阿爾泰山中段南緣強罕巖體成因分析

賀永康 彭素霞

（中國地質調查局西安地質調查中心西安710054）

阿爾泰山中段南緣強罕巖體成因分析

賀永康 彭素霞

（中國地質調查局西安地質調查中心西安710054）

強罕巖體分布在瑪因鄂博斷裂北東側,主體巖石片麻狀構造特征明顯,巖石化學成分為鋁過飽和、SiO2過飽和類型,高鉀（或近高鉀）鈣堿性系列,是在早二疊世后碰撞拉張環境下,因巖漿底侵上涌，由地殼砂屑巖類高溫熔融形成的,巖體就位與瑪因鄂博斷裂的走滑剪切活動密切相關。

強罕巖體后碰撞拉張環境砂屑巖類高溫熔融

強罕巖體分布在阿爾泰山中段南緣,前人僅將該巖體的局部地段劃為侵入巖體,而將大部分作為片麻巖劃歸早泥盆世和中晚奧陶世地層。2003～2005年,新疆地礦局第四地質大隊在青河縣阿拉圖拜與青格里河下游一帶開展的兩個1∶5萬區域地質礦產調查項目,通過較為詳細的地質填圖結合鏡下鑒定結果,確定該套片麻狀巖石為侵入體，其巖石化學及鋯石形態等特征亦具有顯著的巖漿成因特征。

1 巖體地質特征

強罕巖體分布于瑪因鄂博大斷裂北東側,為一呈北西-南東向不規則展布的單一巖體,延伸方向與區域構造線方向一致,規模較大,出露面積超過200 km2（圖1）。巖體侵位于震旦系庫衛群地層中,其中零星見有庫衛群地層殘留體,北東邊部庫衛群片麻巖普遍遭受了同化混染;南西與下泥盆統康布鐵堡組呈斷層接觸.組成該巖體的主體巖石為片麻狀花崗巖,包括片麻狀黑云母花崗巖和片麻狀二長花崗巖,少量脈狀、不規則狀的二云二長花崗巖和輝長巖等.片麻狀黑云母花崗巖與片麻狀二長花崗巖中含有較多的黑云母,并可見矽線石、堇青石、電氣石等礦物,巖石變形強,具有明顯的片麻理構造,二者的分界線不清楚,呈漸變過渡關系;二云二長花崗巖規模較小,呈脈狀、不規則巖株和巖枝分布于片麻狀黑云母花崗巖中,其中暗色礦物含量少,屬于淡色花崗巖,巖石變形程度低,片麻理構造不明顯,與片麻狀花崗巖和輝長巖接觸界線清楚,為脈動接觸;輝長巖大多沿斷層分布,呈脈狀、不規則狀巖株和巖瘤,規模小,巖石呈塊狀,基本上無變形.根據巖石相互穿插關系、產出狀態以及變形特征判斷,巖體內片麻狀花崗巖形成時間相對較早,次為二云二長花崗巖,輝長巖形成時間最晚。

圖1 青格里河下游一帶地質略圖

2 巖石化學特征

2.1常量元素特征

從表1中可以看出,巖體內片麻狀黑云母花崗巖、片麻狀二長花崗巖與二云二長花崗巖中Q值為25.64%～33.08%,A/NKC為1.05～1.23，C值為1.12%～2.85%,巖石化學成分均為鋁過飽和、SiO2過飽和類型,輝長巖為SiO2不飽和的正常巖石化學類型組合指數為1.25～2.25,屬鈣堿性巖系,在SiO2與K2O關系圖解（圖2）上,僅輝長巖樣品落入中鉀巖系區內,其它樣品均落在高鉀巖系區,屬于高鉀鈣堿性巖,與后碰撞花崗巖的特征一致［1］［2］;在ACF圖解（圖3）上,絕大多數樣品均落入“S”型花崗巖區。

表1 強罕巖體主量與微量元素含量表（10-6）

續表1

圖2 強罕巖體巖石中SiO2-K2O圖解

圖3 強罕巖體巖石ACF圖解

2.2稀土元素特征

巖體中片麻狀花崗巖稀土元素含量較高,∑REE=126.8～218.1×10-6;次為輝長巖,∑REE=74.61× 10-6,二云二長花崗巖最低,∑REE=67.61×10-6;除輝長巖具有較弱的正銪異常外,其它巖石均具有中等程度的銪負異常,δEu值為0.52～0.64,說明巖石經歷了一定程度的結晶分異作用［3］［4］［5］。在稀土元素配分型式圖（圖4）上,兩種片麻狀花崗巖稀土元素配分曲線基本一致,均向右緩傾,輕稀土曲線傾斜程度略高于重稀土,并具有明顯的銪負異常,說明其為同源巖漿,二云二長花崗巖的配分曲線較片麻狀花崗巖平緩,輝長巖的稀土配分曲線明顯不同,為具有正銪異常的右傾型,輕稀土明顯富集。

圖4 強罕巖體巖石稀土元素配分型式圖

2.3微量元素特征

巖體中不同類型花崗巖微量元素變化不大（表1）,僅二云二長花崗中Cr、Ni、Co及V等相容元素含量相對較低,輝長巖中相容元素及Sr等含量明顯高于酸性巖.在微量元素比值蛛網圖（圖5）上,不同花崗巖曲線特征基本相同,都具有K、Rb、Th、Ce等元素正異常和Sr、Ba、Nb、Ti等元素負異常,大多數樣品還具有較弱的P負異常,說明其為同源巖漿的產物,輝長巖曲線特征明顯不同,除具有明顯的Ti負異常和較弱的Ba、Nb負異常外,無Sr、P元素異常,曲線較平緩。

2.4同位素特征

巖體中片麻狀黑云母花崗巖δ18O（SMOW）值為13～14.1‰,屬于高δ18O花崗巖（＞10‰）,與S型花崗巖和“含堇青石過鋁質花崗巖類（CPG）”一致;鋯石中U和Th含量較低,分別為58～400μg/g和23～275μg/g,Th/U比值為0.17～1.53,顯示出巖漿鋯石的特點.鋯石SHRIMP年齡測定,片麻狀黑云母花崗巖中由14個點參與計算獲得的鋯石U-Pb年齡為283±4 Ma，MSWD= 1.5（圖6）,其中一個測點年齡為527 Ma,可能是原巖中繼承鋯石的年齡②;二云二長花崗巖中由13個點計算獲得的鋯石U-Pb年齡為281±4 Ma,MSWD=0.64③（圖7）.兩個年齡值基本一致,年齡數據集中,精度高、誤差小,所挑選的鋯石大多為發育振蕩環帶的巖漿鋯石,反映強罕巖體的主體巖石形成于早二疊世。

圖5 強罕巖體巖石微量元素比值蛛網圖

圖6 片麻狀黑云母花崗巖中鋯石U-PbSHRIMP年齡諧和圖

圖7 二云二長花崗巖中鋯石U-PbSHRIMP年齡諧和圖

3 構造環境分析

強罕巖體巖石化學成分屬高鉀（或近高鉀）鈣堿性系列,具有與后碰撞花崗巖相似的巖石化學特征.阿爾泰山南緣及準噶爾北緣出露最新的海相地層時代為早石炭世中晚期,到早二疊世發育有陸相火山沉積地層,普遍缺失上石炭統地層,說明區內在早古生代時期存在的古亞洲洋于早石炭世晚期已經閉合,到晚石炭世,北部的西伯利亞板塊與南部的哈薩克斯坦-準噶爾板塊碰撞對接在一起,形成了統一的大陸［6］［7］。巖體中片麻狀黑云母花崗巖與二云二長花崗巖U-Pb SHRIMP年齡測定結果均屬于早二疊世,反映強罕巖體形成于板塊碰撞對接之后,屬于后碰撞環境,與瑪因鄂博斷裂南側的哈旦遜巖體近于同期形成.區域上在華力西中晚期至華力西晚期有區域性的伸展作用存在［8］,由此判斷,強罕巖體是形成于后碰撞拉張環境的強過鋁花崗巖類。

4 成因討論

強罕巖體主體巖石片麻狀花崗巖高的氧同位素值（δ18O＞10‰）,說明其源區為沉積巖類,而不是玄武巖類;片麻狀花崗巖中Al2O3/TiO2比值變化較大,為17.28～42.84,多數樣品小于30,接近頁巖和雜砂巖Al2O3/TiO2平均比值（分別為21和22）,屬高溫強過鋁花崗巖;CaO/Na2O比值較高,為0.37～0.73,且多數樣品大于0.5,說明其源區巖石為成熟度較低的砂屑巖類;Rb/Sr比值大多為0.3～0.7,Rb/Ba比值大多為0.2左右,與源巖為砂屑巖的強過鋁花崗巖的比值一致［5］.上述特征說明,強罕巖體主體巖石是由砂屑巖類高溫熔融形成巖漿后侵位形成的.巖體位于瑪因鄂博斷裂北東側,與位于瑪因鄂博斷裂南側的哈旦孫后碰撞混源花崗巖形成時代(281±7 Ma)②相近,說明發生于華力西晚期的幔源基性巖漿的底侵作用不僅影響到準噶爾盆地周邊,而且波及到了瑪因鄂博斷裂以北的阿爾泰山南緣地區,強罕巖體主體巖石可能是在早二疊世早期區域性伸展環境下,巖漿底侵上涌,地殼溫度大幅上升,地殼砂屑質巖石發生“干的”熔融形成巖漿,之后侵入到一定深度形成的高溫型強過鋁花崗巖體.巖石普遍發生了剪切變形,說明瑪因鄂博大型走滑剪切活動可能緊隨伸展構造活動之后或相伴產生,巖體的侵位可能與剪切活動密切相關.較晚形成的細粒二云二長花崗巖屬于淡色花崗巖,其Al2O3/TiO2比值高,而CaO/Na2O比值較低,反映其形成溫度較低,巖石變形變質程度較弱,可能是伸展作用晚期或之后的大型剪切作用過程中,隨著地殼的不斷加厚,壓力增加,且受剪切生熱作用和含水流體的加入影響,而使地殼發生“濕的”熔融,形成了由高溫型向高壓型轉變的強過鋁花崗巖.巖體中的基性巖脈和巖株,則可能是底侵于下地殼的玄武質巖漿在剪切作用發生后或晚期沿斷裂等構造薄弱處直接貫入形成的。

［1］韓寶福,何國琦,王式洸.后碰撞幔源巖漿活動、底墊作用及準噶爾盆地基底的性質.中國科學(D輯),1999,29(1):16-21.

［2］王京彬,徐新.新疆北部后碰撞構造演化與成礦.地質學報,2006，8(1):23-31.

［3］林廣春,馬昌前.過鋁花崗巖的成因類型與構造環境研究綜述.華南地質與礦產,(2003,1):65-70.

［4］劉偉.中國新疆阿爾泰花崗巖的時代及成因類型特征.大地構造與成礦學,1990，14(1):43-56.

［5］芮行健!吳玉金.中國阿爾泰花崗巖的成因.見:花崗巖地質與成礦關系國際學術會議論文集.南京江蘇科學技術出版社,1984,180-190.

［6］張湘炳等.阿爾泰地區大地構造演化體制及其形成機理,見涂光熾主編:新疆北部固體地球科學新進展［J］.科學出版社,1993,173-184.

［7］成守德,王元龍.新疆大地構造演化基本特征.新疆地質,1998,16(2):98-107.

［8］張湘炳，楊新岳.阿爾泰地區大地構造演化體制及其形成機理.見:涂光熾主編,新疆北部固體地球科學新進展,科學出版社:1993,173-184.

收稿：2014-05-12

項目資助：阿爾泰-準噶爾北緣成礦帶礦產資源調查（12120113041900）