伊犁地塊南緣古生代花崗巖類的地質(zhì)特征及構(gòu)造意義

周 勇，王 博，鐘凌林，朱小艷

南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)生金屬礦床機制研究國家重點實驗室，南京 210023

1 引言

中亞造山帶位于西伯利亞板塊、卡拉庫姆—塔里木—華北板塊和東歐板塊之間，是全球最大的增生型造山系統(tǒng), 也是顯生宙大陸地殼生長最顯著的地區(qū)（Jahn et al., 2000; Hu et al., 2000; Wang et al., 2009）。中國新疆境內(nèi)的西天山造山帶位于中亞造山帶的西南緣，對其構(gòu)造演化的認識是理解整個中亞造山帶形成過程及其動力學(xué)演化的關(guān)鍵（Coleman, 1989; Seng?r et al., 1993; Gao et al., 1998; Xiao et al., 2004a, b; Wang et al., 2006; 李錦軼等，2006; 高俊等，2009）。

伊犁地塊是夾持于西天山造山帶中的一個具有前寒武紀基底的大陸塊體，是哈薩克斯坦微大陸向東的延伸（Gao et al., 2009; Wang et al., 2008, 2011）。在哈薩克斯坦—伊犁塊體的內(nèi)部，分布多條早古生代的縫合帶，是志留紀之前多塊體拼貼形成哈薩克斯坦微大陸的重要物質(zhì)記錄（Lomize et al., 1997; Windley et al., 2007）。有學(xué)者認為，中國西天山地區(qū)可能也存在早古生代造山作用（王作勛等，1990；肖序常等，1990；湯耀慶和趙民，1991；車自成等，1993，1994；何國琦等，2001; Wang et al., 2011， 2012）。但是，早古生代造山作用形成的構(gòu)造縫合帶的位置在哪兒？它們與境外哈薩克斯坦和吉爾吉斯斯坦地區(qū)的縫合帶如何連接？由于受到晚古生代增生—碰撞造山過程中構(gòu)造與巖漿作用的強烈疊加與改造，西天山地區(qū)早古生代的地質(zhì)記錄保存相對較少，因而上述問題一直未能得以解答。

在伊犁地塊南緣那拉提山北坡的恰西林場一帶，集中出露有大面積的元古宙特克斯群變質(zhì)沉積巖，被后期各種花崗巖體侵入。在新疆地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊1978繪制的1∶20萬地質(zhì)圖中，將這些花崗巖類劃入前寒武紀，但目前尚缺乏詳細的地球化學(xué)和年代學(xué)數(shù)據(jù)對其成因和時代進行準確限定。筆者通過對侵入元古宙變質(zhì)沉積巖的花崗巖體進行年代學(xué)和全巖地球化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)它們大多形成于古生代，其成因和構(gòu)造環(huán)境也不盡不同。本文將報道這些最新的研究結(jié)果，進而探討伊犁南緣古生代構(gòu)造與巖漿演化歷史。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

天山造山帶位于中亞增生造山系統(tǒng)的西南緣，是古亞洲洋構(gòu)造域和卡拉庫姆—塔里木板塊在古生代經(jīng)長期俯沖—增生，至晚古生代碰撞造山的產(chǎn) 物（Windley et a1., 1990; Gao et al., 1998, 2009; Xiao et al., 2004a; Charvet et al., 2011; Han et al., 2011; Wang et al., 2010, 2011）。中國境內(nèi)的天山造山帶，以烏魯木齊—庫爾勒一帶為界分為東天山和西天山兩部分。其中西天山自北向南可劃分為以下幾個構(gòu)造單元：北天山增生構(gòu)造帶、伊犁地塊、中天山復(fù)合巖漿弧、南天山增生構(gòu)造帶和塔里木北部陸緣（Gao et a1., 2009; Qian et al., 2009; 高俊等，2009; Wang et al., 2008, 2011）（圖1a）。其中伊犁地塊的南北兩緣分別以那拉提斷裂和北天山斷裂與南天山和北天山相隔，呈楔形向東尖滅（圖1a）。伊犁地塊具有前寒武紀變質(zhì)結(jié)晶基底（胡靄琴等，2006），之上覆蓋有巨厚的晚泥盆世—石炭紀火山沉積巖系，而寒武紀—志留紀沉積巖層則主要分布在伊犁地塊北緣，在伊犁地塊南緣僅分布有強烈變質(zhì)變形的志留系地層（新疆地礦局，1993），其時代和成因環(huán)境尚不清楚。

圖1 伊犁南緣恰西北部地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡圖① 新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局. 1979. 1: 20萬地質(zhì)圖，莫合爾幅 (K-44-11).Fig. 1 Simplified geological and structural map of northern Qiaxi region, southern Yili Block

伊犁地塊古生代構(gòu)造活動頻繁，巖漿作用強烈，尤其以晚古生代侵入巖和火山巖最為發(fā)育（朱永峰等，2005，2006；朱志新等，2006；李華芹等，2006；Wang et al., 2006; 王博等，2007；張作衡等，2006；徐學(xué)義等，2006；趙振華等，2006）。其中晚泥盆世—石炭紀火山巖與海相沉積地層相伴生，通常認為是古天山洋向北俯沖（朱永峰等，2005，2006；Gao et al., 1998, 2009）或者準噶爾洋向南俯沖（Wang et al., 2006, 2009; Cao et al., 2017）形成的大陸弧巖漿巖。伊犁地塊中早二疊世主要發(fā)育陸相中酸性火山巖及河流相碎屑巖，是后造山階段巖漿和沉積作用的產(chǎn)物（Wang et al., 2006, 2009; Zhao et al., 2009）。

相比而言，早古生代巖漿巖在伊犁地塊發(fā)育較少。近年來伊犁北部溫泉地區(qū)逐漸發(fā)現(xiàn)奧陶紀—早志留世大陸弧型中基性侵入巖（胡靄琴等，2008；Wang et al., 2012; Huang et al., 2013）， 可能與準噶爾洋早古生代的俯沖作用有關(guān)（Wang et al., 2012）。在伊犁南緣，奧陶紀—志留紀侵入巖也先后在那拉提山北麓一帶發(fā)現(xiàn)，可能形成于古天山洋在早古生代向北的俯沖作用（Yang and Zhou, 2009; Gao et al., 2009; Zhong et al., 2017）。然而，沿那拉提斷裂向西至吉爾吉斯中天山，晚奧陶世—志留紀的大陸弧型侵入巖可能與早古生代哈薩克斯坦微大陸的拼貼造山作用有關(guān)，而與古天山洋西延Turkstan洋的俯沖作用無關(guān)（Biske et al., 2018）。

本文研究區(qū)位于伊犁地塊南緣恰西林場的北部（圖1b）。出露的地層主要為元古界特克斯群泊侖干布拉克組，為一套變質(zhì)沉積巖系，由黑云石英片巖、鐵鋁榴石石英片巖、千枚巖夾灰?guī)r和大理巖等組成（新疆地礦局，1977）。根據(jù)野外觀察，該套變質(zhì)沉積巖發(fā)育強烈的韌性剪切變形，以定向礦物構(gòu)成的面理和拉伸線理為特征，可見長石等礦物旋斑、云母和重結(jié)晶石英形成的壓力影、不對稱褶皺、同構(gòu)造布丁狀石英脈等不對稱組構(gòu)；面理后期發(fā)生褶皺，表明其經(jīng)歷過多期構(gòu)造變形。變質(zhì)沉積巖中侵入有大量規(guī)模不等的花崗質(zhì)巖體。剖面最北端出露的眼球狀片麻巖化花崗巖形成于934～962 Ma，發(fā)生了強烈的韌性剪切變形（Zhu et al., 2019）。更多的花崗質(zhì)巖體為塊狀構(gòu)造、面理不明顯或不發(fā)育面理構(gòu)造，巖性主要包括弱面理化黑云母花崗巖、強面理化二云母花崗巖和未變形黑云母花崗巖等。

3 樣品特征及分析方法

為了約束上述花崗巖類的形成時代和構(gòu)造背景，筆者從恰西林場北部吉爾格朗河沿岸侵入于特克斯群變質(zhì)沉積巖（圖2a）的花崗巖體露頭中采集了10件花崗巖樣品，包括1件弱面理化黑云母花崗巖15T21C（圖2b），1件強面理化二云母花崗巖15T47A（圖2c），6件未變形黑云母花崗巖（分別為15T27A、27B、27C、15T32A、32B和15T35A）進行測試分析。另外，未變形黑云母花崗巖（15T35A）中多見暗色包體（圖2d），采集了2件暗色包體（15T35B、15T35C）進行對比分析。

圖2 伊犁地塊南緣古生代花崗巖類野外及鏡下巖相學(xué)特征Fig. 2 Field and microscopic photographs of the granitoids from the southern Yili Block

弱面理化黑云母花崗巖在野外可觀察到暗色礦物的微弱定向（圖2b），面理發(fā)育程度較低；強面理化二云母花崗巖發(fā)育明顯的面理構(gòu)造，表現(xiàn)為強烈的礦物拉伸和定向排列（圖2c）。二者面理的產(chǎn)狀與圍巖變質(zhì)沉積巖中的面理基本一致，產(chǎn)狀總體向南東或南南東方向緩傾。顯微鏡下弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖均可見石英和長石顆粒的波狀消光、不同程度的動態(tài)重結(jié)晶，部分亞顆粒扁平邊界具有定向排列，拉長的石英條帶也定向排列（圖2e，f）。強面理化二云母花崗巖鏡下黑云母和白云母的定向排列最明顯，構(gòu)成主面理（圖2e，g）。未變形黑云母花崗巖則均為塊狀構(gòu)造，不發(fā)育面理和礦物定向；顯微鏡下石英和長石中也未見明顯的波狀消光或動態(tài)重結(jié)晶（圖2h）。未變形黑云母花崗巖中暗色包體主要由長石、石英、大量黑云母和少量角閃石組成（圖2i）。

對其中6件樣品進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年，包括1件弱面理化黑云母花崗巖樣品（15T21C）和1件強面理化二云母花崗巖（15T47A）樣品，3件未變形黑云母花崗巖樣品（15T27A、15T32A和15T35A），以及1件暗色包體樣品（15T35B）。對所有10件樣品均進行了全巖主量、微量及稀土元素含量的分析測定。

用于LA-ICP-MS定年的鋯石礦物先后使用重液和磁選分離方法提取，然后在雙目顯微鏡下手工挑選單顆粒礦物。盡量選擇無色透明、沒有裂隙的鋯石顆粒，然后封入環(huán)氧樹脂中。陰極發(fā)光（CL）成像在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室使用配備有Gatan mini-CL檢測器的Quanta 400 FEG掃描電子顯微鏡進行。U-Pb同位素分析使用波長193 μm的激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent 7500s質(zhì)譜儀完成，激光束的直徑為24 μm，重復(fù)頻率為5 Hz。為了跟蹤儀器穩(wěn)定性和控制分析的不確定性，在對每10個未知樣品進行分析之前和之后，分別對內(nèi)標鋯石樣品GJ（608±1.5 Ma; Jackson et al., 2004）進行兩次分析，對外標鋯石樣品MudTank（732±5 Ma; Black and Gulson, 1978）進行一次分析。使用ComPbCorr#3 15G（Andersen, 2002）進行普通Pb校正，并使用ISOPLOT 3.1（Ludwig, 2003）計算年齡并繪制諧和圖。分析結(jié)果列于附表1。

全巖樣品的主量、微量和稀土元素地球化學(xué)分析在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室完成。主量元素利用堿熔法將樣品熔制成玻璃片, 使用X 射線熒光光譜儀（XRF）進行測定 。稀土和微量元素的測定在高分辨等離子質(zhì)譜儀HR-ICP-MS（Finnigan Element II）上完成。主量元素的分析誤差為0.5%～3%，微量元素的分析誤差為0.7%～5%。全巖主、微量元素和稀土元素的地球化學(xué)數(shù)據(jù)列于表1。

4 分析結(jié)果

4.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)

弱面理化黑云母花崗巖樣品15T21C與強面理化二云母花崗巖樣品15T47A中鋯石顆粒的大小差別均較大。其中弱面理化黑云母花崗巖中的鋯石以長柱狀為主，自形—半自形，最小者直徑約40 μm，最大者長軸直徑約110 μm；其CL圖像整體偏灰，震蕩環(huán)帶不清晰但仍可辨認（圖3a），個別鋯石中發(fā)育繼承核，具有較淺的CL圖像和相對清晰的震蕩環(huán)帶。對其中20顆鋯石進行了分析，它們的U含量為219×10-6～4484×10-6，Th含量137×10-6～2460×10-6，Th/U比 值 在0.21～1.03之間。其中3個繼承鋯石核的分析點給出了較老的年齡（910～1452 Ma），另外3個分析點給出了不諧和年齡；其余14個鋯石分析點給出了諧和一致的206Pb/238U表觀年齡，其加權(quán)平均值為（438±4）Ma（圖3b），代表弱面理化黑云母花崗巖的結(jié)晶時代。

圖3 伊犁南緣恰西河谷弱面理化黑云母花崗巖、強面理化二云母花崗巖中鋯石陰極發(fā)光圖像（a、c）和U-Pb 年齡諧和圖（b、d）Fig. 3 Cathodoluminescence (CL) images (a, c) and U-Pb Concordia diagrams (b, d) for zircons of weakly foliated biotite granite and strongly foliated two-mica granite from the Qiaxi Valley, southern Yili Block

表1 伊犁南緣恰西地區(qū)花崗巖全巖主微量（%）及稀土元素含量（×10-6）Table 1 Whole-rock major, trace (%) and rare earth element (×10-6) contents of the granitoids from Qiaxi valley, southern Yili Block

強面理化二云母花崗巖中的鋯石以長柱狀為主，半自形，除個別鋯石顆粒粒徑較大外，絕大部分鋯石直徑均小于100 μm。大部分鋯石在CL圖上可見清晰的震蕩環(huán)帶（圖3c），且具有保存完好的繼承核，其CL圖像亮白，震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰可見。該樣品中鋯石的U、Th含量變化范圍更大，分別為40×10-6～2410×10-6和29×10-6～759×10-6，Th/U比介于0.04～1.43（附表1）?？傆?8顆鋯石分析結(jié)果顯示，大多數(shù)為繼承鋯石，其年齡分布范圍大，主要分布在892～920 Ma和1725～1847 Ma之間，少數(shù)鋯石的年齡為512～520 Ma、709～716 Ma和1006～1016 Ma，代表二云母花崗質(zhì)巖漿源區(qū)物質(zhì)組成的年齡。剩余4個鋯石給出了非常一致的206Pb/238U表觀年齡，可計算獲得加權(quán)平均年齡為426±9 Ma（圖3d），可能代表強面理化二云母花崗巖的形成時代。

另外3個未變形黑云母花崗巖中，樣品15T27A和15T32A的鋯石顆粒大小約100 μm，多呈長短不一的柱狀，長寬比介于1:1.2與1:3之間，自形—半自形。樣品15T35A的鋯石顆粒較大，粒徑多在100 μm以上，自形—半自形，長柱狀為主。在CL圖像上，3個樣品的鋯石顆粒均可見清晰的震蕩環(huán)帶，部分鋯石還發(fā)育繼承核（圖4a-e）。對每個樣品中的15顆鋯石進行了分析，其鋯石的U、Th含量較為一致，分別為102×10-6～688×10-6和62×10-6～ 606×10-6之間，Th/U比在0.40～1.77之間（附表1）。樣品15T27A中除第2、8、15個分析點給出偏老的年齡（437 Ma、1249 Ma、1655 Ma）以外，其余鋯石的206Pb/238U表觀年齡均在389～393 Ma之間，加權(quán)平均年齡為392±3 Ma（圖4b）。樣品15T32A的15個鋯石均給出非常諧和且一致的206Pb/238U表觀年齡（377～386 Ma之間），其加權(quán)平均年齡為380±2 Ma（圖4d）。類似地，樣品15T35A中15個鋯石的206Pb/238U表觀年齡也非常一致（397～403 Ma之間），其加權(quán)平均年齡為400±4 Ma（圖4f）。上述三個未變形黑云母花崗巖的鋯石年齡總體上比較接近，表明未變形黑云母花崗巖的形成時代范圍為400～380 Ma之間。

樣品15T35B是未變形黑云母花崗巖15T35A中的暗色包體，其鋯石顆粒大小約100 μm左右，自形程度差，多為短柱狀（部分可能是碎樣過程中被破壞了的晶形）。大部分鋯石顆粒在CL圖像中顯示較寬的巖漿生長環(huán)帶，與偏基性的巖漿鋯石成因類似（圖4g）。對選自暗色包體中的15顆鋯石進行了U-Pb分析，其U含量在215×10-6～2584×10-6之間，Th含量在219×10-6～3899×10-6之間，U、Th含量明顯高于其寄主未變形黑云母花崗巖（樣品15T35A）。除3個鋯石的Th/U比低于0.4外，其余分析點Th/U比均大于0.40（附表1）。所有分析的鋯石均給出諧和一致的年齡，對應(yīng)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為399±4 Ma （圖4h），該年齡在誤差范圍內(nèi)與未變形黑云母花崗巖15T35A的年齡（400±4 Ma）完全一致。

圖4 伊犁南部恰西地區(qū)未變形黑云母花崗巖及其暗色包體中鋯石CL圖像（a、c、e與g）和U-Pb 年齡諧和圖（b、d、f與h）Fig. 4 Cathodoluminescence (CL) images (a, c, e and g) and U-Pb Concordia diagrams (b, d, f and h) of zircons from undeformed biotite granites and its dark enclave, Qiaxi valley, southern Yili Block

4.2 全巖元素地球化學(xué)

形成于早古生代的弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖具有較高的SiO2含量，分別為79.0 wt%和75.6 wt%；其全堿（Na2O + K2O）含量分別為6.6 wt%、7.9 wt%。它們在TAS圖解（圖5a）中均落入亞堿性區(qū)域，在SiO2-K2O圖解中靠近高鉀鈣堿性區(qū)域（圖5b）。弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖的Al2O3含量較高，分別為10.9 wt%、13.7 wt%，其鋁飽和指數(shù)（A/CNK值）為 1.06、1.09（表1），屬于過鋁質(zhì)。此外，弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖具有很低的Mg#值（Mg#=100Mg2+/（Mg2++Fe2+）=27.11～28.95）。它們的里特曼指數(shù)δ（δ=（Na2O+K2O）2/（SiO2-43））為1.23、1.91，表明其屬于鈣堿性系列。

稀土元素組成方面，強面理化二云母花崗巖樣品15T47A的稀土元素總量（ΣREE）明顯偏低（29.4×10-6）。在球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖中（圖6a），弱面理化黑云母花崗巖具有相對平坦的稀土分配曲線，輕重稀土分餾不明顯，其（La/Yb）N值為2.51；強面理化二云母花崗巖相對其它樣品而言具有相對明顯的輕重稀土分餾，其（La/Yb）N值為4.61。弱面理化黑云母花崗巖具有較明顯的Eu負異常（δEu=0.15），而強面理化二云母花崗巖的Eu負異常不明顯（圖6a，表1）。

晚古生代未變形黑云母花崗巖SiO2含量較低，介于63.1 wt%和70.2 wt%之間；而其暗色包體的SiO2含量更低（60.4～60.9 wt%）。所有未變形黑云母花崗巖樣品的全堿（Na2O+K2O）含量為5.5～6.9 wt%，它們在TAS圖解（圖5a）中投入亞堿性區(qū)域。在SiO2-K2O圖解中，大部分樣品落入鈣堿性系列，同時靠近高鉀鈣堿性區(qū)域（圖5b）。這些未變形黑云母花崗巖的Al2O3含量較高，變化范圍較大，介于14.2～17.2 wt%之間，其鋁飽和指數(shù)（A/CNK值）為 0.99～1.18（表1），屬于準鋁質(zhì)和過鋁質(zhì)。

相對于弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖而言，未變形黑云母花崗巖及其暗色包體的Mg#值較高，為39.88～48.62。所有樣品的里特曼指數(shù)δ為1.23～2.15，與其鈣堿性系列特征相一致。

圖5 伊犁南緣恰西河谷花崗巖類地球化學(xué)圖解Fig. 5 Geochemical plots for granitoids from the Qiaxi valley, southern Yili Block

未變形黑云母花崗巖樣品的ΣREE變化相對較小，介于102.4×10-6～135.4×10-6之間。在球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖中（圖6a），所有未變形黑云母花崗巖樣品具有高度一致的REE配分模式，呈輕稀土富集而重稀土平緩的右傾型，輕重稀土分餾明顯，（La/Yb）N值為4.61～6.82。此外，未變形黑云母花崗巖中的2個暗色包體則具有完全不同的REE配分模式，其中樣品15T35B與其它未變形黑云母花崗巖比較相似，輕重稀土分餾明顯，（La/Yb）N值為8.35；而另一樣品15T35C的輕重稀土分餾不明顯，（La/Yb）N值為1.41，呈平坦型配分曲線。其中一個暗色包體樣品15T35C具有較為明顯的Eu負異常（δEu = 0.43）（圖6a），而所有未變形黑云母花崗巖及另一個暗色包體樣品15T35B的Eu負異常均不明顯（δEu=0.55～0.80）（圖6a）。在MORB標準化微量元素蛛網(wǎng)圖中，所有未變形黑云母花崗巖樣品均不同程度地富集大離子親石元素（LILE），如Rb、Ba和Sr等，同時輕度虧損高場強元素（HFSE），如Nb、Ta、Zr、Hf和Ti等（圖6b）。

圖6 伊犁南緣恰西河谷花崗巖類稀土元素配分模式（a）和微量元素蛛網(wǎng)圖（b）（球粒隕石標準化值據(jù)Sun and Mc Donoug, 1989；MORB標準化值據(jù)Pearce, 1983）Fig. 6 Chondrite-normalized REE distribution patterns (a) and MORB-normalized trace element spider diagrams (b) for the granitoids from Qiaxi valley, southern Yili Block (Chondrite normalization values are from Sun and Mc Donough, 1989; MORB values are from Pearce, 1983)

5 討論

5.1 伊犁南緣恰西花崗巖類的成因和構(gòu)造環(huán)境

在本文研究的花崗巖類樣品中，弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖具有較低的里特曼指數(shù)（1.23～1.91），較高的鋁飽和指數(shù)（1.06～1.09），表明它們屬于弱過鋁質(zhì)鈣堿性系列花崗巖。較高的白云母含量指示這些花崗巖的源區(qū)可能存在表殼沉積物。強面理化二云母花崗巖相對于其它花崗巖樣品具有明顯偏低的稀土元素總量（圖6a），且表現(xiàn)為中等分異的輕稀土弱富集配分模式，沒有明顯的Eu負異常，這些特征均指示強面理化二云母花崗巖可能形成于地殼物質(zhì)的不均衡部分熔融。在A/NK-A/CNK圖解中，弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖均投到大陸碰撞型花崗巖（CCG）范圍內(nèi)（圖5c）。此外，弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖均富Rb，相對虧損Th、Ba和Sr，在花崗巖類Y+Nb-Yb構(gòu)造環(huán)境判別圖（Pearce et al., 1984）中（圖5d），弱面理化黑云母花崗巖落于同碰撞、巖漿弧、板內(nèi)重疊區(qū)域，而強面理化二云母花崗巖則落于同碰撞和巖漿弧區(qū)域的邊界處。以上巖相學(xué)和全巖元素地球化學(xué)特征表明，弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖可能與碰撞造山環(huán)境的大陸地殼（包括表殼巖石）部分熔融有關(guān)（Maniar and Piccoli, 1989）。

另外，采自于不同巖體的6個未變形黑云母花崗巖樣品具有高度一致的地球化學(xué)特征，即里特曼指數(shù)較低（1.73～2.15），鋁飽和指數(shù)變化范圍較大（0.99～1.18），表明它們屬于準鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)鈣堿性系列。所有的未變形黑云母花崗巖均富集大離子親石元素Rb、Ba和Sr等，相對虧損Nb-Ta、Zr-Hf和Ti等高場強元素，表現(xiàn)出非常平坦的重稀土配分模式，屬于典型的鈣堿性系列巖漿巖（Rogers and Hawkesworth, 1989; Stern et al., 1990; Sajona et al., 1996）。在A/NK-A/CNK圖解中，所有的未變形黑云母花崗巖樣品均落于大陸弧花崗巖（CAG）范圍內(nèi)或其邊緣上（圖5c）。在花崗巖類Y+Nb-Yb構(gòu)造環(huán)境判別圖（Pearce et al., 1984）中（圖5d），它們均落在火山弧型花崗巖范圍。因此，這些未變形黑云母花崗巖的形成環(huán)境很可能是大陸巖漿?。∕aniar and Piccoli, 1989）。

未變形黑云母花崗巖中的暗色包體具有明顯低于其寄主巖石的SiO2含量，投在TAS圖中的閃長巖區(qū)域，其較高的角閃石和黑云母含量，表明其可能源于偏基性的巖漿。暗色包體的LA-ICPMS鋯石U-Pb年齡（399 Ma）與其寄主未變形黑云母花崗巖的年齡（400 Ma）基本一致，指示它們很可能形成于偏基性和酸性巖漿的混合作用。兩個暗色包體的稀土元素配分模式（圖6a）等地球化學(xué)特征差異性較為明顯，可能是不同程度的巖漿混合作用所致。

5.2 區(qū)域構(gòu)造意義

如前文所述，由于伊犁南緣早古生代巖層出露較少，僅有的早古生代地層也發(fā)生了強烈變形變質(zhì)，有關(guān)其成因和時代的研究很少，因而關(guān)于伊犁南緣早古生代構(gòu)造演化的認識至今尚不夠明確。但在境外吉爾吉斯北天山和中天山之間發(fā)育有一條由Terskey洋閉合形成的早古生代蛇綠巖帶，沿尼古拉耶夫構(gòu)造線分布，同時還廣泛發(fā)育有早古生代島弧型巖漿巖（Lomize et al., 1997; Alexeiev et al., 2015）。根據(jù)蛇綠巖、島弧巖漿巖的時代和巖石地球化學(xué)特征，吉爾吉斯北、中天山之間的Terskey洋可能于新元古代就已打開，寒武紀—早奧陶世繼續(xù)擴張并伴隨俯沖，于早—中奧陶世進入消減階段，在晚奧陶世早期閉合并發(fā)生了碰撞造山作用（Lomize et al., 1997; 何國琦和李茂松，2000；何國琦等，2001）。錢青等（2007）在中國西南天山的夏特地區(qū)發(fā)現(xiàn)寒武紀MORB型玄武巖，通過對該玄武巖開展巖石學(xué)和元素地球化學(xué)研究，提出其可能為Terskey洋殼的殘片。

本文中伊犁南緣恰西河谷一帶的弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖形成于438 Ma和426 Ma，為早中志留世。另外，前人曾在研究區(qū)西側(cè)的阿克雅孜河一帶報道過奧陶紀—早志留世的島弧型侵入巖（Yang et al., 2009; Gao et al., 2009），代表該地區(qū)在早古生代發(fā)生過一期重要的巖漿作用，總體上與境外吉爾吉斯天山同期的巖漿作用可以對比。根據(jù)本文研究，早中志留世弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖具有明顯的同構(gòu)造變形特征，巖相學(xué)和全巖地球化學(xué)特征指示其構(gòu)造背景可能為大洋關(guān)閉之后的碰撞造山環(huán)境。因此，筆者認為，研究區(qū)早中志留世的弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖巖體可能是早古生代Terskey洋于晚奧陶世關(guān)閉后碰撞造山作用的產(chǎn)物。

值得指出的是，近年的研究發(fā)現(xiàn)，伊犁南緣那拉提山一帶巖漿作用從早古生代一直持續(xù)到晚古生代，但在～410～380 Ma期間出現(xiàn)過明顯的減弱，并以高溫巖漿作用為特征，可能與南側(cè)向北俯沖的古天山洋板片發(fā)生斷離以及導(dǎo)致的板片窗軟流圈地幔巖漿作用有關(guān)（Zhong et al., 2017）。發(fā)育在伊犁南緣的大量晚古生代大陸弧巖漿巖，其構(gòu)造背景存在不同的解釋，部分學(xué)者認為是古天山洋持續(xù)向北俯沖于伊犁地塊之下的產(chǎn)物（朱永峰等，2005，2006；Gao et al., 2009），但也可能由準噶爾洋向南的俯沖作用形成（Wang et al., 2008; Cao et al., 2017）。本文研究的未變形黑云母花崗巖形成于400～380 Ma之間，具有明顯的大陸弧型巖漿巖地球化學(xué)特征，且沒有發(fā)生任何變形變質(zhì)作用，說明伊犁南緣至少在中泥盆世早期（～400 Ma）已進入第二階段的活動大陸邊緣演化階段。另外，這些未變形黑云母花崗巖中同時代暗色包體的普遍發(fā)育，表明伊犁南緣晚古生代巖漿作用具有顯著的地幔物質(zhì)加入。這一認識也與前人研究結(jié)果一致，即伊犁南緣晚古生代巖漿巖具有顯著虧損的鋯石εHf(t)值（Zhong et al., 2017）。另外，伊犁南緣晚古生代還發(fā)育島弧背景的伸展環(huán)境，可能與弧后拉張作用有關(guān)（錢青等，2007；Cao et al., 2017），因此，伊犁南緣晚古生代巖漿作用中地幔物質(zhì)的顯著加入可能是弧后區(qū)域殼幔相互作用的結(jié)果。對比伊犁晚古生代巖漿弧—弧后伸展區(qū)與南側(cè)古天山洋縫合帶以及北部準噶爾—北天山洋縫合帶的相對位置，筆者認為，伊犁南緣晚古生代的巖漿作用更可能形成于準噶爾洋向伊犁地塊俯沖的活動大陸邊緣環(huán)境。

6 結(jié)論

（1）伊犁南緣恰西河谷侵入元古宙特克斯群變質(zhì)沉積巖中的未變形黑云母花崗巖形成于400～380 Ma（中泥盆世）；弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖分別形成于438 Ma和426 Ma（早中志留世）。

（2）早中志留世弱面理化黑云母花崗巖和強面理化二云母花崗巖的源區(qū)具有表殼沉積巖，發(fā)育同構(gòu)造變形組構(gòu)，具有大陸碰撞型花崗巖的地球化學(xué)特征，可能形成于碰撞造山背景；中泥盆世未變形黑云母花崗巖中發(fā)育同期暗色基性包體，可能是巖漿混合作用的產(chǎn)物，具有典型大陸弧巖漿巖的地化特征，應(yīng)形成于活動大陸邊緣。

（3）研究區(qū)經(jīng)歷了早、晚古生代兩期具有不同構(gòu)造背景的巖漿作用。早古生代巖漿作用可能與哈薩克斯坦微大陸的匯聚拼貼作用有關(guān)，晚古生代巖漿作用可能是準噶爾洋俯沖作用的產(chǎn)物。

致謝：南京大學(xué)武兵老師和李軍勇、杜德宏、宋振韜等同學(xué)在鋯石U-Pb定年實驗中的幫助與支持。本研究受國家自然科學(xué)基金（41772225；41390445）資助。兩位匿名評稿人提出了具體的建設(shè)性修改意見和建議，在此一并表示感謝！

附表1 伊犁南緣恰西地區(qū)花崗巖類鋯石U-Pb同位素數(shù)據(jù)Appendix table 1 U-Pb isotopic data of zircons in granitoids from Qiaxi valley, southern Yili Block

（續(xù)表）

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