新元古代花岗闪长岩成因及其地质意义

　　摘要:库鲁克塔格地块位于塔里木克拉通东北缘,其中发育有大量新元古代岩浆岩,为进一步明确这些岩浆岩的成因,探讨区域地质演化过程,本文对库鲁克塔格地块西段的卡乌留克花岗闪长岩进行了岩相学、年代学及地球化学研究。结果表明,花岗闪长岩形成于新元古代早期(823~810Ma),为准铝质-过铝质Ⅰ型花岗岩类;显示高硅、钠、铝,低钙、铁、钾的岩石地球化学特征;其Sr高(1690×10-6~2060×10-6)、Y低(7.5×10-6~13.1×10-6),Sr/Y(140.84~274.67)及LaN/YbN(1.98~65.23)值较高,与埃达克质岩石类似;岩石富集LREE、LILE,亏损HREE、HFSE,具有弱的Eu正异常(δEu为1.02~1.20);锆石饱和温度(tZr)为747~762℃(平均755℃)。综合区域地质资料,本文推断该花岗闪长岩可能形成于与俯冲有关的大陆弧环境,是流体参与下加厚下地壳部分熔融的产物。

　　关键词:新元古代;花岗闪长岩;岩石地球化学;库鲁克塔格地块;新疆

　　0引言

　　花岗岩类是大陆上地壳中最重要和丰富的岩石类型,由长英质或镁铁质地壳岩石部分熔融形成,在不同构造环境下,具有不同的岩石类型和地球化学特征(胡霭琴和张国新,1991;Pitcher,1997;Barbarin,1999;王涛等,2007;吴福元等,2007)。作为深部物质在上地壳的体现,花岗岩不仅记录了陆壳的形成与演化,也保留了壳幔相互作用的重要地质信息(DePaoloetal.,1991;吴福元等,2007;孙卫东等,2012)。因此,其岩石成因和构造演化一直是地学领域重要的科学问题。塔里木克拉通是我国三大克拉通之一,记录了早期地壳演化的重要信息,是超大陆重建过程中的重要一员(何景文,2012;Geetal.,2014)。

　　地质论文范例：地质岩石矿物分析测试技术研究

　　前寒武纪岩石仅出露于其周缘的库鲁克塔格、敦煌、阿尔金、西昆仑及阿克苏等地区。近年来,库鲁克塔格地区发现了大量新元古代早-中期岩浆活动的证据,除分布有大量花岗岩类外,该地区还出露有双峰式侵入杂岩、双峰式火山岩、基性岩墙群及超基性-基性侵入岩等(Zhangetal.,2011,2012,2013;Geetal.,2012,2014;ZhaoandCawood,2012;张传林等,2014),它们被普遍认为是地幔柱作用或大陆裂谷作用的产物,是对Rodinia超大陆裂解事件的响应(Luetal.,2008;胡霭琴等,2010;Shuet al.,2011;Zhangetal.,2013)。

　　然而,值得提及的是,在塔里木北缘尚未发现高镁玄武岩、科马提岩、溢流玄武岩、OIB等地幔柱作用的直接证据(Geetal.,2014)。但也有不同的认识,如He等(2012)通过对库鲁克塔格麻粒岩的研究获得了820~790Ma的变质年龄,认为这一变质事件与Rodinia超大陆的聚合事件有关,在该时期塔里木处于Rodinia超大陆外围,类似于安第斯型造山模式。Ge等(2014)通过对库尔勒地区花岗岩类的研究指出,在950~300Ma塔里木北缘仍存在长期俯冲-增生造山作用。

　　He等(2014a,2014b)认为阿克苏和库鲁克塔格地区新元古代中-晚期碎屑锆石峰期与环Rodinia大洋俯冲系统有关。研究区位于库鲁克塔格地区西部,相对于中、东部地区研究程度较弱。本文基于在该区开展的1∶5万区域地质调查,以卡乌留克岩体为研究对象,在岩相学基础上,通过LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究、全岩主、微量元素分析,确定岩体的侵位时代,探讨其成因及构造环境,以期为塔里木克拉通北缘新元古代地质演化提供新的约束。

　　1区域地质概况及岩相学特征

　　库鲁克塔格地区位于塔里木克拉通东北缘,北以辛格尔断裂与南天山相邻,南以兴地断裂与塔里木相隔,总体上呈近东西向延伸,区内褶皱、断裂极为发育(Wuetal.,2014)。前寒武地层由下至上为新太古界拖格拉克布拉克杂岩、古元古界兴地塔格群、中元古界杨吉布拉克岩群和爱尔基干岩群以及新元古界青白口系帕尔岗塔格群(蔡土赐等,2001;Longetal.,2011)。

　　研究区位于库鲁克塔格西段,经1∶5万区域地质调查发现,受多期构造活动影响,区内侵入岩广泛发育。新元古代侵入岩类型复杂,主要为灰白-浅红色花岗闪长岩、灰白-浅红色英云闪长岩以及浅红色二长花岗岩等,其中花岗闪长岩分布范围最广。卡乌留克岩体北以卡乌留克断裂为限,南被第四系沉积物所覆盖,为近椭圆状岩枝,东西长14km,南北宽约4.9km,面积约68.6km2(基于已开展的1∶5万区域地质调查)。岩体岩性较单一,为浅红色中-细粒花岗闪长岩,侵入于古元古代早期深成变质岩中,接触带附近的花岗闪长岩中可见变质辉长岩及片麻岩的捕掳体,岩体中发育大量中生代基性岩墙。

　　花岗闪长岩具中细粒花岗结构,块状构造,矿物组成主要为斜长石、碱性长石和石英,另有少量黑云母,副矿物为锆石、磷灰石和磁铁矿等,蚀变矿物主要为绢云母、绿帘石、黝帘石和绿泥石等(图2d~2f)。其中,斜长石(体积分数为65%~70%,下同)呈半自形板状,粒径1~2mm,部分2~3.5mm,镶嵌状略显定向分布,聚片双晶发育,少量略显正环带,被绢云母、绿帘石、黝帘石交代,表面较脏。碱性长石(~10%)呈近半自形-它形粒状,粒径1~2mm,少量0.2~1mm,星散状分布。石英(20%~25%)为它形粒状(图2d~2f)。

　　2分析测试方法

　　本次共采集7件新鲜花岗闪长岩样品,其中KS1和KS2用于定年分析。碎样及锆石挑选由廊坊地源矿物测试分选公司完成,锆石制靶及阴极发光图像(CL)在北京锆年领航科技有限公司完成。通过双目镜将已选好的锆石黏在双面胶上,用环氧树脂固定,抛光至锆石核部完全露出,再进行CL图像拍摄。

　　3分析结果

　　3.1锆石

　　U-Pb年代学特征样品KS1中的锆石多呈半自形-自形长柱状,粒径110~270μm,长宽比为1∶1~3∶1。锆石阴极发光图像发光性弱,Th/U值为0.13~0.41,且大多发育震荡环带,具典型岩浆锆石特征(吴元保等,2002;吴元保和郑永飞,2004)。

　　对15颗锆石的分析测试获得16个年龄数据,其中10个年龄为800~840Ma,206Pb/238U加权平均年龄为(823.4±9.0)Ma(N=10,MSWD=2.0),代表岩体侵位年龄。其余6颗可能为捕获或继承锆石,其中4颗锆石年龄为890~902Ma(206Pb/238U加权平均年龄为896.1±9.8Ma),2颗锆石年龄分别为(1375±23)Ma(KS1-5)和(2250±21)Ma(KS1-6),可能是早期岩浆事件的记录。

　　样品KS2中的锆石多呈半自形长柱状,少数为不规则状,个别锆石具有继承核部,粒径为100~300μm,长宽比为2∶1~3∶1,锆石阴极发光图像较KS1亮,震荡环带发育,Th/U值为0.17~0.85,为岩浆成因锆石(图3b)(吴元保等,2002,2004)。对16颗锆石的分析测试获得16个年龄值(表1),其中15颗锆石年龄为790~830Ma,加权平均年龄为(810.0±5.8)Ma(N=15,MSWD=2.4),代表岩体侵位年龄。仅1颗锆石(KS2-9)年龄为(2338±14)Ma,可能为捕获或继承锆石。

　　4讨论

　　4.1岩石成因

　　在岩相学特征上,卡乌留克花岗闪长岩普遍含斜长石、黑云母及一些副矿物(如磁铁矿等),未见石榴子石和白云母等富铝矿物,具典型Ⅰ型花岗岩矿物学标识(ChappellandWhite,1974)。在岩石地球化学特征上,卡乌留克花岗闪长岩显示富硅、铝、钠,其A/CNK为0.99~1.02,A/NK为2.17~2.32,且P2O5与SiO2呈明显负相关,因此该期花岗岩属钙碱系列的Ⅰ型花岗岩(Chappell,1999;郑永飞等,2013)。

　　在微量元素方面,样品具高Sr(1690×10-6~2060×10-6),低Y(7.5×10-6~13.1×10-6)、Yb(0.53×10-6~0.98×10-6),高(Sr/Y)(140.84~274.67)、LaN/YbN(1.98~65.23)值,指示其地球化学特征与埃达克岩类似(Chappell,1999;张旗等,2001,2002;王强等,2001;Lietal.,2008)。

　　5结论

　　(1)对库鲁克塔格西段卡乌留克花岗闪长岩进行的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得(823.4±9.0)Ma和(810.0±5.8)Ma两组年龄,表明该岩体为新元古代早期岩浆作用的产物。

　　(2)卡乌留克花岗闪长岩属准铝质-过铝质钙碱性Ⅰ型花岗岩;具有高Sr低Y、Yb含量,高Sr/Y及LaN/YbN值,类似于埃达克质岩石。亏损HREE、HFSE元素,富集LREE、LILE元素,具弱的Eu正异常,表明源区残留石榴子石、金红石和角闪石,无斜长石残留。(3)卡乌留克花岗闪长岩可能形成于与俯冲有关的大陆弧环境下,是在流体参与下加厚下地壳发生低温部分熔融的产物。

　　参考文献(References):

　　AthertonMP,PetfordN.1993.Generationofsodium-richmagmasfromnewlyunderplatedbasalticcrust.Nature,362(6416):144-146BarbarinB.1999.

　　Areviewoftherelationshipsbetweengranitoidtypes,theiroriginsandtheirgeodynamicenvironments.Lithos,46(3):605-626

　　作者：崔涛1,吕彪2,郭瑞清1,刘桂萍1,孙敏佳1,宋志豪1