東天山覺(jué)羅塔格帶黃山地區(qū)角閃輝長(zhǎng)巖巖體的年代學(xué)、地球化學(xué)特征及巖石成因

崔亞川，于介江，楊萬(wàn)志，張?jiān)瘢?策，于介祿

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,長(zhǎng)春 130061 2.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，烏魯木齊 830000

0 引言

中亞造山帶是世界上最大的顯生宙增生型造山帶，其系統(tǒng)地紀(jì)錄了歐亞大陸形成和演化的完整信息，因而成為大陸增生演化研究的關(guān)鍵地區(qū)和熱點(diǎn)地區(qū)之一[1-5]。東天山覺(jué)羅塔格帶是中亞造山帶的重要組成部分，伴隨著古亞洲洋板片的俯沖、消減和洋內(nèi)諸多微陸塊的匯聚、增生、碰撞(拼合)以及碰撞后伸展等多樣式復(fù)雜造山演化過(guò)程[6-10]，形成了巨量火成巖。其中，沿康古爾斷裂及其邊緣分布的鐵鎂質(zhì)、超鎂鐵質(zhì)巖構(gòu)成了東天山地區(qū)規(guī)模最大的鐵鎂-超鎂鐵巖帶[11]，因其保存完好且部分巖體(土墩、香山、黃山、黃山東等巖體)賦存銅鎳硫化物礦床而受到廣泛關(guān)注[12-15]。部分研究者認(rèn)為，這些鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖屬蛇綠巖型，是被肢解了的大洋巖石圈殘片[16-18]，而另一些研究者將其歸屬于巖漿型。有關(guān)于形成環(huán)境或構(gòu)造背景上存在的不同認(rèn)識(shí)，主要包括活動(dòng)大陸邊緣阿拉斯加型[19-20]、后碰撞伸展環(huán)境[21-22]、與地幔柱活動(dòng)有關(guān)[23-24]等不同論點(diǎn)。由此可見(jiàn)，在巖石成因及其形成構(gòu)造背景等一些關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題上，目前仍存在認(rèn)識(shí)上的分歧。此外，現(xiàn)今出露于地表的鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖，既包括了以鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖共存的形式產(chǎn)出的雜巖體，也包括了僅由單一巖性構(gòu)成的輝長(zhǎng)巖體，但前人研究主要集中在黃山、黃山東和香山等含礦雜巖體上[25]，而對(duì)黃山地區(qū)存在的輝長(zhǎng)巖體卻少有涉及。例如：對(duì)這些輝長(zhǎng)巖體的形成時(shí)代、源區(qū)性質(zhì)及其反映的構(gòu)造背景，以及其與黃山地區(qū)含礦雜巖體有何成因之間的聯(lián)系，我們知之甚少。鑒于此，本文通過(guò)對(duì)黃山地區(qū)角閃輝長(zhǎng)巖體進(jìn)行鋯石U-Pb定年、巖石地球化學(xué)以及Sr-Nd同位素分析，以期對(duì)揭示覺(jué)羅塔格帶早二疊世基性巖漿作用的性質(zhì)以及限定區(qū)域構(gòu)造演化歷史提供幫助。

1 地質(zhì)背景與樣品描述

東天山覺(jué)羅塔格構(gòu)造帶位于哈薩克—準(zhǔn)噶爾板塊、西伯利亞板塊和塔里木板塊的交匯部位(圖1a)，南至中天山微陸塊北緣的阿其克庫(kù)都克—沙泉子斷裂，北至吐哈盆地南緣的梧桐窩子泉斷裂，西起托克遜，東至甘肅與新疆交界。根據(jù)地層出露情況和構(gòu)造發(fā)育特征，該帶可以康古爾斷裂和雅滿(mǎn)蘇斷裂為界進(jìn)一步劃分為3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元(圖1b)，即大南湖—頭蘇泉島弧帶(北帶)、康古爾—黃山剪切帶(中帶)和阿齊山—雅滿(mǎn)蘇島弧帶(南帶)。北帶出露地層主要為泥盆系大南湖組、頭蘇泉組和石炭系小熱泉子組、企鵝山群、底坎爾組等火山-沉積巖系，并可見(jiàn)區(qū)內(nèi)最古老地層中奧陶統(tǒng)大柳溝組。與北帶相比，南帶缺乏北帶下部的奧陶系-泥盆系，地層主體為下石炭統(tǒng)雅滿(mǎn)蘇組以及部分上石炭統(tǒng)土古土布拉克組海相火山-沉積巖系。中帶則為一套強(qiáng)變形的無(wú)序地層系統(tǒng)，主要由石炭系苦水組、干墩組和梧桐窩子組構(gòu)成，其中梧桐窩子組存在一套由洋底玄武巖(細(xì)碧巖)-放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖-遠(yuǎn)源復(fù)理石組成的古生代洋殼殘片，表明該帶前身可能為寬闊的大洋環(huán)境[28]。

區(qū)內(nèi)廣泛分布晚古生代中酸性侵入巖，基性-超基性巖分布較為局限，主要沿康古爾斷裂及其邊緣分布。本文研究的輝長(zhǎng)巖巖體位于中帶東段的黃山一帶，在地表上它們多呈不連續(xù)且規(guī)模較小的巖株?duì)钋治挥谑肯蹈啥战M、梧桐窩子組中(圖2)，巖性組成較為單一，主要為角閃輝長(zhǎng)巖。由于多數(shù)地段巖石風(fēng)化、破碎嚴(yán)重，導(dǎo)致不同巖體及其與圍巖之間的接觸關(guān)系較難辨別，且?guī)r石多存在不同程度的蝕變。本次研究盡量選取無(wú)明顯蝕變的角閃輝長(zhǎng)巖作為研究樣品，具體采樣位置見(jiàn)圖2。其中，定年樣品2件(HS-01和HS-02)，主微量元素測(cè)試6件(HS-01、HS-02、HS-05、HS-06、HS-07、HS-11)，Sr-Nd同位素2件(HS-02和HS-11)。樣品的顯微巖相學(xué)特征為：中細(xì)粒輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)(圖3a)，局部可見(jiàn)嵌晶結(jié)構(gòu)(自形斜長(zhǎng)石包裹在角閃石中)(圖3b)和斜長(zhǎng)石堆晶結(jié)構(gòu)(圖3c)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為斜長(zhǎng)石和角閃石(圖3)，副礦物主要為磁鐵礦和磷灰石，少量樣品(HS-02、HS-11)磁鐵礦體積分?jǐn)?shù)為5%(圖3d)。斜長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為55%～65%，多呈自形—半自形板狀，長(zhǎng)度多為1～2 mm，聚片雙晶、卡鈉聯(lián)晶和環(huán)帶結(jié)構(gòu)均較發(fā)育，部分具黝簾石化；角閃石體積分?jǐn)?shù)為30%～40%，柱狀或不規(guī)則充填狀(充填在板狀斜長(zhǎng)石之間)，粒徑或長(zhǎng)度多為0.8～2.5 mm，可見(jiàn)輕微綠泥石化和次閃石化。

①大草灘斷裂；②梧桐窩子泉斷裂；③康古爾斷裂；④雅滿(mǎn)蘇斷裂；⑤阿其克庫(kù)都克—沙泉子斷裂。a.據(jù)文獻(xiàn)[26]修編；b.據(jù)文獻(xiàn)[27]修編。圖1 東天山大地構(gòu)造分區(qū)簡(jiǎn)圖(a)和東天山覺(jué)羅塔格帶構(gòu)造地質(zhì)單元?jiǎng)澐趾?jiǎn)圖(b)Fig.1 Simplified geological map of East Tianshan area(a) and tectonic sub-division of the Qoltag ore belt of eastern Tianshan area(b)

圖2 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖及樣品采集位置Fig.2 Geological section and the sample locations in the study area

a.樣品HS-05，角閃輝長(zhǎng)巖，輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，正交偏光；b.樣品HS-05，角閃輝長(zhǎng)巖，嵌晶結(jié)構(gòu)，正交偏光；c.樣品HS-02，角閃輝長(zhǎng)巖，局部斜長(zhǎng)石堆晶，正交偏光；d.樣品HS-11，含磁鐵角閃輝長(zhǎng)巖，單偏光。Pl.斜長(zhǎng)石；Hb.角閃石；Mag.磁鐵礦。圖3 研究區(qū)角閃輝長(zhǎng)巖代表性樣品顯微照片F(xiàn)ig.3 Microscopic photographs of the typical hornblende gabbro in the study area

2 分析方法

2.1 鋯石定年

鋯石的挑選在河北省廊坊市區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院完成。樣品靶的制備在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所進(jìn)行。鋯石的反射光、透射光圖像拍攝和陰極熒光照相在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)室完成。鋯石U-Pb同位素測(cè)年工作在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)室利用激光燒蝕多接收器等離子體質(zhì)譜法(LA-MC-ICPMS)完成。所使用儀器為美國(guó)Thermo Fisher公司生產(chǎn)的NEPTUNE。激光剝蝕的斑束為35 μm，激光輸出最大功率為15 J/cm2，頻率為8～12 Hz，激光剝蝕物質(zhì)以He為載氣帶出樣品池，與氬氣混合后送入Neptune，用TEMORA標(biāo)準(zhǔn)鋯石作為標(biāo)樣。并用中國(guó)地質(zhì)大學(xué)Liu等[30]研發(fā)的ICPMSDataCal程序和Kenneth RLudwig[31]的Isoplot程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用208Pb對(duì)普通鉛進(jìn)行校正。利用NIST612作為外標(biāo)計(jì)算鋯石樣品的Pb、U、Th質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.2 全巖主量元素和痕量元素分析

對(duì)6件樣品進(jìn)行全巖地球化學(xué)分析。首先對(duì)新鮮樣品去除風(fēng)化殼，在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室粉碎并研磨全巖粉末狀(小于200目)，測(cè)試分析在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)室完成。其全巖主量元素采用XRF(X射線(xiàn)熒光光譜儀PW4400/40)分析，稀土和微量元素采用ICP-MS(X SeriesⅡ等離子體質(zhì)譜儀)分析。方法依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 14506-2010測(cè)試，主量元素分析精度優(yōu)于2%，稀土元素和微量元素分析精度優(yōu)于5%。

2.3 Sr-Nd同位素分析

樣品的化學(xué)制樣工作在百級(jí)空氣凈化實(shí)驗(yàn)室中完成。全巖Sr-Nd同位素分析在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所的Trition熱電質(zhì)譜儀上完成。以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)巖石樣品BCR-2(玄武巖)監(jiān)測(cè)分離流程，其結(jié)果是：87Sr/86Sr=0.704 958±0.000 030。Sr分餾的內(nèi)校正因子均采用88Sr/86Sr=8.375 209；143Nd/144Nd=0.512 633±0.000 030。Nd分餾的內(nèi)校正因子均采用146Nd/144Nd=0.721 9。用平行雙燈絲構(gòu)件的離子源測(cè)試。Sr的質(zhì)譜標(biāo)準(zhǔn)樣NBS987 Sr的結(jié)果為87Sr/86Sr=0.710 245±0.000 030；實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部標(biāo)樣LRIG質(zhì)譜標(biāo)準(zhǔn)樣的結(jié)果為143Nd/144Nd=0.512 202±0.000 030。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb定年

2件樣品HS-01(42°16′55″N， 94° 45′ 43″E) 和HS-02(42°16′51″N， 94° 45′ 50″E)分析數(shù)據(jù)列于表1，部分鋯石的陰極發(fā)光圖像(CL)和鋯石U-Pb年齡諧和圖分別見(jiàn)圖4和圖5。由于所測(cè)定的巖石形成于晚古生代，其結(jié)果以206Pb/238U年齡計(jì)算，單點(diǎn)分析年齡誤差為1σ，加權(quán)平均年齡誤差為2σ。

樣品HS-01中的鋯石多呈自形—半自形晶，粒徑為80～120 μm，陰極發(fā)光圖像上具條痕狀吸收和震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖4)，Th/U值較高(0.24～0.46)，表明它們?yōu)閹r漿成因[32]。24顆鋯石U-Pb定年結(jié)果給出的表面年齡比較集中，除了測(cè)點(diǎn)HS-01-6(可能為捕獲鋯石)為(292±3)Ma外，其他23個(gè)測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U表面年齡為(279±3)～(282±3)Ma(表1)，其加權(quán)平均年齡為(281.1±1.2)Ma(NSWD=0.054，n=23)(圖5a)，代表了樣品的結(jié)晶年齡。

樣品HS-02中的鋯石多呈自形—半自形晶，粒徑為50～100 μm，陰極發(fā)光圖像上具條痕狀吸收和震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3)，Th/U為0.23～0.58。除了3個(gè)測(cè)點(diǎn)(HS-02-4，7，8可能為捕獲鋯石)的年齡為(292±3)～(299±3)Ma外，其他21個(gè)測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U表面年齡為(281±3)～(284±3)Ma(表1)，其加權(quán)平均年齡為(282.3±1.3)Ma(NSWD=0.061，n=21)(圖5b)，代表了樣品的結(jié)晶年齡。

3.2 地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素

角閃輝長(zhǎng)巖6件樣品的w(SiO2)為46.45%～52.76%(表2)，均屬于基性巖類(lèi)。其中w(A12O3)=14.52%～16.84%，w(MgO)=5.15%～8.42%，w(TFeO)=7.51%～12.36%(w(TFeO)=w(FeO)+0.899w(Fe2O3)),呈現(xiàn)富鐵的特征，w(Na2O)=3.01%～3.96%，w(K2O)=0.34%～0.51%，Na2O/K2O=7.48～9.18，w(P2O5)=0.09%～0.32%，w(TiO2)多為0.78%～1.18%，除去樣品HS-02和HS-11以外(含有大量的磁鐵礦)，總體上顯示出島弧玄武巖(w(A12O3)>13%，w(TiO2)< 1%，w(P2O5)<0.3%)[33]的主量元素特征。其Mg#值主要為0.55～0.63，略低于原生玄武質(zhì)巖漿Mg#值(0.68～0.75)。在TAS圖解(圖6a)上，樣品主要投在亞堿性系列中的輝長(zhǎng)巖區(qū)以及輝長(zhǎng)巖與輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖的過(guò)渡區(qū)，在w(K2O)-w(SiO2)圖(圖6b)中，樣品分別投在低鉀(拉斑)系列和鈣堿性系列區(qū)并集中分布在兩者分界線(xiàn)附近。

表1 研究區(qū)角閃輝長(zhǎng)巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb數(shù)據(jù)表

續(xù)表1

圖4 研究區(qū)角閃輝長(zhǎng)巖中代表性鋯石的陰極發(fā)光圖像Fig.4 CL images of the typical zircons for the hornblende gabbro in the study area

3.2.2 微量元素

研究區(qū)角閃輝長(zhǎng)巖6件樣品的稀土元素總體組成相似(表2)，w(∑REE)主要為46.17×10-6～61.99×10-6(樣品HS-11為113.71×10-6)，LREE/HREE=3.36～5.11，(La/Yb)N=2.64～4.41，稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化配分模式均呈輕稀土富集的右傾型圖(圖7a)，多具弱正銪異常(δEu值為1.06～1.98)，僅樣品HS-11具有弱負(fù)銪異常(δEu值為0.86)。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖7b)上，表現(xiàn)出大離子親石元素Rb、Ba、K、Sr等的明顯富集和高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta的強(qiáng)烈虧損，適度虧損Zr、P、Hf。其中2個(gè)樣品(HS-02、HS-11)表現(xiàn)Ti的富集，應(yīng)與樣品含較多的磁鐵礦有關(guān)(圖3d)。一般情況下，角閃石和磁鐵礦含較高的Ce(即分配系數(shù)較大)[38-39]，稀土元素蛛網(wǎng)圖顯示樣品HS-11的Ce異常高，這與鏡下觀察到大量角閃石和磁鐵礦相吻合(圖3d)。此外，在低氧逸度環(huán)境中，鐵的氧化物溶解，Ce4+還原成Ce3+，會(huì)出現(xiàn)富集的情況[37]。所以Ce異常高同樣反映出巖漿演化后氧逸度降低。

a.樣品HS-01；b.樣品HS-02。圖5 研究區(qū)角閃輝長(zhǎng)巖中LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.5 Concordia diagrams showing age data derived from LA-ICP-MS zircon U-Pb dating for the hornblende gabbro in the study area

樣品號(hào)SiO2Al2O3Fe2O3FeOCaOMgOK2ONa2OTiO2P2O5燒失量總量Mg#PbHS-0150.4716.751.206.799.087.520.393.010.780.112.8098.900.637.30HS-0247.0016.841.479.958.785.150.373.323.990.121.5398.520.454.81HS-1146.4514.522.3210.277.808.420.483.592.970.321.3098.440.555.91HS-0551.1516.811.826.988.267.250.463.760.850.141.7599.230.608.76HS-0652.7616.491.755.948.296.460.513.960.960.151.9899.250.608.25HS-0749.1816.731.988.679.127.720.343.121.180.091.2399.360.577.37樣品號(hào)CrNiCoRbSrBaScNbTaZrHfGaUThHS-0168.1013.4038.709.30330.0095.4028.101.680.1054.201.1614.300.250.60HS-02123.007.8637.608.00359.00101.0031.802.000.2962.201.3315.700.170.57HS-11145.0012.9038.308.66388.00115.0029.502.540.0874.902.3714.700.291.38HS-05128.0068.7048.207.69304.00152.0030.601.930.1349.901.4816.300.210.98HS-06169.0076.7046.009.40298.00113.0032.001.100.2582.401.9817.300.170.56HS-0782.209.4232.7010.10401.00210.0026.302.180.0783.602.0312.800.442.21樣品號(hào)LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuHS-016.2816.702.139.632.651.322.610.452.740.521.450.211.250.18HS-026.1116.002.039.192.441.612.480.422.520.491.330.191.190.17HS-118.6820.122.5213.153.281.213.720.573.390.672.150.252.020.26HS-056.4515.031.9810.212.621.353.030.453.100.591.850.221.750.21HS-0614.7043.105.5424.305.841.635.580.925.201.042.750.382.390.34HS-078.4519.362.4811.473.051.263.620.543.360.642.130.261.860.28

續(xù)表2

注：主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)單位為%；稀土、微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)單位為10-6。

a底圖據(jù)文獻(xiàn)[34]；b底圖據(jù)文獻(xiàn)[35]。圖6 研究區(qū)角閃輝長(zhǎng)巖TAS圖解(a)和w(K2O)- w(SiO2)圖解(b)Fig.6 TAS diagram(a) and w(K2O)- w(SiO2) diagram(b) for the hornblende gabbro in the study area

a.球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[36]；b.原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[37]。圖7 研究區(qū)角閃輝長(zhǎng)巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分型式(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spidergrams (b) for the hornblende gabbro in the study area

3.2.3 Sr-Nd同位素

研究區(qū)早二疊世角閃輝長(zhǎng)巖的Sr-Nd同位素的測(cè)定結(jié)果和年齡校正值見(jiàn)表3。樣品(87Sr/86Sr)i值為0.703 4和0.705 1(平均為0.704 3)，(143Nd/144Nd)i值為0.512 9和0.512 8(平均為0.512 85)，εNd(t)=12.54和10.66(t=282 Ma)，平均為11.60，其特征與該區(qū)黃山雜巖體、黃山東雜巖體中的輝長(zhǎng)巖具有類(lèi)似的Sr-Nd同位素組成[25]，均顯示出虧損地幔特征。

4 討論

4.1 形成時(shí)代

沿康古爾斷裂及其邊緣分布著數(shù)量眾多的基性-超基性巖體[29]，其中不僅包括由橄欖巖、輝石巖、輝長(zhǎng)巖等多種巖性組成的雜巖體，也包括了僅由輝長(zhǎng)巖組成的簡(jiǎn)單巖體。已往年代學(xué)研究主要集中在這些雜巖體上，如將其主體形成時(shí)代厘定為晚石炭世—二疊紀(jì)[40-42]，并識(shí)別出少量早古生代雜巖體[43-44]，但對(duì)這些“簡(jiǎn)單巖體”卻一直缺乏高精度定年結(jié)果的報(bào)道，導(dǎo)致其形成時(shí)代缺乏年代學(xué)約束。

采自于2個(gè)角閃輝長(zhǎng)巖體中的鋯石均顯示出鎂鐵質(zhì)火成巖中鋯石特點(diǎn)：條痕狀吸收(圖4)和較高的Th/U值(表1)，表明它們具有巖漿成因，所測(cè)定的年齡應(yīng)代表巖體的形成時(shí)代。定年結(jié)果表明，2個(gè)巖體的形成時(shí)代分別為(281.1±1.2)Ma和(282.3±1.3)Ma(圖4)，在誤差范圍內(nèi)基本一致(281～282)Ma，均為早二疊世。這一定年結(jié)果與分布于康古爾斷裂及其附近的葫蘆[41]、黃山東[21,42]、黃山[45]、香山[42,46]以及二紅洼[47]等雜巖體中輝長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb定年結(jié)果(274～285)Ma基本一致，表明沿康古爾斷裂存在一條規(guī)模較大的早二疊世基性-超基性巖帶。此外，與該基性-超基性巖帶相伴還出現(xiàn)大面積同時(shí)代花崗巖，如管道(284 Ma)、紅石(283 Ma)、黃山(288 Ma)、白山東(284 Ma)[48]以及三岔口(278 Ma)[49]、圖拉爾根溝巖體(275 Ma)[50]。這表明，該區(qū)不僅存在早二疊世基性巖漿作用，而且存在同期花崗質(zhì)巖漿作用。

4.2 源區(qū)性質(zhì)

早二疊世角閃輝長(zhǎng)巖具有低硅、貧鉀和富鐵、鎂、鈣的主量元素特征，指示其原始巖漿為上地幔部分熔融而形成的基性巖漿[51]。那么，所研究的樣品是否具有原始巖漿性質(zhì)？早二疊世角閃輝長(zhǎng)巖體的巖性單一，成分均勻，Mg#值平均0.57，暗示原始巖漿形成后被改造的程度較小，但局部堆晶結(jié)構(gòu)以及正銪異常的存在表明有斜長(zhǎng)石的堆晶。相對(duì)而言，樣品HS-01、HS-05、HS-06的Mg#值較高(0.60～0.63)，HS-05、HS-06 的正銪異常微弱(1.16和1.06)，說(shuō)明它們更接近于原始巖漿成分，因而可以較好地限定巖漿源區(qū)性質(zhì)。

表3 研究區(qū)角閃輝長(zhǎng)巖Sr-Nd同位素分析數(shù)據(jù)

早二疊世角閃輝長(zhǎng)巖的εNd(t)分別為10.66和12.54，說(shuō)明巖漿源區(qū)為虧損地幔，但樣品普遍存在大離子親石元素富集和高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損，表明存在地殼物質(zhì)的加入。那么，這種地殼物質(zhì)的加入是反映了巖漿源區(qū)的屬性還是由于巖漿上升及演化過(guò)程中遭遇地殼物質(zhì)混染的結(jié)果？本文研究的角閃輝長(zhǎng)巖巖體的內(nèi)部或邊部少見(jiàn)圍巖捕擄體，顯微巖相學(xué)上少見(jiàn)外來(lái)礦物和明顯的不平衡組構(gòu)等同化混染標(biāo)志，在主量元素特征上具有相對(duì)低Si、高M(jìn)g#值特征，因而可以排除巖漿上升和演化過(guò)程中遭受較高程度地殼物質(zhì)混染的可能性。一般認(rèn)為，總分配系數(shù)相同或相近元素(如La、Ce、Th、Zr、Nb等)的比值不受分離結(jié)晶作用和部分熔融程度的影響，不同元素比值之間的相關(guān)性可以較好地限定同化混染作用是否存在及其程度。早二疊世角閃輝長(zhǎng)巖的La/Nb-Zr/Nb、Ce/Pb-Th/Zr、Ce/Nb-Th/Nb、Nb/Ta-La/Yb不存在明顯的相關(guān)性(圖略)，驗(yàn)證同化混染作用不存在或發(fā)生的程度較弱[52-54]，從而排除同化混染作用是造成微量元素與Sr-Nd同位素解耦的主要原因。這表明地幔不相容元素的加入是發(fā)生在巖漿源區(qū)，即反映了巖漿源區(qū)性質(zhì)。另一方面，已有研究表明La、Ba、Th、Zr和Nb的比值不同可以指示巖漿源區(qū)性質(zhì)[55-56]，采用La/Ba-La/Nb(圖8a)和Nb/Zr-Th/Zr相關(guān)圖解(圖8b)進(jìn)行判定，結(jié)果樣品均顯示出受俯沖流體/熔體交代的巖石圈地幔特征，這與樣品中存在大量原生含水礦物角閃石及其所反映的巖漿源區(qū)富含流體相的巖相學(xué)特征相一致。

綜上所述，可以認(rèn)為早二疊世角閃輝長(zhǎng)巖的巖漿源區(qū)主要為受俯沖流體交代的虧損地幔楔[33]，而較低的(87Sr/86Sr)i值(平均為0.704 3)和較高的εNd(t)值表明可能存在軟流圈物質(zhì)的加入[12,55]。

4.3 構(gòu)造背景

已有研究表明，在泥盆紀(jì)--石炭紀(jì)覺(jué)羅塔格帶南北兩側(cè)存在具有古老陸塊性質(zhì)的中天山地塊[59-60]和吐哈地塊[10,61-62]，其間產(chǎn)出一套以梧桐窩子組洋底玄武巖-放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖-遠(yuǎn)源復(fù)理石為代表的古生代洋殼殘片[28]，它們共同構(gòu)成了自北向南依次為吐哈地塊—古亞洲洋(康古爾洋)—中天山地塊的大地構(gòu)造格局。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)始了大洋板片的俯沖消減以及陸塊之間的匯聚、碰撞、碰撞后伸展等不同階段的晚古生代造山作用。一般認(rèn)為，俯沖階段主要發(fā)生在早泥盆世—早石炭世[28]，碰撞階段主要發(fā)生在晚石炭世，此后(早二疊世)該區(qū)進(jìn)入了碰撞后伸展階段[45]，而區(qū)內(nèi)強(qiáng)烈的早二疊世基性巖漿作用正是這一階段造山作用的響應(yīng)。

首先，從早二疊世角閃輝長(zhǎng)巖的巖漿源區(qū)性質(zhì)上看，它們?yōu)槭芨_流體交代的虧損地幔楔，表明其源區(qū)巖石的形成應(yīng)與古亞洲洋板塊的俯沖作用有關(guān)，這與該區(qū)廣泛存在的與俯沖作用有關(guān)的石炭紀(jì)火山巖[7,28]和花崗巖[48]相一致；其次，從火成巖組合上看，東天山覺(jué)羅塔格帶黃山及相鄰地區(qū)不僅存在早二疊世基性-超基性巖[12]，而且廣泛分布同時(shí)代的花崗巖[48]，它們構(gòu)成雙峰式火成巖組合，反映了伸展環(huán)境的存在；再次，區(qū)域上廣泛發(fā)育二疊紀(jì)磨拉石建造，它們屬于造山后快速隆升階段的沉積[63]，表征了碰撞后伸展環(huán)境的存在；最后，在覺(jué)羅塔格帶東段的圖拉爾根溝巖體中識(shí)別出結(jié)晶年齡為275 Ma的鋁質(zhì)花崗巖[50]，這與本區(qū)晚二疊世雙峰式火成巖組合所反映的伸展環(huán)境相吻合。上述分析表明，早二疊世角閃輝長(zhǎng)巖的形成應(yīng)與先期存在的古亞洲洋板片的俯沖以及洋殼消失和陸陸碰撞后的伸展背景有關(guān)。

a底圖據(jù)文獻(xiàn)[57] ；b底圖據(jù)文獻(xiàn)[58]。DM.虧損地幔；OIB.洋島玄武巖；PM.原始地幔；CC.大陸地殼。圖8 研究區(qū)La/Ba-La/Nb圖解(a)和Nb/Zr-Th/Zr圖解(b)Fig.8 La/Ba vs. La/Nb (a)and Nb/Zr vs. Th/Zr diagrams(b) in the study area

綜上所述，認(rèn)為覺(jué)羅塔格帶黃山地區(qū)早二疊世角閃輝長(zhǎng)巖形成于吐哈地塊和中天山地塊碰撞后的伸展背景。

5 結(jié)論

1)東天山覺(jué)羅塔格黃山地區(qū)角閃輝長(zhǎng)巖體的形成時(shí)代為早二疊世(281.1～282.3)Ma。

2)東天山覺(jué)羅塔格黃山地區(qū)早二疊世角閃輝長(zhǎng)巖的巖漿源區(qū)主要為受俯沖流體交代的虧損地幔楔，同時(shí)存在軟流圈物質(zhì)的加入。

3)東天山覺(jué)羅塔格黃山地區(qū)早二疊世角閃輝長(zhǎng)巖形成于吐哈地塊和中天山地塊碰撞后的伸展背景。

致謝：河北省廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所在鋯石分選過(guò)程中給予了支持，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所工作人員在年代學(xué)、地球化學(xué)和Sr-Nd同位素測(cè)試分析方面給予了幫助，吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院的拓萬(wàn)斐、馮方圓等同學(xué)在野外工作中給予了幫助，吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院博士研究生曹嘉麟、賀云鵬和南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生李興奎等在本文的撰寫(xiě)過(guò)程中給予了指導(dǎo)，在此一并致謝。