阿爾泰巴利爾斯河一帶巖體LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)、巖石成因及地質(zhì)意義

朱伯鵬，秦紀(jì)華，何 斌，張漢青，吳曉貴

(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 第四地質(zhì)大隊(duì)，新疆 阿勒泰 836500)

0 引 言

阿爾泰造山帶是中亞造山帶的重要組成部分[1]，發(fā)育有大量花崗巖。一直以來(lái)，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者[2-7]將中國(guó)阿爾泰花崗巖作為主要的研究課題，對(duì)其成因和構(gòu)造環(huán)境等方面進(jìn)行了深入研究，認(rèn)為該造山帶花崗巖具有多時(shí)代、多類型、多成因、多來(lái)源等特征，形成于多種構(gòu)造環(huán)境。隨著巖石年代學(xué)精度的不斷提高，許多學(xué)者[8-26]利用鋯石SHRIMP U-Pb和LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb法對(duì)中國(guó)阿爾泰花崗巖類進(jìn)行了精確定年工作，結(jié)果顯示中國(guó)阿爾泰有多次強(qiáng)烈的巖漿侵入活動(dòng)，其峰值為 460 Ma、410 Ma、380 Ma和 265 Ma[12-15]。同時(shí)，大量巖石地球化學(xué)和同位素?cái)?shù)據(jù)為阿爾泰花崗巖類成因、構(gòu)造演化、造山作用和陸殼增生等方面的研究奠定了良好基礎(chǔ)。

近年來(lái)，隨著巴利爾斯河一帶一系列鐵礦床(點(diǎn))，如烏吐布拉克、巴拉巴克布拉克、巴利爾斯等磁鐵礦床的發(fā)現(xiàn)、勘查和開(kāi)發(fā)，該地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)研究，特別是該地區(qū)巖漿侵入活動(dòng)與成礦關(guān)系的研究顯得尤為重要。楊富全等[18]和張志欣等[23]對(duì)烏吐布拉克鐵礦、蒙庫(kù)鐵礦和巴利爾斯鐵礦區(qū)巖漿侵入活動(dòng)做了大量研究工作，但對(duì)區(qū)域巖體研究較為薄弱，巖體巖石成因、構(gòu)造環(huán)境等方面還有待深入研究。筆者通過(guò)該地區(qū)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作對(duì)巴利爾斯河一帶巖體開(kāi)展了剖面測(cè)制和地質(zhì)路線調(diào)查等工作，詳細(xì)研究了巖體地質(zhì)特征、同位素年代學(xué)和巖石地球化學(xué)，以期限定巖體形成時(shí)代，探討巖石成因和構(gòu)造環(huán)境，為阿爾泰花崗巖形成演化以及區(qū)域構(gòu)造演化提供新信息。

1 地質(zhì)概況及巖相學(xué)特征

中國(guó)阿爾泰造山帶位于新疆北部，呈北西向展布，大地構(gòu)造位置屬西伯利亞板塊南緣，北至中蒙、中俄及中哈邊境，南以額爾齊斯—瑪因鄂博構(gòu)造帶與哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊北緣相鄰。何國(guó)琦等[27]以紅山嘴—諾爾特?cái)嗔押桶蛯m—庫(kù)爾提斷裂為界將中國(guó)阿爾泰造山帶劃分為北阿爾泰、中阿爾泰和南阿爾泰3個(gè)塊體。研究區(qū)屬中阿爾泰塊體(圖1)，區(qū)域上總體構(gòu)造線走向呈北西方向(310°～330°)，由一系列北西向線性褶皺和沿走向侵入其間的大量巖體組成。

研究區(qū)巖體分布較為廣泛，呈北西—南東向展布的巖枝、巖墻、巖基狀，侵位于長(zhǎng)城系蘇普特巖群和下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組中。根據(jù)相互接觸和穿插關(guān)系，巖體劃分為二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖。各侵入體局部均發(fā)育不同程度的片麻狀構(gòu)造，片麻理與區(qū)域構(gòu)造線基本一致，呈北西—南東向(圖2)?；◢忛W長(zhǎng)巖主要侵位于康布鐵堡組第二段和第三段，具弱片麻狀構(gòu)造，巖體與地層呈明顯的侵入接觸關(guān)系?；◢忛W長(zhǎng)巖體呈不規(guī)則巖株?duì)?，沿中?xì)粒二長(zhǎng)花崗巖侵入體邊部呈帶狀分布，兩者為脈動(dòng)接觸關(guān)系，界線明顯，在巖體中局部可見(jiàn)細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖小巖枝侵入其中。二長(zhǎng)花崗巖為侵入巖主體，呈巖基狀，侵位于蘇普特巖群第二、第三巖組，侵入體內(nèi)殘留地層較多。巖體受構(gòu)造作用發(fā)育構(gòu)造片理及劈理。二長(zhǎng)花崗巖體外側(cè)與地層接觸處為中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖，黑云母含量高，接觸帶內(nèi)具有弱片麻狀構(gòu)造，局部界線不清晰，與主體二長(zhǎng)花崗巖為漸變過(guò)渡關(guān)系。

花崗閃長(zhǎng)巖呈淺灰白色，塊狀構(gòu)造，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)。巖石由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、角閃石、石英、黑云母組成。斜長(zhǎng)石(45%)為粒狀，少數(shù)呈半自形板狀，粒徑0.4～3.2 mm，輕度泥化、絹云母化。鉀長(zhǎng)石(20%)為粒狀，粒徑0.3～2.2 mm，具條紋結(jié)構(gòu)、格子狀雙晶，多為條紋長(zhǎng)石，少量為微斜長(zhǎng)石。角閃石(10%)為針狀、長(zhǎng)柱狀，粒徑1～2 mm，局部蝕變明顯，為綠泥石化。石英(18 %)為它形粒狀，粒徑0.2～2.6 mm，強(qiáng)波狀消光。黑云母為片狀，片徑0.1～0.7 mm，黃—褐色，可見(jiàn)綠泥石化，含量約5 %。磷灰石為柱狀、粒狀，粒徑0.03～0.20 mm，微量。磁鐵礦為粒狀，粒徑0.03～0.10 mm，微量。

中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖呈淺灰色，塊狀構(gòu)造，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)。由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母組成。斜長(zhǎng)石呈它形粒狀，粒徑2.0～0.4 mm，斜長(zhǎng)石聚片雙晶不發(fā)育，輕微泥化，含量約25%。石英具波狀消光，含量約20%。鉀長(zhǎng)石呈它形粒狀，粒徑多在2.0～0.8 mm之間，少量顆粒較粗(粒徑11.2～4.0 mm)，鉀長(zhǎng)石發(fā)育條紋結(jié)構(gòu)，格子雙晶，呈定向分布，含量約為45%。黑云母呈半自形片狀，片徑1.2～0.4 mm，具褐—淺黃多色，長(zhǎng)軸平行定向排列，含量約2%。磷灰石呈粒狀，粒徑0.4～0.1 mm，微量。

黑云二長(zhǎng)花崗巖呈灰白色，塊狀構(gòu)造，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)。由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母組成。斜長(zhǎng)石呈它形粒狀，粒徑2.0～0.6 mm，斜長(zhǎng)石聚片雙晶不發(fā)育，輕微泥化，含量約30%。石英呈它形粒狀，波狀消光，油脂光澤，含量約25%。鉀長(zhǎng)石呈短柱狀，粒徑多在2.0～0.8 mm之間，發(fā)育格子雙晶，含量約35%。黑云母呈半自形片狀，片徑1.2～0.4 mm，具褐—淺黃多色性，含量約10%。磷灰石呈粒狀，微量。

圖1 新疆阿爾泰巴利爾斯河一帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊(duì)*新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊(duì).新疆富蘊(yùn)縣巴爾魯克—庫(kù)珠爾特1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.修編) Fig.1 Geological sketch map of Baliersi River area of the Chinese Altay (after the Fourth Geological Team,Xinjiang Geology andMineral Bureau)1.康布鐵堡組上段；2.康布鐵堡組中段；3.康布鐵堡組下段；4.蘇普特巖群；5.二長(zhǎng)花崗巖；6.黑云二長(zhǎng)花崗巖；7.二云花崗巖；8.花崗閃長(zhǎng)巖；9.閃長(zhǎng)巖；10.鐵礦床(點(diǎn))；11.矽卡巖；12.斷裂；13.河流；14.樣點(diǎn)

圖2 巴利爾斯河一帶巖體野外及顯微特征照片F(xiàn)ig.2 Field photos and microphotographs of the granitoids in the Baliersi River areaa.二長(zhǎng)花崗巖片麻狀構(gòu)造；b.黑云二長(zhǎng)花崗巖；c.花崗閃長(zhǎng)巖；d.二長(zhǎng)花崗巖顯微鏡下單偏光照片;Pl.斜長(zhǎng)石；Q.石英；Kfs.鉀長(zhǎng)石

2 樣品及測(cè)試方法

本次分別對(duì)區(qū)內(nèi)二長(zhǎng)花崗巖、黑云二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖進(jìn)行樣品采集，其中全巖地球化學(xué)樣品5件(二長(zhǎng)花崗巖2件，黑云二長(zhǎng)花崗巖2件，花崗閃長(zhǎng)巖1件)，鋯石U-Pb同位素樣品2件(二長(zhǎng)花崗巖1件，花崗閃長(zhǎng)巖1件)，即YQ-46(E89°02′35″，N47°33′30″)、YQ-55(E89°13′40″，N47°29′30″)、YQ-68(E89°07′52″，N47°34′10″)、YQ-62(E89°10′06″，N47°31′40″)、YQ-57(E89°04′20″，N47°31′10″)，均采自新鮮的巖石露頭，具體采樣位置見(jiàn)圖1。

巖石樣品主量元素、稀土元素和微量元素分析在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所完成。采用粉末樣品壓片制樣，主量元素和稀土元素之外的其他微量元素用X射線熒光光譜法測(cè)定。主量元素分析精度優(yōu)于5%，其中FeO采用容量法分析。稀土元素采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)分析，分析精度優(yōu)于10%。

LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年樣品(圖3)，在河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室利用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)對(duì)鋯石進(jìn)行分選和制靶。鋯石的陰極發(fā)光(CL)顯微照相在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所離子探針儀器上完成，采用日立HITACHIS3000-N型掃描電子顯微鏡。鋯石U-Pb同位素測(cè)定在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分析完成，分析儀器為Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及與之配套的New Wave UP213 激光剝蝕系統(tǒng)。詳細(xì)的儀器參數(shù)、數(shù)據(jù)軟件處理、校正等見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)[28-32]，鋯石年齡加權(quán)平均值計(jì)算及U-Pb諧和圖的繪制采用Isoplot 3.0軟件[33]。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石LA-MC-ICP-MS年齡

花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖樣品LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb同位素結(jié)果見(jiàn)表1。鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像顯示，鋯石顆粒多呈無(wú)色、淺灰褐色，半自形—自形、透明—半透明短柱狀及雙錐狀晶體，晶棱清楚，粒度較小，長(zhǎng)軸多變化于50～200 μm之間，長(zhǎng)短軸比一般約為2∶1～5∶3。在陰極發(fā)光圖像中，大多數(shù)鋯石具有清晰的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3)，顯示典型巖漿鋯石特征。

花崗閃長(zhǎng)巖(H-1)測(cè)定了20個(gè)鋯石的20個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中2號(hào)和8號(hào)測(cè)點(diǎn)年齡相對(duì)較小，可能與巖體形成后遭受后期熱液改造時(shí)導(dǎo)致Pb同位素丟失有關(guān)，予以剔除。其余18顆鋯石Th/U比值為0.44～1.33，均大于0.4，顯示巖漿成因特征。在鋯石的U-Pb諧和曲線圖(圖4a)中，18個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)均位于U-Pb諧和線上或附近，得到206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為(386.8±1.2) Ma(MSWD=0.18)。

表1 巴利爾斯河一帶花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果

注：樣品H-1為花崗閃長(zhǎng)巖；樣品R-1為二長(zhǎng)花崗巖。

圖3 巴利斯河一帶花崗閃長(zhǎng)巖(a)和二長(zhǎng)花崗巖(b)樣品鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像Fig.3 Representative cathodoluminescence(CL) images of zircons from the granodiorite(a)and monzogranite(b)

中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖20顆鋯石測(cè)點(diǎn)的年齡分成3組，第一組2顆鋯石(點(diǎn)17，點(diǎn)20)的206Pb/238U年齡介于401～479 Ma之間，可能是巖漿上升過(guò)程中捕獲的奧陶系—志留系鋯石。第二組2顆鋯石(點(diǎn)10，點(diǎn)19)的206Pb/238U年齡介于351～365 Ma之間，較年輕，可能與巖石形成后遭受熱液改造時(shí)導(dǎo)致Pb同位素丟失有關(guān)[34]。第三組16顆鋯石(點(diǎn)1—20)在誤差范圍內(nèi)有較一致的206Pb/238U比值，在諧和圖(圖4b)上基本成群集中分布在諧和線上及其附近，得到的206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為(386.4±2.8) Ma(MSWD=0.06)。

綜上所述，巴利爾斯河一帶花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖體的主體巖漿侵位結(jié)晶年齡為(386.8±1.2) Ma和(386.4±2.8) Ma，為中泥盆世。

3.2 巖石化學(xué)特征

由巴利爾斯河一帶黑云二長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖主量元素和微量元素分析結(jié)果(表2)可以看到，樣品SiO2含量較高，為74.33%～76.70%， K2O含量為3.57%～4.80%，Na2O含量為2.97%～3.55%，富堿(Na2O+K2O, 6.83%～8.22%)并相對(duì)富鉀(K2O/Na2O值均>1)；樣品里特曼指數(shù)為1.49～2.04，小于3.3，表明具有亞堿性巖石特征。在SiO2-K2O圖解(圖5a)中，樣品均落入高鉀鈣堿性系列。分異指數(shù)(DI)介于84.7～92.7之間，指示該時(shí)期巖體經(jīng)歷了高程度的分異演化過(guò)程。Al2O3含量介于12.34%～13.59%之間，巖石的鋁飽和指數(shù)(A/CNK)介于1.00～1.07之間，小于1.1，在A/CNK-A/NK圖解中樣品落入弱過(guò)鋁質(zhì)巖石系列區(qū)域，同時(shí)落入Ⅰ型花崗巖區(qū)域(圖5b)。

黑云二長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖的稀土元素總量(∑REE)為118.48×10-6～231.38×10-6，輕重稀土比值(LREE/HREE)為4.70～10.16，(La/Yb)N和(La/Sm)N分別為3.33～12.18和1.76～3.34，具有輕稀土元素(LREE)富集及重稀土元素(HREE)相對(duì)虧損的特征。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(圖6a)上，所有樣品均具有相似的配分模式，表現(xiàn)為輕稀土曲線右傾而重稀土曲線相對(duì)平坦的特征，并有顯著“V”形谷狀的負(fù)Eu異常，是典型島弧巖漿巖特征。δEu為0.31～0.84，具有明顯負(fù)Eu異常，暗示巖漿在向上運(yùn)移演化過(guò)程中可能經(jīng)歷了較強(qiáng)的斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用或源區(qū)殘留斜長(zhǎng)石。巖石的高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)含量較高，Th為16.2×10-6～21.5×10-6，U為1.28×10-6～2.72×10-6，Zr為93.2×10-6～150×10-6，Hf為3.1×10-6～5.89×10-6，但Nb(7.41×10-6～13.1×10-6)與Ta(0.63×10-6～1.23×10-6)的含量相對(duì)較低，Nb/Ta比值在9.4～14.8之間。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖6b)顯示了較為一致的分布模式，Nb、Ti、P、Sr、Ba元素呈現(xiàn)明顯的負(fù)異常，Th、K、La、Hf元素呈現(xiàn)正異常。Sr的負(fù)異常說(shuō)明了巖石經(jīng)歷了斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用或源區(qū)殘留斜長(zhǎng)石，與稀土元素反映的特征一致；Zr、P、Ti元素的負(fù)異常暗示鋯石、磷灰石、鈦鐵礦等的分離結(jié)晶，或是源區(qū)有鋯石、磷灰石和鈦鐵礦的殘留[22]。

圖4 巴利爾斯河一帶花崗閃長(zhǎng)巖(a)和二長(zhǎng)花崗巖(b)中鋯石U-Pb諧和圖Fig.4 LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams of the Baliersi River granodiorite (a) and monzogranite (b)

樣號(hào)SiO2Na2OMgOAl2O3P2O5K2OCaOTiO2MnOFe2O3FeO燒失量總量A/CNKσDIYQ-467640.1120.024.70.80.100.461.8099.812.0492YQ-557530.24130.054.81.30.200.0220.199.91.041.8689YQ-687740.23130.044.60.90.100.040.90.11001.031.9593YQ-627430.41140.053.61.90.200.51.90.199.91.071.4985YQ-577630.25130.054.71.10.200.321.80.31001.051.8590樣號(hào)LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuYRbYQ-4617.854.34.7818.64.560.983.90.84.912.830.53.30.525176YQ-5525.959.16.4925.76.960.855.61.2714.440.85.250.843163YQ-6823.255.16.4127.68.310.735.71.15.713.310.53.070.531155YQ-6246.599.111.442.78.752.196.81.15.513.010.52.580.428138YQ-5732.673.29.1936.29.130.98.51.89.725.620.94.820.853161樣品BaThULiTaNbCeSrPZrHfTiδEu(La/Yb)NΣREERb/SrYQ-4659321.52.7111.2313.154.31742001505.646800.693.641181YQ-5542716.21.35.41.2111.459.11595101093.3114700.43.331522.1YQ-6821418.92.3240.747.4155.1743601505.897100.315.111421YQ-6288918.72400.638.8499.112253093.23.120700.8412.22311.1YQ-5736219.61.8180.639.2973.2495201375.4114900.314.571953.3

注：YQ-46、YQ-55為黑云二長(zhǎng)花崗巖；YQ-68、YQ-62為二長(zhǎng)花崗巖；YQ-57為花崗閃長(zhǎng)巖。

4 討 論

4.1 花崗巖形成時(shí)代及其地質(zhì)意義

關(guān)于中國(guó)阿爾泰造山帶花崗巖的形成時(shí)代，許多學(xué)者[8-25]利用鋯石SHRIMP U-Pb 法和LA-MC-ICP-MS 鋯石 U-Pb 法進(jìn)行了詳細(xì)研究，認(rèn)為阿爾泰花崗質(zhì)巖漿侵入活動(dòng)從奧陶紀(jì)一直持續(xù)至三疊紀(jì)，其中400 Ma 左右的花崗質(zhì)巖石分布最為廣泛，多沿區(qū)域構(gòu)造線分布，主要巖石類型有花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖，多經(jīng)歷了區(qū)域變形作用，發(fā)育程度不同的片麻狀構(gòu)造。

在中阿爾泰地塊，花崗巖體形成時(shí)代主要集中于泥盆紀(jì)(413～372 Ma)，如蒙庫(kù)巖體(404～400 Ma,SHRIMP鋯石U-Pb年齡)[18]、可可托海巖體((399±2) Ma,TIMS鋯石U-Pb年齡)[12]和二廠房巖體((398±3.5)Ma, LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡)[25]。同時(shí)，在阿爾泰南緣也發(fā)現(xiàn)了大量的該時(shí)期具有島弧特征的火山巖、基性侵入巖及弧后擴(kuò)張的產(chǎn)物——庫(kù)爾提蛇綠巖[28]。

本次獲得的花崗閃長(zhǎng)巖和中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年齡分別為(386.8±1.2) Ma、(386.4±2.8) Ma，屬中泥盆世巖漿侵入活動(dòng)的產(chǎn)物，這與區(qū)域大面積分布的中泥盆世花崗巖體時(shí)代相一致，進(jìn)一步證實(shí)了380～400 Ma的巖漿活動(dòng)是阿爾泰造山帶巖漿活動(dòng)的高峰，為阿爾泰造山作用的時(shí)期。

楊富全等[18]認(rèn)為巴利爾斯河一帶一系列鐵礦床(點(diǎn))(烏吐布拉克、巴拉巴克布拉克、巴利爾斯等磁鐵礦床)的形成與區(qū)域巖漿侵入活動(dòng)密切有關(guān)，因此本次研究成果可以間接證明該地區(qū)一系列鐵礦床的形成時(shí)代為386 Ma左右，這與張志欣等[23]在烏吐布拉克鐵礦得到的成礦時(shí)代(388～386 Ma)相一致。

圖5 巴利爾斯河一帶花崗巖主量元素成分圖Fig.5 Plots of major element compositions for the Baliersi River granites a.硅-鉀圖(據(jù)Rickwood[35]); b.A/CNK-A/NK圖(據(jù)Maniar等[36])

圖6 巴利爾斯河一帶花崗巖稀土元素配分型式(a.球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton[37])和微量元素蛛網(wǎng)圖(b.原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun等[38]) Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a.chondrite normalizing values from Boynton[37]) and primitive mantle-normalized trace element spidergrams (b.primitive mantle-normalizing values from Sun et al.[38]) of the Baliersi River granites

4.2 巖體成因

本文研究的花崗閃長(zhǎng)巖、黑云二長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖具弱過(guò)鋁質(zhì)特征，CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中剛玉分子含量均小于1%，巖石礦物組成中也沒(méi)有堇青石、白云母、石榴子石等S型花崗巖中常見(jiàn)的過(guò)鋁礦物，P2O5的含量也遠(yuǎn)低于S型花崗巖的含量值0.15%[39]，因此本文研究的花崗巖不是S型花崗巖。另外，本文研究花崗巖體在地球化學(xué)特征上顯示出了部分A型花崗巖特征，即富SiO2，具有較高的K2O+Na2O值和較低的MgO、CaO、P2O5含量，TFeO/MgO比值和Ce、Nb、Y、Ga等元素含量較低。10 000×Ga/Al比值高是判斷A型花崗巖的重要指標(biāo)，巖石樣品中只有1件樣品(YQ-62)10 000×Ga/Al比值高于A型花崗巖的下限值(2.60)。以10 000×Ga/Al比值為基礎(chǔ)的花崗巖類型判別圖解(圖7a—c)中，樣品主要落入靠近A型花崗巖的I型和S型花崗巖區(qū)域，僅有1件樣品(YQ-62)落入A型花崗巖的范圍。在(Zr+Nb+Ce+Y)-TFeO/MgO圖解(圖7d)中落入高分異I型花崗巖的范圍。

圖7 巴利爾斯河一帶花崗巖類型10 000×Ga/Al對(duì)Y、Ce、Zr及(Nb+Y+Ce+Zr)-TFeO/MgO判別圖解(底圖據(jù)Whalen等[39],圖例同圖5) Fig.7 Diagrams of 10,000×Ga/Al vs.Y,Ce,Zr,and (Nb+Y+Ce+Zr) vs.TFeO/MgO for the Baliersi River granites(Base map after Whalen et al.[39])OGT.未分異的I型、S型和M型花崗巖區(qū)；FG.高分異的Ⅰ型花崗巖區(qū)

研究區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖、黑云二長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖稀土元素表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土相對(duì)虧損，具負(fù)Eu異常，Sr含量較低且在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量蛛網(wǎng)圖(圖7b)中表現(xiàn)為負(fù)異常。長(zhǎng)石類礦物為該巖體主要造巖礦物，推測(cè)不是由于長(zhǎng)石類礦物分離而造成鍶的負(fù)異常，該巖體源區(qū)本身鍶含量低，暗示了該地區(qū)花崗質(zhì)巖漿可能起源于下地殼(下地殼鍶含量低)。巖體中Rb/Sr比值為1.01～3.27，高于上地殼的Rb/Sr比值(0.25)，指示巖體經(jīng)歷了高程度的分離結(jié)晶作用；Nb/Ta比值介于9.50～14.82，平均值為11.80，大于大陸地殼Nb/Ta值(11)，小于原始地幔Nb/Ta比值(17.5)；Th/U比值介于7.90～12.66之間，大于下地殼Th/U比值(6.00)[40]，表明巖漿物質(zhì)來(lái)源可能和下地殼物質(zhì)熔融有關(guān)，并伴隨有地幔物質(zhì)的參與。

綜上所述，巴利爾斯河一帶花崗巖體為下地殼部分熔融的高分異I型花崗巖，在源區(qū)有地幔物質(zhì)的混入，并發(fā)生了巖漿分異作用。

4.3 成巖構(gòu)造環(huán)境判別

盡管諸多學(xué)者對(duì)阿爾泰造山帶泥盆紀(jì)構(gòu)造環(huán)境存在不同認(rèn)識(shí)，如大陸邊緣裂谷環(huán)境[27，41-42]、與俯沖有關(guān)的島弧或弧后盆地環(huán)境[8，43-44]、活動(dòng)大陸邊緣的陸弧環(huán)境[45-46]、活動(dòng)大陸邊緣的伸展環(huán)境[47]等，但隨著研究的深入，越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)同阿爾泰泥盆紀(jì)時(shí)期處于活動(dòng)大陸邊緣，巖漿活動(dòng)與板塊俯沖有關(guān)。

圖8 巴利爾斯河一帶花崗巖體構(gòu)造環(huán)境判別圖解(底圖據(jù)Pearce[53]；圖例同圖5)Fig.8 Tectonic discrimination diagrams for the Baliersi River granites (Base map after Pearce[53])syn-COLG.同碰撞花崗巖；WPG.板內(nèi)花崗巖；VAG.火山弧花崗巖；ORG.洋脊花崗巖

巴利爾斯河一帶花崗閃長(zhǎng)巖、黑云二長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖具有鈣堿性、過(guò)鋁質(zhì)特點(diǎn)，輕稀土元素富集、重稀土相對(duì)虧損，微量元素Cs、Rb、Th、U、La、Hf等富集，Nb、Ti、Sr、Ba等元素虧損，這與該區(qū)中泥盆世花崗巖地球化學(xué)特征相一致。另外，微量元素特征值Th/Nb比值較高，Th含量遠(yuǎn)大于Ta，Ta/Yb<0.5及出現(xiàn)Eu負(fù)異常的特點(diǎn)(Th/Nb=1.42～2.55，Ta/Yb=0.13～0.37，Th/Ta=13.39～29.92，δEu=0.31～0.84)與俯沖帶有關(guān)的陸緣弧巖漿巖的地球化學(xué)特征一致[48-53]，暗示其形成與俯沖帶關(guān)系密切。在(Y+Nb)-Rb、(Yb+Ta)-Rb構(gòu)造環(huán)境判別圖解中(圖8)，所有巖石樣品落入了火山弧花崗巖與板內(nèi)花崗巖接觸部位靠近火山弧花崗巖區(qū)域，顯示了與俯沖帶有關(guān)的火山弧花崗巖特征。前人研究結(jié)果表明，同時(shí)期火山巖也具有俯沖帶活動(dòng)大陸邊緣特征[48]。

該區(qū)域內(nèi)烏吐布拉克鐵礦[23]和巴利爾斯鐵礦[49]的成礦構(gòu)造背景均為泥盆紀(jì)(388～385 Ma)活動(dòng)大陸邊緣的巖漿弧環(huán)境，且成礦與區(qū)域巖漿侵入活動(dòng)密切相關(guān)。柴鳳梅、宋國(guó)學(xué)、單強(qiáng)等[50-52]先后對(duì)泥盆紀(jì)阿爾泰造山帶南緣的火山巖進(jìn)行了詳細(xì)的研究，證實(shí)該時(shí)期火山巖的形成與古亞洲洋板塊向西伯利亞大陸板塊俯沖-消減作用引起的地殼熔融有關(guān)。本文通過(guò)對(duì)巴利爾斯河一帶花崗巖的研究，認(rèn)為其與阿爾泰南緣地區(qū)380～400 Ma大規(guī)?；◢弾r具有相似的構(gòu)造環(huán)境。

5 結(jié) 論

(1)巴利爾斯河一帶花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖LA-MC-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡分別為(386.2±1.8) Ma和(386.4±2.8) Ma，顯示其為中泥盆世同一期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

(2)巴利爾斯河一帶花崗巖體為高分異的Ⅰ型花崗巖，形成于與俯沖作用有關(guān)的活動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境，其形成的動(dòng)力學(xué)背景與古亞洲洋的向北俯沖消減有關(guān)。

致謝：本文在成稿過(guò)程中得到了匿名審稿人、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)胡新露副教授、中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所分院劉國(guó)仁教授級(jí)高級(jí)工程師的意見(jiàn)和建議；黃慶、趙運(yùn)江、胡榮輝、張磊等同志參與了野外工作；在此一并致謝。