新疆庫(kù)魯克塔格地區(qū)古生代花崗質(zhì)侵入巖全巖Sr-Nd和鋯石Hf同位素地球化學(xué)特征及其意義

劉桂萍，郭瑞清，魏震，孫敏佳，崔濤，吳華楠，宋志豪

(新疆中亞造山帶大陸動(dòng)力學(xué)與成礦預(yù)測(cè)自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046)

南天山造山帶位于中亞造山帶西南緣(圖1a)，經(jīng)歷了長(zhǎng)期復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史，歷來(lái)都是地質(zhì)學(xué)界重點(diǎn)研究的對(duì)象。南天山造山帶的形成與南天山洋的開啟-俯沖-閉合有關(guān)。在南天山造山帶發(fā)現(xiàn)的最老蛇綠巖年齡(約590～600 Ma)表明，古南天山洋可能在新元古代晚期就已經(jīng)形成(楊海波等，2005)。然而，南天山洋閉合時(shí)限仍存在很大爭(zhēng)議，如泥盆紀(jì)末期(李錦軼等，2006)、石炭紀(jì)早中期(龍靈利等，2006)以及石炭紀(jì)末期(Gao et al., 2009)等不同認(rèn)識(shí)。

庫(kù)魯克塔格地區(qū)位于塔里木克拉通與南天山造山帶的交界處(圖1b)，是了解古生代南天山洋開啟-俯沖-閉合的關(guān)鍵部位。近年來(lái)，在庫(kù)魯克塔格地區(qū)獲得了許多古生代花崗質(zhì)侵入體的年代學(xué)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)，一定程度約束了該時(shí)期花崗質(zhì)侵入體形成的時(shí)代、成因和成巖構(gòu)造背景，限定了南天山洋的閉合時(shí)代。它們分別為烏斯騰高勒東部巖體(458±3) Ma和烏斯騰高勒西部巖體(454.6±4.6) Ma(郭瑞清等，2013b)、鐵門關(guān)東南巖體(419.2 ±3.1) Ma(郭瑞清等，2013a)、博斯騰鄉(xiāng)巖體(418±2.7) Ma(郭瑞清等，2013a)、鐵門關(guān)東巖體(400.6±1.6) Ma和烏斯騰高勒巖體(399.9±1.5) Ma(賈曉亮等，2013)、白海子南巖體(340.6±5.7) Ma(尼加提·阿布都遜等，2013)(圖1c)。然而，前人研究工作大多針對(duì)單個(gè)巖體進(jìn)行研究，缺乏整體上的對(duì)比分析。另外，對(duì)這些巖體也缺乏更全面的同位素方面的研究。U-Pb、Sm-Nd和Lu-Hf 同位素能夠在后期復(fù)雜的地質(zhì)過(guò)程中表現(xiàn)得非常穩(wěn)定。因此，這些同位素往往被用于示蹤源巖性質(zhì)和物質(zhì)來(lái)源(Iizuka et al., 2005)；Nd和Hf同位素模式年齡也能更精確地指示出地殼的形成時(shí)代(Lin et al., 2007)。對(duì)庫(kù)魯克塔格地區(qū)古生代花崗巖的系統(tǒng)對(duì)比分析及同位素方面的研究，可以為南天山造山帶古生代構(gòu)造演化提供新的證據(jù)和約束條件，對(duì)于深化認(rèn)識(shí)中亞造山帶西南緣增生造山過(guò)程中巖漿的形成機(jī)制、地殼生長(zhǎng)及構(gòu)造演化之間的聯(lián)系具有重要意義。

白海子南巖體的年齡為(340.6±6) Ma，且屬?gòu)?qiáng)過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖(尼加提·阿布都遜等，2013)，但由于缺乏示蹤巖漿源區(qū)和物質(zhì)來(lái)源等方面的研究，致使之前的研究工作具有一定的局限性。筆者對(duì)該巖體進(jìn)行了全巖Sr-Nd、鋯石Hf同位素及鋯石微量元素分析，以進(jìn)一步分析討論白海子南巖體的物質(zhì)來(lái)源、巖石成因及構(gòu)造背景，并與該地區(qū)已有的代表性古生代花崗巖類數(shù)據(jù)資料進(jìn)行綜合對(duì)比分析，以期為庫(kù)魯克塔格地區(qū)古生代的地殼生長(zhǎng)與演化提供新的認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖體特征

研究區(qū)位于塔里木克拉通東北緣，與南天山增生造山帶的界線為庫(kù)勒湖-色日克牙依拉克蛇綠巖帶南界斷裂(圖1b)，地理坐標(biāo)為86°15′00″E～87°15′00″E，40°40′00″N～42°20′00″N(圖1c)。該區(qū)總體上呈東西向展布，是塔里木克拉通前寒武紀(jì)基底出露最完好的地區(qū)之一。

a.中亞造山帶及其鄰區(qū)構(gòu)造圖(據(jù)Gao et al., 2011)；b.塔里木北緣地質(zhì)略圖(據(jù)郭瑞清等，2013)；c.庫(kù)魯克塔格地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)鄒明玉，2018)圖1 塔里木北緣及鄰區(qū)構(gòu)造略圖Fig.1 Structural sketch of northern margin of Tarim and its adjacent area

庫(kù)魯克塔格地區(qū)古老基底為太古代和古元古代的變質(zhì)巖。庫(kù)魯克塔格地區(qū)片麻巖、片巖及花崗巖Nd、Hf同位素模式年齡主要分布在3.3～2.5 Ga，表明該區(qū)在太古代時(shí)期可能存在重大的地殼再造和地殼增生作用(曹曉峰等，2012)。該區(qū)廣泛出露新元古時(shí)期的酸性、基性-超基性巖漿巖，這些巖漿巖的生成被認(rèn)為與羅迪尼亞超大陸裂解有關(guān)(Ge et al., 2012; Huang et al., 2019; Ren et al., 2017)。近期，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)發(fā)育有相當(dāng)規(guī)模的古生代巖漿巖，時(shí)代為晚奧陶世—早石炭世，以晚志留世—早泥盆世為主。研究表明這些巖漿活動(dòng)與古生代南天山洋盆的演化有關(guān)(Ge et al., 2012; Qin et al., 2016; Huang et al., 2019; Ren et al., 2017)。

白海子南巖體出露于博斯騰湖南岸白海子鎮(zhèn)以南，巖體采樣坐標(biāo)為N41°43′06.3″，E86°28′44.5″。該巖體整體呈淺肉紅色(圖2a)，巖性較均一，為二長(zhǎng)花崗巖，面積約5.3 km2，近東西向展布，侵入到泥盆紀(jì)巖體中，北部被第四系覆蓋。巖石具塊狀構(gòu)造，細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，主要由斜長(zhǎng)石(35%～40%)、鉀長(zhǎng)石(35%～40%)、石英(25%)及少量白云母等組成(圖2b)。鉀長(zhǎng)石近半自形-他形粒狀，粒徑約0.2～0.5 mm，呈定向分布，內(nèi)常見格子雙晶和微細(xì)脈狀鈉質(zhì)條紋。斜長(zhǎng)石呈近半自形板狀，粒徑約0.2～0.5 mm，呈定向分布，常見聚片雙晶、卡納復(fù)合雙晶、局部見肖鈉雙晶。石英呈他形粒狀，粒徑約為0.2～0.5 mm，呈半透明-透明，波狀消光較強(qiáng)烈。白云母呈片狀，粒徑約為0.1～0.2 mm，少量分布。

前人根據(jù)U-Pb年代學(xué)和巖石地球化學(xué)的研究得出白海子南巖體年齡為(340.6±6)Ma， 屬S型花崗巖(尼加提·阿布都遜等，2013)，屬高鉀鈣堿性系列，具有高鋁、高硅、高鉀、貧鎂和貧Na、低Sr、低Y的特征，A/CNK值為1.14～2.45，CIPW標(biāo)準(zhǔn)剛玉分子>1%，屬過(guò)鋁質(zhì)花崗巖，Al2O3/TiO2值小于100(在41～72)。微量元素顯示出δCe(1.05～1.67)的正異常，δEu(0.52～0.62)的負(fù)異常，總體上表現(xiàn)出輕稀土元素富集，重稀土元素虧損的特征；富集Th、Ba、Rb等元素，明顯虧損Ti、Ta、Nb等元素(尼加提·阿布都遜等，2013)。

a.白海子巖體野外照片；b.鏡下特征；Qtz.石英；Pl.斜長(zhǎng)石；Kfs.鉀長(zhǎng)石圖2 白海子南花崗巖體圖Fig.2 Photos of Baihaizi granite

2 同位素分析方法

本文巖石樣品HX-T2(1-5)的全巖Rb-Sr、Sm-Nd以及鋯石Lu-Hf同位素測(cè)試均由中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。使用熱電離質(zhì)譜計(jì)對(duì)Sr-Nd同位素進(jìn)行測(cè)定，Sr-Nd同位素的化學(xué)分離純化體系及分析流程可見Chen et al.(2010)。所有實(shí)測(cè)143Nd/144Nd和86Sr/88Sr值分別用146Nd/144Nd=0.721 9和86Sr/88Sr=0.119 4進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。Hf同位素的分離純化采用離子交換樹脂原理，數(shù)據(jù)測(cè)試在Isoprobe等離子體質(zhì)譜儀上完成，儀器運(yùn)營(yíng)及其具體分析流程可見Lin et al.(2007)。εHf(t)的計(jì)算使用176Lu衰變常數(shù)為1.867×10-11a(Albarède et al., 2006)，現(xiàn)今的球粒隕石176Hf/177Hf值為0.282 785和176Lu/177Hf值為0.033 6(Bouvier et al., 2008)；Hf虧損地幔模式年齡(TDM1)的計(jì)算采用現(xiàn)今的虧損地幔176Hf/177Hf值為0.283 25和176Lu/177Hf值為0.038 4(Vervoort et al., 1999)，二階段Hf模式年齡(TDMC)計(jì)算采用平均地殼的176Lu/177Hf值為0.015(Rudnick et al., 2003)。

3 分析結(jié)果

3.1 Sr-Nd同位素組成

對(duì)白海子南巖體5件樣品進(jìn)行全巖Rb-Sr、Sm-Nd同位素組成分析結(jié)果表明，87Rb/86Sr值均低于3，ISr無(wú)異常低(<0.700)情況。樣品的ISr比值在0.710 01～0.712 87，低于大陸地殼平均值(0.719)而高于大陸中基性火山巖平均值(0.705 77)(Faure et al., 1978)，為中等ISr比值。εNd(t)值在-21.01～-18.07，模式年齡采用Nd同位素二階段模式年齡，這樣可以盡量避免過(guò)低的fSm/Nd影響計(jì)算結(jié)果，其二階段模式年齡值介于2.6～2.84 Ga(均值為2.78 Ga)，分析結(jié)果見表1。

表1 庫(kù)魯克塔格地區(qū)白海子巖體Sr-Nd同位素組成表Tab.1 Sm-Nd isotopes of Baihaizi pluton in Kuruktag region

3.2 Hf同位素組成

對(duì)已測(cè)定的U-Pb年齡的10顆鋯石進(jìn)行了原位Hf同位素分析(圖3)，結(jié)果顯示大部分鋯石176Lu/177Hf值介于0.000 855～0.003 605，僅有1顆鋯石176Lu/177Hf值為0.003 605，εHf(t)值的變化范圍在-26.55～-17.28(均值為-22.6)，其地殼平均年齡范圍為2.43～3.0 Ga(均值2.76 Ga)，分析結(jié)果見表2。

表2 庫(kù)魯克塔格地區(qū)白海子巖體LA -ICP-MS鋯石Hf同位素分析結(jié)果表Tab.2 LA-ICP-MS in-situ analysis of zircon Hf isotopes of Baihaizi Pluton in Kuruktag region

圖3 鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.3 CL images of zircons

3.3 鋯石微量元素組成

白海子南巖體中鋯石的U含量值在125.03×10-6～340.88×10-6，Th含量值介于78.87×10-6～315.86×10-6，Pb含量值在11.84×10-6～31.41×10-6，這些元素的含量變化較大，可能與鋯石自身特點(diǎn)以及激光剝蝕深度有關(guān)，具體分析結(jié)果見表3。鋯石微量元素特征分析結(jié)果顯示，樣品中鋯石具有重稀土元素富集且Eu負(fù)異常的特點(diǎn)，而輕稀土元素則呈強(qiáng)烈虧損，并具顯著Ce正異常的特點(diǎn)(圖4)，而且Th/U值均大于0.4。

圖4 (a)白海子南巖體鋯石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖和(b)微量元素蛛網(wǎng)圖(據(jù)Sun et al.,1989)Fig.4 (a)Chondrite-normalized REE patterns and(b) primitive mantle normalized traceelement spider diagrams of Baihaizi pluton (After Sun et al., 1989)

表3 白海子南巖體鋯石微量元素?cái)?shù)據(jù)(10-6)Tab.3 Trace element data (10-6) of zircons from the Baihaizi pluton in the Kuruktag region

4 討論

4.1 巖漿源區(qū)

通常認(rèn)為花崗巖具有較高的εNd(t)值和較低的二階段模式年齡值(TDM2)，表示它們可能來(lái)源于新生地殼的再循環(huán)或有新生地幔物質(zhì)加入到了大陸地殼中，而低的εNd(t)值和高的TDM2值則表明花崗巖來(lái)源于先存古老地殼物質(zhì)的深熔或重熔(朱弟成等，2009)。白海子南巖體具有較高的TDM2(2.6～2.84 Ga)和相對(duì)較低的εNd(t)(-21.01～-18.07)值，以及相對(duì)較高的初始Sr值，在εNd(t)-t圖解中投點(diǎn)于2.5 Ga地殼演化線以下區(qū)域(圖5a)，表明巖體很可能形成于古老地殼再造的過(guò)程中。因花崗巖Nd模式年齡可代表巖漿源區(qū)物質(zhì)的平均地殼存留年齡(胡靄琴等，1999)，而本文中白海子南巖體的Nd模式年齡在2.6～2.84 Ga，暗示其源區(qū)巖石與新太古代地殼物質(zhì)的部分熔融有關(guān)。

鋯石的原位Hf同位素能有效地確定形成巖石的巖漿來(lái)源(吳福元等，2007)。白海子南巖體樣品中176Lu/177Hf值均小于或接近0.002，表明鋯石在形成后積累了很少的放射性成因Hf同位素，故鋯石形成時(shí)的176Hf/177Hf值可以用初始176Hf/177Hf值來(lái)代表。通常εHf(t)<0代表巖石是在古老下地殼部分熔融過(guò)程中形成的(Vervoort et al., 2000)，白海子南巖體的鋯石εHf(t)值介于-26.55～-17.28，二階段模式年齡介于2.43～3.0 Ga，在εHf-t圖解中投點(diǎn)遠(yuǎn)離球粒隕石演化線，位于2.7 Ga新太古代演化線附近(圖5b)，這與全巖Sr-Nd同位素分析結(jié)果一致，表明白海子巖體的巖漿來(lái)源于古元古代—新太古代地殼物質(zhì)的部分熔融。該樣品中的鋯石Hf同位素具明顯的不均一性(變化范圍達(dá)8個(gè)ε單位)，這就需要一個(gè)開放系統(tǒng)來(lái)引起熔體中176Hf/177Hf值的明顯變化，由于鋯石Hf同位素的比值不會(huì)隨部分熔融或分離結(jié)晶作用發(fā)生變化，因此鋯石Hf同位素大范圍變化可能是由于幔源新生巖漿和古老地殼物質(zhì)相互作用導(dǎo)致的(Alberto et al., 1999)。另外，S型花崗巖鋯石的Hf同位素組成的變化并不一定指示了巖漿混合作用，而也有可能是源區(qū)不均一性的體現(xiàn)(Villaros et al., 2012)。

a.ISr-εNd(t)圖;b.176Hf/177Hf-年齡圖;c.年齡-εNd(t)圖;d.年齡-εHf(t)圖(奧陶紀(jì)、志留紀(jì)、泥盆紀(jì)巖體同位素?cái)?shù)據(jù)引自鄒明煜等，2018)圖5 全巖Sr-Nd同位素組成特征及鋯石Hf同位素組成特征圖Fig.5 Whole-rock Sr - Nd isotopic composition and Hf isotopic characteristics of zircon

Condie et al.(1998, 2010)通過(guò)對(duì)花崗質(zhì)巖石和碎屑鋯石的U-Pb年齡統(tǒng)計(jì)研究，總結(jié)出新太古代(2.8～2.5 Ga)是大陸地殼生長(zhǎng)分異的重要時(shí)期，且在2.7 Ga時(shí)達(dá)到峰期。庫(kù)魯克塔格是太古宙巖石研究，最早最成熟前寒武紀(jì)露頭區(qū)，并且露頭主要出露于辛格爾、興地和庫(kù)爾勒3個(gè)地區(qū)。該區(qū)域報(bào)道中記載了2.7 Ga變質(zhì)雜巖體(Ge et al., 2014)和鋯石結(jié)晶年齡為2.71～2.72 Ga的TTG片麻巖(Cindie et al., 2010)等，前人認(rèn)為2.7 Ga時(shí)期是塔里木北緣新太古代巖漿作用最重要的時(shí)期。同時(shí)，該區(qū)出露有(2 534±19)Ma的鉀長(zhǎng)花崗巖(Zhang et al., 2007)、(2 470±24)Ma的片麻狀花崗巖以及(2 469±12)Ma的變閃長(zhǎng)巖(Shu et al., 2011),這些巖石可能代表了塔里木克拉通新太古代—古元古代早期大陸地殼的凈大陸生長(zhǎng)或改造(Ge et al., 2014)。白海子南巖體的Nd二階模式年齡TDM2介于2.6～2.84 Ga，(均值2.78 Ga)，鋯石Hf平均地殼年齡TDMC介于2.43～3.0 Ga(均值2.76 Ga)，其巖漿源區(qū)主要是古元古代早期—新太古代時(shí)期從地幔分異出來(lái)的陸殼物質(zhì)，白海子南巖體源區(qū)巖石的形成很可能是對(duì)全球陸核生長(zhǎng)事件的響應(yīng)。

4.2 巖石成因與構(gòu)造環(huán)境

地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析表明白海子南巖體為強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖，它的形成與富鋁的巖石部分熔融有關(guān)，高鉀、低鈉的特征暗示此巖體的形成與含云母巖漿源區(qū)脫水熔融有關(guān)(尼加提·阿布都遜等，2013)。過(guò)鋁質(zhì)花崗巖是由富鋁殼源物質(zhì)部分熔融而形成，其形成的構(gòu)造背景至今仍是一個(gè)爭(zhēng)論的話題。具有過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖不僅產(chǎn)生于同碰撞時(shí)期，在后碰撞時(shí)期也可以大量產(chǎn)生(韓寶福等，2007)；花崗巖的形成與“熱源”密切相關(guān)，而和構(gòu)造并沒(méi)有直接關(guān)系(張旗等，2007)。研究表明，過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖的形成環(huán)境復(fù)雜，可形成于多種動(dòng)力學(xué)背景，常見形成于俯沖板片后撤所引起的弧后伸展、同碰撞早期的地殼加厚，后碰撞時(shí)期等(Pitcher et al., 1983)。

巖漿形成時(shí)的溫度值一般可用鋯石飽和溫度來(lái)估算，因鋯石飽和溫度和液相線溫度幾乎相一致(Ferreira et al., 2003)。當(dāng)Zr的含量值為80 ×10-6～150 ×10-6時(shí)，花崗巖被稱為富含繼承鋯石花崗巖，TZr為730～780 ℃，均值為(766±24) ℃，其源區(qū)鋯石飽和，Zr含量不全在熔體中，而是有部分在繼承鋯石中，因此該時(shí)期TZr代表了巖漿溫度上限(韓寶福等，2007)。筆者通過(guò)全巖Zr含量計(jì)算出的白海子巖體TZr介于715～763 ℃(表3，均值為745 ℃)。鋯石Ti含量地質(zhì)溫度計(jì)計(jì)算出該巖體Ti溫度均值為692 ℃(表3)，與鋯石飽和溫度近似。由此可見，白海子花崗巖屬“冷”巖漿，含水礦物不能自發(fā)的脫水熔融和產(chǎn)生熱量，此類巖漿的熔融需要流體的加入(鄭永飛等，2013)。南天山洋向塔里木克拉通俯沖過(guò)程在奧陶世(454.6 Ma)之前后就已經(jīng)開始了(Ge et al., 2012)，持續(xù)到泥盆世(郭瑞清等，2013b)，直到晚石炭世進(jìn)入弧-陸碰撞閉合階段(310～290 Ma)，南天山洋盆最終關(guān)閉(郭瑞清等，2013a)。白海子南巖體為早石炭紀(jì)侵入巖，此時(shí)南天山洋處于俯沖階段末期，洋盆未完全閉合，俯沖過(guò)程中幔源巖漿底侵產(chǎn)生的余熱為該巖體熔融提供熱源。俯沖作用的后期，俯沖板片后撤導(dǎo)致洋殼減薄和壓力變小，由幔源巖漿底侵作用引起的溫度升高被認(rèn)為是導(dǎo)致地殼物質(zhì)熔融的關(guān)鍵因素。此外，壓力降低以及流體加入也被認(rèn)為是導(dǎo)致花崗巖漿形成的重要因素(Chen et al.,2010)。鋯石的U-Er判別圖中本文數(shù)據(jù)落入弧火山巖(VAB)區(qū)域(圖6)。綜上所述，推測(cè)白海子南巖體形成于主動(dòng)大陸邊緣，是南天山洋向南俯沖到塔里木克拉通之下后期階段的產(chǎn)物。

圖6 白海子巖體鋯石微量元素判別圖解(據(jù)Schulz et al., 2006)Fig.6 Discrimination plots of the trace element of zircon from Baihaizi pluton (After Schulz et al., 2006)

4.3 庫(kù)魯克塔格古生代構(gòu)造演化

庫(kù)魯克塔格地區(qū)出露有一系列古生代(約470～340 Ma)侵入體。奧陶紀(jì)巖體(烏斯騰高勒西部巖體454.6 Ma，烏斯騰高勒東部巖體458 Ma)具低εNd(t)值(-20.01～-16.37)和高TDM2(2.56～2.84 Ga)值，εHf(t)值介于-26.7～-11.6，TDMC變化范圍在2.2～3.1 Ga(吳華楠，2019)；晚志留世巖體(鐵門關(guān)東南巖體419.2 Ma、博斯騰鄉(xiāng)巖體418 Ma)具稍低εNd(t)值(-9.64～-6.18)(鄒明煜等，2018)，同奧陶紀(jì)巖體相比，明顯升高>10個(gè)ε單位值，Nd二階段模式年齡TDM2(1.99～2.54 Ga)較奧陶紀(jì)巖體也稍年輕，這些巖體的鋯石εHf(t)介于-4.07～0.82，TDMC介于1.36～1.66 Ga(鄒明煜，2018)。早泥盆世巖體(鐵門關(guān)東巖體400.6 Ma和烏斯騰高勒巖體399.9 Ma)具稍低εNd(t)值(-11.82～-9.93)，Nd二階段模式年齡TDM2(1.97～2.13 Ga)較奧陶紀(jì)巖體也稍年輕，這些巖體的鋯石εHf(t)介于-6.59～0.67，TDMC介于1.35～1.80 Ga(鄒明煜，2018)；這些巖體整體為鈣堿性-高鉀鈣堿性Ⅰ型花崗巖，具有大陸弧花崗巖的地球化學(xué)特征，被認(rèn)為形成于南天山洋向南的俯沖消減(郭瑞清等，2013a, 2013b)。通過(guò)塔里木北緣這一時(shí)期巖漿巖的εNd(t)-Age、εHf(t)-Age圖解，可以發(fā)現(xiàn)奧陶紀(jì)—早泥盆世隨著巖石形成時(shí)代逐漸變年輕，εNd(t)、εHf(t)值逐漸升高(圖7)，Nd、Hf的模式年齡逐漸降低，可能對(duì)應(yīng)于一個(gè)陸殼減薄、地幔上涌的構(gòu)造環(huán)境。奧陶紀(jì)巖體的鋯石飽和溫度TZr=778～791℃，晚志留世巖體的鋯石飽和溫度TZr=770～851℃(鄒明煜，2018)，呈現(xiàn)一個(gè)上升的趨勢(shì)，進(jìn)一步佐證巖漿巖區(qū)受幔源巖漿的影響逐漸變大。晚志留世—早泥盆世是塔里木南緣巖漿作用最活躍的時(shí)期，是南天山洋洋殼俯沖消減達(dá)到高峰，同時(shí)期還發(fā)育有基性巖漿巖(郭瑞清等，2018)。該時(shí)期塔里木北緣巖漿巖特征與后撤式俯沖特征相吻合，南天山洋后撤式的俯沖樣式導(dǎo)致庫(kù)魯克塔格地塊地殼減薄，巖漿源區(qū)年輕物質(zhì)比例增大，基性巖漿增加。

早泥盆世—早石炭世，隨著巖石形成時(shí)代逐漸變年輕，εNd(t)、εHf(t)值逐漸降低(圖7)，Nd、Hf的模式年齡逐漸升高，可能對(duì)應(yīng)于一個(gè)陸殼增厚的環(huán)境，巖漿源區(qū)古老基底比例增大。

圖7 塔里木克拉通北緣古生代巖體年齡-εNd(t)及年齡-εHf(t)圖(數(shù)據(jù)引自Ge et al., 2012, 2013; Zhao et al., 2015; Lin et al., 2013; Huang et al., 2013)Fig.7 εNd(t) versus age diagram and εHf(t) versus age diagram of Paleozoic plutons in the southern margin of Tarim block(Date source from Ge et al., 2012, 2013; Zhao et al., 2015; Lin et al., 2013; Huang et al., 2013)

南天山造山帶是塔里木克拉通和哈薩克斯坦-伊犁-中天山地塊的陸陸碰撞而成的古生代碰撞帶造山帶(Xiao et al., 2013)。南天山洋向塔里木克拉通俯沖過(guò)程持續(xù)到石炭紀(jì)，庫(kù)魯克塔格白海子南巖體(340.6 Ma)產(chǎn)生于大陸弧環(huán)境，是俯沖作用后期的產(chǎn)物，極富集的εNd(t)表明巖漿源區(qū)為地殼物質(zhì)。額爾賓山中部的盲起蘇花崗巖體(297±4)Ma被認(rèn)為形成于后碰撞伸展的早期階段(于新慧等，2020)。因此，南天山洋可能閉合于二疊紀(jì)之前，持續(xù)的俯沖增生直至陸陸碰撞是導(dǎo)致庫(kù)魯克特格地區(qū)地殼加厚的主要原因。

5 結(jié)論

(1)白海子南巖體的ISr比值為0.710 01～0.712 87，εNd(t)值介于-21.01～-18.07，其二階段虧損地幔模式年齡值為2.6～2.84 Ga，εHf(t)值介于-26.55～-17.28，其二階段地幔模式年齡為2.43～3.0 Ga，是古元古代早期—新太古代地殼物質(zhì)再循環(huán)的產(chǎn)物。

(2)鋯石微量元素分析表明，該巖體鋯石為殼源巖漿鋯石，TZr均值為745℃，TTi均值為692℃，屬于“冷”巖漿。白海子南巖體形成于主動(dòng)大陸邊緣，是南天山洋向南俯沖到塔里木克拉通之下后期階段的產(chǎn)物，俯沖過(guò)程中幔源巖漿底侵產(chǎn)生的余熱為該巖體熔融提供熱源。

(3)南天山洋向塔里木克拉通俯沖過(guò)程中，庫(kù)魯克塔格地區(qū)奧陶紀(jì)—早石炭世地殼演化經(jīng)歷了先減薄再加厚的演化過(guò)程。