阿爾泰山中段南緣強罕巖體成因分析

賀永康 彭素霞

（中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心西安710054）

阿爾泰山中段南緣強罕巖體成因分析

賀永康 彭素霞

（中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心西安710054）

強罕巖體分布在瑪因鄂博斷裂北東側(cè),主體巖石片麻狀構(gòu)造特征明顯,巖石化學(xué)成分為鋁過飽和、SiO2過飽和類型,高鉀（或近高鉀）鈣堿性系列,是在早二疊世后碰撞拉張環(huán)境下,因巖漿底侵上涌，由地殼砂屑巖類高溫熔融形成的,巖體就位與瑪因鄂博斷裂的走滑剪切活動密切相關(guān)。

強罕巖體后碰撞拉張環(huán)境砂屑巖類高溫熔融

強罕巖體分布在阿爾泰山中段南緣,前人僅將該巖體的局部地段劃為侵入巖體,而將大部分作為片麻巖劃歸早泥盆世和中晚奧陶世地層。2003～2005年,新疆地礦局第四地質(zhì)大隊在青河縣阿拉圖拜與青格里河下游一帶開展的兩個1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項目,通過較為詳細(xì)的地質(zhì)填圖結(jié)合鏡下鑒定結(jié)果,確定該套片麻狀巖石為侵入體，其巖石化學(xué)及鋯石形態(tài)等特征亦具有顯著的巖漿成因特征。

1 巖體地質(zhì)特征

強罕巖體分布于瑪因鄂博大斷裂北東側(cè),為一呈北西-南東向不規(guī)則展布的單一巖體,延伸方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致,規(guī)模較大,出露面積超過200 km2（圖1）。巖體侵位于震旦系庫衛(wèi)群地層中,其中零星見有庫衛(wèi)群地層殘留體,北東邊部庫衛(wèi)群片麻巖普遍遭受了同化混染;南西與下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組呈斷層接觸.組成該巖體的主體巖石為片麻狀花崗巖,包括片麻狀黑云母花崗巖和片麻狀二長花崗巖,少量脈狀、不規(guī)則狀的二云二長花崗巖和輝長巖等.片麻狀黑云母花崗巖與片麻狀二長花崗巖中含有較多的黑云母,并可見矽線石、堇青石、電氣石等礦物,巖石變形強,具有明顯的片麻理構(gòu)造,二者的分界線不清楚,呈漸變過渡關(guān)系;二云二長花崗巖規(guī)模較小,呈脈狀、不規(guī)則巖株和巖枝分布于片麻狀黑云母花崗巖中,其中暗色礦物含量少,屬于淡色花崗巖,巖石變形程度低,片麻理構(gòu)造不明顯,與片麻狀花崗巖和輝長巖接觸界線清楚,為脈動接觸;輝長巖大多沿斷層分布,呈脈狀、不規(guī)則狀巖株和巖瘤,規(guī)模小,巖石呈塊狀,基本上無變形.根據(jù)巖石相互穿插關(guān)系、產(chǎn)出狀態(tài)以及變形特征判斷,巖體內(nèi)片麻狀花崗巖形成時間相對較早,次為二云二長花崗巖,輝長巖形成時間最晚。

圖1 青格里河下游一帶地質(zhì)略圖

2 巖石化學(xué)特征

2.1常量元素特征

從表1中可以看出,巖體內(nèi)片麻狀黑云母花崗巖、片麻狀二長花崗巖與二云二長花崗巖中Q值為25.64%～33.08%,A/NKC為1.05～1.23，C值為1.12%～2.85%,巖石化學(xué)成分均為鋁過飽和、SiO2過飽和類型,輝長巖為SiO2不飽和的正常巖石化學(xué)類型組合指數(shù)為1.25～2.25,屬鈣堿性巖系,在SiO2與K2O關(guān)系圖解（圖2）上,僅輝長巖樣品落入中鉀巖系區(qū)內(nèi),其它樣品均落在高鉀巖系區(qū),屬于高鉀鈣堿性巖,與后碰撞花崗巖的特征一致［1］［2］;在ACF圖解（圖3）上,絕大多數(shù)樣品均落入“S”型花崗巖區(qū)。

表1 強罕巖體主量與微量元素含量表（10-6）

續(xù)表1

圖2 強罕巖體巖石中SiO2-K2O圖解

圖3 強罕巖體巖石ACF圖解

2.2稀土元素特征

巖體中片麻狀花崗巖稀土元素含量較高,∑REE=126.8～218.1×10-6;次為輝長巖,∑REE=74.61× 10-6,二云二長花崗巖最低,∑REE=67.61×10-6;除輝長巖具有較弱的正銪異常外,其它巖石均具有中等程度的銪負(fù)異常,δEu值為0.52～0.64,說明巖石經(jīng)歷了一定程度的結(jié)晶分異作用［3］［4］［5］。在稀土元素配分型式圖（圖4）上,兩種片麻狀花崗巖稀土元素配分曲線基本一致,均向右緩傾,輕稀土曲線傾斜程度略高于重稀土,并具有明顯的銪負(fù)異常,說明其為同源巖漿,二云二長花崗巖的配分曲線較片麻狀花崗巖平緩,輝長巖的稀土配分曲線明顯不同,為具有正銪異常的右傾型,輕稀土明顯富集。

圖4 強罕巖體巖石稀土元素配分型式圖

2.3微量元素特征

巖體中不同類型花崗巖微量元素變化不大（表1）,僅二云二長花崗中Cr、Ni、Co及V等相容元素含量相對較低,輝長巖中相容元素及Sr等含量明顯高于酸性巖.在微量元素比值蛛網(wǎng)圖（圖5）上,不同花崗巖曲線特征基本相同,都具有K、Rb、Th、Ce等元素正異常和Sr、Ba、Nb、Ti等元素負(fù)異常,大多數(shù)樣品還具有較弱的P負(fù)異常,說明其為同源巖漿的產(chǎn)物,輝長巖曲線特征明顯不同,除具有明顯的Ti負(fù)異常和較弱的Ba、Nb負(fù)異常外,無Sr、P元素異常,曲線較平緩。

2.4同位素特征

巖體中片麻狀黑云母花崗巖δ18O（SMOW）值為13～14.1‰,屬于高δ18O花崗巖（＞10‰）,與S型花崗巖和“含堇青石過鋁質(zhì)花崗巖類（CPG）”一致;鋯石中U和Th含量較低,分別為58～400μg/g和23～275μg/g,Th/U比值為0.17～1.53,顯示出巖漿鋯石的特點.鋯石SHRIMP年齡測定,片麻狀黑云母花崗巖中由14個點參與計算獲得的鋯石U-Pb年齡為283±4 Ma，MSWD= 1.5（圖6）,其中一個測點年齡為527 Ma,可能是原巖中繼承鋯石的年齡②;二云二長花崗巖中由13個點計算獲得的鋯石U-Pb年齡為281±4 Ma,MSWD=0.64③（圖7）.兩個年齡值基本一致,年齡數(shù)據(jù)集中,精度高、誤差小,所挑選的鋯石大多為發(fā)育振蕩環(huán)帶的巖漿鋯石,反映強罕巖體的主體巖石形成于早二疊世。

圖5 強罕巖體巖石微量元素比值蛛網(wǎng)圖

圖6 片麻狀黑云母花崗巖中鋯石U-PbSHRIMP年齡諧和圖

圖7 二云二長花崗巖中鋯石U-PbSHRIMP年齡諧和圖

3 構(gòu)造環(huán)境分析

強罕巖體巖石化學(xué)成分屬高鉀（或近高鉀）鈣堿性系列,具有與后碰撞花崗巖相似的巖石化學(xué)特征.阿爾泰山南緣及準(zhǔn)噶爾北緣出露最新的海相地層時代為早石炭世中晚期,到早二疊世發(fā)育有陸相火山沉積地層,普遍缺失上石炭統(tǒng)地層,說明區(qū)內(nèi)在早古生代時期存在的古亞洲洋于早石炭世晚期已經(jīng)閉合,到晚石炭世,北部的西伯利亞板塊與南部的哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊碰撞對接在一起,形成了統(tǒng)一的大陸［6］［7］。巖體中片麻狀黑云母花崗巖與二云二長花崗巖U-Pb SHRIMP年齡測定結(jié)果均屬于早二疊世,反映強罕巖體形成于板塊碰撞對接之后,屬于后碰撞環(huán)境,與瑪因鄂博斷裂南側(cè)的哈旦遜巖體近于同期形成.區(qū)域上在華力西中晚期至華力西晚期有區(qū)域性的伸展作用存在［8］,由此判斷,強罕巖體是形成于后碰撞拉張環(huán)境的強過鋁花崗巖類。

4 成因討論

強罕巖體主體巖石片麻狀花崗巖高的氧同位素值（δ18O＞10‰）,說明其源區(qū)為沉積巖類,而不是玄武巖類;片麻狀花崗巖中Al2O3/TiO2比值變化較大,為17.28～42.84,多數(shù)樣品小于30,接近頁巖和雜砂巖Al2O3/TiO2平均比值（分別為21和22）,屬高溫強過鋁花崗巖;CaO/Na2O比值較高,為0.37～0.73,且多數(shù)樣品大于0.5,說明其源區(qū)巖石為成熟度較低的砂屑巖類;Rb/Sr比值大多為0.3～0.7,Rb/Ba比值大多為0.2左右,與源巖為砂屑巖的強過鋁花崗巖的比值一致［5］.上述特征說明,強罕巖體主體巖石是由砂屑巖類高溫熔融形成巖漿后侵位形成的.巖體位于瑪因鄂博斷裂北東側(cè),與位于瑪因鄂博斷裂南側(cè)的哈旦孫后碰撞混源花崗巖形成時代(281±7 Ma)②相近,說明發(fā)生于華力西晚期的幔源基性巖漿的底侵作用不僅影響到準(zhǔn)噶爾盆地周邊,而且波及到了瑪因鄂博斷裂以北的阿爾泰山南緣地區(qū),強罕巖體主體巖石可能是在早二疊世早期區(qū)域性伸展環(huán)境下,巖漿底侵上涌,地殼溫度大幅上升,地殼砂屑質(zhì)巖石發(fā)生“干的”熔融形成巖漿,之后侵入到一定深度形成的高溫型強過鋁花崗巖體.巖石普遍發(fā)生了剪切變形,說明瑪因鄂博大型走滑剪切活動可能緊隨伸展構(gòu)造活動之后或相伴產(chǎn)生,巖體的侵位可能與剪切活動密切相關(guān).較晚形成的細(xì)粒二云二長花崗巖屬于淡色花崗巖,其Al2O3/TiO2比值高,而CaO/Na2O比值較低,反映其形成溫度較低,巖石變形變質(zhì)程度較弱,可能是伸展作用晚期或之后的大型剪切作用過程中,隨著地殼的不斷加厚,壓力增加,且受剪切生熱作用和含水流體的加入影響,而使地殼發(fā)生“濕的”熔融,形成了由高溫型向高壓型轉(zhuǎn)變的強過鋁花崗巖.巖體中的基性巖脈和巖株,則可能是底侵于下地殼的玄武質(zhì)巖漿在剪切作用發(fā)生后或晚期沿斷裂等構(gòu)造薄弱處直接貫入形成的。

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

［2］王京彬,徐新.新疆北部后碰撞構(gòu)造演化與成礦.地質(zhì)學(xué)報,2006，8(1):23-31.

［3］林廣春,馬昌前.過鋁花崗巖的成因類型與構(gòu)造環(huán)境研究綜述.華南地質(zhì)與礦產(chǎn),(2003,1):65-70.

［4］劉偉.中國新疆阿爾泰花崗巖的時代及成因類型特征.大地構(gòu)造與成礦學(xué),1990，14(1):43-56.

［5］芮行健!吳玉金.中國阿爾泰花崗巖的成因.見:花崗巖地質(zhì)與成礦關(guān)系國際學(xué)術(shù)會議論文集.南京江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1984,180-190.

［6］張湘炳等.阿爾泰地區(qū)大地構(gòu)造演化體制及其形成機理,見涂光熾主編:新疆北部固體地球科學(xué)新進展［J］.科學(xué)出版社,1993,173-184.

［7］成守德,王元龍.新疆大地構(gòu)造演化基本特征.新疆地質(zhì),1998,16(2):98-107.

［8］張湘炳，楊新岳.阿爾泰地區(qū)大地構(gòu)造演化體制及其形成機理.見:涂光熾主編,新疆北部固體地球科學(xué)新進展,科學(xué)出版社:1993,173-184.

收稿：2014-05-12

項目資助：阿爾泰-準(zhǔn)噶爾北緣成礦帶礦產(chǎn)資源調(diào)查（12120113041900）