阿爾金南段岔溝泉花崗巖體鋯石U-Pb定年及構(gòu)造演化特征

提振海, 于 龍, 季天伊

(河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院，河北 廊坊 065000)

0 引言

阿爾金增生型造山帶具有顯著的地殼生長和持續(xù)的俯沖作用[1]。晚古生代末期，塔里木板塊與中阿爾金微陸塊焊接，阿爾金洋閉合，隨之與柴達木板塊發(fā)生碰撞作用。泥盆紀伴隨著陸內(nèi)繼承性活化而導致中下地殼重熔，這些重熔巖漿沿斷裂或裂隙上侵，形成了本區(qū)泥盆紀以二長花崗巖為主的酸性侵入巖建造[2]。目前就花崗巖形成的構(gòu)造背景還缺乏精確的認識，存在多種不同觀點。本文以二長花崗巖為研究對象，從鋯石U-Pb年代學、巖石地球化學研究，本區(qū)泥盆紀侵入巖形成于同碰撞期→造山晚期后的火山巖漿弧構(gòu)造環(huán)境。本區(qū)志留紀末期，塔里木板塊與柴達木板塊焊接形成統(tǒng)一大陸之后，泥盆紀處于張性構(gòu)造環(huán)境[2-6]。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于阿爾金南段，屬塔里木—中朝板塊西南緣。出露地層主要包括新太古代—古元古代白沙河巖組、古元古代阿爾金巖群、中元古代薊縣紀塔昔達坂群、新元古代青白口紀索爾庫里群、古生代祁漫塔格群及新生代地層。

受區(qū)域斷裂控制，侵入巖主要產(chǎn)于阿南次級構(gòu)造巖漿巖帶中，巖體主要呈北東東向展布，出露面積約42.85 km2。侵入巖以酸性巖為主，主要包括粗中粒二長花崗巖、中粒斑狀二長花崗巖、細粒二長花崗巖，呈巖株、巖滴狀產(chǎn)出，系華力西早期巖漿侵入活動之產(chǎn)物。

2 巖石地球化學特征

2.1 礦物特征

侵入巖主要呈灰紅色，粒狀花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部弱片麻狀構(gòu)造，主要由斜長石、鉀長石、石英及少量黑云母組成。

主要副礦物為角閃石、鈦鐵礦、磁鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石、黃鐵礦、赤褐鐵礦、褐簾石、銳鈦礦、輝石、方鉛礦等。其中鋯石呈黃、淺褐粉、粉色，金剛-弱金剛光澤，透明-半透明，黑色、紅色固相包體及汽液包體均較普遍，粒度0.03～0.4 mm，少數(shù)0.4～0.8 mm，伸長系數(shù)為1.0～3.0，少數(shù)3.0～4.5。

2.2 巖石系列的劃分

岔溝泉花崗巖體TiO2含量偏低，F(xiàn)eO、MgO、CaO含量偏高；多數(shù)Al2O3含量大于CaO+Na2O+K2O含量之和，屬鋁過飽和類型，個別CaO+Na2O+K2O含量之和大于Al2O3含量，且大于Na2O+K2O含量之和，屬正常類型；分異指數(shù)82.19～98.68，平均85.38，固結(jié)指數(shù)SI為2.30～8.18，平均5.75，結(jié)晶分異程度較高；里特曼指數(shù)σ=2.20～3.13，平均2.59，屬鈣堿性巖石[1]；樣品分析結(jié)果投在堿-二氧化硅圖解(圖1)中[1]，絕大多數(shù)落入亞堿性區(qū)，個別成分點落在亞堿性區(qū)及堿性區(qū)界限附近；分析結(jié)果投在AFM圖解(圖2)上[2]，均落入鈣堿性系列區(qū)。綜上所述，說明該侵入巖屬鈣堿性系列[5]。

圖1 岔溝泉巖體堿-二氧化硅圖解

2.3 稀土元素及微量元素特征

岔溝泉花崗巖體稀土總量為172.74×10-6～234.59 × 10-6，平均210.47 × 10-6，稀土總量較高；在球粒隕石標準化稀土配分模式圖(圖3)，呈輕稀土富集的右傾型稀土配分模式，輕稀土元素(LREE)和重稀土元素(HREE)之比為8.35～18.93，平均14.41，La和Yb含量之比15.28～44.10，平均30.35，輕、重稀土分餾明顯，輕稀土富集；δEu=0.39～0.95，平均0.59，負銪異常較明顯。

圖2 岔溝泉巖體AFM圖解

圖3 岔溝泉巖體稀土配分模式圖

岔溝泉花崗巖體微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖(圖4)，富集大離子親石元素Ba、Th、U、Zr、Hf，同時虧損Rb、Sr、Yb、Y元素。Rb和Sr含量之比為0.35～6.54，平均為1.53，明顯高于陸殼平均值[3]。

圖4 岔溝泉巖體微量元素蛛網(wǎng)圖

3 同位素年齡測定

為了準確地確定岔溝泉花崗巖體形成時代，本次工作對其開展了同位素測年研究，采集了中粒斑狀二長花崗巖SHRIMP同位素年齡樣品，并獲得了402.1 Ma±4.5 Ma的測年值(圖5)。巖體中鋯石晶形發(fā)育較好，多為自形長柱狀，韻律性生長環(huán)帶或振蕩環(huán)帶特征發(fā)育，具有巖漿結(jié)晶鋯石的特征，同位素年齡值代表了巖體的侵入年齡。根據(jù)上述測年值，結(jié)合其野外地質(zhì)特征、與圍巖的接觸關(guān)系，以及區(qū)域構(gòu)造背景等，認為其地質(zhì)時代應為泥盆紀[4]。

圖5 岔溝泉巖體樣品同位素測年(SHRIMP)圖譜

4 巖石成因

4.1 演化特征

(1)巖體具有較高的SiO2含量(70.02%～73.10%)；高Al2O3含量(>14%，平均16.67%)；K2O+Na2O含量(7.13%～8.44%)；CaO含量(0.35%～2.97%)；低MgO含量(0.26%～2.96%)；FeO含量(1.05%～2.92%)；Fe2O3含量(0.68%～1.44%)；輕稀土富集，重稀土虧損，較高的Rb和Sr比值，表明與俯沖大洋巖石圈有關(guān)的新生代島弧環(huán)境形成的火山巖和侵入巖有關(guān)[5]。

(2)巖體分異指數(shù)DI(79.19～93.23)，固結(jié)指數(shù)SI(2.55～9.23)；同時巖體稀土配分模式反映出巖漿演化由早到晚，輕重稀土分餾及分異程度具有越來越強的特征，輕稀土明顯富集，δEu呈明顯負銪異常。顯示巖漿結(jié)晶分異程度較高的特點。

(3)副礦物富含鈦鐵礦，普遍缺失角閃石，標形礦物鋯石晶體及晶型特征基本一致，顯示S形花崗巖特征。

4.2 成因類型分析

(1)巖體A和NKC之比為 1.14～1.48，平均1.29，均>1.1，顯示地殼重熔型花崗巖(S型)特征；巖體副礦物中富鈦鐵礦，并含有鋯石、銳鈦礦等，顯示“S”形花崗巖特征。

(2)在(Al-Na-K)-Ca-(Fe2++Mg)三角圖解(圖6)中，樣品主要分布于斜長石-角閃石-堇青石區(qū)，說明其巖漿物質(zhì)主要來源于地殼。

圖6 Al-Na-K-Ca-Fe2++Mg圖解

綜上所述，本區(qū)泥盆紀侵入巖無論在巖石學、巖石化學，還是地球化學等方面，均顯示出“S”形花崗巖特征，其巖漿物質(zhì)主要來源于地殼。

5 討論

前人通過對紅柳溝—拉配泉蛇綠巖帶進行論述，并將其演化與北祁連地區(qū)進行對比，認為加里東運動使南阿爾金洋盆向北俯沖，塔里木板塊與中阿爾金微陸塊焊接后與柴達木板塊發(fā)生碰撞，已得到共識[1-6]。在碰撞作用的晚期，伴隨著陸內(nèi)繼承性活化而導致中下地殼重熔，這些重熔巖漿沿斷裂或裂隙上侵，形成了本區(qū)泥盆紀以二長花崗巖為主的酸性侵入巖建造。在里特曼—戈蒂里圖解中，其成分點均落入造山帶火山巖區(qū)(圖7)，顯示其所處構(gòu)造環(huán)境為造山環(huán)境；在R1-R2圖解中(圖8)，除個別成分點外，絕大多數(shù)成分點落入造山晚期及同碰撞期及其附近，說明其形成于同碰撞期→造山晚期后，顯示其所處構(gòu)造環(huán)境為造山環(huán)境[7]。

圖7 泥盆紀侵入巖里特曼—戈蒂里圖解

圖8 R1-R2圖解

在Rb-Yb+Nb圖解(圖9)和Rb-Yb+Ta圖解(圖10)中，其成分點大部分落在火山弧花崗巖區(qū)，少部分落在同碰撞期花崗巖區(qū)，表明其為同碰撞期→造山晚期后火山巖漿弧的產(chǎn)物[8]。

圖9 Rb-Yb+Nb圖解

圖10 Rb-Yb+Ta圖解

綜合上述特征，本區(qū)泥盆紀侵入巖形成于阿爾金造山帶，同碰撞期→造山晚期后的火山巖漿弧構(gòu)造環(huán)境。本區(qū)志留紀末期，塔里木板塊與柴達木板塊焊接形成統(tǒng)一大陸之后，泥盆紀處于張性構(gòu)造環(huán)境。