東天山覺羅塔格造山帶土古土布拉克巖組構造環境探討

2016-12-09 02:04:27帕拉提阿布都卡迪爾郭華春劉男卿

西部探礦工程 2016年11期

張　超，帕拉提·阿布都卡迪爾，郭華春，樊　奇，劉男卿

（1.新疆大學地質與礦業工程學院，新疆烏魯木齊830046；2.新疆財經大學，新疆烏魯木齊830012；3.新疆維吾爾自治區地質調查院，新疆烏魯木齊830000）

張超*1，帕拉提·阿布都卡迪爾1.2，郭華春3，樊奇1，劉男卿1

（1.新疆大學地質與礦業工程學院，新疆烏魯木齊830046；2.新疆財經大學，新疆烏魯木齊830012；3.新疆維吾爾自治區地質調查院，新疆烏魯木齊830000）

土古土布拉克巖組是覺羅塔格造山帶一個重要的構造單元分組，土古土布拉克巖組的研究對覺羅塔格造山帶構造格局的厘定具有較強的佐證作用。通過地球化學方面的測試分析可知樣品微量元素顯示大離子親石元素Cs、Rb、Ba、Th和輕稀土La、Ce等明顯富集，高場強元素Nb、Ta、P、Ti相對虧損，巖漿成分變化主要受結晶分離作用的影響，源區可能是虧損地幔，是在島弧環境下形成的。

東天山；覺羅塔格；土古土布拉克巖組；島弧環境

1　概述

土古土布拉克巖組位于中亞造山帶中的東天山覺羅塔格造山帶，此造山帶是塔里木板塊和古亞洲洋碰撞對接的關鍵部位。關于東天山覺羅塔格造山帶的古生代構造格局，前人在該地段做了大量的科學研究，并且提出了各自的觀點：肖序常等（1992）認為覺羅塔格構造帶屬于晚古生代拉張環境；馬瑞士等（1993）認為覺羅塔格構造帶中的雅滿蘇組為塔里木板塊北緣活動陸緣弧，與博格達島弧相對應，期間是康古爾弧間盆地，俯沖帶為卡拉麥里蛇綠巖帶；何國琦等（1994）認為覺羅塔格構造帶為巖漿型被動大陸邊緣；周濟元等（1994，2001）提出康古兒斷裂為塔里木板塊和準格爾板塊的縫合帶，在古生代發生雙向俯沖，南北兩側分別形成覺羅塔格增生島弧帶和大南湖—頭蘇泉島弧；陳富文（2003）認為覺羅塔格造山帶應為拉張型構造/巖漿巖帶；侯廣順（2006）認為覺羅塔格構造帶中康古爾斷裂兩側發育2個石炭紀的島弧帶，且康古爾塔格斷裂為俯沖—縫合帶，并且在石炭紀向兩側發生雙向俯沖。總結前人的研究成果，可針對該帶的大地構造認識分為3類：裂谷裂陷槽等拉張環境、俯沖帶環境，被動陸緣環境。土古土布拉克巖組位于覺羅塔格造山帶的第三個構造單元：阿齊克—雅滿蘇帶，出露地層主要為下石炭統雅滿蘇組和上石炭統土古土布拉克組。雅滿蘇組分布在阿齊克—雅滿蘇帶北部，主要由玄武巖、安山巖、英安巖、石英角斑巖、流紋巖、火山碎屑巖、巖屑砂巖、粉砂巖類等組成，其火山巖以鈣堿性系列為主，土古土布拉克組主要分布于阿其克庫都克斷裂南北兩側，近東西展布，通過對土古土布拉克巖組的地球化學研究及構造環境的探討，從而豐富該巖組的研究資料，進而為覺羅塔格造山帶構造格局的厘定提供強有力的證據。

2　區域地質

本次研究的土古土布拉克組為阿其克庫都克大斷裂以北部分，通過對土古土布拉克巖組的剖面組合特征研究，土古土布拉克巖組主體巖性分上下2段，下段為凝灰巖夾灰巖、礫巖，含海相蜓類化石，海相火山碎屑巖堆積，其間未見火山噴發中心，火山碎屑為異地火山噴發降落相產物，凝灰巖與沉積巖為互層，該火山巖堆積盆地總體呈現2類巖性，凝灰巖和灰巖及灰巖質礫巖，未見含陸源碎屑巖沉積，灰巖中含海相蜓超科化石，為海相火山弧間或弧前火山堆積盆地；上段為一套火山巖堆積，未見沉積夾層，火山巖巖石組合以溢流相安山巖、玄武巖為主，夾有爆發相凝灰巖、火山角礫巖、集塊巖及潛火山巖。

3　巖石化學及巖石地球化學特征

3.1巖石化學特征

通過對土古土布拉克巖組火山巖巖石化學成分分析，巖石化學成分整體看SiO244.98%～53.24%，Na2O2.97%～3.5%，K2O0.70%～1.08%，將 SiO2、Na2O＋K2O，通過TAS投圖[Bae等(1986)、IUGS (1989)]分析可知，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣投到S2區，為玄武質粗面安山巖，ⅩⅩⅤ-80號樣投到B區為玄武巖，它的SiO244.98%，TiO21.62%，TFeO10.14%，MgO6.39%，CaO8.73%，K2O0.7%，表現出玄武巖的地球化學特征，判斷該樣品為玄武巖。利用Irvine等(1971)的硅堿圖來判別，3個樣均投到A與S分界處靠A區一方，巖石略偏堿性，為堿性系列。利用里特曼組合指數(σ)和K2O、Na2O相對含量來劃分巖石類型，土古土布拉克組火山巖ⅩⅩⅤ-80件樣品Na2O＞K2O，里特曼組合指數ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號的σ＜4為太平洋型，ⅩⅩⅤ-80號樣σ為5～7為弱大西洋型(亞鈣鈉型)。利用巖石中SiO2、K2O、Na2O含量進行分析，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣投到正常區，ⅩⅩⅤ-80號樣投到鈉質區靠近正常區一側。根據LeBas(1986)的劃分方法，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣Na2O＞K2O，而Na2O－2＞K2O為正常型，ⅩⅩⅤ-80號樣Na2O－2＞K2O為鈉質類型。綜上所述，土古土布拉克組火山巖ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣為正常類型，ⅩⅩⅤ-80號樣為鈉質類型。

3.2微量元素特征（表1）

表1　土古土布拉克組火山巖微量成分(氧化物10-2，其他為10-6)

通過對微量元素豐度表分析可知，與Condie(1989)研究的不同構造環境安山巖的微量元素特征對比，Th的值域為（3～5.3）×10-6，1、3號樣Th為3×10-6，為島弧安山巖，2號樣Th為5.3×10-6，為大陸邊緣弧安山巖，La（5.95～32.09）×10-6為島弧安山巖；La/Yb為13.3、2.8、5.12，2號樣為島弧安山巖，1、3號樣為安第斯安山巖；Zr/Y為8.6、2.8、6.5，1號樣為大陸邊緣弧安山巖，2號樣為原始弧安山巖，3號樣為島弧安山巖；Ti/Zr為34、84、59，1號樣為安第斯安山巖，2、3號樣為原始弧安山巖。

將3件樣品經N-MORB標準化后做圖（圖1），Sr、K、Rb、Ba、Th富集，尤其富集Rb和Th，Nb、Zr、Ti虧損，圖式與島弧玄武巖圖式一致，顯示島弧玄武巖特征。

圖1　巖石N-MORB標準化微量元素蛛網圖

經由微量元素豐度表分析可知2、3號樣為原始弧安山巖，故將2、3號樣品經原始地幔(Wood，1979)標準化的比值蛛網圖做圖，結果顯示2號樣Rb、Ba、Th、K、Sr富集，Nb、La、Ce、P、Zr、Ti、Y、Yb虧損，與島弧玄武巖圖式相同；3號樣Rb-Sm富集，Sr、Ti、Y、Yb虧損，Nb相對虧損，圖式與大陸拉斑玄武巖圖式相似。

3.3稀土元素特征

土古土布拉克組3件樣品的稀土元素成分見表2。由圖表分析可知稀土總量區間為∑REE64.42～ 183.82，2號樣的稀土總量最低64.42×10-6,3號樣133.63×10-6，1號樣183.82×10-6，稀土總量具中等偏高，同時稀土總量的高低與SiO2的高低未成正比。3號樣SiO2低于2號樣，然而2號樣的∑REE卻低于3號樣。L/H為1.2～3.7，LaN/YbN為1.8～8.8，CeN/YbN為1.6～ 6.8，都顯示出為輕稀土富集，重稀土虧損，分配圖式為右傾式，δCe為0.91～0.95，為小的負異常，基本為平坦型，δEu0.84～1.3，為基本平坦型，Eu/Sm為0.26～ 0.43，巖漿分異程度不高，為幔源巖漿。

表2　土古土布拉克組火山巖稀土元素成分(10-6)

稀土元素豐度經球粒隕石標準化(Leedy)后做稀土配分型式圖(圖2)，分配形式均為右傾式，輕稀土富集，重稀土虧損，輕稀土分餾好，重稀土分餾差。1、3號樣具島弧鈣堿性巖系稀土分配特征，2號樣具島弧拉斑玄武巖特征，分配形式平坦，又與過渡型洋中脊玄武巖的分配形式一致。根據巖石化學特征，2號樣TiO20.67%、Al2O317.97%、TFe9.39%、MgO4.05%、K2O1.67%，為低TiO2、MgO，高Al2O3、K2O，是典型的消減帶火山巖。