新疆塔城北石窑村岩体岩石学、地球化学及年代学特征

周 涯

(四川省地质矿产勘查开发局四0四地质队，四川 西昌 615000)

新疆塔城北石窑村一带以往1∶20万区域地质调查划为下二叠统哈尔加乌组(P1h2)，在最新1∶5万区域地质调查中重新厘定，根据岩石组合等特征以及测年、区域对比将其划为中-上奥陶统庙尔沟组(O2-3m)，地层中新发现出露较多闪长玢岩岩体。本文选取石窑村闪长玢岩岩体为研究对象，对其岩石学、地球化学特征及地质年代进行详细研究，探讨其侵位年代、成因及大地构造意义。

1 地质概况

石窑村闪长玢岩岩体位于新疆塔城市以北约20km，出露面积约0.4616km2，呈不规则状产出，主要由一套中性浅成岩类闪长玢岩构成。围岩为中奥陶统科克沙依组三段(O2k3)、中-上奥陶统庙尔沟组(O2-3m)，周边大面积上更新统新疆群(QP3x)覆盖(图1)。中奥陶统科克沙依组以紫红色蚀变安山质凝灰岩、浅变质块状安山岩为主，夹玄武岩、蚀变霏细岩、流纹岩、长石岩屑砂岩；中-上奥陶统庙尔沟组以变砾岩、变长石岩屑砂岩为主，夹板岩、变粉砂岩，另有少量蚀变放射虫中酸性火山凝灰岩、浅灰色霏细岩、流纹岩；上更新统新疆群主要为半固结砂、砾石、角砾、亚砂土等。区内北西部有多条断层分布，未对岩体造成明显影响。

图1 石窑村闪长玢岩岩体地质简图及采样位置

2 岩石学特征

据野外观察及薄片鉴定结果，石窑村岩体岩性组合为闪长玢岩、辉长闪长玢岩。

闪长玢岩：紫红色，由斑晶和基质组成，多斑状结构、基质具玻晶交织结构，杏仁状构造。斑晶斜长石含量约40%。基质含量约60%，斜长石之间分布玻璃质中，斜长石含量约35%；玻璃质为脱玻蚀变重结晶呈隐晶状长英质、显微鳞片状绿泥石、隐晶帘石集合体，含量约15%；磁铁矿含量约10%；杏仁石约占基质总体40%。(图2)

辉长闪长玢岩：灰绿色，由斑晶和基质组成，斑状结构、基质具间粒间隐结构，块状构造。斑晶含量约20%，成分为斜长石。基质含量约80%，具玻晶交织结构，斜长石之间分布玻璃质和暗色矿物，成分为斜长石，含量约52%；玻璃质含量约10%；普通辉石含量约15%；磁铁矿含量约3%；杏仁石含量较少。(图2)

图2 岩石正交偏光镜下照片(左闪长玢岩；右辉长闪长玢岩)

3 地球化学特征

本文采集相关地球化学分析样品2件，采样位置见图1。样品主、微量、稀土元素分析在通标标准技术服务(天津)有限公司(SGS)进行。主要元素采用传统仪器分析方法进行定量分析，同时采用电感耦合等离子体发射光谱法，微量及稀土元素采用等离子质谱法测定。

3.1 岩石化学成分特征

石窑村岩体化学成分、微量、稀土元素分析结果(表1、2)。SiO2=53.04%～54.51%，平均53.78%；Al2O3=16.17%～18.68%，平均17.43%；Na2O=3.97%～4.84%，平均4.41%；K2O=3.09%～3.98%，平均3.54%；CaO=3.87%～4.45%，平均4.16%；MgO=2.87%～3.26%，平均3.07%；TiO2=1.39%～1.49%，平均1.44%；属中性岩类。与中国中性岩平均化学成分相比，岩石富钠、钾，贫硅、铝、钙、镁。

表1 石窑村闪长玢岩岩石化学成分结果

TAS分类命名图解D1912-H1、D1912-H2均投影在二长闪长岩区域(图3)，属碱性系列；组合指数σ=5.14～6.63，平均5.89；碱度指数AR=2.09～2.25，平均2.17；K2O/Na2O=0.61～1，平均0.81；结合AR-SiO2图解判别为碱性系列岩石(图4)。分异指数DI=56.33～62.04，平均59.19；固结指数SI=13.13～14.17，平均13.95；镁铁指数MF=86.46～86.74，平均86.6；长英指数FL=64.5～67.26，平均65.66；岩体属岩浆成因，为大陆壳经重熔的产物。饱和指数A/CNK=1.31～1.58，平均1.45；K/(K+Na)=0.39～0.5，平均0.45；从Na2O-K2O图解判别D1912-H1为“I”型、D1912-H2为“A”型(图5)，但根据稀土铕元素异常与岛弧构造环境判别，应归属于“I”型过铝型岩石。

图3 TAS分类命名图解

图4 AR-SiO2图解

图5 Na2O-K2O图解

表2 石窑村闪长玢岩岩体微量、稀土元素分析结果

3.2 岩石微量元素特征

稀有元素(非活动性元素)P富集；Nb亏损，Zr、Ta富集；Hf亏损，Y富集；过渡性元素(相容元素)Ti略亏损；大离子亲石元素Sr、K、Rb富集；亲岩浆元素Th、Ce富集；稀土元素Yb、Sm富集。孙氏图解略右倾“M”型(图6)，Ce、Sm呈正异常，Nb、Hf、Ti呈负异常，显一定的结晶分异特征。K/Rb=287.3～333.57、Rb/Sr=0.13～0.16、Rb/Ni=2.28～3.83、Ni/Co=1.24～1.4，显同熔型花岗岩特征。

图6 志留纪侵入岩孙氏图解图

3.3 岩石稀土元素特征

稀土总量较高，ΣREE=229.544×10-6～271.452×10-6，平均250.498×10-6；稀土分配曲线呈略右倾近直线型(图7)；ΣCe/ΣY=2.70～2.80，平均2.75；(La/Yb)N=6.29～6.94，平均6.62；(Ce/Yb)N=4.95～5.45，平均5.2；(La/Sm)N=2.7～2.78，平均2.74；(Gd/Yb)N=1.46～1.58，平均1.52；轻稀土富集型，轻稀土分馏明显，重稀土分馏不明显；铕显弱负异常，铕轻微亏损，δEu=0.93～0.94，平均0.935。

图7 志留纪侵入岩稀土分配曲线

4 侵入岩时代归属

本次同位素测年由核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，所用样品采自本次新发现志留纪闪长玢岩，从中获取锆石颗粒24颗，样品中锆石具玻璃光泽，呈短-长柱状，晶型自形程度较好，部分内核保留了清晰的韵律环带(图8a)。锆石粒径长70μm～150μm，宽40μm～50μm，长宽比1～1.5。锆石总体晶型普遍可见清晰的震荡生长环带，韵律带清晰，具有岩浆锆石特征。去除异常年龄的3号点，用剩余23个测试数据作图，锆石数据分析点在谐和曲线(图8b)上为一个集中区，434.4±1.7Ma可以代表该闪长玢岩年龄，属于早志留世，归入加里东晚期。

图8 闪长玢岩锆石阴极发光图像和U-Pb年龄谐和图

5 讨论与结论

本次石窑村中性侵入岩岩体于喀木斯特沟南部呈不规则状岩脉产出，均具块状构造，显示被动侵位特点。从上述分析结果可知岩石TAS分类命名为二长闪长岩，以中性岩为主体。中性岩石富含角闪石，过铝型，显示含角闪石钙碱性花岗岩类(Barbarin 1999)特征，又由Rb-Yb+Ta图解(图9)和Rb-Yb+Nb图解(图10)可知，石窑村岩体投点于火山岛弧花岗岩(VAG)中，具岛弧花岗岩特征，为造山带晚期产物，岩浆源为早期大洋岛弧火山物质。

图9 Rb-Yb+Ta图解

图10 Rb-Yb+Nb图解

据此可以判断，石窑村岩体为加里东旋回晚期：岩性主要由闪长玢岩组成。构造环境成因判别主要为造山带、岛弧地区火山岩，形成原因类似于火山岛弧花岗岩，所处构造背景为主动大陆边缘盆地，该时期板块活动较缓，火山活动微弱，为“塔尔巴哈台岛弧”形成之初，对该地区岩浆岩时代和岩浆作用的进一步厘定与分析具有重要意义。