阿爾金山金雁山巖體鋯石U-Pb測(cè)年、巖石地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

摘" "要：阿爾金山脈中部金雁山巖體巖石學(xué)和地球化學(xué)研究結(jié)果顯示，該巖體具高鉀鈣堿性過(guò)鋁質(zhì)“S”型花崗巖特征，獲得鋯石U-Pb年齡（442.6±4.6） Ma，認(rèn)為形成于活動(dòng)大陸邊緣同碰撞至碰撞后的拉張環(huán)境，為晚奧陶—早志留世紅柳溝-拉配泉古大洋閉合后，敦煌陸塊與阿中地塊碰撞過(guò)程中，在俯沖洋殼牽引下，敦煌大陸邊緣被拖至地幔中發(fā)生熔融。

關(guān)鍵詞：阿爾金；金燕山；侵入巖；碰撞造山；早古生代

北阿爾金地處青藏高原北部，北接塔里木地塊南緣，南與柴達(dá)木盆地相鄰，區(qū)域構(gòu)造上處于阿爾金走滑斷裂北段與阿爾金北緣斷裂夾持區(qū)域。近年來(lái)，北阿爾金地區(qū)蛇綠巖、高壓變質(zhì)巖、火山巖、花崗巖的研究引起許多學(xué)者關(guān)注[1-6]。代表原特提斯洋盆遺跡的紅柳溝-拉配泉蛇綠混雜巖年代學(xué)證據(jù)表明，該洋盆存在于新元古代早期—中奧陶世（750～460 Ma）[7-9]；紅柳泉一帶發(fā)育的榴輝巖（513±5 Ma）、藍(lán)片巖（497±10 Ma）等高壓變質(zhì)巖[10]，暗示本區(qū)在早古生代發(fā)生過(guò)深俯沖作用。北阿爾金地區(qū)廣泛出露早古生代與俯沖有關(guān)的弧型花崗巖，年代學(xué)研究將俯沖時(shí)間大致限定在514～460 Ma[11-15]。目前關(guān)于原特斯洋閉合發(fā)生陸陸碰撞的時(shí)限認(rèn)識(shí)存在分歧。有學(xué)者通過(guò)對(duì)巴什考供地區(qū)“S”型花崗巖的研究，認(rèn)為北阿爾金地區(qū)在450～430 Ma可能為同碰撞-后碰撞環(huán)境[13、16]；也有學(xué)者通過(guò)對(duì)北阿爾金紅柳溝一帶埃達(dá)克質(zhì)花崗巖的研究，認(rèn)為擠壓環(huán)境向伸展環(huán)境的轉(zhuǎn)變可能發(fā)生在425～422 Ma[15]；戚學(xué)祥等通過(guò)對(duì)紅柳溝-拉配泉構(gòu)造帶西段喀孜薩依花崗巖的研究，認(rèn)為同碰撞應(yīng)發(fā)生在405 Ma[12]。本文通過(guò)對(duì)紅柳溝-拉配泉蛇綠混雜帶南側(cè)金雁山巖體巖石學(xué)、地球化學(xué)及年代學(xué)研究，探討原特提斯洋向南俯沖的地質(zhì)過(guò)程及發(fā)生陸陸碰撞的時(shí)限，為重構(gòu)北阿爾金地區(qū)早古生代地殼演化提供新的約束條件。

1" 區(qū)域地質(zhì)背景

北阿爾金地區(qū)自北向南可劃分為阿爾金陸核、紅柳溝-拉配泉蛇綠混雜巖帶和阿中地塊3個(gè)構(gòu)造單元（圖1）[17]。

阿爾金陸核 為北阿爾金前寒武紀(jì)基底隆起帶主體，以出露新太古—古元古代變質(zhì)巖系為主，其余多被中—新生代地層所覆蓋。主體為米蘭巖群，下部自下而上為黑云二長(zhǎng)片麻巖、黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、麻粒巖等；上部為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、綠泥斜長(zhǎng)片巖、長(zhǎng)英質(zhì)混合巖化二長(zhǎng)片麻巖。其中發(fā)育2.8 Ga的高鉀花崗巖、2.35 Ga的“A”型花崗巖、1.87 Ga的石英正長(zhǎng)巖、0.89 Ga的基性脈巖及早古生代的弧巖漿[9，18，19]。該地區(qū)形成時(shí)代最早的巖石為阿克塔什片麻巖（3.72 Ga），可能與俯沖增生楔中的古?。╬roto-arc）相關(guān)[21]。

紅柳溝-拉配泉蛇綠混雜巖帶 向東與北祁連蛇綠混雜巖帶相接，向西經(jīng)中—新生代覆蓋區(qū)后接柯崗-庫(kù)地-普魯-祁曼于特蛇綠混雜巖帶，是華北-塔里木地塊與秦祁昆造山系間的重要對(duì)接帶，主要由蛇綠巖、具復(fù)理石特征的深海-半深海碎屑巖、碳酸鹽巖、變質(zhì)巖和花崗巖組成。蛇綠巖主要由玄武巖、枕狀玄武巖、細(xì)碧巖、凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖及大量基性、超基性巖或巖墻組成，其中玄武巖具有過(guò)渡型洋中脊玄武巖性質(zhì)，與洋島玄武巖共生[4、8、22-23]。該蛇綠混雜帶中發(fā)育HP/LT變質(zhì)巖，呈構(gòu)造巖片分布在北阿爾金俯沖增生雜巖中[10]；巖石年代學(xué)研究表明，該洋盆形成于新元古代早期—中奧陶世750～460 Ma[7-9]。

阿中地塊 為前寒武紀(jì)中央隆起帶。出露最老地層為阿爾金巖群高角閃巖相-低角閃巖相變質(zhì)巖系，層狀無(wú)序，呈大小不等的構(gòu)造巖片，組成阿爾金造山帶結(jié)晶基底，時(shí)代為3.6～2.4 Ga。阿中地塊中—新元古代巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，瓦石峽-淡水泉一帶中元古代早期黑云二長(zhǎng)-正長(zhǎng)花崗巖，屬俯沖期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物；青白口紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖，可能屬碰撞期-后碰撞期產(chǎn)物；不整合于地塊邊緣之上的奧陶系碳酸鹽巖臺(tái)地相沉積，主要由泥晶灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r、白云巖、碎屑巖等組成，屬羅丁尼亞超大陸匯聚的反映。阿中地塊還發(fā)育有大量早古生代俯沖-碰撞型花崗巖體（491～380 Ma）。

2" 金雁山巖體特征

該巖體分布在阿中地塊北部，紅柳溝-拉配泉蛇綠混雜巖帶南側(cè)，沿金雁山一帶出露一套由石英閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-花崗巖構(gòu)成的巖體。郝杰將該套侵入巖統(tǒng)稱為金雁山巖漿巖系[24]。

研究區(qū)內(nèi)早志留世侵入巖分布在木孜薩依至闊什布拉克西南一線，由石英閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-花崗巖-二長(zhǎng)花崗巖-正長(zhǎng)花崗巖組成。該各體呈多期復(fù)式巖體，以巖基、巖株?duì)町a(chǎn)出，局部呈巖脈狀產(chǎn)出，巖體侵入長(zhǎng)城系巴什庫(kù)爾干巖群變質(zhì)砂巖中（圖3-a，b），局部見(jiàn)漸—中新統(tǒng)烏恰群不整合在該系列侵入巖之上。二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖多呈涌動(dòng)侵入于花崗巖中，正長(zhǎng)花崗巖呈脈動(dòng)式侵入于花崗閃長(zhǎng)巖中（圖3-c）。巖石粒度隨巖性演化由細(xì)-粗-細(xì)變化，似斑狀花崗閃長(zhǎng)巖中局部見(jiàn)有閃長(zhǎng)質(zhì)殘留體和鉀長(zhǎng)石斑晶（圖3-d，e），二長(zhǎng)花崗巖中斜長(zhǎng)石斑晶局部定向排列（圖3-f）。

3" 巖石學(xué)特征

花崗巖呈青灰、灰白色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物組成為斜長(zhǎng)石（An=33-45，25%～35%）、鉀長(zhǎng)石（20%～40%）、石英（20%～25%）、角閃石（10%～15%）和黑云母（5%～10%）（圖4-a），主要副礦物為榍石、磁鐵礦、磷灰石和鋯石等。鉀長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖中鉀長(zhǎng)石明顯增多（圖4-b，c），粒度變細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖發(fā)育高嶺土化，見(jiàn)有少量褐鐵礦、鋯石、磷灰石等（圖4-d）。

4" 巖石地球化學(xué)特征

4.1" 主量元素

早志留世侵入巖巖石化學(xué)成分及特征參數(shù)見(jiàn)表11。該系列樣品根據(jù)巖石化學(xué)進(jìn)行分類，在深成巖R1-R2分類命名圖解中（圖5），多數(shù)樣品落入正長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖中，個(gè)別落入花崗閃長(zhǎng)巖中。該巖體SiO2含量60.89%～75.25%，平均71.12%，具較高的Al2O3 （12.65%～20.13%），平均14.52%，較低MgO （0.20%～1.44%），平均0.65%，較低的TiO2 （0.10%～0.73%），平均0.38%。從圖6中可看出，樣品多落入亞堿性系列區(qū)域。在F-A-M圖解中（圖7），樣品多投入鈣堿性系列。里特曼指數(shù)（σ）為0.99～3.27，平均2.46，總體顯示該系列為鈣堿性花崗巖系列。樣品A/CNK＞1，A/NK＞1，從圖8中可看出，樣品多落入過(guò)鋁質(zhì)系列區(qū)域，總體顯示過(guò)鋁質(zhì)花崗巖特征。在K2O-SiO2圖解中（圖9），樣品均落入高鉀系列。從圖10中可看出，樣品均落入“S”型花崗巖區(qū)。綜上所述，該系列巖體特征與高鉀鈣堿性過(guò)鋁質(zhì)“S”型花崗巖特征相似。

4.2" 稀土、微量元素

早志留世侵入巖稀土、微量元素含量及特征參數(shù)見(jiàn)表2、表3。

4.2.1" 稀土元素特征

早志留世侵入巖∑REE值為64.49×10-6～340.24×10-6，平均236.22×10-6；LREE/HREE值為4.94～14.70，平均10.78；δEu值為0.19～0.55，平均0.42；（La/Yb）N值為3.53～20.75，平均13.08；Eu/Sm值為0.06～0.17，平均0.13；La/Sm值為5.12～9.20，平均6.69。稀土總量中等，但豐度變化較大，銪弱虧損，具右傾型“平坦”型稀土配分曲線（圖11），輕稀土分餾作用強(qiáng)，重稀土分餾作用弱，該系列樣品稀土配分型式與地殼重熔型花崗巖稀土特征相似。

4.2.2" 微量元素特征

早志留世侵入巖（Rb/Yb）N值為51.53～286.82，平均117.72；Sr*值0.09～0.22，平均0.15；Nb*值0.05～4.75，平均0.84；P*0.16～3.79，平均0.67；Ti*值0.10～0.24，平均0.14。微量元素總體含量相對(duì)較高，明顯高于原始地幔。大離子親石元素Ba，Sr，非活動(dòng)性元素Nb，P及過(guò)渡元素Ti均顯示不同程度虧損。從圖12可看出，微量元素總體右傾，特征與Poli等定義的造山花崗巖正常大陸弧花崗巖微量元素特征一致。該巖體微量元素中Nb顯示負(fù)異常，反映該系列樣品具大陸殼特征，產(chǎn)出環(huán)境可能為大陸邊緣弧。

5" 時(shí)代討論

早志留世侵入巖侵入于長(zhǎng)城系巴什庫(kù)爾干巖群中。在陰極發(fā)光、透射光和單偏光下，對(duì)8號(hào)花崗閃長(zhǎng)巖巖體樣品、20號(hào)二長(zhǎng)花崗巖巖體樣品、16號(hào)花崗巖巖體樣品、12號(hào)花崗閃長(zhǎng)巖巖體樣品的鋯石照相（圖13，14，15，16），鋯石呈柱狀自形晶，大部分鋯石為單一成因的無(wú)核鋯石，環(huán)帶發(fā)育較好，部分鋯石具核-邊結(jié)構(gòu)，核部為混圓狀-次棱角狀的殘留鋯石，邊緣發(fā)育有振蕩環(huán)帶的結(jié)晶鋯石，顯示巖漿鋯石特征。

鋯石U-Pb同位素測(cè)年分析結(jié)果顯示，8號(hào)花崗閃長(zhǎng)巖巖體（圖17）、20號(hào)二長(zhǎng)花崗巖巖體（圖18）、16號(hào)花崗巖巖體及12號(hào)花崗閃長(zhǎng)巖巖體（圖19，20）206Pb/238U加權(quán)平均年齡分別為（440.9±5.3） Ma、（442.6±4.6） Ma、（440.1±6.6） Ma和（452.4±8.8） Ma。綜上所述，認(rèn)為該巖體的形成時(shí)代為早志留世。

6" 構(gòu)造環(huán)境及成因類型討論

該系列巖體主量元素分析值顯示具有富硅、高堿、富鉀等特征，顯示為“S”型花崗巖特征。推測(cè)在晚奧陶—早志留世，紅柳溝-拉配泉古大洋消失；敦煌陸塊與阿爾金地塊碰撞，在俯沖洋殼牽引下，敦煌大陸邊緣被拖至地幔之中發(fā)生基性巖漿和變質(zhì)陸殼熔融再生形成“S”型花崗巖；該區(qū)域“S”型花崗巖與阿爾金西段構(gòu)造造山帶在早古生代塔里木和柴達(dá)木板塊匯聚碰撞發(fā)育廣泛的加里東期造山型花崗巖類似[25]。

在R1-R2構(gòu)造環(huán)境判別圖解上（圖21），該系列樣品多落入6區(qū)（同碰撞期）。在花崗巖別Rb-Y+Nb構(gòu)造環(huán)境判圖解上（圖22），樣品多投在板內(nèi)花崗巖（WPG）與同碰撞花崗巖（COLG）過(guò)渡區(qū)域；在Rb/30-Hf-Ta×3圖解上（圖23），樣品多落入碰撞晚期-碰撞后花崗巖區(qū)，少量樣品落入同碰撞花崗巖區(qū)，反映出金雁山侵入巖產(chǎn)出環(huán)境為活動(dòng)大陸邊緣同碰撞至碰撞后的拉張環(huán)境。

7" 結(jié)論

（1） 金雁山早志留世侵入巖SiO2含量60.89%～75.25%，平均71.12%，總體顯示為高鉀鈣堿性過(guò)鋁質(zhì)“S”型花崗巖；稀土配分型式與地殼重熔型花崗巖特征相似；微量元素反映其產(chǎn)出環(huán)境為大陸邊緣弧。

（2） 在晚奧陶—早志留世，古大洋消減閉合，敦煌陸塊與阿爾金地塊碰撞，形成金雁山碰撞造山帶。在陸-陸碰撞過(guò)程中，在俯沖洋殼牽引下，敦煌大陸邊緣被拖至地幔中發(fā)生基性巖漿變質(zhì)陸殼熔融再生。調(diào)查區(qū)內(nèi)直接物質(zhì)記錄為早志留世二長(zhǎng)花崗巖（（442.6±4.6） Ma）等，主量元素及微量元素地球化學(xué)特征顯示其形成于活動(dòng)大陸邊緣同碰撞至碰撞后的拉張環(huán)境，即金雁山碰撞造山帶。

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Zircon U-Pb Dating， Rock Geochemical Characteristics and Its Geological

Significance of the Jinyanshan Pluton in the Altun Mountains

Ban Jianyong， Li Jia， Ran Qiucheng， Cao Fugen， Li Kaiqiang

（The First Regional Geological Survey Brigade of the Bureau of Geological and Mineral

Exploration and Development of Xinjiang，Urumqi，Xinjiang，830011，China）

Abstract： The petrological and geochemical research results of the Jinyanshan rock mass in the central Altun Mountains show that the rock mass has the characteristics of a high potassium calcium alkaline peraluminous “S” type granite， and a zircon U-Pb age of （442.6 ± 4.6） Ma is obtained. It is believed that it was formed in a extensional environment from the active continental margin and collision to the collision after the closure of the Late Ordovician Early Silurian Hongliugou Lapaiquan ancient ocean. During the collision process between the Dunhuang block and the Azhong block， under the traction of the subducting oceanic crust， the Dunhuang continental margin was dragged into the mantle and melted.

Key words： Altun;Jinyan Mountain; Intrusive rock; Collisional mountain building; Early Paleozoic Era