盛濤 東玉龍 李亞超 謝志遠(yuǎn) 王寒冰 遠(yuǎn)繼東

摘? 要： 通過對原古元古代阿爾金巖群大理巖進(jìn)行巖石地球化學(xué)分析及LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年研究，確定了大理巖成因和原巖沉積年齡。地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示，巖石CaO含量高，為26.05%～51.08%、MgO與SiO2變化較大，分別為4.40%～21.51%、0.90%～21.11%，低Na2O、K2O、MnO、TiO2、P2O5（小于1%），低ΣREE，4.69×10-6～54.36×10-6，弱的負(fù)Eu異常，為0.73～0.94，輕重稀土分餾不強(qiáng)，LaN/YbN=6.58～10.57，富集大離子親石元素，虧損高場強(qiáng)元素，巖石地球化學(xué)特征與沉積碳酸鹽相近，異于火成碳酸巖。鋯石U-Pb測年顯示沉積年齡介于929～536 Ma，經(jīng)歷了阿爾金地區(qū)早古生代多次構(gòu)造運(yùn)動改造。綜合分析認(rèn)為大理巖為沉積-變質(zhì)成因，原巖沉積時代為新元古代，非先前認(rèn)為的古元古代。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)年代學(xué);地球化學(xué);大理巖;阿爾金

阿爾金造山帶位于塔里木盆地東南緣，中央造山帶西緣，被認(rèn)為是塔里木克拉通變質(zhì)基底出露位置[1]。據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征、巖石學(xué)及年代學(xué)特征，阿爾金造山帶由北向南依次可劃分為阿北地塊、紅柳溝-拉配泉構(gòu)造混雜巖帶、阿中地塊、阿帕-茫崖蛇綠混雜巖帶4個構(gòu)造單元（圖1）[2-5]。阿北地塊主要由太古代米蘭群（即阿克塔什塔格雜巖）基性麻粒巖、斜長角閃巖和 TTG 花崗質(zhì)巖石組成[1，6-7]。紅柳溝-拉配泉構(gòu)造混雜巖帶主要由早古生代淺變質(zhì)火山巖、火山碎屑巖及碎屑巖等組成，另含具蛇綠巖特征的超基性巖、基性巖墻群和基性枕狀熔巖及HP/LT變質(zhì)巖[8-9]。阿中地塊為阿爾金山主體，主要由古元古代阿爾金巖群變質(zhì)雜巖和中新元古代變質(zhì)沉積巖組成[1]。阿帕-茫崖蛇綠混雜巖帶主要由早古生代蛇綠巖殘片、鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖與震旦—早寒武世復(fù)理石沉積物組成[10-12]，沿阿爾金南緣斷裂分布。

阿爾金山地區(qū)大理巖分布較廣，通過近年的科研工作，在阿爾金山東北段阿北地塊米蘭群原大理巖中解體出古元古代火成碳酸巖[13-14]，火成碳酸巖與米蘭群關(guān)系密切，以巖株?duì)?、巖脈狀產(chǎn)出，含不同類型包體，為古元古代晚期含水不純大理巖發(fā)生深熔作用的產(chǎn)物[14]。阿爾金巖群為阿中地塊主體，形成于古元古代，整體已達(dá)角閃巖相變質(zhì)程度。巖性組合為變粒巖組、片麻巖組、片巖組、大理巖組和變基性火山組[15-16]。阿爾金巖群大理巖組主要巖性有方解石大理巖、白云石大理巖、透閃（透輝）大理巖和鎂橄大理巖，1∶25萬區(qū)調(diào)工作中（阿爾金山幅、且末一級電站幅）被認(rèn)為是沉積-變質(zhì)成因，但未進(jìn)行地球化學(xué)與年代學(xué)研究。目前關(guān)于阿爾金巖群大理巖成因及年代學(xué)特征尚未有詳細(xì)研究，本文對阿爾金巖群大理巖開展地球化學(xué)和年代學(xué)特征研究，探討其成因。

1? 巖石學(xué)特征

阿爾金巖群大理巖組在工作區(qū)呈多個較小的巖片出現(xiàn)，單個巖片出露寬500～2 000 m，走向延伸2～10 km（圖1）。大理巖表面易風(fēng)化，呈灰-灰黃色，新鮮面灰-灰白色，平面呈長條狀、透鏡狀挾持于片巖或片麻巖中，與圍巖多呈斷層接觸。大理巖中常見斜長角閃巖包體（圖2），數(shù)厘米至數(shù)米不等。大理巖主要類型有（白云母）大理巖、透閃（透輝）大理巖、鎂橄（蛇紋石）大理巖等，簡述如下：

（白云母）大理巖? 灰白-灰黑色，中細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀-厚層狀構(gòu)造。主要礦物成分為方解石、白云母、少量石英。方解石呈他形粒狀鑲嵌分布，具菱形解理，粒徑0.3～0.8 mm，含量70%～99%。白云母呈片狀定向分布，含量5%～18%。石英呈他形粒狀分布于顆粒間隙，粒徑0.2～0.4 mm，含量2%～10%。

透閃（透輝）大理巖? 灰-灰綠色，細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為方解石、透輝石和透閃石，另含少量石英，偶見鉀長石。方解石為粒狀鑲嵌分布，粒徑0.4～1.2 mm，含量55%～82%。透輝石多呈柱狀分布，粒徑0.1～0.3 mm，橫切面具輝石式解理，單偏光下無色，含量7%～10%。透閃石為柱粒狀分布，粒徑0.2～0.6 mm，橫切面具閃石式解理，單偏光下無色，含量5%～37%。鉀長石呈他形粒狀分布，具格子雙晶，粒徑0.2～0.6 mm，含量4%。石英為他形粒狀分布，具格子雙晶，粒徑0.2～0.4 mm，含量2%。

鎂橄（蛇紋）大理巖? 灰綠色，中細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石、鎂橄欖石、透閃石和透輝石。方解石多呈粒狀鑲嵌分布，粒徑0.8～1.5 mm，含量70%～77%。鎂橄欖石呈短柱狀或粒狀分布，粒徑多為0.2～0.3 mm，單偏光下無色，裂紋發(fā)育，有的被蛇紋石交代，含量20%～25%。透閃石為柱狀分布，具閃石式解理，單偏光下無色，粒徑0.2～0.6 mm，含量1%～5%。透輝石為柱狀分布，橫切面具輝石式解理，單偏光下無色，粒徑多為0.8～2 mm，裂紋發(fā)育，含量1%～5%。蛇紋石為交代橄欖石生成并保留橄欖石假象。

2? 巖石地球化學(xué)特征

巖石地球化學(xué)測試在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成。大理巖主要由CaO、MgO、SiO2和CO2組成（反映在燒失量LOI中）（表1），結(jié)合巖礦鑒定及碳酸鹽礦物摩爾數(shù)比值（Ca+Mg）/C（表1），巖石中碳酸鹽礦物與燒失量LOI相匹配。大理巖SiO2=0.90%～21.11%，Al2O3=0.15%～3.79%，TFeO=0.25%～1.77%，MgO=4.40%～21.51%，CaO=26.05%～51.08%。巖石K2O、Na2O含量小于1。MnO、TiO2、P2O5含量較低，明顯低于巖漿碳酸巖，與沉積碳酸鹽巖相近[17]。同阿爾金北緣殼源碳酸巖相比，大理巖SiO2含量較低，CaO與MgO含量較高。

阿爾金巖群大理巖微量元素分布模式基本一致，反應(yīng)其物質(zhì)來源一致。與原始地幔成分比較，大理巖Rb，Sr，Ba，Th等大離子親石元素明顯相對富集，Nb，Ta，Ti等高場強(qiáng)元素相對虧損，與古元古代殼源大理巖分布模式基本一致（圖3-a，b）[14，20]，說明物源以殼源為主[18]。大理巖樣品稀土元素含量較低，ΣREE=4.69×10-6～54.36×10-6，輕重稀土分餾不強(qiáng)，LaN/YbN=6.58～10.57。樣品多呈弱的Eu負(fù)異常，為0.73×10-6～0.94×10-6，Ce異常不明顯，為0.78×10-6～1.16×10-6。大理巖類樣品Y/Ho比值為29.91～49.95，介于古元古代海水Y/Ho比值和陸源碎屑Y/Ho比值間[19]。阿爾金巖群大理巖微量元素特征與幔源火成碳酸巖明顯不同，具高稀土含量，輕重稀土強(qiáng)烈分異，富集HFSE特征[14]，與阿爾金北緣殼源火成碳酸巖類似。阿爾金巖群大理巖微量元素與稀土元素含量變化范圍較阿北殼源火成碳酸巖明顯偏大，可能與前者未遭重融均一作用有關(guān)。

3? 年代學(xué)特征

本文鋯石樣品挑選由河北區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)，制靶及CL圖像采集由北京鋯年領(lǐng)航公司完成，LA-ICP-MS測試于西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

阿爾金巖群大理巖鋯石粒徑較小，70～120 μm，晶形以他形或半自形為主，少量自形晶，以柱狀及不規(guī)則橢圓狀為主（圖4），部分鋯石顯示經(jīng)一定磨蝕作用。CL圖像顯示鋯石包括變質(zhì)成因鋯石和發(fā)育增生邊的碎屑鋯石（001-50#8、103-30#2）。LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果顯示，碎屑鋯石年齡值為1 287～929 Ma，變質(zhì)成因鋯石年齡為536～403 Ma（圖4）。

4? 討論及結(jié)論

由于沉積碳酸鹽巖中發(fā)育白云石、石英、長石，一定變質(zhì)程度下會產(chǎn)生透閃石、透輝石、橄欖石、金云母等變質(zhì)礦物[21]。通常認(rèn)為不純大理巖在綠片巖相、角閃巖相、麻粒巖相變質(zhì)過程中形成的典型產(chǎn)物分別為透閃石、透輝石、鎂橄欖石，但在總壓力及XCO2（CO2分壓）變化情況下，3種礦物均可在角閃巖相中存在[21]。在不同位置XCO2不同情況下，巖石礦物反應(yīng)生成的透閃石和透輝石含量不同[22]。阿爾金大理巖中，部分巖石SiO2含量較低，呈Si不飽和狀（Mg/Si大于2），利于橄欖石生成，當(dāng)XCO2低時，橄欖石可與透閃石共生， XCO2高時，橄欖石與透輝石共生。同等總壓條件下，透閃橄欖大理巖生成溫度比透輝橄欖大理巖低[23]。因此，本文推測大理巖可能為角閃巖相變質(zhì)作用產(chǎn)物。

由于研究區(qū)大理巖原巖發(fā)生角閃巖相變質(zhì)作用，本文嘗試?yán)孟⊥猎貫榕袆e依據(jù)對大理巖形成環(huán)境進(jìn)行判別。大理巖中相對較高的稀土含量，弱的Eu負(fù)異常，不明顯的δCe異常，指示其原巖形成環(huán)境為潮坪環(huán)境[24]。本次LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果顯示，大理巖中碎屑鋯石年齡值為1 287～929 Ma，表明大理巖原巖的沉積時代不早于929 Ma，變質(zhì)鋯石（增生邊）U-Pb年齡集中在536～430 Ma，故大理巖原巖沉積時間上限應(yīng)不晚于536 Ma（表2）。本次區(qū)調(diào)工作發(fā)現(xiàn)，阿爾金山地區(qū)有大量NE向分布的二長花崗巖（圖1），其巖石地球化學(xué)特征與同碰撞花崗巖相似，鋯石U-Pb測年結(jié)果為953～902 Ma（自測未刊數(shù)據(jù)），說明阿爾金山地區(qū)在青白口紀(jì)以擠壓作用為主，可能與Rodinia超大陸聚合作用有關(guān)。大理巖中碎屑鋯石（130-30#2）與二長花崗巖年齡相近，表明二長花崗巖可能為大理巖提供了一定的物質(zhì)來源。據(jù)以上資料，本文推測新元古代中晚期，伴隨Rodinia超大陸裂解作用，南阿爾金山地區(qū)發(fā)生裂解，形成大理巖的原巖沉積;早古生代，南阿爾金地區(qū)洋殼俯沖作用起始時間不晚于517 Ma[25]，497～472 Ma的碰撞造山作用，使南阿爾金地區(qū)洋盆閉合[25]，碰撞造山作用在大理巖中保留了472 Ma（001-50#11）的年齡記錄;469～445 Ma和424～385 Ma為俯沖板片斷離折返階段和后碰撞伸展階段[26]，大理巖中鋯石保留了明顯的增生邊（001-50#5）和相應(yīng)的年齡數(shù)據(jù)。

阿爾金巖群大理巖產(chǎn)出規(guī)模較小，產(chǎn)出形態(tài)穩(wěn)定，野外地質(zhì)調(diào)查中多呈透鏡狀產(chǎn)出，與圍巖呈斷層接觸。巖石地球化學(xué)特征與火成碳酸巖具較明顯區(qū)別，以上資料結(jié)合年代學(xué)結(jié)果表明，阿爾金巖群大理巖原巖形成于新元古代中晚期，經(jīng)歷了南阿爾金早古生代洋陸轉(zhuǎn)換構(gòu)造作用。因此，大理巖形成時代非先前認(rèn)定的古元古代，應(yīng)從古元古代阿爾金巖群中予以解體出。

致謝：本文撰寫及野外工作過程中得到項(xiàng)目組成員的大力支持。感謝匿名審稿人在成文過程中提出的修改意見，在此一并致以感謝。

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Geochemical Characteristics， Zircon U-Pb Dating and Geological Significance of the Marble in the Altyn Tagn Group

Sheng Tao1，2，Dong Yulong1，2，Li Yachao1，2， Xie Zhiyuan1，2，Wang Hanbing1，2，Yuan Jidong1，2

（1.No.7 Gold Geological Party of PAP， Yantai，Shandong，264011，China;2.Yantai Institute of Coastal Zone Geological Survey，China Geological Survey，Yantai，Shandong，264011，China）

Abstract： Based on the petrogeochemical analysis and LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the protoproterozoic Altun group marble， the genesis and protolith sedimentary age of the marble are determined. Geochemical data show that the content of CaO is high， ranging from 26.05% to 51.08% in rocks. MgO and SiO2 vary greatly， ranging from 4.40% to 21.51% and 0.90% to 21.11% respectively，low contents of Na2O、K2O、MnO、TiO2、P2O5 （<1%）， low ΣREE（4.69～54.36）， weakly negative Eu anomalies （0.73～0.94）， moderately fractionated REE patterns （LaN/YbN=6.58～10.57）.The rocks are enriched in LILE and depleted in HFSE.，the geochemical characteristics of rocks are similar to those of sedimentary carbonates and different from those of igneous carbonates. Zircon U-Pb dating shows that the sedimentary age is between 929 and 536 Ma， and there are many tectonic activities in Early Paleozoic in Altyn Tagn area.. According to comprehensive analysis， the marble is of sedimentary-metamorphic origin， and the sedimentary age of the protolith is Neoproterozoic， it is not Paleoproterozoic as previously thought.

Key words：Geochronology; Geochemistry; Marble; Altyn Tagn