肖艷東，鄭加行，朱志新，唐智，陳琪樂，張哲，李大海，趙同陽，劉勇（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

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新疆東準噶爾塔克爾巴斯陶一帶閃長巖巖石學及地球化學特征

肖艷東，鄭加行，朱志新，唐智，陳琪樂，張哲，李大海，趙同陽，劉勇
（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

摘要：塔克爾巴斯陶閃長巖體位于東準噶爾北緣，烏倫古河斷裂南側，卡拉麥里斷裂北側。該巖體由輝長閃長巖、輝石閃長巖、二長閃長巖組成，SHIRMP鋯石U-Pb測年為（362.5±9.4）Ma。巖石屬高鉀鈣堿系列，富集大離子親石元素Sr，K，Ba，虧損高場強元素Nb，Ta，Ti，Th，其中Ta為0.28×10(-6)～0.73×10(-6)，Hf/Ta為7.41～12.86，Hf/Th為0.67～ 1.44，Zr/Nb為15.25～29.85，且大多數(shù)樣品的Nb，Ta有較強的虧損等特征，反映巖漿源區(qū)可能來自地幔，并與有著明顯Nb，Ta虧損的島弧環(huán)境閃長巖相似。巖體高Sr低Y及低Sr/Y值，同時δEu=0.75～1.09，（La/Yb）N=6.04～11.67，暗示巖體中有大陸地殼物質(zhì)參與。通過獲得的SHIRMP鋯石U-Pb年齡及巖石地球化學等特征，判斷塔克爾巴斯陶巖體產(chǎn)于俯沖島弧環(huán)境，巖體為地幔巖漿來源，并有一定地殼物質(zhì)參與，同時也約束了東準噶爾地區(qū)俯沖-消減作用結束的時限。

關鍵詞：閃長巖；SHIRMP鋯石U-Pb測年；俯沖-消減環(huán)境

塔克爾巴斯陶構造上處于哈薩克斯坦-準噶爾板塊與西伯利亞板塊接壤地帶。位于唐古巴勒-卡拉麥里古生代復合溝弧帶之謝米斯臺-庫蘭卡茲干古生代復合島弧帶上。長期以來，前人對準噶爾東北緣構造演化做了大量研究，大部分學者認為從早奧陶世開始，隨著西伯利亞板塊南移和哈薩克斯坦-準噶爾板塊北移，準噶爾洋開始俯沖消減，且先后經(jīng)歷了俯沖、碰撞、增生等階段。塔克爾巴斯陶周邊蛇綠巖帶及巖漿巖發(fā)育，北側為扎河壩-阿爾曼太蛇綠巖帶，南側為卡拉麥里蛇綠巖帶，其中扎河壩蛇綠巖帶為泥盆紀俯沖產(chǎn)物[1]，卡拉麥里蛇綠巖帶為石炭紀俯沖產(chǎn)物[2]。區(qū)域上巖漿活動主要集中在晚古生代，總體沿NW向構造產(chǎn)出，超基性-酸性巖均有發(fā)育，以中酸性巖類分布最廣。區(qū)域上侵入巖主要產(chǎn)于2種構造環(huán)境：一類產(chǎn)于泥盆—石炭紀俯沖階段島弧環(huán)境，以閃長巖為主；另一類產(chǎn)于晚石炭世—二疊紀碰撞造山環(huán)境，以花崗巖、花崗閃長巖為主。上述研究成果對塔克爾巴斯陶地區(qū)構造屬性具一定參考意義，但各學者對俯沖消減結束時間存在一定分歧。何國琦等通過對扎河壩、卡拉麥里蛇綠巖的研究認為準噶爾洋于早志留世閉合[3]；王道永等認為準噶爾洋盆于泥盆紀閉合[4]；李錦軼等認為準噶爾洋于早石炭世閉合[5]；楊品榮等通過對阿爾泰卡姆斯特放射蟲硅質(zhì)巖研究認為準噶爾洋閉合于早石炭世晚期[6]；龍曉平等通過對石炭系火山巖研究認為準噶爾洋閉合應當發(fā)生在晚石炭世之后[7]。產(chǎn)生上述分歧是因為對準噶爾構造演化認識的差異，且對區(qū)域巖石學、地球化學特征等研究相對較少，因此研究該區(qū)閃長巖對約束準噶爾洋最終閉合時間，反演準噶爾地區(qū)構造演化具重要意義。

本文在前人工作基礎上，探討了晚古生代東準噶爾板塊的構造演化，以本區(qū)閃長巖體測定的年齡及稀土微量元素等數(shù)據(jù)，厘定了閃長巖體形成時代，并對其成因進行了探討，為制約準噶爾洋最終閉合時間，同時為本區(qū)早石炭世所屬構造屬性提供科學依據(jù)。

1　地質(zhì)背景

研究區(qū)位于卡拉麥里大斷裂北側，烏倫古河斷裂南側，區(qū)內(nèi)塔克爾巴斯陶一帶范圍內(nèi)出露地層有：泥盆系海相-海陸交互相碎屑巖；石炭系海相、淺海相碎屑巖及陸相火山熔巖、火山碎屑巖；二疊系陸相火山熔巖、火山碎屑巖及第四系等。塔克爾巴斯陶巖體呈NW向產(chǎn)于薩爾布依拉構造擠壓帶北側，長約12 km，最寬約3 km，平均寬約1.5 km，侵位于中泥盆統(tǒng)烏魯蘇巴斯套組及下石炭統(tǒng)姜巴斯套組等地層中（圖1）?新疆地質(zhì)調(diào)查院.新疆富蘊縣喀拉安-恰庫爾特一帶1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，2014。

圖1　塔克爾巴斯陶一帶地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological sketch map of Taker BasiTao（據(jù)新疆1∶50萬地質(zhì)圖（a）及塔克爾巴斯陶1∶5萬地質(zhì)圖（b）修編，2014）1.第四系;2.二疊系;3.石炭系;4.泥盆系;5.志留系;6.石炭紀花崗巖;7.石炭紀英安斑巖; 8.石炭紀花崗斑巖;9.蛇綠巖;10.地質(zhì)界線及斷層;11.構造擠壓帶;12.采樣點位

2　樣品處理及分析方法

本次測試樣品均采自新鮮巖石，樣品地理坐標為：北緯：45°54′26″東經(jīng)：89°28′50.4″。

主、微量元素分析用的代表性新鮮樣品均先用球磨方法破碎至200目以下，然后送至相關實驗室進行分析。主、微量元素分析在國家地質(zhì)實驗測試中心的X熒光光譜儀(PW4400)及高靈敏度等離子質(zhì)譜儀上(X-series)測試完成。巖石化學和地球化學圖解用路遠發(fā)（2004）開發(fā)的GeoKit軟件繪制。

破碎后的同位素樣品經(jīng)重液分離和磁選后，在雙目鏡下挑出具代表性的鋯石,將鋯石樣品與數(shù)粒標準樣品置于環(huán)氧樹脂中,用于陰極發(fā)光、透反射研究及SHRIMP U-Pb分析,陰極發(fā)光研究，鋯石U-Pb同位素分析在中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所北京離子探針中心進行,詳細分析流程和原理見Williams和Claesson和宋彪等的文獻。應用RSES參考鋯石TEM(417 Ma)進行元素分餾校正,應用SL13(年齡572 Ma，U含量238×10-6，Claoue-Long et al.，1995)標定所測鋯石的U,Th和Pb含量。應用Ludwing SQUID1.0(Ludwing, 2001)和ISOPLOT(Ludwing,2003)進行數(shù)據(jù)處理,普通鉛據(jù)實測204Pb進行校正,表1所列單個數(shù)據(jù)點的誤差均為1σ,采用206Pb/238U年齡。

3　鋯石SHRIMP年代學

閃長巖中鋯石大部分都呈長柱狀或短柱狀，清晰透明，呈半自形-自形，鋯石一般在100～ 180 μm，長寬比一般小于2，個別達4以上。代表性的鋯石顆粒陰極發(fā)光圖像中（圖2），具巖漿成因的震蕩生長環(huán)帶結構十分明顯。1顆鋯石16個SHRIMP測試結果見表1。

圖2　　樣品鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.2 The cathodeluminescence images of zircons from the sample

樣品數(shù)據(jù)中去除和諧度較差的點之外，其余分析點的位置基本落在U-Pb諧和曲線圖的一致線上或附近（圖3-a），顯示出比較好的一致性。閃長巖206Pb/238U年齡的加權平均值為（362.5±9.4）Ma，其MSWD= 1.6。結合野外觀測,發(fā)現(xiàn)該巖體侵位于下石炭統(tǒng)姜巴斯套組中（該地層見早石炭世化石:Linoproductus sp.,Dictyoclostussp.Chepultapeciasp.），且見其砂巖捕虜體（圖3-b），因此將該巖體成巖年齡歸為早石炭世。

4　巖石、地球化學特征

4.1巖石學特征

巖石樣品鏡下觀察顯示，輝長閃長巖為半自形細粒結構，輝石閃長巖及二長閃長巖為半自形中細粒結構。

表1　塔克爾巴斯陶巖體中鋯石SHRIMP U-Pb 年齡分析結果表Table 1 SHRIMP U-Pb assay results of zircon from Taker BasiTao

圖3　塔克爾巴斯陶巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡諧和圖（a）及該巖體中砂巖捕虜體（b）Fig.3 Zircon U-Pb Concordia (a) and sandstone xenolith diagrams (b) of the Taker BasiTao pluton

輝長閃長巖巖石呈灰綠色，半自形細粒結構，塊狀構造，巖石由斜長石（64%）、輝石（18%）、角閃石（5%）、鉀長石（6%）、石英（3%）、黑云母（2%）及副礦物（2%）組成。斜長石呈半自形板狀，粒徑2.0 mm×1.2 mm～1.0 mm×0.5 mm，聚片雙晶發(fā)育，輕微泥化；輝石呈他形-半自形柱狀，粒徑1.2～0.4 mm，無色，發(fā)育輝石式解理；鉀長石呈他形粒狀，粒徑0.8～ 0.4 mm；角閃石呈他形-半自形柱狀，粒徑1.2～0.4 mm，具綠-黃褐多色性，發(fā)育閃石式解理；石英為他形粒狀，粒徑0.4～0.1 mm,具波狀消光；黑云母呈半自形片狀，片徑0.8～0.4 mm，均已綠泥石化。副礦物有磁鐵礦、磷灰石等。

輝石閃長巖巖石為灰綠色，半自形中粒結構，塊狀構造，巖石由斜長石（80%）、鉀長石（5%）、輝石（11%）、石英（3%）及副礦物（1%）組成。斜長石呈半自形板狀，粒徑0.4 mm×0.3 mm～3.2 mm×1.0 mm，聚片雙晶發(fā)育；鉀長石呈他形粒狀，粒徑0.3～ 1.0 mm，具條紋結構，為條紋長石，輕度泥化；普通輝石他形-半自形柱狀，粒徑0.3～2.2 mm，淡綠色，具輝石式解理，少數(shù)陽起石化；石英為他形粒狀，粒徑0.1～0.5 mm，波狀消光，分布于上述礦物之間。副礦物有磁鐵礦、磷灰石等。

二長閃長巖巖石呈灰綠色，半自形中粒結構，塊狀構造，巖石由斜長石（70%）、鉀長石（10%）、角閃石（15%）、石英（3%）及副礦物（2%）組成。斜長石呈半自形板狀，粒徑0.6 mm×0.4 mm～3.8 mm× 1.4 mm，聚片雙晶發(fā)育，鉀長石呈他形粒狀，粒徑0.3～1.6 mm，具條紋結構，為條紋長石，輕度泥化。角閃石呈他形-半自形柱狀，粒徑1.2～0.4 mm，具褐-黃褐多色性，發(fā)育閃石式解理。石英為他形粒狀，粒徑0.2～1.0 mm，波狀消光，分布于上述礦物之間。副礦物有磁鐵礦、磷灰石等。

4.2常量元素

表2列出塔克爾巴斯陶巖體的8個樣品常量元素分析結果。該巖體巖石化學主要特點為：巖石SiO2含量變化較大（53.21%～63.52%)，輝長閃長巖、輝石閃長巖、二長閃長巖的SiO2含量呈連續(xù)漸變關系。巖石中Na2O（3.31%～5.79%）、Al2O3（16.82%～ 17.65%）等含量較穩(wěn)定，基本不隨SiO2含量變化而變化。據(jù)哈克圖解可知：SiO2與CaO、MgO、TiO2、Fe2O3呈負相關，與全堿（KO+Na2O）呈正相關，線性關系較明顯，以上特征暗示其可能來自統(tǒng)一的物源，同時也表明巖漿在演化過程中可能存在巖漿的混合作用。

表2　塔克爾巴斯陶巖體常量元素分析結果Table 2 Major elements contents analyses of Taker BasiTao pluton　單位：%

通過K2O-SiO2及A/KNC-A/NK關系圖解可看出，該巖體巖石化學屬高鉀鈣堿系列，僅1件落在高鉀鈣堿系列與鉀玄巖系列分界線附近，1件落在鈣堿性系列與低鉀系列分界線附近；不同巖性鋁飽和指數(shù)基本一致，巖石基本全部落入準鋁質(zhì)花崗巖區(qū)，僅一件落入準鋁質(zhì)與過鋁質(zhì)花崗巖過渡區(qū)域，且A/KNC值約為0.9，為0.77～0.99，A/NK值約為2，為1.59～2.14，巖石屬亞鋁質(zhì)巖石（圖4）。

圖4　塔克爾巴斯陶巖體K2O-SiO2(a)及A/KNC-A/NK(b)關系圖解Fig.4 K2O-SiO2(a) and A/KNC-A/NK (b) diagrams of the Taker BasiTao pluton

4.3微量元素

表3列出塔克爾巴斯陶巖體的8個樣品微量元素分析結果，通過對巖石微量元素標準化后作的蛛網(wǎng)圖（圖5），可看出該巖體富集大離子親石元素Sr，K，Ba，虧損高場強元素Nb，Ta，Ti，Th等。其中高場強元素：Nb≤12（4.69×10-6～12.7×10-6）；Ta≤0.7（0.28× 10- 6～0.73×10- 6）；Hf/Ta≥5（7.41～12.86），Hf/Th＜8 (0.67～1.44)等特征顯示與典型島弧環(huán)境類似，且大多數(shù)樣品的Nb,Ta有較強的虧損（Nb/La=0.30～ 0.52）,與有明顯Nb，Ta虧損的島弧環(huán)境閃長巖相似。蛛網(wǎng)圖中曲線分布形態(tài)大致一致，表明它們的巖漿源區(qū)具相似性，暗示為同源巖漿演化產(chǎn)物。

表3　塔克爾巴斯陶巖體微量元素分析結果表Table 3 Traee elements contents analyses of Taker BasiTao pluton　　單位：×10-6

圖5　塔克爾巴斯陶巖體微量元素比值蛛網(wǎng)圖Fig.5 Traceelementsspiderdiagramof Taker BasiTaopluton（原始地幔據(jù)Sun and McDonough,1989）

4.4稀土元素特征

從表3可看出，該巖體的各類巖石稀土含量都較低，∑REE為74.65×10-6～133.12×10-6。其中輝長閃長巖、輝石閃長巖稀土含量為100×10-6～140×10-6，而二長閃長巖樣品稀土總量相對較低，為74.65×10-6。該巖體所有巖石均具輕稀土較重稀土富集，比值為4.35～6.19。輝長閃長巖、輝石閃長巖具微弱的銪負異常，δEu值為0.75～0.96，二長閃長巖具微弱的正異常，δEu值為1.09。說明巖漿演化過程中，斜長石分離結晶作用不明顯。

由球粒隕石標準化稀土元素分布型式圖上可看出，該巖體的各種巖石曲線特征基本相同，為較平緩的右傾型（圖6），其（La/Yb）N值為6.04～11.67。綜上所述，該巖體稀土分布曲線與典型島弧型鈣堿性巖石較相似，且接近于殼幔型花崗巖特征。

圖6　塔克爾巴斯陶巖體球粒隕石標準化稀土元素分布型式圖Fig.6 Chondrite-normalized REE pattern of Taker BasiTao pluton（據(jù)Sun and McDonough,1989）

5　討論

5.1巖石成因類型及巖漿來源

塔克爾巴斯陶閃長巖巖體由輝長閃長巖、輝石閃長巖、二長閃長巖等組成，具一定的成分演化。巖石中礦物主要為長石、輝石、角閃石、黑云母、石英等，不含白云母，且大多數(shù)樣品A/KNC值約為0.9，A/NK值約為2，為準鋁質(zhì)，與東準典型I型花崗巖類似[8-9]，綜上所述，塔克爾巴斯陶巖體應屬Ⅰ型花崗巖。各巖石具有相同的主量元素、微量元素特征，具同源巖漿演化特征，但據(jù)巖石化學特征中CaO、MgO、TiO2、Fe2OT3含量隨SiO2含量增加呈線性減少，說明該巖體的巖漿在演化過程中可能存在巖漿混合作用。

在地球化學特征上巖石相對富集輕稀土（LREE）及大離子親石元素(LILE)Ba，Sr，K等，虧損高場強元素（HFSE）Nb，Ta，Ti，Th等，顯示了島弧火成巖巖石特征，該巖體的Hf/Ta為7.41～12.86，Zr/Nb 為15.25～29.85，與典型的N-MORB比值（15.5和30）較接近，表明巖漿源區(qū)可能來自地幔，而島弧巖漿通常形成于虧損的地幔楔在消減板塊脫水影響下的部分熔融，且該巖體具有高Sr（Sr=573×10-6～845× 10-6）低Y（Y=9.85×10-6～27.185×10-6）及高Sr/Y值（Sr/ Y=58.2～85.8），而且?guī)r體的δEu=0.75～1.09，（La/Yb）N= 6.04～11.67，平均為6.9，以上特征表明巖體有大陸地殼物質(zhì)參與，在Yb+Nb-Rb及Yb+Ta-Rb構造判別圖上，所有樣品落入火山弧區(qū)（圖7），說明該區(qū)閃長巖可能為島弧環(huán)境的產(chǎn)物。

圖7　塔克爾巴斯陶巖體Rb-Y+Nb(a)和Rb-Yb+Ta(b)圖解Fig.7 Rb-Y+Nb (a) Rb-Yb+Ta (b) diagrams of Taker BasiTao pluton

綜上討論，塔克爾巴斯陶巖體應屬I型花崗巖，產(chǎn)于俯沖島弧環(huán)境，其巖漿可能來源于地幔，并具地殼物質(zhì)混染作用。

5.2地質(zhì)意義

石炭紀為準噶爾地區(qū)構造演化的重要轉折時期，前人對其做了大量研究，其中龍曉平等對扎河壩石炭系火山巖研究表明，該套火山巖形成于消減帶環(huán)境，物質(zhì)來源于虧損地幔，但未經(jīng)地殼混染；張峰等對卡拉麥里周邊石炭系火山巖研究表明，該套火山巖為一套鉀含量較高的鈣堿性火山巖系，具典型的消減帶火山巖特征，其物質(zhì)來源于虧損地幔，且具地殼混染等特征。研究成果顯示，區(qū)域上石炭紀具俯沖-消減作用。本文通過對塔克爾巴斯陶巖體進行SHIRMP鋯石U-Pb同位素定年，測定年齡為（362.5±9.4）Ma，結合巖體中早石炭世砂巖捕虜體，表明該巖體形成于早石炭世早期，地球化學特征顯示，該巖體富集Sr，K，Ba等大離子親石元素，虧損Nb，Ta，Ti，Th等高場強元素，顯示出典型消減帶巖漿特征，與區(qū)域上石炭紀仍具俯沖-消減作用相吻合。

在Yb+Nb-Rb構造判別圖上部分樣品落入火山弧和后碰撞交界區(qū)域（圖7），然而對后碰撞構造環(huán)境不能通過簡單的地球化學圖解進行判斷，還必須結合其地質(zhì)產(chǎn)出等特點來綜合判別[10]。通過韓寶福等對準噶爾后碰撞巖漿活動的時限研究表明，區(qū)域上，東準噶爾后碰撞深成巖漿活動集中在330～310 Ma和305～280 Ma兩個時段[11-17]。本文研究巖體形成時間比后碰撞時間稍早，表明塔克爾巴斯陶巖體不是在后碰撞構造環(huán)境下侵入形成，而是島弧環(huán)境下形成，同時也可以說明準噶爾洋閉合時間至少在早石炭世之后[18]。

6　結論

（1）塔克爾巴斯陶巖體主要由輝長閃長巖、輝石閃長巖、二長閃長巖組成，巖石化學成分上總體顯示Ⅰ型花崗巖特征。

（2）巖體屬高鉀鈣堿性系列，稀土含量較低，輕稀土較重稀土富集，富集大離子親石元素Ba，Sr，K，虧損高場強元素Nb，Ta，Ti，Th等元素，具典型島弧花崗巖的地球化學特征。

（3）巖體的鋯石SHRIMP U-Pb年齡為（362.5± 9.4）Ma，結合巖體中的下石炭統(tǒng)砂巖捕虜體，說明巖體形成于早石炭世早期。據(jù)前人研究結果，并結合區(qū)域地質(zhì)特征分析，推測東準噶爾地區(qū)在362 Ma仍具俯沖-消減作用，同時也表明準噶爾洋閉合時間至少在早石炭世之后。

致謝：野外工作及論文編寫期間得到新疆地質(zhì)調(diào)查院同事的細心指導，在此表示感謝！

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Petrology and Geochemistry of the Taker BasiTao Diorite from Eastern J unggar of Xinjiang

Xiao Yandong,Zheng Jiaxing,Zhu Zhixin,Tang Zhi,Chen Qile,Zhang Zhe,Li Dahai, Zhao Tongyang,Liu Yong
(Geological Research Academy of Xinjiang,Urumqi,Xinjiang,830000,China)

Abstract:Taker BasiTao rock body is located in the northeastern margin of Junggar,south of Wulungu river fault,and the north of K alamaili fault.The rock are composed of gabbro diorites,pyroxene diorites and monzodiorite,Zircon SHIRMP U-Pb age is (362.5.4) Ma.The rock is of high -K calc-alkaline,and rock is riched in LILE Sr,K,Ba,flatter HFSE Nb,Ta,Ti,Th,The Ta is between 0.28～0.73 g/g,Hf/Ta value range of 7.41～12.86,Hf/Th value range of 0.67～1.44,Zr/Nb value range of 15.25～29.85,and most of the samples are more strongly depleted in Nb,Ta,characteristics above show that magmatic source is stem from mantle ,and simillar with Diorite which come from island arc environment;the rock mass with high Sr low Y and Sr/Y value Characteristics,the Eu(0.75～1.09) and (La/Y b)N(6.04～11.67) value indicates the rock mass with the participation of certain crustal material.In this paper,through the age of SHIRMP zircon U-Pb and the rock geochemical characteristics,Judge the rock mass is from subduction island arc environment,the rock megma source comes from mantle and crustal materials must have contributed to the formation of the rock,at the same time,it restrains the end of Subduction effect of the eastern Junggar.

Key words:Diorite;Zircon SHRIMP U-Pb dating;Subduction environment

作者簡介:第一肖艷東(1984-)，男，新疆博樂人，碩士，2011年畢業(yè)于新疆大學礦物學、巖石學、礦床學專業(yè)，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)找礦工作

收稿日期:2015-09-20;

修訂日期:2015-11-23;作者E-mail:xyd5001@163.com

中圖分類號:P588.12+2

文獻標識碼:A

文章編號：1000-8845(2016)01-068-08

項目資助：國土資源部區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項目（1212012120515）資助