邸曉辰 楊晨

摘? ?要：新疆西準(zhǔn)噶爾阿爾木強(qiáng)地區(qū)發(fā)育有較豐富的古生代火山巖序列，對(duì)構(gòu)建該地區(qū)古生代構(gòu)造演化格局具重要科學(xué)意義。布魯克其組火山巖主要為一套中基性火山巖，據(jù)LA-ICP-MS鋯石原位U-Pb測(cè)年結(jié)果，鋯石U-Pb年齡為（468±49） Ma，時(shí)代為中奧陶世。地球化學(xué)特征表明，布魯克其組火山巖富集大離子親石元素Ba，U，相對(duì)虧損Nb，Ta等元素，具富鋁特征，屬鈣堿性系列巖石。該組火山巖輕稀土相對(duì)富集、重稀土相對(duì)平坦，與俯沖帶火山巖富鋁特征一致，具典型島弧火山巖特征，總體構(gòu)造背景與俯沖造山作用有關(guān)。

關(guān)鍵詞：西準(zhǔn)噶爾;布魯克其組;中奧陶世;地球化學(xué);鋯石U-Pb年齡

西準(zhǔn)噶爾阿爾木強(qiáng)地區(qū)布魯克其組火山巖位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地西北緣沙爾布爾提山西段，準(zhǔn)噶爾西北緣，地處西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊交匯處，為中亞造山帶關(guān)鍵部位[1-2]。研究區(qū)構(gòu)造位置處于準(zhǔn)噶爾弧盆系、謝米斯臺(tái)-庫(kù)蘭卡茲干古生代復(fù)合島弧帶內(nèi)[3]。本文選取區(qū)域內(nèi)奧陶紀(jì)布魯克其組火山巖為研究對(duì)象，通過收集資料、野外實(shí)際工作，對(duì)布魯克其組火山巖巖石學(xué)、同位素地質(zhì)年代學(xué)、巖石地球化學(xué)進(jìn)行研究，對(duì)該組形成環(huán)境及物質(zhì)來源進(jìn)行總結(jié)，對(duì)大地構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行探討，為進(jìn)一步研究該地區(qū)構(gòu)造演化提供科學(xué)證據(jù)。

1? 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾弧盆系、謝米斯臺(tái)-庫(kù)蘭卡茲干古生代復(fù)合島弧帶內(nèi)，屬北準(zhǔn)噶爾地層分區(qū)額敏-伊吾地層小區(qū)[4]。區(qū)內(nèi)火山作用強(qiáng)烈，火山巖主要發(fā)育于古生代地層中。奧陶紀(jì)主要為布魯克其組中基性熔巖-火山角礫巖-火山碎屑巖組合。該組火山巖地表呈似層狀產(chǎn)出，出露寬4～10 km，長(zhǎng)約8 km，呈團(tuán)塊狀產(chǎn)出，空間形態(tài)呈“L”型（圖1）。巖體分上下兩段，二者間呈斷層或整合接觸關(guān)系，下段為一套火山碎屑巖夾熔巖組合，上段為一套中基性火山巖、火山角礫巖夾火山碎屑巖組合，與其密切共生的有火山集塊巖、凝灰?guī)r、含角礫凝灰熔巖等，阿爾木強(qiáng)銅礦就產(chǎn)出于該套地層中[5]。布魯克其組南部與下二疊統(tǒng)卡拉崗組呈斷層接觸，北部被文洛克統(tǒng)（中志留統(tǒng)）沙爾布爾組不整合覆蓋，野外基巖出露良好，斷層和褶皺較發(fā)育。

2? 巖石學(xué)特征

布魯克其組火山巖巖性較復(fù)雜，地表主要為灰褐色安山玢巖、安山巖、安山質(zhì)火山角礫巖、火山集塊巖等，沉積夾層中可見青灰色砂礫巖、凝灰質(zhì)砂巖、豹皮灰?guī)r等（圖2-a～d），主要巖性巖石學(xué)特征如下：

安山玢巖? 斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。地表巖石風(fēng)化破碎嚴(yán)重，節(jié)理不發(fā)育，硅化較發(fā)育，巖石風(fēng)化面呈灰褐色。斑晶主要為斜長(zhǎng)石和少量角閃石，斜長(zhǎng)石呈灰白色半自形，粒徑0.4～20 mm，含量約15%，角閃石，呈長(zhǎng)柱狀，灰綠色，含量約3%。少量斜長(zhǎng)石鉀化，呈灰紅色。

青灰色安山巖? 呈灰色，斑晶為自形和半自形板狀中長(zhǎng)石，含量20%，中長(zhǎng)石微顯環(huán)帶結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)石表面有次生細(xì)粒綠簾石?；|(zhì)為細(xì)板條狀中長(zhǎng)石，定向分布，組成交織結(jié)構(gòu)，含量43%。長(zhǎng)石間有玻璃質(zhì)，含量25%，玻璃質(zhì)脫玻蝕變?yōu)榫G泥石和少量方解石。玻璃質(zhì)間有半自形粒狀磁鐵礦，含量6%。巖石中杏仁構(gòu)造為不規(guī)則圓形和橢圓形，杏仁構(gòu)造由綠泥石和方解石充填。沿巖石裂隙有方解石脈，脈寬0.1 mm。

安山質(zhì)火山角礫巖? 由安山巖組成，具斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具交織結(jié)構(gòu)，少量碳酸鹽化。角礫間有安山巖巖屑及方解石。方解石呈脈狀充填于角礫間，方解石為火山熱液充填。

英安質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r? 淺灰綠色蝕變英安巖質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r，蝕變晶屑玻屑凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石由碎屑、膠結(jié)物組成。碎屑主要由玻屑組成，少量晶屑、巖屑。巖屑由安山巖組成，具強(qiáng)高嶺土化。晶屑主要由斜長(zhǎng)石組成，具高嶺土化，少量暗色礦物晶屑，具強(qiáng)暗化。從外形看為角閃石。玻屑呈長(zhǎng)條狀、弓狀、弧面棱角狀，已脫玻蝕變，由隱晶長(zhǎng)英質(zhì)組成。膠結(jié)物火山灰已蝕變，由綠泥石組成。

青灰色砂礫巖? 砂礫結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。地表巖石風(fēng)化破碎嚴(yán)重，節(jié)理不發(fā)育，巖石風(fēng)化面呈灰褐色，礫石成分較復(fù)雜，主要為安山巖、安山玢巖和凝灰?guī)r，粒徑5～8 cm。巖石為鈣質(zhì)膠結(jié)，含有長(zhǎng)石和石英等粗砂粒。

3? 制樣及分析方法

用于LA-ICP-MS（激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜）鋯石U-Pb測(cè)年樣品為阿爾木強(qiáng)地區(qū)曼吉一帶布魯克其組組安山巖。野外采集6件樣品進(jìn)行全巖分析，選取新鮮安山巖樣品進(jìn)行鋯石U-Pb測(cè)年。采樣位置為區(qū)內(nèi)新鮮基巖露頭，采集的樣品避開區(qū)內(nèi)接觸帶、蝕變帶及斷裂構(gòu)造破碎帶，所采樣品受蝕變作用程度較低，不含安山巖典型的氣孔構(gòu)造及杏仁體。 鋯石U-Pb測(cè)年在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心完成測(cè)試。LA-ICP-MS鋯石原位U-Pb定年在西安地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成，主量元素分析在新疆地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局中心實(shí)驗(yàn)室采用X射線熒光光譜儀（XRF）進(jìn)行測(cè)定，稀土和微量元素在新疆地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局中心實(shí)驗(yàn)室采用等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行測(cè)定。具體儀器參數(shù)、樣品制備方法、分析流程及數(shù)據(jù)處理方法參考實(shí)驗(yàn)室官方文獻(xiàn)。

4? 巖石地球化學(xué)特征

4.1? 主量元素地球化學(xué)特征

研究區(qū)布魯克其組火山巖中共采集6件全巖分析樣品，分析結(jié)果見表1。CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物成份見表2。

布魯克其組火山巖SiO2含量51.68%～53.5%，平均52.85%， Al2O3含量14.48%～17.85%，平均16.72%。

全堿（K2O+Na2O）含量較高，為3.9%～6.46%，平均5.01%，高于N-MORB的2.51%。TiO2含量偏低，為0.62%～1.07%，平均0.89。MORB平均1.5%、洋島堿性玄武巖值TiO2=2.63%，大陸溢流玄武巖值TiO2=1%[5]。MgO含量較低，為1.82%～3.01%，平均2.27%，反映巖漿經(jīng)一定的結(jié)晶分異作用。CaO含量6.54%～10.63%，平均8.49%。P2O5含量較低，為0.14%～0.34%，平均0.21%。與同類巖石相比，布魯克其組Al2O3、CaO和全堿含量偏高，TiO2含量偏低，其他含量略低或相當(dāng)，反映該組火山巖在火山活動(dòng)各階段巖石成分的演化特征。在K2O-SiO2判別圖中（圖3），布魯克其組火山巖6件樣品均落于鈣堿性-低鉀（拉斑）巖石系列區(qū)域。Al2O3含量14.48%～17.85%，說明該組巖石富鋁，與俯沖帶火山巖富鋁特征一致[6]。火山巖TAS圖解中（圖3），樣品均落入S2區(qū)域（玄武質(zhì)粗面安山巖區(qū)），與K2O-SiO2圖解結(jié)果基本吻合。

4.2? 微量元素和稀土元素地球化學(xué)特征

布魯克其組火山巖微量元素豐度值見表3，稀土元素含量值見表4。

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上（圖4-a），所有樣品相對(duì)富集大離子親石元素Ba，U等，相對(duì)虧損Nb，Ta。樣品La/Nb比值為1.97～6.2，Ba/La比值為11.84～45.51，與N-MORB相比明顯偏高，指示其地幔源區(qū)受到流體影響，顯示俯沖帶火山典型特征[6]。

布魯克其組火山巖稀土總量∑REE為52.42×10-6～76.92×10-6，∑LREE為36.30×10-6～62.90×10-6，∑HREE

為12.25×10-6～20.22×10-6，w（LREE）/w（HREE）=2.25～5.13，（La/Yb）N比值變化為1.97～6.20，表明輕重稀土間分異明顯[7]。稀土元素分布型式表現(xiàn)為輕稀土相對(duì)富集、重稀土相對(duì)平坦的右傾斜式。其相似斜率和近于平行的曲線特征，表明本組樣品屬同源巖漿演化形成的火山巖（圖4-b）[8]。

5? 年代學(xué)特征

5.1? LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡

LA-ICP-MS鋯石原位U-Pb定年時(shí)，為避免鋯石內(nèi)部裂隙及包裹體影響，選擇鋯石晶形較好，內(nèi)部較干凈，環(huán)帶相對(duì)清晰的鋯石進(jìn)行測(cè)定。陰極發(fā)光圖像顯示，鋯石環(huán)帶寬而稀疏，且清晰，表明為典型巖漿鋯石[9]。樣品中分選出的安山巖鋯石呈長(zhǎng)柱狀，晶形自形至半自形，晶面整潔光滑，無裂紋。晶體長(zhǎng)100～200 μm，寬50～70 μm，長(zhǎng)寬比為2∶1～3∶1。陰極發(fā)光圖像為典型巖漿振蕩環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)（圖5），屬巖漿結(jié)晶產(chǎn)物。測(cè)得年齡為（468±49） Ma（LA-ICP-MS）（圖5，表5），時(shí)代為中奧陶世。

5.2? 古生物學(xué)特征

布魯克其組沉積巖夾層中發(fā)現(xiàn)少量腹足類、腕足類和三葉蟲化石（圖6）。其中17JS-HS-23-1號(hào)樣品，經(jīng)鑒定為三葉蟲Remopleurides qilangensis Zhang（其浪漿肋蟲），時(shí)代為中奧陶世;Dinorthis cf.flabellulum Sowerby（扇形恐正形貝（相似種）），時(shí)代為奧陶紀(jì);17JS-HS-23-2號(hào)樣品，經(jīng)鑒定為腕足類Orthis sp.（正形貝（相似種）），時(shí)代為奧陶紀(jì);17JS-HS-24-1號(hào)樣品，經(jīng)鑒定為腕足類Lingulella sp.（小舌形貝（未定種）），時(shí)代為寒武—奧陶紀(jì);17JS-HS-24-2號(hào)樣品，經(jīng)鑒定為腹足類Maclurites basitawuensis Qiao（巴斯塔烏馬氏螺），時(shí)代為中奧陶世。據(jù)1∶20萬托斯特幅（L-45-Ⅸ）報(bào)告成果，布魯克其組灰?guī)r夾層中發(fā)現(xiàn)三葉蟲Remopleusrides、Sphaerexochus sp.、Illaenus sp.，珊瑚Primitiphyllum？sp.，腕足類Plectocamara sp.、Parallelelasma？ sp.、Plectambonites？ sp.，上述化石是我國(guó)或國(guó)外中晚奧陶世常見分子，珊瑚化石是中晚奧陶世常見屬，腕足類化石是國(guó)外中奧陶世常見屬[10]。

綜上所述，本次工作所采集的有鑒定意義的宏體化石，指示該組時(shí)代為奧陶紀(jì)，以中—晚奧陶世為主。據(jù)本次調(diào)查獲得的巖石組合、沉積環(huán)境、層序特征和同位素年齡值，認(rèn)為該套地層時(shí)代為中奧陶世。

6? 構(gòu)造環(huán)境分析

阿爾木強(qiáng)地區(qū)布魯克其組巖石組合主要為一套中基性火山巖、火山角礫巖夾火山碎屑巖組合，巖性主要為安山玢巖、安山巖、安山質(zhì)火山角礫巖、砂巖、砂礫巖、灰?guī)r等。巖石地球化學(xué)分析結(jié)果表明，布魯克其組火山巖樣品為堿性-亞堿性系列。輕重稀土分異較明顯，相對(duì)富集大離子親石元素Ba，U等，相對(duì)虧損Nb，Ta。地殼重熔或富Nb，Ta礦物的結(jié)晶分異可能是造成Nb，Ta虧損的原因[11]。在玄武巖TFe/MgO-TiO2成因圖解中（圖7），樣品均落在IAT區(qū)域（島弧拉斑玄武巖區(qū)）;在Ta/Hf-Th/Hf圖解中（圖7），樣品均落在陸緣島弧與大洋島弧玄武巖區(qū)。結(jié)合主微量元素分布特征，我們認(rèn)為構(gòu)造環(huán)境為火山島弧海環(huán)境。

該組巖性組合上部主要為安山玢巖、安山巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖、集塊巖夾陸源碎屑巖，下部為火山碎屑巖夾熔巖組合，主要為一套淺海相火山碎屑巖組合，主要是凝灰質(zhì)雜砂巖、鈣質(zhì)砂巖，碎屑粒度較粗，分選性較差，磨圓度差，表明為快速堆積形成。該組局部夾有豹皮灰?guī)r，含少量腕足類、雙殼類化石，所采集化石門類主要為底棲生物，生活環(huán)境為淺海，指示該組沉積環(huán)境為水動(dòng)力變化不大的濱-淺海環(huán)境。該段從底到頂，巖石顏色由深變淺，說明沉積環(huán)境由還原到氧化，海水由深到淺。推測(cè)該組沉積環(huán)境應(yīng)為濱-淺海相，為海退型沉積。巖石巖性特征顯示，火山活動(dòng)具增強(qiáng)趨勢(shì)，受加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，島弧活動(dòng)逐漸增強(qiáng)[12。

綜上所述，研究區(qū)出露的布魯克其組火山巖以堿性-亞堿性系列為主，相對(duì)富集大離子親石元素Ba，U，相對(duì)虧損Nb，Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素，具島弧火山巖特征。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征及構(gòu)造環(huán)境判別圖解，認(rèn)為布魯克其組火山巖形成于活動(dòng)大陸邊緣島弧帶的構(gòu)造環(huán)境，總體構(gòu)造背景與俯沖造山作用有關(guān)[13]。

7? 結(jié)論

（1） 布魯克其組火山巖主要為一套中基性熔巖、火山角礫巖夾火山碎屑巖組合，巖性以火山熔巖為主，次為火山碎屑巖，主要為安山玢巖、安山巖、安山質(zhì)火山角礫巖、火山集塊巖等。巖石地球化學(xué)特征表明，該組火山巖具富鋁特征，屬鈣堿性-亞堿性系列巖石，富集輕稀土和大離子親石元素Ba，U，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb，Ta。

（2） 通過LA-ICP-MS鋯石原位U-Pb測(cè)年結(jié)果，結(jié)合古生物化石成果，西準(zhǔn)噶爾阿爾木強(qiáng)地區(qū)布魯克其組火山巖形成時(shí)間為（468±49） Ma，時(shí)代為中奧陶世。

（3） 研究區(qū)位于位于洪古勒楞-阿爾曼太早古生代溝弧帶、謝米斯臺(tái)-庫(kù)蘭卡茲干古生代復(fù)合島弧帶聚合部位，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。通過對(duì)布魯克其組巖石地質(zhì)特征分析，該組巖石分上下兩段，下段為一套火山碎屑巖，上段為一套中基性熔巖、火山角礫巖夾火山碎屑巖組合，上下兩段為斷層或整合接觸關(guān)系，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化，推測(cè)中奧陶世早期西準(zhǔn)噶爾洋向北俯沖，使謝米斯臺(tái)山進(jìn)一步抬升，物源較近，快速堆積，海水逐步變淺，期間有含生物化石的灰?guī)r形成，至中奧陶世晚期，該地區(qū)發(fā)生火山噴發(fā)作用形成火山巖。

致謝：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）龔一鳴教授、縱瑞文副教授、俎波副教授仔細(xì)閱讀了文稿并提出建設(shè)性修改意見及建議，特此表示感謝！感謝新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院的同事，感謝你們?cè)谡撐膶懽鬟^程中給予的關(guān)心和無私幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]? ? 蔡士賜.新疆維吾爾自治區(qū)巖石地層[M].新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1999.

[2]? ? 陳哲夫.新疆維吾爾自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志[M].新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993.

[3]? ? 黃汲清，任紀(jì)舜，姜春發(fā)，等.中國(guó)大地構(gòu)造及其演化[M].北京：科學(xué)出版社，1980.

[4]? ? 新疆維吾爾自治區(qū)域地層表編寫組（CGRST）.西北地區(qū)區(qū)域地層表新疆維維吾爾自治區(qū)分冊(cè)[M].北京：地質(zhì)出版社，1981，1-496.

[5]? ? 孟磊，申萍，沈遠(yuǎn)超，等. 新疆謝米斯臺(tái)地區(qū)中段火山巖巖石學(xué)、地球化學(xué)及其含礦性研究[C].中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所第十屆論文集，2010，1496-1508.

[6]? ? 鄧晉福，劉翠.關(guān)于火成巖常用圖解的正確使用：討論與建議[J].地質(zhì)評(píng)論，2015，61（4）：718-732.

[7]? ? 王中剛，于學(xué)遠(yuǎn)，趙振華，等.稀土元素地球化學(xué)[M].北京：科學(xué)出? ?版社，1989.

[8]? ? 趙振華.稀土元素地球化學(xué)研究方法[J].地質(zhì)地球化學(xué)，1982，（1）：26-33.

[9]? ? 吳元保，鄭永飛.鋯石成因礦物學(xué)研究及其對(duì)U-Pb年齡解釋的制約[J].科學(xué)通報(bào)，2004，49（16）：1589-1604

[10]? 何國(guó)琦，李茂松.中國(guó)新疆北部奧陶——志留系巖石組合的古生物、古構(gòu)造及地理意義[N].北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001，（1）：99-110.

[11]? 朱寶清，馮益民.新疆西準(zhǔn)噶爾板塊構(gòu)造及演化[J].新疆地質(zhì)，1994，12（2）：91-105.

[12]? 馮益民. 新疆北部及其鄰區(qū)構(gòu)造格局的變遷史[J].西北地質(zhì)科學(xué)，1989， （1）： 115-126.

[13]? 尹繼元， 袁超，王毓婧，等.新疆西準(zhǔn)噶爾晚古生代大地構(gòu)造演化的巖漿活動(dòng)記錄[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué)， 2011，35（2）：278-291.

Geological Characteristics and Zircon U-Pb Chronology of Volcanic Rocks of Ordovician Bulukeqi Formation and Its Tectonic?Significance in Almuqiang Area， West Junggar

Di Xiaochen， Yang Chen

（Xinjiang Geological Survey Institute， Urumqi，Xinjiang，830000，China）

Abstract： Paleozoic volcanic piles are well developed in the Almuqiang area of West Junggar， which are of great significance for reconstructing the tectonic framework and geodynamic evolution in the Paleozoic. The volcanic rocks of the Bulukeqi Formation mainly consist of a set of intermediate to basic volcanic lavas. LA-ICP-MS in situ zircon U-Pb dating results reveal that they are formed in the Middle Ordovician， with zircon age at 468 ± 49 Ma. The volcanic rocks are enriched in aluminum and belong to the calc-alkaine series with remarked enriched large ion lithosphile elements （such as Ba and U） and depleted HFSE elements， including Nb and Ta. The relatively enriched LREE and flat HREE patterns are consistent with aluminum rich characteristics of volcanic rocks in subduction zone， which are typical of those volcanic rocks in continental arcs. The overall tectonic setting is related to subduction orogeny.

Key words：West Junggar; Bulukeqi Formation; Middle Ordovician; Geochemistry; Zircon U-Pb age