東天山覺羅塔格造山帶土古土布拉克巖組構(gòu)造環(huán)境探討

張　超，帕拉提·阿布都卡迪爾，郭華春，樊　奇，劉男卿

（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.新疆財(cái)經(jīng)大學(xué)，新疆烏魯木齊830012；3.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

東天山覺羅塔格造山帶土古土布拉克巖組構(gòu)造環(huán)境探討

張超*1，帕拉提·阿布都卡迪爾1.2，郭華春3，樊奇1，劉男卿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.新疆財(cái)經(jīng)大學(xué)，新疆烏魯木齊830012；3.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

土古土布拉克巖組是覺羅塔格造山帶一個重要的構(gòu)造單元分組，土古土布拉克巖組的研究對覺羅塔格造山帶構(gòu)造格局的厘定具有較強(qiáng)的佐證作用。通過地球化學(xué)方面的測試分析可知樣品微量元素顯示大離子親石元素Cs、Rb、Ba、Th和輕稀土La、Ce等明顯富集，高場強(qiáng)元素Nb、Ta、P、Ti相對虧損，巖漿成分變化主要受結(jié)晶分離作用的影響，源區(qū)可能是虧損地幔，是在島弧環(huán)境下形成的。

東天山；覺羅塔格；土古土布拉克巖組；島弧環(huán)境

1　概述

土古土布拉克巖組位于中亞造山帶中的東天山覺羅塔格造山帶，此造山帶是塔里木板塊和古亞洲洋碰撞對接的關(guān)鍵部位。關(guān)于東天山覺羅塔格造山帶的古生代構(gòu)造格局，前人在該地段做了大量的科學(xué)研究，并且提出了各自的觀點(diǎn)：肖序常等（1992）認(rèn)為覺羅塔格構(gòu)造帶屬于晚古生代拉張環(huán)境；馬瑞士等（1993）認(rèn)為覺羅塔格構(gòu)造帶中的雅滿蘇組為塔里木板塊北緣活動陸緣弧，與博格達(dá)島弧相對應(yīng)，期間是康古爾弧間盆地，俯沖帶為卡拉麥里蛇綠巖帶；何國琦等（1994）認(rèn)為覺羅塔格構(gòu)造帶為巖漿型被動大陸邊緣；周濟(jì)元等（1994，2001）提出康古兒斷裂為塔里木板塊和準(zhǔn)格爾板塊的縫合帶，在古生代發(fā)生雙向俯沖，南北兩側(cè)分別形成覺羅塔格增生島弧帶和大南湖—頭蘇泉島弧；陳富文（2003）認(rèn)為覺羅塔格造山帶應(yīng)為拉張型構(gòu)造/巖漿巖帶；侯廣順（2006）認(rèn)為覺羅塔格構(gòu)造帶中康古爾斷裂兩側(cè)發(fā)育2個石炭紀(jì)的島弧帶，且康古爾塔格斷裂為俯沖—縫合帶，并且在石炭紀(jì)向兩側(cè)發(fā)生雙向俯沖?？偨Y(jié)前人的研究成果，可針對該帶的大地構(gòu)造認(rèn)識分為3類：裂谷裂陷槽等拉張環(huán)境、俯沖帶環(huán)境，被動陸緣環(huán)境。土古土布拉克巖組位于覺羅塔格造山帶的第三個構(gòu)造單元：阿齊克—雅滿蘇帶，出露地層主要為下石炭統(tǒng)雅滿蘇組和上石炭統(tǒng)土古土布拉克組。雅滿蘇組分布在阿齊克—雅滿蘇帶北部，主要由玄武巖、安山巖、英安巖、石英角斑巖、流紋巖、火山碎屑巖、巖屑砂巖、粉砂巖類等組成，其火山巖以鈣堿性系列為主，土古土布拉克組主要分布于阿其克庫都克斷裂南北兩側(cè)，近東西展布，通過對土古土布拉克巖組的地球化學(xué)研究及構(gòu)造環(huán)境的探討，從而豐富該巖組的研究資料，進(jìn)而為覺羅塔格造山帶構(gòu)造格局的厘定提供強(qiáng)有力的證據(jù)。

2　區(qū)域地質(zhì)

本次研究的土古土布拉克組為阿其克庫都克大斷裂以北部分，通過對土古土布拉克巖組的剖面組合特征研究，土古土布拉克巖組主體巖性分上下2段，下段為凝灰?guī)r夾灰?guī)r、礫巖，含海相蜓類化石，海相火山碎屑巖堆積，其間未見火山噴發(fā)中心，火山碎屑為異地火山噴發(fā)降落相產(chǎn)物，凝灰?guī)r與沉積巖為互層，該火山巖堆積盆地總體呈現(xiàn)2類巖性，凝灰?guī)r和灰?guī)r及灰?guī)r質(zhì)礫巖，未見含陸源碎屑巖沉積，灰?guī)r中含海相蜓超科化石，為海相火山弧間或弧前火山堆積盆地；上段為一套火山巖堆積，未見沉積夾層，火山巖巖石組合以溢流相安山巖、玄武巖為主，夾有爆發(fā)相凝灰?guī)r、火山角礫巖、集塊巖及潛火山巖。

3　巖石化學(xué)及巖石地球化學(xué)特征

3.1巖石化學(xué)特征

通過對土古土布拉克巖組火山巖巖石化學(xué)成分分析，巖石化學(xué)成分整體看SiO244.98%～53.24%，Na2O2.97%～3.5%，K2O0.70%～1.08%，將 SiO2、Na2O＋K2O，通過TAS投圖[Bae等(1986)、IUGS (1989)]分析可知，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣投到S2區(qū)，為玄武質(zhì)粗面安山巖，ⅩⅩⅤ-80號樣投到B區(qū)為玄武巖，它的SiO244.98%，TiO21.62%，TFeO10.14%，MgO6.39%，CaO8.73%，K2O0.7%，表現(xiàn)出玄武巖的地球化學(xué)特征，判斷該樣品為玄武巖。利用Irvine等(1971)的硅堿圖來判別，3個樣均投到A與S分界處靠A區(qū)一方，巖石略偏堿性，為堿性系列。利用里特曼組合指數(shù)(σ)和K2O、Na2O相對含量來劃分巖石類型，土古土布拉克組火山巖ⅩⅩⅤ-80件樣品Na2O＞K2O，里特曼組合指數(shù)ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號的σ＜4為太平洋型，ⅩⅩⅤ-80號樣σ為5～7為弱大西洋型(亞鈣鈉型)。利用巖石中SiO2、K2O、Na2O含量進(jìn)行分析，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣投到正常區(qū)，ⅩⅩⅤ-80號樣投到鈉質(zhì)區(qū)靠近正常區(qū)一側(cè)。根據(jù)LeBas(1986)的劃分方法，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣Na2O＞K2O，而Na2O－2＞K2O為正常型，ⅩⅩⅤ-80號樣Na2O－2＞K2O為鈉質(zhì)類型。綜上所述，土古土布拉克組火山巖ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣為正常類型，ⅩⅩⅤ-80號樣為鈉質(zhì)類型。

3.2微量元素特征（表1）

表1　土古土布拉克組火山巖微量成分(氧化物10-2，其他為10-6)

通過對微量元素豐度表分析可知，與Condie(1989)研究的不同構(gòu)造環(huán)境安山巖的微量元素特征對比，Th的值域?yàn)椋?～5.3）×10-6，1、3號樣Th為3×10-6，為島弧安山巖，2號樣Th為5.3×10-6，為大陸邊緣弧安山巖，La（5.95～32.09）×10-6為島弧安山巖；La/Yb為13.3、2.8、5.12，2號樣為島弧安山巖，1、3號樣為安第斯安山巖；Zr/Y為8.6、2.8、6.5，1號樣為大陸邊緣弧安山巖，2號樣為原始弧安山巖，3號樣為島弧安山巖；Ti/Zr為34、84、59，1號樣為安第斯安山巖，2、3號樣為原始弧安山巖。

將3件樣品經(jīng)N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化后做圖（圖1），Sr、K、Rb、Ba、Th富集，尤其富集Rb和Th，Nb、Zr、Ti虧損，圖式與島弧玄武巖圖式一致，顯示島弧玄武巖特征。

圖1　巖石N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖

經(jīng)由微量元素豐度表分析可知2、3號樣為原始弧安山巖，故將2、3號樣品經(jīng)原始地幔(Wood，1979)標(biāo)準(zhǔn)化的比值蛛網(wǎng)圖做圖，結(jié)果顯示2號樣Rb、Ba、Th、K、Sr富集，Nb、La、Ce、P、Zr、Ti、Y、Yb虧損，與島弧玄武巖圖式相同；3號樣Rb-Sm富集，Sr、Ti、Y、Yb虧損，Nb相對虧損，圖式與大陸拉斑玄武巖圖式相似。

3.3稀土元素特征

土古土布拉克組3件樣品的稀土元素成分見表2。由圖表分析可知稀土總量區(qū)間為∑REE64.42～ 183.82，2號樣的稀土總量最低64.42×10-6,3號樣133.63×10-6，1號樣183.82×10-6，稀土總量具中等偏高，同時稀土總量的高低與SiO2的高低未成正比。3號樣SiO2低于2號樣，然而2號樣的∑REE卻低于3號樣。L/H為1.2～3.7，LaN/YbN為1.8～8.8，CeN/YbN為1.6～ 6.8，都顯示出為輕稀土富集，重稀土虧損，分配圖式為右傾式，δCe為0.91～0.95，為小的負(fù)異常，基本為平坦型，δEu0.84～1.3，為基本平坦型，Eu/Sm為0.26～ 0.43，巖漿分異程度不高，為幔源巖漿。

表2　土古土布拉克組火山巖稀土元素成分(10-6)

稀土元素豐度經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化(Leedy)后做稀土配分型式圖(圖2)，分配形式均為右傾式，輕稀土富集，重稀土虧損，輕稀土分餾好，重稀土分餾差。1、3號樣具島弧鈣堿性巖系稀土分配特征，2號樣具島弧拉斑玄武巖特征，分配形式平坦，又與過渡型洋中脊玄武巖的分配形式一致。根據(jù)巖石化學(xué)特征，2號樣TiO20.67%、Al2O317.97%、TFe9.39%、MgO4.05%、K2O1.67%，為低TiO2、MgO，高Al2O3、K2O，是典型的消減帶火山巖。

圖2　土古土布拉克組火山巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布曲線1.XXV-76；2.XXV-77；3.XXV-80

綜上所述，土古土布拉克組火山巖的稀土元素豐度、稀土參數(shù)特征、稀土分配形式均顯示出火山弧火山巖特征

4　構(gòu)造環(huán)境分析

根據(jù)Pearce(1977)的研究的FeO※-MgO-Al2O3圖解，將3件樣品投入圖中(圖3)，1、2號樣投在3區(qū)為造山帶(消減帶)，3號樣投在1區(qū)為洋中脊及洋底，靠近造山帶一側(cè)，總體顯示造山帶特征。

圖3　土古土布拉克組火山巖FeO*-MgO-Al2O3圖解

根據(jù)Mullen(1983)研究的TiO2-10MnO-10P2O5圖解，將3件樣品投入圖中(圖4)，1、2號樣投在CAB區(qū)為鈣堿性玄武巖，3號樣投到IAT區(qū)為島弧拉斑玄武巖，3點(diǎn)均靠近IAT與CAB分界線處，顯示為IAT與CAB過渡類型。

利用Pearce(1973)的不同構(gòu)造玄武巖Ti-Zr-Sr判別圖，將樣品中Ti、Zr、Sr投入圖5中，2件樣品投到C區(qū)為鈣堿性玄武巖，1件樣品投到A和C交界處，為島弧拉斑玄武巖與鈣堿性玄武巖過渡，總體顯示島弧火山巖特征。

圖4　土古土布拉克組火山巖TiO2-10MnO-10P2O5圖解(E.D. Mullen,1983)

圖5　不同構(gòu)造玄武巖的Ti/100-Zr-Sr/2判別(Pearce,1973)

綜上所述，土古土布拉克組火山巖構(gòu)造環(huán)境具火山弧特征，大多顯示島弧環(huán)境，少部分顯示活動陸緣環(huán)境。結(jié)合稀土、微量元素特征，土古土布拉克組火山巖顯示島弧構(gòu)造環(huán)境。

5　結(jié)論

（1）從陸殼巖石組合特點(diǎn)研究，顯示巖石組合為玄武巖—安山巖及少量流紋巖，巖性以安山巖為主，由下向上巖漿成分呈中基性向酸性的規(guī)律變化，噴發(fā)方式符合夏威夷溢流式噴發(fā)向普寧尼式強(qiáng)烈的爆發(fā)式噴發(fā)演化的特點(diǎn)。

（2）從巖石化學(xué)和地球化學(xué)特征研究表明，巖石為堿性系列，巖石類型為正常類型，稀土元素Nb顯示，其含量高低與SiO2之間無明顯相關(guān)性，證明研究區(qū)巖漿的形成不是混染和混合作用產(chǎn)生的，稀土配分型式較平坦，具有較低的總稀土豐度，輕稀土明顯富集，從而判斷巖漿成分變化主要受結(jié)晶分離作用的影響。

（3）研究顯示土古土布拉克組樣品微量元素顯示大離子親石元素（例如Cs、Rb、Ba、Th）和輕稀土(La、Ce等)的明顯富集，而高場強(qiáng)元素（例如Nb、Ta、P、Ti）的相對虧損,巖石組合多為堿性系列，表明該巖組在島弧環(huán)境形成的。

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P54

A

1004-5716(2016)11-0166-04

2015-12-14

2015-12-21

張超（1988-），男（漢族），河南魯山人，新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院在讀碩士研究生，研究方向：綜合勘查成礦預(yù)測。