熱孜婉古麗·阿不力孜，靳劉圓，楊碩，李平，朱志新

（1.新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆 烏魯木齊 830000）

中天山(伊犁-中天山)是在一系列具前寒武紀(jì)基底微陸塊上形成的復(fù)合巖漿弧，西寬東窄呈楔形展布，向西延伸出境外，向東在庫(kù)米什東部尖滅。大多研究者認(rèn)為，中天山北緣邊界斷裂帶和中天山南緣邊界斷裂帶具古板塊縫合帶性質(zhì)，是中天山南、北緣古洋盆長(zhǎng)期構(gòu)造演化形成的。目前對(duì)中天山南、北緣古生代洋盆的性質(zhì)、演化過(guò)程與時(shí)限、最終閉合時(shí)間等重大問(wèn)題還存在爭(zhēng)議[1-8]。尤其是中天山南緣南天山洋盆發(fā)生俯沖作用的時(shí)間。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)所在區(qū)域地段發(fā)現(xiàn)早古生代花崗巖類，有研究者認(rèn)為是俯沖消減作用產(chǎn)物。前人所得結(jié)論主要依據(jù)中天山南緣巴倫臺(tái)地區(qū)和那拉提以西的西南天山等地花崗巖類研究獲得，兩地間出露的一些花崗巖體，僅對(duì)個(gè)別花崗巖體開(kāi)展研究，提出它們代表南天山洋向北俯沖消減產(chǎn)物的認(rèn)識(shí)[9-12]，對(duì)該區(qū)部分巖體缺乏系統(tǒng)研究。

本文擬對(duì)中天山南緣代京卻克卻地區(qū)侵入巖體進(jìn)行年代學(xué)、地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)的相關(guān)研究，確定其形成年齡、成因及形成環(huán)境，旨在確立南天山洋盆的俯沖時(shí)限及俯沖極性，為中天山地球動(dòng)力學(xué)背景提供新依據(jù)（圖1）。

2 樣品及分析方法

2.1 樣品特征

二長(zhǎng)花崗巖呈細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主由斜長(zhǎng)石（35%～40%）、鉀長(zhǎng)石（35%～40%）、石英（20%～25%）、黑云母（5%）組成。斜長(zhǎng)石近半自形板狀，被絹云母、綠簾石交代，表面略臟。鉀長(zhǎng)石近半自形板狀。石英它形粒狀，波狀消光強(qiáng)烈。黑云母片狀，被綠泥石、綠簾石交代，呈假象產(chǎn)出。巖石輕碎裂，沿裂隙有石英、綠簾石充填交代（圖2）。

2.2 分析測(cè)試方法

采集的巖石樣品在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行測(cè)定。主量元素利用熒光光譜儀(XRF)測(cè)試分析，分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于5%，微量元素分析采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)分析方法，分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于10%。LA-ICP-MS鋯石原位微區(qū)U-Pb定年在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。ICPMS為Agilcnt 7 500 a，激光剝蝕系統(tǒng)為配備有193 nmArF準(zhǔn) 分 子（Excimer）激 光 器 的 Geo-Las2005。分析中采用的激光斑束直徑為30 μm，以氦氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣，同位素組成用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)進(jìn)行校正，元素含量用 NIST610作外標(biāo)、Zr作內(nèi)標(biāo)進(jìn)行校正。鋯石測(cè)定數(shù)據(jù)經(jīng)ICP MS Data Cal 3.5程序處理后，給出 Pb同位素組成、年齡、元素含量等參數(shù)[13]，年齡加權(quán)平均值計(jì)算及 U-Pb諧和圖繪制使用 Isoplot 3.0程序完成[14]。

圖1 新疆中天山區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖（a）及中天山南緣代京卻克卻地區(qū)地質(zhì)圖(b)Fig.1 The Geological map of central Tianshan orogen in Xinjiang(a)and the geological sketch map of Daijingquekeque area(b)

圖2 代京卻克卻地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖顯微組構(gòu)(正交偏光)Fig.2 The petrographical feature of monzonitic granite in the Daijingquekeque

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 U-Pb年代學(xué)

對(duì)樣品進(jìn)行LA-ICP MS鋯石同位素組成分析見(jiàn)表1。二長(zhǎng)花崗巖鋯石結(jié)構(gòu)分析的陰極發(fā)光（CL）圖像顯示（圖3-a），鋯石多為長(zhǎng)柱狀，長(zhǎng)寬比為1.5:1～2:1，晶型完整，可見(jiàn)明顯韻律環(huán)帶。二長(zhǎng)花崗巖鋯石232Th/238U值大于0.4，具巖漿成因特征[15]。二長(zhǎng)花崗巖共選取12顆鋯石進(jìn)行U-Pb同位素定年，得出的諧和圖年齡相對(duì)集中（圖3-a），位于諧和線上或附近，加權(quán)平均年齡為（394.7±2.9）Ma，MSWD=1.2（圖4），為中泥盆世，代表該巖體成巖年齡。

3.2 主量元素

主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。二長(zhǎng)花崗巖具較高的SiO2含量，68.78%～70.37%，均值69.38%，低的TiO2，0.45%～0.54%，均值0.49% ，Mg#42～44，均值43.2，MgO含量1.46%～1.64%，均值1.55%，CaO含量2.42%～2.60%，均值2.52%，全堿含量較高，K2O+Na2O=6.27%～6.89% 。SiO2-K2O圖解上均落入高鉀鈣堿性系列內(nèi)（圖5-a）。鋁飽和指數(shù)A/CNK值1.04～1.06，落入過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域(圖5-b)，屬過(guò)鋁質(zhì)巖石。二長(zhǎng)花崗巖屬高鉀鈣堿性過(guò)鋁質(zhì)系列。

3.3 稀土、微量元素

圖3 代京卻克卻地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖鋯石陰極發(fā)光（CL）圖Fig.3 Zircon cathodoluminescences(CL)image of monzonitic granite in the Daijingquekeque

圖4 代京卻克卻地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖和表面加權(quán)平均年齡圖Fig.4 LA-ICP-MS zircon U-Pb condordia diagram and weighted average ages of monzonitic granite in the Daijingquekeque

巖石地球化學(xué)稀土、微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表3。二長(zhǎng)花崗巖稀土元素總含量為146.06×10-6～164.24×10-6，LREE為132.4×10-6～149.70×10-6，HREE為13.66×10-6～14.54×10-6，LREE/HREE 為 9.69×10-6～11.97×10-6。（La/Yb）N值為11.94～12.93，均表現(xiàn)輕稀土強(qiáng)烈富集，重稀土強(qiáng)烈虧損特征。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖上，樣品模式圖為右傾型(圖6-a)。δEu介于0.76～0.81，具明顯負(fù)異常，指示源區(qū)存在斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用，反映巖石形成于較低的氧化環(huán)境。δCe介于0.90～0.94，具弱負(fù)異常，反映巖石形成于較低的氧化環(huán)境，可能接受較弱的表生氧化作用，可能為弱氧化環(huán)境。

表1 代京卻克卻地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic data formonzonitic granite in the Daijingquekeque

表2 代京卻克卻地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖主量元素組成Table 2 Major element data for monzonitic granitein theDaijingquekeque 單位：×10-6

圖5 代京卻克卻地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖SiO2-K2O圖解（a）及A/CNK-A/NK圖解(b)Fig.5 SiO2-K2O（a）and A/CNK-A/NK（b）plots for monzonitic granite in the Daijingquekeque

微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化分布曲線上，二長(zhǎng)花崗巖表現(xiàn)為大離子親石元素Rb，Th，K相對(duì)富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb，Ta，Ti，P相對(duì)虧損特征，類似島弧花崗巖特征（圖6-b）。（Rb/Yb）N值介于7.8～51.56，為強(qiáng)不相容元素富集型，具交代地幔源特點(diǎn)，蛛網(wǎng)圖呈緩右傾多峰式，相當(dāng)于島弧性質(zhì)的分布曲線。Sr*異常值為0.16～0.54，為鍶強(qiáng)烈虧損，反映巖石遭構(gòu)造、熱液作用影響，受到后期熱液蝕變，導(dǎo)致Sr元素虧損。Th*異常值為0.08～0.96，為釷強(qiáng)虧損，指示巖石受后期構(gòu)造作用和熱液影響，遭強(qiáng)烈蝕變導(dǎo)致Th元素虧損。

4 討論

4.1 巖石成因及構(gòu)造環(huán)境

圖6 代京卻克卻地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖稀土元素分布曲線（a）及微量元素蛛網(wǎng)圖（b）Fig.6 REE patterns(a)and trace element spider diagram(b)for monzonitic granite in the Daijingquekeque

代京卻克卻二長(zhǎng)花崗巖屬高鉀鈣堿性過(guò)鋁質(zhì)巖石，為大離子親石元素相對(duì)富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素相對(duì)虧損，顯示大陸邊緣消減帶弧鈣堿性花崗巖類地球化學(xué)特征[16]。Mg#小于45，表明原始巖漿經(jīng)一定分異作用，為下地殼部分熔融產(chǎn)物[17]。樣品Nb/Ta比值為11.1～12.4，接近于地殼平均值 12.5～13.5[18]。Rb/Sr=0.37～0.46，略接近地殼 Rb/Sr值。Nd/Th 值為2.05～2.25，低于殼源巖石Nd/Th值（～3），遠(yuǎn)低于幔源巖石（大于15）[19]?？傊?，該巖體是幔源巖漿底侵帶來(lái)的大量熱能使得晚古生代下地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物。Rb-Y+Nd及Rb/30-Hf-3Ta圖解中，樣品均落于火山弧花崗巖區(qū)（圖7-a，b），顯示二長(zhǎng)花崗巖形成于火山弧環(huán)境。稀土元素地球化學(xué)特征顯示，巖石標(biāo)準(zhǔn)化曲線為“右傾型”，微量元素地球化學(xué)特征顯示，巖石富集大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，進(jìn)一步指示巖石具火山弧花崗巖特點(diǎn)，與前述成因及源區(qū)中具島弧巖漿巖特征一致。

表3 代京卻克卻地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖稀土、微量元素組成Table 3 Rare earth element data for the monzonitic granite in the Daijingquekeque 單位：×10-6

4.2 對(duì)南天山洋盆俯沖時(shí)限的約束

對(duì)南天山洋盆的俯沖閉合時(shí)限及俯沖方向仍存在很多主張，Zhang et al.據(jù)西天山高壓變質(zhì)帶榴輝巖的鋯石U-Pb年齡233～226 Ma和263～243 Ma，認(rèn)為南天山碰撞作用發(fā)生于三疊紀(jì)[20]；李曰俊等據(jù)西南天艾克提克群中出現(xiàn)的放射蟲(chóng)，認(rèn)為南天山西段殘余古洋盆最終閉合的時(shí)間應(yīng)為二疊紀(jì)末，此后進(jìn)入周緣前陸盆地演化階段[21]；舒良樹(shù)等學(xué)者據(jù)黑英山蛇綠混雜巖，輝長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡為（392±5）Ma，巴倫臺(tái)古生代花崗巖類研究，認(rèn)為塔里木板塊與伊犁-中天山地塊碰撞作用發(fā)生在早石炭世[22]。泥盆紀(jì)中晚期階段，中天山形成大規(guī)?；◢徺|(zhì)侵入巖，可能代表中天山造山作用結(jié)束，南天山洋盆發(fā)生閉合[23-24]。李平等對(duì)長(zhǎng)城系星星峽巖群黑云斜長(zhǎng)片麻巖中白云母進(jìn)行 Ar-Ar年代學(xué)研究，獲得年齡為（363±2）Ma，認(rèn)為中天山造山結(jié)束時(shí)間，即南天山洋盆的閉合時(shí)限為晚泥盆世末期。不少學(xué)者以中天山南緣花崗巖中天山東段馬鞍橋-阿格爾布拉克-巴倫臺(tái)-桑樹(shù)園子等地晚泥盆世（368～361Ma）花崗巖類的研究[25-26]，認(rèn)為南天山碰撞作用發(fā)生于晚泥盆世，于石炭紀(jì)轉(zhuǎn)入碰撞后的陸內(nèi)造山演化階段。本次對(duì)中天山南緣代京卻克卻地區(qū)泥盆紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖體開(kāi)展的年代學(xué)研究，表明該地區(qū)巖漿活動(dòng)在中泥盆世已開(kāi)始，這與陳義兵等在中天山南緣巴倫臺(tái)地區(qū)識(shí)別出中泥盆世糜棱巖化花崗閃長(zhǎng)巖年齡(390±3)Ma)結(jié)論一致[27]。綜合上述年代學(xué)研究認(rèn)為，區(qū)域上識(shí)別出的巖漿活動(dòng)表明，泥盆世期間為南天山洋盆俯沖階段，中泥盆世二長(zhǎng)花崗巖是南天山洋盆向中天山微地塊之下俯沖形成陸緣巖漿弧的產(chǎn)物。

圖7 不同構(gòu)造環(huán)境花崗巖的非活動(dòng)性元素的判別圖Fig.7 Tectonic discrimination diagram for for monzonitic granite in the Daijingquekeque

5 結(jié)論

（1）中天山南緣代京卻克卻地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb年齡為（394.7±2.9）Ma，屬中泥盆世。

（2）二長(zhǎng)花崗巖屬于高鉀鈣堿性過(guò)鋁質(zhì)巖石，具Rb，Th，K相對(duì)富集，Nb，Ta，Ti，P相對(duì)虧損的地球化學(xué)特征。Nb/Ta、Rb/Sr比值反映下地殼部分熔融成因特點(diǎn)。

（3）據(jù)巖石地球化學(xué)特征及區(qū)域構(gòu)造演化，認(rèn)為中天山南緣代京卻克卻地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖形成于火山弧環(huán)境，是南天山洋盆向中天山微地塊之下俯沖形成島弧巖漿產(chǎn)物。