新疆庫魯克塔格西段三疊紀輝綠巖墻的發(fā)現(xiàn)及地質(zhì)意義

呂彪，郭瑞清，王克卓，魏震，郭羽，何海倫，胡雪原(.新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046；.新疆地質(zhì)調(diào)查院，新疆 烏魯木齊 8300)

新疆庫魯克塔格西段三疊紀輝綠巖墻的發(fā)現(xiàn)及地質(zhì)意義

呂彪1，郭瑞清1，王克卓2，魏震1，郭羽1，何海倫1，胡雪原1
(1.新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆地質(zhì)調(diào)查院，新疆 烏魯木齊 830011)

對新疆庫魯克塔格西段輝綠巖墻進行LA-ICP-MS測年、巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)分析，結(jié)果表明，該巖墻為堿性系列，在稀土元素球粒隕石標準化圖解中顯示弱Eu正異常的向右陡傾特征，微量元素標準化圖解顯示其富集Rb，Ba，Sr等大離子親石元素，高場強元素Nb，Ta，Ti等弱富集，與板內(nèi)洋島玄武巖特征相似；輝綠巖墻起源于具OIB性質(zhì)的富集地幔，原始巖漿在侵位過程中發(fā)生了分離結(jié)晶作用，還受到地殼混染作用影響；輝綠巖墻的鋯石UPb加權(quán)平均年齡為(233.0±2.4)Ma(MSWD=1.17)，巖墻顯示板內(nèi)巖漿特征，指示其為板內(nèi)伸展作用產(chǎn)物。

庫魯克塔格西段；三疊紀；輝綠巖墻

庫魯克塔格地塊屬中亞造山帶的一部分，前寒武系出露面積較大，地層序列較全，對該地塊的研究多關(guān)注前寒武紀及古生代的地質(zhì)演化[1-6]，對其中生代的巖漿作用及構(gòu)造事件研究不足，郭瑞清等對出露在庫魯克塔格東段闊克塔格西堿性巖體進行詳細的年代學(xué)及地球化學(xué)分析，獲得了(224±2)Ma的鋯石U-Pb年齡，認為其形成于造山后板內(nèi)伸展環(huán)境[7]。邊偉華等在庫魯克塔格地區(qū)的中寒武統(tǒng)磨合兒山組中發(fā)現(xiàn)3條形成于二疊紀末至中三疊世的基性巖床，認為其形成于造山后碰撞伸展環(huán)境[8]。基性巖墻(群)主要由地幔玄武質(zhì)巖漿沿張裂隙貫入形成，被作為區(qū)域伸展作用的標志[9,10]。塔里木東北緣及庫魯克塔格地區(qū)廣泛發(fā)育二疊紀(260~290 Ma)基性巖墻群，與塔里木大火成巖省形成時代相近[11-16]，指示塔里木北緣二疊紀經(jīng)歷較強的地殼伸展作用。作者在興地塔格阿匐口地區(qū)進行1∶5萬區(qū)調(diào)時，在南華系中發(fā)現(xiàn)多條切穿地層的輝綠巖墻，定年結(jié)果表明其形成于三疊紀中期，指示本區(qū)在該時期同樣存在一次較強的伸展作用。本文利用高精度LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年及地球化學(xué)分析，探討輝綠巖墻的巖石成因及構(gòu)造背景，為庫魯克塔格地區(qū)中生代地質(zhì)演化提供新的依據(jù)。

1　地質(zhì)背景

庫魯克塔格處于塔里木地塊北緣和中亞造山帶南緣天山造山系的結(jié)合部位，是塔里木板塊基底出露最完好的地區(qū)之一，由大面積前南華紀變質(zhì)、褶皺變形的基底巖系和變質(zhì)、變形微弱的震旦系和古生界蓋層組成，呈典型的克拉通雙層結(jié)構(gòu)[17,18]，以北部辛格爾斷裂及南部興地斷裂為界(圖1-a)。區(qū)內(nèi)侵入巖分布廣泛，以辛格爾斷裂為界，南部主要為前寒武紀侵入巖，北部以古生代侵入巖為主[2-4]。

研究區(qū)位于庫魯克塔格西段，緊鄰庫爾勒市，主要出露古元古代興地塔格巖群、新元古代青白口系帕爾崗塔格群和新元古代南華系貝義西組、照壁山組、阿勒通溝組和特瑞艾肯組(圖1-b)。輝綠巖墻侵位于本區(qū)南華系貝義西組中，切穿該組地層，近SE向展布(圖2-a)。巖石風化色為灰黑-紅褐色，新鮮面為灰綠色，灰綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由斜長石(50%~55%)與輝石(25%~35%)組成。斜長石呈半自形板狀，雜亂分布。輝石呈半自形-它形粒狀。巖石蝕變明顯，蝕變礦物為絹云母、陽起石、綠泥石、方解石、角閃石。副礦物為磁鐵礦、鋯石、磷灰石。

2　測試方法

樣品鋯石分選由廊坊天地源礦物測試分選公司完成，鋯石制靶、陰極發(fā)光(CL)圖像采集由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成，鋯石LA-ICP-MS UPb測年在天津地質(zhì)調(diào)查中心實驗室完成。利用193 nmFX激光器對鋯石進行剝蝕，頻率為10 Hz，激光斑束直徑為35 μm，利用動態(tài)變焦擴大色散使質(zhì)量分數(shù)相差很大的U、Pb同位素可同時接收，采用He作為激光剝蝕物質(zhì)的載氣，送入Neptune，進行U-Pb同位素測定[19]。使用標準鋯石GJ-1作為同位素組成的外標鋯石，測試數(shù)據(jù)誤差為2σ，并扣除普通Pb的影響。U-Pb表面年齡采用ICP MS Date-Cal96程序進行處理[20]，年齡計算及成圖采用Isoplot完成[21]。

圖1　庫魯克塔格西段構(gòu)造綱要圖（b）及在塔里木克拉通中的位置（a）Fig.1 Tectonic map of the western segment of Quruqtagh(b)and the location in Tarim craton(a)

圖2　輝綠巖墻野外（a）及鏡下特征（b）Fig.2 Field(a)and microscopic(b)of mafic dykes

3　測試結(jié)果

3.1鋯石U-Pb年齡

對輝綠巖墻(TKD53)鋯石進行LA-ICP-MS分析，U-Pb同位素組成及年齡分析結(jié)果見表1。輝綠巖墻中鋯石多為長柱狀-不規(guī)則長柱狀，粒徑為50~ 160 μm，陰極發(fā)光圖像上鋯石顏色較暗，發(fā)育震蕩環(huán)帶，具巖漿鋯石特征(圖3-a)，Th，U含量分別為32×10-6~98×10-6和106×10-6~256×10-6，Th/U值為0.25~0.46，均大于0.1，區(qū)別于變質(zhì)成因鋯石Th/U比值[22]。鋯石206Pb/238U年齡值相對集中，變化范圍小，在226~239 Ma，16個年齡數(shù)據(jù)點成群分布(圖3-b)，206Pb/238U 年齡加權(quán)平均值為(233.0±2.4)Ma (MSWD=1.17)(圖3-c)，代表巖墻侵位年齡，指示為三疊紀中期幔源巖漿作用產(chǎn)物。

3.2主、微量元素特征

輝綠巖墻主、微量元素含量及特征參數(shù)見表2，巖石SiO2含量為45.55%~52.59%；Al2O3含量為11.95%~14.77%；全堿含量為2.15%~3.84%，Na2O> K2O。巖石燒失量較高(LOI=2.8%~9.84%)，指示樣品發(fā)生了不同程度的熱液蝕變，因此，K，Na等活動性元素不宜用來進行相關(guān)解釋和判別。在蝕變過程中，一般認為高場強元素(Nb，Ta，Zr，Hf等)、相容元素(Cr，Co，Ni)和稀土元素受到的影響較小，可用來討論蝕變巖石類型和成因[23]。使用Nb/Y-Zr/TiO2圖解進行巖石學(xué)定名，所有樣品均落在堿性玄武巖區(qū)(圖4-a)；在Nb/Y-Zr/(P2O5*10 000)圖解中，多數(shù)樣品落入堿性玄武巖區(qū)(圖4-b)；樣品Mg#為62~68，含量較高，但均低于原生玄武巖(Mg#為70)[24]，具演化玄武巖特征。

表1　輝綠巖墻La-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測試結(jié)果Table 1 La-ICP-MS Zircon U-Pb isotopic analysis of the mafic dykes

圖3　輝綠巖墻鋯石陰極發(fā)光圖像(a),輝綠巖墻鋯石U-Pb年齡諧和圖(b)和加權(quán)平均年齡(c)Fig.3 CLimages of ziroon from mafic dykes(a),The Concordia diagram(b)and the average data(c) of SHRIMPU-Pb zircon dating result from mafic dykes

輝綠巖墻稀土元素總量∑REE為84.99×10-6~ 88.35×10-6，LREE/HREE為6.51~6.83，(La/Yb)N為9.17~7.58，具輕稀土富集，重稀土虧損特征。(La/Sm)N為2.89~3.09、(Gd/Yb)N為2.47~2.56，表現(xiàn)為輕重稀土分餾程度相當，在稀土元素分布模式圖中，曲線右傾(圖5-a)。δCe=0.99~1.02，Ce無異常，δEu= 1.03~1.10，Eu弱正異常。原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖具一致的變化趨勢(圖5-b)，表現(xiàn)為Rb，Ba，Sr等大離子親石元素富集，高場強元素Nb，Ta，Ti等弱富集，K相對虧損，原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖與板內(nèi)洋島玄武巖相似。巖石Zr/Y比值5.91~6.56，大于3，Ti/V比值54.8~59.1，與板內(nèi)玄武巖特征一致[25]。

表2　輝綠巖墻主量元素和微量元素分析結(jié)果Table 2Major and trace element compositions of themafic dykes

4　討論

4.1巖漿演化及源區(qū)性質(zhì)

輝綠巖墻中出現(xiàn)大量蝕變礦物、巖石燒失量較高均指示輝綠巖經(jīng)歷了較明顯的后期熱液蝕變。在巖脈侵位過程中，會發(fā)生一定程度的地殼混染，這點可從巖石中出現(xiàn)古老的捕獲鋯石得到證實。此外，陸殼中Ti/Zr比值明顯低于各種地幔類型[26]，可作為地殼混染的良好指標，玄武巖Ti/Zr比值為68.82~96.72，遠低于原始地幔Ti/Zr比值183.83[27]；Ce/Pb和Nb/U值可有效識別出巖漿是否受到地殼混染影響，原始地幔Ce/Pb和Nb/U比值分別為9和30，大陸地殼的Ce/Pb和Nb/U比值為36和12[28]，輝綠巖墻Ce/Pb和Nb/U平均值分別為10.6和22.9，介于原始地幔和地殼之間，指示輝綠巖墻巖漿在上升過程中遭受了地殼混染。

巖石的Mg#低于原始巖漿值，Cr，Ni含量低于原始巖漿值(Cr含量為400×10-6~500×10-6，Ni含量大于1000×10-6)[29]，指示基性巖漿形成過程中曾經(jīng)歷橄欖石、單斜輝石分離結(jié)晶作用。在MgO-Harker圖解中，MgO與SiO2、Al2O3、Na2O+K2O呈明顯負相關(guān)，與Ni，Cr呈正相關(guān)關(guān)系，反映巖漿演化過程中曾發(fā)生橄欖石、單斜輝石、斜長石的分離結(jié)晶作用。此外，MgO與TFeO、Ti2O呈正相關(guān)，暗示巖漿演化過程中存在Ti-Fe氧化物礦物的分離結(jié)晶作用。

圖4　Zr/TiO2-Nb/Y圖解(a)和Nb/Y-Zr/(P2O5×10 000)圖解(b)Fig.4 Zr/TiO2-Nb/Y diagram(a)and Nb/Y-Zr/(P2O5×10 000)diagram(b)

圖5　輝綠巖墻稀土元素球粒隕石標準化布分圖(a)及微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(b)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns(a)and primitive mantle-normalized trace element spidergrams(b)of the mafic dykes

輝綠巖墻地球化學(xué)特征與洋島玄武巖特征類似，表明其源區(qū)可能類似OIB源區(qū)。Nb/Yb、Ta/Yb、La/Yb等微量元素比值可以有效區(qū)分地幔源區(qū)，在Nb/Yb-Ta/Yb圖解和Nb/Yb-La/Yb圖解中(圖6)，本區(qū)輝綠巖墻的數(shù)據(jù)點都落在地幔序列中，且落在EMORB和OIB型地幔序列之間，但更靠近OIB，說明輝綠巖墻玄武巖起源于具OIB性質(zhì)的富集地幔。

圖6　輝綠巖墻Nb/Yb-Ta/Yb圖解(a)及Nb/Yb-La/Yb圖解(b)Fig.6 Nb/Yb-Ta/Yb diagram(a)and Nb/Yb-La/Yb diagram(b)of the mafic dykes

4.2構(gòu)造背景

Ti，Z，Y和Nb是不活潑的微量元素，可有效識別玄武巖的構(gòu)造背景[25,30]，在Nb-Zr-Y構(gòu)造判別圖解中，所有樣品落入A2區(qū)，即板內(nèi)玄武巖區(qū)(圖7-a)；在Ti-Zr-Y構(gòu)造判別圖解中，所有樣品均落入板內(nèi)玄武巖區(qū)，指示玄武巖形成于板內(nèi)環(huán)境(圖7-b)。此外，在微量元素蛛網(wǎng)圖中，所有樣品缺乏Nb-Ta-Ti負異常，明顯區(qū)別于島弧和大陸弧玄武巖的特征。因此，本區(qū)玄武巖應(yīng)形成于板內(nèi)伸展的構(gòu)造背景。

圖7　輝綠巖墻Ti-Zr-Y圖解（a）和Nb-Zr-Y圖解（b）Fig.7 Ti-Zr-Y diagram(a)and Nb-Zr-Y diagram(b)

前人大量研究表明，南天山洋盆從震旦紀裂解，寒武紀持續(xù)擴張，奧陶—石炭紀向南北兩側(cè)俯沖閉合，至二疊紀南天山造山帶進入后造山調(diào)整階段[4,31-34]。塔里木北緣庫魯克塔格地區(qū)廣泛發(fā)育二疊紀(260~290 Ma)基性巖墻群[12,13]，與塔里木大火成巖省形成時代相近[15,16]，指示塔里木北緣二疊紀已進入后碰撞板內(nèi)伸展階段。邊偉華等在庫魯克塔格地區(qū)的中寒武統(tǒng)磨合兒山組中發(fā)現(xiàn)3條形成于二疊紀末到中三疊世的基性巖床，認為其形成于造山后碰撞伸展環(huán)境[8]。郭瑞清等對出露在庫魯克塔格東段的闊克塔格西堿性巖體進行詳細的年代學(xué)及地球化學(xué)分析，從該巖體中獲得了(224±2)Ma的鋯石U-Pb年齡，認為其形成于造山后板內(nèi)伸展環(huán)境[7]。此外，在緊鄰庫魯克塔格的北山地區(qū)，劉暢等在該區(qū)柳園下二疊統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)多條煌斑巖脈，煌斑巖K-Ar、Ar-Ar測年表明巖脈侵入時間為220~240 Ma，認為其形成是二疊紀裂谷作用的延續(xù)[35]；李舢等在北山地區(qū)識別出了5個三疊紀花崗質(zhì)侵入體，認為其形成于造山后的構(gòu)造背景[36]。以上研究表明，庫魯克塔格及北山地區(qū)三疊紀已進入造山后板內(nèi)伸展構(gòu)造背景。本區(qū)輝綠巖墻形成于三疊紀中期，晚于塔里木二疊紀裂谷巖漿活動，輝綠巖墻地球化學(xué)特征具板內(nèi)巖漿特征，指示其為板內(nèi)伸展作用產(chǎn)物。

5　結(jié)論

(1)庫魯克塔格西段輝綠巖墻切穿本區(qū)南華系地層，鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡為(233.0±2.4)Ma，表明其為三疊紀中期幔源巖漿作用產(chǎn)物。

(2)地球化學(xué)特征表明輝綠巖墻為堿性系列，高場強元素Nb，Ta，Ti等弱富集，與板內(nèi)洋島玄武巖特征相似。分析表明其起源于具OIB性質(zhì)的富集地幔，原始巖漿在侵位過程中發(fā)生了分離結(jié)晶作用，同時還受到了地殼混染作用的影響。

(3)輝綠巖墻形成時代晚于塔里木二疊紀裂谷巖漿活動，且顯示板內(nèi)巖漿的地球化學(xué)特征，指示其為板內(nèi)伸展作用產(chǎn)物。

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TheDiscovery of theTriassic Mafic Dykesin Western Quruqtag and ItsGeological Implications

Lv Biao1,Guo Ruiqin1,Wang Kezhuo2,Wei Zhen1,Guo Yu1,He Hailun1,Hu Xueyuan1
(1.School of Geology and Exploration Engineering,Xinjiang University,Urumqi,830047,Xinjiang,China;2.Geological Research Academy of Xinjiang,Urumqi,830011,Xinjiang,China)

Systematically LA-ICP-MS dating technique,petrography and geochemical analyses were used to the mafic dykes located in the Western Quruqtag,Xinjiang.Geochemistry of mafic dykes shows that they are belongs to alkaline series.The chondrite-normalized REE patterns of mafic dykes are characterized by high dip REE right-deviation and slightly positive Eu anomaly.The primitive mantle-normalized spidergrams are similar to OIB which characterized by enrichment of LILE(Rb,Ba and Sr)and Weak enrichment of HFSE(Nb,Ta and Ti).Analysis shows that magma of these mafic dykes was derived from OIB-type enriched mantle and experienced crustal contamination and fractional crystallization in the emplacement process.The zircon SHRIMP U-Pb age of the mafic dykes is(233.0±2.4)Ma(MSWD=1.17),these dykes showing the within plate basalt characteristics,integrating with regional geology,it can be concluded that the mafic dykes formed in a intraplate extension tectonic setting.

Western Quruqtagh;Triassic;Mafic dykes

1000-8845(2016)03-317-08

P534.51;P619.22+4

A

項目資助:中國地質(zhì)調(diào)查局新疆興地塔格阿匍口地區(qū)1∶5萬（K45E014010、K45E014011、K45E015010、K45E015011、K45E016011）等5幅區(qū)調(diào)項目（1212011120477）資助

2015-11-11;

2016-01-25;作者E-mail:616955103@qq.com

呂彪（1991-），男，新疆阿克蘇人，新疆大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)在讀碩士

郭瑞清（1964-），男，吉林德惠人，副教授，博士，E-mail:guoruiqing8888@163.com