阿爾泰地區(qū)霍熱木德克花崗巖體年代學(xué)、地球化學(xué)特征及構(gòu)造意義

田紅彪, 陳有炘, 何峻嶺, 曾祥武, 擺 翔

(1.中國地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083；2.中國人民武裝警察部隊(duì) 黃金第八支隊(duì)，烏魯木齊 830057；3.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710054)

阿爾泰地區(qū)霍熱木德克花崗巖體年代學(xué)、地球化學(xué)特征及構(gòu)造意義

田紅彪1,2, 陳有炘3, 何峻嶺2, 曾祥武2, 擺 翔2

(1.中國地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083；2.中國人民武裝警察部隊(duì) 黃金第八支隊(duì)，烏魯木齊 830057；3.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710054)

中阿爾泰構(gòu)造帶出露大面積晚三疊世花崗巖，對其進(jìn)行詳細(xì)研究是了解阿爾泰造山帶構(gòu)造演化和陸殼增生過程的重要途徑。本文對霍熱木德克巖體進(jìn)行詳細(xì)的巖石學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)、巖石地球化學(xué)及Sr-Nd同位素研究。霍熱木德克花崗巖體主要有粗粒二長花崗巖、細(xì)粒二長花崗巖和正長花崗巖。LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)研究結(jié)果表明，其結(jié)晶年齡為(222.3±1.8) Ma(MSWD=1.6)，為晚三疊世巖漿活動產(chǎn)物。地球化學(xué)研究表明，巖石具有高SiO2、Al2O3、ALK，低TiO2、MnO、MgO、P2O5的特征，輕稀土富集、輕重稀土分餾明顯，具有Eu的負(fù)異常(δEu=0.37～0.50)，富集大離子親石元素、相對虧損高場強(qiáng)元素，顯示出強(qiáng)過鋁質(zhì)S型花崗巖的特征，花崗巖具有負(fù)的εNd(t)(-3.7～-2.7)和較老的二階段模式(T2DM)年齡(1.2～1.3 Ga)。綜合分析認(rèn)為，霍熱木德克花崗巖由富含白云母和黑云母的變泥質(zhì)巖經(jīng)歷部分熔融形成，其源區(qū)有富鈣斜長石、鈦鐵礦的殘留，為同碰撞造山階段擠壓環(huán)境下地殼加厚而發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物，形成于同碰撞構(gòu)造環(huán)境。

鋯石U-Pb年齡；巖石地球化學(xué)；構(gòu)造意義；霍熱木德克巖體；阿爾泰

一直以來，增生造山和陸殼生長是地球科學(xué)的兩大前沿課題，中亞造山帶是一條巨型顯生宙增生造山帶[1]和陸殼生長區(qū)[2-4]，因此，中亞造山帶的增生造山和陸殼生長一直是研究熱點(diǎn)。阿爾泰造山帶是中亞造山帶的重要組成部分，地處中國、蒙古、俄羅斯和哈薩克斯坦4國的交界處，占據(jù)特殊的地理位置和構(gòu)造位置。與整個中亞造山帶一樣，阿爾泰造山帶以大面積出露侵入巖為特征，尤其是以花崗巖類為主，約占全區(qū)總面積的40%以上[5-6]。前人對出露于阿爾泰造山帶的花崗巖做了大量的研究工作，研究資料顯示阿爾泰造山帶出露的花崗巖類型多樣、成因復(fù)雜、源區(qū)多樣、形成環(huán)境迥異，同時也具有多時代特征[5-6,7-24]。近些年來，同位素年代學(xué)研究結(jié)果顯示阿爾泰造山帶花崗巖年代學(xué)結(jié)構(gòu)有460 Ma、408 Ma、375 Ma、265 Ma 4個明顯的峰期[11,25]，較完整地記錄了早古時代以來的俯沖-碰撞-造山過程，其中大約400 Ma B.P.的巖漿活動最為劇烈，而印支期巖漿活動相對較弱，其成巖時代、巖漿形成構(gòu)造環(huán)境和演化等方面的研究較為欠缺。近些年隨著地質(zhì)學(xué)家對阿爾泰造山帶印支期巖漿活動的重視，越來越多的研究成果報(bào)道印支期巖漿活動的記錄，如將軍山花崗巖中白云母40Ar/39Ar坪年齡為220 Ma，Rb-Sr等時線年齡為235 Ma，鋯石U-Pb年齡為245 Ma[5]；尚克蘭地區(qū)黑云母花崗閃長巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(204±4)Ma[26]；阿拉爾地區(qū)黑云母花崗巖Rb-Sr等時線年齡為248.8 Ma[27]，鋯石U-Pb年齡為(212±2)Ma、(210±3)Ma[26]、211Ma[28]和(210±5)Ma、(218.7±3.3)Ma[24]，研究成果很好地促進(jìn)了阿爾泰造山帶造山作用、構(gòu)造演化和陸殼增生研究工作。

依托在阿爾泰烏齊里克他烏一帶開展的區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目，筆者對出露于該地區(qū)的花崗巖進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查研究，其中霍熱木德克花崗巖體1∶200 000資料依據(jù)侵入接觸關(guān)系和區(qū)域資料將其歸屬為華力西晚期巖漿巖，但缺乏精細(xì)的年代學(xué)和屬性研究。本文通過詳細(xì)的巖相學(xué)、年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，精確限定霍熱木德克花崗巖屬于印支期巖漿活動產(chǎn)物，并進(jìn)一步探討其成因及構(gòu)造環(huán)境，為進(jìn)一步探討阿爾泰造山帶造山作用和大陸地殼形成與演化提供詳實(shí)的年代學(xué)和地球化學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景與巖體特征

中國境內(nèi)的阿爾泰造山帶是一條北西-南東向展布的顯生宙造山帶，是中亞造山帶的重要組成部分(圖1-A)，位于西伯利亞板塊、哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊之間[1]，北至中國與蒙古、俄羅斯、哈薩克斯坦邊境，南以額爾齊斯斷裂為界與哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊北緣相鄰[29]。阿爾泰造山帶自北向南可以劃分為北阿爾泰、中阿爾泰、南阿爾泰3個構(gòu)造帶，其中以紅嘴山-諾爾特?cái)嗔?、阿巴宮-庫爾提斷裂和額爾齊斯斷裂帶為界[30-31](圖1-B)。北阿爾泰構(gòu)造帶主要由震旦系-寒武系、上泥盆統(tǒng)-下石炭統(tǒng)火山-沉積巖組成，并出露晚加里東期花崗巖；中阿爾泰構(gòu)造帶主要由元古界-下古生界深變質(zhì)巖系和奧陶紀(jì)-二疊紀(jì)侵入巖組成，其中泥盆紀(jì)花崗巖最為發(fā)育，具有微陸塊的特點(diǎn)[11,30-32]；南阿爾泰構(gòu)造帶主要由元古界片麻巖和志留紀(jì)-石炭紀(jì)火山-沉積巖系組成，后者可能為島弧產(chǎn)物[31-32]。前人綜合區(qū)域資料研究認(rèn)為：阿爾泰造山帶從晚前寒武紀(jì)晚期到早古生代早期為穩(wěn)定大陸邊緣演化階段，從晚寒武紀(jì)開始發(fā)生俯沖、增生，其中奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)為洋殼俯沖階段，之后可能發(fā)生碰撞造山作用，于中石炭世基本奠定了阿爾泰造山帶的構(gòu)造格架；而額爾齊斯以南即準(zhǔn)噶爾造山帶，在石炭紀(jì)可能仍發(fā)生有俯沖碰撞作用[11,19,29-33]。

圖1 研究區(qū)位置及地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified geological map of Huoremudeke pluton in Altay Orogenic Belt and tectonic position of Central Asian Orogenic Belt (A)中亞造山帶構(gòu)造位置圖[29]; (B)阿爾泰造山帶構(gòu)造分區(qū)圖[32]; (C)霍熱木德克巖體地質(zhì)簡圖

不同時代的花崗巖廣泛出露于阿爾泰造山帶的不同構(gòu)造單元，研究成果表明阿爾泰造山帶花崗巖主要由早古生代、晚古生代及少量中生代花崗巖體構(gòu)成，主要巖石類型為英云閃長巖、花崗閃長巖、黑云母花崗巖、二云母花崗巖、白云母花崗巖等，其成因類型多樣，有S型、I型、A型[19]。本文以出露于中阿爾泰構(gòu)造帶的霍熱木德克花崗巖體為例對中生代花崗巖的巖石成因及構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行研究。該巖體位于中阿爾泰構(gòu)造帶，侵位于泥盆紀(jì)花崗巖體中，局部與喀納斯群呈侵入接觸關(guān)系，接觸帶發(fā)育角巖化蝕變帶，第四系不同程度覆蓋于其上?；魺崮镜驴藥r體的巖石類型較為單一，野外觀察及室內(nèi)鏡下觀察研究表明主要有粗粒二長花崗巖、細(xì)粒二長花崗巖和正長花崗巖(圖2)。其中，細(xì)粒二長花崗巖主要出露于霍熱木德克巖體的中部，粗粒二長花崗巖主要出露于邊部，粗粒正長花崗巖主要呈脈狀分布下。

粗粒二長花崗巖：風(fēng)化色呈灰褐色、灰色，新鮮面呈灰白色，粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由斜長石、鉀長石、石英、黑云母和白云母等礦物組成。鉀長石呈白色或肉紅色，半自形板狀-他形粒狀，格子雙晶發(fā)育，多為微斜長石，粒徑多為0.8～13.0 mm，分布均勻，含量(面積分?jǐn)?shù))為40%～45%；斜長石呈白色，半自形板狀，發(fā)育聚片雙晶，粒徑1.0～4.5 mm，面積分?jǐn)?shù)為15%～20%；石英呈白色，他形粒狀，粒徑多為0.8～3.0 mm，均勻分布，面積分?jǐn)?shù)為30%～35%；黑云母呈鱗片狀，片徑<3.0 mm，含量較少；白云母呈鱗片狀，多數(shù)片徑<3.0 mm，面積分?jǐn)?shù)約為5%。

圖2 霍熱木德克巖體的野外露頭及顯微特征Fig.2 Field outcrop and microscopic features of Huoremudeke pluton in Altay area(A,D)細(xì)粒二長花崗巖；(B,E)粗粒二長花崗巖；(C,F)粗粒正花崗巖Bt.黑云母；Kfs.鉀長石；Ms.白云母；Pl.斜長石；Qtz.石英

粗粒正長花崗巖：風(fēng)化色呈褐色，新鮮面呈灰白色，粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由長石、石英、黑云母和白云母等礦物組成。鉀長石呈白色、淺肉紅色，他形粒狀-半自形板狀，發(fā)育格子雙晶及條紋結(jié)構(gòu)，見鈉長石出溶葉片，粒徑為1.5～15.0 mm，均勻分布，面積分?jǐn)?shù)為40%～45%；斜長石呈白色，半自形板狀，發(fā)育聚片雙晶，粒徑<5.0 mm，少量發(fā)生白云母化，均勻分布，面積分?jǐn)?shù)為15%～20%；石英呈白色、乳白色，他形-不規(guī)則狀，粒徑多為0.5～5.0 mm，分布均勻，面積分?jǐn)?shù)為25%～30%；黑云母呈鱗片狀，面積分?jǐn)?shù)為5%～10%；白云母呈片狀，片徑<5.0 mm，面積分?jǐn)?shù)約為5%。

細(xì)粒二長花崗巖：風(fēng)化色呈褐色，新鮮面呈灰白色，細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由長石、石英、黑云母和白云母等礦物組成。斜長石呈白色，半自形板狀，見聚片雙晶，粒徑0.3～3.5 mm，局部較集中分布，面積分?jǐn)?shù)為30%～35%；鉀長石呈白色、淺肉紅色，不規(guī)則狀，粒徑0.3～1.0 mm，局部較集中分布，面積分?jǐn)?shù)為25%～30%；石英呈乳白色，他形粒狀，粒徑0.2～2.5 mm，局部見細(xì)粒石英與斜長石組成的顯微文象結(jié)構(gòu)，較集中分布，面積分?jǐn)?shù)約為30%；黑云母呈片狀，片徑0.5～2.0 mm，多呈條帶狀斷續(xù)分布，面積分?jǐn)?shù)約為5%。

2 測試方法

2.1 鋯石U-Pb年齡測定

鋯石挑選、制靶、陰極發(fā)光照相及LA-ICP-MS測試工作均在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。鋯石的CL圖像分析采用FEI公司XL30型SFEG電子束進(jìn)行鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯微照相分析。鋯石的激光剝蝕電感偶合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)原位U-Pb年齡測定實(shí)驗(yàn)采用的等離子質(zhì)譜儀為美國Agilent公司生產(chǎn)的Agilent 7500a，激光剝蝕系統(tǒng)為德國Micro Las公司生產(chǎn)的Geo Las 200M，激光剝蝕斑束直徑為32 μm，頻率為10 Hz。以29Si作為內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行校正，以國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，元素含量采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)局人工合成硅酸鹽玻璃NIST SRM610作為外標(biāo)，分析方法及儀器參數(shù)見文獻(xiàn)[34-35]。同位素比值及元素含量計(jì)算采用GLITTER(ver4.0，Macquarie University)程序處理，采用Andersen方法對普通Pb進(jìn)行校正[36]，加權(quán)平均年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用程序Isoplot(ver2.49)完成[37]。

2.2 巖石地球化學(xué)分析

本次研究用樣品的主元素、稀土及痕量元素分析在中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心完成。主元素除FeO、LOI采用標(biāo)準(zhǔn)分析為濕化學(xué)法分析外，其他的采用PW4400型X射線熒光光譜儀(XRF)測定；痕量元素和稀土元素采用X-SeriesⅡ型電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定，檢測限(質(zhì)量分?jǐn)?shù):w)優(yōu)于5×10-9，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差優(yōu)于5%。

2.3 Sr-Nd同位素分析

Sr-Nd同位素的全巖測試、化學(xué)分離和同位素比值測定在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所穩(wěn)定同位素地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成，測試儀器為德國Finnigan公司MAT-262熱電離質(zhì)譜計(jì)。分別采用88Sr/86Sr=8.375 209和146Nd/144Nd=0.721 9對Sr和Nd同位素含量比值進(jìn)行質(zhì)量分餾校正。Rb-Sr和Sm-Nd的全流程本底為250 pg和100 pg。含量(147Sm/144Nd和87Rb/86Sr質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值)誤差<0.5%。Rb/Sr和Sm/Nd質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)比值的不確定度分別小于±2%和±0.5%。測試過程中分別對Sr標(biāo)準(zhǔn)溶液NBS-987和Nd標(biāo)準(zhǔn)溶液JNdi-1測得87Sr/86Sr=0.710 261±0.000 012(n=5, 2σ)和143Nd/144Nd=0.512 119±0.000 011(n=5, 2σ)，均與參考值吻合。對USGS標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)BCR-2進(jìn)行了測試，結(jié)果為87Sr/86Sr=0.705 020±0.000 014和143Nd/144Nd=0.512 623±0.000 011，分別與參考值基本一致?；瘜W(xué)流程和同位素比值測試見文獻(xiàn)[38-39]。

3 鋯石U-Pb年代學(xué)

為了精確限定霍熱木德克花崗巖體形成時代，采集1件粗粒二長花崗巖(PM1-TW55)樣品進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)研究，樣品采集位置經(jīng)緯度坐標(biāo)為N48°00′39″，E88°18′53″。選自粗粒二長花崗巖的鋯石呈淡黃色-無色透明-半透明雙錐或單錐晶體，單顆粒鋯石60～300 μm，長寬比介于1∶1～3∶1，在陰極發(fā)光圖像中顯示具有較好的生長韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且具有較高的Th、U含量和wTh/wU值，表現(xiàn)出典型巖漿鋯石的特征[40-41]。

對于樣品PM1-TW55的21顆鋯石進(jìn)行分析測試，測試結(jié)果見表1。由測試結(jié)果可以看出，04、16、18、21號點(diǎn)測試結(jié)果表現(xiàn)出較差的協(xié)和性，暗示其同位素封閉體系在后期受到擾動；其余17個點(diǎn)在(207Pb/235U)-(206Pb/238U)協(xié)和年齡圖中表現(xiàn)出較好的協(xié)和性。其中19號點(diǎn)206Pb/238U表面年齡為(400±4)Ma，可能記錄了早古生代巖漿事件，為捕獲或繼承鋯石年齡；對剩余16個協(xié)和性較好的鋯石206Pb/238U表面年齡進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算(圖3-C)，獲得加權(quán)平均年齡為(222.3±1.8)Ma(MSWD=1.6)，時代為晚三疊世，代表霍熱木德克花崗巖體巖漿結(jié)晶年齡。

圖3 霍熱木德克花崗巖代表性鋯石陰極發(fā)光圖像及鋯石U-Pb年齡Fig.3 Diagram showing representative CL images and U-Pb age dating of the analyzed zircons for Huoremudeke granites in Altay area

4 巖石地球化學(xué)

4.1 主元素、痕量元素地球化學(xué)

本次研究采集霍熱木德克花崗巖體細(xì)粒二長花崗巖、粗粒二長花崗巖、粗粒正長花崗巖共8件樣品進(jìn)行巖石地球化學(xué)分析(表2)。巖石地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，巖石具有高硅(SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)=68.70%～74.39%，平均為71.62%)、富堿(ALK=8.32%～10.56%，平均為9.26%)、高鉀低鈉(K2O/Na2O=1.12～1.95，平均為1.58)、低鈦(TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.09%～0.21%，平均為0.16%)等特征，在TAS圖解中樣品主體落入堿性花崗巖范疇(圖4-A)。巖石Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高(14.19%～16.97%，平均為15.48%)，鋁飽和指數(shù)(A/CNK)介于1.13～1.27，平均為1.17，屬于強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖，這一結(jié)論與(A/CNK)-(A/NK)圖解判別結(jié)果一致(圖4-B)。里特曼指數(shù)(σ)平均值為3.05，堿度率(AR)平均值為3.70，顯示巖石具有堿性巖石特征，在AR-SiO2圖解中得到相同的結(jié)論(圖4-C)。巖石K2O含量較高，細(xì)粒二長花崗巖在SiO2-K2O圖解中表現(xiàn)出高鉀鈣堿性系列巖石特征(圖4-D)，粗粒二長花崗巖和正長花崗巖顯示出鉀玄巖系列巖石特征，總體顯示出富鉀特征，暗示巖漿源區(qū)富鉀，其源巖具有殼源特征。

表1 霍熱木德克花崗巖體(PM1TW55)鋯石UPB同位素測試結(jié)果(LAICPMS)

巖石稀土元素含量低并且變化較大，wΣREE=(44.80～145.57)×10-6(平均為94.07×10-6)，輕、重稀土元素分異明顯(LaN/YbN=4.62～34.59，平均為13.56)且輕稀土相對富集(wΣLREE/wΣHREE=6.79～18.00，平均為11.23)，輕稀土分異明顯[(wLa/wSm)N=2.78～3.28，平均為3.05],而重稀土分異相對較弱[(wGa/wYb)N=1.02～5.40，平均為2.24]，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈右傾型分布模式(圖5-A)，顯示有中等程度負(fù)銪異常(δEu=0.37～0.50，平均值為0.44)，暗示巖漿在部分熔融過程中源區(qū)有斜長石的殘留或巖漿在結(jié)晶過程中存在斜長石的分離結(jié)晶作用。

圖4 霍熱木德克花崗巖體主元素判別圖解Fig.4 Discrimination diagram for major elements from the Huoremudeke granites in Altay area(A)作圖方法據(jù)文獻(xiàn)[42]； (B)作圖方法據(jù)文獻(xiàn)[43]；(C)作圖方法據(jù)文獻(xiàn)[44]； (D)作圖方法據(jù)文獻(xiàn)[45]

表2 霍熱木德克花崗巖元素含量Table 2 Element contents of Huoremudeke granites in Altay area

a.粗粒二長花崗巖； b.粗粒正長花崗巖； c.細(xì)粒二長花崗巖。

圖5 霍熱木德克花崗巖稀土配分模式圖和痕量元素蛛網(wǎng)圖Fig.5 Chondrite-normalized REE pattern and primitive mantle-normalized trace elements patterns for Huoremudeke granites in Altay area球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻(xiàn)[46]; 原始地幔標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)文獻(xiàn)[47]

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化痕量元素蛛網(wǎng)圖中(圖5-B)，所有樣品具有較一致的痕量元素特征和標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖樣式，大離子親石元素(LILE：Cs、Rb、Th、U、K)相對富集，而高場強(qiáng)元素(HFSE：Sr、Ti)相對虧損，總體呈左高右低的曲線樣式，與S型花崗巖曲線樣式相近[48]。Sr、Ba及Eu的虧損可能指示源區(qū)斜長石呈結(jié)晶分離相或殘留相存在，即巖漿結(jié)晶過程中斜長石發(fā)生分離結(jié)晶作用或在熔融過程中斜長石有殘留，同時Ba、Sr元素的相對虧損暗示具有非造山花崗巖的特征。Ti元素強(qiáng)烈虧損可能暗示分異演化過程中存在鈦鐵礦的分離結(jié)晶，因?yàn)門i元素不容易進(jìn)入熔體而殘留在源區(qū)，同時也暗示巖漿物質(zhì)來源于地殼。

4.2 Sr-Nd同位素分析結(jié)果

選自霍熱木德克花崗巖體3件樣品的Sr-Nd同位素組成見表3。計(jì)算時采用的年齡是本文新測得的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡222 Ma。樣品的87Rb/86Sr(14.45～37.00)、87Sr/86Sr(0.748 781～0.809 316)變化較大，Sr的初始值低(0.692 50～0.704 11)，指示其Rb-Sr同位素體系可能受到一定程度擾動。樣品Nd同位素組成相對均一，147Sm/144Nd為0.132 1～0.119 7，143Nd/144Nd為0.512 333～0.512 388，wSm/wNd比值為0.19～0.22，fSm/Nd變化于-0.33～-0.40之間，表明它們沒有發(fā)生明顯的Sm、Nd同位素分異，所測結(jié)果可以用于有關(guān)問題的討論。巖石具有較低的εNd(t)(-3.7～-2.7)，二階段模式(T2DM)年齡為1.2～1.5 Ga，表明其源區(qū)可能為一套中元古代的物質(zhì)，這與區(qū)域上早中生代花崗巖特征相似[49]。

表3 霍熱木德克花崗巖Sr-Nd組成Table 3 Sr-Nd isotope compositions for Huoremudeke granites in Altay area

球粒隕石均一儲庫(CHUR)值為：87Rb/86Sr=0.082 7，87Sr/86Sr=0.704 5，147Sm/144Nd=0.196 7，143Nd/144Nd=0.512 638。λRb=1.39×10-11a-1，λSm=6.54×10-12a-1，t=202 Ma。

5 討 論

5.1 巖石成因及源區(qū)特征

研究區(qū)內(nèi)的霍熱木德克花崗巖地球化學(xué)屬性具有高SiO2、Al2O3、ALK，低TiO2、MnO、MgO、P2O5的特征，礦物組合中以鉀長石、斜長石、黑云母等為主，未見角閃石，并且在CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中出現(xiàn)剛玉(平均為2.98)，結(jié)合痕量元素蛛網(wǎng)圖曲線模式，指示霍熱木德克花崗巖具有強(qiáng)過鋁質(zhì)S型花崗巖的特征。研究表明，wRb/wSr比值能較好地記錄源區(qū)物質(zhì)的屬性，當(dāng)wRb/wSr<0.9時，為Ⅰ型花崗巖；而wRb/wSr>0.9時，為S型花崗巖[50]?；魺崮镜驴嘶◢弾rwRb/wSr=4.15～11.96，平均值為6.46，遠(yuǎn)大于0.9，顯示S型花崗巖的特征，是與地殼物質(zhì)熔融有關(guān)的產(chǎn)物[51]?；魺崮镜驴嘶◢弾r主要為大面積分布的中酸性花崗巖，區(qū)域上鮮見大面積分布的同時代基性巖漿巖，結(jié)合巖石具有低Cr(wCr平均為3.06×10-6)、Ni(wNi平均為3.47×10-6)特征，暗示其由受地殼混染的富集幔源巖漿形成的可能性很小[52]。另外，樣品wRb/wNb比值(13.52～20.64，平均為17.45)明顯高于全球上地殼的wRb/wNb比值(4.5)[53]，進(jìn)一步表明霍熱木德克花崗巖的形成與地殼物質(zhì)部分熔融密切相關(guān)。

研究認(rèn)為大量強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖只有泥砂質(zhì)沉積巖類部分熔融可能形成，不可能由基性源巖部分熔融產(chǎn)生[54-55]。強(qiáng)過鋁質(zhì)S型花崗巖wCaO/wNa2O主要依賴于斜長石與黏土比值，比值<0.3為泥質(zhì)巖石的局部熔融，而>0.3為雜砂巖的局部熔融[56-57]。同時，有研究認(rèn)為wRb/wSr和wRb/wBa可指示源巖特征，前者>0.1、后者>0.3，源巖為泥質(zhì)巖[54]?；魺崮镜驴嘶◢弾rwCaO/wNa2O=0.11～0.25(平均為0.18)，wRb/wSr=4.15～11.96(平均為6.46)，wRb/wBa=1.64～4.00(平均為2.58)，顯示為泥質(zhì)巖的局部熔融。在(wRb/wBa)-(wRb/wSr)判別圖解中樣品落入富黏土源巖區(qū)(圖6-A)；在(A/MF)-(C/MF)圖解中，樣品主體落入或靠近變泥質(zhì)巖部分熔融區(qū)，少數(shù)落入變泥質(zhì)巖和變雜砂巖重疊區(qū)(圖6-B)：這與巖石地球化學(xué)特征比值指示結(jié)果一致，表明霍熱木德克花崗巖主要是變泥質(zhì)巖部分熔融作用的結(jié)果。

圖6 霍熱木德克花崗巖(Rb/Ba)-(Rb/Sr)圖解和(A/MF)-(C/MF)圖解Fig.6 (Rb/Ba)-(Rb/Sr) diagram and (A/MF)-(C/MF) diagram for Huoremudeke granites(A)作圖方法據(jù)文獻(xiàn)[54]; (B)作圖方法據(jù)文獻(xiàn)[55]

研究表明，地殼部分熔融形成的強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖熔體的不同特征能反映其源區(qū)的不同成分，如由云母類脫水形成的熔體富含Rb、Cs并具有較高的wK2O/wNa2O值，而由角閃石脫水熔融形成的熔體富含Na、Ca并且具有較低的wK2O/wNa2O值[58-59]?；魺崮镜驴嘶◢弾r富集Rb、Cs并具有高鉀低鈉的特征，指示其形成與云母的源區(qū)脫水熔融有關(guān)。據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，白云母的脫水熔融只能產(chǎn)生少量的巖漿，黑云母的脫水熔融能產(chǎn)生大量的巖漿，而且變泥質(zhì)巖類在水不飽和的條件下產(chǎn)生的過鋁質(zhì)熔體具有較高wRb/wSr(3～6)、低wSr/wBa(0.2～0.1)的特征；而在水飽和狀態(tài)下產(chǎn)生的巖漿具有低wRb/wSr(0.7～1.6)、高wSr/wBa(0.5～1.6)的特征[60-62]。霍熱木德克花崗巖具有高wRb/wSr(平均值6.46)、低wSr/wBa(平均值0.41)的特征，指示巖漿熔體可能是在水不飽和條件下由富含白云母和黑云母的泥質(zhì)巖脫水熔融形成。

花崗巖的Nd模式年齡能較好地反映源區(qū)物質(zhì)的平均地殼存留年齡，霍熱木德克花崗巖二階段模式(T2DM)年齡為1.2～1.3 Ga，表明其源區(qū)可能為一套中元古代的物質(zhì)。巖石Sr初始值(0.692 50～0.704 11)比殼源花崗巖低，εNd(t)(-3.7～-2.7)遠(yuǎn)小于0，wTh/wU比值(平均3.54)接近地殼平均值3.8[53]，暗示成巖過程中地幔物質(zhì)加入的可能性很小。同時，巖石的低CaO及Sr、Eu、Ti的負(fù)異常暗示霍熱木德克巖體源區(qū)有富鈣斜長石、鈦鐵礦的殘留。綜上所述，霍熱木德克花崗巖可能由富含白云母和黑云母的變泥質(zhì)巖經(jīng)歷部分熔融形成，其源區(qū)有富鈣斜長石、鈦鐵礦的殘留。

5.2 構(gòu)造環(huán)境分析

阿爾泰造山帶是中亞造山帶的重要組成部分，發(fā)育大量的花崗巖侵入體，具有多類型、多階段、多成因的特點(diǎn)。目前關(guān)于印支期花崗巖的構(gòu)造屬性問題存在較多爭議，有研究認(rèn)為阿爾泰造山帶大約在270 Ma B.P.以來進(jìn)入陸內(nèi)演化階段，印支期花崗巖多形成于板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境[6,49]；也有研究認(rèn)為該期花崗巖是構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的產(chǎn)物，是由擠壓構(gòu)造背景向伸展構(gòu)造背景轉(zhuǎn)化的物質(zhì)記錄[63]；另外，國外學(xué)者認(rèn)為阿爾泰構(gòu)造帶印支期花崗巖屬于非造山花崗巖類，可能與西伯利亞超級地幔柱密切相關(guān)，是地幔柱演化最后階段的物質(zhì)記錄[64]。

王濤等[6]研究認(rèn)為，中國阿爾泰早中生代花崗巖多具有高鉀鈣堿性和鉀玄質(zhì)特點(diǎn)，多數(shù)具有高分異I型花崗巖和S型花崗巖特點(diǎn)，與俄羅斯阿爾泰中生代花崗巖具有相似的地球化學(xué)和Sr-Nd同位素組成特征；出露于中阿爾泰構(gòu)造帶的中生代花崗巖εNd(t)為負(fù)值(-4.2～-0.5)，并有較老的Nd模式年齡(0.94～1.48 Ga)，該期巖漿活動時間伴生有大量的偉晶巖脈，顯示出相對伸展的構(gòu)造環(huán)境。

在wY-wNb構(gòu)造環(huán)境判別圖解中(圖7-A)，樣品均落入島弧+同碰撞構(gòu)造環(huán)境，并靠近板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境；在wY+Nb-wRb構(gòu)造環(huán)境判別圖解中全部落入同碰撞構(gòu)造環(huán)境(圖7-B)：指示霍熱木德克花崗巖形成于同碰撞構(gòu)造環(huán)境。

因此，霍熱木德克花崗巖可能為同碰撞造山階段擠壓環(huán)境下地殼加厚而發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物，形成于同碰撞構(gòu)造環(huán)境，其弧巖漿巖特征可能與早期俯沖有關(guān)，是對源區(qū)特征的繼承。另外，亞洲大陸東緣和西南緣早中生代碰撞匯聚的遠(yuǎn)程效應(yīng)對其是否有影響，需要進(jìn)一步的研究和探討[6]?；魺崮镜驴嘶◢弾r為出露于中阿爾泰構(gòu)造帶的強(qiáng)過鋁質(zhì)S型花崗巖，其具有負(fù)的εNd(t)(-3.7～-2.7)和較老的二階段模式(T2DM)年齡(1.2～1.3 Ga)，指示主要來源于地殼物質(zhì)的部分熔融。其形成時代的確定和構(gòu)造屬性的探討為阿爾泰造山帶中生代以來碰撞造山過程中陸殼的垂向生長提供新的依據(jù)。

6 結(jié) 論

a.出露于中阿爾泰構(gòu)造帶的霍熱木德克巖體的巖石類型主要有粗粒二長花崗巖、細(xì)粒二長花崗巖和正長花崗巖。LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)研究結(jié)果表明，巖體形成年齡為(222.3±1.8)Ma(MSWD=1.6)，為晚三疊世巖漿活動產(chǎn)物。

b.巖石地球化學(xué)屬性具有高SiO2、Al2O3、ALK，低TiO2、MnO、MgO、P2O5的特征，輕稀土富集、輕重稀土分餾明顯，具有Eu的負(fù)異常，富集大離子親石元素，相對虧損高場強(qiáng)元素，顯示出強(qiáng)過鋁質(zhì)S型花崗巖的特征，巖石具有負(fù)的εNd(t)(-3.7～-2.7)和較老的二階段模式(T2DM)年齡(1.2～1.3 Ga)。

c.地球化學(xué)特征指示霍熱木德克花崗巖可能由富含白云母和黑云母的變泥質(zhì)巖經(jīng)歷部分熔融形成，其源區(qū)有富鈣斜長石、鈦鐵礦的殘留，可能為同碰撞造山階段擠壓環(huán)境下地殼加厚而發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物，形成于同碰撞構(gòu)造環(huán)境。

野外工作得到中國人民武裝警察部隊(duì)黃金第八支隊(duì)趙軍博士等人的支持和幫助，在此表示誠摯的感謝。

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Chronological and geochemical characteristics and tectonic significance of Huoremudeke granitic pluton in Altay area of Xinjiang, China

TIAN Hongbiao1,2, CHEN Youxin3, HE Junling2, ZENG Xiangwu2, BAI Xiang2

1.ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;2.No.8GoldGeologicalPartyofChinesePeople’sArmedPoliceForce,Urumqi830057,China;3.SchoolofEarthScienceandResources,Chang’anUniversity,Xi’an710054,China

The Huoremudeke granitic pluton occurs in the central part of the Altay Orogenic Belt (AOB). The pluton is composed principally of coarse monzonitic granite, fine monzonitic granite and syenogranite. Detailed petrologic, geochronological, geochemical and Sr-Nd isotopic studies are carried out on the granitic rocks from the Huoremudeke pluton. Zircons analysis from the sample yields a weighted average mean206Pb/238U age of (222.3±1.8) Ma (MSWD=1.6), representing the intruding age of the pluton. Geochemically, the granitic rocks are characterized by high SiO2, Al2O3, ALK, and low TiO2, MnO, MgO and P2O5contents, with fractionated REE patterns and negative Eu anomalies (δEu=0.37～0.50). They show enrichment of LILE, and depletion of HFSE on the primitive mantle-normalized trace element diagrams and have high Sr isotopic compositions (initial87Sr/86Sr=0.692 50～0.704 11) and weakly negativeεNd(t) values (-3.7～-2.7), with Nd model ages of 1.2～1.3 Ga. It is considered that the granite is probably derived from dehydration melting of biotite-bearing pelite and its source area has residual plagioclase and ilmenite. Combined with the tectonic evolution of the Altay, it is proposed that the Huoremudeke granitic pluton is formed in the syn-collision environment.

zircon U-Pb dating; geochemistry; tectonic significance; Huoremudeke pluton; Altay

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.01.12

1671-9727(2017)01-0094-15

2016-07-04。

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(12120113071900)； 中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(310827161002)。

田紅彪(1969-)，男，高級工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)和構(gòu)造地質(zhì)研究, E-mail:2521537550@qq.com。 [通信作者] 陳有炘(1988-)，男，博士，講師,主要從事構(gòu)造地質(zhì)和變質(zhì)巖研究, E-mail:chenyouxin1988@163.com。

P588.121

A