巴音布魯克地區(qū)星星峽巖群巖石地球化學特征、鋯石U-Pb年齡及原巖恢復

卞翔，馬玉周，伊其安

（新疆維吾爾自治區(qū)地質調查院，新疆 烏魯木齊 830000）

星星峽群是由陸青等（1965）在星星峽地區(qū)創(chuàng)建（稱星星峽組）。原始定義劃分上、中、下3個亞群，上亞群為灰色大理巖夾黑色石墨片巖及少量混合巖；中亞群為淺灰色黑云母角閃石英片巖，灰色黑云母石英片巖夾角閃石英片巖；下亞群為眼球狀貫入片麻巖、混合巖、角閃片巖和少量變質砂巖、角巖及殘斑變巖，未見頂?shù)住O健初（1938）在甘、青、新邊界地質調查時，首次在該區(qū)劃出早震旦世—古生代地層；高振家等（1958）在星星峽地區(qū)劃出石炭紀變質巖；成守德（1960）在其底部劃出下元古界紅山組。陸青等（1965）編圖中，將紅山組置于前寒武紀星星峽組下部及中部亞組，并將成守德等（1960）劃分的中元古界楊吉布拉克組下段置于星星峽組上部亞組。新疆《巖石地層》將星星峽群定義為一套變質較深的變質巖，多為片麻巖、片巖及混合巖、貫入片麻巖、眼球狀片麻巖和少量大理巖。與上覆卡瓦布拉克群整合接觸，其下未見接觸關系。

巴音布魯克地區(qū)星星峽巖群主要分布在比吉蓋布魯斯臺-代京卻克卻變質地帶。長城系星星峽巖群分為兩個段，分別為長城系星星峽巖群第一巖段及長城系星星峽巖群第二巖段（圖1）。本次主要研究巴音布魯克地區(qū)星星峽巖群巖石地球化學特征、變質程度及原巖恢復等地質問題。

圖1 巴音布魯克地區(qū)地質略圖Fig.1 Geological sketch map of bayinbuluke area

調查區(qū)位于天山中南部，開都河自東南向西北斜穿調查區(qū)中部，北臨依連哈比爾尕山東段南坡，南接額爾賓山北坡。中天山南緣斷裂由調查區(qū)南鄰幅通過，其北部為伊寧-中天山地塊(Ⅱ)，南部為西南天山-羅雅楚山弧盆系(Ⅱ)。調查區(qū)構造位置上位于西天山造山帶東段，準噶爾古板塊與塔里木古板塊交匯處，大地構造位置屬中天山多期復合陸緣巖漿弧(Ⅲ)（圖2）。

1 區(qū)域地質背景

圖2 巴音布魯克地區(qū)區(qū)域大地構造圖Fig.2 Regional structure map of bayinbuluke area

區(qū)域上長城系星星峽巖群東起星星峽，西至昌吉州與和靜縣交界一帶的阿蘇克達坂，斷續(xù)分布長約600 km，呈帶狀分布。由于分布范圍廣，各地區(qū)巖石組合、變質程度和厚度，在趨同情況下呈地區(qū)性差異。如中西部托克遜地區(qū)以片麻巖、片巖為主，厚4 030 m；中部鄯善縣肖爾布拉克除片麻巖、片巖、大理巖外尚有混合巖，厚4 319 m；哈密星星峽以北以貫入片麻巖、混合巖及片巖為主，厚2 600 m。

巴音布魯克長城系星星峽巖群主要分布比吉蓋布魯斯臺幅（K45E007006）、依開布魯斯臺幅（K45E007007）和代京卻克卻幅（K45E007008）中南部，地層總體呈近EW向帶狀分布，東端延伸至鄰區(qū)，東西長約50 km，面積約337 km2。主體巖性分布穩(wěn)定，北側與薊縣紀卡瓦布拉克巖群第一巖組呈斷層接觸（表1）。

巴音布魯克長城系星星峽巖群區(qū)域構造位于代京卻克卻斷裂以南，依開布魯斯臺斷裂以北，代京卻克卻斷裂上盤主體為長城系星星峽巖群第一巖組，背形褶皺、向形褶皺較發(fā)育，下盤為滹沱系天湖巖群。依開布魯斯臺斷裂位于調查區(qū)中東部，沿托拉特郭勒-木斯陶達坂-依開布魯斯臺-也米薩拉一帶展布，呈舒緩波紋狀。

2 分析方法

主量元素測試在中國科學院廣州地質與地球物理研究所進行，采用X射線熒光光譜法（XRF）測試，所用儀器型號為ShimadzuXRF-1500。標樣為中國國家一級巖石標準樣，分析結果在誤差范圍內優(yōu)于0.2%（質量分數(shù)，余同）。燒失量（LOI）設定為粉末樣品在1000℃下灼燒1h后的質量減少；微量元素分析測試在中國科學院廣州地質與地球物理研究所進行，美國Varian公司820-MS型等離子體質譜儀上進行，使用HNO3+HF混合酸溶解樣品，分析誤差在檢出限之上優(yōu)于5%[3]；鋯石分選采用重砂方法完成，測年樣品采用常規(guī)方法粉碎至80～100目，用常規(guī)浮選和磁選法進行分選，挑選出鋯石后，再在雙目顯微鏡下精選出晶型和透明度較好的鋯石作為測定對象，將精選的鋯石用無色透明的環(huán)氧樹脂固定制成圓餅狀樣品靶，使用砂紙和磨料將鋯石磨到內部暴露并拋光；CL圖像分析在中國地質科學院地質研究所北京離子探針中心HitachiS2250-N掃描電鏡上完成。鋯石U-Pb年齡測定分析在中國科學院廣州地質與地球物理研究國家重點實驗室完成。ICPMS型號為Agilent 7500a型，激光剝蝕系統(tǒng)為New Wave公司UP213固體激光剝蝕系統(tǒng)。儀器工作參數(shù)為：波長213 nm，激光脈沖重復頻率5Hz，脈沖能量為 10～20J/cm2,熔蝕孔徑為 30～40 μm，剝蝕時間60 s,背景測量時間40 s，測試方式為單點剝蝕，每完成5個測點的樣品測試，加測國際標準鋯石。質量分餾校正采用標樣 GEMOC/GJ-1[1，2]。

表1 星星峽巖群地層劃分沿革表Table 1 The evolution table of sequence stratigraphic division in xingxingxia rock group

3 巖石學特征

星星峽巖群第一巖組主要為銀灰色含鈣二云母石英片巖、灰色黑云母石英片巖、灰黑色黑云母斜長石英片巖、灰黑色綠泥石英片巖、灰白色片理化透輝石矽卡巖等。星星峽巖群第二巖組主要為灰色含石榴石二云母石英片巖、白色中粒大理巖、淺灰黑色黑云母角閃斜長片麻巖、灰黑色斜長角閃巖、淺灰黑色含石榴石斜長黑云母石英片巖等。

淺灰黑色含石榴石斜長黑云母石英片巖（2014b-PMⅩⅨ-48）鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造。巖石由斜長石、石英、黑云母、白云母、石榴石、微量磷灰石、磁鐵礦及鋯石組成。斜長石呈眼球狀平行定向分布，少數(shù)呈篩狀結構，篩眼中分布微粒石英及黑云母，具輕度高嶺土化。石英呈細粒集合體透鏡狀、長條狀，分布于黑云母、長石之間。黑云母呈鱗片集合體條帶狀、不規(guī)則透鏡狀定向分布，呈片麻狀構造，黑云母之間分布有少量白云母及少量他形粒狀石榴石。

灰綠色斜長角閃巖（2014b-PMⅩⅨ-11）粒狀、纖柱狀變晶結構，塊狀構造。巖石由變質重結晶礦物角閃石組成，分布少量斜長石、微量榍石。角閃石以纖柱狀為主，少部分呈他形粒狀、柱狀，雜亂分布，在角閃石之間分布他形粒狀、不規(guī)則狀斜長石，斜長石具較強絹云母化。榍石呈他形粒狀，分布于斜長石、角閃石之間，具白鈦石化。

白色片理化大理巖（2014b-PMⅩⅦ-62）粒狀變晶結構，片理化構造。巖石由粒狀變晶方解石組成為主，受構造擠壓，方解石大致沿片理定向分布，呈片理化構造，在方解石顆粒之間分布粒狀石英、片狀白云母及他形粒狀褐鐵礦（圖3）。

銀灰色含鈣二云母斜長片麻巖（2014b-PMⅩⅦ-50）鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造。巖石沿片麻理定向分布片狀黑云母，在黑云母之間分布半自形柱狀、粒狀磷灰石和褐鐵礦；片狀白云母沿黑云母解理交代黑云母，片麻理之間分布粒狀變晶石英，石英受構造擠壓多波狀消光。石英顆粒之間分布半自形板狀斜長石，斜長石表面分布次生絹云母，斜長石中包含粒狀石英，形成篩孔變晶結構，長英質礦物之間分布半自形粒狀方解石。

深灰綠色含石榴石黑云母斜長片麻巖（2014b-PMⅩⅦ-46）鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造。巖石沿片麻理定向分布片狀綠泥石，綠泥石交代黑云母，巖石中有綠泥石交代殘留黑云母，片狀白云母沿片麻理定向分布，云母之間分布自形和半自形粒狀石榴石及紅柱石，在黑云母中包含半自形粒狀磁鐵礦。片麻理之間分布粒狀變晶石英，石英受構造擠壓多波狀消光，在石英之間分布半自形板狀斜長石，斜長石中包含粒狀石英，形成篩孔變晶結構（圖4）。

圖3 片理化大理巖Fig.3 Photographs texture,structure of biotite plagiogneiss

圖4 含石榴石黑云母斜長片麻巖Fig.4 Photographs Microphotographs of biotite amphiboles plagiogneiss

4 巖石地球化學特征

4.1 星星峽巖群巖石主量元素特征

中元古界長城系星星峽巖群共取巖石化學樣8件，分析數(shù)據(jù)見表2，從表中看出，長城系星星峽巖群主量元素SiO2含量67.24%～76.33%、Fe2O3含量1.27%～5.43%、FeO含量1.44%～8.26%、MgO含量1.25%～2.71%、Na2O含量2.62%～3.33%、K2O含量2.44%～5.45%，Al2O3含量12.30%～13.96%。

4.2 星星峽巖群巖石微量元素特征

長城系星星峽巖群斜長片麻巖類球類隕石標準化后作微量元素分布圖（圖5），親石大離子富集RbN/YbN＞1為強不兼容元素富集型。用原始地幔標準化作圖后，樣品中Rb，B，T，La富集，Sr，Nb，Ta，Zr，Hf，Nd虧損。

本次工作在長城系星星峽巖群不同地段、不同巖石中采集稀土樣品8件，其中斜長片麻巖4件、片巖4件，微量元素特征見表2。特征比值Nb*均小于1，說明Nb相對于Th，Ta虧損。

表2 長城系星星峽巖群主量、微量稀土元素數(shù)據(jù)表Table 2 Major element and trace element contents of xingxingxia rock group 單位：%

續(xù)表2

圖5 微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.5 Primitive mantle-normalized trace element diagram

4.3 星星峽巖群巖石稀土元素特征

本次工作在長城系星星峽巖群不同巖石中采取稀土樣品8件，其中斜長片麻巖4件、片巖4件，稀土元素見表2。

各新升格本科院?？筛鶕?jù)本校藝體類本科專業(yè)的辦學規(guī)模，將藝體類的專業(yè)英語按專業(yè)大類分為美術類、音樂類、體育類，或按照藝體類各細化專業(yè)進行劃分，共設置拓展層和提高層兩個層級：拓展層專業(yè)英語開設2學期，提高層專業(yè)英語開設1學期，每學期都為2個學分。由于英語基礎與能力水平相對偏低的學生的語言基礎需繼續(xù)夯實、語言的基本技能需繼續(xù)提高，因此該層級的專業(yè)英語不單獨開設，而是在通用英語教學中適當融入相關專業(yè)知識的內容。同樣，同一層級如有多個教學班，實行走班制。

斜長片麻巖類稀土總量154.8×10-6～167.6×10-6，稀土總量較低，（La/Yb）N、（Ce/Yb）N大于1，為輕型富集型，分布曲線較平坦，兩件樣品均為分布曲線右傾型。片巖稀土基本一致，稀土總量為98.1×10-6～151.4×10-6,為中等稀土總量，DHⅨ-38號樣品較低，（La/Yb）N、（Ce/Yb）N均大于1，為輕稀土富集型，分布曲線右傾。

將長城系星星峽巖群稀土樣品豐度值經球粒隕石標準化作分布型式圖（圖6），斜長片麻巖類稀土分布型式為右傾，PMXⅨ-61-3號樣品較平坦，PMXⅨ-61-1、PMXⅨ-61-2號樣品傾斜幅度較大，輕重稀土分餾程度中等，Eu顯示弱負異常；PMXⅩⅣ-32-1、PMXⅩⅣ-32-2、PMXⅩⅣ-32-3號樣品輕稀土富集、重稀土虧損，分餾程度中等，Eu顯示負異常。

圖6 稀土元素配分圖Fig.6 Chondrite-normalized REE pattem

5 星星峽巖群鋯石年齡特征

長城紀星星峽巖群時代依據(jù)較少，最早由胡靄琴（1986）用U-Pb測得星星峽群上限年齡值為（1400±73）Ma，下限年齡值近于1 900 Ma，其余4個數(shù)據(jù)是1 303～1 345 Ma。調查區(qū)外冰達坂一帶全巖Rb-Sr等時線（862±10）Ma（車自成，1989）和 468 Ma（鄔繼易，1987）兩期同位素年齡資料，被認為屬地層巖石的變質年齡，可能反映兩期變質年齡，原巖年齡應大于862 Ma。八一公社一帶1∶5萬區(qū)調對侵位于星星峽巖群中的變質巖體-片麻狀英云閃長巖所做的單顆粒鋯石U-Pb離子探針測年值有兩組優(yōu)勢數(shù)據(jù)，分別是（927±7）Ma、（923±10）Ma。因此，地層年齡應該大于927 Ma，上限年齡在 1 303 Ma左右。

調查區(qū)東鄰幅獲得混合巖化黑云母斜長片麻巖Sm-Nd等時線年齡值為（1494±177）Ma,INd=0.510 9,r=0.996。該年齡可認為是變質巖的原巖成巖時限，Rb-Sr等時線年齡反映了最后一次同位素均一化作用的時限，因此，認為該套變質巖形成時代為中元古代。此外，據(jù)新疆地質志記載，前人在巴倫臺以北的星星峽巖群大理巖中發(fā)現(xiàn)有Jacutophytonsp.，Coni?codomeniasp.等疊層石，是形成時代的生物地層依據(jù)。

2012—2014年，新疆地質調查院在巴倫臺地區(qū)開展1∶5萬區(qū)調工作，報告成果中將原劃長城系星星峽巖群中采集同位素樣品（2013TWS7-PMIX-1-1）1件，206Pb/238U 加權年齡為（1 584±41）Ma，其中23個點較諧和，將這套地層劃歸為中元古代長城紀星星峽巖群，該套地層向西延伸向至本調查區(qū)(表3)。鋯石

大多為深灰色，少量無色透明，呈自行長柱狀，晶面光潔清晰，且有發(fā)育規(guī)則的韻律環(huán)帶結構，鋯石的晶型及陰極發(fā)光圖像（圖7），表明其為碎屑鋯石，本次分析的鋯石測試位置多選擇環(huán)帶發(fā)育且沒有亮邊的部位進行，避開裂紋和包裹體（圖8）。

表3 星星峽巖群鋯石ICP-MS U-Pb 測試結果Table 3 LA-ICP-MS U-Pb data of the xingxingxia rock group

圖7 長城系鋯石CL圖、打點位置及年齡Fig.7 Concordia diagrams of U-Pb determination CL average of xingxingxia rock group

圖8 星星峽巖群鋯石U-Pb諧和圖及年齡直方圖Fig.8 Concordia diagrams of U-Pb determination and weighted average of xingxingxia rock group

6 討論

6.1 星星峽巖群巖石變質特征

中元古界長城系星星峽巖群的變質礦物組合為：①斜長石+普通角閃石+石英+紅柱石;②斜長石+黑云母+石英;③斜長石+普通角閃石+鉀長石+石英，變質礦物特征見表4。

6.2 星星峽巖群原巖恢復

將薄片中的石英、長石、暗色礦物的含量投到Q-F-M中（圖9），投點后，酸性巖-超鎂鐵巖均有分布。集中分布有兩類，其中一類為中基性火山巖，另一類為鐵鎂質巖，由此初步推斷，其原巖為火山巖，以中基性為主。

斜長角閃巖的礦物組合為斜長石+角閃石+輝石，顯示典型的基性巖礦物組合，原巖可能為輝長巖，輝綠巖；片巖、石英片巖、片麻巖組合礦物為斜長石、黑云母、石英、少量鉀長石，以斜長石、石英和黑云母為主，顯示長英質特征，據(jù)此推測原巖可能為斜長花崗巖，二長花崗巖或鉀長花崗巖。

利用采集的化學樣品氧化物TiO2、SiO2進行含量對比投圖(圖10)，樣品主體投影在沉積巖及火成巖區(qū)域，主體投在火成巖與沉積巖邊界處，反映出其原巖為火山巖的可能性較大。

利用尼格系數(shù)及樣品氧化物 TiO2、SiO2、MgO、K2O、Al2O3、Fe2O3、計算巖石等化學類型及亞類判別圖解(圖11)，樣品主要分布于基性火山巖居多，少量投影在膠體化學沉積及泥質巖區(qū)域、鐵質泥質巖區(qū)域及純泥質巖區(qū)域。

7 結論

（1）據(jù)鋯石ICP-MS U-Pb測試數(shù)據(jù)206Pb/238U年齡為（1 584±41）Ma，歸為中元古代長城紀星星峽巖群。

表4 長城系星星峽巖群變質礦物特征表Table 4 for xingxingxia rock group

圖9 星星峽巖群Q-F-M圖Fig.9 Q-F-M diagram for the xingxingxia rock group

圖10 星星峽巖群TiO2-SiO2圖Fig.10 TiO2、SiO2diagram for the xingxingxia rock group

（據(jù)謝緬年科，1966）Ⅰ——純泥質巖；Ⅱ——鐵質泥質巖；Ⅲ——中性-酸性火巖；Ⅳ——鈣質泥質巖；Ⅴ——膠體化學沉積及泥質巖；Ⅵ——膠體化學沉積；Ⅶ——原巖為超基性巖；Ⅷ——超基性火山巖及部分白云巖；Ⅸ——基性火山巖及部分泥灰質巖石；Ⅹ——碳酸鹽沉積巖Ⅺ-泥灰質沉積巖

（2）巴音布魯克長城系星星峽巖群變質巖變質礦物共生組合和變質礦物特征表明其變質級別達中度變質巖特征，變質巖相已達低角閃巖相。

（3）長城系星星峽巖群變質巖原巖主要為一套中-基性火山巖。

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