新疆北山地區(qū)平梁子北一帶晚石炭世花崗巖形成環(huán)境探討

舒 林，謝明永，賈曉亮，曾廣郁

(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局物化探大隊(duì)，新疆昌吉 831100)

0 引言

調(diào)查區(qū)位于新疆哈密市以南約280 km，東距敦煌市200 km，距北東磁海鐵礦約100 km。1∶25萬筆架山幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查認(rèn)為在北山地區(qū)平梁子一帶主要為中酸性的侵入巖，通過本次對(duì)新疆若羌縣克孜勒塔格北東一帶1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查資料綜合整理，并結(jié)合前人的研究成果對(duì)其演化史分析對(duì)比，對(duì)本區(qū)演化規(guī)律進(jìn)行初步探討。

圖1 新疆若羌縣克孜勒塔格北東一帶晚石炭世巖體分布圖Fig．1 Distribution map of late Carboniferous1．二疊系第六侵入次:淺肉紅色中粒正長(zhǎng)花崗巖;2．二疊系第五侵入次:淺灰色中粗粒二長(zhǎng)花崗巖;3．二疊系第四侵入次:淺灰色中細(xì)粒石英花崗閃長(zhǎng)巖;4．二疊系第三侵入次:淺灰色中粗花崗閃長(zhǎng)巖;5．二疊系第二侵入次:灰褐色中細(xì)閃長(zhǎng)巖;6．二疊系第一侵入次:灰綠色輝長(zhǎng)巖;7．石炭系第七侵入次:花崗巖;8．石炭系第六侵入次:淺肉紅色中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖;9．石炭系第五侵入次:淺灰色中—粗粒二長(zhǎng)花崗巖;10．石炭系第四侵入次:灰色中粗粒斜長(zhǎng)花崗巖;11．石炭系第五侵入次:灰褐色中細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖;12．石炭系第二侵入次:灰色細(xì)粒英云閃長(zhǎng)巖。

1 地質(zhì)概況

調(diào)查區(qū)位于北山古生代裂谷帶(Ⅲ級(jí))，東南與阿北—敦煌地塊相接，西北與庫(kù)魯克塔格地塊及艾爾賓山晚古生代殘余海盆相接相鄰。其中的中坡山—白山堂晚古生代裂谷(Ⅳ)，進(jìn)一步劃分出V級(jí)構(gòu)造單元，即北部裂谷帶(V1)、中部隆起帶(V2)、南部裂谷帶(V3)。本區(qū)主要位于北山裂谷中部隆起帶(見圖1)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)頻繁，侵入巖較為發(fā)育，具有期次繁多、類型多樣的特征。調(diào)查區(qū)巖漿巖活動(dòng)明顯受區(qū)域斷裂構(gòu)造控制，總體呈北東—北東東展布［1］。

2 巖漿巖基本特征

2．1 分布特征

晚石炭世花崗巖主要分布于平梁子北及雀兒山南一帶。巖體主要呈不規(guī)則圓狀及不規(guī)則條帶狀。呈北東向的長(zhǎng)條狀展布。巖體總出露面積約170 km2。該帶巖體整體上比較新鮮。巖體主要侵位于石炭紀(jì)和古元古代地層中，結(jié)合同位素年齡來看其主要侵位時(shí)間為晚石炭世，巖石類型從中基性巖至酸性巖均有分布。

2．2 侵入期次劃分

根據(jù)野外觀察，確定該序列侵位順序由早到晚為:、涌動(dòng)關(guān)系涌動(dòng)關(guān)系

斜長(zhǎng)巖 閃長(zhǎng)巖→→→石英閃長(zhǎng)巖→→→英云閃涌動(dòng)關(guān)系涌動(dòng)關(guān)系涌動(dòng)關(guān)系長(zhǎng)巖→→→斜長(zhǎng)花崗巖→→→花崗閃長(zhǎng)巖→→→二長(zhǎng)涌動(dòng)關(guān)系， ?；◢弾r→→→正長(zhǎng)花崗巖 共計(jì)七個(gè)侵入期次

2．3 巖石特征

灰色細(xì)粒二云母英云閃長(zhǎng)巖:灰色，細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由長(zhǎng)石、石英和黑云母組成，花崗結(jié)構(gòu)。黑云母多色性強(qiáng)，Ng深棕褐色，Np淺金黃色。白云母多已被絹云母和黑云母交代。

灰色中粗粒黑云母斜長(zhǎng)巖:灰色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由斜長(zhǎng)石、黑云母、白云母及微量磷灰石組成。云母多有變形。

灰白色細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖:灰白色，花崗結(jié)構(gòu)。其組成的礦物為斜長(zhǎng)石、石英、鉀長(zhǎng)石、黑云母、磷灰石(微量)、電氣石(微量)組成。

灰色—淺灰色中細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖:灰色—淺灰色，花崗結(jié)構(gòu)。組成的礦物為斜長(zhǎng)石、石英、鉀長(zhǎng)石、黑云母、磷灰石和鋯石微級(jí)組成。鉀長(zhǎng)石:呈它形晶，充填在黑云母、斜長(zhǎng)石和石英間，呈間隙狀，主要為正長(zhǎng)石，有鈉長(zhǎng)石出溶，蝕變不明顯。

灰色中粒黑云母斜長(zhǎng)花崗巖:灰色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，該巖石處于與地層接觸帶上，可見擠壓和破碎現(xiàn)象，花崗結(jié)構(gòu)，主要由斜長(zhǎng)石、石英、黑云母組成。巖石發(fā)生過變形，表現(xiàn)為石英?；⒑谠颇噶；纬闪严?，沿裂隙有時(shí)有方解石、簾石充填。

淺灰色中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖:花崗結(jié)構(gòu)，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、鉀長(zhǎng)石組成。

灰白色細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖:花崗結(jié)構(gòu)，主要由鉀長(zhǎng)石、石英、斜長(zhǎng)石和黑云母組成，具高嶺土化。

2．4 微量元素特征

巖石的洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化(洋脊花崗巖的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)Pearce et al．，1984)微量元素有明顯的富集，本曲線走向與典型同碰撞花崗巖走向趨勢(shì)一樣，說明本序列巖石屬于同碰撞花崗巖類。蛛網(wǎng)圖見圖2，主要數(shù)據(jù)見表1。從圖3中可以看出本序列各巖體曲線走向基本一致，Ba、Nb等有小幅度虧損，Rb、Th、Ce等元素有明顯的富集，本曲線走向與典型同碰撞花崗巖走向趨勢(shì)一樣，說明本序列巖石屬于同碰撞花崗巖類①西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，K46C004002(筆架山幅)1∶25萬區(qū)調(diào)報(bào)告，2005。。

圖2 La-La/Sm圖解Fig．2 La-La/Sm diagram

圖3 巖石的洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖Fig．3 Spider diagram of normalized trace element of ocean ridge granites

3 構(gòu)造環(huán)境和就位機(jī)制

現(xiàn)根據(jù)變量 Rb－Y+Nb、Nb－Y、Ta－Yb、Rb－Yb+Ta的花崗巖判別圖解、主量元素、大地構(gòu)造環(huán)境判別圖、變量Rb－Hf－Ta的花崗巖判別圖解、構(gòu)造環(huán)境的R1－R2因素判別圖、化學(xué)分析演化特征、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造演化特征對(duì)本區(qū)巖石序列作初步的探討。

3．1 構(gòu)造環(huán)境的R1-R2因素判別圖解

Batchelor等(1985)利用主要花崗巖類巖石組合示意圖解，區(qū)分了產(chǎn)出于不同構(gòu)造環(huán)境中的花崗巖類。根據(jù)巖石得主要氧化物的含量，通過一定程序換算成R1和R2值，投在R1－R2多陽離子圖解上(圖4)，絕大多數(shù)樣品投影點(diǎn)落在同碰撞花崗巖區(qū)及其附近，說明巖體形成時(shí)的環(huán)境為碰撞環(huán)境。

表1 晚石炭世平梁子序列的微量元素分析結(jié)果表(10-6)Table 1 Analysis results of trace element of late Carboniferous

3．2 變量Rb-Hf-Ta的花崗巖判別圖

Hf－Rb/10－Ta×3三角圖解可以區(qū)分為大洋底花崗巖、火山弧花崗巖和板內(nèi)花崗巖，盡管碰撞花崗巖散落在火山弧和板內(nèi)花崗巖的界線(Harris等)，但可以通過Hf－Rb/30－Ta×3圖對(duì)它進(jìn)行調(diào)整以擴(kuò)大碰撞花崗巖的分布區(qū)，使這類特殊花崗巖更為明確，并細(xì)分為同碰撞花崗巖和碰撞后花崗巖(Hugh R．Rllison等，楊學(xué)明等譯，2000)。從圖5中可以看出本序列巖石在變量Rb－Hf－Ta的花崗巖判別圖中基本落入火山弧花崗巖區(qū)內(nèi)，少量的落入板內(nèi)花崗巖和碰撞期花崗巖區(qū)內(nèi)，說明巖石生成時(shí)的構(gòu)造背景類似于火山弧環(huán)境，晚期可能有少量的板內(nèi)成分的混入。

圖4 構(gòu)造環(huán)境的R1-R2因素判別圖解 (據(jù) Batchelor，1985)Fig．4 Discrimination diagram of R1-R2 factor in tectonic environment1．地幔分異產(chǎn)物;2．板塊碰撞前;3．碰撞后隆起;4．造山晚期;5．非造山;6．同碰撞;7．造山后。

3．3 變量Rb-Y+Nb、Nb-Y的花崗巖判別圖解

英國(guó)學(xué)者Pearce等(1984)提出了變量Rb－Y+Nb、Nb－Y的花崗巖判別圖解，來判別和恢復(fù)巖石形成時(shí)的構(gòu)造環(huán)境，具有較好的效果。從變量Rb－Y+Nb、Nb－Y的花崗巖判別圖解(圖6)中，可以看出晚石炭侵入巖體均落入火山弧花崗巖區(qū)，說明晚石炭巖石序列的形成環(huán)境為一個(gè)類似與火山弧的環(huán)境①胡靄琴等，新疆主要地質(zhì)事件同位素年代學(xué)研究，305項(xiàng)目96-15-07-05A課題報(bào)告，2000。。

4 結(jié)論

(1)綜合前面所述的巖石學(xué)、礦物學(xué)，主微量元素特征以及構(gòu)造環(huán)境判別圖解，反映該序列具有擠壓型花崗巖特征，巖漿為殼幔混合來源，其形成的構(gòu)造環(huán)境類似于火山島弧，推測(cè)其形成于石炭紀(jì)裂谷邊緣活動(dòng)帶，與華力西早期裂谷階段性擠壓閉合相關(guān)聯(lián)。

(2)早期侵入巖體多呈長(zhǎng)透鏡狀，邊緣發(fā)育片麻理，晚期侵入巖體多呈巖枝和脈狀，說明該巖體群早期定位機(jī)制以主動(dòng)膨脹機(jī)制為主，晚期定位以構(gòu)造擴(kuò)展機(jī)制為主。巖體邊部常含有較多的圍巖捕虜體，說明巖體侵位后剝蝕深度不大。

圖5 變量Rb-Hf-Ta的花崗巖判別圖(據(jù)Harris等，1986)Fig．5 Discrimination diagram of variable RB-Hf-Ta granite

圖6 變量Rb-Y+Nb、Nb-Y的花崗巖判別圖Fig．6 Discrimination diagram of variable Rb － Y+Nb、Nb － Y granite VAG.火山弧花崗巖;Syn－COLG同碰撞花崗巖;WPG.板內(nèi)花崗巖。

［1］ 新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.新疆維吾爾自治區(qū)巖石地層［M］.武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1999.

［2］ 高秉璋，等.花崗巖類區(qū)區(qū)域地質(zhì)填圖方法指南［M］.武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1991.

［3］ 肖慶輝，等．花崗巖研究思維與方法［M］.北京:地質(zhì)出版社，2002.

［4］ 韓寶福，何國(guó)琦，王式?jīng)?后碰撞幔源巖漿活動(dòng)、底墊作用及準(zhǔn)噶爾盆地基地的性質(zhì)［J］．中國(guó)科學(xué)(D 輯)，1999，29(1):16－21.