西昆侖慕士塔格
--公格爾印支期侵入巖巖石與鋯石地球化學(xué)特征及研究意義

宋 樾，王 建，劉金霖，包真艷

吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 100061

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西昆侖慕士塔格
--公格爾印支期侵入巖巖石與鋯石地球化學(xué)特征及研究意義

宋 樾，王 建，劉金霖，包真艷

吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 100061

西昆侖造山帶南側(cè)的麻扎--康西瓦縫合帶，是古特提斯洋閉合的位置。慕士塔格--公格爾作為昆侖山的主峰，緊鄰該縫合帶的東北側(cè)分布，主要巖性為花崗閃長(zhǎng)巖和黑云母二長(zhǎng)花崗巖。作者系統(tǒng)研究了兩種巖性的地球化學(xué)及年代學(xué)特征，探討了巖石成因，反演了古特提斯洋的構(gòu)造演化歷史。巖體巖漿鋯石LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年結(jié)果顯示，花崗閃長(zhǎng)巖和黑云母二長(zhǎng)花崗巖的成巖年齡分別為(213.0±0.5)～(215.4±0.9)Ma和(220.6±0.5)～(222.1±0.4)Ma，是晚三疊世巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。兩種巖性均為高硅(w(SiO2)>65%)、富堿(w(K2O+Na2O) >6%)、鈣堿性-高鉀鈣堿性、準(zhǔn)鋁質(zhì)(A/CNK<1)，富集大離子親石元素(LILE)和輕稀土元素(LREE)，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)和重稀土(HREE)。微量元素組成特征、低鋯石飽和溫度及高分異指數(shù)顯示慕士塔格--公格爾花崗巖體為高分異I型花崗巖。巖體鋯石的εHf(t)值變化范圍較小，為-4.46～-0.17，指示巖漿以殼源為主。綜合研究表明，慕士塔格--公格爾花崗巖體可能是同碰撞造山環(huán)境下，老的下地殼受地幔熱源影響部分熔融，形成的長(zhǎng)英質(zhì)殼源巖漿侵入地殼內(nèi)部而冷卻結(jié)晶形成。

花崗巖；地球化學(xué)；鋯石LA-ICP-MS年齡；Hf同位素；古特提斯洋；慕士塔格--公格爾

0 引言

麻扎--康西瓦縫合帶位于西昆侖地區(qū)中部，在南東--北西方向上呈弧形延伸，貫穿整個(gè)造山帶，是昆侖造山帶和昆南--羌塘縫合系的界線，也是青藏高原北緣基礎(chǔ)構(gòu)造單元?jiǎng)澐值闹匾罁?jù)[1-4]。西昆侖地區(qū)在顯生宙以來(lái)經(jīng)歷了原特提斯和古特提斯兩大構(gòu)造域的復(fù)合演化，其中尤為重要的是在早、中三疊世受印支運(yùn)動(dòng)影響而最終導(dǎo)致的古特提斯洋盆閉合和繼而發(fā)生的碰撞造山，此過(guò)程完成了西昆侖地區(qū)洋--陸轉(zhuǎn)化，并發(fā)育一系列印支期花崗巖，成為學(xué)者們研究的重點(diǎn)[5-7]。對(duì)于古特提斯洋閉合碰撞的時(shí)限以及造山作用階段的劃分，前人從巖石地球化學(xué)角度和鋯石U-Pb年齡等方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，但大多是基于樣品年齡和巖相對(duì)比等方面的分析，結(jié)合同位素研究手段對(duì)巖漿源區(qū)示蹤的方法應(yīng)用并不多[7-10]，以至于在巖石成因類型的判別和幔源物質(zhì)對(duì)成巖過(guò)程影響等研究方面的認(rèn)識(shí)相對(duì)薄弱。不同的研究成果使人們對(duì)古特提斯洋閉合碰撞造山具體時(shí)間限定的認(rèn)識(shí)存在較大分歧，制約了對(duì)昆侖山地區(qū)具體構(gòu)造演化過(guò)程的深入理解。鑒于上述問(wèn)題的存在，筆者以塔什庫(kù)爾干地區(qū)麻扎--康西瓦縫合帶東北部的慕士塔格--公格爾花崗巖巖體為研究對(duì)象，進(jìn)行了主、微量元素分析和鋯石U-Pb年齡及Hf同位素測(cè)試，在此基礎(chǔ)上劃分成因類型，探討巖漿成因和演化歷史，以約束西昆侖地區(qū)古特提斯洋的閉合時(shí)限；并與前人的研究成果進(jìn)行對(duì)比，得出對(duì)構(gòu)造演化歷史更清晰的認(rèn)識(shí)，為區(qū)域構(gòu)造背景的確定提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

西昆侖造山帶地處青藏高原北緣，是中央造山帶的最西端，向北與塔里木盆地相鄰，向南以麻扎--康西瓦縫合帶為界，向西以塔什庫(kù)爾干斷陷為界與帕米爾高原相接，向東至苦牙克走滑斷裂帶。其整體寬近300 km，延伸近1 000 km，呈北西--南東走向并向南突出的弧形構(gòu)造(圖1)。

①柯崗斷裂帶；②麻扎--康西瓦縫合帶；③喬爾天山--岔路口斷裂帶；④班公--怒江縫合帶。據(jù)文獻(xiàn)[11]修編。圖1 昆侖地區(qū)構(gòu)造單元?jiǎng)澐值刭|(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified geological map showing the tectonic units in the Kunlun area

西昆侖地區(qū)自北向南可分為西昆侖地體、甜水海地體和喀喇昆侖地體三大構(gòu)造單元[12]，之間分別以康西瓦--慕士塔格縫合帶和喬爾天山--岔路口斷裂帶為界線。其中，康西瓦--慕士塔格縫合帶即為古特提斯洋俯沖消減及后期碰撞拼合的產(chǎn)物。本次工作地點(diǎn)為康西瓦--慕士塔格縫合帶西段、康西瓦--慕士塔格斷裂東北側(cè)。出露的慕士塔格--公格爾花崗巖呈帶狀延伸，走向受斷裂控制，大地構(gòu)造位置具有代表意義，是古特提斯洋俯沖碰撞的直接產(chǎn)物。

2 樣品描述

慕士塔格--公格爾侵入巖體主要由花崗閃長(zhǎng)巖及黑云母二長(zhǎng)花崗巖組成，其地球化學(xué)特征對(duì)構(gòu)造歷史的反演具有重要意義。本次工作采集了7件樣品，編號(hào)分別為QLIII-1、DT117-1、DT118-1、0089-1、0090-1、0093-1和0094-1，依據(jù)礦相學(xué)和礦物化學(xué)成分，將樣品分為二組，以下皆以此分組討論巖石性質(zhì)。

花崗閃長(zhǎng)巖：以QLIII-1和0089-1為代表的角閃黑云母花崗閃長(zhǎng)巖，主要由斜長(zhǎng)石(45%～50%)、堿性長(zhǎng)石(7%～15%)、石英(15%～20%)、黑云母(10%～15%)、角閃石(5%)及少量石榴石(0%～3%)和輝石(0%～2%)組成。礦物自形程度較高，粒度自中細(xì)粒至中粗粒，斜長(zhǎng)石輕微蝕變。暗色礦物呈定向排列。

花崗巖：以DT117-1、DT118-1、0090-1、0093-1和0094-1為代表的黑云母二長(zhǎng)花崗巖，主要造巖礦物包括斜長(zhǎng)石(35%～40%)、堿性長(zhǎng)石(35%～45%)、石英(15%～20%)、黑云母(5%～10%)、角閃石(3%～4%)及白云母(5%)和石榴石(2%)。細(xì)粒至中粗粒，似斑狀結(jié)構(gòu)，堿性長(zhǎng)石組成斑晶，塊狀構(gòu)造。部分斜長(zhǎng)石絹云母化嚴(yán)重，也可見(jiàn)石英生長(zhǎng)構(gòu)成的蠕蟲結(jié)構(gòu)。暗色礦物定向排列。

3 分析方法

本文所采樣品的主、微量元素、稀土元素在廣州澳實(shí)分析檢測(cè)有限公司完成測(cè)定。主量元素的測(cè)定使用X射線熒光光譜分析法(ME-XRF06)，誤差小于1%。微量元素、稀土元素使用等離子質(zhì)譜分析法(ICP-MS)，誤差小于5%。

樣品鋯石在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所MC-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成U-Pb年齡測(cè)試，分析所用的激光剝蝕系統(tǒng)為Finnigan Neptune型多接收等離子質(zhì)譜及相配的Newwave UP 213紫外激光剝蝕系統(tǒng)。具體測(cè)試激光斑束直徑為25 μm，頻率10 Hz，以He為剝蝕物質(zhì)的載氣。均勻鋯石顆粒的測(cè)年精度和準(zhǔn)確度在1%(2σ)左右。分析所得數(shù)據(jù)使用ICPMS DataCal程序進(jìn)行處理并使用Isoplot程序得到年齡諧和圖。詳細(xì)測(cè)試過(guò)程參見(jiàn)文獻(xiàn)[13]。

鋯石Hf同位素測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，使用測(cè)試儀器為Neptune和Newwave UP 213剝蝕系統(tǒng)(LA-MC-ICP-MS)。具體測(cè)試激光剝蝕斑束直徑為40 μm，分析點(diǎn)與U-Pb測(cè)年激光剝蝕點(diǎn)位相同。詳細(xì)測(cè)試過(guò)程參考文獻(xiàn)[14]。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果

選取花崗閃長(zhǎng)巖中具有代表性的QLIII-1、0089-1和花崗巖DT117-1、0093-1樣品進(jìn)行鋯石U-Pb年齡測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下(表1)。

黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(QLIII-1)：CL圖像顯示鋯石呈自形長(zhǎng)柱狀，個(gè)別破碎，粒度大小不一，為50 μm×120 μm～80 μm×300 μm，韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)，Th/U值(0.142 8～0.634 4)跨度較大，平均0.350 0。鋯石環(huán)帶206Pb/238U年齡除一個(gè)測(cè)點(diǎn)為(434±2) Ma，可能為巖漿上升過(guò)程中捕獲的鋯石外,其余29個(gè)年齡為211～215 Ma，加權(quán)平均年齡為(213.0±0.5)Ma(MSWD=0.93)(表1,圖2)。

花崗閃長(zhǎng)巖(0089-1)：CL圖像中鋯石顆粒呈半自形短柱狀，粒度相對(duì)均一，為60 μm×150 μm～90 μm×250 μm，韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)微弱至不可見(jiàn)(圖3)，Th/U值為0.247 2～0.803 8，平均0.580 0，顯示出巖漿鋯石的特點(diǎn)。鋯石206Pb/238U年齡為210～218 Ma，加權(quán)平均年齡為(215.4±0.9)Ma(MSWD=2.6)(表1,圖2b)。

表1 研究區(qū)侵入巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)試數(shù)據(jù)

表1(續(xù))

表1(續(xù))

a.QLIII-1;b.0089-1;c.DT117-1;d.0093-1。圖2 研究區(qū)侵入巖鋯石年齡諧和圖Fig.2 U-Pb Concordia diagrams of zircons of granites

圖3 0089-1樣品陰極發(fā)光圖像Fig.3 CL image of sample 0089-1

黑云母二長(zhǎng)花崗巖(DT117-1)：CL圖像中鋯石顆粒為自形柱狀，粒度變化不大，為80 μm×200 μm～100 μm×280 μm，環(huán)帶結(jié)構(gòu)明顯，顏色稍暗，與較高的Th、U含量有關(guān)，Th/U值(0.338 1～0.606 2，平均0.470 0)指示其為巖漿成因。206Pb/238U年齡為219～223 Ma，加權(quán)平均年齡為(220.6±0.5)Ma(MSWD=0.29)(表1,圖2c)。

黑云母二長(zhǎng)花崗巖(0093-1)：CL圖像可見(jiàn)鋯石為半自形--他形，部分鋯石斷裂，粒度變化于65 μm×150 μm～90 μm×200 μm，環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰，顏色較暗(圖4)，Th/U值為0.333 3～0.846 0(平均0.560 0)，為巖漿成因鋯石。206Pb/238U年齡為220～223 Ma，加權(quán)平均年齡為(222.1±0.4)Ma(MSWD=0.98)(表1,圖2d)。

4.2 鋯石Hf同位素測(cè)試結(jié)果

對(duì)花崗閃長(zhǎng)巖(0089-1)的22顆鋯石和花崗巖(0093-1)的20顆鋯石進(jìn)行Hf同位素測(cè)試，測(cè)點(diǎn)與鋯石U-Pb年齡測(cè)試位置相對(duì)應(yīng)。Hf同位素測(cè)試結(jié)果以及結(jié)合鋯石U-Pb年齡代表的巖漿結(jié)晶年齡計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2，Hf同位素組成特征見(jiàn)圖5。

花崗閃長(zhǎng)巖(0089-1)樣品的176Hf/177Hf值為0.282 543～0.282 638，加權(quán)平均值為0.282 585±0.000 014，較為均一；εHf(t)值為-3.51～-0.17，加權(quán)平均值為-2.04±0.50；單階段Hf模式年齡(TDM1)為871～1 015 Ma，平均950 Ma；二階段Hf模式年齡(TDM2)1 258～1 468 Ma，平均1 378 Ma。

花崗巖(0093-1)樣品176Hf/177Hf值為0.282 514～0.282 621，加權(quán)平均值為0.282 568±0.000 011；εHf(t)值為-4.46～-0.73，加權(quán)平均值為-2.56±0.39；單階段Hf模式年齡(TDM1)為913～1 055 Ma，平均981 Ma；二階段Hf模式年齡(TDM2)為1 299～1 536 Ma，平均1 411 Ma。

圖4 0093-1樣品陰極發(fā)光圖像Fig.4 CL image of sample 0093-1

4.3 主量元素

主量元素測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3?；◢忛W長(zhǎng)巖樣品元素含量與黑云二長(zhǎng)花崗巖樣品顯示出明顯的差異性。

表3 研究區(qū)侵入巖主量元素分析結(jié)果

圖5 研究區(qū)侵入巖巖鋯石Hf同位素特征和組成Fig.5 Zircon Hf isotopic features and compositions of Indosinian granites

花崗閃長(zhǎng)巖低硅(w(SiO2)=68.2%～66.9%)、富鋁(w(Al2O3) =14.7%～17.1%)、高鈦(w(TiO2)=0.31%～0.46%)、低堿(w(Na2O+K2O)=6.06%～7.20%)，A/CNK=0.90～1.05；黑云二長(zhǎng)花崗巖w(SiO2)=70.1%～75.7%、全堿(w(Na2O+K2O)=7.73%～8.70%)及A/CNK值(0.97～0.99，平均0.98)稍高，而w(Al2O3)=12.3%～14.8%和w(TiO2)=0.15%～0.28%則稍低。

花崗巖類TAS分類圖解(圖6)上，花崗閃長(zhǎng)巖(QLIII-1、0089-1)貧硅，劃入花崗閃長(zhǎng)巖類區(qū)域，花崗巖(DT117-1、DT118-1、0090-1、0093-1和0094-1)落入花崗巖類區(qū)域。A/NK-A/CNK判別圖解(圖7)上樣品大部分落入準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域并接近過(guò)鋁質(zhì)，QLIII-1由于相對(duì)高w(TiO2)和低w(K2O)落入過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域。w(K2O)-w(SiO2)圖(圖8)中，花崗閃長(zhǎng)巖樣品落入鈣堿性系列和高鉀鈣堿性系列過(guò)渡區(qū)域，花崗巖樣品落入高鉀鈣堿性系列和鉀玄巖系列過(guò)渡區(qū)域。由于w(SiO2)過(guò)高(>70%)導(dǎo)致堿含量偏低，在確定堿性或亞堿性時(shí)里特曼指數(shù)不適用，因此使用花崗巖w(SiO2)-AR圖解(圖9)判斷花崗閃長(zhǎng)巖落入鈣堿性區(qū)域，花崗巖則為堿性。

底圖據(jù)文獻(xiàn)[15]。圖6 研究區(qū)侵入巖TAS圖解Fig.6 TAS diagram for granites

底圖據(jù)文獻(xiàn)[16]。圖7 研究區(qū)侵入巖含鋁指數(shù)圖Fig.7 Aluminous index diagram for granite

底圖根據(jù)文獻(xiàn)[16]。圖8 研究區(qū)侵入巖w(K2O)-w(SiO2)圖解Fig.8 w(K2O) versus w(SiO2) diagram for granites

底圖根據(jù)文獻(xiàn)[17]。圖9 研究區(qū)侵入巖w(SiO2)-AR圖解Fig.9 w(SiO2) versus AR diagram for granites

4.4 微量元素

微量元素測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖10a)中，兩類樣品配分曲線類似，均具有富集Rb、Ba、K等大離子親石元素(LILE)，虧損Ta、Nb、Ti、Sr等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)及低Sr/Y(平均5.61)的特點(diǎn)；不同之處在于，花崗閃長(zhǎng)巖樣品整體微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較低，不相容元素Th、U質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較低，暗示其熔融程度相對(duì)較低。Nb、Ta、Ti的虧損和反映巖漿的殼源印跡，暗示巖石形成于島弧環(huán)境或源巖具有島弧巖類成分特征[14]。

稀土元素(REE)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線見(jiàn)圖10b，可以看得兩類樣品同樣具有類似的曲線，輕稀土元素(LREE)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)富集(141.83×10-6～200.00×10-6)，重稀土元素(HREE)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)虧損(13.30×10-6～32.66×10-6)，輕重稀土元素具有明顯分餾(LREE/HREE=3.84～16.40，(La/ Lu)N=2.89～17.46)，且輕稀土分餾程度((La/ Sm)N=2.88～7.56)高于重稀土分餾程度((Gd/ Lu)N=0.70～1.55)，負(fù)銪異常明顯(δEu=0.14～0.76)，曲線整體呈右傾趨勢(shì)?；◢忛W長(zhǎng)巖樣品與花崗巖樣品比較，標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線相對(duì)較平坦，輕微負(fù)銪異常，可能代表了其具有較低的熔融程度。

表4 研究區(qū)侵入巖微量元素分析結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)文獻(xiàn)[18]。 圖10 研究區(qū)侵入巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(a)和球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(b) Fig.10 Primitive mantle-normalized trace elements pattern(a) and Chondrite-normalized rare earth elements pattern(b) for granites

5 討論

5.1 花崗巖樣品的成因類型

目前，為大家普遍接受并認(rèn)可的花崗巖成因類型包括I型、S型、M型和A型。綜合花崗巖主量元素圖解可得知花崗閃長(zhǎng)巖為準(zhǔn)鋁質(zhì)鈣堿性，花崗巖為準(zhǔn)鋁質(zhì)高鉀(鈣)堿性。高鉀鈣堿性花崗巖可能形成于活動(dòng)大陸邊緣或同碰撞作用過(guò)程中，同時(shí)也在后碰撞作用階段廣泛出現(xiàn)[19]，暗示本文所采樣品產(chǎn)出構(gòu)造背景為碰撞造山時(shí)期；二類花崗巖落入準(zhǔn)鋁質(zhì)與過(guò)鋁質(zhì)過(guò)渡的區(qū)域并更靠近準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域，這可能是因?yàn)樵诓糠秩廴谶^(guò)程中有變質(zhì)沉積物和變質(zhì)火山巖成分的加入[20]。在花崗巖Sr/Y-w(Y)圖解(圖11)中，二類樣品均落入正常島弧安山巖-英安巖-流紋巖成分區(qū)域，說(shuō)明花崗巖源巖具有島弧環(huán)境的印跡。兩類巖石全巖微量元素蛛網(wǎng)圖和稀土元素配分曲線總體相似：富集大離子親石元素(LILE)，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)，Nb、Ta負(fù)異常，低Sr(<400×10-6)高Y(>2×10-6)，這種花崗巖微量元素特征是陸殼特有并用于區(qū)分洋殼的主要判別標(biāo)志[22]，暗示花崗巖源巖主要為陸殼成分；輕、重稀土元素明顯分餾(LREE/HREE=3.84～16.40，平均8.47)，具銪負(fù)異常及右傾型配分曲線與我國(guó)東北地區(qū)的高分異I型花崗巖類似[23]。樣品的負(fù)銪異常與長(zhǎng)石的分離結(jié)晶有關(guān)，這與Sr的負(fù)異常相呼應(yīng)，而HREE相對(duì)LREE較虧損則是由于源巖存在普通角閃石或石榴石[24]。兩類樣品配分曲線相似卻又略有差異，表明其具有相同的源區(qū)性質(zhì)但經(jīng)歷了不甚相同的演化歷史。通過(guò)全巖CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算，花崗閃長(zhǎng)巖樣品的分異指數(shù)為70.72～77.90(平均74.31)，花崗巖樣品的分異指數(shù)為81.98～92.79(平均89.13)，由此可知花崗巖樣品經(jīng)歷了較高的巖漿分異作用；兩類巖石的A/CNK值(0.90～1.05，平均0.98)和剛玉分子質(zhì)量分?jǐn)?shù)(為0)低于Chappell 和White[25]建議的S型花崗巖數(shù)值(A/CNK>1.1，剛玉分子>1%)，因此排除S型花崗巖的可能性。

底圖據(jù)文獻(xiàn)[21]。圖11 研究區(qū)侵入巖Sr/Y-w(Y)圖解Fig.11 Sr/Y versus w(Y) diagram for granites

鋯石在花崗質(zhì)巖石中呈副礦物出現(xiàn)并且是主要的富Zr礦物，因此通過(guò)全巖的Zr含量可以近似代表鋯石中的Zr含量；同時(shí)鋯石又是花崗巖中結(jié)晶溫度較高的副礦物，所以其飽和溫度可以近似代表花崗巖的液相線溫度。結(jié)合Zr含量和主量元素含量，使用Watson等[26]的鋯石飽和溫度計(jì)算方法得到花崗閃長(zhǎng)巖Tzr=786.16 ℃，花崗巖Tzr=750.22～783.51 ℃(平均765.40 ℃)，兩類樣品的液相線溫度相差不大，與高分異I型花崗巖的形成溫度較為接近(均值764 ℃)，低于A型花崗巖的形成溫度(>900 ℃)[27-28]。此外，兩類樣品的Ga質(zhì)量分?jǐn)?shù)均相對(duì)較低(20.50×10-6～22.70×10-6和15.9×10-6～20.5×10-6)，w(Zr+Nb+Ce+Y)值分別為298.40×10-6～347.76×10-6(平均323.08×10-6)和233.75×10-6～325.81×10-6(平均275.67×10-6)，低于A型花崗巖的下限值350×10-6[29]；因此也排除A型花崗巖的可能性。最后，依據(jù)主、微量測(cè)試及計(jì)算結(jié)果并綜合以上分析，本文研究的花崗巖應(yīng)為具有島弧環(huán)境巖石成分特點(diǎn)的高分異I型花崗巖。

5.2 巖漿源區(qū)性質(zhì)

巖石樣品中的鋯石作為副礦物以穩(wěn)定的化學(xué)狀態(tài)存在，其化學(xué)成分，尤其是同位素組成，能夠很好地指示巖漿源區(qū)性質(zhì)。鋯石Lu/Hf值很低，在礦物形成后基本沒(méi)有明顯的放射性Hf產(chǎn)生；因此實(shí)驗(yàn)所測(cè)得鋯石的176Hf/177Hf值受年代不確定性的影響較小[30]，基本代表了其形成時(shí)的Hf同位素組成，進(jìn)而可以分析巖石的成因以及不同組分巖漿的性質(zhì)。巖漿鋯石中負(fù)εHf(t)值表明地殼的Hf同位素儲(chǔ)庫(kù)為主導(dǎo)，正εHf(t)值表明巖漿源區(qū)主要由虧損地幔的Hf同位素儲(chǔ)庫(kù)主導(dǎo)；對(duì)于陸殼花崗巖情況較復(fù)雜，εHf(t)值為正也有可能是因?yàn)樾律貧の镔|(zhì)的混入[30]。幔源組分參與花崗巖成巖作用過(guò)程有兩種方式：①在特定地質(zhì)作用階段，幔源巖漿與其提供的熱量導(dǎo)致深部地殼部分熔融并形成混合長(zhǎng)英質(zhì)巖漿[31]，此類花崗巖中應(yīng)具有TDM1與結(jié)晶年齡相近的鋯石結(jié)晶；②具有幔源印跡巖漿侵入地殼底部形成了初生地殼，在后期的熱事件影響下與古老基底地殼共同發(fā)生部分熔融，形成具有殼?；旌咸卣鞯拈L(zhǎng)英質(zhì)巖漿[32]，此類花崗巖中的鋯石TDM1與結(jié)晶年齡具有一定距離。本文研究樣品的鋯石Hf同位素特征如下：兩類樣品εHf(t)值均在接近于0的負(fù)值范圍波動(dòng)(平均-2.04±0.50和-2.56±0.39)，沒(méi)有出現(xiàn)正值，反映二巖漿源區(qū)以殼源物質(zhì)為主、但并不排除存在少量幔源物質(zhì)的混入，這與花崗巖微量元素具有陸殼特征相互佐證；Hf模式年齡集中在新元古代(均值950 Ma和981 Ma)，與晚三疊世的形成年齡(均值(215.37±0.85)Ma和均值(222.07±0.43)Ma)差距很大，未見(jiàn)二者年齡相近的鋯石顆粒，表明該區(qū)的巖漿源區(qū)成分古老，沒(méi)有或鮮有新生組分；二階段Hf模式年齡集中于中元古代(均值1 378 Ma和1 411 Ma)，代表地殼物質(zhì)從幔源巖石中分異出的時(shí)間，其初始地殼物質(zhì)可能為元古宙塔里木西南緣發(fā)生裂離，為原特提斯洋形成期間的巖漿作用產(chǎn)物。以上特征更接近于第二種形成機(jī)制，即后期熱事件導(dǎo)致的古老基底地殼發(fā)生部分熔融并侵入地殼固結(jié)成巖。

5.3 構(gòu)造環(huán)境

對(duì)研究樣品的巖石地球化學(xué)分析結(jié)果表明：兩類花崗巖均落入鈣堿性--高鉀鈣堿性系列，富集LILE和LREE，虧損HFSE和HREE，顯示典型的島弧或活動(dòng)大陸邊緣巖漿弧環(huán)境，與姜春發(fā)等[2]所總結(jié)的西昆侖南部發(fā)育印支期花崗巖類為島弧鈣堿性系列的I型花崗巖呼應(yīng)；兩套花崗巖空間上分布在康西瓦--蘇巴氏蛇綠巖帶西北側(cè)，與古特提斯洋的向西北方向俯沖的事實(shí)完全吻合。

ORG：洋脊花崗巖；Post-COLG：后碰撞花崗巖；syn-COLG：同碰撞花崗巖；VAG：火山島弧花崗巖；WPG：板內(nèi)花崗巖。底圖據(jù)文獻(xiàn)[33-34]。圖12 研究區(qū)侵入巖w(Rb)-w(Ta+Yb)圖解和w(Rb)-w(Y+Nb)圖解Fig.12 w(Rb) versus w(Ta+Yb) diagram and w(Rb) versus w(Y+Nb) diagram for Indosinian granites

對(duì)樣品進(jìn)行LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年測(cè)試，結(jié)果表明，花崗閃長(zhǎng)巖類的年齡為(213.0±0.5)～(215.4±0.9)Ma；w(Rb)-w(Ta+Yb)和w(Rb)-w(Y+Nb)判別圖解(圖12)上投于VAG或WPG區(qū)；而花崗巖類的年齡值為(220.6±0.5)～(222.1±0.4)Ma，圖解上落入syn-COLG或與VAG的過(guò)渡區(qū)。同時(shí)，花崗閃長(zhǎng)巖鋯石中不相容元素含量(Th、U)低于黑云二長(zhǎng)花崗巖中鋯石的相應(yīng)含量，指示巖漿熔融程度由低變高，與全巖REE球粒隕石配分曲線分布模式相互佐證，可能指示了構(gòu)造環(huán)境由壓性向張性轉(zhuǎn)換。張傳林等[10]對(duì)布倫口地區(qū)具有240 Ma年齡的含石榴子石片麻狀花崗巖進(jìn)行研究，認(rèn)為其形成于擠壓構(gòu)造環(huán)境，且為陸殼重熔的產(chǎn)物；楊文強(qiáng)等[9]測(cè)得塔什庫(kù)爾干縣城東的矽線石榴黑云片麻巖和石榴角閃片麻巖具有(220±2)和(220±3)Ma的變質(zhì)年齡，認(rèn)為是古特提斯洋俯沖碰撞的時(shí)間。這進(jìn)一步印證本文所采黑云母二長(zhǎng)花崗巖形成于同碰撞大陸邊緣弧環(huán)境，而花崗閃長(zhǎng)巖則形成于稍晚期的后碰撞拉伸環(huán)境。由于兩套花崗巖的形成年齡相近，我們推測(cè)它們是同一大的巖漿活動(dòng)期次中不同幕次的產(chǎn)物，總體上處于一種從碰撞到碰撞后的拉伸的過(guò)渡環(huán)境，這也是研究區(qū)在該時(shí)間段能夠形成如此大規(guī)?；◢弾r的地球動(dòng)力學(xué)原因。

西昆侖地區(qū)古特提斯洋俯沖消減并閉合于中三疊世末期，晚三疊世已經(jīng)轉(zhuǎn)入后碰撞的伸展階段[35]。通過(guò)本文的樣品測(cè)試分析，我們認(rèn)為研究的兩套花崗巖樣品所限定的(213.0±0.5)～(222.1±0.4)Ma時(shí)間段，是古特提斯洋處于閉合碰撞造山和碰撞后拉伸的轉(zhuǎn)換過(guò)渡階段，這較為詳細(xì)地揭示了構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用的轉(zhuǎn)換，并且俯沖消減作用期間的地質(zhì)歷史重演有著指導(dǎo)意義。

綜合以上論述，始于晚古生代的古特提斯洋持續(xù)地向西北方向俯沖，最終沿著康西瓦--蘇巴什混雜巖帶與昆中陸塊對(duì)接，繼而碰撞造山；在晚三疊世，這種碰撞達(dá)到高峰并使得碰撞的壓應(yīng)力逐漸向松弛轉(zhuǎn)換，進(jìn)入后碰撞造山垮塌階段，地殼處于伸展?fàn)顟B(tài)并相對(duì)減薄，區(qū)域上壓力減小、張力增加，為巖漿大規(guī)模侵入提供了良好的機(jī)會(huì)。此時(shí)，老的下地殼受地幔楔熱源影響部分熔融，形成長(zhǎng)英質(zhì)殼源成分為主的巖漿房。這種長(zhǎng)英質(zhì)巖漿一開(kāi)始形成小規(guī)模的侵入體，逐漸地隨著地殼的應(yīng)力空間的釋放，巨量的巖漿沿著構(gòu)造薄弱帶侵入、上涌、定位于地殼淺層。

6 結(jié)論

1)塔什庫(kù)爾干附近麻扎--康西瓦縫合帶東北側(cè)的花崗巖類巖體分為兩類：花崗閃長(zhǎng)巖和花崗巖，其鋯石U-Pb年齡加權(quán)平均值分別為(213.0±0.5)～(215.4±0.9)Ma 和(220.6±0.5)～(222.1±0.4)Ma，均為晚三疊世巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

2)兩套巖體總體高硅、富堿，鈣堿性--高鉀鈣堿性系列，富集LILE和LREE，虧損HFSE和HREE，顯示高分異I型花崗巖特征。

3)巖體Hf同位素變化范圍不大，εHf(t)值分布于0和負(fù)值之間，指示花崗質(zhì)巖石以殼源為主，可能有少量的幔源物質(zhì)的貢獻(xiàn)。

4)西昆侖麻扎--康西瓦縫合帶的晚三疊世巖體形成于晚三疊世古特提斯洋閉合后的同碰撞--碰撞后拉伸的過(guò)渡環(huán)境。

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Chronology, Geochemistry, Hafnium Isotope Characteristics and Tectonic Implications of Muztag-Kongur Indosinian Intrusive Rocks

Song Yue, Wang Jian, Liu Jinlin, Bao Zhenyan

CollegeofEarthSciences,JinlinUniversity,Changchun130061,China

Mazha-Kangxiwa suture zone (MKSZ), located to the south of the western Kunlun orogenic belt, is the location where Paleo-Tethys ocean finally closed. As the main peaks of Kunlun Mountain ranges, Muztag-Kongur granitoids closely distributed to the northeast of MKSZ and composed mainly of granodiorite and monzonitic granites. Based on the geochemical characteristics and U-Pb dating of Muztag-Kongur granitoids, we discussed the petrogenesis of granitoids and the evolution history of Paleo-Tethys ocean. The zircon LA-ICP-MS U-Pb dating results show that the forming ages of granodiorite and monzonitic granite are at (213.0±0.5)-(215.4±0.9) Ma and (220.6±0.5)-(222.1±0.4) Ma respectively, which is the result of Late Triassic magmatism activities. Muztag-Kongur granitoids contain high silicon (SiO2>65%) and total alkali (K2O+Na2O>6%), and are characterized by high K calc-alkaline and metaluminous (A/CNK<1). They are enriched in LILE and LREE and depleted of HFSE and HREE. The contents of minor elements, low zircon saturation temperature, and high differentiation index suggest that Muztag-Kongur granitoids are highly fractionated I-type granites. The zircon Hf isotopic results show a narrow range ofεHf(t)=-4.46--0.17, suggesting that the magmas originated mainly from lower crust. The comprehensive studies indicate that Muztag-Kongur granitoids formed likely in a syn-collisional orogenic setting where old lower crust melted partially under the heating of uprising mantle magmas. These felsic magmas intruded into crust level and formed Muztag-Kongur granitoids.

granite; geochemistry; zircon LA-ICP-MS age; Hf isotope; Paleo-Tethys ocean；Muztag-Kongur

10.13278/j.cnki.jjuese.201505114.

2014-11-25

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(1212011121088)

宋樾(1987--)，男，博士研究生，主要從事巖石地球化學(xué)方面的研究，E-mail:yue_song@live.cn

王建(1964--)，男，博士生導(dǎo)師，主要從事地幔巖石地球化學(xué)、火成巖巖石地球化學(xué)方面的研究，E-mail:wangjian304@jlu.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201505114

P588.12;P597

A

宋樾，王建，劉金霖，等. 西昆侖慕士塔格--公格爾印支期侵入巖巖石與鋯石地球化學(xué)特征及研究意義.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2015,45(5):1418-1435.

Song Yue, Wang Jian, Liu Jinlin,et al. Chronology, Geochemistry, Hafnium Isotope Characteristics and Tectonic Implications of Muztag-Kongur Indosinian Intrusive Rocks.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(5):1418-1435.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201505114.