新疆阿爾金西南段巴音郭楞地區(qū)花崗巖地球化學特征及大地構造意義

于 龍, 提振海, 郭金城, 劉思林

(河北省區(qū)域地質調查院，河北 廊坊 065000)

阿爾金增生型造山帶具有顯著的地殼生長和持續(xù)的俯沖作用[1]，晚古生代末期，隨著阿南洋自南向北向中阿爾金微陸塊之下俯沖消減作用[2]，造成強烈的造山運動，形成了志留紀具殼幔混合源巖漿性質的島弧型花崗巖。

1 地質背景

研究區(qū)位于阿爾金山脈西南段，屬塔里木—中朝板塊西南部的塔里木微板塊與柴達木微板塊接觸部位。在阿南次級構造北東段長沙溝北及北東一帶，分布規(guī)模較大的中酸性巖體，呈北東東向展布，出露面積約48.07 km2。巖體由早至晚包括斑狀二長巖、石英二長巖和斑狀二長花崗巖3種巖石類型，系加里東晚期巖漿侵入活動之產物，圍巖以新太古代-古元古代白沙河巖組二巖段、青白口紀構造混雜巖及青白口紀索爾庫里群亂石山組地層為主。

2 巖石地球化學特征

2.1 巖石系列的劃分

該類花崗巖巖石化學成分中，總體SiO2、Al2O3含量相近，TiO2、FeO、MgO、CaO、P2O5含量明顯低，Na2O、K2O含量明顯高；Al2O3含量大于CaO+Na2O+K2O，屬鋁過飽和類型；巖石分異指數DI=(85.59～87.65)，固結指數SI=(1.85～5.03)，反映巖漿結晶分異程度高；里特曼指數σ=(2.24～6.70)，屬堿鈣性系列。

2.2 稀土元素及微量元素特征

斑狀二長巖：稀土總量為94.24×10-6，含量較低；輕重稀土比值為3.16，鑭和鐿的含量比值3.22，屬輕稀土富集型；具正銪異常特征。微量元素Sr含量較低，Ba、Hf、Rb、Th、U含量明顯高。銣鍶比值為2.97，高于陸殼平均值。

石英二長巖：稀土總量為329.26×10-6，含量較高；輕重稀土比值為8.37，鑭和鐿的含量比值12.23，屬輕稀土富集型；負銪異常不明顯。微量元素Sr含量較低，Ba、Hf、Nb、Zr含量明顯高。銣鍶比值為1.11，明顯高于陸殼平均值。

綜上所述，該類花崗巖分異程度較高，具有混合源花崗巖的特征。

3 同位素年齡測定

本次同位素測年研究，采集了斑狀二長花崗巖中SHRIMP同位素年齡樣品，并獲得了415.6 Ma±1.6 Ma的測年值(圖1)。根據上述測年值，結合其野外地質特征、與圍巖的接觸關系、以及區(qū)域構造背景等，巖石形成于志留紀。

圖1 花崗巖樣品同位素測年(SHRIMP)圖譜

4 巖石成因

4.1 演化特征

(1)巖體由早期斑狀二長巖→中期石英二長巖→晚期斑狀二長花崗巖演化。SiO2含量由63.22 %→64.94%→72.21%逐漸升高；K2O+Na2O含量由11.64%→10.16%→8.06%逐漸降低；CaO含量由1.67%→1.72%→1.61%變化不明顯；MgO含量由0.61%→0.26%→0.54%總體趨勢降低；Fe2O3含量由0.81%→1.68%→1.03%，F(xiàn)eO含量由1.39%→1.72%→1.09%變化不明顯。巖石總體向偏酸方向演化。

(2)分異指數DI由86.83→85.59→87.65，固結指數SI由4.19→1.85→5.03變化不大，總體顯示巖漿結晶分異程度較高的特點；δEu由1.26→0.94→0.85降低，LREE/HREE由3.16→8.37→9.24升高，稀土分餾明顯，輕稀土明顯富集。

綜上所述，本區(qū)志留紀侵入巖無論在巖石學、巖石化學，還是地球化學等方面，顯示I形花崗巖特征，具有巖漿正常演化之屬性，符合同源花崗巖的演化特點。

4.2 成因類型分析

該花崗巖成因類型較為復雜，具有同熔型花崗巖(相當于I形)和地殼重熔型花崗巖(相當于S形)之雙重特征，依據如下：

(1)以A/NKC=1.1(分子數)作為分界，該比值>1.1的為“S”形花崗巖；該比值<1.1的為“I”形花崗巖。本花崗巖A/NKC=1.05～1.36，絕大多數樣品A/NKC值落在1.05～1.16之間，顯示同熔型花崗巖特征，個別樣品A/NKC 值落入1.16～1.36之間，顯示地殼重熔型花崗巖特征，表明其形成的構造環(huán)境有明顯差異。

(2)本區(qū)花崗巖中部分巖石含有角閃石，部分巖石缺失角閃石，顯示“I”形和“S”形花崗巖雙重特征。

(3)在(Al-Na-K)-Ca-(Fe2++Mg)圖解中(圖2)，多數樣品分布在斜長石—角閃石—黑云母區(qū)，其物源來自上地幔；少數樣品分布在斜長石—黑云母—堇青石區(qū)，其物源來自地殼。

圖2 (Al-Na-K)-Ca-(Fe2++Mg)圖解

綜上所述，本區(qū)志留紀侵入巖無論在巖石學、巖石化學，還是地球化學等方面，均顯示出“I”形花崗巖和“S”形花崗巖雙重特征，表明巖漿上侵過程中可能有少量地殼物質的混入。

5 討論

據區(qū)域資料，志留紀本區(qū)處于阿南洋自南向北向中阿爾金微陸塊之下俯沖消減作用的晚期，即塔里木板塊和中阿爾金微陸塊焊接在一起的統(tǒng)一古陸與柴達木板塊發(fā)生碰撞作用階段，本區(qū)志留紀侵入巖的形成與上述的俯沖消減→碰撞作用相關聯(lián)。在R1-R2圖解中(圖3)，多數樣品分布于同碰撞期，少數樣品分布于造山帶晚期，說明該巖體形成于板塊碰撞擠壓的造山構造環(huán)境；在里特曼-戈蒂里圖解中(圖4)，多數樣品分布在造山帶火山巖區(qū)，少數樣品分布在造山帶火山巖區(qū)與堿性、偏堿性火山巖區(qū)界限附近，顯示其所處構造環(huán)境為造山環(huán)境；微量元素蛛網圖與同碰撞花崗巖相似，表明其為同碰撞花崗巖。

圖3 R1-R2圖解

圖4 里特曼-戈蒂里圖解

綜合上述特征，本區(qū)志留紀侵入巖形成于板塊同碰撞期→造山晚期的擠壓構造環(huán)境，與阿南洋自南向北向中阿爾金微陸塊之下俯沖消減作用和塔里木板塊和中阿爾金微陸塊焊接在一起的統(tǒng)一古陸與柴達木板塊發(fā)生碰撞作用相關聯(lián)。