東準(zhǔn)噶爾烏尊塔格輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡、地質(zhì)地球化學(xué)特征及構(gòu)造意義

劉閣 楊碩 靳劉圓

摘 ?要：烏尊塔格輝長巖位于東準(zhǔn)噶爾地區(qū)卡拉麥里造山帶東段，卡拉麥里蛇綠混雜巖帶北側(cè)。巖性為輝長巖、石英閃長巖。巖石化學(xué)成分顯示，輝長巖具高Al2O3（18.87%～14.11%）、CaO（8.64%～12.35%），低堿K2O（0.34%～0.86%）、Na2O（1.68%～3.08%）、P2O5（0.06%～0.20%）和TiO2（0.96%～1.76%）特征。巖石具弱富集大離子親石元素Rb，K，Sr，Ba，顯著虧損Nb，Ta，反映源區(qū)為受俯沖流體交代改造的巖石圈地幔。鋯石LA-ICP-MS測年結(jié)果表明，輝長巖形成年齡為（337±17）Ma（MSWD=2.3，n=6）。結(jié)合地質(zhì)背景認為，烏尊塔格輝長巖形成于俯沖結(jié)束之后擠壓環(huán)境向拉張環(huán)境過渡的構(gòu)造環(huán)境。

關(guān)鍵詞：東準(zhǔn)噶爾;輝長巖;年代學(xué);地球化學(xué)

卡拉麥里造山帶位于東準(zhǔn)噶爾東北緣，NWW向蛇綠混雜巖帶斷續(xù)分布其中。區(qū)內(nèi)廣泛出露晚古生代后碰撞巖漿巖[1-6]，大面積分布的晚古生代中酸性侵入巖為研究東準(zhǔn)噶爾地區(qū)構(gòu)造演化提供了大量依據(jù)，造山帶基性侵入體零星出露。本文擬對東準(zhǔn)噶爾卡拉麥里造山帶烏尊塔格一帶輝長巖進行研究，通過對烏尊塔格輝長巖年代學(xué)、地球化學(xué)研究，探討巖石成因及構(gòu)造背景，為研究東準(zhǔn)噶爾地區(qū)構(gòu)造演化特征提供新證據(jù)。

1 ?地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

研究區(qū)位于準(zhǔn)噶盆地東緣卡拉麥里山一帶，構(gòu)造上處于準(zhǔn)噶爾弧盆系與準(zhǔn)噶爾-吐哈地塊交匯處，卡拉麥里深大斷裂通過研究區(qū)，構(gòu)成二者分界線（圖1-a）。區(qū)內(nèi)出露有著名的卡拉麥里蛇綠混雜巖[7-12]，構(gòu)成東準(zhǔn)噶爾一條重要的縫合帶。區(qū)內(nèi)出露地層由老到新為早寒武世老君廟巖群，主要巖性為石英片巖、綠片巖;志留紀地層白山包組主要巖性為一套細碎屑巖沉積夾少量砂礫巖;紅柳溝組主要巖性為一套細碎屑巖沉積夾少量火山碎屑巖及熔巖;泥盆紀地層主要為卡拉麥里組，主要巖性為一套細碎屑巖沉積夾少量砂礫巖;江孜爾庫都克組主要巖性為一套碎屑巖沉積夾少量火山碎屑巖及熔巖;石炭紀地層主要為巴塔瑪依內(nèi)山組，主要巖性為一套火山熔巖夾火山碎屑巖組合;六棵樹組主要巖性為一套細碎屑巖組合夾火山碎屑巖;石錢灘組主要巖性為一套細碎巖巖夾灰?guī)r及泥巖（圖1-b）。

烏尊塔格輝長巖分布在卡拉麥里斷裂帶北部，呈小巖株出露，侵入晚泥盆—早石炭世江孜爾庫都克組，被晚石炭世正長花崗巖和早石炭世晚期英云閃長巖侵入（圖1-c）。巖體與圍巖外接觸帶發(fā)育不同程度角巖化，角巖化帶寬50～100 m，內(nèi)接觸帶見大量地層捕虜體，巖體不同程度受到捕虜體的混染。捕虜體主要呈棱角-次棱角狀，與寄主巖石間界線清晰，捕虜體可見明顯暗化的被烘烤特征。與晚石炭世正長花崗巖體接觸帶附近，巖石綠泥石化、綠簾石化明顯較強。受卡拉麥里斷裂影響，巖石碎裂巖化發(fā)育，節(jié)理發(fā)育，沿節(jié)理縫發(fā)育弱綠簾石化、弱鉀化等蝕變。

輝長巖 ?巖石呈深灰綠色，中細粒輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由斜長石、輝石、鈦鐵礦組成。斜長石呈自形長板狀，粒徑0.24～1.85 mm，含量64%，具輕度泥化，裂理中分布陽起石，為基性斜長石，斜長石間分布半自形-自形粒狀、柱狀輝石。輝石粒徑0.4～3.2 mm，含量約35%，具陽起石化，有少量殘留輝石殘晶，少量斜長石之間分布少量有微粒狀石英。鈦鐵礦呈半自形板狀，較均勻分布于斜長石、輝石之間。

石英閃長巖 ?巖石呈淺灰白色，具中細粒不等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由斜長石、石英和暗色礦物組成。斜長石含量57%～78%，呈半自形板狀，粒徑0.4～2.0 mm，聚片雙晶發(fā)育，輕度絹云母化、隱晶綠簾石化、綠泥石化;石英含量5%～15%，呈他形粒狀，粒徑0.3～1.6 mm，波狀消光;暗色礦物主要為角閃石，含量13%～35%，呈半自形柱狀，粒徑0.3～1.3 mm，部分被綠泥石化、陽起石化。個別巖石中有少量普通角閃石、輝石、鉀長石等，呈不規(guī)則狀微裂隙分布，內(nèi)充填綠簾石，寬約0.1～0.5 mm。

2 ?鋯石U-Pb年齡

烏尊塔格輝長巖中采集1件同位素測年樣品， 采樣位置為北緯44°35′22″、東經(jīng)91°9′42″，選取巖性為輝長巖，新鮮并具代表性，采集于巖體近中心。對選取的輝長巖樣品做鋯石U-Pb定年分析，樣品破碎鋯石挑選由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成，陰極發(fā)光顯微照相由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成，鋯石U-Pb同位素分析在中國地質(zhì)大學(xué)（北京）實驗室的激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜儀（LA-ICP-MS）上進行，同位素組成用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，激光光束束斑直徑32 μm。鋯石測定點的Pb 同位素比值、U-Pb 表面年齡和 U-Th-Pb 含量采用ICPMSDataCal 程序和 Isoplot 程序進行數(shù)據(jù)處理[13-14]。

烏尊塔格輝長巖選取的鋯石為淺黃-無色、透明呈長柱狀自形晶體，柱狀長寬比為1∶1～2.5∶1，鋯石粒徑60～120 μm。陰極發(fā)光圖像上（圖2），鋯石韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰，具巖漿成因鋯石特征。輝長巖6顆鋯石Th含量為1.89×10-6～16.71×10-6，U含量為8.71×10-6～36.60×10-6，樣品鋯石均具較高的Th/U比值，為0.19～0.55（表1），屬典型巖漿成因[15]。輝長巖6顆鋯石年齡均落在諧和線上及附近，加權(quán)平均206Pb/238U年齡為（337±17）Ma，MSWD=2.3。按最新國際地質(zhì)年表中最新劃分方案，屬早石炭世晚期（圖3）。

3 ?巖石地球化學(xué)特征

3.1 ?主量元素地球化學(xué)特征

烏尊塔格輝長巖主量、 稀土和微量元素分析結(jié)果列于表 2。烏尊塔格輝長巖SiO2值變化于44.99%～48.52%，Al2O3含量14.11%～18.87%，K2O含量為 0.34%～0.86%，Na2O含量21.68%～3.08%，CaO含量8.64%～12.35%，巖石全堿（K2O+Na2O）含量2.02%～3.94%，MgO和TFe2O3含量分別為6.70%～7.66%，11.14%～15.02%。里特曼指數(shù)σ為1.36～2.88，小于3.3，Mg#為47.2～54.4，接近但低于原生玄武質(zhì)巖漿成分（Mg#=65） ，反映了幔源巖漿分異演化的特點。在硅堿圖中（圖4-a），巖石樣品均投在亞堿性系列區(qū)域，主要位于輝長巖區(qū)，少部分落入橄欖輝長巖區(qū)。在Ta/Yb～Th/Yb圖解中（圖4-b），樣品均落入鈣堿性系列。

3.2 ?微量元素地球化學(xué)特征

烏尊塔格輝長巖稀土總量∑REE=23.29×10-6～53.91×10-6，LREE為17.00×10-6～39.35×10-6，HREE為6.29×10-6～14.56×10-6，輕重稀土元素LREE/HREE比值為2.70～3.20，（La/Yb）N和（La/Sm）N分別為1.83～2.61和1.03～1.34，（Gd/Yb）N為1.49～1.85，表明輕、重稀土分餾程度相對較強，輕稀土、重稀土內(nèi)部元素間的分餾程度較弱，呈輕稀土元素LREE略富集、重稀土元素HREE較平坦的右傾型分布模式。δEu具相對明顯的正異常（除一個橄欖輝長巖樣品的δEu=0.74，其它δEu=1.03～1.10），可能是由于巖體中發(fā)生的斜長石堆晶所致（圖5-a）。微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上（圖5-b），輝長巖巖體的所有樣品均具相似的分布型式，大離子親石元素（LILE） Rb，K，Sr，Ba明顯富集，Sr的富集與輝長巖中大量存在斜長石有關(guān)，高場強元素（HFSE）Nb，Ta相對虧損，Ti元素相對富集。

4 ?討論

4.1 ?巖石成因

烏尊塔格北輝長巖SiO2含量低，Mg#偏高，接近幔源玄武質(zhì)原生巖漿鎂質(zhì)范圍，可能是部分熔融成因。在La/Sm-La圖解中（圖6-a），輝長巖類巖石呈直線型正斜率平行部分熔融演化趨勢。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分布曲線圖解中，烏尊塔格北輝長巖具E-MORB相似的分布曲線，原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蜘蛛網(wǎng)圖中輝長巖LILE富集，HFSE虧損，其中Nb=0.8～2.2×10-6，均值11.2×10-6，低于N-MORB的2.33×10-6，Ta=0.05～0.10×10-6，均值0.07×10-6，低于N-MORB的0.132×10-6。巖漿運移過程中地殼物質(zhì)的加入富集LREE和LILE，虧損Ti、Nb和Ta，輝長巖中Ta，Nb含量遠小于地殼中兩者的含量（Nb=8×10-6，Ta=0.7×10-6）。Lu/Y=0.014×10-6～0.017×10-6，低于大陸地殼的分布范圍0.16～0.18[20]，排除了地殼物質(zhì)加入的可能。

原始地幔和MORB的Nb/La值大于1.0，大陸地殼平均值Nb/La為0.7左右。樣品Nb/La值為0.27～0.37，低于大陸地殼平均值，且結(jié)晶分異不會導(dǎo)致 Nb/La值降低（Nb比La更不相容），再次說明地殼混染不是主導(dǎo)因素，主要是由于地幔源區(qū)受到俯沖流體的交代所致。La/Ba-La/Nb圖解中（圖6-b），同樣指示巖漿源區(qū)為俯沖改造的巖石圈地幔[21]。

巖石富集LILE和LREE，虧損Nb，Ta等HFSE，可能是由于源區(qū)存在俯沖板塊派生的富水流體交代或較弱的地殼混染作用所致。LILE/HFSE比值能很好地反映源區(qū)性質(zhì)，源于軟流圈地幔的玄武巖La/Nb<1.5[22]，La/Ta<22[23]，巖石圈地幔來源的玄武巖與之相反。烏尊塔格輝長巖的La/Nb值為2.90～3.56、La/Ta值為41.43～66.00，兩者比值分別大于1.5和22。上述特征再次顯示了本期巖石富集巖石圈地幔源區(qū)特征。綜上所述，烏尊塔格輝長巖為來源于俯沖改造的巖石圈地幔的玄武巖發(fā)生部分熔融所致。

4.2 ?構(gòu)造環(huán)境

巖體主要巖石類型為細晶輝長巖，具細晶輝長結(jié)構(gòu)，表明巖漿侵位深度較淺。Mg#指數(shù)低于原生巖漿Mg#值范圍，表明巖漿經(jīng)一定程度的部分熔融作用。稀土元素分布模式呈右傾型，富集LREE，微量元素明顯富集K，Rb，Sr，Ba等大離子親石元素，虧損Nb，Ta，Ti，P等高場強元素。放射性生熱元素Th，U也顯示出一定程度虧損，總體類似于板內(nèi)玄武巖地球化學(xué)特征。在2Nb-Zr/4-Y圖解和Zr-Zr/Y圖解中（圖7-a，7-b），樣品具從島弧玄武巖向板內(nèi)玄武巖過渡趨勢，表明烏尊塔格北輝長巖形成于多種構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折期，可能形成于俯沖結(jié)束之后從擠壓環(huán)境向拉張環(huán)境過渡的構(gòu)造環(huán)境。

5 ?結(jié)論

（1）烏尊塔格輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為（337±17）Ma，MSWD=2.3，為早石炭世晚期巖漿活動產(chǎn)物。

（2）烏尊塔格輝長巖形成于受俯沖改造的巖石圈地幔的玄武巖發(fā)生部分熔融，且上升過程中未受到地殼物質(zhì)的明顯混染。

（3）烏尊塔格輝長巖形成具有島弧玄武巖向板內(nèi)玄武巖過渡特征，可能形成于俯沖結(jié)束之后從擠壓環(huán)境向拉張環(huán)境過渡的構(gòu)造環(huán)境。

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Abstract： Wuzuntage gabbro rock body lies in the eastern Kalamaili Mountains，East Junggar as well as north of Kalamaili ophiolite belt.The lithology is gabbro and quartz diorite.The gabbro consists mainly gabbro is characterized by its high content of Al2O3（18.87%～14.11% ） and CaO （8.64%～12.35%），low content of alkali （K2O=0.34%～0.86%，Na2O=1.68%～3.08%），P2O5（0.06%～ 0.20%） and TiO2（0.96%～1.76%）.Rock are enriched in LILE（Rb，K，Sr，Ba） and remarkably depleted in Nb，Ta，.The characteristics of petrography and petrochemistry indicate that the source of magma may be modified by subduction metasomatic fluids.LA-ICP-MS U-Pb dating of zircons from the gabbro yielded ages of （337±17） Ma（ MSWD=2.3，n=6）.All of these facts suggested that the Wuzuntage gabbro were probably formed in a tectonic setting of transition from compression to extension.

Key words： Eastern Junngar;Gabbro;Geochronology;Geochemistry