伊寧地塊特克斯達(dá)坂晚石炭世伊什基里克組雙峰式火山巖地球化學(xué)特征

寧文濤，李永軍，2，汪振宇，王祚鵬，李甘雨

(1． 長(zhǎng)安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院， 陜西 西安 710054； 2． 自然資源部 巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710054)

天山造山帶位于中亞造山帶西南緣(圖1a)，由一系列古生代島弧、蛇綠巖套、增生楔、大洋高原和微板塊等俯沖增生型塊體組成(Windleyetal., 1990; Allenetal., 1993; Gaoetal., 1998; Xiaoetal., 2004)。處于天山造山帶腹地的伊寧地塊主要出露兩套石炭紀(jì)火山巖，即早石炭世大哈拉軍山組和晚石炭世伊什基理克組火山巖。大哈拉軍山組火山巖出露面積最廣，主體為鈣堿性火山沉積建造，主要于伊寧地塊南北緣及地塊內(nèi)部分布。伊什基里克組在伊寧地塊分布有限，主要集中于伊寧市以北博羅科努南麓與東部阿吾拉勒一帶，烏孫山地區(qū)小面積出露。長(zhǎng)久以來(lái)，學(xué)者們對(duì)這兩套火山巖的構(gòu)造屬性分歧較大。主流觀點(diǎn)認(rèn)為，大哈拉軍山組火山巖產(chǎn)于與弧環(huán)境有關(guān)的俯沖環(huán)境(Gaoetal., 1998; 朱永峰等， 2006； 錢(qián)青等， 2006； Wangetal., 2007; 唐功建等， 2009； 李永軍等， 2012， 2018； Anetal., 2013; 李大鵬等， 2013； 韓瓊等， 2015； 汪幫耀等， 2016)，而伊什基里克組火山巖被認(rèn)為是天山洋盆完成俯沖碰撞造山后的陸內(nèi)拉張環(huán)境火山產(chǎn)物，主體為一套特征明顯的雙峰式火山巖組合(李永軍等， 2017)。但是關(guān)于這套雙峰式火山巖詳細(xì)的野外地質(zhì)特征、巖石學(xué)、地球化學(xué)、年代學(xué)和同位素資料鮮有報(bào)道，使得部分學(xué)者認(rèn)為伊寧地塊晚石炭世仍處于與弧有關(guān)的俯沖環(huán)境(Tangetal., 2014; Yinetal., 2017)，因此關(guān)于晚石炭世雙峰式火山巖的報(bào)道顯得尤為重要。

筆者通過(guò)野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)伊寧地塊特克斯達(dá)坂一帶存在典型的晚石炭世雙峰式火山巖組合。本套火山巖露頭尺度呈明顯的基性、酸性兩個(gè)端員系列頻繁交替出現(xiàn)，接觸界限截然，既有寬雙峰式產(chǎn)出，局地又表現(xiàn)為窄雙峰式韻律，是區(qū)內(nèi)目前發(fā)現(xiàn)的最有代表性的雙峰式火山巖組合。本文從野外宏觀地質(zhì)特征、巖石學(xué)、年代學(xué)、地球化學(xué)等方面對(duì)其進(jìn)行了研究，詳細(xì)討論了本套火山巖的巖石成因及產(chǎn)出環(huán)境，以進(jìn)一步為伊寧地塊石炭紀(jì)構(gòu)造演化提供重要依據(jù)。

1 地質(zhì)概況及巖石學(xué)特征

伊寧地塊自西向東呈楔形尖滅，南北各有古生代疊加島弧帶與準(zhǔn)噶爾板塊和塔里木板塊相隔。這里要說(shuō)明的是，本文所述的伊寧地塊，不同于前人所述的Yili Block (Wangetal., 2006, 2008, 2009) 或 Yili-Central Tianshan (Gaoetal., 1998; 高俊等， 2009)，而是將前人劃分的Yili Block剔出北部博羅科努構(gòu)造帶后所剩下的區(qū)域(圖1b)(李永軍等， 2017)。

石炭系是伊寧地塊的主體，分布最廣，是記錄該地塊形成、演化與消亡的關(guān)鍵地層。區(qū)內(nèi)石炭系自下而上依次為早石炭世大哈拉軍山組火山巖、阿克沙克組碎屑巖與碳酸鹽巖、晚石炭世伊什基里克組雙峰式火山巖、東圖津河組碎屑巖和科古琴山組碎屑巖，各組之間均以角度不整合接觸(李永軍等， 2008a)。

圖 1 伊寧地塊特克斯達(dá)坂一帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch map of Tekes Daban area in Yining landmassa—中亞造山帶構(gòu)造位置示意圖(據(jù)Jahn et al., 2000)； b—伊寧地塊構(gòu)造位置示意圖(據(jù)李永軍等， 2017)； c—特克斯達(dá)坂一帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖； 1—第四系； 2—新近系； 3—上石炭統(tǒng)科古琴山組； 4—上石炭統(tǒng)東圖津河組； 5—上石炭統(tǒng)伊什基里克組； 6—下石炭統(tǒng)阿克沙克組； 7—下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組； 8—二疊系基性巖體； 9—基性巖體； 10—產(chǎn)狀； 11—斷層a—simplified tectonic sketch map of the Central Asian Orogenic Belt (after Jahn et al., 2000); b—simplified tectonic sketch map of Yining landmass (after Li Yongjun et al., 2017); c—geological sketch map of Tekes Daban, Xinjiang; 1—Quaternary; 2—Neogene; 3—Upper Carboniferous Kegu-qinshan Formation; 4—Upper Carboniferous Dongtujinhe Formation; 5—Upper Carboniferous Yishijilike Formation; 6—Lower Carboniferous Ake-shake Formation; 7—Lower Carboniferous Dahalajunshan Formation; 8—Permian basic rocks; 9—basic rocks; 10—attitude; 11—fault

特克斯達(dá)坂一帶的伊什基里克組由PMTK剖面控制(圖1c)，該組整體為南傾單斜地層(圖2)，并與下伏阿克沙克組呈角度不整合接觸。組內(nèi)主要由火山熔巖和火山碎屑巖組成，總厚度為1 325.17 m。其中，伊什基里克組雙峰式火山巖在PMTK剖面的18與24層出露明顯，基、酸兩個(gè)端員交替產(chǎn)出(未見(jiàn)中性端員)，兩個(gè)端員成分差異顯著，顏色紅黑相間，接觸界限截然，由PMSF1與PMSF2剖面近一步控制(圖2)。

圖 2 特克斯達(dá)坂一帶伊什基里克組實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面圖及樣品位置Fig. 2 Geological section of Yishijilike Formation in Tekes Daban and location of the sample

圖 3 伊什基里克組玄武巖、流紋巖野外(a、b)及鏡下特征(c、d、e、f)照片F(xiàn)ig. 3 Macroscopic (a, b) and microscopic (c, d, e, f) photos of basalts and rhyolite from Yishijilike Formationa、b—玄武巖與流紋巖野外照片； c、e—玄武巖與流紋巖單偏光顯微鏡照片； d、f—玄武巖與流紋巖正交偏光顯微鏡照片Pl—斜長(zhǎng)石； Px—輝石； Kfs—鉀長(zhǎng)石； Qtz—石英a, b—species of rocks; c, e—plainlight photos of basalt and rhyolite; d, f—crossed nicols photos of basalt and rhyolite； Pl—plagioclase; Px—pyroxene; Kfs—K feldspar; Qtz—quartz

雙峰式火山巖主要由灰黑色玄武巖、肉紅色流紋巖組成。玄武巖為斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖3a、3b)，斑晶(10%)由斜長(zhǎng)石、輝石組成(圖3c、3d)，其中斜長(zhǎng)石多呈半自形-自形板狀，聚片雙晶發(fā)育；基質(zhì)約90%，由斜長(zhǎng)石和玻璃質(zhì)組成，斜長(zhǎng)石(35%)呈半自形-自形細(xì)板條狀，相互交錯(cuò)，搭成格架，其間充填玻璃質(zhì)，玻璃質(zhì)(50%)已全部脫玻蝕變?yōu)榫G泥石和碳酸鹽。流紋巖為斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖3a、3b)，斑晶含量約18%，由石英和鉀長(zhǎng)石組成(圖3e、3f)，鉀長(zhǎng)石(6%)半自形板-他形粒狀，石英(12%)溶蝕呈渾圓狀、港灣狀，波狀消光，邊部見(jiàn)窄的溶蝕反應(yīng)邊；基質(zhì)含量約82%，多為不規(guī)則潛晶狀石英主晶包含針狀斜長(zhǎng)石客晶，少量石英呈他形粒狀，內(nèi)包含斜長(zhǎng)石微晶，局部見(jiàn)少數(shù)小球粒分布，球粒界限清楚，由放射狀長(zhǎng)英質(zhì)纖維組成。

2 分析方法

本文主要對(duì)特克斯達(dá)坂一帶雙峰式火山巖進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年、主量元素與微量元素分析、Sr-Nd同位素測(cè)試以及鋯石原位微區(qū)Hf同位素測(cè)試，分析方法如下：

鋯石的激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)原位U-Pb定年在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，采用的ICP-MS為美國(guó)Agilent 公司生產(chǎn)的Agilent7500a，激光剝蝕系統(tǒng)為德國(guó)M-icroLas公司生產(chǎn)的GeoLas200M，激光剝蝕束斑直徑約為30 μm，激光剝蝕樣品的深度為20～40 μm。鋯石年齡采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外部標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。選擇29Si作為內(nèi)標(biāo)，采用Glitter(ver4.0，MacquarieUniversity)對(duì)鋯石的同位素比值及元素含量進(jìn)行計(jì)算，最終的年齡計(jì)算及諧和圖采用Isoplot(ver3.0)完成，詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)原理和流程及儀器參數(shù)參見(jiàn)柳小明等(2002)和Yuan 等(2008)。

本文采集的15件雙峰式火山巖樣品的主、微量分析在長(zhǎng)安大學(xué)成礦作用及其動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素采用X射線熒光光譜法(XRF)，微量元素和稀土元素用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)分析，分析方法詳見(jiàn)Liang 等(2000)，分析精度優(yōu)于5%，質(zhì)量合乎要求。

Sr-Nd同位素測(cè)試在北京核工業(yè)地質(zhì)研究所完成， 由Triton熱電離質(zhì)譜儀 (TIMS) 測(cè)定， Sr、Nd的全流程空白分別為20×10-12和10×10-12， 對(duì)樣品的影響可以忽略。 測(cè)試時(shí)143Nd/144Nd值校準(zhǔn)到146Nd/144Nd=0.721 906和145Nd/144Nd=0.348 440，87Sr/86Sr值校準(zhǔn)到86Sr/88Sr=0.119 40。 該儀器測(cè)量JMC Nd標(biāo)樣的143Nd/144Nd=0.511 132±5， 測(cè)量NBS 987標(biāo)準(zhǔn)的87Sr/86Sr=0.7102 53±6， 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)巖石樣BCR-2的結(jié)果是143Nd/144Nd=0.512 632±5。

鋯石原位微區(qū)Hf同位素測(cè)試是在西安地質(zhì)調(diào)查中心自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用Neptune型多接收等離子體質(zhì)譜儀和Geolas Pro型激光剝蝕系統(tǒng)聯(lián)用的方法完成的，詳細(xì)測(cè)試流程可參照侯可軍等(2007)和Meng等 (2014)。所有測(cè)試位置與U-Pb定年點(diǎn)位相同或靠近。每分析10個(gè)樣品測(cè)點(diǎn)分析一次鋯石標(biāo)準(zhǔn)GJ-1作為監(jiān)控，本次實(shí)驗(yàn)GJ-1的測(cè)試精準(zhǔn)度為0.282 030±40(2SE)。

3 雙峰式火山巖地質(zhì)時(shí)代

于剖面第24層淺肉紅色流紋巖中挑選出的單顆粒鋯石為淺黃色-無(wú)色透明，自形-半自形柱狀，晶體長(zhǎng)0.1～0.2 mm，寬0.05～0.1 mm(圖4)，發(fā)育韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶，232Th的含量為70.91×10-6～187.71×10-6，238U的含量為172.66×10-6～311.58×10-6，Th、U含量呈現(xiàn)出較好的正相關(guān)關(guān)系，有較高的Th/U值(0.411～0.588)(表1)，具有典型巖漿成因的鋯石特征(Williamsetal., 1996； Claessonetal., 2000； Hoskin and Black, 2000)。所有鋯石數(shù)據(jù)點(diǎn)均落在諧和線上及附近(圖5)，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為302.8±3.6 Ma(MSWD=0.18，n=17, 95%置信度)，時(shí)代為晚石炭世，代表雙峰式火山巖的成巖年齡。

圖 4 伊什基里克組流紋巖樣品鋯石CL圖像Fig.4 Zircon CL images of rhyolite from Yishijilike Formation

圖 5 伊什基里克組鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig. 5 Zircon U-Pb concordia diagram of rhyolite from Yishijilike Formation

4 雙峰式火山巖地球化學(xué)特征

4.1 主量元素地球化學(xué)特征

樣品采自實(shí)測(cè)剖面的第18、24層(圖2)，相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。雙峰式火山巖中的玄武巖/玄武安山巖樣品具有低SiO2(47.13%～53.62%)、高Fe2O3(TFe2O3=10.90%～17.40%)、MgO(3.74%～10.12%，平均為6.48%)和高Na(Na2O=2.84%～6.69%)、低K(K2O=0.48%～3.77%)特征(Na2O/K2O=1.21～12.18)，Mg#值較小(34.36～59.83，平均為46.70)。主量元素含量變化范圍較大，這可能與巖漿上涌過(guò)程的地殼同化混染作用(AFC)有關(guān)。在TAS(圖6a)圖解中，玄武巖樣品落入了堿性巖漿系列，與高的里特曼指數(shù)(δ)3.28～9.07相對(duì)應(yīng)。

與玄武巖/玄武安山巖相比，流紋巖樣品具有高SiO2(72.15%～77.72%)、高K(K2O=6.12%～9.48%)、低Na(Na2O=0.40%～2.39%)特征(Na2O/K2O=0.04～0.36)，Mg#值較小(2.17～22.62，平均為13.59)，且其他氧化物含量較為集中(Al2O3、P2O5、TiO2等)。在TAS圖解(圖6a)中，樣品同樣落入了堿性巖漿系列，通過(guò)計(jì)算分析得到源區(qū)流紋巖的堿度率(AR)在4.08～11.20之間，基本屬于堿性系列。在TAS(圖6a)和Zr/Ti-Nb/Y(圖6b)圖解中，酸性巖漿與基性巖漿之間存在明顯的兩群性，SiO2含量在53.62%～72.15%區(qū)間出現(xiàn)缺失，為典型的雙峰式火山巖特征。

4.2 微量元素地球化學(xué)特征

玄武巖稀土元素總量相對(duì)較低(∑REE=82.32×10-6～240.97×10-6，平均為160.47×10-6)，輕重稀土元素分異明顯，(La/Yb)N=1.58～4.94，輕稀土元素與重稀土元素內(nèi)部分餾較弱(圖7)。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖中表現(xiàn)為V字型分布，具有δEu負(fù)異常特征(δEu=0.30～1.10)；在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解中，大離子親石元素(LILE)略有富集，虧損Ta、Nb、Th、Sr等不相容元素(圖8)，與洋脊玄武巖(MORB)、洋島玄武巖(OIB)明顯不同(Sun and Mcdonough, 1989)。

流紋巖稀土元素總量總體高于玄武巖稀土元素總量(∑REE=88.22×10-6～424.55×10-6，平均為194.64×10-6)，輕重稀土元素分異明顯，(La/Yb)N=2.46～10.48(圖7)。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解中，流紋巖和玄武巖均具有明顯的V字型分布和δEu負(fù)異常特征(流紋巖的δEu值為0.18～0.44)；在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解中，流紋巖K、Rb(LILE)和LREE顯著富集，相對(duì)虧損Ba、Sr、P、Ti(圖8)。

表 2 伊什基里克組火山巖主量元素(wB/%)、微量元素(wB/10-6)分析結(jié)果Table 2 The concentrations of major (wB/%) and trace elements (wB/10-6) of volcanic rocks from Yishijilike Formation

續(xù)表 2-1 Continued Table 2-1

續(xù)表 2-2 Continued Table 2-2

注： TFe2O3表示全鐵；LOI為燒失量；Mg#=Mg2+/(Mg2++Fe2+)；AR=(Al2O3+CaO+Na2O+K2O)/(Al2O3+CaO-Na2O-K2O)； δ=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43)； (La/Yb)N為球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化比值；δEu=EuN/(SmN×GdN)1/2；標(biāo)準(zhǔn)化值引自Boynton (1984)。

圖 6 伊什基里克組火山巖TAS(a， 據(jù)Le et al., 1986)和Zr/TiO2-Nb/Y(b， 據(jù)Winchester and Floyd, 1977)圖解Fig. 6 TAS (a, after Le et al., 1986) and Zr/TiO2 versus Nb/Y (b, after Winchester and Floyd, 1977) diagrams of volcanic rocks from Yishijilike Formation

圖 7 伊什基里克組火山巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Boynton, 1984)Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns of volcanic rocks from Yishijilike Formation(normalization values after Boynton, 1984)

圖 8 伊什基里克組火山巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig. 8 Primitive mantle-normalized trace element spider diagrams of volcanic rocks from Yishijilike Formation (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

4.3 雙峰式火山巖同位素組成與變化

伊什基里克組火山巖的Sr-Nd同位素分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。按302.8 Ma校正獲得2個(gè)玄武巖樣品(87Sr/86Sr)i值分別為0.705 8和0.705 4，對(duì)應(yīng)的εNd(t)值分別為3.55和3.45；而1個(gè)流紋巖的(87Sr/86Sr)i值為0.702 3，εNd(t)值為2.88(表3)，表明玄武巖來(lái)自于虧損地幔，而流紋巖則表現(xiàn)出新生下地殼部分熔融的特征，這與新疆天山地區(qū)晚古生代大部分殼源巖石具有正的εNd(t)值相一致(Zhuetal., 2009； 趙樂(lè)強(qiáng)， 2017)。

表 3 伊什基里克組火山巖Sr-Nd同位素比值特征Table 3 LA-ICP-MS zirzon Sr-Nd isotopic analyses of volcanic rocks from Yishijilike Formation

流紋巖測(cè)年樣品(SF2-1)的鋯石原位Lu-Hf同位素測(cè)試數(shù)據(jù)(表4)顯示，大多數(shù)鋯石的176Lu/177Hf值小于0.002，說(shuō)明由176Lu衰變生成的176Hf極少，所測(cè)定的176Hf /177Hf 值可以代表該鋯石形成時(shí)的176Hf/177Hf值(Knudsenetal., 2001； Kinny, 2003； 第五春榮等， 2007； 吳福元等， 2007)。年齡樣品的fLu/Hf平均值為-0.96，明顯小于鎂鐵質(zhì)地殼的fLu/Hf(-0.34; Amelinetal.， 1999)和硅鋁質(zhì)地殼的fLu/Hf(-0.72; Vervoortetal., 1999)值，因此二階段模式年齡更能反映其源區(qū)物質(zhì)從虧損地幔被抽取的時(shí)間。176Hf/177Hf=0.282 702～0.282 805，εHf(t)值絕大部分大于0(-1.1～+8.3)，指示成巖巖漿由新生地殼形成。所有測(cè)點(diǎn)的一階段模式年齡(tDM1)和二階段模式年齡(tDM2)均大于302.8 Ma，說(shuō)明鋯石是巖漿重熔的產(chǎn)物。鋯石Hf同位素指示流紋巖是殼源巖石重熔的產(chǎn)物，表明伊什基里克組雙峰式火山巖中流紋巖的源區(qū)可能與元古宙的變質(zhì)結(jié)晶基底有關(guān)。

5 討論

5.1 雙峰式火山巖成因

目前對(duì)于雙峰式火山巖的成因機(jī)制主要有兩種觀點(diǎn)：一是流紋巖和玄武巖具有共同的幔源母巖漿，流紋巖是經(jīng)玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶分異作用形成的，其中只有少量或沒(méi)有陸殼物質(zhì)的加入( Grove and Donnelly-Nolan, 1986； MacDonald, 1987)。這種來(lái)源相同的玄武巖和流紋巖一般具有相似的微量元素和Nd同位素特征(Brouxeletal., 1987； Hochstaedteretal., 1990； Geistetal., 1998)。另一種觀點(diǎn)是玄武巖和流紋巖來(lái)自不同的母巖漿，在地幔部分熔融形成的熱的基性巖漿上升過(guò)程中，使地殼巖石發(fā)生部分熔融，從而產(chǎn)生酸性巖漿，這種流紋巖的出露面積通常比玄武巖要大得多(Hildreth, 1981； Doeetal., l982；Davies and MacDonald, 1987； Huppert and Sparks, 1988)。由于這種基性巖漿和酸性巖漿來(lái)源不同，生成的玄武巖和流紋巖在微量元素和Sr、Nd、Pb同位素組成上就有很大的差異(Doeetal., l982； Davies and MacDonald, l987； 邱檢生， 1999)。

5.1.1 玄武巖巖石成因

特克斯達(dá)坂一帶伊什基里克組玄武巖樣品均富集大離子親石元素(LILE)和輕稀土元素(LREE),虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)，Nb、Ta的虧損說(shuō)明火山巖可能遭受到了陸殼的混染作用或者是反映了其源區(qū)的地球化學(xué)性質(zhì)。從變化不大的微量元素比值La/Sm值(1.53～3.91)來(lái)看，地殼混染作用在巖漿演化過(guò)程中影響不大(可能會(huì)有微弱的混染作用)，因此其元素地球化學(xué)特征主要反映了其源區(qū)的地球化學(xué)性質(zhì)(劉閣，2014)。玄武巖樣品具有相對(duì)高的Mg#、Cr、Co、Ni值，并且其εNd(t)值為3.45、3.55，結(jié)合Nb-Zr圖解(圖9)，表明伊什基里克組玄武巖來(lái)源于虧損地幔。

5.1.2 流紋巖巖石成因

流紋巖具有較高的SiO2、K2O+Na2O和極低的TiO2、MgO、P2O5、TFe2O3含量，在稀土元素配分圖上具明顯的負(fù)Eu異常，在微量元素標(biāo)準(zhǔn)化圖上顯示出Ba、Nb、Ta、Sr、P和Ti的虧損，與A型花崗巖具有相似的地球化學(xué)特征(張旗等， 2012a， 2012b)。所有樣品在Zr-Ga/Al圖上均落在A型花崗巖區(qū)(圖10)。流紋巖具有高SiO2和極低的MgO含量，表明其不可能是幔源巖石直接熔融的產(chǎn)物；巖石具有強(qiáng)烈的負(fù)Eu異常，表明發(fā)生了斜長(zhǎng)石的強(qiáng)烈分離結(jié)晶或源區(qū)有殘留(劉閣， 2014)；富集大離子親石元素(LILE)和輕稀土元素(LREE)，虧損Nb、Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)，顯示殼源巖漿的典型特征。伊什基里克組流紋巖的Rb/Sr=2.47～14.20(>0.5)，Ti/Y=14.97～70.79(<100)(去除2個(gè)異常值178.43、353.40)，Ti/Zr=3.28～3.79(<20)，均位于殼源巖漿范圍內(nèi)( Pearce, 1983； Tischendorf and Paelchen, 1985)。同時(shí)，伊什基里克組流紋巖具有正的εHf(t)值和高的Hf同位素比值(圖11)，且在野外露頭尺度體量上遠(yuǎn)大于玄武巖。這些地球化學(xué)數(shù)據(jù)與野外特征均表明伊什基里克組流紋巖與玄武巖并非是同源巖漿的產(chǎn)物，而是由新生玄武質(zhì)下陸殼巖石部分熔融形成的。結(jié)合二階段鋯石Hf模式年齡，認(rèn)為這種新生玄武質(zhì)下地殼很可能與分布于伊寧地塊內(nèi)部的前寒武紀(jì)古老結(jié)晶基底有關(guān)。

圖 9 伊什基里克組玄武巖Nb-Zr圖解Fig. 9 Nb-Zr diagram of basalts from Yishijilike Formation

圖 10 A型花崗巖的Zr-Ga/Al判別圖 (據(jù)Whalen et al., 1987)Fig.10 Zr versus Ga /Al discrimination diagram of A-type granites (after Whalen et al., 1987)

5.2 雙峰式火山巖產(chǎn)出環(huán)境

伊什基里克組雙峰式火山巖的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明本區(qū)在晚石炭世就已經(jīng)處于伸展構(gòu)造階段。不同的伸展環(huán)境所形成的火山巖具有不同的地球化學(xué)特征：大陸裂谷火山巖通常富集LILE和HFSE，LREE/HREE為明顯分離的型式；而洋內(nèi)島弧火山巖中的基性巖一般為島弧拉斑玄武巖，含有少量鈣堿性和堿性系列火山巖，具有低Ti、K，貧Th、Nb，虧損LREE、HFSE的特征，這些與本區(qū)內(nèi)火山巖的地球化學(xué)特征不一致(錢(qián)青等， 1999； 王焰等， 2000)。伊什基里克組火山巖與典型板內(nèi)火山巖特征元素比值(表5)(李永軍等， 2015)及火山巖的構(gòu)造判別圖解有助于分析巖石形成的構(gòu)造環(huán)境。在Hf/3-Th-Ta圖解(圖12a)、2 Nb-Zr/4-Y圖解(圖12b)和FeOt-MgO-Al2O3圖解(圖12c)中，伊什基里克組基性巖樣品均落入大陸板塊內(nèi)部及其附近。

圖 11 伊什基里克組流紋巖的鋯石Hf同位素圖解(吳福元等， 2007)Fig. 11 Diagram of Hf isotope of zircon of rhyolite from Yishijilike Formation (after Wu Fuyuan et al., 2007b)

A型花崗巖可以分為A1型和A2型兩個(gè)亞類(lèi)(洪大衛(wèi)等， 1995)，其中Al型花崗巖形成于板內(nèi)伸展階段主要與地幔熱柱活動(dòng)有關(guān)的裂谷環(huán)境。A2型花崗巖與板塊俯沖有關(guān)的物質(zhì)參與，通常形成于后碰撞或后造山的張性構(gòu)造環(huán)境(Clemensetal., 1986; Whalenetal., 1987; Eby, 1992)。伊什基里克組流紋巖樣品在Nb-Y-Ga(圖13a)和Nb-Y-Ce(圖13b)圖解上均落在A2型花崗巖區(qū)及其附近，指示流紋巖形成于碰撞后的伸展階段；而在Y+Nb-Rb(圖14a)及Y-Nb(圖14b)圖解中，伊什基里克組流紋巖樣品落入板內(nèi)或碰撞后花崗巖區(qū)。

表 5 伊什基里克組火山巖與典型板內(nèi)火山巖特征元素比值對(duì)比表(李永軍等， 2015)

圖 12 伊什基里克組玄武巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(a據(jù)Wood, 1980； b據(jù)Meschede, 1986； c據(jù)Pearce et al., 1977)Fig.12 Tectonic discrimination diagrams of basalts from Yishijilike Formation (a after Wood, 1980; b after Meschede, 1986; c, after Pearce et al., 1977)

圖 13 伊什基里克組流紋巖Nb-Y-Ga圖解及Nb-Y-Ce圖解(據(jù)Eby, 1992)Fig.13 Diagrams of Nb-Y-Ga (a) and Nb-Y-Ce (b) of rhyolite from Yishijilike Formation (after Eby, 1992)

將地球化學(xué)判別圖解與區(qū)內(nèi)雙峰式火山巖的分布、野外特征和地球化學(xué)特征綜合起來(lái)，可以判斷伊什基里克組雙峰式火山巖形成于造山后伸展階段，在這一階段，來(lái)自于虧損地幔的玄武質(zhì)巖漿上涌并加熱下地殼，從而產(chǎn)生大規(guī)模的酸性巖漿。兩種截然不同的巖漿噴出最終形成伊什基里克組雙峰式火山巖組合。

圖 14 伊什基里克組流紋巖Rb-Y+Nb及Nb-Y判別圖(據(jù)Pearce et al., 1984)Fig. 14 Discriminant diagrams of tectonic environments of Rb versus Y+Nb (a), Nb versus Y (b) (after Pearce et al., 1984)

6 結(jié)論

(1) 伊寧地塊特克斯達(dá)坂一帶伊什基里克組火山巖由玄武質(zhì)和流紋質(zhì)熔巖及少量火山碎屑巖構(gòu)成，其中，玄武巖與流紋巖之間顏色對(duì)比鮮明，接觸界限截然，具有雙峰式火山巖特征。流紋巖出露面積或是地層厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于玄武巖，是近年來(lái)伊寧地塊識(shí)別出來(lái)的最為典型的雙峰式火山巖，該套雙峰式火山巖年齡為302.8±3.6 Ma，形成于晚石炭世。

(2) 詳細(xì)的巖石學(xué)與地球化學(xué)研究結(jié)果表明，特克斯達(dá)坂一帶晚石炭世伊什基里克組雙峰式火山巖形成于造山后伸展環(huán)境，具有板內(nèi)成因特征。玄武巖與流紋巖來(lái)自于不同的母巖漿，玄武巖來(lái)自于虧損地幔的部分熔融，而流紋巖應(yīng)是玄武質(zhì)巖漿上升過(guò)程中導(dǎo)致地殼物質(zhì)重熔而形成的，其源區(qū)可能與元古代的變質(zhì)結(jié)晶基底有關(guān)。該套雙峰式火山巖的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步為伊寧地塊石炭紀(jì)構(gòu)造演化提供了重要依據(jù)。