巴音布鲁克地区星星峡岩群岩石地球化学特征、锆石U-Pb年龄及原岩恢复

卞翔，马玉周，伊其安

（新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆 乌鲁木齐 830000）

星星峡群是由陆青等（1965）在星星峡地区创建（称星星峡组）。原始定义划分上、中、下3个亚群，上亚群为灰色大理岩夹黑色石墨片岩及少量混合岩；中亚群为浅灰色黑云母角闪石英片岩，灰色黑云母石英片岩夹角闪石英片岩；下亚群为眼球状贯入片麻岩、混合岩、角闪片岩和少量变质砂岩、角岩及残斑变岩，未见顶底。孙健初（1938）在甘、青、新边界地质调查时，首次在该区划出早震旦世—古生代地层；高振家等（1958）在星星峡地区划出石炭纪变质岩；成守德（1960）在其底部划出下元古界红山组。陆青等（1965）编图中，将红山组置于前寒武纪星星峡组下部及中部亚组，并将成守德等（1960）划分的中元古界杨吉布拉克组下段置于星星峡组上部亚组。新疆《岩石地层》将星星峡群定义为一套变质较深的变质岩，多为片麻岩、片岩及混合岩、贯入片麻岩、眼球状片麻岩和少量大理岩。与上覆卡瓦布拉克群整合接触，其下未见接触关系。

巴音布鲁克地区星星峡岩群主要分布在比吉盖布鲁斯台-代京却克却变质地带。长城系星星峡岩群分为两个段，分别为长城系星星峡岩群第一岩段及长城系星星峡岩群第二岩段（图1）。本次主要研究巴音布鲁克地区星星峡岩群岩石地球化学特征、变质程度及原岩恢复等地质问题。

图1 巴音布鲁克地区地质略图Fig.1 Geological sketch map of bayinbuluke area

调查区位于天山中南部，开都河自东南向西北斜穿调查区中部，北临依连哈比尔尕山东段南坡，南接额尔宾山北坡。中天山南缘断裂由调查区南邻幅通过，其北部为伊宁-中天山地块(Ⅱ)，南部为西南天山-罗雅楚山弧盆系(Ⅱ)。调查区构造位置上位于西天山造山带东段，准噶尔古板块与塔里木古板块交汇处，大地构造位置属中天山多期复合陆缘岩浆弧(Ⅲ)（图2）。

1 区域地质背景

图2 巴音布鲁克地区区域大地构造图Fig.2 Regional structure map of bayinbuluke area

区域上长城系星星峡岩群东起星星峡，西至昌吉州与和静县交界一带的阿苏克达坂，断续分布长约600 km，呈带状分布。由于分布范围广，各地区岩石组合、变质程度和厚度，在趋同情况下呈地区性差异。如中西部托克逊地区以片麻岩、片岩为主，厚4 030 m；中部鄯善县肖尔布拉克除片麻岩、片岩、大理岩外尚有混合岩，厚4 319 m；哈密星星峡以北以贯入片麻岩、混合岩及片岩为主，厚2 600 m。

巴音布鲁克长城系星星峡岩群主要分布比吉盖布鲁斯台幅（K45E007006）、依开布鲁斯台幅（K45E007007）和代京却克却幅（K45E007008）中南部，地层总体呈近EW向带状分布，东端延伸至邻区，东西长约50 km，面积约337 km2。主体岩性分布稳定，北侧与蓟县纪卡瓦布拉克岩群第一岩组呈断层接触（表1）。

巴音布鲁克长城系星星峡岩群区域构造位于代京却克却断裂以南，依开布鲁斯台断裂以北，代京却克却断裂上盘主体为长城系星星峡岩群第一岩组，背形褶皱、向形褶皱较发育，下盘为滹沱系天湖岩群。依开布鲁斯台断裂位于调查区中东部，沿托拉特郭勒-木斯陶达坂-依开布鲁斯台-也米萨拉一带展布，呈舒缓波纹状。

2 分析方法

主量元素测试在中国科学院广州地质与地球物理研究所进行，采用X射线荧光光谱法（XRF）测试，所用仪器型号为ShimadzuXRF-1500。标样为中国国家一级岩石标准样，分析结果在误差范围内优于0.2%（质量分数，余同）。烧失量（LOI）设定为粉末样品在1000℃下灼烧1h后的质量减少；微量元素分析测试在中国科学院广州地质与地球物理研究所进行，美国Varian公司820-MS型等离子体质谱仪上进行，使用HNO3+HF混合酸溶解样品，分析误差在检出限之上优于5%[3]；锆石分选采用重砂方法完成，测年样品采用常规方法粉碎至80～100目，用常规浮选和磁选法进行分选，挑选出锆石后，再在双目显微镜下精选出晶型和透明度较好的锆石作为测定对象，将精选的锆石用无色透明的环氧树脂固定制成圆饼状样品靶，使用砂纸和磨料将锆石磨到内部暴露并抛光；CL图像分析在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心HitachiS2250-N扫描电镜上完成。锆石U-Pb年龄测定分析在中国科学院广州地质与地球物理研究国家重点实验室完成。ICPMS型号为Agilent 7500a型，激光剥蚀系统为New Wave公司UP213固体激光剥蚀系统。仪器工作参数为：波长213 nm，激光脉冲重复频率5Hz，脉冲能量为 10～20J/cm2,熔蚀孔径为 30～40 μm，剥蚀时间60 s,背景测量时间40 s，测试方式为单点剥蚀，每完成5个测点的样品测试，加测国际标准锆石。质量分馏校正采用标样 GEMOC/GJ-1[1，2]。

表1 星星峡岩群地层划分沿革表Table 1 The evolution table of sequence stratigraphic division in xingxingxia rock group

3 岩石学特征

星星峡岩群第一岩组主要为银灰色含钙二云母石英片岩、灰色黑云母石英片岩、灰黑色黑云母斜长石英片岩、灰黑色绿泥石英片岩、灰白色片理化透辉石矽卡岩等。星星峡岩群第二岩组主要为灰色含石榴石二云母石英片岩、白色中粒大理岩、浅灰黑色黑云母角闪斜长片麻岩、灰黑色斜长角闪岩、浅灰黑色含石榴石斜长黑云母石英片岩等。

浅灰黑色含石榴石斜长黑云母石英片岩（2014b-PMⅩⅨ-48）鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。岩石由斜长石、石英、黑云母、白云母、石榴石、微量磷灰石、磁铁矿及锆石组成。斜长石呈眼球状平行定向分布，少数呈筛状结构，筛眼中分布微粒石英及黑云母，具轻度高岭土化。石英呈细粒集合体透镜状、长条状，分布于黑云母、长石之间。黑云母呈鳞片集合体条带状、不规则透镜状定向分布，呈片麻状构造，黑云母之间分布有少量白云母及少量他形粒状石榴石。

灰绿色斜长角闪岩（2014b-PMⅩⅨ-11）粒状、纤柱状变晶结构，块状构造。岩石由变质重结晶矿物角闪石组成，分布少量斜长石、微量榍石。角闪石以纤柱状为主，少部分呈他形粒状、柱状，杂乱分布，在角闪石之间分布他形粒状、不规则状斜长石，斜长石具较强绢云母化。榍石呈他形粒状，分布于斜长石、角闪石之间，具白钛石化。

白色片理化大理岩（2014b-PMⅩⅦ-62）粒状变晶结构，片理化构造。岩石由粒状变晶方解石组成为主，受构造挤压，方解石大致沿片理定向分布，呈片理化构造，在方解石颗粒之间分布粒状石英、片状白云母及他形粒状褐铁矿（图3）。

银灰色含钙二云母斜长片麻岩（2014b-PMⅩⅦ-50）鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。岩石沿片麻理定向分布片状黑云母，在黑云母之间分布半自形柱状、粒状磷灰石和褐铁矿；片状白云母沿黑云母解理交代黑云母，片麻理之间分布粒状变晶石英，石英受构造挤压多波状消光。石英颗粒之间分布半自形板状斜长石，斜长石表面分布次生绢云母，斜长石中包含粒状石英，形成筛孔变晶结构，长英质矿物之间分布半自形粒状方解石。

深灰绿色含石榴石黑云母斜长片麻岩（2014b-PMⅩⅦ-46）鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。岩石沿片麻理定向分布片状绿泥石，绿泥石交代黑云母，岩石中有绿泥石交代残留黑云母，片状白云母沿片麻理定向分布，云母之间分布自形和半自形粒状石榴石及红柱石，在黑云母中包含半自形粒状磁铁矿。片麻理之间分布粒状变晶石英，石英受构造挤压多波状消光，在石英之间分布半自形板状斜长石，斜长石中包含粒状石英，形成筛孔变晶结构（图4）。

图3 片理化大理岩Fig.3 Photographs texture,structure of biotite plagiogneiss

图4 含石榴石黑云母斜长片麻岩Fig.4 Photographs Microphotographs of biotite amphiboles plagiogneiss

4 岩石地球化学特征

4.1 星星峡岩群岩石主量元素特征

中元古界长城系星星峡岩群共取岩石化学样8件，分析数据见表2，从表中看出，长城系星星峡岩群主量元素SiO2含量67.24%～76.33%、Fe2O3含量1.27%～5.43%、FeO含量1.44%～8.26%、MgO含量1.25%～2.71%、Na2O含量2.62%～3.33%、K2O含量2.44%～5.45%，Al2O3含量12.30%～13.96%。

4.2 星星峡岩群岩石微量元素特征

长城系星星峡岩群斜长片麻岩类球类陨石标准化后作微量元素分布图（图5），亲石大离子富集RbN/YbN＞1为强不兼容元素富集型。用原始地幔标准化作图后，样品中Rb，B，T，La富集，Sr，Nb，Ta，Zr，Hf，Nd亏损。

本次工作在长城系星星峡岩群不同地段、不同岩石中采集稀土样品8件，其中斜长片麻岩4件、片岩4件，微量元素特征见表2。特征比值Nb*均小于1，说明Nb相对于Th，Ta亏损。

表2 长城系星星峡岩群主量、微量稀土元素数据表Table 2 Major element and trace element contents of xingxingxia rock group 单位：%

续表2

图5 微量元素蛛网图Fig.5 Primitive mantle-normalized trace element diagram

4.3 星星峡岩群岩石稀土元素特征

本次工作在长城系星星峡岩群不同岩石中采取稀土样品8件，其中斜长片麻岩4件、片岩4件，稀土元素见表2。

各新升格本科院校可根据本校艺体类本科专业的办学规模，将艺体类的专业英语按专业大类分为美术类、音乐类、体育类，或按照艺体类各细化专业进行划分，共设置拓展层和提高层两个层级：拓展层专业英语开设2学期，提高层专业英语开设1学期，每学期都为2个学分。由于英语基础与能力水平相对偏低的学生的语言基础需继续夯实、语言的基本技能需继续提高，因此该层级的专业英语不单独开设，而是在通用英语教学中适当融入相关专业知识的内容。同样，同一层级如有多个教学班，实行走班制。

斜长片麻岩类稀土总量154.8×10-6～167.6×10-6，稀土总量较低，（La/Yb）N、（Ce/Yb）N大于1，为轻型富集型，分布曲线较平坦，两件样品均为分布曲线右倾型。片岩稀土基本一致，稀土总量为98.1×10-6～151.4×10-6,为中等稀土总量，DHⅨ-38号样品较低，（La/Yb）N、（Ce/Yb）N均大于1，为轻稀土富集型，分布曲线右倾。

将长城系星星峡岩群稀土样品丰度值经球粒陨石标准化作分布型式图（图6），斜长片麻岩类稀土分布型式为右倾，PMXⅨ-61-3号样品较平坦，PMXⅨ-61-1、PMXⅨ-61-2号样品倾斜幅度较大，轻重稀土分馏程度中等，Eu显示弱负异常；PMXⅩⅣ-32-1、PMXⅩⅣ-32-2、PMXⅩⅣ-32-3号样品轻稀土富集、重稀土亏损，分馏程度中等，Eu显示负异常。

图6 稀土元素配分图Fig.6 Chondrite-normalized REE pattem

5 星星峡岩群锆石年龄特征

长城纪星星峡岩群时代依据较少，最早由胡霭琴（1986）用U-Pb测得星星峡群上限年龄值为（1400±73）Ma，下限年龄值近于1 900 Ma，其余4个数据是1 303～1 345 Ma。调查区外冰达坂一带全岩Rb-Sr等时线（862±10）Ma（车自成，1989）和 468 Ma（邬继易，1987）两期同位素年龄资料，被认为属地层岩石的变质年龄，可能反映两期变质年龄，原岩年龄应大于862 Ma。八一公社一带1∶5万区调对侵位于星星峡岩群中的变质岩体-片麻状英云闪长岩所做的单颗粒锆石U-Pb离子探针测年值有两组优势数据，分别是（927±7）Ma、（923±10）Ma。因此，地层年龄应该大于927 Ma，上限年龄在 1 303 Ma左右。

调查区东邻幅获得混合岩化黑云母斜长片麻岩Sm-Nd等时线年龄值为（1494±177）Ma,INd=0.510 9,r=0.996。该年龄可认为是变质岩的原岩成岩时限，Rb-Sr等时线年龄反映了最后一次同位素均一化作用的时限，因此，认为该套变质岩形成时代为中元古代。此外，据新疆地质志记载，前人在巴伦台以北的星星峡岩群大理岩中发现有Jacutophytonsp.，Coni⁃codomeniasp.等叠层石，是形成时代的生物地层依据。

2012—2014年，新疆地质调查院在巴伦台地区开展1∶5万区调工作，报告成果中将原划长城系星星峡岩群中采集同位素样品（2013TWS7-PMIX-1-1）1件，206Pb/238U 加权年龄为（1 584±41）Ma，其中23个点较谐和，将这套地层划归为中元古代长城纪星星峡岩群，该套地层向西延伸向至本调查区(表3)。锆石

大多为深灰色，少量无色透明，呈自行长柱状，晶面光洁清晰，且有发育规则的韵律环带结构，锆石的晶型及阴极发光图像（图7），表明其为碎屑锆石，本次分析的锆石测试位置多选择环带发育且没有亮边的部位进行，避开裂纹和包裹体（图8）。

表3 星星峡岩群锆石ICP-MS U-Pb 测试结果Table 3 LA-ICP-MS U-Pb data of the xingxingxia rock group

图7 长城系锆石CL图、打点位置及年龄Fig.7 Concordia diagrams of U-Pb determination CL average of xingxingxia rock group

图8 星星峡岩群锆石U-Pb谐和图及年龄直方图Fig.8 Concordia diagrams of U-Pb determination and weighted average of xingxingxia rock group

6 讨论

6.1 星星峡岩群岩石变质特征

中元古界长城系星星峡岩群的变质矿物组合为：①斜长石+普通角闪石+石英+红柱石;②斜长石+黑云母+石英;③斜长石+普通角闪石+钾长石+石英，变质矿物特征见表4。

6.2 星星峡岩群原岩恢复

将薄片中的石英、长石、暗色矿物的含量投到Q-F-M中（图9），投点后，酸性岩-超镁铁岩均有分布。集中分布有两类，其中一类为中基性火山岩，另一类为铁镁质岩，由此初步推断，其原岩为火山岩，以中基性为主。

斜长角闪岩的矿物组合为斜长石+角闪石+辉石，显示典型的基性岩矿物组合，原岩可能为辉长岩，辉绿岩；片岩、石英片岩、片麻岩组合矿物为斜长石、黑云母、石英、少量钾长石，以斜长石、石英和黑云母为主，显示长英质特征，据此推测原岩可能为斜长花岗岩，二长花岗岩或钾长花岗岩。

利用采集的化学样品氧化物TiO2、SiO2进行含量对比投图(图10)，样品主体投影在沉积岩及火成岩区域，主体投在火成岩与沉积岩边界处，反映出其原岩为火山岩的可能性较大。

利用尼格系数及样品氧化物 TiO2、SiO2、MgO、K2O、Al2O3、Fe2O3、计算岩石等化学类型及亚类判别图解(图11)，样品主要分布于基性火山岩居多，少量投影在胶体化学沉积及泥质岩区域、铁质泥质岩区域及纯泥质岩区域。

7 结论

（1）据锆石ICP-MS U-Pb测试数据206Pb/238U年龄为（1 584±41）Ma，归为中元古代长城纪星星峡岩群。

表4 长城系星星峡岩群变质矿物特征表Table 4 for xingxingxia rock group

图9 星星峡岩群Q-F-M图Fig.9 Q-F-M diagram for the xingxingxia rock group

图10 星星峡岩群TiO2-SiO2图Fig.10 TiO2、SiO2diagram for the xingxingxia rock group

（据谢缅年科，1966）Ⅰ——纯泥质岩；Ⅱ——铁质泥质岩；Ⅲ——中性-酸性火岩；Ⅳ——钙质泥质岩；Ⅴ——胶体化学沉积及泥质岩；Ⅵ——胶体化学沉积；Ⅶ——原岩为超基性岩；Ⅷ——超基性火山岩及部分白云岩；Ⅸ——基性火山岩及部分泥灰质岩石；Ⅹ——碳酸盐沉积岩Ⅺ-泥灰质沉积岩

（2）巴音布鲁克长城系星星峡岩群变质岩变质矿物共生组合和变质矿物特征表明其变质级别达中度变质岩特征，变质岩相已达低角闪岩相。

（3）长城系星星峡岩群变质岩原岩主要为一套中-基性火山岩。

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