阿爾金索爾庫里地區(qū)石英閃長玢巖鋯石U-Pb年齡、地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

何元方，張振凱，高峰，劉向東，菅坤坤，袁璋，曾忠誠

(陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710068)

作為造山帶重要物質(zhì)組成的花崗質(zhì)巖石蘊藏著造山帶形成演化的重要信息(肖慶輝等，2005；莫宣學(xué)等，2007)?；◢徺|(zhì)巖石的成因不僅受控于深部變質(zhì)基底的性質(zhì)和物質(zhì)組成，且不同程度的受到來自地幔物質(zhì)與能量傳輸?shù)挠绊?王德滋等，2003)。近年來，學(xué)者們對花崗質(zhì)巖石的成因機制及其與造山過程的響應(yīng)進行了深入研究(PEARCE et al.,1984; BATCHELOR et al.,1985;吳才來等，2014)。阿爾金山位于青藏高原北緣，東西向分別連接祁連山與昆侖山，分割塔里木板塊與柴達木微板塊，具有重要的構(gòu)造位置，研究其造山過程及時限對探討中國西部構(gòu)造演化具有重要意義。阿爾金地區(qū)發(fā)育大規(guī)模與造山過程相關(guān)的花崗質(zhì)巖石(曹玉亭等，2010；孫吉明等，2012；楊文強等，2012；康磊等，2013)，對其巖漿活動時限、物源性質(zhì)、形成機制的探討無疑對全面理解該地區(qū)大陸深俯沖、殼幔相互作用、造山帶及大陸地殼演化等地球動力學(xué)過程具有重要的科學(xué)意義。近年來，已有不少學(xué)者對南阿爾金地區(qū)的古生代巖漿活動進行了研究(吳鎖平等，2007；王超等，2008；曹玉婷等，2010；孫吉明等，2012；楊文強等，2012；康磊等，2013；吳才來等，2014；KANG et al.,2014, 2015)，KANG等(2015)將早古生代南阿爾金地區(qū)的構(gòu)造-巖漿演化劃分為3個階段，分別為：①505～472 Ma(陸-陸碰撞階段)。②467～450 Ma(俯沖陸殼板片斷離階段)。③432～385 Ma(碰撞后伸展階段)。

前人的研究主要集中于阿爾金南緣及北阿爾金，受惡劣的自然環(huán)境及野外地質(zhì)條件的影響，南阿爾金東部的索爾庫里地區(qū)仍是中國西部研究程度較低的地區(qū)之一，區(qū)內(nèi)眾多巖漿巖體尚未開展詳細的巖石學(xué)和地球化學(xué)研究，這在一定程度上影響了對阿爾金地區(qū)花崗巖成因探討和區(qū)域構(gòu)造演化的全面認識。近年來，筆者及所在項目組深入索爾庫里地區(qū)，開展了詳細的野外地質(zhì)調(diào)查工作，筆者研究選取了索爾庫里地區(qū)的石英閃長玢巖巖脈作為研究對象，進行了詳細的巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)和LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年代學(xué)研究，以期明確石英閃長玢巖的成巖時代、巖漿源區(qū)及構(gòu)造環(huán)境，為進一步探討阿爾金晚古生代巖漿作用特征和區(qū)域構(gòu)造演化提供新的資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況及巖相學(xué)特征

阿爾金山位于青藏高原北緣，北側(cè)為塔里木板塊，南側(cè)為柴達木微板塊，為不同構(gòu)造層次、不同時期和不同構(gòu)造環(huán)境的地質(zhì)體所組成的復(fù)合造山帶，其經(jīng)歷了太古宙—古元古代陸核和結(jié)晶基底的形成、中元古代穩(wěn)定大陸邊緣沉積、新元古代末期—早古生代板塊擴張、震旦紀—早古生代板塊俯沖-碰撞、晚古生代剝露夷平和局部淺海沉積、三疊紀的伸展作用和堿性巖侵位、晚侏羅世—白堊紀大規(guī)模的左行走滑 (吳才來等,2014;劉良等, 1996, 1999; 車自成等, 1995; YIN et al., 2002; 崔軍文等, 2002; 許志琴等, 1999; 周勇等, 1999)。

阿爾金造山帶由北到南分別劃為5個構(gòu)造單元(劉良等, 1999, 2002; ZHANG et al., 2001; 胡云緒等, 2010) (圖1a)。大通溝花崗巖體出露于阿爾金斷裂南側(cè)，位于柴達木盆地西北緣(圖1b)，以阿爾金左行走滑斷裂為界可將研究區(qū)劃分為米蘭河-金雁山阿中地塊和柴達木盆地，石英閃長玢巖脈出露于阿爾金斷裂南側(cè)，受阿爾金走滑斷裂控制，集中分布于索爾庫里東南部大通溝一帶，侵入于灘間山群、中泥盆世中酸性花崗閃長巖中，走向整體呈北東東向，絕大多數(shù)巖墻為連續(xù)的板狀形態(tài)，或由幾個分割的部分組成。巖墻寬度約1～2m。巖墻的長度一般不超過1km。巖墻斜切圍巖，與圍巖之間的接觸面通常為近垂直，具有冷凝邊。在區(qū)域展布特征上，巖墻顯示出平行或近平行，在某些地區(qū)，呈現(xiàn)雁列狀展布(圖2a)。

1.泥盆紀花崗巖體;2.古元古代達肯大坂巖群;3.薊縣系金雁山組;4.寒武—奧陶系灘間山巖群;5.第四系;6.阿爾金斷裂;7.巖脈;8.取樣位置;Ⅰ.阿北變質(zhì)地體；Ⅱ.紅柳溝-拉配泉； 構(gòu)造混雜巖帶；Ⅲ.米蘭河-金雁山地塊；Ⅳ.南阿爾金高壓-超高壓變質(zhì)帶；Ⅴ.阿帕-茫崖早古生代蛇綠混雜巖帶圖1 (a)阿爾金造山帶地質(zhì)構(gòu)造圖和(b)研究區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)劉良等, 2002)Fig.1 (a)Geological and tectonic map of Altyn Tagh and (b)sketch map of Suoerkuli Area

石英閃長玢巖表面風(fēng)化為灰綠色，新鮮面呈灰白色，顯微斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶含量為15%，主要為斜長石、石英，斜長石斑晶呈半自形-自形寬板狀，晶形0.40～1.63mm，泥化、絹云母化較強；石英斑晶呈他形粒狀，不規(guī)則狀，粒度大小約為0.15～0.50mm。基質(zhì)含量為85%，主要由斜長石、石英、黑云母等組成(圖2b)；基質(zhì)中礦物組分為斜長石，含量為65%～75%(絹云母化、泥化)，石英含量為15%～20%，黑云母含量為10%；副礦物主要為磷灰石、鋯石。

2 樣品分析方法

樣品元素地球化學(xué)分析在核工業(yè)二〇三研究所分析測試中心進行，主量元素采用荷蘭帕納科制造的A-xiosX射線光譜儀測定；微量元素和稀土元素采用美國 Thermo Fisher Scientific制造 X series II型電感偶合等離子質(zhì)譜儀( ICP-Ms) 測定。鋯石制靶：在雙目鏡下將挑選較好的鋯石用環(huán)氧樹脂固定后，拋光至鋯石顆粒中心露出。透、反兩種偏光顯微鏡下觀測鋯石晶形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在陰極發(fā)光顯微鏡下對鋯石進行CL照相。測年在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室完成，LA-ICP-MS設(shè)備為Agilient 7500a；配備GeoLas 200M 193nm激光發(fā)生器。微量元素和U-Th-Pb同位素的測定在一個點上同時獲得。激光束斑直徑為25 μm，采用氦作為剝蝕物質(zhì)的載氣，激光剝蝕樣品的深度為20～40 μm。鋯石U-Pb年齡采用標準鋯石91500來校正，元素含量采用NIST SRM610作為外標，29Si作為內(nèi)標。每測4～5個未知樣品點，加測標樣一次。樣品的同位素比值及元素含量計算采用 Glitter(ver4.0，Macquarie University)程序計算，加權(quán)平均計算及U-Pb諧和圖繪制用Isoplot完成(YUAN et al., 2010)。

Pl.斜長石；Q.石英；Bt.黑云母圖2 (a)石英閃長玢巖宏觀及(b)鏡下照片(單偏光下)Fig.2 (a) The macroscopical photo and (b) microscopical photo of quartz diorite porphyrite

3 分析結(jié)果

3.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年

鋯石U-Pb測試數(shù)據(jù)見表1。鋯石陰極發(fā)光圖像見圖3，U-Pb諧和圖見圖4a。鑒于該區(qū)石英閃長玢巖鋯石年齡在顯生宙范圍內(nèi)，因而采用206Pb/238Pb年齡作為鋯石結(jié)晶年齡。

樣品PM034為石英閃長玢巖，CL圖像顯示鋯石均為自形，多為長柱狀，透明度較好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征清晰，發(fā)育明顯生長震蕩環(huán)帶，具有典型巖漿成因鋯石特征。同時也存在鋯石顆粒破碎情況，可能與分選時人為因素有關(guān)。巖漿鋯石Th/U值一般大于0.4，石英閃長玢巖的鋯石均具有較高Th/U值，為0.46～0.72。結(jié)合CL圖像及鋯石的化學(xué)特征，表明該樣品所選的鋯石為巖漿鋯石。

石英閃長玢巖中18個測點中測點2諧和性很差，考慮予以剔除，其余17個測點206Pb/238U年齡值比較集中，為(375±5)～(376±7) Ma，加權(quán)平均年齡為(375.7±2.2) Ma(MSWD=0.001 7)(圖4b)，所有點均分布在諧和線上及其附近區(qū)域(圖4a)，表明所測鋯石在從巖漿中結(jié)晶后封閉狀態(tài)良好。因此，(375.7±2.2) Ma為石英閃長玢巖的形成時代(晚泥盆世)。

3.2 地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素

表2列出了石英閃長玢巖脈的主量元素分析結(jié)果。從表2中可以看出，除樣品PM026 SiO2含量較高(69.93%)外，其余石英閃長玢巖的SiO2含量為61.41%～69.93%，平均為65.56%；樣品堿含量較高，Na2O含量為2.36%～4.78%，K2O含量為2.40%～4.65%，全堿(Na2O+K2O)含量為5.93%～7.16%，平均值為6.64%，Na2O/K2O為0.51～2.01，平均值為1.43；Al2O3含量集中于13.48%～15.57%，平均含量為14.63%；TFeO為3.47%～4.53%，CaO為2.81%～4.21%，TiO2為0.34%～0.70%，MgO為0.66%～1.83%，MnO為0.05%～0.09%，P2O5為0.11～0.24，的含量較低。

表2 石英閃長玢巖樣品的主量元素(%)、稀土元素及微量元素(10-6)分析結(jié)果表Tab.2 Major elements (%), REE and trace elements compositions (10-6) of the quartz diorite porphyrite

續(xù)表2

樣品編號PM026PM034D5575PM017Y35.8016.3027.0029.90ΣREE253.62106.07129.79129.32LREE223.3894.92112.70111.33HREE30.2411.1517.0917.99LREE/HREE7.398.516.596.19LaN/YbN10.488.576.456.25δEu0.551.040.990.96δCe1.021.021.041.07Cu12.907.3026.7025.70Pb38.1015.8019.2014.00Zn51.0046.2074.2084.20Co4.467.8911.709.32Ni6.708.3615.6012.90Cr11.0014.6040.5030.20Ga17.5017.2018.5018.00Sc5.407.0011.0010.20Sr120.20370.60209.30119.00Ba793.00398.50377.20241.40Rb186.0077.60123.20116.00Nb16.208.309.137.81Ta1.700.841.280.94Zr194.00158.00239.00268.00Hf1.812.614.252.01U3.672.521.991.82Th75.0028.9021.108.67P469.00623.30828.001 035.00

注：樣品分析測試單位為核工業(yè)二〇三研究所分析測試中心。

樣品鎂值(Mg#)=25.48～44.01，平均值為38.58；里特曼堿性指數(shù)(σ)=1.91～2.16，平均值為1.97；賴特堿斜率(A.R)=1.92～2.22，平均值為2.17。將樣品投入TAS圖解(圖5a)，除一個樣品落入花崗巖區(qū)域，其余樣品均落入花崗閃長巖區(qū)域內(nèi)；在SiO2-A.R圖解中(圖5b)，所有樣品均落入鈣堿性區(qū)間；在K2O-SiO2圖解中(圖5c)，樣品落入高鉀鈣堿性系列和鈣堿性系列；樣品A/CNK=0.89～0.96，平均為0.93，在A/NK-A/CNK圖解中(圖5d)，樣品全部落入準鋁質(zhì)范圍內(nèi)。

圖3 石英閃長玢巖樣品(PM034)鋯石CL圖像及測點位置圖Fig.3 CL image of zircon and analyzed spots of the sample (PM034)

圖4 (a) 石英閃長玢巖U-Pb年齡諧和圖及(b)加權(quán)平均年齡圖Fig.4 (a) Zircon U-Pb concordia digram and (b)weighted average age for quartz diorite porphyrite

圖5 (a)石英閃長玢巖TAS圖解、(b)A.R-SiO2、(c)SiO2-K2O圖解、(d)A/CNK-A/NK圖解Fig.5 (a)TAS diagram、(b)A.R-SiO2 diagram、(c)SiO2-K2O diagram、(d)A/CNK-A/NK diagram

在SiO2主量元素Harker圖解中(圖6)，SiO2與TFeO、P2O5、TiO2、CaO呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)性，反映可能存在鐵鎂礦物、鈦鐵氧化物及磷灰石等礦物的分離結(jié)晶。

圖6 (a～e)石英閃長玢巖全巖主量元素及Pb (f) 與SiO2關(guān)系圖(Ⅰ型花崗巖趨勢引自LI et al., 2007) Fig.6 (a～e) Major elements and Pb element (f) vs.SiO2 diagrams for the quartz diorite porphyrite

3.2.2 稀土元素

石英閃長玢巖的稀土元素總量(ΣREE)為129.32×10-6～253.63×10-6，輕稀土(LREE)含量為94.92×10-6～223.38×10-6，重稀土(HREE)含量為11.15×10-6～30.24×10-6，輕重稀土元素比值(LREE/HREE)=6.19～8.51，均值為7.17，(La/Yb)N值為6.25～8.51，輕重稀土元素分餾明顯。稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖顯示(圖7)，各樣品的稀土元素配分曲線大致平行，指示為同源巖漿演化的產(chǎn)物。稀土配分模式為右傾型。除樣品PM206的δEu為0.55，具有中等程度的負Eu異常，其余樣品的δEu為0.96～1.04，Eu異常不明顯，暗示巖漿源區(qū)不存在斜長石或成巖過程中不存在大量斜長石分離結(jié)晶作用。樣品δCe為1.02～1.07，平均為1.04，樣品Ce異常不明顯，指示樣品地球化學(xué)特征基本未受低溫蝕變作用的影響(WRIGHT，1969)。

3.2.3 微量元素

在微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖中(圖8)，石英閃長玢巖各個樣品顯示出極為相似的地球化學(xué)特征，樣品均顯示富集大離子親石元素Rb、Th、U、Pb，虧損Nb、Ta、P、Hf、Ti等高場強元素，表明其為同源巖漿演化產(chǎn)物。

圖7 石英閃長玢巖稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖(球粒隕石數(shù)值據(jù)SUN et al.，1989)Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns for quartz diorite porphyrite

4 討論

4.1 鋯石飽和溫度計算

花崗巖絕大多數(shù)以絕熱式上升侵位，巖漿早期結(jié)晶溫度可以近似代替巖漿形成的源區(qū)溫度(吳福元等，2007)。鋯石中Zr的分配系數(shù)對溫度極為敏感，而與其他因素對其配分系數(shù)幾乎無影響(MILLER et al.,2003)。因此,可以將鋯石飽和溫度代替花崗質(zhì)巖石的結(jié)晶溫度(KING et al.,1997)。WATSOM et al.(1983)給出了鋯石飽和溫度的計算公式：

圖8 石英閃長玢巖微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(原始地幔數(shù)值據(jù)SUN et al.，1989)Fig.8 Primitive mantle-nomorlized spider diagrams for quartz diorite porphyrite

tzr(℃)={12900/[lnDzrZircon/melt+0.85M+2.95]}-273.5

其中：DzrZircon/melt為鋯石中Zr與熔體中Zr的濃度比；M為全巖巖石化學(xué)參數(shù)；M=(Na+K+2Ca)/(Al×Si)(摩爾比)?？墒褂萌珟rZr含量近似替代熔體中的Zr含量，鋯石中的Zr含量為4.96×10-6。表3給出了鋯石飽和溫度的計算結(jié)果。由計算可知，石英閃長玢巖的鋯石飽和溫度為821～861℃，屬于高溫花崗巖類。

表3 石英閃長玢巖鋯石飽和溫度計算結(jié)果表Tab.3 The results of zircon saturation temperature for quartz diorite porphyrite

前人研究認為高溫花崗巖的形成可能由鐵鎂質(zhì)源巖演化而來(CHAPPELL, 1974)，或者有外來熱的加入(KING et al.,1997)。研究區(qū)內(nèi)未見大面積鐵鎂質(zhì)巖體出露，高溫石英閃長玢巖的形成不大可能由鐵鎂質(zhì)巖漿演化而來，而推測其形成與地幔物質(zhì)上涌相關(guān)。

4.2 成因類型

石英閃長玢巖各樣品具有相似的巖石地球化學(xué)特征，并且呈現(xiàn)出連續(xù)線性變化趨勢(圖6)，指示其為同一巖漿演化而來。明確花崗質(zhì)巖石的成因類型是對花崗巖成因及其地質(zhì)意義研究的基礎(chǔ)。CHAPPELL et al.(1974)最初依據(jù)巖漿源區(qū)的性質(zhì)，將花崗巖劃分為I型和S型。目前最為流行的分類方案為花崗巖成因I、S、M和A型方案(BONIN, 2007；吳福元，2007)，I型、S型和M型的分類依據(jù)為源巖的不同，而A型花崗巖與源巖無關(guān)，其代表了伸展體制下的高溫、非造山、無水花崗巖。M型花崗巖由地幔玄武巖漿經(jīng)結(jié)晶分異而成(WHITE，1979)，如蛇綠巖套中的大洋斜長花崗巖。研究區(qū)內(nèi)存在大規(guī)模的泥盆紀花崗巖巖漿活動，而未見大范圍的基性巖體出露，這難以用玄武巖漿結(jié)晶分異來解釋石英閃長玢巖的巖漿來源，因而推斷其不大可能是M型花崗巖。樣品10000Ga/Al為2.09～2.45，均小于A型花崗巖的最低值2.6(WHALEN，1987)，與典型A性花崗巖差異很大。在(Na2O+K2O)-10000Ga/Al、Nb-10000Ga/Al、Zn-10000Ga/Al及Y-10000Ga/Al圖解(圖9a、圖9b、圖9c、圖9d)中，樣品均落在I型和S型花崗巖區(qū)；高場強元素Nb、Ta、Ti相對虧損，同樣表明其不屬于A型花崗巖(WU et al.,2003)。

依據(jù)磷灰石在I型和S型花崗巖漿中的不同行為可以有效區(qū)分I型和S型花崗巖(CHAPPELL，1999；WU et al.,2003)。在準鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)I型花崗巖中，磷灰石的溶解度較低，并在巖漿分異過程中P2O5隨SiO2的增加而降低；而在過鋁質(zhì)S型花崗巖中，磷灰石溶解度變化趨勢與I型花崗巖相反。筆者所述石英閃長玢巖為準鋁質(zhì)，P2O5含量較低，并且SiO2與P2O5具顯著負相關(guān)關(guān)系(圖6e)，與I型花崗巖演化趨勢一致。另外，Pb隨SiO2含量的增加而增加(圖6f)，同樣揭示了I型花崗巖的演化趨勢(LI et al.,2007)。樣品A/CNK值為0.89～0.96，均小于1.1，符合典型I型花崗巖的特征。結(jié)合巖石薄片中未見S型花崗巖的標志礦物(石榴子石、夕線石、堇青石)、CIPW標準礦物計算中未出現(xiàn)剛玉的特點。因此，可以確定石英閃長玢巖屬于I型花崗巖。

圖9 石英閃長玢巖K2O+Na2O、Nb、Zn、Y與10 000Ga/Al分類圖解(據(jù)WHALEN et al.,1987)Fig.9 K2O+Na2O, Nb, Zn, Y vs.10000Ga/Al classification diagrams of the quartz diorite porphyrite

4.3 源區(qū)特征及巖漿演化

花崗質(zhì)巖石具有3種成因：①幔源巖漿的結(jié)晶分異(HAN et al.,1997)。②巖漿混合(JAHN et al.,2000)。③地殼物質(zhì)的部分熔融(YANG et al.,2015)。

筆者采集樣品的Nb/Ta值為7.13～9.88，與原始地幔組成(原始地幔：Nb/Ta=17.8；MCDONOUGH et al., 1995)相差甚遠，而與地殼組成(Nb/Ta=11.4; TAYLOR et al.,1985)更為接近。樣品的MgO、TFeO的含量較低，同時具有較低的過渡組元素Cr(11×10-6～40×10-6)、Co(4.46×10-6～11.7×10-6)、Ni(6.70×10-6～15.60×10-6)含量，以上特征表明石英閃長玢巖不可能來自幔源巖漿。對研究區(qū)進行野外考察過程中，并未發(fā)現(xiàn)有暗色微粒包體及其他巖漿混合的地質(zhì)現(xiàn)象，故排除巖漿混合成因的可能性。石英閃長玢巖具有高硅、高鋁、富堿、貧鎂、貧鐵、富集大離子親石元素，貧高場強元素的特征，表明樣品應(yīng)為地殼部分熔融的產(chǎn)物(TAYLOR et al., 1985; HOFMANN,1988; 吳福元等，2007；張旗等，2008)。

張旗等(2012)提出具有貧Sr富Yb的花崗巖源區(qū)殘留相主要為斜長石和角閃石，花崗巖形成的壓力小于1.0GPa。索爾庫里地區(qū)石英閃長玢巖具有貧Sr富Yb的特征(Sr=119×10-6～370×10-6，Yb=1.85×10-6～3.47×10-6>1.5×10-6)，指示其源區(qū)在部分熔融過程中有斜長石和角閃石作為殘留相。在球粒隕石標準化蛛網(wǎng)圖中(圖7)，樣品MREE略虧損，指示部分熔融的殘留相中可能含有角閃石，進一步印證了上述推斷。但是研究區(qū)內(nèi)石英閃長玢巖的Eu負異常并不明顯，表明部分熔融過程中可能沒有斜長石作為殘留相，這種稀土元素與Sr、Yb特征的解耦可能與部分熔融過程中源區(qū)存在磷灰石有關(guān)。由于磷灰石等副礦物對REE型式影響較大，雖然其在巖石中的含量很低，但是其分配系數(shù)非常大，在長英質(zhì)熔體中，磷灰石和斜長石作為殘留相，其Eu負異?？赡鼙坏窒?。此外，在原始地幔標準化圖解(圖8)中，樣品具有Ba、Sr、P、Ti等虧損特征，也指示著在部分熔融過程中，源區(qū)可能存在斜長石、磷灰石及鈦鐵礦的殘留。綜上所述，筆者推斷在部分熔融過程中，源區(qū)存在斜長石、角閃石、磷灰石及鈦鐵礦等的殘留。

在高場強元素Rb/Y-Nb/Y值圖解(圖10a)中，樣品投點于下地殼附近，表明石英閃長玢巖母巖漿起源于下地殼巖石的部分熔融。在A/MF-C/MF圖解(圖10b)中，樣品均落入基性巖的部分熔融區(qū)域。張旗等(2012)的研究揭示Sr和Yb的變化可以反映壓力的變化。因此，結(jié)合文中樣品的低Sr、高Yb特征，可以推斷花崗巖源區(qū)的壓力。筆者所述石英閃長玢巖應(yīng)歸為其提出的浙閩型花崗巖，與浙閩型花崗巖平衡的殘留相為斜長石和角閃石，其形成壓力較低(<1.0GPa)，暗示其較淺的形成深度(約30～40km)，因此索爾庫里石英閃長玢巖可能是下地殼角閃巖相部分熔融作用的產(chǎn)物。

圖10 (a) 石英閃長玢巖Rb/Y-Nb/Y圖解(據(jù)JAHN et al.,1999)和(b)A/MF-C/MF圖解(據(jù)ALTHER et al.,2000)Fig.10 (a)The Rb/Y-Nb/Y and(b) A/MF-C/MF diagrams for the quartz diorite porphyrite

樣品P、Nb、Ti等元素顯著虧損，Ba相對于Rb、Th虧損，石英閃長玢巖的分異程度較高(DI=68～79)。這些特征表明，巖漿經(jīng)歷了一定程度的分離結(jié)晶作用(邱檢生等，2005)。由于地殼物質(zhì)部分熔融形成的巖漿本身就虧損高場強元素(RYERSON et al., 1987)。因此，Nb、Ti、Ta、Zr和Hf等高場強元素的虧損一定程度上反映了源巖的特征。而另一方面，Nb、Ta、和Ti的虧損程度較高，反映了可能存在富鈦礦物(鈦鐵礦、榍石等)的分離結(jié)晶，而P的虧損反映了磷灰石的分離結(jié)晶(朱弟成等，2009)。此外，如圖6所示，SiO2與TFeO、P2O5、TiO2、CaO呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)性，更加印證了存在鐵鎂礦物、鈦鐵氧化物及磷灰石等礦物的分離結(jié)晶。

由石英閃長玢巖的鋯石飽和溫度研究可知，其屬于高溫花崗巖，形成機制與地幔物質(zhì)上涌底侵有關(guān)。綜上所述，筆者認為石英閃長玢巖是在地幔物質(zhì)上涌提供熱源的背景下，引發(fā)下地殼基性巖部分熔融產(chǎn)生的母巖漿，繼而經(jīng)歷鈦鐵礦、磷灰石等礦物的分離結(jié)晶作用而形成。

4.4 構(gòu)造意義

本次研究的石英閃長玢巖屬于準鋁質(zhì)鈣堿性I型花崗巖，PITCHER(1987)提出I型花崗巖形成于上述2類構(gòu)造環(huán)境。分別為：①類似于安第斯構(gòu)造環(huán)境的大陸島弧環(huán)境，屬于活動大陸邊緣。②類似于加里東構(gòu)造環(huán)境的后碰撞階段，于造山作用隆起后形成。因此，鈣堿性I型花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境為大陸弧或后碰撞環(huán)境。LIEGEOIS等(1998)指出鈣堿性巖漿巖的出現(xiàn)，并向安粗質(zhì)巖漿過渡是造山作用過程演化到最后階段的標志。區(qū)內(nèi)樣品K2O含量高(2.38%～4.65%)，暗示其可能是造山后伸展作用的產(chǎn)物。在花崗巖構(gòu)造環(huán)境Rb-Y+Nb圖解中(圖11)，樣品全部投點于造山后范圍內(nèi)。

ORG.大洋脊花崗巖；WPG.板內(nèi)花崗巖；VAG.火山弧花崗巖；Syn-COLG.同碰撞花崗巖；post-COLG.后碰撞花崗巖圖11 花崗巖類構(gòu)造環(huán)境Rb-Y+Nb判別圖(據(jù) PEARCE et al.,1984)Fig.11 Rb vs.(Y+Nb) diagram for discriminating the tectonic setting

此外，南阿爾金地區(qū)晚古生代巖漿活動以發(fā)育典型的A型花崗巖(吳鎖平等，2007；王超等，2008；吳才來等2014；)和雙峰式火山作用(KANG et al.,2015)為特征，代表了該時期以伸展為特征的大地構(gòu)造背景。吳鎖平等(2007)通過對吐拉花崗巖的地球化學(xué)和鋯石年代學(xué)的研究，認為該巖體為A型花崗巖，其形成時代為(385.2±8.1) Ma，構(gòu)造背景為造山后的伸展環(huán)境?？道诘?2016)在總結(jié)近年來發(fā)表的巖漿巖年代學(xué)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，以此年齡作為阿爾金造山帶造山后階段的時間上限，提出424～385.2 Ma南阿爾金地區(qū)已經(jīng)為后碰撞伸展階段。筆者所獲取的鋯石U-Pb年齡為(375.7±2.2) Ma，比典型A型花崗巖時代晚了約10 Ma，并且其形成背景同樣為造山后伸展階段，這表明南阿爾金地區(qū)后碰撞伸展階段至少持續(xù)到(375.7±2.2) Ma時期。

已有學(xué)者認為阿爾金斷裂自古生代以來已經(jīng)發(fā)生過多次活動(ZHOU et al.,1996; EDWARD et al.,1999；宋忠寶等，2004)。研究區(qū)緊鄰阿爾金斷裂，當阿爾金斷裂發(fā)生左旋走滑時，小斷塊極易發(fā)生左旋剪切變形而派生張裂，地殼深部巖漿隨之充填定位(吳鎖平等，2007)。筆者對研究區(qū)內(nèi)石英閃長玢巖脈的產(chǎn)狀進行了統(tǒng)計，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其走向均為北東東向，這也進一步印證了張裂隙在統(tǒng)一的構(gòu)造應(yīng)力場下形成。

深大斷裂作為巖石圈的強減薄帶，一方面可作為深部熱流和巖漿活動的通道，另一方面其中的剪切加熱、流體活動、巖石粒度的減小、減壓熔融等(YAMASAKIi, 2004)，可造成深部高達400℃的溫度升高(SCHOTT et al.,2000)，誘發(fā)部分熔融(LIU, 2001)，降低巖石圈的強度(BUROY et al.,1998)，有利于地幔交代(DOWNERS，1990；XU,2001)，從而成為巖石圈伸展減薄的有利部位。正是由于阿爾金斷裂的活動，地幔物質(zhì)上涌引發(fā)地殼等溫線升高，致使下地殼基性巖部分熔融，形成準鋁質(zhì)鈣堿性I型花崗巖。

5 結(jié)論

(1)索爾庫里地區(qū)石英閃長玢巖具有較高的硅含量，富鋁，貧鐵、鎂、鈣的特征；輕重稀土分餾明顯，無明顯Eu異常；微量元素以富集Rb、Pb、Th、U等大離子親石元素(LILE)，虧損Nb、Ta、Ti等高場強元素(HFSE)為特征，屬于準鋁質(zhì)鈣堿性I型花崗巖。

(2)石英閃長玢巖為下地殼基性巖部分熔融形成的母巖漿經(jīng)結(jié)晶分異作用而成，巖石地球化學(xué)特征指示其形成于碰撞后構(gòu)造環(huán)境。

(3)石英閃長玢巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(375.7±2.2) Ma。表明南阿爾金(地區(qū))后碰撞伸展階段至少持續(xù)到(375.7±2.2) Ma。

(4)依據(jù)樣品地球化學(xué)特征和成巖時代，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化和巖漿活動，認為阿爾金斷裂的走滑活動對石英閃長玢巖的形成具有重要影響。