新疆阿爾金山喀臘大灣地區(qū)玄武巖的地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

郝瑞祥, 陳柏林, 陳正樂(lè), 王 永, 李松彬, 韓鳳彬, 周永貴

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所, 北京 100081

圖1 阿爾金及鄰區(qū)構(gòu)造格架圖(據(jù)張占武等, 2012修改)Fig.1 Tectonic map of the Altun Mountains and adjacent areas(modified after ZHANG et al., 2012)

阿爾金山位于青藏高原的西北緣(圖1), 介于北 部塔里木盆地和南部柴達(dá)木盆地之間。研究表明,阿爾金山地區(qū)發(fā)育有兩條蛇綠混雜巖帶, 即北阿爾金蛇綠混雜巖帶和南阿爾金蛇綠混雜巖帶(何國(guó)琦等, 1994; 王焰等, 1999; 劉良, 1999; 張建新等,2007a, b; 陳正樂(lè)等, 2001; 禹秀艷等, 2011; 劉申態(tài)等, 2012)。北阿爾金蛇綠混雜巖帶呈EW向分布在紅柳溝—拉配泉一帶, 與北側(cè)屬于塔里木地塊古老變質(zhì)基底一部分的米蘭群和南側(cè)的中阿爾金地塊為斷層接觸, 其形成時(shí)代為早古生代(修群業(yè)等, 2007;楊經(jīng)綏等, 2008)。該帶西部的米蘭紅柳溝蛇綠混雜巖帶包括了大洋中脊玄武巖(MORB)和席狀巖墻群,發(fā)育于弧后盆地的洋島玄武巖以及由洋殼俯沖折返形成的藍(lán)片巖和榴輝巖(吳峻等, 2001; 楊經(jīng)綏等,2002; 張建新等, 2006; 孟繁聰?shù)? 2010, 邊千韜等,2002; 黃立功等, 2004)。同時(shí)在米蘭紅柳溝蛇綠混雜巖帶發(fā)現(xiàn)了島弧型的花崗閃長(zhǎng)巖和同碰撞—碰撞后的花崗雜巖體(戚學(xué)祥等, 2005; 吳才來(lái)等, 2005)以上表明米蘭紅柳溝蛇綠混合巖帶是一個(gè)比較復(fù)雜的板塊縫合帶。張志誠(chéng)等(2009)對(duì)該帶東部阿克塞青崖子附近蛇綠混雜巖中輝長(zhǎng)巖的研究, 認(rèn)為本區(qū)的輝長(zhǎng)巖既保留了形成于大洋中脊環(huán)境的背景信息,也記錄了俯沖帶(SSZ)環(huán)境對(duì)它的改造, 推測(cè)青崖子蛇綠混雜巖組合可能來(lái)自不同構(gòu)造背景?？εD大灣地區(qū)位于米蘭紅柳溝和阿克塞青崖子之間, 北阿爾金蛇綠混雜巖帶中東段的南側(cè), 對(duì)其構(gòu)造環(huán)境的研究基本上還是“空白”, 同時(shí), 對(duì)于北阿爾金蛇綠混雜巖的構(gòu)造演化格局的研究較少, 只有郝杰等(2006)對(duì)其進(jìn)行了報(bào)道, 所以有必要對(duì)喀臘大灣地區(qū)的構(gòu)造環(huán)境開(kāi)展研究, 以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)北阿爾金蛇綠混雜巖帶的構(gòu)造演化格局。

本文通過(guò)對(duì)該地區(qū)玄武巖的主量元素、微量元素、稀土元素地球化學(xué)特征的研究, 探討了喀臘大灣地區(qū)玄武巖形成的大地構(gòu)造背景。同時(shí), 將喀臘大灣地區(qū)玄武巖與分布于北阿爾金蛇綠混雜巖帶其它地區(qū)玄武巖的地球化學(xué)特征進(jìn)行了對(duì)比, 為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)北阿爾金蛇綠混雜巖帶的構(gòu)造演化格局提供了重要依據(jù)。

1 地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

本研究區(qū)在區(qū)域上位于阿爾金北緣紅柳溝—拉配泉構(gòu)造帶的中東段, 由NEE向主阿爾金走滑斷裂與北側(cè)近EW向阿爾金北緣斷裂所圍限。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育, 近東西向展布的阿爾金北緣斷裂及其次級(jí)斷裂構(gòu)造控制了本區(qū)的整體構(gòu)造格局(圖 2),研究區(qū)地層屬于塔里木地層區(qū)中塔南地層分區(qū)的阿爾金山地層小區(qū), 由老到新依次出露太古界米蘭群達(dá)格拉格布拉克組(Ardg)、上元古界薊縣系金雁山組(Zjj)、下古生界寒武系卓阿布拉克組(?3zh)和斯米爾布拉克組(?3s)(原 1:20萬(wàn)劃為上元古界薊縣系,本項(xiàng)目依據(jù)鋯石SHRIMP年齡(517±7) Ma修訂為早古生代下寒武統(tǒng))、石炭系上統(tǒng)因格布拉克組(C3y)、古近系漸新統(tǒng)下干柴溝組(E3g)、新近系中新統(tǒng)上干柴溝組(N1g)、中新統(tǒng)下油砂山組(N1y)。太古界達(dá)格拉格布拉克組(Ardg)出露于研究區(qū)北側(cè), 主要巖性為淺灰-深灰色變粒巖、片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、紫蘇輝石麻粒巖、條帶狀混合巖。斯米爾布拉克組(?3s)出露于研究區(qū)中北部, 主要巖性有灰色絹云母片巖、絹云母石英片巖、千枚巖、板巖、中酸性火山巖夾少量白色結(jié)晶灰?guī)r、大理巖、石英巖透鏡體。卓阿布拉克組(?3zh)出露面積最大, 分布于研究區(qū)中部, 主要巖性為暗色、灰黑色泥巖、炭質(zhì)千枚巖、千枚巖化粉砂巖、淺灰色板巖、二云母片巖、石英片巖、淺灰色及白色結(jié)晶灰?guī)r、大理巖、深灰色鈉長(zhǎng)霏細(xì)斑巖、變質(zhì)英安斑巖、酸性火山凝灰?guī)r及玄武巖, 局部出露磁鐵礦。因格布拉克組(C3y)僅在白尖山南側(cè)沿白尖山局部線狀出露, 主要巖性有石英砂巖、砂礫巖、粉砂巖、細(xì)砂巖夾灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、炭質(zhì)粉砂巖、頁(yè)巖。下干柴溝組(E3g)出露于研究區(qū)南部, 為磚紅、紫紅及土紅色礫巖、砂礫巖夾砂巖、泥巖和石膏層。上干柴溝組(N1g)出露于研究區(qū)東南角局部, 為土黃、黃綠、灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。下油砂山組(N1y)出露研究區(qū)東南角局部,為土黃色礫巖夾棕紅色、黃棕色泥巖、粉砂巖。

圖2 新疆阿爾金山喀臘大灣地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)陳柏林等, 2009)Fig.2 Map showing regional geology of Kaladawan area in the Altun Mountains, Xinjiang(after CHEN et al., 2009)

圖3 喀臘大灣地區(qū)玄武巖的巖相學(xué)特征Fig.3 Petrographical characteristics of basalts from Kaladawan area

區(qū)內(nèi)侵入巖主要為晚元古代與古生代晚期侵入巖。晚元古代侵入巖有輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖, 均呈規(guī)模較小的巖株或巖脈狀產(chǎn)出。古生代晚期以中酸性侵入活動(dòng)為主, 中酸性深成巖廣泛分布,呈規(guī)模較大巖枝或巖基產(chǎn)出。喀臘大灣地區(qū)的玄武巖位于下古生界寒武系卓阿布拉克組(?3zh), 由一套火山沉積巖系組成, 主要的巖性組合為泥巖、泥灰?guī)r、炭質(zhì)千枚巖、千枚巖化粉砂巖、板巖、結(jié)晶灰?guī)r、大理巖和流紋巖、英安巖、安山質(zhì)玄武巖、酸性-中酸性火山凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r及鈉長(zhǎng)霏細(xì)斑巖、英安斑巖、輝綠巖 ? 前人的研究認(rèn)為本區(qū)的火山巖具有雙峰式火山巖巖石組合特征(王小鳳等,2004; 張峰等, 2008)。

本次用來(lái)測(cè)試的所有玄武巖樣品均采自寒武系上統(tǒng)卓阿布拉克組(?3zh)內(nèi), 分布在喀臘大灣、窮塔格、齊勒薩依溝, 選用變質(zhì)及風(fēng)化較弱的巖石樣品進(jìn)行主量元素、微量元素以及稀土元素進(jìn)行地球化?學(xué)測(cè)試分析

2 分析方法與地球化學(xué)特征

2.1 分析方法

本文選擇9個(gè)較新鮮的巖石樣品進(jìn)行化學(xué)全分析, 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 1。主量元素使用型號(hào)為理學(xué)3080E的 X-熒光光譜儀測(cè)試, 檢測(cè)下限為 0.05%,其中FeO采用容量滴定法, CO2用電導(dǎo)法, H2O+用重量法分析。微量元素分析使用儀器型號(hào)為等離子質(zhì)譜 ICP-MS(Excell), 其中稀土元素檢測(cè)下限為 0.05×10-6, 部分元素檢測(cè)下限為0.5×10-6。

2.2 主量元素地球化學(xué)特征

研究區(qū)的玄武巖樣品主量元素分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1,火山巖主量元素分析表明, 玄武巖SiO2含量主要集中在43.32%～50.77%之間, 平均為48.17%; A12O3含量大多數(shù)集中 12.7%～16.45%之間, 平均為 14.95%;CaO的含量在3.73%～8.91%之間, 平均值為7.09%。Na2O＞K2O, Na2O+K2O 的含量為 2.33%～5.84%, 平均為 4.54%。MgO 的含量為 4.9%～8.54%, 平均為6.15%, TiO2含量為 1.24%～2.75%, 平均為 1.99%,遠(yuǎn)大于現(xiàn)代大洋洋脊拉斑玄武巖(1.5%), 與大陸板內(nèi)拉斑玄武巖(2.2%)(Pearceg, 1984)類似。在SiO2-Nb/Y分類圖解中, 喀臘大灣地區(qū)的樣品主要落入亞堿性玄武巖區(qū)(圖 4)。在 Mg#(Mg#=Mg/(Mg+Fe)×100)變異圖解中, Mg#值變化范圍較大,主要變化于42～62之間, 低于原生玄武巖(Mg#為70,Dupuy et al., 1984), 說(shuō)明玄武巖在形成過(guò)程中發(fā)生了結(jié)晶分異作用。在 MgO與微量元素相關(guān)圖解中(圖5), Ni、Co、Cr與MgO呈正相關(guān)。另外, TFeO與TiO2呈明顯的正相關(guān)。這種相關(guān)性反映巖漿在源區(qū)或上升過(guò)程中, 發(fā)生了橄欖石、尖晶石和鈦鐵氧化物的分離結(jié)晶作用。

將喀拉大灣地區(qū)玄武巖與北阿爾金蛇綠混雜巖帶其它地區(qū)玄武巖(輝長(zhǎng)巖)的主要氧化物地球化學(xué)特征進(jìn)行了對(duì)比(表2)。從表中可以看出, 喀拉大灣地區(qū)玄武巖的 SiO2平均含量與其它地區(qū)大致相等,TiO2的平均含量大于米蘭紅柳溝大洋中脊型玄武巖和阿克塞地區(qū)大洋中脊或弧后盆地型輝長(zhǎng)巖, 小于紅柳泉地區(qū)弧后盆地型玄武巖。K2O的平均含量大于其他地區(qū)的玄武巖, P2O5、Al2O3的平均含量介于其它地區(qū)之間。

2.3 稀土元素地球化學(xué)特征

稀土元素的總量在(76.57～53.39)×10-6之間(表1), 平均為 149.47×10-6, 輕重稀土分異不明顯(∑LREE/∑HREE=2.81～6.15), 巖石(La/Yb)N介于2.05～6.38 之間, δEu=0.83～0.92, 平均為 0.88, 顯示輕微的 Eu負(fù)異常, 表明無(wú)大量的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶(Wood, 1988), 在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素分配型式圖上(圖 6a), 玄武巖具有一致的配分曲線特征表明喀臘大灣地區(qū)玄武巖源于相同的巖漿源區(qū)。

圖4 喀臘大灣地區(qū)玄武巖SiO2-Nb/Y圖解Fig.4 SiO2-Nb/Y diagram of basalts from Kaladawanarea

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表2 北阿爾金蛇綠混雜巖帶不同地區(qū)的玄武巖的主量元素Table 2 Major element content of basalts in other areas of north Altun ophiolite belt

喀臘大灣地區(qū)玄武巖稀土元素的地球化學(xué)特征與北阿爾金蛇綠混雜巖帶其它地區(qū)玄武巖(圖 6b)相比, 在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素分配型式圖上,喀臘大灣地區(qū)與紅柳泉地區(qū)的玄武巖表現(xiàn)出輕稀土的富集型, 阿克塞青崖子與米蘭紅柳溝地區(qū)的玄武巖表現(xiàn)出輕稀土平坦型或輕微富集型。

2.4 微量元素地球化學(xué)特征

喀臘大灣地區(qū)玄武巖的微量元素分析數(shù)據(jù)顯示(表 1), Nb 值為(5.12～12.2)×10-6, Zr/Hf比值為 36.39～46.76, (Th/Nb)N值為1.6～6.24之間, Nb/La比值小于1, 在原始地幔平均成分標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖 7a)中, 樣品比較富集Ba、U、K, 普遍具有Nb、Ta負(fù)異常, 部分樣品具有Sr、Ti、Th的負(fù)異常, 無(wú)Zr、Hf異常。曲線由強(qiáng)不相容元素部分的隆起狀隨著元素不相容性的降低逐漸趨于平緩, 這種現(xiàn)象區(qū)別于典型大陸板內(nèi)玄武巖“駝峰”式的微量元素配分形式。

喀臘大灣地區(qū)玄武巖微量元素的地球化學(xué)特征與北阿爾金蛇綠混雜巖帶其它地區(qū)的玄武巖(圖 7b)相比, 其球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素分配型式圖明顯不同, 前者表現(xiàn)為 Nb、Ta負(fù)異常、部分樣品 Ti的負(fù)異常、Zr、Hf無(wú)明顯異常, 后者表現(xiàn)為Nb、Ta、Ti、Zr、Hf正異常或無(wú)異常。

1)錨桿施工參數(shù)。注漿錨桿長(zhǎng)度3 000 mm，直徑25 mm，全長(zhǎng)連續(xù)螺紋結(jié)構(gòu)，破斷力不低于200 kN，配150 mm×150 mm×10 mm方形托盤，間排距700 mm×700 mm，采用1卷2850樹(shù)脂錨固劑端錨，考慮到注漿需要，注漿錨桿螺母預(yù)緊力不低于60 kN，高強(qiáng)注漿錨桿和錨索外觀與結(jié)構(gòu)如圖4a所示。

3 討論

3.1 地殼混染

圖5 喀臘大灣地區(qū)玄武巖MgO與微量元素及TiO2與TFeO變化圖Fig.5 Variation of trace elements versus MgO and TiO2 versus TFeO for basalts from Kaladawan area

巖石地球化學(xué)表明, 玄武質(zhì)巖漿若同化陸殼物質(zhì), 會(huì)增加巖漿的 SiO2、K2O 和 Th、Rb、Zr、Hf等大離子親石元素的豐度, 同時(shí)會(huì)升高 La/Nb、Zr/Nb比值(Mecdonald et al., 2001; Barker et al.,1997)。而且總分配系數(shù)相同或相近的元素比值不受分離結(jié)晶作用和部分熔融程度的影響, 不同元素比值之間的相關(guān)變化可以準(zhǔn)確地驗(yàn)證同化混染作用是否存在及其程度。圖 8顯示了 La/Nb-Ce/Pb、Ce/Nb-Th/Nb、Th/Yb-Ta/Yb之間大致呈正相關(guān), 反映了玄武巖受到了地殼物質(zhì)的混染。另外, 地殼物質(zhì)強(qiáng)烈虧損 Nb而高度富集 Pb, 因而具有較低的Nb/U和Ce/Pb比值?？εD大灣玄武巖樣品的Nb/U和 Ce/Pb比值分別為 3.9～12.1和 0.9～12, 與大陸地殼的范圍基本一致(Nb/U=10, Ce/Pb=4, Hofmann et al., 1986), 遠(yuǎn)低于大洋中脊玄武巖(MORB)和洋島玄武巖(OIB)(Nb/U=47±7, Ce/Pb=25±5), 同樣也證明了喀臘大灣地區(qū)玄武巖的原始巖漿在上升過(guò)程中經(jīng)歷了地殼物質(zhì)的混染。

3.2 玄武巖的成因及形成環(huán)境

喀拉大灣地區(qū)的玄武巖具有高 K2O(0.8%～2.7%), 明顯高于大洋中脊玄武巖, 在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖解上, 巖石相比 N-MORB明顯富集輕稀土元素, 在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖上, 表現(xiàn)為 Nb、Ta的虧損, 與具有 Nb、Ta正異常的OIB明顯不同。普遍具有Nb、Ta負(fù)異常, 部分樣品 Ti的負(fù)異常, 無(wú) Zr、Hf異常。在Th/Yb-Ta/Yb構(gòu)造環(huán)境判別圖解中(圖 9), 樣品主要落入活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境?？εD大灣地區(qū)玄武巖具有高的 Th/Ta、Th/Hf、Ta/Hf比值, 在 Th/Hf-Ta/Hf構(gòu)造環(huán)境判別圖解中(圖 10), 主要落入了大陸拉張帶(或初始裂谷)玄武巖區(qū), 洋殼的俯沖會(huì)誘發(fā)大陸后側(cè)伸展作用。綜上喀臘大灣地區(qū)的玄武巖可能形成于活動(dòng)大陸邊緣的大陸拉張減薄帶。

圖6 喀臘大灣地區(qū)玄武巖(a)與北阿爾金蛇綠混雜帶不同地區(qū)玄武巖(b)的稀土元素配分圖解Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns of basalts from Kaladawan area (a)and other areas of north Altun ophiolite belt (b)

圖7 喀臘大灣地區(qū)玄武巖(a)與北阿爾金蛇綠混雜帶不同地區(qū)玄武巖(b)微量元素配分圖解Fig.7 Primitive mantle normalized trace element patterns of basalts from Kaladawan area (a)and other areas of north Altun ophiolite belt (b)

圖8 喀臘大灣地區(qū)玄武巖微量元素比值相關(guān)性圖Fig.8 Correlation diagrams of trace elements ratios from Kaladawan area

雙峰式火山巖可以出現(xiàn)在多種大地構(gòu)造背景中,如大陸裂谷、洋島、大陸拉張減薄、弧后盆地、造山后、洋內(nèi)島弧和成熟島弧/活動(dòng)陸緣等(王焰等,2000)。結(jié)合前人的研究成果(王小鳳等, 2004; 張峰等, 2008)和實(shí)際的野外觀測(cè), 喀拉大灣地區(qū)玄武巖所在的卓阿布拉克組(?3zh)發(fā)育一套由鎂鐵質(zhì)和長(zhǎng)英質(zhì)火山巖組成的雙峰式火山巖組合, 以玄武巖為主, 酸性火山巖較少, 并且基性和酸性的火山巖頻繁的互層出現(xiàn)。大陸裂谷環(huán)境形成的雙峰式火山巖的玄武巖一般富大離子親石元素(LILE)、Th和高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE), 而喀臘大灣地區(qū)玄武巖表現(xiàn)為高場(chǎng)強(qiáng)元素的Nb、Ta虧損, 且大陸裂谷環(huán)境的雙峰式火山巖玄武巖出露的面積較小, 而喀臘大灣地區(qū)以玄武巖為主。大陸拉張減薄地區(qū)的玄武巖的Zr/Nb值介于4～87之間, Zr/Y值介于2～5之間(Foder et al.,1984), 喀臘大灣地區(qū)玄武巖的 Zr/Nb值介于 13～30之間, Zr/Y值介于2.8～4.7之間, 與大陸拉張減薄地區(qū)玄武巖類似, 與Th/Hf-Ta/Hf構(gòu)造環(huán)境投圖結(jié)果一致, 暗示喀臘大灣地區(qū)玄武巖可能形成于活動(dòng)大陸邊緣的大陸拉張減薄環(huán)境。

圖9 喀臘大灣地區(qū)玄武巖Th/Yb-Ta/Yb圖解Fig.9 Th/Yb-Ta/Yb diagram of basalts from kaladawan area

通過(guò)喀臘大灣地區(qū)玄武巖和北阿爾金蛇綠混雜巖帶其它地區(qū)玄武巖的地球化學(xué)特征的對(duì)比, 其具有高的 K2O, 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素分配型式與形成于弧后盆地海山環(huán)境的紅柳泉玄武巖相似,與形成于大洋中脊和弧后盆地的米蘭紅柳溝和阿克塞青崖子的玄武巖不同, 在微量元素的球粒隕石分配型式與北阿爾金蛇綠混雜巖帶其它地區(qū)的明顯不同, 且北阿爾金蛇綠混雜巖帶其它地區(qū)玄武巖表現(xiàn)為Nb、Ta、Ti、Zr、Hf正異?；驘o(wú)異常, 這種不同反映了玄武巖形成環(huán)境的不同。

圖10 喀臘大灣地區(qū)玄武巖Th/Hf-Ta/Hf圖解Fig.10 Th/Yb-Ta/Yb diagram of basalts from Kaladawan area

北阿爾金蛇綠混雜巖帶中的紅柳溝席狀巖墻群具有MORB的性質(zhì), 代表海底擴(kuò)張的環(huán)境。紅柳泉枕狀玄武巖具有 OIB的性質(zhì), 孟繁聰?shù)?2010)認(rèn)為是形成于弧后盆地海山環(huán)境。張建新等(2006)在紅柳溝一帶發(fā)現(xiàn)了高壓低溫的藍(lán)片巖和榴輝巖, 其形成與洋殼的俯沖有關(guān)。同時(shí)在米蘭紅柳溝蛇綠混雜巖帶發(fā)現(xiàn)了島弧型的花崗閃長(zhǎng)巖和同碰撞—碰撞后的花崗雜巖體。張志誠(chéng)等(2009)人認(rèn)為該帶東部阿克塞青崖子附近蛇綠混雜巖代表的是一個(gè)復(fù)雜的地縫合線。以上說(shuō)明北阿爾金蛇綠混雜巖帶是一個(gè)復(fù)雜的俯沖增生雜巖帶。在空間上, 本文的研究區(qū)域位于北阿爾金蛇綠混雜巖帶中東段的南側(cè), 結(jié)合本區(qū)玄武巖的地球化學(xué)特征、巖石組合特征以及與北阿爾金蛇綠混雜巖帶其它地區(qū)玄武巖的對(duì)比, 認(rèn)為本區(qū)玄武巖最有可能的構(gòu)造環(huán)境為與位于北阿爾金地區(qū)的古洋盆緊鄰的活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境。其可能的形成過(guò)程是隨著位于北阿爾金地區(qū)古洋盆的演化,由于洋殼的俯沖而誘發(fā)大陸后側(cè)伸展作用, 引發(fā)玄武質(zhì)巖漿的上涌, 形成喀拉大灣地區(qū)的玄武巖, 其在上升過(guò)程中, 受到大陸地殼的混染作用。

喀臘大灣地區(qū)活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境的確定使我們可以認(rèn)為位于北阿爾金地區(qū)的古洋盆是由北向南俯沖消減的(即阿爾金山脈的主體作為仰沖的活動(dòng)大陸邊緣而塔里木盆地南緣則是俯沖的大陸殼楔單元), 結(jié)合前人的資料(張建新等, 2010; 孟繁聰?shù)?2010; 郝杰等, 2006), 北阿爾金蛇綠混雜帶可能的演化格局是:新元古代晚期隨著羅迪尼亞超大陸的裂解, 形成位于北阿爾金地區(qū)的古洋盆, 寒武紀(jì)時(shí)位于北阿爾金地區(qū)的古洋盆由北向南的阿爾金山俯沖形成喀臘大灣地區(qū)活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境的玄武巖。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)喀臘大灣地區(qū)玄武巖系統(tǒng)的地球化學(xué)研究, 得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):

1)喀臘大灣地區(qū)的玄武巖具有低的 Mg#, 說(shuō)明巖漿在上升過(guò)程中發(fā)生了結(jié)晶分異作用, 一致的稀土元素分配型式說(shuō)明玄武巖起源于相同的巖漿源區(qū)。玄武質(zhì)巖漿在源區(qū)或上升過(guò)程中, 發(fā)生了橄欖石、尖晶石和鈦鐵氧化物的分離結(jié)晶作用, 同時(shí)也經(jīng)歷了地殼物質(zhì)的混染。

2)喀臘大灣地區(qū)玄武巖與北阿爾金蛇綠混雜巖帶其它地區(qū)玄武巖的地球化學(xué)特征相比, 具有相對(duì)高的 K2O, 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素分配型式表現(xiàn)為輕稀土的相對(duì)富集, 與米蘭紅柳溝地區(qū)玄武巖相似, 與紅柳泉和阿克塞青崖子地區(qū)玄武巖不同,在微量元素上, 與其它地區(qū)相比較, 表現(xiàn)為 Nb、Ta的負(fù)異常、部分Ti的負(fù)異常, 這些地球化學(xué)特征的不同, 說(shuō)明它們形成于不同的構(gòu)造環(huán)境。

3)通過(guò)對(duì)喀臘大灣地區(qū)玄武巖地球化學(xué)特征、巖石組合以及與北阿爾金蛇綠混雜巖帶其它地區(qū)玄武巖的對(duì)比研究, 認(rèn)為喀臘大灣地區(qū)玄武巖形成于活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境, 北阿爾金蛇綠混雜巖帶是由位于北阿爾金地區(qū)的古洋盆由北向南俯沖形成。

邊千韜, 趙大升, 葉正仁, 常承法, 羅小全, 高山林.2002.初論尾祁秦縫合系[J].地球?qū)W報(bào), 23(6): 501-508.

陳柏林, 蔣榮寶, 李麗, 陳正樂(lè), 祁萬(wàn)修, 劉榮, 崔玲玲, 王世新.2009.阿爾金山東段喀臘大灣地區(qū)鐵礦帶的發(fā)現(xiàn)及其意義[J].地球?qū)W報(bào), 30(2): 143-154.

陳正樂(lè), 張?jiān)罉? 王小鳳, 陳宣華, WASHBURN Z, ARROWSMITH J.2001.新生代阿爾金山脈隆升歷史的裂變徑跡證據(jù)[J].地球?qū)W報(bào), 22(5): 413-418.

郝杰, 王二七, 劉小漢, 桑海清.2006.阿爾金山脈中金雁山早古生代碰撞造山帶弧巖漿巖的確定與巖體鋯石U-Pb和蛇綠混雜巖40Ar/39Ar年代學(xué)研究的證據(jù)[J].巖石學(xué)報(bào), 22(11):2243-2252.

何國(guó)琦, 李茂松, 劉德權(quán), 唐延齡, 周汝洪.1994.中國(guó)新疆古生代地殼演化及成礦[M].烏魯木齊: 新疆人民出版社:43-47.

黃立功, 鐘建華, 郭澤清, 劉云田, 江波, 管全俊, 柳祖漢, 張躍中, 張永庶, 李勇.2004.阿爾金造山帶中、新生代的演化[J].地球?qū)W報(bào), 25(3): 287-294.

劉良.1999.阿爾金高壓變質(zhì)巖與蛇綠巖及其大地構(gòu)造意義[D].北京: 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所.

劉申態(tài), 呂新彪, 曹曉峰, 張平.2012.新疆小熱泉子銅(鋅)礦床硫化物顯微結(jié)構(gòu)及稀土、微量元素研究[J].地球?qū)W報(bào), 33(2):197-208.

孟繁聰, 張建新, 于勝堯, 陳松永.2010.北阿爾金紅柳泉早古生代枕狀玄武巖及其大地構(gòu)造意義[J].地質(zhì)學(xué)報(bào), 84(7):981-999.

戚學(xué)祥, 李海兵, 吳才來(lái), 楊經(jīng)綏, 張建新, 孟繁聰, 史仁燈,陳松永.2005.北阿爾金恰什坎薩依花崗閃長(zhǎng)巖的鋯石SHRIMP U-Pb定年及其地質(zhì)意義[J].科學(xué)通報(bào), 50(6):571-576.

王小鳳, 陳宣華, 陳正樂(lè), 陳柏林.2004.阿爾金地區(qū)成礦地質(zhì)條件與遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)[M].北京: 地質(zhì)出版社: 161-179.

王焰, 劉良, 車自成, 陳丹玲, 羅金海.1999.阿爾金茫崖地區(qū)早古生代蛇綠巖的地球化學(xué)特征[J].地質(zhì)論評(píng), 45(S1):1010-1014.

王焰, 錢青, 劉良, 張旗.2000.不同構(gòu)造環(huán)境中雙峰式火山巖的主要特征[J].巖石學(xué)報(bào), 16(02): 169-174.

吳才來(lái), 楊經(jīng)綏, 姚尚志, 曾令森, 陳松永, 李海兵, 戚學(xué)祥,WOODEN J L, MAZDAB F K.2005.北阿爾金巴什考供盆地南緣花崗雜巖體特征及鋯石SHRIMP定年[J].巖石學(xué)報(bào),21(3): 849-858.

吳峻, 李繼亮, 蘭朝利, 俞良軍.2001.阿爾金紅柳溝蛇綠巖研究進(jìn)展[J].地質(zhì)科學(xué), 36(3): 342-349.

修群業(yè), 于海峰, 劉永順, 陸松年, 毛德寶, 李惠民, 李栓.2007.阿爾金北緣枕狀玄武巖的地質(zhì)特征及其鋯石 U-Pb年齡[J].地質(zhì)學(xué)報(bào), 81(6): 787-794.

楊經(jīng)綏, 史仁燈, 吳才來(lái), 蘇德辰, 陳松永, 王希斌, WOODEN J.2008.北阿爾金地區(qū)米蘭紅柳溝蛇綠巖的巖石學(xué)特征和SHRIMP定年[J].巖石學(xué)報(bào), 24(7): 1567-1584.

楊經(jīng)綏, 吳才來(lái), 史仁燈.2002.阿爾金山米蘭紅柳溝的席狀巖墻群: 海底擴(kuò)張的重要證據(jù)[J].地質(zhì)通報(bào), 21(2): 69-74.

禹秀艷, 李甲平, 汪立今, 石玉君, 羅衛(wèi)東, 陳勇.2011.新疆塔什庫(kù)爾干祖母綠(綠柱石)成礦區(qū)域地質(zhì)背景研究[J].地球?qū)W報(bào), 32(4): 419-426.

張峰, 王科強(qiáng), 喻萬(wàn)強(qiáng), 楊貴才.2008.阿爾金北緣喀臘大灣地區(qū)火山巖巖石地球化學(xué)特征及環(huán)境時(shí)代分析[J].礦床地質(zhì),27(S1): 105-114.

張建新, 孟繁聰, 李金平, MATTINSON C G.2007a.南阿爾金-柴北緣高壓-超高壓變質(zhì)帶研究進(jìn)展、問(wèn)題及挑戰(zhàn)[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 13(3): 526-545.

張建新, 孟繁聰, 于勝堯, 陳文, 陳松永.2007b.北阿爾金HP/LT藍(lán)片巖和榴輝巖的 Ar-Ar年代學(xué)及其區(qū)域構(gòu)造意義[J].中國(guó)地質(zhì), 34(4): 558-564.

張建新, 孟繁聰, 于勝堯.2010.兩條不同類型的HP/LT和UHP變質(zhì)帶對(duì)祁連-阿爾金早古生代造山作用的制約[J].巖石學(xué)報(bào), 26(7): 1967-1992.

張建新, 孟繁聰.2006.北祁連和北阿爾金含硬柱石榴輝巖: 冷洋殼俯沖作用的證據(jù)[J].科學(xué)通報(bào), 51(14): 1683-1688.

張占武, 黃崗, 李懷敏, 張文峰.2012.北阿爾金拉配泉地區(qū)齊勒薩依巖體的年代學(xué)、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義[J].巖石礦物學(xué)雜志, 30(1): 13-27.

張志誠(chéng), 郭召杰, 宋彪.2009.阿爾金山北緣蛇綠混雜巖中輝長(zhǎng)巖鋯石 SHRIMP U-Pb定年及其地質(zhì)意義[J].巖石學(xué)報(bào),25(3): 568-576.

BARKER J A, MENZIES M A.1997.Petrogenesis of Quaternary Intraplate Volcanism, Sana’a Yemen: Implications for Plume-Lithosphere Interaction and Polybaric Melt Hybridization[J].Journal of Petrology, 38(10): 1359-1390.

BIAN Qian-tao, ZHAO Da-sheng, YE Zheng-ren, CHANG Cheng-fa, LUO Xiao-quan, GAO Shan-lin.2002.A Preliminary Study of the Kunlun-Qilian-Qinling Suture System[J].Acta Geoscientica Sinica, 23(6): 501-508(in Chinese with English abstract).

CHEN Bai-lin, JIANG Rong-bao, LI Li, CHEN Zheng-le, QI Wan-xiu, LIU Rong, CUI Ling-ling, WANG Shi-xin.2009.Discovery of Iron Ore Zones in the Kaladawan Area within the Eastern Part of the Altun Mountains and Its Significance[J].Acta Geoscientica Sinica, 30(2): 143-154(in Chinese with English abstract).

CHEN Zheng-le, ZHANG Yue-qiao, WANG Xiao-feng, CHEN Xuan-hua, WASHBURN Z, ARROWSMITH J.2001.Fission Track Dating of Apatite Constrains on the Cenozoic Uplift of the Altun Tagh Mountain[J].Acta Geoscientica Sinica, 22(5):413-418(in Chinese with English abstract).

DUPUY C, DOSTAL J.1984.Trace element geochemistry of some continental tholeiites[J].Earth and Planetary Science Letters,67(1): 61-69.

FODER R V, VETTER S K.1984.Rift-zone magmatism; petrology of basaltic rocks transition from CFB to MORB, southeartern Brail margin[J].Contributions to Mineralogy and Petrology,88: 133-139.

HAO Jie, WANG Er-qi, LIU Xiao-han, SANG Hai-qing.2006.Jinyanshan collisional oroginic belt of the early paleozoic in the Altun mountains: evidence from single zircon U-Pb and40Ar/39Ar isotopic dating for the arc magmatite and ophiolitic mélange[J].Acta Petrologica Sinica, 22(11): 2243-2252(in Chinese with English abstract).

HE Guo-qi, LI Mao-song, LIU De-quan, TANG Yan-ling, ZHOU Ru-hong.1994.Paleozoic Crustal Evolution and Mineralizationin Xinjiang of China[M].Urumchi: Xinjiang People’s Publishing House: 43-47(in Chinese).

HOFMANN A W, JOCHUM K P, SEUFERT M, WHITE W M.1986.Nb and Pb in oceanic basalts: New constraints on mantle evolution[J].Earth and Planetary Science Letters, 79(1-2):33-45.

HUANG Li-gong, ZHONG Jian-hua, GUO Ze-qing, LIU Yun-tian,JIANG Bo, GUAN Quan-jun, LIU Zu-han, ZHANG Yue-zhong, ZHANG Yong-shu, LI Yong.2004.Evolution of the Altun Orogenic Belt in the Mesozoic and Cenozoic[J].Acta Geoscientica Sinica, 25(3): 287-294(in Chinese with English abstract).

KELEMEN P B, JOHUNSON K T M, KINZLER R I, IRVING A J.1990.High-field-strength element depletions in arc basalts due to mantle-magma interaction[J].Nature, 345(6275): 521-524.LIU Liang.1999.High-pressure metamorphic rocks and ophiolite in Altyn mountains and ther geological significance[D].Beijing: Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences(in Chinese with English abstract).

LIU Shen-tai, Lü Xin-biao, CAO Xiao-feng, ZHANG Ping.2012.A Study of Rare Earth and Trace Elements and Microstructure of Sulfide Minerals from the Xiaorequanzi Copper (Zinc)Deposit of Xinjiang[J].Acta Geoscientica Sinica, 33(2):197-208(in Chinese with English abstract).

MCCULLOCH M T, GAMBLE J A.1991.Geochemical and geodynamical constraints on subduction zone magmatism[J].Earth and Planetary Science Letters, 102(3-4): 358-374.

MECDONALD R, ROGERS N W, FITTON J G, BLACK S,SMITH M.2001.Plume-lithosphere interactions in the generation of the basalts of the Kenya Rift, East Africa[J].Journal of Petrology, 42(5): 877-900.

MENG Fan-cong, ZHANG Jian-xin, YU Sheng-yao, CHEN Song-yong.2010.The Early Paleozoic Pillow Basalt in Northern Altyn, Western China and it Tectonic Implications[J].Acta Geologica Sinica, 84(7): 981-999(in Chinese with Eng-lish abstract).

PEARCE J A, PEATE D W.1995.Tectonic implications of the composition of volcanic arc magmas[J].Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 23(1): 251-285.

PEARCEG J A.1984.A “users guide” to basalt discrimination diagrams[J].Overseas Geology, (4): 1-13.

QI Xue-xiang, LI Hai-bing, WU Cai-lai, YANG Jing-sui, ZHANG Jian-xin, MENG Fan-cong, SHI Ren-deng, CHEN Song-yong.2005.The zircon SHRIMPU Pb dating of the Qiashikayi Granodiorite in Northern Altyn[J].Chinese Science Bulletin,50(6): 571-576(in Chinese)

SUN S S, MCDONOUGH W F.1989.Chemical and isotopic sysematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes[M]//SAUNDERS A D, NORRY M J.Magmatism in the Ocean Basins.Geological Sociaty Special Publication, 42, 313-345.

TAYLOR S R, MCLENNAN S M.1985.The Continental Crust: Its Composition and Evolution[M].OxFord: Blackwell.

WANG Xiao-feng, CHEN Xuan-hua, CHEN Zheng-le, CHEN Bai-lin.2004.Ore-forming Geological Conditions and prospective prognosis of the Altun area[M].Beijing: Geological Publishing House: 161-179(in Chinese).

WANG Yan, LIU Liang, CHE Zi-cheng, CHEN Dan-ling, LUO Jin-hai.1999.Geochemical Characteristics of Early Paleozoic Ophiolite in Mangnai Area, Altun Mountains[J].Geological Review, 45(S1): 1010-1014(in Chinese with English abstract).

WANG Yan, QIAN Qing, LIU Liang, ZHANG Qi.2000.Major geochemical characteristics of bimodal volcanic rocks in different geochemical environments[J].Acta Petrologica Sinica,16(2): 169-173(in Chinese with English abstract).

WOODHEAD J D.1988.The Origin of Geochemical Variations in Mariana Lavas: A General Model for Petrogenesis in Intra-Oceanic Island Arcs?[J].Journal of Petrology, 29(4):805-830.

WU Cai-lai, YANG Jing-sui, YAO Shang-zhi, ZENG Ling-sen,CHEN Song-yong, LI Hai-bing, QI Xue-xiang, WOODEN J L,MAZDAB F K.2005.Characteristics of the granitoid complex and its Zircon SHRIMP dating at the south margin of the Bashikaogong Basin, North Altun, NW China[J].Acta Petrologica Sinica, 21(3): 849-858(in Chinese with English abstract).

WU Jun, LI Ji-liang, LAN Chao-li, YU Liang-jun.2001.New knowledges on Hongliugou ophiolite along Altun fault, NW China[J].Chinese Journal of Geology, 36(3): 342-349(in Chinese with English abstract).

XIU Qun-ye, YU Hai-feng, LIU Yong-shun, LU Song-nian, MAO De-bao, LI Hui-min, LI Shuan.2007.Geology and zircon U-Pb age of pillow basalts at Qiashikansoy in northern Altun Tagh, NW China[J].Acta Geologica Sinica, 81(6): 787-794(in Chinese with English abstract).

YANG Jing-sui, SHI Ren-deng, WU Cai-lai, SU De-chen, CHEN Song-yong, WANG Xi-bin, WOODEN J.2008.Petrology and SHRIMP age of the Hongliugou ophiolite at Milan, North Altun, at the northern margin of the Tibet Plateau[J].Acta Petrologica Sinica, 24(7): 1567-1584(in Chinese with English abstract).

YANG Jing-sui, WU Cai-lai, SHI Ren-deng.2002.Sheeted dike swarm in Hongliugou, north west of the Altun region: Evidence for seafloor spreading[J].Geological Bulletin of China,21(2): 68-74(in Chinese with English abstract).

YU Xiu-yan, LI Jia-ping, WANG Li-jin, SHI Yu-jun, LUO Wei-dong, CHEN Yong.2011.Research on Metallogenic Geological Background of Emerald in Taxkorgan, Xinjiang[J].Acta Geoscientica Sinica, 32(4): 419-426(in Chinese with English abstract).

ZHANG Feng, WANG Ke-qiang, YU Wan-qiang, YANG Gui-cai.2008.Geochemical characteristics and formation environment and epoch of volcanic rocks on the northern margin of Altun area, northwestern China[J].Mineral Deposits, 27(S1):105-114(in Chinese with English abstract).

ZHANG Jian-xin, MENG Fan-cong, LI Jin-ping, MATTINSON C G.2007a.Progress, controversies and challenge of studies on South Altyn Tagh-North Qaidam HP/UHP metamorphic belt[J].Geological Journal of Chinese Universities, 13(3): 526-545(in Chinese with English abstract).

ZHANG Jian-xin, MENG Fan-cong, YU Sheng-rao, CHEN Wen,CHEN Song-yong.2007b.39Ar-40Ar geochronology of high-pressure /low-temperature blueschist and eclogite in the North Altyn Tagh and their tectonic implications[J].Geology in China, 34(4): 558-564(in Chinese with English abstract)

ZHANG Jian-xin, MENG Fan-cong, YU Sheng-yao.2010.Two contrasting HP/LT and UHP metamorphic belts: Constraint on Early Paleozoic orogeny in Qilian-Altun orogen[J].Acta Geologica Sinica, 26(7): 1967-1992(in Chinese with English abstract).

ZHANG Jian-xin, MENG Fan-cong.2006.Lawsonite-bearing eclogites in the north Qilian and north Altyn Tagh: Evidence for cold subduction of oceanic crust[J].Chinese Science Bulletin, 51(10): 1238-1244(in Chinese with English abstract).

ZHANG Zhan-wu, HUANG Gang, LI Huai-min, ZHANG Wen-feng.2012.LA-ICP-MS zircon U-Pb geochronology and geochemistry of gabbro and diorite from Qilesayi pluton in Lapeiquan area of northern Altun Mountains and their tectonic implications[J].Acta Petrologica et Mineralogica, 31(1):13-27(in Chinese with English abstract).

ZHANG Zhi-cheng, GUO Zhao-jie, SONG Biao.2009.SHRIMP zircon dating of gabbro from the ophiolite mélange in the northern Altyn Tagh and its geological implications[J].Acta Petrologica Sinica, 25(3): 568-576(in Chinese with English abstract).