塔里木南緣鐵克里克地塊早前寒武紀構造巖漿事件

摘" "要：針對塔里木南緣鐵克里克地塊赫羅斯坦片麻雜巖中TTG深成片麻巖、基性片麻巖、富鉀質(zhì)深成片麻巖及阿喀孜深熔片麻巖和輝綠巖脈，通過巖石學、巖石地球化學、同位素地球化學研究，初步查明鐵克里克地區(qū)早前寒武紀巖石組合特征，為該地區(qū)建立構造-巖漿熱事件序列提供科學依據(jù)。

關鍵詞：赫羅斯坦片麻雜巖；TTG；中太古代；古陸核

塔里木克拉通是中國最重要的三大克拉通之一，由于沙漠覆蓋和研究程度低，一直被認為是具有統(tǒng)一前寒武紀基底的克拉通[1]。隨著對塔里木克拉通前寒武紀基底研究的深入，越來越多的年代學及巖石學證據(jù)顯示，塔里木克拉通早前寒武紀基底是由敦煌地塊、阿爾金地塊、鐵克里克等多個獨立塊體組成。

敦煌地區(qū)TTG片麻巖原巖形成時代主要為2.7～2.5 Ga，且在TTG片麻巖中普遍記錄有1.85～1.80 Ga的變質(zhì)年齡[2]。此外，原巖年齡為1.83 Ga島弧拉斑玄武巖遭受了低麻粒巖-高角閃巖相變質(zhì)，形成含石榴石斜長角閃巖?；月榱r相對較高的變質(zhì)壓力及順時針P-T演化軌跡都指示了敦煌地區(qū)在1.84～1.83 Ga時處于碰撞造山環(huán)境[3]。

阿爾金北緣最早期TTG發(fā)現(xiàn)于阿克塔什塔格地區(qū)的英云閃長片麻巖，測得巖石年齡為3.7～3.72 Ga[4-5]，屬冥古代；大量TTG片麻巖形成于2.8～2.5 Ga[6]。阿爾金北緣地區(qū)發(fā)育一套具有島弧特征的片麻狀花崗巖和片麻狀輝長巖，形成于2.03～2.01 Ga，證實該地區(qū)古元古代中晚期仍處于俯沖構造環(huán)境。此后該地區(qū)普遍遭受2.0 Ga變質(zhì)事件，表明約2.0 Ga阿爾金北緣地區(qū)已進入碰撞造山階段。隨后，1.85 Ga具有OIB地球化學特征的基性巖墻侵入到TTG片麻巖和古元古代片麻狀花崗巖中，初步研究顯示他們可能與地幔柱巖漿活動或板內(nèi)伸展環(huán)境有關[7]。

塔里木克拉通南緣鐵克里克地塊霍羅斯坦雜巖記錄了3.2～3.0 Ga、2.8 Ga、2.35 Ga等巖漿事件，是太古宙大陸地殼的再作用或再循環(huán)產(chǎn)物[8]。郭新成等最早發(fā)現(xiàn)了中太古代紫蘇花崗質(zhì)麻粒巖[9]，采用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年法獲得了3.17 Ga巖石年齡，證實塔里木克拉通南緣存在中太古代古陸核，同時對巖石開展Hf同位素研究，發(fā)現(xiàn)Hf同位素二階段模式年齡與紫蘇花崗質(zhì)麻粒巖原巖結晶年齡基本一致，說明原巖結晶年齡3.17 Ga發(fā)生了新生地殼事件（圖1，2）。

本文通過對塔里木克拉通西南緣鐵克里克地塊TTG片麻巖進行野外巖性精細劃分，對新識別巖石進行鋯石LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年、全巖主微量元素分析，結合前人研究資料，探討鐵克里克TTG片麻巖的成因及變質(zhì)事件，為揭示塔里木克拉通周緣塊體構造演化和親緣性奠定基礎。

1" 區(qū)域地質(zhì)背景及樣品采集

塔里木克拉通面積約60×104 km2，周邊早前寒武紀巖石主要出露于庫魯克塔格、鐵克里克、阿爾金北緣等地區(qū)。塔里木地塊早前寒武紀經(jīng)歷了類似世界主要克拉通的演化過程[10]，由于其大部分被沙漠覆蓋且周緣被天山、阿爾金山、昆侖山環(huán)繞，通行條件困難，是我國研究程度最低的大陸塊體。

鐵克里克地塊位于塔里木克拉通西南緣，主要由結晶基底及沉積蓋層組成，結晶基底為赫羅斯坦巖群及喀拉喀什巖群，埃連卡特巖群、塞拉加茲塔格巖群為過渡基底。沉積蓋層為薊縣系博查特塔格組、蘇瑪蘭組、青白口系蘇庫勒克組及震旦系。

本次工作將赫羅斯坦片麻巖套解體為TTG紫蘇麻粒巖、基性片麻巖和富鉀質(zhì)片麻巖，并對赫羅斯坦片麻雜巖中的花崗閃長巖和麻粒巖開展巖石化學及同位素研究。花崗閃長巖采樣點基巖露頭良好，采樣位置：76°57′12″，37°06′05″。

花崗閃長巖主要由更長石（50%）、石英（15%）、微斜長石（10%）、條紋長石（5%）、黑云母（15%）、角閃石（5%）等組成（圖3）。

2" 測試方法

2.1" 鋯石LA-ICP-Ms測年

鋯石U-Pb同位素定年分析利用中國地質(zhì)大學（武漢）地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室LA-ICP-MS完成。激光剝蝕系統(tǒng)為193 mm，ICP-MS為Agilent7 700 a，激光剝蝕中采用氦氣作為載氣、氬氣作為補償氣以調(diào)節(jié)靈敏度。所用激光直徑為32 μm，時間分析數(shù)據(jù)包括20 s的空白信號和35 s的分析信號。數(shù)據(jù)處理采用GLITTER（Version4.0）完成。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權重平均計算均采用Isoplot完成。

2.2" 全巖主微量元素分析方法

準確稱取試料0.6 g于瓷坩堝中，加入混合熔劑（5.20 g無水四硼酸鋰、0.40 g氟化鋰、0.30 g硝酸銨、0.01 g硝酸銨）攪拌均勻，轉入鉑-金合金坩堝中，滴加少量溴化鋰，在高溫熔片機上于1 200 ℃熔融，隨后冷卻形成玻璃樣片，與坩堝自然剝離。將樣片置于樣品盤中，通過X熒光光譜儀進行測定。

3" 分析結果

3.1" 同位素分析結果

鋯石呈長柱狀，長100～180 μm，長寬比2∶1～3∶1。多數(shù)鋯石顆粒呈粉紅色，部分鋯石有裂隙，邊角略有熔蝕。CL圖像顯示巖漿振蕩環(huán)帶清晰（圖4），多數(shù)鋯石可見變質(zhì)增生邊結構。對18粒鋯石核部進行LA-ICP-MS同位素分析，Th/U為0.24～0.55（表1），上交點年齡為（3 121±13） Ma，206Pb/235U年齡加權平均值為（3 125±6.6） Ma，因此3.12 Ga可作為赫羅斯坦雜巖中TTG花崗閃長巖結晶年齡（圖5）。該年齡值與赫羅斯坦巖群紫蘇輝石麻粒巖結晶年齡（3.17 Ga）相當[9]。

郭新成等曾對紫蘇輝石麻粒巖鋯石核部進行了8個點的Lu-Hf同位素分析[11]。176Hf/177Hf為0.280 88～0.280 99，平均值0.280 94；以上交點318 5 Ma計算εHf（t）和TDM，εHf（318 5）為-4.0～-6.7，平均-5.4，TDM2為3 128～3 238 Ma，平均3 199 Ma。二階段模式年齡與巖石結晶年齡在誤差范圍內(nèi)一致，從圖6可看出，投影點基本落在虧損地幔線上，說明這些核部鋯石寄主巖石約為3 199 Ma，直接從虧損地幔中分異而來，即在約3 199 Ma發(fā)生了地殼生長事件（圖6）。

本次工作對邊部鋯石測得3組年齡數(shù)據(jù)，其共同特點是Th/U均小于0.17，應當代表了三期變質(zhì)熱事件。第一組點號為19、21、24、34，207Pb/206Pb加權年齡為（2 286±24）Ma；第二組點號為10、12、28、33，207Pb/206Pb加權年齡為（2 540±29） Ma；第三組點號為36、49，207Pb/206Pb加權年齡為2 771 Ma（圖7）。

3.2" 主微量元素分析結果

樣品主、微量元素分析結果見表2。GS4花崗片麻巖具富SiO2（69.19%）、中等K2O（2.34%）和高Na2O（4.42%）的特點（表2）。從巖石化學投圖判別，GS4樣品落入花崗閃長巖區(qū)，屬鈣堿性系列，Na2O/K2O值接近2，屬典型太古宙TTG巖石；而GS11樣品落入高鉀鈣堿性系列，Na2O/K2O值為 0.98，不屬于TTG范疇，屬太古宙高鉀花崗巖（圖8）。張旗等認為，太古宙TTG巖漿來源于貧鉀玄武巖部分熔融，TTG片麻巖構成初始陸殼。而太古宙高鉀花崗巖的源巖主要是陸殼巖石，包括變質(zhì)巖、基性巖、沉積巖和古老的TTG片麻巖。

TTG片麻巖具較低REE總量（圖9），從圖9-a中可看出，TTG表現(xiàn)為輕稀土強烈富集（（La/Yb）N=24）的配分型式，高鉀花崗巖（La/Yb）N為13。TTG樣品具弱Eu正異常（Eu/Eu*=0.77～0.99），這與太古代高鉀花崗巖有明顯區(qū)別。此外，TTG樣品具高Sr（523×10-6）、低Y（5.79×10-6）和Yb（0.57×10-6）特征，Sr/Y比值為 90.33，與現(xiàn)今埃達克巖相似。從圖9-b中可看出，TTG樣品顯示出強烈的Nb-Ta虧損和Ti負異常特征。這些特征表明，鐵克里克地塊赫羅斯坦片麻雜巖中太古代TTG巖漿來源于基性下地殼。

4" 鐵克里克地塊早前寒武紀構造-巖漿事件討論

4.1" 中太古代TTG事件

經(jīng)過多次采樣工作證實，鐵克里克地塊最早期TTG事件年齡為3.19～3.12 Ga。這與Vaalbara（瓦巴拉）大陸形成時間（3.3～3.6 Ga）相近，與全球范圍內(nèi)3.2 Ga的地殼生長事件相對應[12-13]，其形成應與地幔柱活動導致地殼垂向增生機制有關。

4.2" 阿喀孜深熔片麻巖

阿喀孜深熔片麻巖表現(xiàn)為條帶狀、片麻狀構造，巖石由長英質(zhì)域（淺色體）和富鎂鐵質(zhì)域（暗色體）組成。據(jù)楊振升等關于深熔片麻巖定義[14]，本次研究將阿喀孜巖體重新定義為阿喀孜深熔片麻巖套，解體為深熔黑云母二長花崗質(zhì)片麻巖體、深熔正長花崗質(zhì)片麻巖體和深熔正長花崗質(zhì)片麻巖體。

張傳林等在阿喀孜巖體獲同位素鋯石U-Pb年齡（2 426±46）Ma[15]，郭新成等測得阿喀孜巖體鋯石U-Pb年齡為（2 335±2.8）Ma[9]。

楊振升等認為深熔作用主要發(fā)生于區(qū)域變質(zhì)作用峰期附近[14]，說明不均勻高角閃巖相及麻粒巖相變質(zhì)作用與深熔作用屬同期構造-巖漿熱事件產(chǎn)物，表明2.43～2.33 Ga鐵克里克地塊經(jīng)歷了一期重要的克拉通化作用，與Kenorland超大陸形成時間（2.7～2.5 Ga）相近[16]。

4.3" 輝綠巖脈

綠片巖相輝綠巖脈在赫羅斯坦深成TTG片麻巖套及赫羅斯坦深成富鉀質(zhì)片麻巖套中大量出露，巖脈沿片麻理或截切片麻理近直立產(chǎn)出，脈長上千米，寬0.5～10 m不等。郭新成等測得輝綠巖墻群鋯石U-Pb（LA-ICP-MS）年齡為（2 161±6.2）Ma[9]，時代為古元古代層侵紀。標志著鐵克里克地塊層侵紀已初步完成克拉通化。

5" 結論

通過對赫羅斯坦片麻雜巖、阿喀孜深熔片麻巖、輝綠巖脈進行研究，初步得出以下結論（表3）：

（1） 赫羅斯坦片麻雜巖中3.17 Ga TTG的發(fā)現(xiàn)，證實鐵克里克地塊存在中太古代古陸核。

（2） 阿卡茲深熔片麻巖代表鐵克里克地塊在2.34 Ga發(fā)生了變質(zhì)造山作用。

（3） 鐵克里克地區(qū)廣泛發(fā)育基性巖墻群時代為2.16 Ga，代表后碰撞伸展期幔源巖漿活動。說明鐵克里克地塊已完成克拉通化作用。

（4） 塔里木盆地周緣3個地塊中，鐵克里克地塊率先完成克拉通化作用（2.34 Ga），其次阿爾金北緣2.0 Ga開始強烈的克拉通化作用[17]，敦煌-庫魯克塔格地塊克拉通化作用相對較晚，約為1.84～1.83 Ga。截然不同的構造巖漿事件，說明塔里木盆地周緣的3個地塊是在各自完成克拉通化后拼合在一起的。

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Early Cambrian Tectonic Magmatic Events in the Tiekrik Block

on the Southern Edge of Tarim Basin

Guo Xincheng1， Gao Jun2， Zhou Hanwen3， Yang Linchun2， Yang Zhen2， Xu Sheng2

（1.No.8 Geological Party，Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources，Changji，Xinjiang，831100，China;

2.No.11 Geological Party，Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources，Changji，Xinjiang，831100，China;

3.China University of Geosciences，Wuhan，Hubei，430074，China）

Abstract： Based on the study of TTG plutonic gneiss， basic gneiss， potassium rich plutonic gneiss， Akazi deep melt gneiss， and diabase veins in the Helostan gneiss complex of the Tiekrik block on the southern edge of the Tarim Basin， through petrology， rock geochemistry， and isotope geochemistry， the early Cambrian rock assemblages in the Tiekrik area were preliminarily identified， providing a scientific basis for establishing a sequence of tectonic magmatic thermal events in the region.

Key words： Hertzstan gneiss complex; TTG; Middle Archean; Paleogene core