新疆卡拉麥里蘇吉泉東斜長花崗巖巖石地球化學(xué)特征、成因及構(gòu)造環(huán)境

米合古麗·海拉提

摘? ?要：新疆卡拉麥里蛇綠混雜巖帶中廣泛存在斜長花崗巖，對(duì)其形成時(shí)代及成因尚存較大爭議。巖石地球化學(xué)顯示該花崗巖具高硅、富鋁和鈉，低鎂和鉀特征;輕稀土富集，具 Eu 的負(fù)異常（δEu為0.55～0.78） 。巖石富Ba，Th，虧損 Nb，Ti 等。對(duì)該蘇吉泉東斜長花崗巖的成因研究進(jìn)行探索，認(rèn)為該斜長花崗巖是在低壓低溫條件下鎂鐵質(zhì)洋殼發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物，殘留相為斜長石+角閃石±斜方輝石±鈦鐵礦（無石榴子石）。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，蘇吉泉東斜長花崗巖可能是處于早石炭世后碰撞背景下的一次構(gòu)造-熱事件產(chǎn)物，而非是蛇綠巖中的淺色巖。

關(guān)鍵詞：卡拉麥里;斜長花崗巖;巖石地球化學(xué);巖石成因;構(gòu)造環(huán)境

卡拉麥里蛇綠混雜巖帶中分布了多處斜長花崗巖巖體，其中出露規(guī)模較大的為清水東、蘇吉東巖體，前人對(duì)這些巖體進(jìn)行研究，主要有2種觀點(diǎn)。一是認(rèn)為斜長花崗巖是蛇綠巖套中淺色巖[1-2]，另一種觀點(diǎn)認(rèn)為這些斜長花崗巖屬石炭紀(jì)晚期構(gòu)造-熱事件的產(chǎn)物，不屬于蛇綠巖套[3-4]。通過分析卡拉麥里地區(qū)蘇吉泉東南喀拉夏特一帶的地球化學(xué)、巖石學(xué)特征，為進(jìn)一步明確卡拉麥里帶中斜長花崗巖的成因特征提供了重要依據(jù)。

1? 地質(zhì)概況

卡拉麥里蛇綠混雜巖分布于新疆準(zhǔn)噶爾盆地東北緣，是西伯利亞板塊與哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊的交匯部位——卡拉麥里縫合帶的標(biāo)志性產(chǎn)物? ? ? ?（圖1-a）。該縫合帶寬10～20 km，南側(cè)以卡拉麥里大斷裂為界，北側(cè)以清水蘇吉泉斷裂為界。蛇綠混雜巖由超鎂鐵質(zhì)巖（多蛇紋石化）、超鎂鐵質(zhì)-鎂鐵質(zhì)堆晶雜巖及鎂鐵質(zhì)巖等組成，基質(zhì)主體為泥盆—石炭紀(jì)細(xì)碎屑巖，由具低綠片巖相變質(zhì)特征的凝灰質(zhì)粉砂巖、硅質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、細(xì)粒砂巖及砂礫巖等組成。

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(jì)地層白山包組主要巖性為一套細(xì)碎屑巖沉積夾少量砂礫巖;紅柳溝組主要巖性為一套細(xì)碎屑巖沉積夾少量火山碎屑巖及熔巖;泥盆紀(jì)地層主要為卡拉麥里組，主要巖性為一套細(xì)碎屑巖沉積夾少量砂礫巖;江孜爾庫都克組主要巖性為碎屑巖沉積夾少量火山碎屑巖及熔巖;石炭紀(jì)地層主要為巴塔瑪依內(nèi)山組，主要巖性為火山熔巖夾火山碎屑巖組合;六棵樹組主要巖性為細(xì)碎屑巖組合夾火山碎屑巖;石錢灘組主要巖性為細(xì)碎巖巖夾灰?guī)r及泥巖（圖1-b）1 。

蘇吉泉東南斜長花崗巖平行分布于卡拉麥里大斷裂北東側(cè)，巖體規(guī)模較小，為兩個(gè)呈NW向展布的小型巖株，出露面積約10 km2，混雜于卡拉麥里增生混雜巖帶之中，并被早石炭世晚期石英閃長巖體侵入（圖1-c）。

蘇吉泉東南斜長花崗巖與區(qū)域構(gòu)造線及巖體長軸基本一致，與周圍地層呈斷層接觸關(guān)系。巖石破碎較強(qiáng)，碎裂巖化、節(jié)理、劈理發(fā)育，個(gè)別地方沿節(jié)理縫發(fā)育弱綠簾石化、弱鉀化等蝕變。巖石呈淺灰白色，具中?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由斜長石、石英、黑云母組成。斜長石55%～70%：呈半自形板狀，大小2.8 mm×2.8 mm～1.2 mm×0.6 mm，聚片雙晶不發(fā)育，輕微泥化。石英25%～40%：呈他形粒狀，粒徑7.2～1.6 mm，具波狀消光，表面較新鮮干凈，發(fā)育微裂紋。黑云母0～3%：呈他形-半自形片狀，片徑0.6～0.2 mm，均已綠泥石化、綠簾石化。鉀長石2%～5%：他形板狀，粒徑1.2～0.4 mm，為微斜長石。副礦物多為磁鐵礦、磷灰石。磁鐵礦少量，呈粒狀，粒徑0.2～0.1 mm。磷灰石微量，呈針粒狀，粒徑0.2～0.02 mm。

2? 巖石地球化學(xué)組成

2.1? 主量元素特征

主量和稀土微量元素分析在廣州澳實(shí)測(cè)試中心完成，測(cè)試儀器分別采用X熒光光譜儀、等離子體質(zhì)譜儀，測(cè)試結(jié)果見表11。

蘇吉泉東斜長花崗巖SiO2值變化于73.46%～79.8%，Al2O3含量10.16%～12.97%，K2O含量0.05%～0.21%，Na2O含量4.98%～6.24%，CaO含量1.14%～4.02%，巖石全堿（K2O+Na2O）含量4.72%～6.29%。里特曼指數(shù)σ為0.88～1.19，小于3.3，鋁飽和指數(shù)? ? A/CNK為0.84～1.01，以準(zhǔn)鋁質(zhì)為主。巖石主量元素的特征比值TFeO/MgO為1.87～5.54，Al2O3/TiO2為49.04～67.82，均小于100，CaO/Na2O為 0.20～0.86，平均0.38，大于0.3，K2O/Na2O=0.01～0.04，均小于 1。這些地球化學(xué)特征及標(biāo)準(zhǔn)礦物組成與巖漿成因的斜長花崗巖特征一致[5]。在硅堿圖中，巖石樣品均投在亞堿性系列區(qū)域內(nèi)（圖2-a），位于花崗巖區(qū);? ? ?A/CNK-A/NK圖解中（圖2-b），位于準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域。

2.2? 稀土及微量元素特征

斜長花崗巖所有樣品均具有相似的分布特征，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解中（圖3-a），弱虧損輕稀土元素，具中等負(fù)Eu異常，與N-MORB特征類似，顯示LREE虧損的左傾近平坦的稀土模式特征。稀土總量較低，∑REE為32.76×10-6～56.04×10-6，輕稀土元素略虧損，為16.60×10-6～33.56×10-6，重稀土元素為13.14×10-6～22.48×10-6，∑（LREE）/∑（HREE）=1.03～1.71，（La/Yb）N比值為0.49～1.16 ，表明輕重稀土之間分異不明顯。δEu 為0.55～0.78，具中等銪負(fù)異常。

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上（圖3-b），所有樣品均具相似的分布特征，略富集大離子親石元素Ba，Th，U，K，略虧損Nb，Zr，Ti等高場強(qiáng)元素，微量元素總體含量較低，低于洋中脊花崗巖的含量，顯示其幔源花崗巖特征;Nb相對(duì)虧損指示其巖漿可能來源于地殼重熔，或經(jīng)歷了富Nb礦物的結(jié)晶分異。P，Ti偏低可能與磷灰石、鈦鐵氧化物的結(jié)晶分異有關(guān)。巖石樣品的Rb/Sr和Rb/Ba分別為0.005～0.030和0.016～0.098，與原始地幔的相應(yīng)比值相近（原始地幔Rb/Sr和Rb/Ba分別為0.029和0.088），表明其為未經(jīng)分異演化的巖漿。Th/U 比值（1.4～7.3） 低于上地殼平均值 4.2，Zr/Hf 比值為24.7～33.5，低于上地殼比值（～37），可見該花崗巖與上地殼關(guān)系不大[8]。

3? 討論

3.1? 巖石成因類型

喀拉夏特南侵入巖體具低的K2O（0.04%～0.21%）和Rb（0.5×10-6～3.84×10-6）含量及非常低的K2O/Na2O（0.007～0.042）、Rb/Sr（0.005～0.030）比值，高的K/Rb比值（264～1 037），這與大洋斜長花崗巖主要巖石地球化學(xué)指標(biāo)一致[11]。在SiO2-K2O圖解中，樣品基本落入大洋斜長花崗巖范圍（圖4-a）[12]，? ? ? ? ? ? 在SiO2/Al2O3-A/CNK圖解中（圖4-b），位于典型大洋斜長花崗巖區(qū)域附近[13]。因此，卡拉麥里地區(qū)發(fā)育的斜長花崗巖與典型的大洋斜長花崗巖具親緣性。

Brophy通過對(duì)大洋酸性巖石的地球化學(xué)成因模式的總結(jié)[14]，發(fā)現(xiàn)由結(jié)晶分異形成的酸性巖漿SiO2含量均與La或Yb含量呈正相關(guān)性，而鎂鐵質(zhì)巖石含水部分熔融時(shí)SiO2含量與之無相關(guān)性或呈負(fù)相關(guān)性，在 La與SiO2關(guān)系圖中（圖5-a），斜長花崗巖SiO2與 La之間無相關(guān)性，且在Rb/La-Rb圖解中，樣品呈左傾分布（圖5-b），均與結(jié)晶分異演化趨勢(shì)不同，說明這些斜長花崗巖不可能是玄武巖巖漿直接結(jié)晶分異的產(chǎn)物，但均明顯與部分熔融的演化趨勢(shì)一致，因此可能與鎂鐵質(zhì)巖石部分熔融成因有關(guān)。

此外，不同成因的大洋斜長花崗巖中 TiO2含量與其形成過程中的氧逸度和溫度有密切聯(lián)系，TiO2含量可作為鑒別大洋斜長花崗巖不同成因過程的因子，蘇吉泉東斜長花崗巖體的TiO2含量較低（0.16%～0.21%），并在實(shí)驗(yàn)熔體SiO2-TiO2關(guān)系圖中? ?（圖6-a），樣品均落入含水條件下輝長巖部分熔融范圍[16]，TiO2含量明顯低于玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶分異和巖漿不混熔的底線，這種特征通常被認(rèn)為是鎂鐵質(zhì)洋殼部分熔融的指示。

卡拉麥里增生混雜巖帶洋中脊型玄武巖以拉斑玄武系列為主，其稀土元素的球粒隕石分布曲線與拉斑玄武巖源巖一致，與蘇吉泉東斜長花崗巖的分布曲線模式十分吻合（圖6-b）[17]。因此，蘇吉泉東斜長花崗巖帶可能是與之緊密共生的卡拉麥里增生混雜巖帶拉斑質(zhì)玄武巖部分熔融所形成的產(chǎn)物。

根據(jù)熔融實(shí)驗(yàn)，當(dāng)壓力小于等于1.6 GPa時(shí)，熔體的Al2O3含量低于15%;當(dāng)壓力大于1.6 GPa時(shí)，熔體的Al2O3大于15%。該斜長花崗巖體的Al2O3含量明顯較低（10.16%～12.97%），說明巖漿形成時(shí)的壓力較低[17，18]。如上所述，蘇吉泉東斜長花崗巖帶具低Sr高Yb的地球化學(xué)特征，是拉斑玄武巖在低壓低溫條件下的部分熔融，部分熔融的殘留相應(yīng)為斜長石+角閃石±斜方輝石±鈦鐵礦（無石榴石）。

3.2? 構(gòu)造背景

不同的不相容元素在與洋殼/大洋沉積物俯沖有關(guān)的流體和在洋盆沉積物部分熔融過程中的元素遷移特性是不同的，如在俯沖流體中Ba元素活動(dòng)性較高，Th元素活動(dòng)性較弱，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致高的Ba/Th比值，而在洋盆沉積物部分熔融過程中Th和Ba元素的活動(dòng)性則相反，據(jù)此可判斷俯沖消減作用對(duì)巖漿形成的影響程度。在Th-Ba/Th圖解中（圖7-a）[19]，斜長花崗巖演化位于洋盆沉積物部分熔融的演化趨勢(shì)線上，明顯與俯沖流體作用趨勢(shì)不同。

蘇吉泉東斜長花崗巖帶與大洋中脊斜長花崗巖的地球化學(xué)特征相似，在Nb-Y構(gòu)造判別圖解中? ?（圖7-b）[20]，該斜長花崗巖樣品也基本位于大洋中脊環(huán)境附近，主體位于火山弧花崗巖區(qū)。蘇吉泉東斜長花崗巖相較于洋中脊花崗巖具Nb、Ta負(fù)異常，以及低的Zr含量99.0×10-6～135.5×10-6，洋中脊斜長花崗巖一般大于500×10-6，顯示弧后盆地巖漿巖的地球化學(xué)特征[21]。蘇吉泉東斜長花崗巖明顯受大洋沉積物影響，這與該地區(qū)斜長花崗巖的巖漿形成過程中存在洋盆沉積物部分熔融的環(huán)境吻合，也與其源巖卡拉麥里增生混雜巖帶中發(fā)育砂巖、泥質(zhì)粉砂巖的地質(zhì)事實(shí)一致，同時(shí)解釋了該斜長花崗帶巖相對(duì)洋中脊花崗巖具高的K、Rb含量的原因。

綜合區(qū)域資料，初步認(rèn)為該斜長花崗巖帶是在弧后盆地的伸展裂解環(huán)境下新生鎂鐵質(zhì)洋殼夾雜著盆地沉積物發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物。

4? 地質(zhì)意義

卡拉麥里蛇綠混雜巖帶玄武巖鋯石U-Pb年齡為399.4 Ma，獲得輝長巖年齡398.5 Ma（項(xiàng)目待發(fā)數(shù)據(jù)），均說明卡拉麥里增生混雜巖帶的形成時(shí)代不晚于早泥盆世，從硅質(zhì)巖中獲得的放射蟲化石表明，蛇綠巖形成的晚期年齡是晚泥盆世法門期—早石炭世杜內(nèi)期[22]，對(duì)應(yīng)的同位素年齡約367～350 Ma。新疆第一區(qū)調(diào)隊(duì)在1∶5萬闞爾甫托浪格六幅區(qū)調(diào)中獲得該巖體鋯石U-Pb年齡為（348.7±7.4） Ma，與聶曉勇等研究卡拉麥里地區(qū)清水東斜長花崗巖巖體具相同的時(shí)代及成因特征[4]，說明蘇吉泉東斜長花崗巖是處于早石炭世后碰撞背景下的一次構(gòu)造-熱事件產(chǎn)物，而非蛇綠巖中的淺色巖。

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