西昆仑塔什库尔干大河口一带斜长角闪岩岩石地球化学特征及成因探讨

孙丽莎

(山东省第八地质矿产勘查院，山东 日照 276826)

前人研究认为康西瓦构造结合带与古特提斯洋闭合密切相关，是划分特提斯构造域和古亚洲洋构造域的界线[1-9]。李博秦[10]通过对带内柳什塔格火山岩进行的研究将康西瓦结合带活动时限追索到震旦纪。笔者在新疆达布达尔东南一带1∶5万矿产地质调查过程中，在康西瓦构造结合带内发现了一套灰绿色斜长角闪岩，经过初步分析，该套斜长角闪岩与康西瓦构造结合带的关系密切。该文在野外和岩相学观察的基础上，结合地球化学和锆石U-Pb年代学研究，综合判断大河口斜长角闪岩的地球化学特征、形成时代及其大地构造意义。

1 区域地质背景及岩体特征

根据全国大地构造分区方案[11]，康西瓦构结合带作为昆仑造山带和羌塘-三江造山带的分界断裂，将结合带两侧划分为两个三级构造单元，北侧为西昆仑北缘古生代复合沟弧带，南侧为塔什库尔干地块(图1)。

①—柯岗断裂；②—库地-其曼于特断裂带；③—康西瓦构造带；④—塔阿西-色可布拉克断裂图1 研究区大地构造位置图

该文研究区位于新疆塔什库尔干县马尔洋乡境内，研究主体位于叶尔羌河流自南向北转弯至向东方向拐角处，当地人将该区域称为大河口一带，因此将出露于该区域的斜长角闪岩称为大河口斜长角闪岩。

大河口斜长角闪岩位于康西瓦构造结合带内，呈NW向带状展布，出露面积约为21.8km2。其主体岩性为斜长角闪岩，西侧与古元古代布伦阔勒岩群、寒武纪英云闪长岩断层接触，东侧与早石炭世英云闪长岩、中晚三叠世其盖里克复理石断层接触(图2)。其所处的康西瓦构造结合带两侧变质变形作用不同，西侧为高绿片岩相—角闪岩相，变形强烈，以韧性变形为主；东侧为低绿片岩相，变形程度较低，以片岩、千枚岩、板岩等组成，为高压低温变质带。

1—第四纪冲洪积层；2—克克迭瓦火山岩；3—大河口斜长角闪岩；4—马拉特片麻岩；5—布伦阔勒岩群；6—寒武纪英云闪长岩；7—早石炭世英云闪长岩；8—地质界线；9—断层；10—采样点图2 研究区地质简图

斜长角闪岩由于经历了区域变质作用改造，变形强烈，原岩结构、构造已不可辨。其主体斜长角闪岩呈灰绿色，发育粒柱状变晶结构，矿物定向排列明显。受区域上中高级变质作用的改造，岩石中斜长石发生变质重结晶，形成粒状变晶，粒径大小介于0.15～0.2mm，含量为40%～41%。变质形成的角闪石呈半自形柱状，长径大小为0.3～0.6mm，含量为45%～46%。黑云母呈鳞片状，含量5%～6%。除此之外，还含有他形粒状绿帘石4%～5%，石英3%～4%，及少量副矿物，如磁铁矿<1%等。

根据其变质矿物组合：角闪石+石榴石+绿帘石+黑云母+斜长石、黑云母+石榴石+白云母+斜长石，其变质程度可达高绿片岩相—低角闪岩相。变形特征主要表现为脉体的塑性流变褶皱、无根褶皱等。

2 岩石地球化学特征

大河口斜长角闪岩的全岩主量元素和微量元素含量如表1所示。四个斜长角闪岩样品SiO2含量为51.93%～55.7%，为中基性岩类，MgO含量为3.26%～5.3%，CaO含量为6.43%～8.90%，Al2O3含量为14.88%～15.46%，全碱(Na2O+K2O)含量为3.45%～5.33%，TiO2的含量为1.3%～1.9%，均低于2.8%，为低钛类型[12]。

在TAS图解中，一件样品落入玄武岩粗安岩区内，三件样品落入玄武安山岩-玄武岩区内(图3)。在K2OvsSiO2图解中，样品均落入中钾钙碱性系列(图4)。进一步利用MnOvsTiO2相关图解对斜长角闪岩的原岩进行判别(图5)，结果显示样品均落入正斜长角闪岩的区域内。利用变质岩ACF图解[13]对原岩进行判别(图6)，结果显示均落入玄武质岩和安山质岩区内。通过以上分析，可以综合判断大河口斜长角闪岩的原岩为基性火山岩。

通过玄武岩Ti-Zr-Mn图解(图7)和Th/Yb-Ta/Yb图解(图8)进行投点，两件样品均落入火山弧钙碱性玄武岩内，从而表明该区域的火山岩形成于会聚阶段的板块边缘。

大河口斜长角闪岩具有相对较高的稀土元素含量，稀土总量ΣREE为(105.40～211.4)×10-6。这一结果高于原始地幔的稀土元素含量(～7.4×10-6)，也高于洋脊玄武岩的稀土元素总量(N-MORB为～39.1×10-6，E-MORB为～49.1×10-6)，而与洋岛玄武岩接近(ΣREE为199.0×10-6)[12]。在球粒陨石标准化稀土元素配分图解上(图9)，斜长角闪岩样品的轻、重稀土元素分异相对较强，(La/Yb)N值为3.35～4.03，(Gd/Yb)N值为1.17～1.19。具有弱负Eu异常或无Eu异常(δEu=0.73～0.91)。斜长角闪岩富集大离子亲石元素Rb，Th，K等，亏损Nb，Sr，Ti。样品中的Nb含量为(6.1～14.1)×10-6，明显高于洋内弧玄武岩的Nb含量(<2×10-6)[12]。在原始地幔标准化微量元素蛛网图上(图10)，样品发育明显的Nb负异常。通常情况下，俯冲洋壳在一定深度发生脱水作用形成俯冲带流体，这种流体进入地幔楔使地幔岩石发生部分熔融形成岛弧岩浆。在这一过程中，流体中的Nb，Ta进入角闪石，造成流体中亏损Nb，Ta[14]。

表1 大河口斜长角闪岩主量元素(%)微量元素(10-6)分析结果

*数据来源于陕西省地质调查院马拉特幅1∶5万区域地质调查报告(2011年)。

图3 大河口斜长角闪岩TAS分类图(据GB/T 17412.1，1998)

1—正斜长角闪岩；Ⅱ—副斜长角闪岩图5 大河口斜长角闪岩MnO-TiO2分类判别图(据S.N.Misra，1971)

1—富铝黏土和页岩；2—黏土和页岩(含碳酸盐0%～35%)；3—泥灰岩(含碳酸盐35%～65%)；4—杂砂岩；5—玄武质岩和安山质岩；6—超镁铁岩图6 大河口斜长角闪岩ACF图解(据H.G.F.Winkler，1976)

A—岛弧拉斑玄武岩；B—MORB、岛弧拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩；C—钙碱性玄武岩；D—板内玄武岩图7 大河口斜长角闪岩Ti-Zr-Y分类图解(据Pearce和Cann，1973)

VAB—火山弧玄武岩(IAT—岛弧拉斑玄武岩；CAB—钙碱性玄武岩；SHO—橄榄粗玄岩)；MORB—洋中脊拉斑玄武岩；WPB—板内玄武岩(TH—拉斑玄武质的；TR—过渡的；ALK—碱性的)图8 大河口斜长角闪岩Th/Yb-Ta/Yb分类图解(据J.A.Pearce，1982)

图9 大河口斜长角闪岩稀土元素配分图解

图10 大河口斜长角闪岩微量元素蛛网图

3 锆石U-Pb年代学

大河口斜长角闪岩中的锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代分析在中国冶金地质总局山东局测试中心完成，实验采用的激光剥蚀系统为美国Conherent公司生产的GeoLasPro 193nm ArF准分子系统，ICP-MS型号为ThermoFisher公司生产的iCAPQ[15]。采用的同位素比值标样为国际标准锆石91500，成分标样采用Nist610。

大河口斜长角闪岩中的锆石大多为粒状或短柱状，自形到半自形。在阴极发光图像中(CL)，呈现均匀的内部结构或弱岩浆震荡环带(图11)，该文对25个锆石颗粒的核部或边部进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析，经测定Th/U比值为0.36 ～ 0.76，表现为岩浆锆石的Th,U特征[16]。所获得的25个分析点均落在U-Pb年龄谐和线附近，且较为集中(图12)。206Pb/238U加权平均年龄为512 ± 3.8 Ma (图13)，代表了斜长角闪岩的原岩结晶时代。

图11 大河口斜长角闪岩的锆石CL图像

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%

图12 大河口斜长角闪岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

图13 大河口斜长角闪岩锆石206Pb/238U加权平均年龄

4 讨论

通过对位于康西瓦构造结合带内的大河口一带的斜长角闪岩进行详细的野外和室内地球化学分析，判别其原岩为基性火山岩，且形成于会聚阶段的板块边缘。大河口斜长角闪岩的形成是否与区域上康西瓦构造结合带演化相关，值得进一步讨论。

前人多年的研究结果表明，康西瓦构造结合带所代表的大洋在早古生代就已经存在。目前，我国学者大多将西昆仑乃至整个青藏高原纳入特提斯演化系列[10]。康西瓦构造结合带东段已经发现的西昆北蛇绿岩带被认为是原特提斯消亡的产物或与古特提斯的演化有着密切的关系[17]。随着对东段蛇绿岩研究的深入，进一步提出康西瓦构造结合带经历了原特提斯洋的演化和加里东期造山活动，其俯冲消减时间约为晚奥陶世[10]，且在～435Ma经历了一次区域构造热事件[18]。

康磊等[19]对康西瓦构造带西段斜长片麻岩锆石年代学研究显示其形成于242.7 ± 2.3 Ma，从而揭示了西昆仑造山带在中三叠世早期可能处于古特提斯碰撞阶段。由此可见，康西瓦构造结合带可能经历了原特提斯洋和古特提斯洋漫长复杂的演化阶段[10]。

李天福等[17]利用锆石U-Pb测年对库底蛇绿岩套中发育的二辉辉石岩和粒玄岩进行年龄测定，结果表明二者形成于494.3 ± 0.9 Ma和500.3±8.0 Ma。肖序常等[20]对浅灰色石英辉长岩的研究表明，其形成时代为～510Ma。张传林等[21]对块状玄武岩和伟晶辉长岩的研究，获得其形成时代分别为428±19 Ma和525±2.9 Ma。Xiao et al.[22]对角闪辉长伟晶岩脉进行定年，获得其形成时代为～490Ma。综上所述，该区岩浆岩的侵位时代集中分布在490～525 Ma。大多数研究者认为蛇绿岩套是已消失的大洋盆地的残留标志，是在洋盆消减闭合和陆块碰撞过程中挤出的洋壳碎片[23]。

该文所研究的康西瓦构造结合带西段大河口斜长角闪岩形成于512±3.8 Ma，这一结果与东段库底蛇绿岩年龄一致，均为早古生代。因此，大河口斜长角闪岩的成因可能与库底蛇绿岩存在相关性，对比二者的研究，可以为限定原特提斯洋的俯冲消减时代提供重要证据。结合前人对柳什塔格火山岩的研究，将麻扎-康西瓦-苏巴什结合带的时限追索到震旦纪[10]，认为大河口斜长角闪岩是原特提斯洋俯冲消减的产物。

5 结论

该文通过对西昆仑塔什库尔干县马尔洋乡大河口斜长角闪岩地球化学研究表明，其原岩为基性火山岩，属钙碱性系列，可能为会聚板块边缘岩浆活动的一部分。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分析，结果显示大河口斜长角闪岩形成于512±3.8 Ma，与康西瓦构造结合带形成时间相近。据此推断，大河口斜长角闪岩与原特提斯洋演化密切相关，是原特提斯洋俯冲消减的产物。

致谢:审稿专家对该文提出了建设性修改意见和建议，编辑部老师给予了热情的帮助，笔者在此一并表示衷心的感谢。