阿里木江·艾合買提 宮相寬 李咸陽 鄭飛 尚明亮 木扎帕爾·木合塔爾

摘? ?要：準噶爾盆地周緣出露大量晚古生代花崗巖，與古亞洲洋的閉合及陸陸碰撞造山過程密切相關(guān)。對東準噶爾東北緣阿舒達斯一帶堿性花崗巖進行年代學和巖石地球化學研究，通過對SHRIMP鋯石U-Pb測定，確定該地區(qū)堿性花崗巖結(jié)晶年齡為（319.3±2.5） Ma。巖石化學組成上堿性花崗巖具高SiO2（70.16%～75.64%）、富堿（Na2O+K2O=8.57%～10.15%）和貧CaO（0.26%～0.73%）、低Al2O3（11.99%～14.07%）特征。微量元素上富集大離子親石元素Rb，Th和高場強元素Nb，Zr，Hf，虧損Ba和Sr元素，輕重稀土元素分餾較明顯，（La/Yb）N=3.07～6.77，具強Eu負異常，δEu=0.14～0.3。稀土元素分布模式呈右傾海鷗型，具極高的全巖鋯石飽和溫度，為873 ℃～918 ℃，平均894 ℃，顯示典型A型花崗巖特征。據(jù)前人研究成果，阿舒達斯一帶A型花崗巖為烏倫古堿性花崗巖帶的一部分，可能是幔源巖漿底侵，導致富Nb玄武巖部分熔融后與其發(fā)生的巖漿混合，經(jīng)一定程度陸殼混染和結(jié)晶分異作用的產(chǎn)物，其形成標志著東準噶爾北緣造山階段的結(jié)束和板內(nèi)伸展環(huán)境的開始。

關(guān)鍵詞：東準噶爾;巖石地球化學;SHRIMP鋯石U-Pb定年;晚石炭世;堿性花崗巖

準噶爾盆地位于天山和阿爾泰造山帶之間，是中亞造山帶重要組成部分。前人對準噶爾地區(qū)進行大量研究，在準噶爾洋盆演化時限、構(gòu)造屬性、板塊邊界、東西準噶爾對比等方面取得豐碩成果[1-4]。目前關(guān)于東準噶爾地區(qū)古亞洲洋閉合后陸陸碰撞的時限問題爭議較大，有研究者認為東準噶爾在355～318 Ma已處于后碰撞作用尾聲[5];也有學者提出該區(qū)域后碰撞巖漿活動時限為330～265 Ma[4]，甚至在320 Ma左右區(qū)域上依然存在古亞洲洋的俯沖消減作用[6]。

準噶爾盆地周緣出露大量火山巖和侵入巖，被認為是古亞洲洋盆閉合和陸陸匯聚碰撞過程中巖漿活動產(chǎn)物，記錄了準噶爾乃至中亞造山帶的構(gòu)造演化歷史[6-7]。東準噶爾東北緣烏倫古河地區(qū)發(fā)育一條堿性花崗巖帶，由多個出露面積為幾到幾十平方千米，呈巖株狀產(chǎn)出的巖體組成，形成時代為323～299 Ma[8-10]。有學者對其中部分巖體開展了巖石成因和形成背景研究，目前它們究竟是造山后期拉張環(huán)境下巖漿活動產(chǎn)物[10-11]，還是形成于板內(nèi)拉張裂谷環(huán)境仍存在爭議[12]。該區(qū)堿性花崗巖帶西北緣，鄰近準噶爾盆地烏倫古河地區(qū)零散分布有少量花崗質(zhì)侵入體，它們是否為該堿性花崗巖帶的一部分，形成時代如何，形成于何種構(gòu)造背景尚缺少詳細研究。為此，本文以烏倫古河北緣阿舒達斯地區(qū)堿性花崗巖為研究對象，在系統(tǒng)巖相學、地球化學和SHRIMP鋯石U-Pb定年分析基礎(chǔ)上，探討巖石形成機理，為準噶爾東北緣晚古生代構(gòu)造演化提供依據(jù)。

1? 地質(zhì)概況和樣品特征

研究區(qū)地處新疆富蘊縣西南60 km處，區(qū)域構(gòu)造上位于東準噶爾東北緣，唐古巴勒-卡拉麥里古生代復合溝弧帶內(nèi)烏倫古大斷裂附近，東部鄰近扎河壩蛇綠混雜巖（圖1-a），北部為索爾庫都克銅鉬礦。該區(qū)被大面積第四系沉積物覆蓋（圖1-b），出露地層由老到新分別為下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組，主要巖性為玄武巖、安山巖、巖屑凝灰?guī)r、火山角礫巖;中泥盆統(tǒng)北塔山組，主要巖性為安山質(zhì)流紋巖、晶屑凝灰?guī)r;晚白堊世紅礫山組，主要巖性包括礫巖、泥巖、石英砂巖;古—新近系沙灣組，主要巖性為砂巖、砂礫巖、砂質(zhì)泥巖。區(qū)內(nèi)堿性花崗巖零星分布，多個巖體間彼此不接觸，呈巖體或巖株狀產(chǎn)出，巖石風化普遍較嚴重（圖2-a），球形風化和劈理發(fā)育，風化面呈黑褐色。位于研究區(qū)南部堿性花崗巖體與沙灣組呈不整合接觸，東北部堿性花崗巖與北塔山組呈斷層接觸，接觸界線可見糜棱巖化、碎裂巖化，可能為滑脫構(gòu)造引起。本文對該區(qū)堿性花崗巖進行采樣，共采集新鮮巖石樣品11件（W-1～W-11），巖石類型主要為堿性花崗巖和石英堿性正長巖。同位素年代學樣品1件（TW-12，與樣品W-8采自同一位置），采樣位置見圖1-b。

堿性花崗巖呈淺肉紅色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由鉀長石（64%）、石英（35%）和少量鈉鐵閃石（1%）組成（圖2-b），副礦物為磁鐵礦和磷灰石。鉀長石為半自形板狀或他形粒狀，粒徑1.2～3.8 mm，條紋構(gòu)造發(fā)育，為條紋長石，高嶺土化普遍較強;鉀長石粒間呈不規(guī)則狀分布有他形粒狀石英，粒徑0.3～1.7 mm;鈉鐵閃石呈深綠色，柱狀，粒徑（0.37～1.8）×（0.5～0.55） mm，斷續(xù)定向分布于鉀長石和石英粒間。

石英堿性正長巖呈肉灰色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由鉀長石（80%）、石英（17%）和鈉鐵閃石（3%）組成，副礦物為磁鐵礦和磷灰石。鉀長石呈半自形板粒狀，粒徑1.0～3.6 mm，發(fā)育條紋構(gòu)造，普遍發(fā)生高嶺土化;石英呈他形粒狀充填于鉀長石粒間，粒徑0.7～4 mm;鈉鐵閃石呈黃綠色-深綠色，柱狀，粒徑（0.4～1.5）×（0.5～0.6） mm，斷續(xù)定向分布。

2? 分析方法

全巖主微量元素分析測試工作在武漢地質(zhì)調(diào)查中心實驗室完成，主量元素利用X射線熒光光譜儀（XRF）測試分析，分析精度和準確度優(yōu)于5%，微量元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）分析完成，分析精度和準確度優(yōu)于10%。鋯石樣品的制靶和陰極發(fā)光（CL）圖像采集工作在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司實驗室完成，制靶過程參考SHRIMP定年鋯石樣品靶的制備流程[14]，CL圖像采集加載了英國Gatan陰極熒光探頭的日本電子JSM6510型電子顯微鏡下完成。SHRIMP鋯石U-Pb同位素測試在中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所北京離子探針中心的SHRIMPⅡ型離子探針上進行。測試中一次離子流強度約7.5 nA，加速電壓約10 kV，樣品靶上的離子束，斑直徑25～30 μm。應(yīng)用標準鋯石SL13（參考年齡572 Ma）和TEM（參考年齡417 Ma）分別標定未知樣品的U，Th含量和年齡校正[15-16]。普通鉛用實測的204Pb 校正。每個鋯石點連續(xù)分析5次，取平均值，誤差為 lσ。207Pb/206Pb、206Pb/238U加權(quán)平均年齡值具95%的置信度。有關(guān)年齡數(shù)據(jù)處理和繪圖采用SQUID和ISOPLOT軟件。

3? 分析結(jié)果

3.1? 鋯石U-Pb同位素測年

阿舒達斯堿性花崗巖中鋯石形態(tài)多為自形-半自形柱狀或粒狀，粒徑100～200 μm，多為150 μm左右，長寬比為1∶1～2∶1。CL圖像分析顯示，所有鋯石均具清晰振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)（圖3-a），顯示巖漿鋯石特征。

本次研究對堿性花崗巖中24顆鋯石進行SHRIMP鋯石U-Pb定年分析，測點數(shù)據(jù)見表1。分析結(jié)果顯示，鋯石Th/U比值介于0.40～2.14，大于0.3，表明為巖漿成因鋯石。24個測點中有兩個點年齡值偏低，206Pb/238U年齡分別為（295±9）Ma和（296±7）Ma，可能是鉛丟失的結(jié)果。其余22個測點206Pb/238U年齡較一致，介于311～325 Ma，在U-Pb諧和圖上形成一個年齡集中區(qū)（圖3-a）。206Pb/238U加權(quán)平均值為（319.3±2.5） Ma（MSDW=0.47，n=22），表明該堿性花崗巖為晚石炭世巖漿活動產(chǎn)物（圖3-b）。

3.2? 巖石地球化學特征

本文對11件樣品進行全巖主量、微量和稀土元素分析（表2）。結(jié)果表明，阿舒達斯堿性花崗巖具高硅，SiO2=70.16%～75.64%、富堿，Na2O+K2O=8.57%～10.15%、低CaO（0.26%～0.73%）和低MgO（0.075%～0.48%）特征。Mg#值較低，為7.23～21.11。Fe2O3T含量高，為1.92%～5.69%，TiO2含量0.18%～0.3%，P2O5含量較低，為0.018%～0.05%。SiO2堿率圖解中（圖4-a），樣品主要落入高鉀鈣堿性系列范圍，與烏倫古堿性花崗巖相似特征。A/CNK比值為0.83～1.1。A/CNK-A/NK圖解中，樣品多落在過堿質(zhì)區(qū)域（圖4-b），少部分落入過鋁質(zhì)范圍?？傮w上，本文研究的堿性花崗巖屬富硅和堿、低鈣和鎂的高鉀鈣堿性系列過堿質(zhì)-弱過鋁質(zhì)侵入巖。

阿舒達斯堿性花崗巖稀土元素含量較高且變化范圍不大，∑REE=155.7×10-6～312.16×10-6，輕稀土元素（LREE）含量較高，為135.12×10-6～273.06×10-6，均值197.71×10-6，重稀土（HREE）含量較低，為20.58×10-6～39.1×10-6，均值28.97×10-6，輕重稀土分餾較明顯，LREE/HREE=5.08～8.77;（La/Yb）N=3.07～6.77。稀土元素球粒隕石標準化分布模式圖中（圖4-c），所有樣品稀土元素分布曲線均具一致的變化趨勢，具同源巖漿演化特征，顯示強Eu負異常，δEu=0.14～0.3，表明巖漿在演化過程中經(jīng)斜長石分離結(jié)晶作用或者源區(qū)殘留斜長石。原始地幔標準化微量元素分布圖解中（圖4-d），高場強元素Nb，Zr，Th，Ta，Hf明顯富集，大離子親石元素（LILE）Ba，Sr明顯虧損，與烏倫古堿性花崗巖微量元素組成特征一致。10 000×Ga/Al比值為2.77～4.39，均大于A型花崗巖的下限值2.60[21]?；◢弾r類型判別圖中，堿性花崗巖全落入A型花崗巖區(qū)域（圖5）。此外，通過全巖鋯石飽和溫度計算，得到堿性花崗巖巖漿形成溫度為873 ℃～918 ℃，均值894℃，表明巖漿形成溫度極高，顯示A型花崗巖特征[22]。

4? 討論

4.1? 巖石成因

本文研究的東準噶爾阿舒達斯堿性花崗巖具高硅（SiO2>70.44%）、富鐵（Fe2O3T=1.92%～5.69%）特征。MgO含量較低，為0.075%～0.48%，Mg#值僅為7.23～21.11，具殼源巖石特征。因此，該巖體不可能直接由幔源巖石部分熔融形成[23]。微量元素組成顯示Ba，Sr和Eu強虧損（圖4），表明巖漿早期經(jīng)一定程度斜長石和鉀長石等礦物的分離結(jié)晶作用[24]。該堿性花崗巖Nb/Ta比值普遍較高且變化范圍大，為9.0～20.9，介于地殼巖石10～12和幔源巖石17.5±2之間[25-26]，反映其同樣不可能單純通過大陸地殼巖石部分熔融形成[23]。另該巖石具較高的Nb含量。研究表明，這種相對富集Nb的特征可能與富Nb鎂鐵質(zhì)下地殼的部分熔融有關(guān)[27]，或俯沖洋殼交代的地幔楔熔融產(chǎn)物參與了巖石的成巖過程[28]。該結(jié)果與前人研究認為東準噶爾北緣堿性花崗巖的形成不僅與富Nb玄武巖或俯沖洋殼的部分熔融有關(guān)，還與幔源巖漿的參與有關(guān)的認識基本一致[29]。阿舒達斯堿性花崗巖具低Sr（13.94×10-6～88.26×10-6）、高Y（33.4×10-6～62.5×10-6）及高Yb（4.0×10-6～7.6×10-6）含量，明顯區(qū)別于埃達克巖[30]，暗示其不可能通過俯沖洋殼部分熔融形成。結(jié)合前人研究成果及該區(qū)堿性花崗巖普遍具較高的εNd（t）和εHf（t）值，分別為4～7.5和4.8～12.4[29，31]，且?guī)r石中出現(xiàn)較老的捕獲鋯石[29]，我們認為，阿舒達斯北一帶石炭紀堿性花崗巖與幔源巖漿底侵到下地殼，促使下地殼富Nb玄武巖部分熔融并與其發(fā)生殼幔巖漿混合有關(guān)，巖漿在上侵過程中受到陸殼組分的混染并發(fā)生結(jié)晶分異，最終侵位形成堿性花崗巖。

4.2? 構(gòu)造意義

阿舒達斯堿性花崗巖與烏倫古河堿性花崗巖帶堿性花崗巖具一致的形成時代（323～299 Ma）和相似的地球化學特征（圖4）[10，32]，反映其為該堿性花崗巖帶的組成部分。研究表明，花崗巖類礦物學特征和地球化學組成，尤其是微量元素特征可為其形成構(gòu)造環(huán)境提供有效限定[33-34]。阿舒達斯堿性花崗巖中發(fā)育典型堿性暗色礦物鈉鐵閃石，元素組成具右傾海鷗型稀土元素分布曲線和強Eu負異常，微量元素Nb，Ta，Zr和Hf相對富集，Ga/Al比值高，花崗巖類型判別圖中均落入A型花崗巖區(qū)域（圖5-a，b），均反映其屬A型花崗巖[20]。A型花崗巖是一類具特殊構(gòu)造指示意義的花崗巖類型，多形成于與伸展拉張有關(guān)的后碰撞或板內(nèi)構(gòu)造背景下[33]。微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解中（圖5-c），樣品多落于板內(nèi)花崗巖區(qū)域，部分落在后碰撞花崗巖區(qū)域，表明其具由后碰撞向板內(nèi)環(huán)境轉(zhuǎn)換過渡屬性。R1-R2構(gòu)造環(huán)境判別圖中（圖5-d），所有樣品落于造山期后花崗巖和非造山花崗巖區(qū)域，暗示阿舒達斯堿性花崗巖為后碰撞環(huán)境演化到非造山期背景下巖漿活動產(chǎn)物。研究表明，卡拉麥里斷裂北部姜巴斯套組發(fā)育雙峰式火山巖，形成時代為（319.8±2） Ma[35]，表明此時東準噶爾局部地區(qū)已逐漸進入陸內(nèi)伸展階段。本文研究的阿舒達斯堿性花崗巖及所屬烏倫古堿性花崗巖帶正是這一時期和相似構(gòu)造背景下形成和發(fā)育的。綜上所述，阿舒達斯堿性鉀長花崗巖的形成標志著與陸-陸碰撞有關(guān)的后碰撞作用進入尾聲，它的出現(xiàn)代表了造山作用的結(jié)束和板內(nèi)伸展環(huán)境的開始。

5? 結(jié)論

（1） SHRIMP鋯石U-Pb年代學研究表明，東準噶爾阿舒達斯北一帶堿性花崗巖侵位結(jié)晶年齡為（319.3±2.5） Ma，形成于晚石炭世。

（2） 阿舒達斯一帶晚石炭世堿性花崗巖是烏倫古堿性花崗巖帶一部分，巖石地球化學和礦物組合具A型花崗巖特征。認為阿舒達斯北一帶晚石炭世堿性花崗巖由幔源巖漿底侵到富Nb下地殼，導致部分熔融，與熔融產(chǎn)物混合后經(jīng)陸殼物質(zhì)混染和結(jié)晶分異形成，屬后碰撞末期階段構(gòu)造環(huán)境巖漿活動產(chǎn)物，其形成標志著東準噶爾北緣造山階段的結(jié)束和板內(nèi)環(huán)境的開始。

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Alimujiang·Aihemaiti1，Gong Xiangkuan1，Li Xianyang2，Zheng Fei2，

Shang Mingliang2，Muzhapaer·Muhetaer1

（1.Xinjiang Key Laboratory for Geodynamic Processes and Metallogenic Prognosis of Central Asian Orogenic Belt，Xinjiang University; College of Geology and Mining Engineering， Urumqi， Xinjiang，830046，China; 2.Xinjiang Institute of Geological Survey， Urumqi， Xinjiang，830000，China）

Abstract： A large number of late Paleozoic granites are found around junggar basin ， it is closely related to the closure of the ancient Asian ocean and the process of land-land collision orogeny.? Geochronology and petrochemistry study of alkaline granites in the area of ashudas， northeastern margin of eastern Junggar . The crystal age of the alkaline granites was determined to be （319.3±2.5） Ma by the LA-ICP-MS zircon U-Pb determination in this area. The alkali granite is characterized by high SiO2（70.16%～75.64%）， high alkaline（Na2O+K2O=8.57%～10.15%）， low CaO（0.26%～0.73%）and low Al2O3（11.99%～14.07%）. It is enriched in light rare earth elements （LREE）， Rb， Ta， Zr， Hf， Th and depleted in Ba， Sr. The fractionation of the light and heavy rare earth elements is obvious（（La/Yb）N=3.07～6.77）， showing right dipping lines with strong negative Eu anomaly and obvious right-leaning. It also has extremely high zircon saturation temperature（873～918 ℃，average 894 ℃）， it shows the characteristics of typical A-type granite.The data presented here in conjunction with previously published data suggest that Ashudasi A-type granite has been formed by partial melting of the predominantly Nb-rich basalt in the lower crust， which was caused by mantle-derived magma underplating in a post-collision or intracontinental setting and influenced by crustal contamination and crystallization differentiation. Its formation marks the collision event in the northern margin of the East Junggar and the beginning of intraplate extensional environment.

Key words：? East Junggar; Geochemistry; SHRIMP zircon U-Pb dating; Late carboniferous; Alkali granite