新疆吉木乃县阿依塔斯岩体锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其构造意义

刘兴彪 周泳

（新疆有色地质勘查局七0六队 阿勒泰 836500）

1 地质背景及岩石学特征

研究区划属北疆－兴安地层大区（I），北疆地层区（Ⅰ1），北准噶尔地层分区（Ⅰ12），萨吾尔山地层小区（Ⅰ12-2）；大地构造位置位于哈萨克斯坦-准噶尔板块（Ⅱ），准噶尔微板块（Ⅱ1），萨吾尔-二台晚古生代岛弧带（Ⅱ11）。

该序列岩体分布于卡森库梅尔断裂以北，由多个小岩体组成，岩体形状不规则，面积均较小，出露面积14.55平方千米。主要以霏细斑岩、花岗斑岩为主，夹少量二长花岗岩和英安斑岩，岩体呈渐变过渡关系，局部发育不同程度的钾化。岩石具斑状结构，基质为花斑结构，块状构造。主要成分斑晶约含35%～40%、钾长石约含15%～20%，粒度（0.48～2.80）×2.08mm，多呈半自形板状、粒状，条纹结构清晰，少量斜长石残晶；长石约含5%，粒度0.32×0.16～0.96×0.48mm，多呈他形粒状，隐约见聚片双晶，多与钾长石斑晶聚集；石英约含10%～15%，粒度0.56×0.40～3.60×2.88mm，他形粒状，溶蚀边、溶蚀港湾发育，表面干净光洁。在岩体中穿插有安山岩、玄武岩，规模不大，多以透镜体状、孤岛状产出，多见有安山岩捕掳体，岩体内的节理裂隙发育，分化严重，岩石较破碎，多见有球状风化面。

2 锆石U-Pb年龄结果

在位于阿依塔斯岩体的正长花岗岩中采集了锆石U－Pb 同位素年龄样，岩石中的锆石一般呈浅黄色、浅黄褐色，透明，金刚光泽，晶面光滑，晶棱平直，晶体呈正方双锥柱状、针状，晶体长一般0.39～0.06mm、宽一般0.12～0.024 mm，长宽比值：2∶1、3∶1、3∶2、4∶2、5∶2、7∶2、8∶2。大部分有磨蚀圆化现象，部分内含暗色矿物包裹体和小锆石。在锆石特征挑选30个测试点，经北京锆年领航科技有限公司测试，得到一组锆石SHRIMP年龄，成果如下（图1）：

图1 阿依塔斯侵入岩锆石的阴极发光图

用相似的锆石SHRIMP 年龄数据制作U－Pb 一致曲线（图2），数据点基本都在U－Pb一致曲线附近分布，且数据点较为集中。以上特点说明这些锆石基本是在岩浆结晶过程中形成，且在以后的地质历史中锆石保持了封闭体系，变化不大，没有发生U和Pb 的丢失和加入，因而测得的年龄代表了岩体形成年龄，该年龄值为298.6±1.3Ma，说明其为早二叠世岩浆侵入活动的产物。

3 岩石地球化学特征

3.1 岩石主量元素化学特征

阿依塔斯序列侵入岩正长花岗斑岩岩石化学成分特征值如下：

⑴里特曼指数σ 为2.3、2.46、1.52，小于4，属钙碱性系列的岩石。碱指数（Na2O+K2O）/Al2O3分子数比为0.73、0.72、0.67，小于0.9，按洪大卫等（1987 年）对碱指数的划分也属于碱性岩石。

⑵碱质量Na2O+K2O 为8.78、9.0、7.5×10-2，表明弱碱；K2O/Na2O 比值为1.17、1.21、1.76，大于1，属于富钾型，反映地壳成熟度较高。

⑶Fe3+/Fe2+值9.64、5.63、2.80，反映岩石在氧化环境下形成。

⑷CIPW标准矿物计算结果出现十种矿物，为铝过饱和的岩石。石英含量达到了33.81、32.96、45.82，二氧化硅过饱合。

3.2 岩石稀土元素特征

阿依塔斯序列岩石稀土元素成分及特征值有如下特点：

⑴阿依塔斯正长花岗岩稀土元素总量ΣREE分别为158.2、214.9、124.9×10-6，其中轻稀土总量ΣLREE 为143.1、182.4、114.4×10-6，重稀土总量HREE为15.1、32.5、10.5×10-6，轻、重稀土比值LREE/HREE 为9.48、5.61、10.89，表明具轻稀土富集，重稀土亏损的特征。在稀土元素球粒陨石（Leedy 等）标准化配分模式图中（图3），轻、重稀土分馏较明显，呈中等倾斜的右倾平滑型曲线。

图2 阿依塔斯花岗斑岩LA-ICP-MS U-Pb年龄谐和图及统计直方图

⑵两个样品LaN/YbN 比值分别为17.21、8.37、21.29，CeN/YbN 比值分别为10.42、4.74、13.5，La/Sm比值分别为9.16、7.51、7.60，均远大于1，也表明轻稀土明显富集特征。

图3 阿依塔斯序列岩石稀土元素分配型式图

⑶阿依塔斯序列正长花岗岩具负铕异常，δEu值为0.09、0.08、0.35，小于1，具明显的负异常，为铕亏损型，表明具有壳源岩浆特征，其分离结晶作用较强，为晚期演化阶段形成的钙碱性花岗岩，说明该侵入岩为非造山带的“A”型花岗岩特征。δCe 值为0.88、0.80、0.92，小于1，具不明显的负异常，铈为铈亏损型。

3.3 微量元素特征

阿依塔斯序列岩石微量元素含量及数字特征值有如下特点：

图4 阿依塔斯序列岩石微量元素比值蛛网图

⑴在微量元素标准化的配分曲线图上，为右倾斜的不规则曲线（图4），K、Ba、Th大离子亲石元素明显富集，显示Rb、Th 等不相容元素呈正异常和Sr、P、Ti等元素形成明显的波谷，具负异常的特点。

⑵RbN/YbN比值为3.6、1.44、4.87，属强不相容元素富集型。

⑶2PN/（NdN+HfN）比值为0.002、0.001、0.002，远小于1，属磷强亏损的岩石。

⑷2ThN/（RbN+KN）比值为6.05、5.92、4.72，大于1，反映岩石属钍为分馏或富集的特征。

⑸2NbN/（KN+LaN）比值为0.72、1.06、0.84，大于1，反映岩石铌富集，表明岩石具大陆壳的特征。

⑹2SrN/（CeN+NdN）比值为0.05、0.06、0.16，2TiN/（SmN+TaN）比值为0.03、0.02、0.04，均小于1，反映锶、钛亏损。

综上所述，阿依塔斯序列侵入岩微量元素具P、Ti、Sr 等元素亏损，Ba、Th 等强不相容元素强烈富集的特点。Ce、La 等强不相容元素强烈富集说明正长花岗岩岩浆发生充分分异，P、Ti 等元素的亏损表明磷灰石和钛铁矿已发生明显的分离结晶，Nb 的富集则显示正长花岗岩具有陆壳的特点。

4 岩浆源区及构造环境讨论

根据以上岩石化学特征，将阿依塔斯序列侵入岩划分到富钾系列、准铝的“A”型花岗岩，A 型花岗岩岩浆起源于地幔和下地壳部分物质的重熔（White，A.J.R，等，1977年）。

图5 阿依塔斯序列侵入岩构造环境判别图

在R1-R2 图解中（图5-左），所有样品落在“7”，为造山期后“A”型花岗岩，在Yb+Nb-Rb 图解中（图5-右），样品全部落在“VAG”靠近“WPG”区内，为火山弧侵入岩向板内侵入岩的过渡环境，结合本旋回为陆内活动造山阶段，判别该序列岩石形成于非造山期的陆内拉张环境。

综上，阿依塔斯序列侵入岩为钙碱系列的“A”型花岗岩，具地幔岩浆上升与地壳混染花岗岩特征，岩浆来源于地幔20～30km深度，位于陆内拉张环境。