新疆塔城北石窯村巖體巖石學(xué)、地球化學(xué)及年代學(xué)特征

周 涯

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0四地質(zhì)隊(duì)，四川 西昌 615000)

新疆塔城北石窯村一帶以往1∶20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查劃為下二疊統(tǒng)哈爾加烏組(P1h2)，在最新1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中重新厘定，根據(jù)巖石組合等特征以及測(cè)年、區(qū)域?qū)Ρ葘⑵鋭潪橹?上奧陶統(tǒng)廟爾溝組(O2-3m)，地層中新發(fā)現(xiàn)出露較多閃長玢巖巖體。本文選取石窯村閃長玢巖巖體為研究對(duì)象，對(duì)其巖石學(xué)、地球化學(xué)特征及地質(zhì)年代進(jìn)行詳細(xì)研究，探討其侵位年代、成因及大地構(gòu)造意義。

1 地質(zhì)概況

石窯村閃長玢巖巖體位于新疆塔城市以北約20km，出露面積約0.4616km2，呈不規(guī)則狀產(chǎn)出，主要由一套中性淺成巖類閃長玢巖構(gòu)成。圍巖為中奧陶統(tǒng)科克沙依組三段(O2k3)、中-上奧陶統(tǒng)廟爾溝組(O2-3m)，周邊大面積上更新統(tǒng)新疆群(QP3x)覆蓋(圖1)。中奧陶統(tǒng)科克沙依組以紫紅色蝕變安山質(zhì)凝灰?guī)r、淺變質(zhì)塊狀安山巖為主，夾玄武巖、蝕變霏細(xì)巖、流紋巖、長石巖屑砂巖；中-上奧陶統(tǒng)廟爾溝組以變礫巖、變長石巖屑砂巖為主，夾板巖、變粉砂巖，另有少量蝕變放射蟲中酸性火山凝灰?guī)r、淺灰色霏細(xì)巖、流紋巖；上更新統(tǒng)新疆群主要為半固結(jié)砂、礫石、角礫、亞砂土等。區(qū)內(nèi)北西部有多條斷層分布，未對(duì)巖體造成明顯影響。

圖1 石窯村閃長玢巖巖體地質(zhì)簡圖及采樣位置

2 巖石學(xué)特征

據(jù)野外觀察及薄片鑒定結(jié)果，石窯村巖體巖性組合為閃長玢巖、輝長閃長玢巖。

閃長玢巖：紫紅色，由斑晶和基質(zhì)組成，多斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)具玻晶交織結(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造。斑晶斜長石含量約40%?；|(zhì)含量約60%，斜長石之間分布玻璃質(zhì)中，斜長石含量約35%；玻璃質(zhì)為脫玻蝕變重結(jié)晶呈隱晶狀長英質(zhì)、顯微鱗片狀綠泥石、隱晶簾石集合體，含量約15%；磁鐵礦含量約10%；杏仁石約占基質(zhì)總體40%。(圖2)

輝長閃長玢巖：灰綠色，由斑晶和基質(zhì)組成，斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)具間粒間隱結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶含量約20%，成分為斜長石?；|(zhì)含量約80%，具玻晶交織結(jié)構(gòu)，斜長石之間分布玻璃質(zhì)和暗色礦物，成分為斜長石，含量約52%；玻璃質(zhì)含量約10%；普通輝石含量約15%；磁鐵礦含量約3%；杏仁石含量較少。(圖2)

圖2 巖石正交偏光鏡下照片(左閃長玢巖；右輝長閃長玢巖)

3 地球化學(xué)特征

本文采集相關(guān)地球化學(xué)分析樣品2件，采樣位置見圖1。樣品主、微量、稀土元素分析在通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)(天津)有限公司(SGS)進(jìn)行。主要元素采用傳統(tǒng)儀器分析方法進(jìn)行定量分析，同時(shí)采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，微量及稀土元素采用等離子質(zhì)譜法測(cè)定。

3.1 巖石化學(xué)成分特征

石窯村巖體化學(xué)成分、微量、稀土元素分析結(jié)果(表1、2)。SiO2=53.04%～54.51%，平均53.78%；Al2O3=16.17%～18.68%，平均17.43%；Na2O=3.97%～4.84%，平均4.41%；K2O=3.09%～3.98%，平均3.54%；CaO=3.87%～4.45%，平均4.16%；MgO=2.87%～3.26%，平均3.07%；TiO2=1.39%～1.49%，平均1.44%；屬中性巖類。與中國中性巖平均化學(xué)成分相比，巖石富鈉、鉀，貧硅、鋁、鈣、鎂。

表1 石窯村閃長玢巖巖石化學(xué)成分結(jié)果

TAS分類命名圖解D1912-H1、D1912-H2均投影在二長閃長巖區(qū)域(圖3)，屬堿性系列；組合指數(shù)σ=5.14～6.63，平均5.89；堿度指數(shù)AR=2.09～2.25，平均2.17；K2O/Na2O=0.61～1，平均0.81；結(jié)合AR-SiO2圖解判別為堿性系列巖石(圖4)。分異指數(shù)DI=56.33～62.04，平均59.19；固結(jié)指數(shù)SI=13.13～14.17，平均13.95；鎂鐵指數(shù)MF=86.46～86.74，平均86.6；長英指數(shù)FL=64.5～67.26，平均65.66；巖體屬巖漿成因，為大陸殼經(jīng)重熔的產(chǎn)物。飽和指數(shù)A/CNK=1.31～1.58，平均1.45；K/(K+Na)=0.39～0.5，平均0.45；從Na2O-K2O圖解判別D1912-H1為“I”型、D1912-H2為“A”型(圖5)，但根據(jù)稀土銪元素異常與島弧構(gòu)造環(huán)境判別，應(yīng)歸屬于“I”型過鋁型巖石。

圖3 TAS分類命名圖解

圖4 AR-SiO2圖解

圖5 Na2O-K2O圖解

表2 石窯村閃長玢巖巖體微量、稀土元素分析結(jié)果

3.2 巖石微量元素特征

稀有元素(非活動(dòng)性元素)P富集；Nb虧損，Zr、Ta富集；Hf虧損，Y富集；過渡性元素(相容元素)Ti略虧損；大離子親石元素Sr、K、Rb富集；親巖漿元素Th、Ce富集；稀土元素Yb、Sm富集。孫氏圖解略右傾“M”型(圖6)，Ce、Sm呈正異常，Nb、Hf、Ti呈負(fù)異常，顯一定的結(jié)晶分異特征。K/Rb=287.3～333.57、Rb/Sr=0.13～0.16、Rb/Ni=2.28～3.83、Ni/Co=1.24～1.4，顯同熔型花崗巖特征。

圖6 志留紀(jì)侵入巖孫氏圖解圖

3.3 巖石稀土元素特征

稀土總量較高，ΣREE=229.544×10-6～271.452×10-6，平均250.498×10-6；稀土分配曲線呈略右傾近直線型(圖7)；ΣCe/ΣY=2.70～2.80，平均2.75；(La/Yb)N=6.29～6.94，平均6.62；(Ce/Yb)N=4.95～5.45，平均5.2；(La/Sm)N=2.7～2.78，平均2.74；(Gd/Yb)N=1.46～1.58，平均1.52；輕稀土富集型，輕稀土分餾明顯，重稀土分餾不明顯；銪顯弱負(fù)異常，銪輕微虧損，δEu=0.93～0.94，平均0.935。

圖7 志留紀(jì)侵入巖稀土分配曲線

4 侵入巖時(shí)代歸屬

本次同位素測(cè)年由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成，所用樣品采自本次新發(fā)現(xiàn)志留紀(jì)閃長玢巖，從中獲取鋯石顆粒24顆，樣品中鋯石具玻璃光澤，呈短-長柱狀，晶型自形程度較好，部分內(nèi)核保留了清晰的韻律環(huán)帶(圖8a)。鋯石粒徑長70μm～150μm，寬40μm～50μm，長寬比1～1.5。鋯石總體晶型普遍可見清晰的震蕩生長環(huán)帶，韻律帶清晰，具有巖漿鋯石特征。去除異常年齡的3號(hào)點(diǎn)，用剩余23個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)作圖，鋯石數(shù)據(jù)分析點(diǎn)在諧和曲線(圖8b)上為一個(gè)集中區(qū)，434.4±1.7Ma可以代表該閃長玢巖年齡，屬于早志留世，歸入加里東晚期。

圖8 閃長玢巖鋯石陰極發(fā)光圖像和U-Pb年齡諧和圖

5 討論與結(jié)論

本次石窯村中性侵入巖巖體于喀木斯特溝南部呈不規(guī)則狀巖脈產(chǎn)出，均具塊狀構(gòu)造，顯示被動(dòng)侵位特點(diǎn)。從上述分析結(jié)果可知巖石TAS分類命名為二長閃長巖，以中性巖為主體。中性巖石富含角閃石，過鋁型，顯示含角閃石鈣堿性花崗巖類(Barbarin 1999)特征，又由Rb-Yb+Ta圖解(圖9)和Rb-Yb+Nb圖解(圖10)可知，石窯村巖體投點(diǎn)于火山島弧花崗巖(VAG)中，具島弧花崗巖特征，為造山帶晚期產(chǎn)物，巖漿源為早期大洋島弧火山物質(zhì)。

圖9 Rb-Yb+Ta圖解

圖10 Rb-Yb+Nb圖解

據(jù)此可以判斷，石窯村巖體為加里東旋回晚期：巖性主要由閃長玢巖組成。構(gòu)造環(huán)境成因判別主要為造山帶、島弧地區(qū)火山巖，形成原因類似于火山島弧花崗巖，所處構(gòu)造背景為主動(dòng)大陸邊緣盆地，該時(shí)期板塊活動(dòng)較緩，火山活動(dòng)微弱，為“塔爾巴哈臺(tái)島弧”形成之初，對(duì)該地區(qū)巖漿巖時(shí)代和巖漿作用的進(jìn)一步厘定與分析具有重要意義。