石炭世可能存在洋盆。

東天山；梧桐窩子組；巖石化學(xué)特征

梧桐窩子組位于東天山覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)，該帶南以阿其克庫(kù)都克斷裂為界，北界康古爾和哈密—大南湖大斷裂為界，西起托克遜以東，東至甘肅與新疆交界，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)整個(gè)構(gòu)造帶的大地構(gòu)造背景及格局，一直存在爭(zhēng)議。肖序常等（1992）認(rèn)為覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶屬于晚古生代拉張環(huán)境；馬瑞士等（1993）認(rèn)為該構(gòu)造帶中的雅滿(mǎn)蘇組為塔里木板塊北緣的島弧，與博格達(dá)島弧相對(duì)應(yīng)，期間是康古爾弧間盆地，俯沖帶為卡拉麥里蛇綠巖帶。姬金生等（1994）和周濟(jì)元等（2001）認(rèn)為康古爾斷裂為塔里木板塊和準(zhǔn)噶爾板塊的縫合帶，在古生代發(fā)生雙向俯沖，南北兩側(cè)分別形成雅滿(mǎn)蘇、大南湖和頭蘇泉島弧。何國(guó)琦等（1994）認(rèn)為屬于巖漿型被動(dòng)大陸邊緣。還有部分學(xué)者認(rèn)為該構(gòu)造帶屬于晚古生代裂陷槽（成守德等，2001；馮益民等，2002；陳富文等，2003）。李錦軼（2004）把該區(qū)劃分為康古爾塔格碰撞帶和喀拉塔格地塊的一部分，前者主要包括卷入其中的大南湖島弧、古洋殼殘片及喀拉塔格地塊北部陸緣，并且認(rèn)為古洋殼殘片可能代表了新疆東部發(fā)育時(shí)間最長(zhǎng)的大洋。侯廣順（2006）認(rèn)為康古爾斷裂作為俯沖帶是比較合理的，早石炭世存在康古爾洋，而且它很可能發(fā)生了南北雙向俯沖作用。企鵝山群火山巖是向北側(cè)俯沖在大南湖泥盆紀(jì)島弧南側(cè)增生的產(chǎn)物，而雅滿(mǎn)蘇組火山巖是通過(guò)向南俯沖在中天山地塊北緣形成的陸緣弧火山巖。本文是在對(duì)覺(jué)羅塔格構(gòu)造內(nèi)梧桐窩子組火山巖和硅質(zhì)巖巖石化學(xué)分析的基礎(chǔ)上，討論該區(qū)的構(gòu)造背景和格局。

1　地質(zhì)概況

北界為吐哈盆地南緣斷裂，南為中天山結(jié)合帶，區(qū)內(nèi)康古爾斷裂帶是新疆東部一條巨型斷裂帶，西白干溝起，經(jīng)康古爾塔格、黃山、鏡兒泉向東延伸到蒙古境內(nèi)。斷裂帶東西延伸約700km，與中天山地體北界的阿其克庫(kù)都克—沙泉子斷裂帶基本平行。

該區(qū)出現(xiàn)的石炭紀(jì)的地層有小熱泉子組、阿齊山組、雅滿(mǎn)蘇組、干墩組、梧桐窩子組、底坎兒組和臍山組。小熱泉子組、底坎兒組和臍山組位于覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶北緣，大草灘斷裂以北。小熱泉子組與底坎兒組為斷層接觸，巖性主要為灰色、灰綠色杏仁狀安山巖、玄武安山巖、石英安山巖、玄武巖夾安山質(zhì)凝灰熔巖、安山質(zhì)凝灰角礫巖、角礫凝灰?guī)r及英安巖、霏細(xì)巖；底坎兒組巖性主要為灰綠色片理化變質(zhì)砂巖、變質(zhì)粉砂巖為主，夾變質(zhì)凝灰砂巖、變質(zhì)礫巖和少量變質(zhì)凝灰?guī)r、變質(zhì)玄武巖及細(xì)晶灰?guī)r和碧玉巖；臍山組巖性主要為灰色、灰綠色凝灰?guī)r、凝灰角礫巖、安山巖、玄武巖夾凝灰質(zhì)砂巖、灰?guī)r；梧桐窩子組就產(chǎn)在康古爾斷裂帶中，為拉斑玄武巖建造，主要為綠色細(xì)碧巖夾硅質(zhì)巖、凝灰?guī)r或綠色角斑巖，角斑質(zhì)凝灰?guī)r夾細(xì)碧巖、細(xì)碧質(zhì)凝灰?guī)r、鈣質(zhì)粉砂巖、細(xì)礫巖、細(xì)砂巖、中粗粒砂巖、灰綠色玄武安山巖、粗玄巖、灰?guī)r；阿齊山組和雅滿(mǎn)蘇組位于覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶南緣，多認(rèn)為屬堿性或雙峰式火山。其上的雅滿(mǎn)蘇組，為細(xì)碎屑巖、凝灰砂巖、灰?guī)r夾基性、中酸性、酸性熔巖、火山角礫巖含大量長(zhǎng)身貝等，屬雙峰式系列（秦克章）。

2　樣品的收集情況

本文是在全國(guó)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上完成的，樣品來(lái)自《新疆哈密地區(qū)庫(kù)姆塔格沙壟北段一帶1∶5區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》、《新疆東天山地區(qū)山口—苦水一帶1∶5區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》、《新疆東天山K46C003002（大黑山幅）1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告》等區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)報(bào)告。總計(jì)11個(gè)樣品，分析成果見(jiàn)表1。

3　巖石學(xué)特征

3.1主量元素特征

梧桐窩子組玄武巖總體以相對(duì)高SiO2、TiO2和∑Fe2O3，Na2O＞K2O為特征，但是各地區(qū)巖石樣品有具有一定的地球化學(xué)差異?？嗨男鋷rSiO2含量變化范圍為46.40%～50.13%，Al2O3含量變化范圍為15.40%～17.39%，MgO含量變化為5.93%～8.79%，全堿含量（Na2O+K2O）為3.97%～6.03%。大黑山玄武巖SiO2含量變化范圍為48.24%～50.36%，具有較低的Al2O3含量（13.34%～16.78%），高的MgO含量（7.46%～8.92%），低的全堿含量（2.36%～3.43%）的地球化學(xué)特征。在AFM（圖1）圖解中苦水（山口）玄武巖全部落入鈣堿性系列中，而大黑山玄武巖全部落入拉板系列中。

圖1　梧桐窩子組玄武巖AFM圖解

大黑山硅質(zhì)巖具有高的SiO2含量（77.44%～87.19%）。D82-3和D95-3具有低Al2O3含量（0.08%～0.24%）、低MnO含量（0.03%～0.05%）、低全堿含量（0.12%～0.19%）的特征，而D82-4相應(yīng)元素含量較高，分別為5.72%、0.13%和1.14%。表明硅質(zhì)巖可能為2種環(huán)境的產(chǎn)物。

3.2巖石稀土元素特征

苦水玄武巖具有高的稀土總量［∑REE=（70.7～90.16）×10-6］，無(wú)明顯的Eu異常（δEu=1.01～1.16），稀土配分模式（圖2a）顯示出顯著的輕稀土富集、重稀土虧損的特征，∑LREE/∑HREE=2.33～2.88，（La/Yb）N= 1.91～2.99。大黑山玄武巖稀土總量相對(duì)較低［∑REE= （42.76～47.27）×10-6］，無(wú)顯著Eu異常（δEu=1.03～1.22），輕重稀土分異不顯著，具有微弱的LREE富集［∑LREE/∑HREE=1.92～2.29，（La/Yb）N=1.24～1.89］的特點(diǎn)。稀土配分曲線(xiàn)位于于N-MORB和EMORB之間，具有比N-MORB高的輕稀土含量，比E-MORB稍低的重稀土含量（圖4a）。

大黑山硅質(zhì)巖稀土元素顯示出2種截然不同的特征，D82-3、D95-3稀土總量低［∑REE=（4.77～8.405）× 10-6］，稀土配分圖中（圖3）呈現(xiàn)出輕稀土虧損的特征（La/ Yb）N=0.54～0.69。D82-4具有高的稀土總量（∑REE= 139.24×10-6），顯著的輕稀土富集［（La/Yb）N=9.13］的特征，暗示該硅質(zhì)巖中陸源泥質(zhì)沉積物物質(zhì)含量較高。

3.3巖石微量元素特征

苦水玄武巖微量元素顯示出LILE富集、HFSE虧損顯著的Th正異常，Nb、Ta相對(duì)臨近元素顯示出虧損的特征（圖2b）。指示該玄武巖為島弧玄武巖，源區(qū)受到俯沖流體混染。

微量元素蛛網(wǎng)圖中大黑山玄武巖配分曲線(xiàn)位于N-MORB和E-MORB之間（圖4b），相對(duì)于NMORB具有高的大離子親石元素。說(shuō)明該玄武巖源自富集地幔源區(qū)。

4　板塊構(gòu)造位置判別

4.1硅質(zhì)巖構(gòu)造環(huán)境判別

主量元素Fe、Mn、Al的含量對(duì)于區(qū)分熱液成因硅質(zhì)巖與生物成因硅質(zhì)巖具有重要意義，硅質(zhì)巖中Fe、Mn的富集主要與熱液的參與有關(guān)，而Al的富集主要與陸源物質(zhì)的介入有關(guān)。Al/（Al+Fe+Mn）比值是衡量沉積物中熱液沉積物含量的標(biāo)志，這個(gè)比值在0.01（純熱液成因）～0.60（純生物成因）之間變化［1］。大黑山硅質(zhì)巖D82-3、D95-3的Al/（Al+Fe+Mn）分別為0.012、0.027，D82-4的Al/（Al+Fe+Mn）比值為0.581，表明D82-3、D95-3為熱液成因，D82-4為生物成因。在硅質(zhì)巖Al-Fe-Mn判別圖解中（圖5a），同樣顯示出D82-3、D95-3為熱液成因，D82-4為生物成因。MnO/TiO2可以作為判別硅質(zhì)巖來(lái)源及沉積盆地古地理位置的重要標(biāo)志，大陸邊緣沉積的硅質(zhì)巖MnO/ TiO2比值一般小于0.5，開(kāi)闊大洋中的硅質(zhì)巖的比值為0.5～3.5［2］。大黑山硅質(zhì)巖MnO/TiO2=0.5～3，為開(kāi)闊大洋沉積產(chǎn)物。綜上分析得出，大黑山硅質(zhì)巖為具有熱液活動(dòng)的大洋中脊和穩(wěn)定的大洋盆地2種不同環(huán)境下的產(chǎn)物。熱液成因的硅質(zhì)巖的存在也為該區(qū)古洋殼的存在及縫合帶性質(zhì)提供了證據(jù)。

4.2玄武巖構(gòu)造環(huán)境判別

表1　東天山覺(jué)羅塔格地區(qū)梧桐窩子組主量元素（wt%）和微量元素（10-6）分析結(jié)果

續(xù)表1　東天山覺(jué)羅塔格地區(qū)梧桐窩子組主量元素（wt%）和微量元素（10-6）分析結(jié)果

圖2　苦水玄武巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(xiàn)（a）和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（b）

圖3　大黑山硅質(zhì)巖稀土元素北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(xiàn)

圖4　大黑山玄武巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(xiàn)（a）和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（b）

苦水玄武巖以富集LILE，以及明顯的Th富集和Nb、Ta虧損為特征，顯示其源區(qū)受到消減組分加入的影響，在玄武巖構(gòu)造環(huán)境判別圖Hf-Th-Nb（圖5b），玄武巖樣品全部落入島弧構(gòu)造環(huán)境。大黑山玄武巖的HFSE不分異、不具Nb、Ta虧損和Th富集特征，但具有微弱的LREE富集特征，總體介于N-MORB與E-MORB之間，并呈現(xiàn)由N-MORB向E-MORB演化的趨勢(shì)，在玄武巖構(gòu)造環(huán)境判別圖Hf-Th-Nb（圖5b），樣品全部落入MORB構(gòu)造環(huán)境。大黑山玄武巖具有低La/Nb（0.73～1.33）、Ba/Nb （6.36～14.64）、高Nb/Th（12.75～22）的特征，表明它們的源區(qū)與俯沖洋殼所析出流體產(chǎn)生的地幔交代作用無(wú)關(guān)，而與薩摩亞玄武巖的比值相似［3］。表明大黑山玄武巖與薩摩亞玄武巖相似，為EMⅡ端元的產(chǎn)物，源區(qū)受到重新進(jìn)入對(duì)流上地幔的陸源沉積物的富集作用。

圖5　大黑硅質(zhì)巖Al-Fe-Mn圖解（a）和梧桐窩子組玄武巖Hf-Th-Nb（b）

5　結(jié)論

（1）東天山梧桐窩子組中玄武巖總體以相對(duì)高SiO2、TiO2、∑Fe2O3、Na2O＞K2O為特征，但是各地區(qū)巖石樣品有具有一定的地球化學(xué)差異，苦水玄武巖為鈣堿性系列，明顯的輕稀土富集、重稀土虧損的特征，LILE富集，HFSE虧損顯著的Th正異常，Nb、Ta相對(duì)虧損的特征，說(shuō)明源區(qū)受到俯沖流體混染，為島弧構(gòu)造環(huán)境產(chǎn)物，而大黑山玄武巖為拉斑系列，具有低La/Nb （0.73～1.33）、Ba/Nb（6.36～14.64）、高Nb/Th（12.75～22）的特征，說(shuō)明大黑山玄武巖與薩摩亞玄武巖相似，為EMⅡ端元的產(chǎn)物，為MORB構(gòu)造環(huán)境產(chǎn)物。

（2）梧桐窩子組中玄武巖硅質(zhì)巖顯示出2種明顯不同的巖石地球化學(xué)特征，具有熱液活動(dòng)的大洋中脊和穩(wěn)定的大洋盆地2種不同環(huán)境下的產(chǎn)物。熱液成因的硅質(zhì)巖的可能與古洋殼的存在有關(guān)。

（3）從其玄武巖和硅質(zhì)巖巖石化學(xué)特征來(lái)看，東天山梧桐窩子組應(yīng)該是洋陸殼混雜堆積的產(chǎn)物，從而說(shuō)明東天山覺(jué)羅塔格地區(qū)大洋存在可能持續(xù)至晚石炭世，這與傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為東天山地區(qū)大洋閉合在晚泥盆世晚期不同。

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Petrochemical Characteristics and Significance of Wutongwozi Formation in Jueluotage Tectonic Belt in the East Tianshan

SHE Jian-zhong，F(xiàn)ENG Chang-li，DI Xiao-cheng，XU Yong-bo
（XinjiangGeologySurveyInstitute，UrumqiXinjiang830000，China）

East Tianshan Jueluotage tectonic belt is an important tectonic-metallogenic belt in eastern Tianshan，and there have long been disputes about the tectonic attribution of it.Based on the systematical geological and geochemical study on basalt and chert of eastern Tianshan Wutongwozi formation，it concluded that the Kushui basalt was generated from the calc-alkaline series in island arc environment，its trace element showed the source region was mixed with subduction fluid，but Daheishan basalt belong to tholeiite series in MORB environmental，its trace element characteristics display it came from enriched mantle source.The siliceous rocks have products from two different environments of ocean ridge with hydrothermal activity and the stable ocean basins.The petrochemical characteristics of siliceous rocks and basalt indicate that the East Tianshan Wutongwozi formation should be the oceanic and continental crust melange，thus explain the late carboniferous ocean basin could existed in Jueluotage area.

East Tianshan；Wutongwozi Formation；petrochemical characteristics

P597

A

1004-5716（2016）06-0077-05

2016-02-22

2016-02-23

舍建忠（1982-），男（回族），寧夏西吉人，工程師，現(xiàn)從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究工作。