新疆庫地北喀拉斯坦代里牙一帶中元古代石英閃長巖年代學、地球化學特征及地質意義

白春東　張新征　李典

摘? ?要：在庫地北喀拉斯坦代里牙一帶構造混雜巖中厘定出中元古代石英閃長巖，對其開展地質學、巖石學、巖石地球化學和同位素年代學研究。石英閃長巖SiO2含量54.55%～55.84%，MgO含量5.42%～5.65%，Ti2O含量1.15%～1.57%，Mg#為57～58，里特曼指數σ為1.57～1.80，屬高鉀鈣堿性系列。稀土元素總量∑REE為150.5×10-6～183.68×10-6；（La/Yb）N為1.98～2.27，（La/Sm）N為1.39～2.08，（Gd/Yb）N為1.00～1.01，δEu＝1.03～1.11。石英閃長巖鋯石U-Pb年齡為（1 130.3±5.6）Ma。西昆侖庫地北喀拉斯坦代里牙一帶石英閃長巖形成時代為中元古代晚期，屬贊岐類高鎂閃長巖，由地幔橄欖巖與消減洋片反應形成，形成于大陸島弧環境，是Rodinia超大陸聚合過程洋殼向塔里木板塊俯沖消減的地質記錄。

關鍵詞：西昆侖；南昆侖地塊；Rodinia超大陸；中元古代；石英閃長巖；俯沖消減

塔里木古板塊曾被認為是 Rodinia 超級大陸的一部分，其前寒武紀巖漿活動和構造演化研究程度不足，黃建國等研究西昆侖北緣庫斯拉甫石英閃長巖和中粗粒二長花崗巖[1]，獲得鋯石U～Pb年齡為（1 423±19）Ma，時代為中元古代，屬造山期后巖漿活動，為古塔里木板塊的固結-裂解提供證據。康磊等研究認為年齡為1 301～1 000 Ma[2]，鐵克里克斷隆帶和西昆侖造山帶均以陸內演化性質的“A”型花崗巖為主。趙佳楠等研究中元古代帕什托克巖體屬活動板塊邊緣碰撞前大陸弧花崗巖類[3]，與庫地洋殼向塔里木古陸塊俯沖消減有關。譚克彬等認為新疆葉城縣庫地-西合休一帶發展歷史為早—中元古代超級大陸在該地域從解體→始特提斯洋→古特提斯洋形成→閉合的歷史[4]，中元古末期無大規模板塊俯沖-碰撞造山，陸塊拼貼與古元古代末期一樣，也屬非造山型的對接拼貼。魏博等研究新疆西昆侖北緣葉城棋盤-西河休一帶構造巖漿活動，認為葉城地區巖漿活動可分為古元古代、早古生代和晚古生代3期巖漿活動[5]。

因地理條件及交通條件的限制，對南昆侖北緣一帶前寒武紀研究認識不足，對其構造演化規律產生了很大分歧。庫地北一帶橫跨塔里木板塊南緣鐵克里克陸緣地塊、北昆侖古生代復合溝弧帶以及南昆侖地塊，是研究南昆侖北緣構造演化的理想地區。本文通過對庫地北喀拉斯坦代里牙一帶發現的石英閃長巖開展鋯石年代學、巖石學和全巖地球化學的研究，為研究南昆侖北緣前寒武紀構造演化和構造背景提供依據。

1? 區域地質背景

1.1? 區域地質特征

新疆庫地一帶位于麻扎-康西瓦斷裂和庫地-窮麥汗斷裂之間，橫跨鐵克里克陸緣地塊、北昆侖古生代復合溝弧帶和南昆侖地塊，是研究西昆侖地區前寒武紀構造演化的有利地段。

庫地北部賽女西斷裂北東側屬鐵克里克陸緣地塊，發育薊縣系博查特塔格組，西奴山斷裂和賽女西斷裂之間屬北昆侖古生代復合溝弧帶，發育下石炭統他龍群和上石炭統庫爾良群，他龍群和庫爾良群是庫爾良-阿羌裂谷的裂陷槽沉積。他龍群主要是一套深色系細碎屑巖夾粗碎屑巖；庫爾良群為濱-淺海相碎屑巖，主要巖性為灰黑色礫巖、灰綠色長石石英砂巖、粉砂巖和灰巖。

西奴山斷裂和庫地-普熱麥斷裂之間屬庫地-其曼于特蛇綠巖帶，發育中奧陶世砂泥質構造混雜巖，呈NW-EW向弧形展布，構造混雜巖基質為長石二云石英片巖、白云母綠泥長石片巖、黑云綠泥長石片巖、黑云長石片巖、綠泥二云長石片巖、長石黑云石英片巖等，受強烈的剪切和擠壓作用，基質發生綠片巖相變質，普遍發育片理。

庫地-普熱麥斷裂南側屬南昆侖地塊，主要發育中元古代賽圖拉巖群。

1.2? 地質學和巖石學特征

筆者在庫地北喀拉斯坦代里牙一帶調查表明，石英閃長巖呈巖塊分布于中奧陶世砂泥質構造混雜巖中，與基質斷層接觸，平面形態渾圓狀，出露寬度200～400 m（圖1）。

巖石呈灰綠色，變余細粒半自形粒狀結構，似片麻狀構造，由斜長石、石英、角閃石、黑云母和少量鉀長石組成，斜長石（50%～55%）呈近半自形板狀，雜亂分布，粒度0.2～2 mm，具聚片雙晶；鉀長石呈他形粒狀，星散狀分布，粒度為0.1～0.5 mm，局部交代斜長石，含量小于10%；石英（10%）呈他形粒狀，粒間鑲嵌狀分布，粒度0.1～1 mm，集合體似堆狀、似條帶狀分布；角閃石呈柱狀、粒狀，黑云母呈葉片狀，不均勻分布，粒度0.1～2 mm，暗色礦物含量35%～40%，副礦物有磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦（圖2）。

2? 樣品采集、鋯石分選及分析方法

2.1? 樣品采集

筆者在喀拉斯坦代里牙一帶進行系統地質調查，采集2件巖石地球化學樣品和1件同位素測年樣品。同位素測年樣品重5.37 kg，采自哈拉斯坦河北岸，緊鄰構造混雜巖的依莎克群底部灰綠色玄武巖（N 36°49′12″、E 77°13′10″），用于巖漿鋯石的LA-ICP-MS定年研究。

2.2? 分析方法

巖石地球化學分析測試由河北省區域地質礦產調查研究所實驗室測試完成，主量元素采用堿燒法制備樣品，使用AxiosmaxX射線熒光光譜儀完成分析測試，相對誤差小于2%，燒失量、H2O+和H2O采用P1 245電子分析天平完成測試。微量元素和稀土元素采用酸溶法制備樣品，使用X Serise2等離子體質譜儀完成測試，相對誤差小于5%[6]。

測年樣品由河北省區域地質礦產調查研究所實驗室粉碎并進行鋯石挑選。在雙目鏡下根據鋯石顏色、自形程度、形態等特征初步分類，挑選出具有代表性的鋯石，將鋯石與標樣一起放入環氧樹脂制成的樣品靶中，進行拋光，直到樣品露出光潔的平面，然后在陰極發光上進行鋯石顯微照相。同位素測試點的選取首先依據鋯石反射光和透射光照片進行初選，再與CL圖像反復對比，避開內部裂隙和包裹體，以獲得準確的年齡信息。

鋯石U-Pb定年由天津地質研究所天津實驗室完成，鋯石定年分析使用的儀器為LA-MC-ICP-MS，所給定同位素的比值和年齡誤差均小于標準偏差1σ水平。

3? 地質年代學

石英閃長巖鋯石晶型以棱角塊狀、半自形柱狀為主，從圖中可看出（圖3），鋯石具清晰的內部結構和典型巖漿成因的振蕩環帶[7]，Th/U值為0.4～1.16，平均0.68，大于巖漿鋯石Th/U值（0.5），具巖漿鋯石特征。鋯石U-Pb年齡分析結果見表1。

本次測試測定22顆鋯石22個點，15點和18點的207Pb/206Pb表面年齡為1 187.3～1 192.6 Ma，顯著高于其他點，其余20個點的207Pb/206Pb表面年齡為1 105.2～1 145.1 Ma，幾乎均位于諧和線上（圖4），表明鋯石形成后U～Pb同位素體系保持封閉狀態。獲得207Pb/206Pb加權平均年齡（1 130.3±5.6） Ma（N = 20，MSWD = 0.81）（圖4），代表了石英閃長巖結晶年齡，形成時代為中元古代末期。

4? 巖石地球化學

庫地地區石英閃長巖的主量元素和微量元素分析結果及相關參數見表2。

4.1? 主量元素特征

石英閃長巖的SiO2含量為54.55%～55.84%，屬中性巖；從圖中可看出（圖5），巖石中發育石英，為石英閃長巖；Al2O3含量為15.41%～15.43%；K2O含量為1.89%～2.41%；Na2O含量為2.37%～2.47%；CaO含量為7.33%～7.89%；MgO（5.42%～5.65%）含量高，Mg#為57～58；Ti2O含量為1.15%～1.57%；A/CNK為0.77～081，屬偏鋁質巖石；里特曼指數σ = 1.57～1.80，屬鈣堿性系列；從圖中可看出（圖6），樣品均落入亞堿性區域，從圖中可看出（圖7），樣品均落入高鉀鈣堿性系列。

4.2? 微量元素特征

石英閃長巖稀土元素總量較高，∑REE為150.5× 10-6～183.68×10-6；（La/Yb）N為1.98～2.27，輕重稀土分餾程度低，輕稀土略富集；（La/Sm）N為1.39～2.08，輕稀土略分餾；（Gd/Yb）N為1.00～1.01，重稀土平坦；δEu = 1.03～1.11，弱正異常。從圖中可看出（圖8），呈略向右傾斜的平滑曲線曲輕重稀土略分餾，輕稀土略富集，重稀土平坦。

從圖9可看出，大離子親石元素Rb，Ba富集，Sr，K虧損，高場強元素Th，U，Zr，Hf，Y，Yb富集，P，Ti弱虧損，高場強元素Ti，P虧損。

5? 討論

5.1? 石英閃長巖鋯石U-Pb年齡的討論

野外調查表明，石英閃長巖呈巖塊分布于庫地縫合帶早古生代泥砂質構造混雜巖中，普熱麥一帶長城紀賽圖拉巖群呈小巖塊分布于構造混雜巖中，克捷克庫拉木拉克一帶早—中奧陶世瑪列茲肯群呈巖片與構造混雜巖斷層接觸；西奴山一帶中寒武世依莎克群呈巖片與構造混雜巖斷層接觸，白春東等在庫地北西奴山依莎克群底部玄武巖獲得鋯石U-Pb年齡（519.5±1.2） Ma[13]；張傳林等認為賽圖拉巖群做為南昆侖地體最主要的建造單元[14]，是從塔里木西南裂解出的微陸塊，說明早古生代構造混雜巖中發育長城紀變質基底-早—中奧陶世原特提斯洋殼，巖塊來源復雜。

筆者根據野外地質觀察，認為石英閃長巖形成年齡為（1 130.31±5.6） Ma，符合野外地質事實，屬于中元古代晚期。

5.2? 石英閃長巖成因及構造意義

5.2.1? 石英閃長巖成因

一般認為高鎂閃長巖SiO2含量為53%～60%，MgO含量大于4%，Mg#大于45[15]。高鎂安山巖主要分為4類，玻安巖以SiO2含量大于52%，MgO含量大于8%，TiO2含量小于0.5%為特征，是消減帶之上殘余地幔含水部分熔融形成；Bajaites是一種罕見巖石，高Sr（大于1 000×10-6）、高Ba（大于1 000×10-6）和高K/Rb（大于1 000），認為是地幔橄欖巖與來自消減板片富Si熔體不平衡反應形成；埃達克巖具高SiO2（大于56%）、高Sr（大于400×10-6）、低HREE（Yb小于1.9×10-6），是年輕的熱消減板片或加厚下地殼部分熔融形成；贊歧巖通常出現于太古宙，現代產出日本島弧，以富MgO，Cr和Nr為特征，通常由橄欖石+斜方輝石等礦物組成，巖漿源區為交代型地幔[16]。

Rapp等研究認為玄武質下地殼巖漿分餾很難生成Mg#大于45值的中性巖石[17]，且K2O/Na2O＜1，地幔物質參與成巖時，導致熔體的Mg#值大于50。

石英閃長巖SiO2含量為54.55%～55.84%，MgO含量為5.42%～5.65%，Mg#為57～58，屬于高鎂閃長巖。從圖中個看出（圖10），石英閃長巖MgO、Mg#和Cr（平均121.05×10-6）與贊歧巖（MgO>6%，Mg#>60，Cr>100×10-6）相當，表明石英閃長巖屬贊歧質高鎂閃長巖；石英閃長巖（La/Yb）N為1.98～2.27，暗示源區成分受控于俯沖洋殼板片，推斷源區由地幔橄欖巖與消減洋片反應形成，形成環境類似于日本島弧。

大離子親石元素相對于高場強元素更易轉移到俯沖板片脫水流體中，造成起源于俯沖板片脫水熔融的流體具明顯低的Nb/U比值（0.22），因此俯沖環境下的中酸性巖具較低的Nb/U比值[19-20]。石英閃長巖Nb/U為8.01～23.71，平均15.4，與玄武巖Nb/U（14～22）相當，說明石英閃長巖未受到俯沖流體影響。

5.2.2? 構造環境及地質意義

本文石英閃長巖屬贊歧質高鎂閃長巖，形成環境類似于日本島弧；從圖11中可看出，樣品落入俯沖帶巖漿巖區，說明石英閃長巖形成于俯沖環境；從圖中可看出，樣品落入大陸島弧區域（圖12），表明石英閃長巖形成于大陸島弧環境。

石英閃長巖屬高鉀鈣堿性系列，與高鉀鈣堿性巖（HKCA）對應的地殼厚度（40～67 km）相當[23]，據K60經驗公式計算地殼厚度為32～40 km，表明石英閃長巖形成于加厚地殼。

黃建國等研究認為[1]，在中元古代早期形成的統一古中國板塊在古生代早期發生裂解；康磊等研究認為[2]，1 301～1 000 Ma鐵克里克斷隆帶和西昆侖造山帶明顯具陸內演化特征，1 567～1 301 Ma西昆侖造山帶與塔里木地塊可能發生最初碰撞拼合作用；張傳林等認為[14]，賽圖拉巖群做為南昆侖地體最主要的建造單元，是Rodinia超大陸裂解后從塔里木西南裂解出來的微陸塊。

石英閃長巖為中元古代分布于塔里木板塊和西昆侖地體之間，暗示石英閃長巖和長城系賽圖拉巖群在Rodinia超大陸裂解前均屬塔里木板塊，即中元古代石英閃長巖的形成與Rodinia超大陸有關。

曹忠誠等研究認為[24]，阿爾金南緣Rodinia超大陸匯聚的時限為871～945 Ma；張傳林等提出塔里木板塊在新元古代早期（900 Ma）匯聚到澳大利亞北緣[25]，成為Rodinia超大陸的一部分；王志偉等研究興安地塊西部發育巖石組合、碎屑鋯石年齡和Hf 同位素變化與格林威爾造山有關的同碰撞和碰撞后沉積序列相似的沉積地層[26]，這與Rodinia超大陸聚合階段格林威爾造山（1 080～980 Ma）及隨后的垮塌伸展過程基本吻合；李小兵等研究東昆侖東段巴隆地區哈圖溝出露一套變質變形沉積地層[27]，中元古代晚期—新元古代中期碎屑鋯石年齡譜出現3個峰值，分別為788 Ma、947 Ma和1 118 Ma，該組鋯石年齡與東昆侖造山帶中元古代晚期—新元古代中期巖漿事件大致相對應，代表東昆侖地區響應了全球尺度的 Rodinia超大陸的匯聚事件，且證實了柴達木-祁連-東昆侖等地（陸）塊前寒武紀的演化特點與塔里木及揚子克拉通非常相似。尹得功等研究塞拉加茲塔格群是塔里木南緣鐵克里克陸緣地塊的重要組成部分[28]，為一套雙峰式火山巖夾少量碳酸鹽巖、碎屑巖建造，鋯石U-Pb年齡值為（841.6±2.1） Ma，反映其時代為青白口紀，形成于板內拉張后期近洋殼的陸緣裂谷構造環境。王世偉等研究高鉀鈣堿性石英閃長巖形成于板塊俯沖作用[29-33]。

前人研究表明，中元古代晚期-新元古代早期處于Rodinia超大陸聚合階段，塔里木板塊匯聚到澳大利亞北緣，說明在Rodinia超大陸聚合過程中塔里木板塊和澳大利亞板塊之間存在洋殼俯沖作用。本文石英閃長巖鋯石U-Pb年齡為（1 130.3±5.6） Ma，時代為中元古代晚期，屬贊岐類高鎂閃長巖，形成于大陸島弧環境，表明中元古代晚期塔里木板塊處于大洋俯沖消減階段，且大洋向塔里木板塊俯沖。

6? 結論

西昆侖庫地北喀拉斯坦代里牙一帶石英閃長巖的鋯石U-Pb年齡為（1 130.3±5.6 Ma），時代為中元古代晚期，屬贊岐類高鎂閃長巖，由地幔橄欖巖與消減洋片反應形成，形成于大陸島弧環境，是Rodinia超大陸聚合過程洋殼向塔里木板塊俯沖消減的地質記錄。

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Chronology， Geochemical Characteristics and Geological Significance of Middle

Proterozoic Quartz Diorite in the Kalasitandaliya Area of Northern Kudi， Xinjiang

Bai Chundong， Zhang Xinzheng， Li Dian

（Hebei region Geological Survey，Langfang，Hebei，065000，China）

Abstract： Previous scholars have insufficient understanding of the pre Cambrian magmatic activity and tectonic evolution in the northern margin of the West Kunlun Mountains， resulting in significant differences.The author identified the Middle Proterozoic quartz diorite in the tectonic melange of the Kalastandailiya area in Kudi， and conducted geological， petrological， geochemical， and isotopic dating studies on it. The SiO2 content of quartz diorite ranges from 54.55% to 55.84%， MgO ranges from 5.42% to 5.65%， Ti2O content ranges from 1.15% to 1.57%， Mg# ranges from 57% to 58%， and the Rittmann index σ ranges from 1.57 to 1.80， belonging to the high potassium calcium alkaline series.The total amount of rare earth elements ∑REE ranges from 150.5 to 183.68 ×10-6; （La/Yb）N ranges from 1.98 to 2.27， （La/Sm）N ranges from 1.39 to 2.08， and （Gd/Yb）N ranges from 1.00 to 1.01， δEu ranges from1.03 to 1.11. The U-Pb age of zircon obtained from quartz diorite is 1130.3±5.6 Ma. The formation of quartz diorite in the northern Kalastandailiya area of Kudi in the western Kunlun Mountains dates back to the late Mesoproterozoic era， belonging to the Zanqi type high magnesium diorite. It was formed by the reaction of mantle peridotite and subducted ocean sheets， and was formed in continental island arc environment. It is the geological record of the subduction and subduction of oceanic crust towards the Tarim block during the Rodinia supercontinent aggregation process.

Key words： West Kunlun; South Kunlun Block; Rodinia supercontinent; Middle Proterozoic; Quartz diorite; Subduction subduction

項目資助：新疆國土資源廳新疆葉城縣庫地東1∶5萬區域地質礦產調查項目（XJDKJJZ2011-4）資助

收稿日期：2023-10-25；修訂日期：2024-01-09

第一作者簡介：白春東（1984-），男，河北承德人，碩士，高級工程師，2010年7月畢業于中國地質大學（北京）構造地質學專業，現主要從事區域地質調查工作；E-mail： bcd841025@163.com