新疆東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)綠石溝早石炭世巖體中基性巖墻群成因及其構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景

張建軍，童 英，王 濤, 2，黃 偉，趙建新，侯繼堯

(1. 自然資源部深地動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 中國地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)研究所， 北京 100037； 2. 北京離子探針中心， 北京 100037)

作為一種特殊產(chǎn)狀的巖漿巖，基性巖墻對(duì)探討巖石圈伸展過程、時(shí)空演化及深部動(dòng)力學(xué)等具有重要意義，它的巖石類型、巖石組合、產(chǎn)狀和規(guī)模、時(shí)空分布特征、巖漿來源、侵位方式等蘊(yùn)含著豐富的有關(guān)其產(chǎn)出構(gòu)造背景、深部源區(qū)及成巖過程等方面的信息(Parketal., 1995； Ernstetal., 1995； Hou, 2012)?；詭r墻群是同一巖漿事件中侵位的一系列巖墻的組合，是地殼伸展體制下深源(地?；蛳碌貧?巖漿淺部就位的產(chǎn)物。鎂鐵質(zhì)巖墻群常被認(rèn)為是巖石圈(或地殼)伸展的標(biāo)志(Ernstetal., 1995； Hanskietal., 2006； Goldberg, 2010； Hou, 2012； Chenetal., 2014)，也是探討深部地幔性質(zhì)、殼幔相互作用及深部動(dòng)力學(xué)的紐帶(Halls, 1982； Yinetal., 2015)。

形成于造山帶中的鎂鐵質(zhì)巖墻群通常被認(rèn)為處于造山后伸展環(huán)境和與弧后拉張有關(guān)的俯沖環(huán)境等(李宏博等， 2012； Torkian, 2019)。對(duì)鎂鐵質(zhì)巖墻群的研究，不僅可以提高對(duì)地幔屬性的認(rèn)識(shí)，而且能夠限定造山帶構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換時(shí)間，對(duì)恢復(fù)古構(gòu)造環(huán)境有著至關(guān)重要的作用，因而對(duì)造山帶中發(fā)育的鎂鐵質(zhì)巖墻群成因深入研究十分重要。

中亞造山帶常被認(rèn)為是顯生宙全球最大的增生型造山帶和陸殼生長區(qū)，其形成和演化過程中隨古亞洲洋(約1.0 Ga～250 Ma)洋盆閉合、板塊匯聚、陸內(nèi)造山和/或伴有地幔柱驅(qū)動(dòng)等，均有大量地幔物質(zhì)注入大陸地殼中，導(dǎo)致了顯著的陸殼生長(Jahnetal.， 2000； Jahn， 2004； Hongetal., 2004； Kovalenkoetal., 2004； Windleyetal., 2007； Xiaoetal., 2015； Yangetal., 2017； Tangetal., 2017)。但也有觀點(diǎn)認(rèn)為，由于中亞造山帶中的很多塊體均具有古老的前寒武紀(jì)基底(Demouxetal., 2009； Zhouetal., 2018)，故顯生宙時(shí)期的巖漿作用多表現(xiàn)為古老物質(zhì)的再循環(huán)，顯生宙地殼生長量是被高估了，形成的新生陸殼可能占很少的一部分(Kr?neretal., 2014， 2017)?？梢?，有關(guān)中亞造山帶地殼生長問題仍未得到圓滿解決，其中一個(gè)重要原因是由于中亞造山帶復(fù)雜的構(gòu)造演化和強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)疊加，一定程度上限制了人們對(duì)中亞造山帶引起地殼生長的地幔物質(zhì)貢獻(xiàn)量和其加入到地殼中的方式及地球動(dòng)力學(xué)背景認(rèn)識(shí)。值得注意的是，石炭紀(jì)—二疊紀(jì)是中亞造山帶演化和成礦作用的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，發(fā)育了大量的巖漿巖(以花崗質(zhì)巖石大量產(chǎn)出，較少分布的基性、超基性巖為特征)和大量的與巖漿有關(guān)的金屬礦產(chǎn)，但對(duì)這一關(guān)鍵時(shí)期的地球動(dòng)力學(xué)背景仍然存在爭(zhēng)議(Xuetal., 2013； Lietal., 2015； Liangetal., 2016； Liuetal., 2017； Luoetal., 2017a， 2017b； Maoetal., 2017； Huangetal., 2018； Walietal., 2018)。

新疆東準(zhǔn)噶爾地區(qū)位于阿爾泰、準(zhǔn)噶爾和東天山等構(gòu)造單元的結(jié)合部位，是研究中亞造山帶石炭-二疊紀(jì)期間構(gòu)造演化的關(guān)鍵地區(qū)。侵入到東準(zhǔn)噶爾地區(qū)古生代花崗質(zhì)巖石中的中基性巖墻為研究深部源區(qū)物質(zhì)組成(特別是幔源物質(zhì)貢獻(xiàn))和構(gòu)造背景等提供了難得的機(jī)會(huì)。值得注意的是，東準(zhǔn)噶爾東段的瓊河壩地區(qū)也發(fā)育大量的中基性巖墻(馮乾文等， 2015)。瓊河壩地區(qū)近年來因發(fā)現(xiàn)了豐富的金屬礦床(嚴(yán)加永等， 2017； Wanetal., 2017)，如斑巖型銅礦(蒙西銅礦、瓊河壩銅礦、桑南銅礦、銅華嶺銅礦、爾賽銅礦)和矽卡巖型鐵、銅礦(寶山鐵礦、灰西溝鐵礦、瓊河壩鐵礦、綠石溝銅礦、拉伊克勒克銅鐵礦)，得到人們的廣泛關(guān)注。前人對(duì)瓊河壩地區(qū)的花崗巖、火山巖及含礦巖石做了大量研究(杜世俊等， 2010； 汪傳勝等， 2010； 張永等， 2010； Juetal., 2012； Suetal., 2012； 李瑋等， 2012； 毛翔等， 2012； Liuetal., 2013)。然而，瓊河壩發(fā)現(xiàn)的中基性巖墻群的研究還很薄弱，其形成時(shí)限、成因機(jī)制及形成構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景仍不很清楚。

本文對(duì)東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)侵入綠石溝巖體花崗巖中的暗色巖墻群進(jìn)行了遙感衛(wèi)星影像解譯、巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)、年代學(xué)和鋯石Hf-O同位素等方面的詳細(xì)研究，以期厘定瓊河壩地區(qū)巖墻群的形成時(shí)代、物質(zhì)源區(qū)、成因，為探討東準(zhǔn)噶爾乃至中亞地區(qū)古生代的巖石圈地幔性質(zhì)及其深部動(dòng)力學(xué)環(huán)境提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

瓊河壩地區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地以東中蒙邊界處，構(gòu)造上屬于古生代野馬泉-瓊河壩島弧帶，其南北兩側(cè)分別為卡拉麥里和阿爾曼太蛇綠巖帶(圖1a)。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈，古生代中酸性侵入巖廣泛分布，巖石類型主要有花崗巖、花崗閃長巖、閃長巖等，呈巖株、巖基狀產(chǎn)出。除此之外，侵入體中還密集分布一些中基性巖墻，如閃長玢巖、輝綠(玢)巖脈和輝長巖脈，多數(shù)沿北西向和北東向分布，與兩組斷層方向大體一致。

綠石溝巖體在瓊河壩大溝以西(圖1b)，位于哈密市伊吾縣淖毛湖鎮(zhèn)以北35 km處，呈巖基狀產(chǎn)出，出露面積為35 km2。巖體周圍出露的地層主要有中上奧陶統(tǒng)荒草坡群(O2-3H)含化石的火山碎屑巖；下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組(D2t)濱海、淺海相-海陸交互相火山巖建造，卓木巴斯套組(D1zh)海相碎屑巖、灰?guī)r、大理巖；下石炭統(tǒng)黑山頭組(C1h)濱海、淺海相碎屑巖和中性火山巖，巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)火山-沉積巖；第三系葡萄溝組(N2p)橙黃色粉砂巖及第四系(Q)。綠石溝巖體侵入圍巖為中泥盆統(tǒng)北塔山組和下石炭統(tǒng)黑山頭組和泥盆紀(jì)花崗巖(圖1b)。綠石溝巖體由黑云母石英二長巖、黑云母花崗閃長巖、黑云母二長花崗巖等多種巖石類型組成，其中石英二長巖是主體，其形成時(shí)代為石炭紀(jì)354～346 Ma(趙建新等， 2017)。綠石溝巖體內(nèi)部發(fā)育多條NW向斷裂(圖1b)。

2 巖墻的空間分布及巖石學(xué)特征

瓊河壩地區(qū)石炭紀(jì)綠石溝巖體花崗巖中發(fā)育大量中基性巖墻，高分辨率遙感影像精細(xì)目視解譯出了約110條巖墻片段(圖1b)，它們的走向主要為N、NE走向，其中N走向的數(shù)量最多，主要分布在綠石溝銅礦以西。在綠石溝巖體開展1∶10 000野外地質(zhì)填圖過程中，發(fā)現(xiàn)大量密集分布的暗色巖墻，它們走向不同，局部部分與其他走向的巖墻呈“X”形交叉(圖2)，巖墻寬窄不一，寬度變化約為2 m到15 m，長數(shù)百米到數(shù)千米不等。各個(gè)走向上的巖墻巖性多樣，在礦物組合上很大不同。筆者識(shí)別出有閃長玢巖和輝綠玢巖兩種不同巖石類型侵入在綠石溝巖體中(圖2)。

第1種是閃長玢巖，呈淺灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，走向85°，脈寬一般為0.5～3 m，長度多為20～200 m，最長的約為1.5 km。斑晶主要礦物為斜長石、角閃石，有少量黑云母(圖3a、3b)，副礦物見磁鐵礦和鋯石。長石斑晶粒徑0.2～1 mm，自形-半自形板狀，有的包裹磁鐵礦。角閃石主要存在基質(zhì)中，呈菱形或短柱狀，單偏光下多呈綠色-淺綠色。

第2種為輝綠玢巖，主要為南北向展布(走向?yàn)?°、10°、15°等)，在綠石溝巖體中出露很多，規(guī)模較大，其寬度多為半米，長約數(shù)十米到數(shù)百米不等。輝綠玢巖呈深灰色，具有典型的斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為變余輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶約20%，成分主要是斜長石、輝石、少量角閃石。斜長石斑晶呈自形-半自形板狀，基質(zhì)粒徑一般為0.1～0.8 mm，斜長石約占55%，呈短片狀，板狀，輝石占20%左右，大小為1～2 mm。可見大量暗色礦物，副礦物為磁鐵礦、黃鐵礦、鋯石等。基質(zhì)成分同斑晶基本相同，為微晶結(jié)構(gòu)，基質(zhì)主要由他形的長石和輝石組成。輝石或磁鐵礦等充填在斜長石搭成的格架中，構(gòu)成輝綠結(jié)構(gòu)或間粒結(jié)構(gòu)(圖3c、3d)。

圖 1 新疆東準(zhǔn)噶爾地區(qū)大地構(gòu)造位置、地質(zhì)簡圖(a， 據(jù)Zhang et al., 2017)及瓊河壩地區(qū)綠石溝巖體地質(zhì)圖(b， 據(jù)新疆地礦局第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)， 2009(1)新疆地礦局第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì). 2009. 新疆伊吾縣綠石溝銅礦區(qū)一帶區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖L46E024021(1∶50 000).和趙建新等， 2017)

圖 2 瓊河壩地區(qū)綠石溝巖體中基性巖墻的野外地質(zhì)特征及樣品手標(biāo)本照片

圖 3 閃長玢巖(a、b)和輝綠玢巖(c～f)巖墻的巖相學(xué)特征

3 樣品概況及測(cè)試方法

本文對(duì)侵入到綠石溝巖體中的7條代表性新鮮暗色巖墻進(jìn)行了樣品采集，采樣位置見圖1。對(duì)選取的閃長玢巖樣品H7-6-26-1.1進(jìn)行了LA-ICP MS鋯石U-Pb 定年和全巖地球化學(xué)分析，對(duì)輝綠玢巖樣品H7-6-26-1.2進(jìn)行了鋯石SHRIMP定年、O同位素和Hf同位素分析、礦物電子探針分析和全巖地球化學(xué)分析，同時(shí)對(duì)另外5個(gè)輝綠玢巖樣品進(jìn)行了全巖地球化學(xué)分析。

3.1 LA-ICP MS鋯石U-Pb定年

使用常規(guī)的重液浮選和電磁分離方法挑選出鋯石顆粒，隨后在雙目鏡下根據(jù)顏色、自形程度、形態(tài)學(xué)和透明度等特征進(jìn)行初步分類，并挑選出具有代表性的鋯石，將其粘貼在環(huán)氧樹脂表面。固結(jié)后拋磨，使鋯石內(nèi)部充分暴露，然后進(jìn)行反射光、透射光和陰極發(fā)光顯微照相，觀察分析后，排除多裂紋、多包裹體和拋光不清晰的鋯石，選擇具有代表性的鋯石進(jìn)行測(cè)試。

閃長玢巖樣品H7-6-26-1.1的鋯石U-Pb年代學(xué)分析在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室完成。所用質(zhì)譜儀型號(hào)為Agilent7700x及配套的GeolasPro激光剝蝕系統(tǒng)，采用激光束斑直徑為35 μm，激光能量密度為13～14 J/cm2，激光頻率為9 Hz。激光取樣過程采用20 s的背景采集時(shí)間、40 s的剝蝕取樣時(shí)間和10 s的樣品池沖洗時(shí)間，剝落的樣品由高純氦氣(1.100 L/min)帶入ICP-MS；同位素204Pb、206Pb、208Pb和232Th采用20 ms，238U采用10 ms，207Pb采用30 ms的積分時(shí)間；采用鋯石標(biāo)樣91500作為外標(biāo)進(jìn)行U-Pb同位素分餾效應(yīng)和質(zhì)量歧視的校正計(jì)算，采用Plesovice鋯石標(biāo)樣作為監(jiān)控盲樣來監(jiān)視測(cè)試過程的穩(wěn)定性，保證每5個(gè)樣品點(diǎn)至少插一組標(biāo)樣。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用Glitter計(jì)算程序計(jì)算鋯石的同位素比值和元素含量；應(yīng)用Isoplot 4.15計(jì)算程序?qū)︿喪瘶悠返?06Pb/238U、207Pb/235U年齡在諧和圖上進(jìn)行投圖，并計(jì)算206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值。

3.2 鋯石SHRIMP測(cè)年及鋯石O同位素

輝綠玢巖樣品H7-6-26-1.2鋯石的反射光、透射光和陰極發(fā)光顯微照相在北京離子探針中心實(shí)驗(yàn)室完成，SHRIMP 鋯石U-Th-Pb分析在北京離子探針中心SHRIMP-Ⅱ上完成，詳細(xì)分析流程及原理見宋彪等(2002)。鋯石O同位素分析在北京離子探針中心多接收二次離子質(zhì)譜(SHRIMPⅡe-MC)上完成。在對(duì)鋯石進(jìn)行氧同位素測(cè)試之前，對(duì)已進(jìn)行過年齡測(cè)試的靶進(jìn)行拋光和鍍金等處理。鋯石氧同位素原位測(cè)試分析點(diǎn)與SHRIMP U-Pb年齡測(cè)試點(diǎn)位置相同，以保證測(cè)得的氧同位素值與年齡值對(duì)應(yīng)。詳細(xì)的分析流程介紹見Ickert等(2008)和董春艷等(2016)。

3.3 Lu-Hf同位素測(cè)定

鋯石Lu-Hf同位素測(cè)試工作在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。關(guān)于實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)過程的詳細(xì)介紹見侯可軍等(2007)和Wu 等(2006)。實(shí)驗(yàn)過程中的激光束斑直徑為55 μm。為消除176Lu 和176Yb 對(duì)176Hf測(cè)定的干擾，實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)176Lu/175Lu=0.026 58以及176Yb/173Yb =0.796 218。此外，為了校正儀器導(dǎo)致的測(cè)試偏差，根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)程，Yb同位素比值依照172Yb/173Yb=1.352 74進(jìn)行校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1(Moreletal., 2008)被選用為實(shí)驗(yàn)的標(biāo)樣，得到GJ-1的176Hf/177Hf 值為0.282 013±0.000 08(2σ,n=18)。該結(jié)果與Elhlou等(2006)實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的176Hf/177Hf值(0.282 013±0.000 019， 2σ)在誤差范圍內(nèi)基本一致。

在進(jìn)行鋯石Lu-Hf同位素成分計(jì)算時(shí)，176Lu的衰變常數(shù)采用1.865×10-11/a(Schereretal.， 2001)，εHf(t)值的計(jì)算采用Bouvier等(2008)推薦的球粒隕石Hf同位素值：176Lu/177Hf =0.033 2，176Hf/177Hf=0.282 772。Hf模式年齡采用現(xiàn)代虧損地幔的(176Hf /177Hf)DM值0.283 25和(176Lu/177Hf)DM值0.038 4(Griffinetal.， 2000)、平均地殼的(176Lu/177Hf)C值0.012 5(Chauveletal., 2014)進(jìn)行計(jì)算。

3.4 全巖主量元素和微量元素含量分析

樣品的全巖主量、微量元素地球化學(xué)分析測(cè)試在加拿大ACME實(shí)驗(yàn)室完成。詳細(xì)的樣品處理和分析方法為： 準(zhǔn)確稱取0.20 g粉末樣品，將其與1.50 g LiBO2助熔劑放置于石墨坩堝內(nèi)進(jìn)行充分混合。將樣品、助熔劑的混合物于馬弗爐上在1 050℃的溫度下加熱15 min。提取熔融后的混合物，倒入100 mL由去離子水和ACS級(jí)純度硝酸配置的5%濃度的HNO3中。搖晃溶液2 h使其充分溶解，取其一部分置入聚丙烯分析管內(nèi)。將標(biāo)定標(biāo)樣、檢驗(yàn)標(biāo)樣和本底空白樣加入樣品序列。通過電感耦合等離子光譜分析(ICP-AES)進(jìn)行主要氧化物和Ba、Sc、Cu、Zn和Ni含量的分析。在ICP-MS上進(jìn)行其它微量元素以及稀土元素含量的分析。對(duì)于貴金屬的分析，另外單獨(dú)選取0.50 g樣品，置于3 mL高溫的(95℃)王水中進(jìn)行溶解，通過ICP-MS進(jìn)行貴金屬分析。主要氧化物、微量元素和稀土元素的檢測(cè)限分別為0.01%～0.1%、0.1×10-6～10×10-6和0.01×10-6～0.5×10-6。詳細(xì)的分析方法與ACME中LF202組的流程相同，所有分析偏差均優(yōu)于±3%。

3.5 礦物電子探針實(shí)驗(yàn)室分析

礦物電子探針分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所完成。儀器型號(hào)為JXA-8230，加速電壓為15 kV，工作電流為20 nA，束斑直徑統(tǒng)一為5 μm，用天然礦物樣品和PAP校正處理程序進(jìn)行儀器標(biāo)定和數(shù)據(jù)校正。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果

綠石溝巖體中閃長玢巖樣品H7-6-26-1.1的鋯石晶型完好，多呈短柱狀或長柱狀，鋯石顆粒的長軸多在90～290 μm之間，長寬比變化范圍為1∶1～4∶1。CL圖像上顯示所有的鋯石邊部都發(fā)育巖漿震蕩環(huán)帶(圖4)，表明它們都是巖漿成因鋯石。在分析結(jié)果中(表1)，基本上鋯石的Th/U值均大于0.4，也說明了鋯石的巖漿成因。樣品H7-6-26-1.1中的28顆鋯石的測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)都落在鋯石U-Pb年齡諧和曲線上，它們的206Pb/238U年齡位于350～340 Ma之間(圖5a)，28個(gè)點(diǎn)年齡的加權(quán)平均值為346±1 Ma(MSWD=1.4)，代表了閃長玢巖侵位年齡。

表 1 綠石溝巖體閃長玢巖巖墻的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡結(jié)果

表 2 綠石溝巖體輝綠玢巖巖墻的鋯石SHRIMP U-Pb年齡和鋯石O同位素結(jié)果

注： Pbc代表普通鉛， *代表放射性Pb。

圖 4 綠石溝巖體中基性巖墻樣品鋯石CL圖及各測(cè)試點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)

樣品H7-6-26-1.2的鋯石SHRIMP年齡和氧同位素結(jié)果見表2。輝綠玢巖樣品H7-6-26-1.2的鋯石晶型基本都很完整，鋯石顆粒較小，多為約80～160 μm。CL圖像上，大部分鋯石發(fā)育發(fā)光強(qiáng)弱不同的晶域，其中發(fā)光弱的晶域顯示出較明顯的環(huán)狀或帶狀韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)，而發(fā)光較強(qiáng)的晶域則無明顯環(huán)帶，并以不規(guī)則“補(bǔ)丁”狀出現(xiàn)(圖4)，與基性巖漿巖鋯石特征相符(吳元保等， 2004)。對(duì)輝綠玢巖樣品H7-6-26-1.2中測(cè)試的17顆鋯石進(jìn)行了SHRIMP定年，除了1顆鋯石(測(cè)試點(diǎn)14.1，不諧和度遠(yuǎn)大于10%，有強(qiáng)烈鉛丟失)之外，所有測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)基本都得到了諧和的年齡投點(diǎn)(圖5b)。Th/U值為0.41～1.08，具有巖漿鋯石的Th/U值特征。有4顆年齡稍老，206Pb/238U年齡分別為474、405、387和379 Ma(圖4、圖5b)，可能為捕獲鋯石；有1顆鋯石相對(duì)年輕，206Pb/238U年齡為332 Ma(圖5b)。其他11顆粒鋯石的206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為355±5 Ma(MSWD = 1.3)。

圖 5 綠石溝巖體中閃長玢巖鋯石的LA-ICP-MS (a)和輝綠玢巖鋯石的SHRIMP (b)年齡諧和圖

4.2 鋯石O同位素

輝綠玢巖樣品(H7-6-26-1.2)鋯石氧同位素分析結(jié)果和相關(guān)信息總結(jié)見表2和圖4、圖6。

該樣品絕大多數(shù)鋯石獲得的O同位素結(jié)果都可代表其原有本身的氧同位素組成(測(cè)試點(diǎn)10除外，有明顯鉛丟失)。輝綠玢巖樣品的鋯石δ18O值變化范圍為4.41‰～10.21‰。其中，年齡為474、405和355 Ma的3顆鋯石具有較明顯的殼源鋯石δ18O值，分別為10.21‰、6.04‰和6.41‰。其它鋯石的氧同位素組成與地幔結(jié)晶出來的巖漿鋯石類似或δ18O值稍高一些(圖6a)，表明它們是從熔融母巖受外生作用影響不大的巖漿中結(jié)晶出來的。

4.3 鋯石Lu-Hf同位素

輝綠巖樣品H7-6-26-1.2中這些鋯石顆粒的176Lu/177Hf值分別分布在0.000 602到0.003 834之間(表3)，說明放射性成因的Hf含量很低。它們的鋯石176Hf/177Hf值分布范圍為0.282 853至0.283 021，相應(yīng)的εHf(t)值為+10.2至+15.4(按t=各測(cè)試點(diǎn)年齡計(jì)算)，相應(yīng)的一階段Hf同位素模式年齡為0.35～0.58 Ga，二階段Hf模式年齡為0.35～0.67 Ga(圖6c)，fLu/Hf平均值為-0.95。

4.4 全巖地球化學(xué)特征

閃長玢巖和輝綠玢巖巖墻樣品的主量、微量及稀土元素分析測(cè)試結(jié)果見表4。綠石溝巖體閃長玢巖巖墻的SiO2元素含量較高(58.06%),全堿(Na2O+K2O)含量為5.95%,MgO含量為5.04%,為高鉀鈣堿性,準(zhǔn)鋁質(zhì)系列巖石，在TAS圖解上落在閃長巖區(qū)域(圖7)。總體而言，閃長玢巖脈在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖解中相對(duì)富集大離子親石元素包括K、Rb、Ba、Sr等，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素如Nb、Ti等的特征。Sr、Ba含量高，分別為579.5 × 10-6和791 × 10-6。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解(圖8)中，該樣品輕重稀土元素分餾較明顯，為右傾型，并具有較明顯的Eu的負(fù)異常。結(jié)合Sr的正異常特征，指示閃長玢巖在形成過程中有斜長石的結(jié)晶作用。

圖 6 綠石溝巖體輝綠玢巖巖墻樣品(H7-6-26-1.2)的鋯石δ18O-年齡(a)、δ18O-εHf(t)(b)和εHf(t)-年齡(c)變化圖解

H7-6-26-1.2t/Ma176Yb/177Hf176Lu/177Hf176Hf/177Hf2σ(176Hf/177Hf)iεHf(0)εHf(t)tDM1/MatDM2/MafLu/Hf13450.0283020.0006560.2829330.0000230.282929095.7113.15448494-0.9823540.0321570.0007490.2829030.0000210.282897944.6312.25492554-0.9834050.0253090.0006020.2829100.0000230.282904994.8613.63480515-0.9843600.0317460.0007620.2829650.0000230.282960086.8314.58404424-0.9853530.0351310.0008470.2829910.0000250.282985797.7615.34368374-0.9773530.0377050.0009110.2829180.0000230.282911805.1612.72473526-0.9783670.0360610.0009830.2829000.0000200.282892964.5212.36499558-0.9793320.1020350.0032120.2830210.0000260.283001108.8115.41347353-0.90113870.0573990.0014470.2829550.0000230.282944666.4814.63426442-0.96123640.1151180.0038340.2829210.0000260.282895275.2812.37507555-0.88133790.0751790.0024950.2828680.0000300.282849853.3811.10568640-0.92143430.0424760.0010740.2829720.0000240.282965237.0814.39397421-0.97153470.0644730.0020000.2829630.0000210.28295006.7513.94421451-0.94163550.0838810.0020130.2828530.0000270.282839222.8510.19582674-0.94173540.1346150.0035050.2829630.0000250.282939956.7613.73438468-0.89

表 4 綠石溝巖體巖墻樣品主量元素(wB/%)與微量元素(wB/10-6)含量

注：tZr為計(jì)算的全巖鋯飽和溫度結(jié)果。

輝綠玢巖的SiO2元素含量為46.34%～50.35%，全堿(Na2O+K2O)含量為3.41%～4.82%，在K2O-SiO2上大多數(shù)樣品為鈣堿性系列(圖7)，僅其中一個(gè)輝綠玢巖樣品(H7-6-19-13.1)落在鉀玄系列范圍。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖解中相對(duì)富集大離子親石元素包括K、Rb、Ba、Sr等，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素如Nb、Ti等的特征。Sr/Y值為35.1～47.3，Sr的含量高528.3×10-6～803.9 × 10-6，Ni含量8.9× 10-6～21.3 × 10-6，Cu 含量高為92.9× 10-6～167.9 × 10-6。樣品的稀土元素總量較高，在稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解上為右傾型曲線，輕重稀土元素分餾不明顯，無明顯的Eu異常(圖7)。

4.5 輝綠玢巖巖墻的礦物化學(xué)特征

4.5.1 斜長石

對(duì)輝綠玢巖巖墻中斑晶的斜長石進(jìn)行了電子探針測(cè)試，斜長石的電子探針測(cè)試結(jié)果見表5。斜長石的SiO2含量為57.98%～67.06%，A2O3含量為22.14%～23.72%，CaO含量2.10%～5.84%。An值變化范圍為11.01～32.42，主要為更長石和中長石(圖9a)。

4.5.2 角閃石

輝綠玢巖巖墻的角閃石電子探針數(shù)據(jù)結(jié)果列于表6。所測(cè)角閃石的成分含量比較穩(wěn)定，SiO2含量為49.04%～54.45%，A2O3含量為2.84%～27.54%。在角閃石成分分類圖解中，所有的角閃石都屬于鈣族角閃石亞族，(Ca+Na)B變化于1.32～3.31之間，CaB>1.5, NaB介于0.06～1.51之間，表明角閃石均屬于鈣質(zhì)角閃石(Leakeetal., 1997)，落在鐵淺閃石和淺閃石區(qū)域(圖9b)。

4.5.3 輝石

輝石電子探針數(shù)據(jù)被列于表7。輝綠玢巖巖墻中的輝石的SiO2含量為 47.07%～48.52%, 其端員組成Wo=44.9～45.6, En=41.5～43.1, Fs=12.0～12.9。在輝石分類圖解上，都在透輝石區(qū)域(圖9c)。

圖 8 綠石溝巖體巖墻樣品的微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(a)和稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(b)

表 5 綠石溝巖體輝綠玢巖巖墻斜長石電子探針結(jié)果 wB/%

5 討論

5.1 巖墻形成時(shí)代

瓊河壩地區(qū)的中酸性侵入巖前人已做了年代學(xué)工作，但其中發(fā)育的中基性巖墻仍缺乏高精度的定年數(shù)據(jù)約束。馮乾文等(2015)對(duì)東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)和爾賽巖體中的暗色巖墻群進(jìn)行了詳細(xì)研究，通過巖墻侵入地層的時(shí)代和巖墻間的切割關(guān)系，限定了和爾賽巖體中巖墻群的形成時(shí)代為晚泥盆世—早石炭世。而在和爾賽巖體西北方的綠石溝巖體中的暗色巖墻，也仍未有發(fā)表的高精度測(cè)年數(shù)據(jù)。綠石溝巖體花崗巖的鋯石LA-ICP-MS定年顯示其形成于石炭紀(jì)的354±1 Ma～346±2 Ma(圖1b， 趙建新等， 2017)，因而，從與地層和巖漿巖的接觸關(guān)系看(它們侵入到石炭系和石炭紀(jì)綠石溝巖體花崗巖中)，侵入到綠石溝巖體中的這些巖墻可能的形成時(shí)代應(yīng)晚于354～346 Ma。

在詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，本文對(duì)侵入的綠石溝花崗巖中的兩種類型巖墻進(jìn)行了鋯石年代學(xué)研究，對(duì)閃長玢巖樣品鋯石進(jìn)行了LA-ICP MS測(cè)年，對(duì)顆粒較小、挑出粒數(shù)少的輝綠玢巖樣品鋯石開展了SHRIMP定年。鋯石成因研究是判斷鋯石年齡意義的基礎(chǔ)，侯貴廷等(2005)提出基性巖墻群的鋯石地質(zhì)定年會(huì)存在一些問題，如基性巖原生鋯石少，并且由于花崗巖體中暗色巖墻時(shí)代測(cè)定可能受到“圍巖捕獲鋯石”問題的困擾，不能簡單地以一組數(shù)據(jù)的加權(quán)平均年齡為準(zhǔn)，樣品中最年輕鋯石也可能代表侵位年齡(宋彪等， 2008， 2015)。從鋯石的特征看，可以基本確定閃長玢巖巖墻(H7-6-26-1.1)中所分析的鋯石都是巖漿成因鋯石，其LA-ICP-MS 鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡346±1 Ma，可以代表閃長玢巖巖墻的結(jié)晶時(shí)代。

圖 9 綠石溝巖體中輝綠玢巖巖墻的斜長石(a, 據(jù)Parsons，2010)、角閃石(b, 據(jù)Leak et al., 1997)和輝石(c, 據(jù)Morimoto， 1988)礦物成分分類

表 6 綠石溝巖體輝綠玢巖巖墻中角閃石電子探針結(jié)果 wB/%

注： 角閃石溫度、壓力、氧逸度等計(jì)算結(jié)果依據(jù)Ridolfi等(2010)、利用Geo-fO2軟件(Lietal., 2019)計(jì)算得出；其中，*標(biāo)識(shí)的角閃石電子探針數(shù)據(jù)(H7-6-26-1.2-1-2)計(jì)算出的溫壓等數(shù)據(jù)存在異常，可能與角閃石發(fā)生部分蝕變有關(guān)，該數(shù)據(jù)在討論中舍棄。

表 7 綠石溝巖體輝綠玢巖巖墻中輝石主要氧化物含量
(wB/%)及晶體化學(xué)系數(shù)和端員組分

Table 7 Major oxide composition of pyroxene (wB/%) and crystal chemical coefficients and end-member components in diabase porphyrite of Lüshigou pluton

注： 輝石溫壓計(jì)算結(jié)果根據(jù)Neave and Putirka (2017)。

輝綠玢巖巖墻樣品中的鋯石也顯示出巖漿結(jié)晶鋯石的特征(圖4)，其中11顆鋯石的SHRIMP加權(quán)平均年齡為355±5 Ma(MSWD=1.3)，與綠石溝巖體花崗巖年齡在誤差范圍內(nèi)基本一致或稍老，如果該年齡代表輝綠玢巖巖墻的侵位時(shí)代，顯然與野外關(guān)系不符。而輝綠玢巖樣品(H7-6-26-1.2)測(cè)試點(diǎn)9的鋯石(圖4)，與其他鋯石顆粒相比，鋯石顆粒小，晶形狹長，SHRIMP測(cè)年結(jié)果顯示它具有最年輕鋯石年齡332±6 Ma (和典型的地幔值特征的Hf-O同位素組成，見下文，為巖漿自身結(jié)晶鋯石)，代表輝綠玢巖巖墻的結(jié)晶時(shí)代更合理。這與野外關(guān)系(輝綠玢巖巖墻切穿閃長玢巖)間接地限定輝綠玢巖晚于閃長玢巖巖墻(346±1 Ma)的形成時(shí)代相符合。因而，筆者認(rèn)為綠石溝巖體中輝綠玢巖巖墻的結(jié)晶時(shí)代在約332 Ma，屬早石炭世。

而輝綠玢巖樣品(H7-6-26-1.2)中那些年齡在355±4.7 Ma左右的鋯石(圖4)，如鋯石16.1，具有較明顯的巖漿震蕩環(huán)帶，具有與綠石溝巖體花崗質(zhì)巖石中的鋯石(趙建新等，2017)相同的結(jié)構(gòu)特征，應(yīng)為輝綠巖墻在侵位過程中捕獲的綠石溝巖體中的鋯石。此外，在輝綠玢巖樣品識(shí)別出的年齡更古老的鋯石年齡(474 Ma、405 Ma，圖4、圖5b)，可能為捕獲深部早期巖漿事件的鋯石，這間接支持了前人有關(guān)瓊河壩島弧被認(rèn)為是早古生代島弧(在442 Ma之前就已出現(xiàn)，張永等，2010)的觀點(diǎn)。

5.2 巖石源區(qū)特征

巖墻群通常也被認(rèn)為是巖漿上升運(yùn)移的通道系統(tǒng)，巖墻中基性巖漿在上升侵位過程中可能會(huì)與地殼圍巖發(fā)生不同程度的混染，因而在探討其巖漿源區(qū)特征之前，評(píng)估巖墻圍巖混染的程度是必要的。綠石溝輝綠玢巖巖墻樣品有的Nb/Ta值(7、4.5、10.5、19)和Zr/Hf值(28.7～37.3)與大陸地殼值(大陸地殼Nb/Ta=11， Zr/Hf=33， 據(jù)Taylor and McLennan， 1985)接近，表明巖漿在上升過程中可能受到了一定程度的地殼物質(zhì)混染(Green, 1995； Kalfounetal., 2002)，然而，閃長玢巖和輝綠玢巖巖墻樣品的La/Nb值為5.3和2.7～8.1，遠(yuǎn)低于典型陸殼巖石(>12)，這表明地殼混染程度對(duì)巖石成因影響較小(Lassiter and DePaolo， 1997)。此外, 幔源巖漿常具有較低的Th/Ce(0.02～0.05)和Th/La值(～0.12，Sun and McDonough, 1989), 大陸地殼具有較高的Th/Ce值(約0.15， Taylor and McLennan, 1985)和Th/La值(～0.30，Plank，2005)；而綠石溝巖體輝綠巖巖墻的Th/Ce值(0.03～0.07)和Th/La值(0.07～0.15)與幔源巖漿較接近，同樣說明輝綠玢巖基本未遭受地殼混染，其巖石成因主要受到巖漿源區(qū)組成和部分熔融溫壓條件的控制。

綠石溝巖體閃長玢巖微量元素組成上具有親石元素富集、高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損的特征，稀土元素配分曲線為右傾型，具有Eu負(fù)異常和Sr的正異常特征，與綠石溝巖體花崗巖相似(圖8)，指示閃長玢巖在形成過程中有斜長石的結(jié)晶作用。綠石溝巖體花崗巖的源區(qū)被認(rèn)為是以虧損地幔或新生地殼物質(zhì)為主，其中還可見鎂鐵質(zhì)暗色包體，被認(rèn)為花崗巖形成過程中有幔源物質(zhì)參與(趙建新等， 2017)。閃長玢巖的源區(qū)可能主要為新生玄武質(zhì)下地殼的部分熔融。

綠石溝巖體輝綠玢巖巖墻SiO2含量較低(46.34%～50.35%)，巖石稀土元素配分曲線呈平緩的右傾形式，輕重稀土元素分異不明顯，無明顯的負(fù)Eu異常，表明巖漿分離結(jié)晶的程度并不強(qiáng)，可以近似認(rèn)為輝綠玢巖是巖漿源區(qū)平衡部分熔融的產(chǎn)物。所以，可以根據(jù)輝綠玢巖的巖石地球化學(xué)特征和鋯石Hf-O同位素來示蹤巖漿源區(qū)。

輝綠玢巖中的鋯石εHf(t)-t圖解上，所有數(shù)據(jù)點(diǎn)都落在球粒隕石和虧損地幔之間，它們沿著虧損地幔和0.6 Ga地殼演化線之間分布(圖6c)，它們都具有年輕地殼模式年齡，與前人在東準(zhǔn)噶爾地區(qū)同一個(gè)構(gòu)造單元及鄰區(qū)的基性巖鋯石Hf同位素組成相近。輝綠玢巖中的鋯石氧同位素δ18O=4.41‰～6.00‰，與幔源鋯石值(5.3‰ ± 0.6‰)相一致或稍高一點(diǎn)(圖6a、6b)，表明它們是從熔融母巖漿受外界影響不大的巖漿中結(jié)晶出來的。被認(rèn)為是代表綠石溝輝綠玢巖侵位年齡的巖漿自結(jié)晶鋯石9.1[332±6 Ma，δ18O=5.31‰，εHf(t)值= +15.4]具有該樣品(H7-6-26-1.2)中最高的εHf(t)值(接近虧損地幔線，圖6c)和典型的幔源鋯石δ18O特征，其鋯石結(jié)晶年齡與鋯石單階段虧損地幔Hf模式年齡tDM1基本相同，表明它的母巖漿可能直接來源于未受任何影響的虧損地幔。

而輝綠玢巖樣品捕獲的古老鋯石的δ18O>10.21‰(474 Ma)和6.04‰(405 Ma)則表明，輝綠玢巖巖墻在侵位過程中可能還捕獲了早期高δ18O值殼源鋯石，或表明其物源區(qū)有沉積巖或者巖漿作用過程中有沉積巖或殼源流體/熔體物質(zhì)的加入(Taylor, 1968； 董春艷等， 2016)。前文已經(jīng)分析，輝綠玢巖脈在成巖過程中遭受地殼物質(zhì)的混染不明顯，所以最有可能是源區(qū)加入了富集的巖石圈地幔，即源區(qū)經(jīng)歷了俯沖過程中的流體交代作用。因而，綠石溝巖體中輝綠玢巖巖墻的巖漿源區(qū)為幔源物質(zhì)組成為主(巖石圈地幔)，并受到俯沖組分的改造。

5.3 侵位過程中物理化學(xué)條件

火成巖中造巖礦物的組合、結(jié)構(gòu)和成分對(duì)探討巖漿演化及其相關(guān)過程的物理化學(xué)條件具有重要意義(張招崇等， 2005； Zhangetal., 2016)。溫度、壓力及氧逸度等物理化學(xué)條件可通過特定的礦物溫壓公式來計(jì)算，如常見的角閃石溫壓計(jì)(Schmidt， 1992； Anderson and Smith， 1995； Ridolfi and Renzulli， 2012)和輝石溫壓計(jì)(Lindsley and Andersen， 1983； Nimis and Taylor， 2000； Putirkaetal., 2003； Yavuz， 2013)等。本文也初步分析了東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)綠石溝巖體中的早石炭世輝綠玢巖巖墻的形成物理化學(xué)條件。

在鈣堿性巖漿中，可以根據(jù)角閃石的成分估算與其平衡的巖漿的溫壓條件(Blundy and Holland， 1990； Ridolfietal., 2010； Putirka， 2016)。前文提到輝綠玢巖為鈣堿性系列(圖7b)，因而通過Ridolfi等(2010)的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出角閃石的結(jié)晶的物理?xiàng)l件為：t=896～984℃，p=41～88 MPa(表6、圖10)，推斷角閃石結(jié)晶時(shí)的巖漿溫度為896～984℃，結(jié)晶深度約1.54～3.31 km。結(jié)合角閃石結(jié)晶指示的富水的巖漿環(huán)境以及較小平衡壓力值指示的較淺的結(jié)晶深度，認(rèn)為角閃石是在上地殼層次結(jié)晶。

單斜輝石與熔體的Fe-Mg平衡常數(shù)被廣泛應(yīng)用于巖漿的分離結(jié)晶過程和地質(zhì)溫度-壓力計(jì)。依據(jù)Neave和Putirka(2017)改進(jìn)的單斜輝石-熔體平衡公式選擇巖石全巖成分作為與單斜輝石平衡的熔體，計(jì)算了輝綠玢巖中輝石結(jié)晶時(shí)的溫度壓力條件，得出輝綠玢巖巖墻的單斜輝石-熔體平衡時(shí)的巖漿物理化學(xué)條件分別是：t=1 092～1 099℃，p=500～630 MPa (表7、 圖10)。 由于輝綠玢巖中輝石斑晶為主要造巖礦物，并且為巖漿早期結(jié)晶的礦物，所以普通輝石的溫壓條件可以用于反演輝綠玢巖侵位結(jié)晶時(shí)的溫壓條件及巖漿房儲(chǔ)存深度。根據(jù)輝石結(jié)晶時(shí)的平衡壓力及深度與壓力的關(guān)系，推測(cè)形成輝綠玢巖巖漿房的存儲(chǔ)深度為16.5～20.8 km，屬于Annen等(2006)提出的深部地殼熱帶(deep crustal hot zones)上部的深度范圍。

圖 10 綠石溝巖體中輝綠玢巖中礦物斑晶平衡時(shí)結(jié)晶的溫度和壓力估算

上述溫壓計(jì)算結(jié)果顯示，利用角閃石得出的結(jié)晶壓力和深度明顯比輝石所計(jì)算的結(jié)果要低得多，這可能是輝石斑晶在輝綠玢巖巖漿中較角閃石先結(jié)晶的緣故。角閃石結(jié)晶溫壓條件對(duì)應(yīng)輝綠巖墻就位時(shí)的深度，輝石可能代表巖漿上升過程中開始結(jié)晶的深度或者巖漿房頂部的深度。

氧逸度也是巖漿源區(qū)性質(zhì)的直接反映。在Dada(2013)的AlⅣ(apfu)- Fe2+/(Fe2++Mg)圖解上(圖略)，綠石溝輝綠玢巖巖墻中的角閃石Fe2+/(Fe2++Mg)值為0.18、0.44、0.50和0.84(表6)，表明它們既有在高氧逸度條件(>0.8)下結(jié)晶形成的，也有在低氧逸度條件(<0.6)下結(jié)晶形成的。綠石溝輝綠玢巖巖墻角閃石的最高和最低logfO2分別為-10.79和約 -7.71(△FMQ=0.67～1.84)(表6)。此外，鐵鈦氧化物在輝綠玢巖樣品中呈自形或他形(圖3)，它們?cè)谳^短的時(shí)間內(nèi)會(huì)達(dá)到平衡，因此鐵鈦氧化物的平衡溫度和logfO2反映了巖墻侵位時(shí)前的巖漿最后狀態(tài)(Venezky and Rutherford, 1999)。

5.4 成因、構(gòu)造環(huán)境及地質(zhì)意義

中基性巖墻一般是深源巖漿(地?；虻貧?在裂隙中侵位到地殼不同層次形成的侵入體，在東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)廣泛分布的中基性巖墻的成因?qū)ι钊胩接憥r石圈伸展和深部動(dòng)力學(xué)過程具有重要意義。在Wood(1979)基性巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解Th-Ta-Hf/3三元圖解上(圖7d)，侵入到綠石溝巖體中的巖墻都落在“D”火山弧玄武巖區(qū)域，顯示出具有典型的弧巖漿巖特征。而早石炭世綠石溝巖體(本文所研究巖墻群的圍巖)花崗質(zhì)巖石被認(rèn)為可能形成于俯沖環(huán)境向造山后環(huán)境的構(gòu)造轉(zhuǎn)換階段(趙建新等， 2017)。早石炭世，東準(zhǔn)噶爾地區(qū)巖漿作用強(qiáng)烈，巖性多樣，伴隨著大量I型花崗巖的侵位[具有正的εNd(t)和εHf(t)值特征的花崗巖]，還有A型和堿性花崗巖以及幔源巖漿的產(chǎn)出(李宗懷等， 2004； 童英等， 2010)，可能暗示了伸展構(gòu)造背景。

綠石溝巖體中大量密集分布中基性巖墻構(gòu)成規(guī)模巨大的巖墻群，與東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)密集分布著大量的巖墻(馮乾文等， 2015)一樣，它們大多數(shù)同區(qū)域構(gòu)造線或主斷裂延伸方向近垂直或基本平行，因而可將其作為區(qū)域伸展構(gòu)造的重要標(biāo)志。而這種區(qū)域性的伸展拉張作用，可能與造山后伸展或俯沖環(huán)境伸展有關(guān)，如弧后擴(kuò)張等(羅照華等， 2008； Pengetal., 2008； 李宏博等， 2012； Torkian, 2019)。由于剝蝕程度的不同，巖墻出露的數(shù)量、厚度、長度等幾何特征都會(huì)有所差異。東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)的中基性巖墻出露較完整，可能形成于多期巖漿活動(dòng)，其幾何形態(tài)也反映了多期構(gòu)造活動(dòng)疊加的特征，這得到了閃長玢巖和輝綠玢巖兩種巖墻組合野外相互穿插關(guān)系及其年代學(xué)數(shù)據(jù)的支持。

最近，Han Yigui 等(2018)系統(tǒng)地綜述了中亞造山帶西南段的構(gòu)造演化，勾勒出了古生代準(zhǔn)噶爾構(gòu)造域島弧和地體之間的增生、碰撞和拼合演化過程框架，提出在早石炭世，東準(zhǔn)噶爾島弧位于北天山洋和額爾齊斯洋之間(圖11)，東準(zhǔn)噶爾島弧發(fā)育了一系列與俯沖有關(guān)的巖漿巖和弧后裂谷。同時(shí)，東準(zhǔn)噶爾地區(qū)存在的泥盆紀(jì)前打開的卡拉麥里古洋盆，在早石炭世早期(～340 Ma左右)已經(jīng)關(guān)閉(黃崗等， 2012； Zhangetal., 2013， 2015； 徐學(xué)義等， 2014；田健等，2015， 2016； 白建科等， 2018)(圖11)，洋盆結(jié)束后碰撞作用發(fā)生。如果是這樣，那么早石炭世東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)可能處于后碰撞伸展背景。

這一認(rèn)識(shí)也得到了東準(zhǔn)噶爾地區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的早石炭世火山巖及花崗巖均具有后碰撞巖漿活動(dòng)的特征的支持，如卡拉麥里地區(qū)后碰撞花崗巖(五彩城巖體，田健等， 2016)和東準(zhǔn)噶爾卡拉麥里地區(qū)巴塔瑪依內(nèi)山組發(fā)育的早石炭世火山巖(Zhangetal., 2015)和博格達(dá)山北側(cè)大石頭地區(qū)原繆林托凱陶山組古火山安山巖(譚佳奕等， 2010)等。

后碰撞是一個(gè)非常復(fù)雜的巖漿作用過程，它包括了微陸塊俯沖、大規(guī)模的剪切運(yùn)動(dòng)和連續(xù)或幕式的巖石圈擴(kuò)張導(dǎo)致的巖石圈的拆沉與裂解。此時(shí)，在卡拉麥里縫合帶以北的東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)，由之前與卡拉麥里洋有關(guān)的俯沖環(huán)境進(jìn)入了碰撞造山環(huán)境的轉(zhuǎn)換期，這期間受區(qū)域擠壓/伸展作用，產(chǎn)生裂隙，新生玄武質(zhì)下地殼發(fā)生部分熔融，在伸展環(huán)境下的薄弱地帶巖漿上侵就位形成了閃長玢巖巖墻。隨著轉(zhuǎn)換期構(gòu)造背景的演化，在經(jīng)歷了主碰撞后的由擠壓向伸展構(gòu)造演化的后碰撞階段，由于殘留洋殼的拆沉引發(fā)巖石圈地幔上涌形成的或由深部地殼熱帶中產(chǎn)生的幔源巖漿就位形成系列基性巖墻(圖11)。

圖 11 早石炭世中亞造山帶西段東準(zhǔn)噶爾及鄰區(qū)古大陸重建模型卡通圖(改自Han and Zhao, 2018)

東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)綠石溝巖墻群的發(fā)育，特別是以輝綠玢巖為代表的幔源巖漿的活動(dòng)，表明東準(zhǔn)噶爾存在明顯的地幔物質(zhì)加入地殼(地殼生長)，并產(chǎn)生了獨(dú)立的基性端員。韓寶福等(2006)認(rèn)為準(zhǔn)噶爾地區(qū)大量發(fā)育后碰撞巖漿巖，這表明后碰撞階段是重要的陸殼生長期，有大量幔源巖漿底墊作用導(dǎo)致(韓寶福等， 1998， 2006； Zhangetal., 2009； 李滌等， 2013)。同時(shí)，這也進(jìn)一步佐證了一些學(xué)者最近通過區(qū)域中酸性巖漿巖的同位素填圖和捕獲/繼承鋯石信息集成研究所得出的結(jié)論，即新疆東準(zhǔn)噶爾地區(qū)以新生地殼物質(zhì)為主(Kr?neretal., 2017；Zhangetal., 2017；Songetal., 2019)，是中亞造山帶關(guān)鍵的陸殼生長區(qū)。垂向生長為東準(zhǔn)瓊河壩地區(qū)古生代后碰撞時(shí)期發(fā)生大陸地殼生長的一種重要方式。

6 結(jié)論

(1) 東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)綠石溝巖體巖墻存在閃長玢巖和輝綠玢巖巖墻的組合，它們的鋯石LA-ICP-MS和SHRIMP U-Pb定年結(jié)果表明，閃長玢巖和灰綠玢巖巖墻形成時(shí)代分別為346±1 Ma和～332 Ma。

(2) 綠石溝巖體中輝綠玢巖巖墻的鋯石εHf(t)值為+10.2至+15.4，對(duì)應(yīng)的二階段Hf模式年齡為0.35～0.67 Ga，其鋯石δ18O值主要變化范圍為5.01‰～6.41‰。這些巖漿自結(jié)晶鋯石的同位素特征表明其具有幔源物質(zhì)組成。結(jié)合個(gè)別古老年齡的捕獲鋯石具有高δ18O值(δ18O>10‰)特征，認(rèn)為輝綠玢巖巖墻的源區(qū)主要為虧損性質(zhì)地幔(巖石圈地幔)物質(zhì)的部分熔融，并有少量早古生代地殼物質(zhì)或俯沖組分的加入。

(3) 礦物學(xué)研究表明，輝綠玢巖中的角閃石為淺閃石、鐵淺閃石，角閃石的結(jié)晶溫度為896～984℃，壓力為41～88 MPa，結(jié)晶深度約1.54～3.31 km。輝石為普通輝石，輝石-熔體平衡時(shí)的巖漿物理化學(xué)條件分別是： 溫度1 092～1 099℃，壓力500～630 MPa，推測(cè)形成輝綠玢巖輝石巖漿房的存儲(chǔ)深度為16.5～20.8 km。

(4) 東準(zhǔn)噶爾瓊河壩地區(qū)大量中基性巖墻構(gòu)成的巖墻群，可作為區(qū)域伸展構(gòu)造的重要標(biāo)志，結(jié)合前人對(duì)該區(qū)構(gòu)造背景認(rèn)識(shí)，認(rèn)為瓊河壩地區(qū)在早石炭世時(shí)可能處于后碰撞伸展拉張環(huán)境。

致謝感謝張華鋒、孟貴祥、史興俊在野外的大力協(xié)助和有益探討，本文測(cè)試分析工作得到地科院礦產(chǎn)資源所實(shí)驗(yàn)室陳小丹、陳振宇的幫助，匿名審稿專家及編輯對(duì)文章提出了寶貴的修改意見，在此一并表示誠摯的感謝！