新疆東準(zhǔn)噶爾地區(qū)奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖的發(fā)現(xiàn)

施文翔，冉秋成，馮江鵬，于洋，李艷

(新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011)

新疆東準(zhǔn)噶爾地區(qū)奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖的發(fā)現(xiàn)

施文翔，冉秋成，馮江鵬，于洋，李艷

(新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011)

通過(guò)1︰5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，在東準(zhǔn)噶爾地區(qū)老君廟東北部發(fā)現(xiàn)了一套侵入前早奧陶世變質(zhì)巖的斜長(zhǎng)花崗巖。鋯石SHRIMP U-Pb測(cè)年結(jié)果顯示206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為(468.1±5.5) Ma，代表斜長(zhǎng)花崗巖的結(jié)晶年齡，這是首次報(bào)道東準(zhǔn)噶爾地區(qū)的奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖。斜長(zhǎng)花崗巖SiO2含量70.09%、高Na2O(6.12%)、低K2O(1%)、Mg含量較高(1.82%)，標(biāo)準(zhǔn)礦物中剛玉分子含量達(dá)到1.96。稀土總量較低(72.97×10-6)，Eu負(fù)異常不明顯，輕重稀土分餾明顯[(La/Yb)N=16.05]，具低Sr、低Y、Yb，較高的K、Rb、Ba、Th，Nb、Ta負(fù)異常明顯，正Ce異常。反映奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖為幔源巖漿成因，并受到了地殼的混染，形成環(huán)境可能為大洋環(huán)境。奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖的發(fā)現(xiàn)，表明東準(zhǔn)噶爾地區(qū)奧陶紀(jì)時(shí)期存在一次巖漿熱事件。

東準(zhǔn)噶爾; 奧陶紀(jì);斜長(zhǎng)花崗巖

夾于天山山脈和阿爾泰山脈之間的準(zhǔn)噶爾盆地是哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊的組成部分，歷史上經(jīng)歷了洋盆的裂解、消減、閉合和造山事件，與之相伴，發(fā)育多期巖漿活動(dòng)，以晚古生代為主，早古生代的巖漿活動(dòng)相對(duì)較弱(陳麗秋等，2008；張棟等，2011)。奧陶紀(jì)巖漿活動(dòng)則更為少見(jiàn)，僅在西準(zhǔn)噶爾地區(qū)和北準(zhǔn)噶爾地區(qū)發(fā)育有規(guī)模不等的蛇綠巖及以中基性為主的火山活動(dòng)，奧陶紀(jì)花崗巖目前尚未見(jiàn)報(bào)道，僅在其東延的哈爾里克山一帶見(jiàn)有少量分布(曹福根等，2006)。

通過(guò)東準(zhǔn)噶爾地區(qū)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，在原劃石炭紀(jì)地層①中識(shí)別出了一套奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖和前早奧陶世變質(zhì)巖，對(duì)斜長(zhǎng)花崗巖的巖漿鋯石進(jìn)行SHRIMP U-Pb定年，以期對(duì)其圍巖地層時(shí)代和可能存在的早古生代卡拉麥里洋的裂解事件提供信息。

①新疆第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).老君廟幅1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，1980.

②新疆地質(zhì)調(diào)查院.新疆東準(zhǔn)噶爾地區(qū)L46E019004等6幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2014.

1 地質(zhì)特征

研究區(qū)位于卡拉麥里大斷裂南側(cè)，大地構(gòu)造位置隸屬于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊-準(zhǔn)噶爾微板塊-東準(zhǔn)噶爾古生代陸緣盆地(圖1)。出露的地層主要有前早奧陶世老君廟變質(zhì)巖、上石炭統(tǒng)石錢(qián)灘組淺海相碎屑巖碳酸鹽巖、六棵樹(shù)組火山巖夾陸源碎屑巖、侏羅系西山窯組含煤碎屑巖②。

斜長(zhǎng)花崗巖侵入老君廟變質(zhì)巖，并被上石炭統(tǒng)石錢(qián)灘組和六棵樹(shù)組不整合接觸(圖1)。出露3處小巖體，均呈巖枝狀，總體走向呈北西西向，出露總面積約為1 km2。出露的巖性為淺灰-灰白色斜長(zhǎng)花崗巖，由巖體邊部到中心巖石由細(xì)粒結(jié)構(gòu)逐漸過(guò)渡為中細(xì)粒結(jié)構(gòu)。巖體與老君廟變質(zhì)巖接觸帶見(jiàn)大量綠泥石英片巖、石英巖殘留體和捕虜體，巖體邊部與老君廟變質(zhì)巖混染較強(qiáng)烈，巖體剝蝕較淺。

1.老君廟變質(zhì)巖;2.上石炭統(tǒng)石錢(qián)灘組;3.上石炭統(tǒng)六棵樹(shù)組;4.侏羅系;5.第四系;6.奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖;7.斷層;8.不整合界 線;9.取樣的剖面位置;10.地點(diǎn)圖1 研究區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch map of the study area

斜長(zhǎng)花崗巖為淺灰-灰白色，細(xì)粒-中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，巖石主要由斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、鉀長(zhǎng)石組成。斜長(zhǎng)石半自形板狀，粒徑0.4×0.3 mm～2.5×2.0mm，聚片雙晶發(fā)育，受應(yīng)力作用雙晶紋彎曲變形，輕度泥化，含量為76%～79%;鉀長(zhǎng)石呈他形粒狀，粒徑0.3～0.5mm，具條紋結(jié)構(gòu)，輕度泥化，含量為1%～3%;石英粒狀，熔蝕港灣狀，粒徑0.3～1.2mm，波狀消光，含量為20%～23%；黑云母：鱗片狀，片徑0.3～1.2mm，均綠泥石化，含量為1%～3%；副礦物包括磁鐵礦和磷灰石。巖石受應(yīng)力作用破碎強(qiáng)烈、碎裂巖化作用明顯，沿破碎帶分布被碾碎的巖粉和碳酸鹽、綠泥石。

2 形成時(shí)代

筆者選擇了侵入于老君廟變質(zhì)巖石斜長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行了單顆粒鋯石SHRIMP U-Pb定年。在雙目鏡下挑選出內(nèi)部無(wú)裂隙的鋯石制靶，鋯石陰極發(fā)光特征顯示(圖2)，所選鋯石均為柱粒狀自形晶，粒徑一般為80～150 μm，個(gè)別大于250 μm，絕大多數(shù)鋯石具震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶，為典型的巖漿鋯石(吳元保等，2004)，個(gè)別鋯石邊部為典型的巖漿鋯石，核部為殘留鋯石(4.1)，可能為巖漿源區(qū)或就位過(guò)程中捕獲的。

鋯石測(cè)年在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所離子探針中心的SHRIMPⅡ上進(jìn)行,其原理和流程見(jiàn)參考文獻(xiàn)(宋彪等，2002),分析結(jié)果用SQUID和ISOPLOT(Ludwing K R.，2001；Ludwing K R.，2008)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。共對(duì)7顆鋯石進(jìn)行了7個(gè)點(diǎn)的分析,分析結(jié)果見(jiàn)表1、圖3。

所測(cè)鋯石Th/U顯示出較窄的變化范圍(0.44～0.62), 均大于0.4，符合巖漿鋯石的特點(diǎn)(吳元保等，2004)。

7個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果(圖3)顯示，鋯石Pb丟失不明顯，投點(diǎn)比較集中，并位于諧和線附近，得到206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為(468.1±5.5)Ma (95% 置信度, MSWD=1.4)，屬于中奧陶世，為斜長(zhǎng)花崗巖的結(jié)晶年齡。

表1 奧陶紀(jì)花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb 同位素測(cè)年結(jié)果表

注: 分析誤差為1σ, 普通鉛運(yùn)用實(shí)測(cè)204Pb進(jìn)行修正。

圖2 奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖像及測(cè)點(diǎn)位置圖 (圖中圓圈均代表32 μm)Fig.2 Cathodolumine scence images for zicons of Ordovician plagiogranite and the position of the analytical spots

圖3 奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb 同位素測(cè)年諧和曲線圖Fig.3 Concordant diagram of the SHRIMP zircon U-Pb dating of Ordovician plagiogranite

3 巖石地球化學(xué)特征

在斜長(zhǎng)花崗巖巖體中取得一個(gè)樣品，測(cè)試成果見(jiàn)表2。巖石SiO2含量70.09%，里特曼指數(shù)σ為1.87，具明顯的高Na2O(6.12%)、低K2O(1%)、Mg含量較高(1.82%)的特征。鋁不飽和指數(shù)A/CNK 1.13，為弱過(guò)鋁質(zhì)巖石，標(biāo)準(zhǔn)礦物中剛玉分子含量達(dá)到1.96，總體上屬于弱過(guò)鋁近低鉀鈣堿性巖石。

稀土元素配分曲線圖上(圖4A)顯示輕稀土富集、重稀土平坦的右傾型分布型式，稀土總量較低(72.97×10-6)，Eu負(fù)異常不明顯，輕稀土富集且分餾明顯，重稀土相對(duì)虧損且分餾不明顯，僅略高于原始地幔，輕重稀土分餾明顯[(La/Yb)N=16.05]。微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖4B)，奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖具低Sr、低Y、Yb，較高的K、Rb、Ba、Th，Nb、Ta負(fù)異常明顯，正Ce異常。

表2 奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖主量元素、稀土元素及微量元素測(cè)試結(jié)果表

注：主量元素含量為10-2，微量及稀土元素含量為10-6，C：CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物剛玉分子含量。

圖4 (A)奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖稀土元素配分曲線圖和(B)微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.4 (A)Chondrite normalized REE patterns and (B)spider diagram of Ordovician plagioclase granites

4 討論

4.1 斜長(zhǎng)花崗巖成因分析

奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖具較高的MgO、高Na2O、低K2O、低Sr等特征，反映其洋殼或地幔源區(qū)的特征。A/CNK 1.13大于1.1，標(biāo)準(zhǔn)礦物中剛玉分子達(dá)到了1.96，顯示富鋁的特征。

巖石稀土含量處于綠泥石英片巖與原始地幔之間的區(qū)域內(nèi)(圖4),野外露頭上巖體侵入前早奧陶世老君廟巖群，并受后者混染，表明奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖巖漿侵入過(guò)程中有部分地層物質(zhì)加入。巖石低含量的TiO2和高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta)，表明巖漿源區(qū)可能殘留了富Ti礦物(金紅石)，低重稀土、Y、Yb可能是巖漿源區(qū)為含石榴子石、角閃石、輝石的麻粒巖在較高壓力下部分熔融形成的，低Sr、Eu異常不明顯表明源區(qū)可能有少量基性斜長(zhǎng)石殘留，因此斜長(zhǎng)花崗巖源區(qū)可能為含斜長(zhǎng)石(金紅石)的石榴子石角閃輝石巖。

準(zhǔn)噶爾地區(qū)奧陶紀(jì)花崗巖不發(fā)育，僅在其東延的哈爾里克山一帶見(jiàn)有少量報(bào)道(曹福根等，2006)。筆者發(fā)現(xiàn)的奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖是東準(zhǔn)噶爾地區(qū)首次報(bào)道的奧陶紀(jì)花崗巖，驗(yàn)證了李亞萍等人在準(zhǔn)噶爾盆地東部基底中存在奧陶紀(jì)的中酸性巖漿巖的推論(李亞萍等，2007)。

區(qū)域研究成果顯示東準(zhǔn)噶爾地區(qū)寒武紀(jì)到奧陶紀(jì)中期時(shí)期為大洋環(huán)境，發(fā)育了扎河壩-阿爾曼太蛇綠巖，同位素年齡成果顯示(479±27)～(561±41) Ma(劉偉等，1993；黃萱等，1997)①。區(qū)內(nèi)奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖形成于(468.1±5.5)Ma，在誤差范圍內(nèi)與扎河壩-阿爾曼太蛇綠巖的形成時(shí)間一致，證實(shí)了東準(zhǔn)噶爾地區(qū)奧陶紀(jì)時(shí)期存在一次巖漿熱事件，同時(shí)也說(shuō)明奧陶紀(jì)斜長(zhǎng)花崗巖形成于大洋環(huán)境的可能性比較大。

①新疆地質(zhì)調(diào)查院.新疆富蘊(yùn)縣幅1：25萬(wàn)區(qū)調(diào)修測(cè)報(bào)告，2012.

②新疆地礦局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).老君廟幅1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，1980.

③新疆地質(zhì)調(diào)查院.新疆東準(zhǔn)噶爾地區(qū)L46E019004等6幅1:5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2014.

4.2 對(duì)斜長(zhǎng)花崗巖圍巖地層時(shí)代的制約

前人1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查將斜長(zhǎng)花崗巖的圍巖地層劃分為下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組蝕變火山-沉積巖組合②。最新的1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果顯示，其為一套高綠片巖相變質(zhì)巖石組合，其中的絹云綠泥石英片巖鋯石SHRIMP U-Pb測(cè)年成果顯示成巖年齡集中約485Ma，為早奧陶世③。李錦軼等對(duì)其中的石英片巖進(jìn)行白云母40Ar/39Ar定年，獲得了(461.5±0.2) Ma 的坪年齡和(462.0±4.1) Ma 等時(shí)線年齡，認(rèn)為其變質(zhì)時(shí)代不晚于中奧陶世(李錦軼等，2000)。筆者通過(guò)對(duì)侵入老君廟變質(zhì)巖的斜長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行精確的鋯石SHRIMP U-Pb測(cè)年，獲得了(468.1±5.5) Ma的結(jié)晶年齡，在誤差范圍內(nèi)與李錦軼等取得的白云母40Ar/39Ar年齡一致(李錦軼等，2000)，表明該年齡很可能是由巖漿熱變質(zhì)作用導(dǎo)致的變質(zhì)年齡。因此，斜長(zhǎng)花崗巖的圍巖地層的形成時(shí)代應(yīng)不晚于早奧陶世。

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Discovery of Ordovician Plagiogranite from East Junggar, Xinjiang

SHI Wenxiang, RAN Qiucheng, FENG Jiangpeng, YU Yang, LI Yan

(No.1 Regional Geological Surveying Party, Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources Perambulation and Development, Urumqi 830011, Xinjiang, China)

A set of Ordovician plagiogranites, of which the SHRIMP U-Pb zircon dating showed that the crystallization age was 468.1±5.5 Ma, was found intruding the Pre-paleoordovician metamorphic rocks in the northeastern Laojunmiao of East Junggar. The Ordovician plagiogranite age was first reported in the East Junggar. The content of SiO2is 70.09%; MgO (1.82%) and Na2O (6.12%) content are high while K2O (1%)content is low. The content of standard mineral corundum molecules reached 1.96. The total REE is low(72.97×10-6), and negative Eu anomaly is not obvious, while the fractionation between LREE and HREE ((La/Yb)N=16.05) is evident. There is lower Sr, Y, and Yb content, but higher K, Rb, Ba, Th content; there are also Nb and Ta negative anomalies and Ce positive anomaly, reflecting that the magma of plagiogranites was mantle-derived probably formed in ocean environment, and contaminated by the crust. The discovery of the Ordovician granites confirmed the existence of an extensive magma-metamorphic thermal event in the east Junggar through Ordovician period.

east Junggar; Ordovician; plagiogranite

2015-03-31;

2015-05-06

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“新疆東準(zhǔn)噶爾地區(qū)L46E019004等6幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查”(1212011120514)

施文翔(1984-)，男，福建周寧人，工程師，2009年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究。E-mail：38188185@qq.com

P588.12

A

1009-6248(2015)03-0057-05