西昆侖塔什庫(kù)爾干大河口一帶斜長(zhǎng)角閃巖巖石地球化學(xué)特征及成因探討

孫麗莎

(山東省第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 日照 276826)

前人研究認(rèn)為康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶與古特提斯洋閉合密切相關(guān)，是劃分特提斯構(gòu)造域和古亞洲洋構(gòu)造域的界線[1-9]。李博秦[10]通過(guò)對(duì)帶內(nèi)柳什塔格火山巖進(jìn)行的研究將康西瓦結(jié)合帶活動(dòng)時(shí)限追索到震旦紀(jì)。筆者在新疆達(dá)布達(dá)爾東南一帶1∶5萬(wàn)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中，在康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一套灰綠色斜長(zhǎng)角閃巖，經(jīng)過(guò)初步分析，該套斜長(zhǎng)角閃巖與康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶的關(guān)系密切。該文在野外和巖相學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，結(jié)合地球化學(xué)和鋯石U-Pb年代學(xué)研究，綜合判斷大河口斜長(zhǎng)角閃巖的地球化學(xué)特征、形成時(shí)代及其大地構(gòu)造意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖體特征

根據(jù)全國(guó)大地構(gòu)造分區(qū)方案[11]，康西瓦構(gòu)結(jié)合帶作為昆侖造山帶和羌塘-三江造山帶的分界斷裂，將結(jié)合帶兩側(cè)劃分為兩個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元，北側(cè)為西昆侖北緣古生代復(fù)合溝弧帶，南側(cè)為塔什庫(kù)爾干地塊(圖1)。

①—柯崗斷裂；②—庫(kù)地-其曼于特?cái)嗔褞?；③—康西瓦?gòu)造帶；④—塔阿西-色可布拉克斷裂圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖

該文研究區(qū)位于新疆塔什庫(kù)爾干縣馬爾洋鄉(xiāng)境內(nèi)，研究主體位于葉爾羌河流自南向北轉(zhuǎn)彎至向東方向拐角處，當(dāng)?shù)厝藢⒃搮^(qū)域稱為大河口一帶，因此將出露于該區(qū)域的斜長(zhǎng)角閃巖稱為大河口斜長(zhǎng)角閃巖。

大河口斜長(zhǎng)角閃巖位于康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶內(nèi)，呈NW向帶狀展布，出露面積約為21.8km2。其主體巖性為斜長(zhǎng)角閃巖，西側(cè)與古元古代布倫闊勒巖群、寒武紀(jì)英云閃長(zhǎng)巖斷層接觸，東側(cè)與早石炭世英云閃長(zhǎng)巖、中晚三疊世其蓋里克復(fù)理石斷層接觸(圖2)。其所處的康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶兩側(cè)變質(zhì)變形作用不同，西側(cè)為高綠片巖相—角閃巖相，變形強(qiáng)烈，以韌性變形為主；東側(cè)為低綠片巖相，變形程度較低，以片巖、千枚巖、板巖等組成，為高壓低溫變質(zhì)帶。

1—第四紀(jì)沖洪積層；2—克克迭瓦火山巖；3—大河口斜長(zhǎng)角閃巖；4—馬拉特片麻巖；5—布倫闊勒巖群；6—寒武紀(jì)英云閃長(zhǎng)巖；7—早石炭世英云閃長(zhǎng)巖；8—地質(zhì)界線；9—斷層；10—采樣點(diǎn)圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

斜長(zhǎng)角閃巖由于經(jīng)歷了區(qū)域變質(zhì)作用改造，變形強(qiáng)烈，原巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造已不可辨。其主體斜長(zhǎng)角閃巖呈灰綠色，發(fā)育粒柱狀變晶結(jié)構(gòu)，礦物定向排列明顯。受區(qū)域上中高級(jí)變質(zhì)作用的改造，巖石中斜長(zhǎng)石發(fā)生變質(zhì)重結(jié)晶，形成粒狀變晶，粒徑大小介于0.15～0.2mm，含量為40%～41%。變質(zhì)形成的角閃石呈半自形柱狀，長(zhǎng)徑大小為0.3～0.6mm，含量為45%～46%。黑云母呈鱗片狀，含量5%～6%。除此之外，還含有他形粒狀綠簾石4%～5%，石英3%～4%，及少量副礦物，如磁鐵礦<1%等。

根據(jù)其變質(zhì)礦物組合：角閃石+石榴石+綠簾石+黑云母+斜長(zhǎng)石、黑云母+石榴石+白云母+斜長(zhǎng)石，其變質(zhì)程度可達(dá)高綠片巖相—低角閃巖相。變形特征主要表現(xiàn)為脈體的塑性流變褶皺、無(wú)根褶皺等。

2 巖石地球化學(xué)特征

大河口斜長(zhǎng)角閃巖的全巖主量元素和微量元素含量如表1所示。四個(gè)斜長(zhǎng)角閃巖樣品SiO2含量為51.93%～55.7%，為中基性巖類，MgO含量為3.26%～5.3%，CaO含量為6.43%～8.90%，Al2O3含量為14.88%～15.46%，全堿(Na2O+K2O)含量為3.45%～5.33%，TiO2的含量為1.3%～1.9%，均低于2.8%，為低鈦類型[12]。

在TAS圖解中，一件樣品落入玄武巖粗安巖區(qū)內(nèi)，三件樣品落入玄武安山巖-玄武巖區(qū)內(nèi)(圖3)。在K2OvsSiO2圖解中，樣品均落入中鉀鈣堿性系列(圖4)。進(jìn)一步利用MnOvsTiO2相關(guān)圖解對(duì)斜長(zhǎng)角閃巖的原巖進(jìn)行判別(圖5)，結(jié)果顯示樣品均落入正斜長(zhǎng)角閃巖的區(qū)域內(nèi)。利用變質(zhì)巖ACF圖解[13]對(duì)原巖進(jìn)行判別(圖6)，結(jié)果顯示均落入玄武質(zhì)巖和安山質(zhì)巖區(qū)內(nèi)。通過(guò)以上分析，可以綜合判斷大河口斜長(zhǎng)角閃巖的原巖為基性火山巖。

通過(guò)玄武巖Ti-Zr-Mn圖解(圖7)和Th/Yb-Ta/Yb圖解(圖8)進(jìn)行投點(diǎn)，兩件樣品均落入火山弧鈣堿性玄武巖內(nèi)，從而表明該區(qū)域的火山巖形成于會(huì)聚階段的板塊邊緣。

大河口斜長(zhǎng)角閃巖具有相對(duì)較高的稀土元素含量，稀土總量ΣREE為(105.40～211.4)×10-6。這一結(jié)果高于原始地幔的稀土元素含量(～7.4×10-6)，也高于洋脊玄武巖的稀土元素總量(N-MORB為～39.1×10-6，E-MORB為～49.1×10-6)，而與洋島玄武巖接近(ΣREE為199.0×10-6)[12]。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖解上(圖9)，斜長(zhǎng)角閃巖樣品的輕、重稀土元素分異相對(duì)較強(qiáng)，(La/Yb)N值為3.35～4.03，(Gd/Yb)N值為1.17～1.19。具有弱負(fù)Eu異?；驘o(wú)Eu異常(δEu=0.73～0.91)。斜長(zhǎng)角閃巖富集大離子親石元素Rb，Th，K等，虧損Nb，Sr，Ti。樣品中的Nb含量為(6.1～14.1)×10-6，明顯高于洋內(nèi)弧玄武巖的Nb含量(<2×10-6)[12]。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上(圖10)，樣品發(fā)育明顯的Nb負(fù)異常。通常情況下，俯沖洋殼在一定深度發(fā)生脫水作用形成俯沖帶流體，這種流體進(jìn)入地幔楔使地幔巖石發(fā)生部分熔融形成島弧巖漿。在這一過(guò)程中，流體中的Nb，Ta進(jìn)入角閃石，造成流體中虧損Nb，Ta[14]。

表1 大河口斜長(zhǎng)角閃巖主量元素(%)微量元素(10-6)分析結(jié)果

*數(shù)據(jù)來(lái)源于陜西省地質(zhì)調(diào)查院馬拉特幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(2011年)。

圖3 大河口斜長(zhǎng)角閃巖TAS分類圖(據(jù)GB/T 17412.1，1998)

1—正斜長(zhǎng)角閃巖；Ⅱ—副斜長(zhǎng)角閃巖圖5 大河口斜長(zhǎng)角閃巖MnO-TiO2分類判別圖(據(jù)S.N.Misra，1971)

1—富鋁黏土和頁(yè)巖；2—黏土和頁(yè)巖(含碳酸鹽0%～35%)；3—泥灰?guī)r(含碳酸鹽35%～65%)；4—雜砂巖；5—玄武質(zhì)巖和安山質(zhì)巖；6—超鎂鐵巖圖6 大河口斜長(zhǎng)角閃巖ACF圖解(據(jù)H.G.F.Winkler，1976)

A—島弧拉斑玄武巖；B—MORB、島弧拉斑玄武巖和鈣堿性玄武巖；C—鈣堿性玄武巖；D—板內(nèi)玄武巖圖7 大河口斜長(zhǎng)角閃巖Ti-Zr-Y分類圖解(據(jù)Pearce和Cann，1973)

VAB—火山弧玄武巖(IAT—島弧拉斑玄武巖；CAB—鈣堿性玄武巖；SHO—橄欖粗玄巖)；MORB—洋中脊拉斑玄武巖；WPB—板內(nèi)玄武巖(TH—拉斑玄武質(zhì)的；TR—過(guò)渡的；ALK—堿性的)圖8 大河口斜長(zhǎng)角閃巖Th/Yb-Ta/Yb分類圖解(據(jù)J.A.Pearce，1982)

圖9 大河口斜長(zhǎng)角閃巖稀土元素配分圖解

圖10 大河口斜長(zhǎng)角閃巖微量元素蛛網(wǎng)圖

3 鋯石U-Pb年代學(xué)

大河口斜長(zhǎng)角閃巖中的鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代分析在中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東局測(cè)試中心完成，實(shí)驗(yàn)采用的激光剝蝕系統(tǒng)為美國(guó)Conherent公司生產(chǎn)的GeoLasPro 193nm ArF準(zhǔn)分子系統(tǒng)，ICP-MS型號(hào)為ThermoFisher公司生產(chǎn)的iCAPQ[15]。采用的同位素比值標(biāo)樣為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500，成分標(biāo)樣采用Nist610。

大河口斜長(zhǎng)角閃巖中的鋯石大多為粒狀或短柱狀，自形到半自形。在陰極發(fā)光圖像中(CL)，呈現(xiàn)均勻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或弱巖漿震蕩環(huán)帶(圖11)，該文對(duì)25個(gè)鋯石顆粒的核部或邊部進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析，經(jīng)測(cè)定Th/U比值為0.36 ～ 0.76，表現(xiàn)為巖漿鋯石的Th,U特征[16]。所獲得的25個(gè)分析點(diǎn)均落在U-Pb年齡諧和線附近，且較為集中(圖12)。206Pb/238U加權(quán)平均年齡為512 ± 3.8 Ma (圖13)，代表了斜長(zhǎng)角閃巖的原巖結(jié)晶時(shí)代。

圖11 大河口斜長(zhǎng)角閃巖的鋯石CL圖像

DTH(10-6)U(10-6)Th/U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238Ut207/206t207/235t207/238ratio±σratio±σratio±σMa±σMa±σMa±σCon.TW3-177.86 124.69 0.62 0.057 0.003 0.642 0.031 0.081 0.001 506 69 503 19.3 502 8.6 99%TW3-217.50 36.25 0.48 0.061 0.006 0.667 0.051 0.083 0.003 654 200 519 31.3 514 15.1 99%TW3-3103.09 134.96 0.76 0.056 0.003 0.636 0.029 0.084 0.002 435 107 500 18.3 517 8.7 96%TW3-417.84 35.78 0.50 0.064 0.004 0.702 0.040 0.083 0.002 724 137 540 24.0 515 13.5 95%TW3-5105.51 159.29 0.66 0.059 0.002 0.669 0.026 0.082 0.001 576 79 520 15.7 507 7.0 97%TW3-656.82 117.08 0.49 0.058 0.003 0.648 0.029 0.083 0.002 524 108 507 17.6 511 9.1 99%TW3-756.41 93.20 0.61 0.053 0.004 0.583 0.030 0.083 0.002 343 149 466 19.3 512 12.8 90%TW3-879.95 154.19 0.52 0.055 0.002 0.634 0.028 0.083 0.002 420 101 498 17.4 516 9.8 96%TW3-960.48 135.32 0.45 0.056 0.003 0.618 0.027 0.081 0.002 432 104 489 17.0 504 8.8 97%TW3-1044.66 105.92 0.42 0.060 0.003 0.684 0.029 0.084 0.002 598 93 529 17.4 517 9.0 97%TW3-1157.80 161.57 0.36 0.056 0.003 0.644 0.030 0.084 0.002 439 128 505 18.4 517 11.1 97%TW3-1221.60 45.16 0.48 0.056 0.004 0.627 0.039 0.083 0.002 456 161 494 24.1 514 12.7 96%TW3-13103.51 156.05 0.66 0.061 0.003 0.688 0.028 0.082 0.002 635 87 532 16.7 507 9.5 95%TW3-14417.61 587.09 0.71 0.056 0.002 0.654 0.019 0.083 0.001 478 57 511 11.4 516 8.2 99%TW3-1532.89 57.48 0.57 0.065 0.004 0.717 0.040 0.083 0.002 767 135 549 23.7 514 11.4 93%TW3-1668.37 126.93 0.54 0.060 0.003 0.684 0.033 0.083 0.002 618 109 529 20.1 512 10.8 96%TW3-17110.75 168.54 0.66 0.056 0.003 0.648 0.030 0.083 0.002 478 104 507 18.3 516 9.4 98%TW3-18107.53 177.91 0.60 0.061 0.003 0.692 0.031 0.083 0.002 639 104 534 18.5 514 12.3 96%TW3-1925.24 59.83 0.42 0.059 0.004 0.635 0.039 0.082 0.002 583 157 499 24.0 508 12.8 98%TW3-20197.28 527.84 0.37 0.057 0.002 0.662 0.019 0.083 0.001 494 68 516 11.3 516 7.2 99%TW3-2141.36 91.64 0.45 0.059 0.004 0.658 0.038 0.082 0.002 561 140 513 23.4 507 10.1 98%TW3-2226.47 58.57 0.45 0.056 0.004 0.630 0.040 0.083 0.002 465 147 496 24.9 511 12.4 97%TW3-23101.65 181.03 0.56 0.062 0.003 0.704 0.029 0.082 0.001 733 89 541 17.5 507 7.8 93%TW3-2421.67 43.32 0.50 0.070 0.005 0.757 0.046 0.083 0.002 920 147 572 26.4 511 12.6 88%TW3-2573.65 173.32 0.42 0.062 0.002 0.714 0.029 0.083 0.002 685 84 547 17.3 511 8.8 93%

圖12 大河口斜長(zhǎng)角閃巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡

圖13 大河口斜長(zhǎng)角閃巖鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡

4 討論

通過(guò)對(duì)位于康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶內(nèi)的大河口一帶的斜長(zhǎng)角閃巖進(jìn)行詳細(xì)的野外和室內(nèi)地球化學(xué)分析，判別其原巖為基性火山巖，且形成于會(huì)聚階段的板塊邊緣。大河口斜長(zhǎng)角閃巖的形成是否與區(qū)域上康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶演化相關(guān)，值得進(jìn)一步討論。

前人多年的研究結(jié)果表明，康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶所代表的大洋在早古生代就已經(jīng)存在。目前，我國(guó)學(xué)者大多將西昆侖乃至整個(gè)青藏高原納入特提斯演化系列[10]?？滴魍邩?gòu)造結(jié)合帶東段已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的西昆北蛇綠巖帶被認(rèn)為是原特提斯消亡的產(chǎn)物或與古特提斯的演化有著密切的關(guān)系[17]。隨著對(duì)東段蛇綠巖研究的深入，進(jìn)一步提出康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶經(jīng)歷了原特提斯洋的演化和加里東期造山活動(dòng)，其俯沖消減時(shí)間約為晚奧陶世[10]，且在～435Ma經(jīng)歷了一次區(qū)域構(gòu)造熱事件[18]。

康磊等[19]對(duì)康西瓦構(gòu)造帶西段斜長(zhǎng)片麻巖鋯石年代學(xué)研究顯示其形成于242.7 ± 2.3 Ma，從而揭示了西昆侖造山帶在中三疊世早期可能處于古特提斯碰撞階段。由此可見，康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶可能經(jīng)歷了原特提斯洋和古特提斯洋漫長(zhǎng)復(fù)雜的演化階段[10]。

李天福等[17]利用鋯石U-Pb測(cè)年對(duì)庫(kù)底蛇綠巖套中發(fā)育的二輝輝石巖和粒玄巖進(jìn)行年齡測(cè)定，結(jié)果表明二者形成于494.3 ± 0.9 Ma和500.3±8.0 Ma。肖序常等[20]對(duì)淺灰色石英輝長(zhǎng)巖的研究表明，其形成時(shí)代為～510Ma。張傳林等[21]對(duì)塊狀玄武巖和偉晶輝長(zhǎng)巖的研究，獲得其形成時(shí)代分別為428±19 Ma和525±2.9 Ma。Xiao et al.[22]對(duì)角閃輝長(zhǎng)偉晶巖脈進(jìn)行定年，獲得其形成時(shí)代為～490Ma。綜上所述，該區(qū)巖漿巖的侵位時(shí)代集中分布在490～525 Ma。大多數(shù)研究者認(rèn)為蛇綠巖套是已消失的大洋盆地的殘留標(biāo)志，是在洋盆消減閉合和陸塊碰撞過(guò)程中擠出的洋殼碎片[23]。

該文所研究的康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶西段大河口斜長(zhǎng)角閃巖形成于512±3.8 Ma，這一結(jié)果與東段庫(kù)底蛇綠巖年齡一致，均為早古生代。因此，大河口斜長(zhǎng)角閃巖的成因可能與庫(kù)底蛇綠巖存在相關(guān)性，對(duì)比二者的研究，可以為限定原特提斯洋的俯沖消減時(shí)代提供重要證據(jù)。結(jié)合前人對(duì)柳什塔格火山巖的研究，將麻扎-康西瓦-蘇巴什結(jié)合帶的時(shí)限追索到震旦紀(jì)[10]，認(rèn)為大河口斜長(zhǎng)角閃巖是原特提斯洋俯沖消減的產(chǎn)物。

5 結(jié)論

該文通過(guò)對(duì)西昆侖塔什庫(kù)爾干縣馬爾洋鄉(xiāng)大河口斜長(zhǎng)角閃巖地球化學(xué)研究表明，其原巖為基性火山巖，屬鈣堿性系列，可能為會(huì)聚板塊邊緣巖漿活動(dòng)的一部分。通過(guò)LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分析，結(jié)果顯示大河口斜長(zhǎng)角閃巖形成于512±3.8 Ma，與康西瓦構(gòu)造結(jié)合帶形成時(shí)間相近。據(jù)此推斷，大河口斜長(zhǎng)角閃巖與原特提斯洋演化密切相關(guān)，是原特提斯洋俯沖消減的產(chǎn)物。

致謝:審稿專家對(duì)該文提出了建設(shè)性修改意見和建議，編輯部老師給予了熱情的幫助，筆者在此一并表示衷心的感謝。