新疆西南天山克其克果勒地區(qū)堿性花崗巖成因及其構(gòu)造意義*

馬方彬 郗國(guó)慶 任永健 劉星旺 于 汪 王朝金 馮宏業(yè)柳霞麗 錢洪夫

（1.中化地質(zhì)礦山總局化工地質(zhì)調(diào)查總院；2.中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院；3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院）

堿性花崗巖因其特殊的成因及形成的構(gòu)造環(huán)境而受到國(guó)內(nèi)外地質(zhì)工作者的廣泛關(guān)注［1-2］。在我國(guó)新疆塔里木盆地北緣（南天山南緣）及其鄰區(qū)分布有1條堿性巖帶（圖1），該巖帶呈近NE 向延伸約1 000 km，廣泛出露各類堿性及偏堿性巖類［3-4］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)塔里木盆地北緣堿性巖類的研究較多［3-5］，但南天山拜城以北地區(qū)研究程度相對(duì)較低。本研究選取西南天山黑英山鄉(xiāng)北部克其克果勒一帶堿性巖為研究對(duì)象，通過巖石學(xué)及地球化學(xué)研究，對(duì)其成因及形成的構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行初步探討，為該區(qū)后續(xù)的研究工作提供參考。

1 地質(zhì)背景與巖石特征

研究區(qū)位于拜城縣黑英山鄉(xiāng)克其克果勒一帶，大地構(gòu)造位置上屬于塔里木—華北板塊內(nèi)的塔里木微板塊北緣南天山晚古生代造山帶（圖2），主要出露地層為古生界志留系伊契克巴什組（S2y）、科克鐵克達(dá)坂組（S3kk）及泥盆系阿爾皮什麥布拉克組（D1a）和二疊系小提坎力克組（P1x）。區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為近東西向的卡拉蘇—阿爾騰柯斯深大斷裂及其次級(jí)斷裂。

區(qū)內(nèi)侵入巖主要分布在克其克果勒—報(bào)孜克里克上游一帶，呈不規(guī)則的巖枝、巖株?duì)钋秩胫兄玖艚y(tǒng)伊契克巴什組大理巖、片巖及碳酸熔巖中。其中，克其克果勒中上游一帶主要為堿性雜巖體，總體呈NE向延伸，最大出露長(zhǎng)度約4.5 km，最大寬度約2.5 km，總面積約為5.8 km2；巖性主要為鉀長(zhǎng)花崗巖、堿性花崗巖及堿性正長(zhǎng)巖、云霞正長(zhǎng)巖、霓霞巖等堿性巖類（圖3）。克其克果勒以東碳酸熔巖中分布大量堿性捕擄體，大小不一，塊徑多為0.1～3 m，邊緣皆已溶蝕，常呈橢圓形態(tài)。

堿性花崗巖為灰白色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主礦物成分及含量：微斜長(zhǎng)石約33%、鈉長(zhǎng)石約20%、石英約30%、鐵納鈣閃石約10%、霓輝石3%、黑云母約1%；副礦物包括鈦鐵礦、榍石和磷灰石等，約占2%。

云霞正長(zhǎng)巖為肉紅色，中粒或不等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主礦物成分及含量：微斜長(zhǎng)石為45%～55%、霞石為15%～35%、鈉長(zhǎng)石為5%～10%、黑云母為5%～15%，一般還包括少量霓輝石、鎂納鈣閃石、鐵納鈣閃石和鈉閃石等堿性鐵鎂礦物；副礦物包括磁鐵礦、鋯石、榍石和磷灰石等。

霓霞巖為黑色—黑綠色，細(xì)粒半自形等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主礦物成分及含量：霓輝石為25%～65%、霞石為30%～65%；霓輝石中含透輝石及次透輝石的分子數(shù)較高，并含鐵納鈣閃石、黑云母、方解石等，微斜長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石較少；副礦物為磷灰石和鋯石，含量較少。

2 巖石地球化學(xué)特征

由主量元素分析結(jié)果可知，區(qū)內(nèi)堿性花崗巖SiO2含量為66.32%～74.39%，在SiO2—K2O 圖（圖4）上，多數(shù)樣品落入高鉀鈣堿性—鉀玄質(zhì)系列范圍，且隨著SiO2含量的增加，有向高鉀區(qū)域演化的趨勢(shì)。在花崗巖QAP 分類圖（圖5）中，巖體落入堿長(zhǎng)花崗巖、堿長(zhǎng)正長(zhǎng)巖及花崗巖（二長(zhǎng)/鉀長(zhǎng)花崗巖）區(qū)。巖石的ALK（全堿含量）為8.72%～11.01%，K/N 多為1.08～2.01，屬于富鉀巖系。TiO2含量為0.13%～0.77%，Al2O3含量為12.25%～13.86%，MgO 含量為0.08%～0.43%，CaO 含量為1.03%～6.43%，整體表現(xiàn)為高鉀、高鋁、低鈦、低鎂、低鈣的特征，與典型堿性花崗巖特征相一致［2］。AR指數(shù)為3.24～5.86；NK/A（堿性指數(shù)）為0.86～1.04，A/CNK（鋁飽和指數(shù)）為0.54～0.97，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖，且在NK/A—A/CNK 相關(guān)圖（圖6）中，落入亞堿性到過堿性準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)，表現(xiàn)為I型花崗巖的特征。

由稀土元素配分模式圖，巖體樣品REE 分配模式基本相同，均為輕稀土相對(duì)富集的平緩右傾型（圖7），稀土元素總量（∑REE）為（180.22～597.27）×10-6。其中，LREE/HREE 為 4.75～10.09，（La/Yb）N為 3.78～12.91，即輕、重稀土分餾較強(qiáng)，（La/Sm）N為3.27～6.19，（Gd/Yb）N為0.64～1.75，即輕稀土分餾程度明顯高于重稀土；δEu=0.10～0.51，具顯著負(fù)銪異常，可能是巖漿演化過程中長(zhǎng)石類礦物（斜長(zhǎng)石）發(fā)生分離結(jié)晶的結(jié)果［2，6］；鈰異常不明顯。

由微量元素蛛網(wǎng)圖（圖8），巖體原始地幔配分曲線基本相同或相似，富集大離子親石元素Rb和高場(chǎng)強(qiáng)元素 Th、U、Pb 及LREE，而虧損大離子親石元素Sr 和高場(chǎng)強(qiáng)元素Ba、Ta、Nb、Zr、Ti、P。巖體 P、Ti 等不相容元素虧損，指示巖體經(jīng)歷了高程度的分異演化，分離結(jié)晶礦物相主要為斜長(zhǎng)石、磷灰石和鈦鐵礦等［6］。Rb含量（大于270×10-6）較高，顯示了I型花崗巖的特征。

3 巖石成因

本區(qū)堿性花崗巖屬于高鉀鈣堿性—鉀玄質(zhì)花崗巖，隨著SiO2含量的增加，MgO、Al2O3、CaO、TiO2、TFe含量逐漸降低，在一定程度上顯示了鈣堿性巖漿分離結(jié)晶演化趨勢(shì)。由花崗巖ACF 圖（圖9），區(qū)內(nèi)巖體落入I型花崗巖；在SiO2—P2O5圖解（圖10）中，巖石多數(shù)顯示I 型花崗巖演化趨勢(shì)；同時(shí)，在花崗巖巖漿分異趨勢(shì)圖中，區(qū)內(nèi)巖體也顯示出正?；◢弾r向強(qiáng)烈分異的花崗巖演化趨勢(shì)（圖11），這也與I型花崗巖高分異的特征相一致。在Ce/Nb-Y/Nb 圖（圖12）中，本區(qū)花崗巖體主要分布在地殼平均成分附近以及大洋島嶼玄武巖（OIB）與島弧玄武巖（IAB）之間，說(shuō)明其源巖可能與大陸邊緣或島弧巖漿作用有關(guān)。

4 構(gòu)造意義

本區(qū)堿性花崗巖 Rb、Th 及 LREE 的富集及 Ba、Ta、Nb、Zr、Ti 的不同程度虧損，與同碰撞花崗巖的特征相一致；同時(shí)，Ta 和Nb 的虧損又是板塊匯聚邊緣巖漿巖固有的特征，暗示其母巖漿不可能由軟流圈部分熔融直接產(chǎn)生，應(yīng)該為地殼或殼幔混染所致，指示其巖漿的形成可能與板塊俯沖密切相關(guān)。在Rb—（Yb+Nb）及Rb—（Yb+Ta）圖解（圖13、圖14）中，區(qū)內(nèi)堿性花崗巖落入同碰撞花崗巖區(qū)，只有個(gè)別樣品落入板內(nèi)花崗巖區(qū)，反映本區(qū)花崗巖具有由造山晚期花崗巖類演化到板內(nèi)碰撞堿性花崗巖類的趨勢(shì)，可能形成于造山晚期到同碰撞的構(gòu)造環(huán)境。在R1—R2因子構(gòu)造環(huán)境判別圖解（圖15）中，本區(qū)堿性巖主要落入4區(qū)，個(gè)別接近6區(qū)和3區(qū)，反映本區(qū)堿性花崗巖以造山晚期花崗巖為主，兼有碰撞后隆起和同碰撞花崗巖的特征；且Y/Nb多為1.31～2.90，大于1.2，屬于Eby（1992）所劃分的后造山環(huán)境。因此，本區(qū)堿性花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境屬于大陸邊緣與陸—陸碰撞作用或島弧巖漿作用有關(guān)的造山晚期—同碰撞構(gòu)造環(huán)境。

5 結(jié) 論

（1）本區(qū)堿性花崗巖具富堿、高鉀、高鋁、低鈣、低鎂的特點(diǎn)，屬準(zhǔn)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性—鉀玄質(zhì)系列花崗巖類；巖石具明顯的負(fù)Eu異常，富集大離子親石元素 Rb 和高場(chǎng)強(qiáng)元素 Th、U、Pb 及 LREE，虧損大離子親石元素Sr和高場(chǎng)強(qiáng)元素Ba、Ta、Nb、Zr、Ti、P。

（2）本區(qū)堿性花崗巖具I 型花崗巖特征，巖石形成過程受巖漿分異作用控制，可能形成于造山晚期—同碰撞的構(gòu)造環(huán)境。