張 宇, 唐名鷹, 崔霄峰, 何玉良, 董衛(wèi)東

(1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450001；2.河南省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001；3.山東省第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 日照 276826；4.河南省地質(zhì)科學(xué)研究所，河南 鄭州 450001)

0 引 言

昆侖造山帶作為我國(guó)西北地區(qū)重要的復(fù)雜構(gòu)造帶，前人對(duì)其進(jìn)行過(guò)大量的研究和綜述分析工作，在其內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多條蛇綠巖帶，認(rèn)為其具有多島洋的特征[1-4]。其中昆侖造山帶南側(cè)的蘇巴什蛇綠巖帶由于自然條件惡劣，導(dǎo)致研究工作較少且多集中在蛇綠巖帶內(nèi)部。2013年陜西省地質(zhì)調(diào)查院對(duì)蘇巴什蛇綠巖帶展開(kāi)系統(tǒng)研究，根據(jù)巖石地球化學(xué)特征認(rèn)為該蛇綠巖屬于E-MORB型，并通過(guò)對(duì)北側(cè)與蛇綠巖相關(guān)的沉積硅質(zhì)巖、硅質(zhì)灰?guī)r中采集的大量放射蟲(chóng)化石的研究，將其時(shí)代定為石炭紀(jì)—中二疊世[5]；計(jì)文化等根據(jù)其內(nèi)基性雜巖和基性火山巖低Ti、高K，大離子親石元素(LILF)相對(duì)于高強(qiáng)場(chǎng)元素(HFSE)更加富集，以及伴生有大量陸緣碎屑沉積巖等特征，綜合說(shuō)明該蛇綠巖形成于弧后盆地環(huán)境，屬于SSZ(Supra Subduction Zone)型蛇綠巖[6]；溫志剛等對(duì)其內(nèi)輝長(zhǎng)巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年研究，獲得其年齡為(352.7±3.0)Ma和(261.9±2.2)Ma，進(jìn)一步確定了該蛇綠巖的形成時(shí)代為早石炭世—中二疊世[7]。從上述工作來(lái)看，前人對(duì)蘇巴什蛇綠巖的研究多集中在蛇綠巖本身及北側(cè)配套的沉積巖層，對(duì)于其南側(cè)配套的火山巖研究較少，僅陜西省地質(zhì)調(diào)查院進(jìn)行了巖相學(xué)和主微量元素的相關(guān)研究。

本次研究依托“新疆西昆侖溫泉—獨(dú)尖山一帶1:5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目”，首次在蘇巴什蛇綠巖帶南側(cè)卡拉勒塔什群火山巖中采集了同位素樣品，并進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡和鋯石Lu-Hf同位素研究，所獲得的年齡、Hf同位素結(jié)果對(duì)確定卡拉勒塔什群火山巖的形成時(shí)代及構(gòu)造演化歷史具有重要意義，同時(shí)對(duì)討論其北側(cè)蘇巴什蛇綠混雜巖帶的構(gòu)造演化過(guò)程具有一定的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于青藏高原北緣，東、西昆侖結(jié)合部位，以阿爾金斷裂為界，北西側(cè)為蘇巴什蛇綠混雜巖帶，南東側(cè)為巴顏喀拉地塊沉積盆地[4,8-10]?？ɡ账踩褐饕植加诳ɡ啄具_(dá)坂南側(cè)至黃羊?yàn)┮粠В瑸?:25萬(wàn)伯力克幅區(qū)調(diào)時(shí)新建立的巖石地層單位，前人將其劃歸為二疊紀(jì)，但均未取得代表性的生物化石或有效的年齡數(shù)據(jù)。研究區(qū)內(nèi)卡拉勒塔什群主要分布在北部，呈北東東向展布，底部與蘇巴什構(gòu)造混雜巖帶、頂部與中二疊統(tǒng)黃羊嶺組均為斷層接觸(圖1)。

圖1 南蘇巴什大地構(gòu)造位置圖(a)(b)及地質(zhì)簡(jiǎn)圖(c)Fig.1 Tectonic framework(a)(b) and geological sketch (c) in southern Subashi area

研究區(qū)內(nèi)卡拉勒塔什群以大面積分布的中酸性和中基性火山巖為特征，其間夾雜多層(火山)沉積巖。根據(jù)火山噴發(fā)旋回及巖性組合可劃分為兩個(gè)巖組：下巖組主要巖性為玄武巖、基性凝灰?guī)r、基性凝灰質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖、千枚狀石英細(xì)砂巖、沉凝灰?guī)r、透閃石化巖等，巖性總體偏基性，顯微鏡下可見(jiàn)大量的綠簾石化；上巖組以出現(xiàn)偏酸性火山巖和凝灰質(zhì)砂巖為特征，主要巖性為硅化凝灰?guī)r、變凝灰質(zhì)中粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、變凝灰質(zhì)中粗粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、變質(zhì)酸性巖屑晶屑凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、絹云含粉砂質(zhì)板巖、絹云泥質(zhì)板巖等，各巖組之間均為斷層接觸。根據(jù)鋯石U-Pb定年結(jié)果，兩個(gè)巖組的上下關(guān)系并無(wú)時(shí)間關(guān)聯(lián)，僅代表空間上的分布位置。

2 巖相學(xué)特征

本次研究的樣品均為采自實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面和主干地質(zhì)路線的代表性新鮮巖石，其中對(duì)玄武巖、基性凝灰?guī)r以及變質(zhì)酸性凝灰?guī)r共計(jì)3件樣品進(jìn)行了主量和微量元素的分析測(cè)試。用于LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年和鋯石Lu-Hf同位素分析的樣品采自卡拉勒塔什群下巖組底部灰綠色蝕變玄武巖(PM012-U-Pb22，坐標(biāo)為N35°49′37″、E82°11′43″)、中部灰黑色英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r(3707-U-Pb01，坐標(biāo)為N35°49′33″、E82°12′03″)和上巖組中部深灰色變質(zhì)酸性晶屑凝灰?guī)r(3706-U-Pb01，坐標(biāo)為N35°49′18″、E82°12′22″)。其中，灰黑色英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r的鋯石U-Pb年齡僅測(cè)得4組有效數(shù)據(jù)，位于248～285 Ma之間，數(shù)據(jù)基數(shù)少且分布分散，綜合對(duì)比后，舍棄上述數(shù)據(jù)。根據(jù)鏡下觀察，剩余2組典型樣品巖石學(xué)特征如下：

灰綠色蝕變玄武巖：具變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為變余間隱結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2(a)和(b))。斑晶主要為斜長(zhǎng)石，但大部分被蝕變?yōu)榫G泥石、方解石和黝簾石，含量約60%；基質(zhì)為變余間隱結(jié)構(gòu)，大量分布隱晶-玻璃質(zhì)，局部見(jiàn)少量斜長(zhǎng)石微晶呈毛發(fā)狀，其集合體呈帚狀，斑晶和基質(zhì)礦物均無(wú)定向分布。

深灰色變質(zhì)酸性晶屑凝灰?guī)r：具變余凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由晶屑(45%)、巖屑(<10%)和填隙物(>45%)組成。晶屑主要成分為石英，巖屑多為砂巖巖屑，填隙物主要為脫?；鹕交一蚝骤F礦。鏡下觀察晶屑和填隙物出現(xiàn)明顯變形，定向明顯，與野外觀察一致(圖2(c)和(d))。

圖2 卡拉勒塔什群火山巖野外及鏡下照片F(xiàn)ig.2 Photographs and microphotographs of volcanic rocks in the Kalaletashi Group(a)蝕變玄武巖野外照片；(b)蝕變玄武巖鏡下照片(+)；(c)酸性晶屑凝灰?guī)r野外照片；(d)酸性晶屑凝灰?guī)r鏡下照片(+)；Pl.斜長(zhǎng)石；Cal.方解石；Zo.黝簾石；Qtz.石英

3 測(cè)試方法

用于鋯石U-Pb測(cè)年和鋯石Lu-Hf同位素分析樣品的破碎以及鋯石挑選、制靶、陰極發(fā)光(CL)圖像制備均在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成。鋯石微區(qū)原位U-Pb同位素年齡分析及Lu-Hf同位素分析均在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，分析儀器、分析方法及流程參閱參考文獻(xiàn)[11-12]。測(cè)定樣品的同位素比值及元素含量的計(jì)算、鋯石U-Pb年齡諧和圖的繪制和MSWD的計(jì)算參閱參考文獻(xiàn)[13]。Hf同位素分析儀器的運(yùn)行條件、詳細(xì)的分析流程見(jiàn)參考文獻(xiàn)[14]。本次實(shí)驗(yàn)外標(biāo)樣品91500的176Hf/177Hf測(cè)定結(jié)果與目前溶液法獲得的值在誤差范圍內(nèi)一致，為0.282 308。εHf(t)值的計(jì)算采用Blinchert等[15]推薦的球粒隕石值，虧損地幔模式年齡(tDM)的計(jì)算采用Griffin等[16]的推薦值。

3件樣品的元素地球化學(xué)測(cè)試在河南省地質(zhì)調(diào)查院實(shí)驗(yàn)室完成，其中主量元素分析在波長(zhǎng)色散X熒光光譜儀上完成，分析精度優(yōu)于10%；微量和稀土元素采用德國(guó)Finnigan-MAT公司生產(chǎn)的ELEMENT I(離子質(zhì)譜儀)測(cè)定，微量元素分析精度優(yōu)于10%，稀土元素分析精度優(yōu)于5%，分析方法及流程見(jiàn)參考文獻(xiàn)[17]。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年齡

酸性晶屑凝灰?guī)r(3706-U-Pb01)CL圖像(圖3)中鋯石多呈無(wú)色透明或略呈淺棕色的不規(guī)則狀和短柱狀，少量長(zhǎng)柱狀，粒徑介于100～200 μm之間，長(zhǎng)寬比多在2:1～1:1之間，多具窄的巖漿振蕩環(huán)帶，外部未見(jiàn)明顯變質(zhì)的增生邊。測(cè)試點(diǎn)位多選在振蕩環(huán)帶發(fā)育部位，樣品測(cè)試結(jié)果(表1)顯示，巖石Th/U比值為0.12～0.74，部分樣品落入變質(zhì)成因鋯石的Th/U比值范圍內(nèi)，但是主體顯示巖漿鋯石特征。

蝕變玄武巖(PM012-U-Pb22)CL圖像(圖3)中鋯石多呈無(wú)色透明或略呈淺棕色的不規(guī)則狀，少量短柱狀，粒徑介于50～100 μm之間，不具震蕩環(huán)帶，少量可見(jiàn)不明顯環(huán)帶。測(cè)試點(diǎn)位多選在中心，個(gè)別為了避開(kāi)繼承鋯石選擇邊部。樣品測(cè)試結(jié)果(表1)顯示，巖石Th/U比值為0.47～1.07，少量為0.05～0.17，普遍大于變質(zhì)成因鋯石的Th/U比值(0.002～0.320)，綜合以上特征，鋯石為典型的基性巖漿成因鋯石。

圖3 卡拉勒塔什群火山巖鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像及年齡Fig.3 Zircon cathodoluminescence (CL) images and ages of volcanic rocks in the Kalaletashi Group

樣品3706-U-Pb01選擇了24顆鋯石進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年，所得數(shù)據(jù)校正后有效測(cè)點(diǎn)為15個(gè)(表1)，鋯石表面年齡數(shù)據(jù)均位于諧和線及附近(圖4)，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(284.2±1.6) Ma。樣品PM012-U-Pb22選擇了23個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年，所得數(shù)據(jù)校正后有效測(cè)點(diǎn)為10個(gè)(表1)，鋯石表面年齡數(shù)據(jù)均位于諧和線及其附近(圖4)，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(262.6±2.0) Ma。

圖4 卡拉勒塔什群火山巖鋯石U-Pb諧和圖((a)(c))和年齡加權(quán)平均值分布圖((b)(d)) Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagrams ((a) (c)) and weighted average age ((b) (d)) histograms of volcanic rocks in theKalaletashi Group

表1 卡拉勒塔什群火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果

4.2 巖石地球化學(xué)特征

4.2.1 主量元素

本次研究共獲得卡拉勒塔什群3件火山巖樣品的地球化學(xué)數(shù)據(jù)(表2)，綜合《1:25萬(wàn)伯力克幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》中火山巖數(shù)據(jù)(表2中樣號(hào)前標(biāo)“#”)[5]，按SiO2含量巖石可劃分為2類：(1)基性火山巖，SiO2含量為45.64%～51.45%，Al2O3含量為15.14%～16.16%，MgO含量為3.54%～7.33%，TiO2含量為1.40%～2.93%，K2O含量為0.24%～0.56%；(2)酸性火山巖，SiO2含量為66.77%，Al2O3含量為13.90%，MgO含量為1.28%，Na2O含量為3.94%，K2O含量為1.90%，A/CNK為0.84。火山巖樣品MgO含量(1.28%～7.54%)和Mg#(0.26～0.44)較低，上述情況一般表明火山巖系的母巖漿經(jīng)歷了分離結(jié)晶作用，局部可能與下地殼部分熔融產(chǎn)物混合[17-18]；但由于基性火山巖中MgO等含量變化與SiO2含量變化相關(guān)性差，難以直接指示母巖漿在分離結(jié)晶過(guò)程中礦物的變化情況，且該套火山巖地層緊挨蛇綠混雜巖分布，受到一定程度的蝕變，且變形強(qiáng)烈，活動(dòng)性強(qiáng)的大離子親石元素K、Na、Cs、Rb、Sr和Ba等容易活化轉(zhuǎn)移。鑒于此，在討論巖石類型、巖石成因和構(gòu)造環(huán)境時(shí)，主要采用不活潑的高場(chǎng)強(qiáng)元素。

表2 卡拉勒塔什群火山巖主量(%)、微量(10-6)及稀土元素(10-6)分析結(jié)果

在Nb/Y-Zr/TiO2圖解(圖5(a))中，英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r(3707-U-Pb01)落在玄武安山巖區(qū)，蝕變玄武巖(PM012-U-Pb22)落在安山巖區(qū)，酸性晶屑凝灰?guī)r(3706-U-Pb01)落入流紋巖+英安巖區(qū)。在火成巖的AFM圖解(圖5(b))中，蝕變玄武巖、英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r落入拉斑玄武巖系列，酸性晶屑凝灰?guī)r落入鈣堿性系列。K2O-SiO2圖解(圖5(c))顯示，蝕變玄武巖屬于低鉀拉斑系列，酸性晶屑凝灰?guī)r和英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r屬于鈣堿性系列。綜合來(lái)看，基性火山巖屬鈣堿性-拉斑玄武巖系列，酸性火山巖屬于鈣堿性系列。

圖5 卡拉勒塔什群火山巖Nb/Y-Zr/TiO2判別圖解(a)、AFM圖解(b)和SiO2-K2O圖解(c)Fig.5 Nb/Y-Zr/TiO2(a), AFM (b), and SiO2-K2O (c) diagrams of volcanic rocks in the Kalaletashi Group1.輝長(zhǎng)巖(亞堿性玄武巖); 2.閃長(zhǎng)巖/輝長(zhǎng)巖(安山巖、玄武巖); 3.閃長(zhǎng)巖(安山巖); 4.花崗閃長(zhǎng)巖(流紋英安巖、英安巖); 5.花崗巖(流紋巖); 6.堿流巖、白堿流巖; 7.響巖; 8.粗面巖; 9.二長(zhǎng)巖(粗面巖); 10.輝長(zhǎng)巖(堿性玄武巖); 11.碧玄巖、霞石巖；數(shù)據(jù)D137/1、D138/3、D140/1、D139/1、D138/1據(jù)文獻(xiàn)[5]

4.2.2 稀土和微量元素

酸性火山巖和基性火山巖顯示了明顯不同的稀土元素組成特征?；曰鹕綆r的REE值介于46.01×10-6～167.99×10-6之間，LREE/HREE比值在1.64～2.90之間，(La/Yb)N值為0.79～1.89，表明輕、重稀土元素分餾微弱，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分型式整體呈平坦曲線(圖6(a))。(La/Sm)N=0.71～1.11，(Gd/Yb)N=0.9～1.1，指示輕稀土和重稀土元素內(nèi)部也未發(fā)生明顯的分餾作用，有弱的正銪異常(δEu=0.84～1.11)。酸性火山巖的REE值為87.85×10-6，LREE/HREE比值為9.27，(La/Yb)N值為9.92，表明輕、重稀土元素之間出現(xiàn)明顯的分餾，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分型式整體呈右傾曲線(圖6(a))。(La/Sm)N=4.66，輕稀土元素內(nèi)部發(fā)生了明顯的分餾；(Gd/Yb)N=1.47，指示重稀土元素內(nèi)部無(wú)明顯分餾，有弱的負(fù)銪異常(δEu=0.81)。

在稀土元素的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(圖6(a))上，基性火山巖稀土配分模式接近大洋拉斑玄武巖，這表明玄武巖、英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r源于地幔[19]。酸性火山巖輕稀土元素配分曲線向右陡傾，重稀土配分曲線相對(duì)平坦，輕重稀土分異明顯，與島弧火山巖相似，具弱負(fù)銪異常，表明巖漿演化過(guò)程中斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用不明顯。

微量元素MORB標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(6(b))顯示火山巖樣品中相對(duì)富集K、Rb、Ba、Ce、Sm和Hf等元素，虧損Sr、Ta、Nb和Ti等元素，酸性火山巖由于結(jié)晶分異作用還虧損P和Zr，總體顯示出島弧火山巖的微量元素組成特征，巖石中高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)和大離子親石元素(LILE)之間出現(xiàn)解耦現(xiàn)象，指示在成巖過(guò)程中有殼源物質(zhì)的加入。

4.3 鋯石Lu-Hf同位素

通過(guò)對(duì)3706-U-Pb01、PM012-U-Pb22有效測(cè)年樣品的鋯石原位Hf同位素分析(表3)，測(cè)得樣品PM012-U-Pb22的176Hf/177Hf值變化于0.282 469～0.282 755之間，εHf(t)值為-5.07～4.95，二階段的Hf的同位素模式年齡在0.98～1.61 Ga之間。樣品3706-U-Pb01的數(shù)據(jù)可分為具有明顯差別的兩組，第一組的176Hf/177Hf值變化于0.282 381～0.282 728之間，εHf(t)值為-7.76～3.78，顯示出較大的不均一性，二階段的Hf的同位素模式年齡在1.07～1.80 Ga之間；第二組的176Hf/177Hf值變化于0.282 850～0.282 965之間，εHf(t)值為8.26～12.45，二階段的Hf的同位素模式年齡在0.51～0.78 Ga之間。

表3 卡拉勒塔什群火山巖鋯石原位Lu-Hf 同位素組成

5 討 論

5.1 巖石形成時(shí)代

本次獲得蘇巴什地區(qū)卡拉勒塔什群酸性晶屑凝灰?guī)r的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(284.2±1.6)Ma，蝕變玄武巖的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(262.6±2.0) Ma，表明卡拉勒塔什群形成時(shí)代為早—中二疊世。

5.2 巖漿源區(qū)特征

蘇巴什地區(qū)卡拉勒塔什群火山巖具有低鈦(平均1.21%)、富鋁(平均14.6%)、富鈉(平均3.49%)和富鐵(平均9.24%)的特征，樣品中D137/1和D138/3具有酸性火山巖特征，其余具中基性火山巖特征，巖石定名的差異與后期巖石蝕變有關(guān)。酸性火山巖的Nd/Th比值為1.92～4.10，與地殼比值(Nd/Th≈3)相當(dāng)[20]，La/Nb比值為2.52～3.39，大于地殼混染程度低的巖石響應(yīng)值(La/Nb<1)[21]，表明酸性火山巖主要源于地殼，但發(fā)生了混染作用。中基性火山巖的Nd/Th比值為8.91～13.76，僅英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r比值為24.27，大部分小于幔源巖石(Nd/Th>15)[18]；但La/Nb比值為0.39～2.28，大部分大于地殼混染程度低的巖石響應(yīng)值(La/Nb<1)[21]，表明物質(zhì)來(lái)源為地幔，但加入了一定的地殼物質(zhì)。樣品中虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Ta、Nb和Ti等，亦指示成巖過(guò)程中有殼源物質(zhì)的加入。

本次測(cè)得的卡拉勒塔什群酸性晶屑凝灰?guī)r(3706-U-Pb01)和蝕變玄武巖(PM012-U-Pb22)均具有適當(dāng)虧損的Hf同位素特征。在t-εHf(t)圖解(圖7)中，蝕變玄武巖(PM012-U-Pb22)測(cè)點(diǎn)僅6號(hào)點(diǎn)明顯位于球粒隕石演化線以下，其余均位于球粒隕石附近和虧損地幔同位素Hf演化線之下，εHf(t)值位于-0.15～4.95之間，表明巖漿源于地幔，在巖漿噴發(fā)過(guò)程中混入了部分地殼物質(zhì)并導(dǎo)致Hf同位素相對(duì)弱虧損。

圖7 卡拉勒塔什群火山巖鋯石U-Pb年齡和εHf(t)相關(guān)圖Fig.7 Zircon U-Pb age and εHf(t) diagram of volcanic rocks in the Kalaletashi Group

酸性晶屑凝灰?guī)r(3706-U-Pb01)表現(xiàn)為差異明顯的兩組。第一組測(cè)點(diǎn)僅8號(hào)點(diǎn)位于球粒隕石演化線以下，其余均位于球粒隕石和虧損地幔同位素Hf演化線之間，εHf(t)值位于0.94～3.78之間，二階段的Hf的同位素模式年齡在去除8號(hào)點(diǎn)后為1.07～1.25 Ga；第二組測(cè)點(diǎn)均位于球粒隕石和虧損地幔同位素Hf演化線之間，εHf(t)值為8.26～12.45，二階段的Hf的同位素模式年齡為0.51～0.78 Ga。上述結(jié)果表明，酸性晶屑凝灰?guī)r物質(zhì)來(lái)源為古老地殼和新生地殼物質(zhì)熔融后的混合物，其中古老地殼物質(zhì)Hf同位素相對(duì)富集，但有少許新生物質(zhì)的加入，模式年齡相對(duì)古老，新生地殼物質(zhì)Hf相對(duì)虧損，模式年齡較年輕。

5.3 構(gòu)造環(huán)境分析及與蛇綠構(gòu)造混雜巖帶的關(guān)系

上文中已述及蘇巴什南部卡拉勒塔什群火山巖的巖石地球化學(xué)特征屬拉斑玄武巖和鈣堿性玄武巖兩個(gè)巖石系列，稀土元素配分曲線和微量元素MORB標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖也相應(yīng)地顯示了兩種巖石系列具有不同的元素組成特征，但均具有明顯的弧火山巖的地球化學(xué)特征。在Hf/3-Th-Ta三角圖解(圖8(a))上[22]，全部投入火山弧玄武巖中。微量元素對(duì)比值(Th/Yb和Ta/Yb)對(duì)分離結(jié)晶作用不敏感，其投圖結(jié)果(圖8(b))表明[23]，基性火山巖投入大洋島弧玄武巖區(qū)，酸性火山巖則投入活動(dòng)大陸邊緣玄武巖區(qū)。綜上所述，早二疊世卡拉勒塔什群火山巖的構(gòu)造環(huán)境為島弧環(huán)境。

圖8 卡拉勒塔什群火山巖Th-Ta-Hf/3(a)和Ta/Yb-Th/Yb(b)判別圖解(數(shù)據(jù)D137/1、D138/3、D140/1、D139/1、D138/1據(jù)文獻(xiàn)[5])Fig.8 Th-Ta-Hf/3 (a) and Ta/Yb-Th/Yb (b) discrimination diagrams of volcanic rocks in the Kalaletashi Group (data of D137/1, D138/3, D140/1, D139/1 and D138/1 from reference [5])

莫宣學(xué)等對(duì)三江地區(qū)的蛇綠巖進(jìn)行研究時(shí)，認(rèn)為島弧火山巖與蛇綠巖具有一定的成對(duì)性關(guān)系，主要由形成時(shí)間上的相關(guān)性、空間上的共生、弧火山巖的穿弧成分極性和弧內(nèi)巖石構(gòu)造單元的空間配置等來(lái)判定[24-27]。結(jié)合卡拉勒塔什群火山巖與蘇巴什蛇綠混雜巖研究認(rèn)為：(1)卡拉勒塔什群火山巖鋯石U-Pb年齡為(262.6±2.0)～(284.2±1.6) Ma，形成于早—中二疊世。已有的時(shí)代依據(jù)表明，蘇巴什蛇綠構(gòu)造混雜巖帶形成時(shí)間為石炭紀(jì)—中二疊世[4,6,28]，同時(shí)結(jié)合蛇綠構(gòu)造混雜巖帶與卡拉勒塔什群接觸部位發(fā)育的深綠色輝長(zhǎng)輝綠巖，其鋯石U-Pb年齡為(283.9±1.3) Ma(未公開(kāi)數(shù)據(jù))，在時(shí)間上顯示火山巖相關(guān)的巖漿滯后于蛇綠構(gòu)造混雜巖的現(xiàn)象，而這種滯后性恰好是古特提斯洋向北俯沖消亡過(guò)程中形成島弧火山巖的最好例證[29]。(2)卡拉勒塔什群火山巖上巖組中段酸性晶屑凝灰?guī)r的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(284.2±1.6) Ma，下巖組底部蝕變玄武巖的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(262.6±2.0)Ma，在考慮地層倒轉(zhuǎn)的情況下，火山巖由老到新為酸性-中基性-基性的連續(xù)巖漿演化序列，指示為洋陸俯沖不同階段連續(xù)演化的產(chǎn)物，而且卡拉勒塔什群島弧火山巖與蘇巴什蛇綠構(gòu)造混雜巖帶在空間上共生，為南北相鄰。(3)基性火山巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式接近大洋拉斑玄武巖，微量元素特征總體顯示島弧火山巖的特征，且大離子親石元素(LILE)相對(duì)于高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)富集，與蘇巴什蛇綠構(gòu)造混雜玄武巖等基性火山巖基本一致，表明兩者在地球化學(xué)上具有一定的同源關(guān)系。

綜上所述，卡拉勒塔什群地球化學(xué)特征為L(zhǎng)ILE相對(duì)富集、HFSE相對(duì)虧損，具有典型的島弧火山巖特征[25]；加上蘇巴什蛇綠構(gòu)造混雜巖內(nèi)發(fā)育的硫磺達(dá)坂砂巖組深水復(fù)理石建造，其與蛇綠混雜巖帶的成對(duì)性關(guān)系及造山帶溝-弧-盆體系構(gòu)造格局，表明蘇巴什洋盆由南向北的俯沖極性[30-33]，進(jìn)一步說(shuō)明蘇巴什蛇綠構(gòu)造混雜巖在空間上不大可能形成于弧后盆地構(gòu)造背景，而更可能形成于島弧偏向于海溝的弧前盆地構(gòu)造背景，其蛇綠構(gòu)造混雜巖內(nèi)基性巖石類型應(yīng)以E-MORB型為主，部分為VAB型。

6 結(jié) 論

(1)卡拉勒塔什群酸性晶屑凝灰?guī)r、蝕變玄武巖中LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年分別獲得的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(284.2±1.6) Ma和(262.6±2.0) Ma，表明研究區(qū)卡拉勒塔什群火山巖形成于早—中二疊世。

(2)卡拉勒塔什群火山巖具有低鈦、富鋁、富鈉、富鐵的特征，并富集大離子親石元素K、Rb、Ba和虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Sr、Ta、Nb、Ti等。其中，基性火山巖屬鈣堿性-拉斑玄武巖系列，Nd/Th值大部分小于幔源巖石，且La/Nb值部分大于地殼混染程度低的巖石響應(yīng)值。巖石稀土配分模式接近大洋拉斑玄武巖，表現(xiàn)為地幔物質(zhì)來(lái)源，但加入了地殼組分。酸性火山巖屬于鈣堿性系列，Nd/Th值與地殼比值相當(dāng)，La/Nb值大于地殼混染程度低的巖石響應(yīng)值，且相對(duì)于基性巖石，相對(duì)虧損P和Zr元素，表現(xiàn)為地殼物質(zhì)來(lái)源，但受到了地幔的混染?？ɡ账踩嚎傮w地球化學(xué)特征表現(xiàn)為島弧環(huán)境特征。

(3)鋯石Hf同位素測(cè)試結(jié)果顯示，基性火山巖的εHf(t)值在去除明顯地殼來(lái)源點(diǎn)號(hào)后位于-0.15～4.95之間，指示巖漿來(lái)源為地幔，在巖漿噴發(fā)過(guò)程中混入了部分地殼物質(zhì)導(dǎo)致Hf同位素相對(duì)弱虧損。酸性火山巖去除明顯地殼來(lái)源點(diǎn)號(hào)后表現(xiàn)為差異明顯的兩組，第一組εHf(t)值位于0.94～3.78之間，二階段的Hf的同位素模式年齡為1.07～1.25 Ga；第二組εHf(t)值位于8.26～12.45之間，二階段的Hf的同位素模式年齡為0.51～0.78 Ga，表明酸性火山巖物質(zhì)來(lái)源為古老地殼和新生地殼物質(zhì)熔融后的混合物。

(4)卡拉勒塔什群島弧火山巖與北側(cè)蘇巴什蛇綠構(gòu)造混雜巖帶在形成時(shí)代、巖石構(gòu)造單元的空間配置以及基性巖地球化學(xué)特征等方面均表現(xiàn)成對(duì)性關(guān)系，與蘇巴什蛇綠構(gòu)造混雜巖帶北側(cè)發(fā)育的硫磺達(dá)坂砂巖組弧前復(fù)理石建造共同構(gòu)成造山帶溝-弧-盆體系構(gòu)造格局，表明蘇巴什洋盆由南向北的俯沖極性，說(shuō)明蘇巴什蛇綠構(gòu)造混雜巖形成于島弧偏向于海溝的弧前盆地構(gòu)造背景，其蛇綠構(gòu)造混雜巖內(nèi)基性巖石類型以E-MORB型為主。

致謝：野外工作得到新疆有色地質(zhì)勘查局704隊(duì)金紅帥工程師的幫助；中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在鋯石測(cè)年、Lu-Hf同位素測(cè)定方面給予具體指導(dǎo)；審稿專家和編輯對(duì)論文提出了寶貴的修改建議。謹(jǐn)此表示誠(chéng)摯的謝意！