西天山克孜勒扎依劳岩基地球化学特征

梁有为，于海峰，李红梅，潘明臣，王志军，王粉丽，王福君，郭洪方

（辽宁省地质勘查院，辽宁大连116100）

克孜勒扎依劳岩基位于新疆阿拉山口以西至塞里克-亚麻滩一带，出露面积达382.20 km2.为石炭纪混源序列花岗岩，包括 8 个侵入序次［1］（见表 1）❶于海峰，等.新疆博乐市阿拉山口西一带1∶5万区域地质矿产调查报告，2008—2010.辽宁省地质勘查院.，相邻序次之间皆为脉动侵入关系［2］.通过岩石地球化学综合分析，认为由较早序次至较晚序次侵位越来越浅，与西天山构造带逐渐抬升特征一致；岩浆的物质来源主要为玄武岩浆分异，仅个别序次有壳源物质加入；具I型花岗岩特征；较早序次形成于阿拉套晚古代陆源盆地拉张向聚合演化的阶段，较晚序次则形成于阿拉套晚古生代陆源盆地的闭合-碰撞阶段.

表1 克孜勒扎依劳岩基各序次花岗岩岩石单位划分表Table 1 Rock units of different seguences of the Kezilezhayilao batholith

1 地质概况

阿拉山口西侧位于天山构造带的北缘，一级构造单元属于哈萨克斯坦-准噶尔板块，二级构造单元属于伊犁-伊塞克湖微板块，三级构造单元为阿拉套晚古生代陆缘盆地［3-4］.古亚洲洋于早古生代末期收缩聚合，新疆统一克拉通形成，准噶尔地区随之成为陆地.到泥盆纪末至石炭纪早期，南准噶尔再次裂解成洋（但其规模比古亚洲洋小得多）［3］，阿拉套地区变成岛弧及弧后盆地.石炭纪晚期，南准噶尔洋盆收缩闭合，阿拉套晚古生代陆源盆地也随之发生聚合-碰撞作用，岩浆活动较剧烈，形成克孜勒扎依劳岩基中各序次花岗岩.

2 地球化学特征

克孜勒扎依劳岩基中各序次主元素、微量元素及稀土元素含量见表2.

2.1 主元素

该岩基中各侵入序次SiO2平均含量从早到晚依次为：63.82、66.08、72.04、72.76、75.01、74.43、75.74 和74.14，有明显增加的趋势（第八序次花岗斑岩除外）.（K2O+NaO）与SiO2的演化趋势一致，自第一序次的6.38增至第七序次的8.93，增加趋势明显.FeO、CaO、MgO、TiO2和SiO2相反，从早到晚有减少的趋势.FeO自第一序次的3.68降至第七序次的0.87；CaO自第一序次的4.40降至第七序次的1.43；MgO自第一序次的2.28降至第七序次的0.23；TiO自第一序次的0.74降至第七序次的0.12.从而反映出，克孜勒扎依劳岩基各序次自早至晚化学成分的演化是从中酸性到酸性，与岩石的结构特征和矿物成分特征完全吻合.各序次里特曼指数为1.88～2.50，均属于钙碱性.碱度指数为1.99～3.78，表明克孜勒扎依劳岩基各序次属于强—正常太平洋型.

2.2 微量元素

克孜勒扎依劳岩基中各序次微量元素含量、相关参数以及上地幔、地壳中微量元素平均含量列入表2中.该序列各个侵入序次微量元素中铁族元素Cr、Ni、Co、V均显著比陆壳平均值偏低，其中的每种元素在岩浆演化中的变化规律十分明显.Cr、Ni、Co、V在第一序次和第二序次中明显偏高，可能与这两个序次更偏向中性有关；亲铜元素中Cu较陆壳平值低，唯第一侵入序次灰色细粒含黑云母角闪石石英闪长岩（δοcaH）的平均值与陆壳接近；亲铜元素中的Zn唯最晚的第八序次肉红色花岗斑岩（γπchH）高于陆壳平均值，其他序次均低于陆壳平均值；亲铜元素中的Pb则高于陆壳平均值，只有个别样品稍微偏低；亲石元素中的Rb和Sr在岩浆演化中的行为不尽相同，Rb在早期第一序次和第二序次偏中性岩浆中比地壳平均值偏低，较晚的其他序次均比地壳平均值（78.0）高；Sr则没有这种规律，它比地壳平均值（480.0）明显偏低；亲石元素中Zr在整个岩浆演化过程未见明显规律，但是，第八序次肉红色花岗斑岩（γπchH）明显高于地壳平均值；亲石元素中Hf的平均含量比地壳平均值明显高.

从微量元素蛛网图看，石炭纪混源序列8个侵入次十分相似（图1），总体向右倾斜，显示出大半径亲石元素相对富集而高场强元素相对亏损的特点.表现出Sr、Ba、Nb、Ta、Zr、Ti、Cr等明显亏损，K、Rb、Th、Ce、Hf等明显富集，其中尤以Rb、Th更为富集.

2.3 稀土元素

克孜勒扎依劳岩基中各序次稀土元素含量见表2❶于海峰，等.新疆博乐市阿拉山口西一带1∶5万区域地质矿产调查报告，2008—2010.辽宁省地质勘查院.，稀土配分模式见图2.

表2克孜勒扎依劳岩基中各序次主元素、微量元素及稀土元素含量表Table 2 Contents of major elements, trace elements and rare earth elements in the Kezilezhayilao batholith by sequences

续表（Continued）

图1 微量元素蛛网图（据 Pearce,1982）Fig.1 Spider diagram of race elements（after Pearce,1982）

稀土元素总量：自早至晚有逐渐增加的趋势，从各序次平均含量来看，第一序次（119.5）和第二序次（79.36）都低于地壳中的平均丰度（183.48），第七序次与地壳中的平均丰度接近.其他序次均高于地壳平均值.

LREE/HREE比值：石炭纪混源序列岩石由第一至第八序次，LREE/HREE比值的平均值分别为4.83、5.65、3.55、4.68、5.0、3.25、7.89、5.10，此参数在一定程度上反映了稀土元素的分异程度.

轻稀土元素分溜（La/Sm）N：比值越大表明分溜程度越好，轻稀土越富集.石炭纪混源序列由第一至第八序次（La/Sm）N平均值分别为 2.69、3.01、1.845、2.366、2.521、1.723、3.248、2.386，皆大于 1，均属轻稀土富集型，具有较强的分馏作用，说明石炭纪混源序列主要来自幔源物质，很可能有壳源的混合作用，主体具I型花岗岩特征［2］.

（La/Yb）N比值：石炭纪混源序列由第一至第八序次（La/Yb）N平均值分别为 5.53、4.17、2.293、3.2413.294、1.754、6.03、3.632，比值小于 20，形成环境与岛弧相似，其源岩为与地幔作用有关或地壳成熟度较低的下地壳岩石.

岩浆分异度δEu值：石炭纪混源序列由第一至第八序次 δEu 平均值分别为0.62、1.05、0.26、0.12、0.13、0.13、0.15、0.41，除了第二序次接近 1之外，其他序次均明显小于1，即除了第二序次δEu负异常不明显之外，其他序次δEu负异常均十分明显.同样，在稀土配分曲线图（图 2）上，Eu 呈“V”谷状.前人研究表明，δEu的值愈小，亏损愈强烈，岩浆分异程度也就愈高.

图2 石炭纪混源序列稀土配分曲线图（据 Coryell,1963）Fig.2 REE distribution patterns of the Carboniferous mixed source sequence rare earth（after Coryell,1963）

3 花岗岩的形成环境和成因探讨

3.1 成岩压力及深度

克孜勒扎依劳岩基中各序次的岩石均为粒状结构或似斑状粒状结构，并且似斑状结构之岩石斑晶亦为钾长石、斜长石和石英.因此，在这些岩石中主要造岩矿物可以视为基本同时结晶的（仅有第八序次可以视为二期结构除外）.将岩石化学成分计算出的标准矿物❶于海峰，等.新疆博乐市阿拉山口西一带1∶5万区域地质矿产调查报告，2008—2010.辽宁省地质勘查院.投到Q-Ab-Or-H2O相图（图3）中，大致估算出，第一序次形成压力为0.53 GPa左右，即形成深度约为19.3 km左右；第二序次形成压力为0.54 GPa，相当于19.6 km；第三序次形成压力为0.53 GPa，相当于19.3 km；第四序次形成压力为0.5 GPa，相当于18 km；第五序次形成压力为0.49 GPa，相当于17.8 km；第六序次形成压力0.28 GPa，相当于10.2 km；第七序次形成压力为0.1 GPa，相当于3.6 km；第八序次形成压力为0.05 GPa，相当于1.8 km.总地来看，较早序次形成的深度较深，较晚序次形成的深度较浅.第八序次就位深度只有1.8 km，与其结构和岩性完全对应，该序次为肉红色花岗斑岩.

图3 Q-Ab-Or-H2O关系图解（据 Tuttle等,1958）Fig.3 Q-Ab-Or-H2O relationship diagram（after Tuttle et al.,1958）

总地来看，由第一序次至第八序次侵位越来越浅，表明地壳在逐渐抬升，此时正是阿尔套晚古生代陆缘盆地聚合-碰撞抬升时期.这一特点与西天山构造带整体演化特征完全吻合.

3.2 岩体形成温度

克孜勒扎依劳岩基中各序次岩石化学成分计算出的CIPW标准矿物含量❶于海峰，等.新疆博乐市阿拉山口西一带1∶5万区域地质矿产调查报告，2008—2010.辽宁省地质勘查院.投到Q-Or-Ab-H2O体系（PH2O＝0.5 GPa）的两个投影图（图 4）上，可以估算出，第一序次形成温度为650～720℃，第二序次形成温度为680～820℃，第三序次形成温度为650～680℃，第四序次形成温度为665～675℃，第五序次形成温度为655～685℃，第六序次形成温度为652～672℃，第七序次形成温度为652～685℃，第八序次形成温度为650～660℃.

3.3 构造环境分析

克孜勒扎依劳岩基中各序次的化学成分在FAM图解（图5）中的投影表明，较早序次花岗岩多投到活动陆缘区，较晚序次花岗岩多投到同碰撞区.

克孜勒扎依劳岩基中各序次微量元素在Rb－Hf－Ta图解（图6）上，多落于火山弧花岗岩区，有少部分点投到碰撞后区和同碰撞区.

图4 Q-Or-An-H2O体系（据 Twinkler,1967）Fig.4 Q-Or-An-H2O system（after Twinkler,1967）

图5 F-A-M图解（据Bowden等,1982）Fig.5 F-A-M diagram（after Bowden et al.,1982）

图6 不同构造环境花岗岩的Rb-Hf-Ta判别图解Fig.6 Rb-Hf-Ta discrimination diagram of granites with different tectonic environments

克孜勒扎依劳岩基各序次岩石相关元素在Rb-（Yb+Nb）图解（图7）上，多数点投到火山弧区，还有部分点投到同碰撞区.

图 7 Rb－（Yb+Nb）图解（据 Pearce等,1984）Fig.7 Rb-（Yb+Nb）diagram（after Pearce et al.,1984）

综上所述分析，克孜勒扎依劳岩基中各序次花岗岩，较早序次形成于阿拉套晚古生代陆缘盆地拉张-聚合阶段，较晚序次形成于阿拉套晚古生代陆缘盆地之封闭-碰撞阶段.

3.4 岩浆的物质来源及岩石成因

在稀土元素（La/Yb）N－∑REE 图解❶于海峰，等.新疆博乐市阿拉山口西一带1∶5万区域地质矿产调查报告，2008—2010.辽宁省地质勘查院.（图 8）中，绝大多数点投到大陆拉斑玄武岩区，仅个别点投到沉积岩与大拉斑玄武岩的叠加区.从整体来看，除个别序次有壳源物质加入，其物质来源主要为玄武岩浆分异，具I型花岗岩特征.

图 8 （La/Yb）N－∑REE 图解（据 C·J·阿利格里等,1974）Fig.8 （La/Yb）N-∑REE diagram（after C.J.Alighieri et al.,1974）

克孜勒扎依劳岩基中各序次岩石化学成分投到（Al-Na-K）－Ca－（Fe2++Mg）图解❶（图 9）中，大部分点落在I型花岗岩区，另一部分点落在S型花岗岩区.

综上所述，克孜勒扎依劳岩基，以I型为主，仅是个别序次有壳源物质混入.

4 结语

通过以上分析，可以看出位于阿拉山口西侧克孜勒扎依劳岩基中各序次花岗岩具有如下成因演化特征：

图 9 （Al-Na-K）-Ca-（Fe2+Mg）图解（据 R.H i n e等,1978）Fig.9 （Al-Na-K）-Ca-（Fe2+Mg）diagram（after R.Hine et al.,1978）

1）自第一序次至第八序次，侵位越来越浅.这一特点与西天山构造带整体在逐渐抬升相吻合.

2）物质来源主要为玄武岩浆分异，仅仅是个别序次有壳源物质加入.

3）以I型为主，部分序次由于有壳源物质的加入而显S型特征.

4）较早序次形成于阿拉套晚古生代陆缘盆地之拉张-聚合阶段，较晚序次形成于阿拉套晚古生代陆缘盆地之闭合-碰撞阶段.

致谢：在野外地质调查期间得到辽宁省地质勘查院新疆项目组同仁的鼎力相助，在此表示衷心感谢!

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