阿尔金南段岔沟泉花岗岩体锆石U-Pb定年及构造演化特征

提振海, 于 龙, 季天伊

(河北省区域地质调查院，河北 廊坊 065000)

0 引言

阿尔金增生型造山带具有显著的地壳生长和持续的俯冲作用[1]。晚古生代末期，塔里木板块与中阿尔金微陆块焊接，阿尔金洋闭合，随之与柴达木板块发生碰撞作用。泥盆纪伴随着陆内继承性活化而导致中下地壳重熔，这些重熔岩浆沿断裂或裂隙上侵，形成了本区泥盆纪以二长花岗岩为主的酸性侵入岩建造[2]。目前就花岗岩形成的构造背景还缺乏精确的认识，存在多种不同观点。本文以二长花岗岩为研究对象，从锆石U-Pb年代学、岩石地球化学研究，本区泥盆纪侵入岩形成于同碰撞期→造山晚期后的火山岩浆弧构造环境。本区志留纪末期，塔里木板块与柴达木板块焊接形成统一大陆之后，泥盆纪处于张性构造环境[2-6]。

1 地质背景

研究区位于阿尔金南段，属塔里木—中朝板块西南缘。出露地层主要包括新太古代—古元古代白沙河岩组、古元古代阿尔金岩群、中元古代蓟县纪塔昔达坂群、新元古代青白口纪索尔库里群、古生代祁漫塔格群及新生代地层。

受区域断裂控制，侵入岩主要产于阿南次级构造岩浆岩带中，岩体主要呈北东东向展布，出露面积约42.85 km2。侵入岩以酸性岩为主，主要包括粗中粒二长花岗岩、中粒斑状二长花岗岩、细粒二长花岗岩，呈岩株、岩滴状产出，系华力西早期岩浆侵入活动之产物。

2 岩石地球化学特征

2.1 矿物特征

侵入岩主要呈灰红色，粒状花岗结构，块状构造，局部弱片麻状构造，主要由斜长石、钾长石、石英及少量黑云母组成。

主要副矿物为角闪石、钛铁矿、磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石、黄铁矿、赤褐铁矿、褐帘石、锐钛矿、辉石、方铅矿等。其中锆石呈黄、浅褐粉、粉色，金刚-弱金刚光泽，透明-半透明，黑色、红色固相包体及汽液包体均较普遍，粒度0.03～0.4 mm，少数0.4～0.8 mm，伸长系数为1.0～3.0，少数3.0～4.5。

2.2 岩石系列的划分

岔沟泉花岗岩体TiO2含量偏低，FeO、MgO、CaO含量偏高；多数Al2O3含量大于CaO+Na2O+K2O含量之和，属铝过饱和类型，个别CaO+Na2O+K2O含量之和大于Al2O3含量，且大于Na2O+K2O含量之和，属正常类型；分异指数82.19～98.68，平均85.38，固结指数SI为2.30～8.18，平均5.75，结晶分异程度较高；里特曼指数σ=2.20～3.13，平均2.59，属钙碱性岩石[1]；样品分析结果投在碱-二氧化硅图解(图1)中[1]，绝大多数落入亚碱性区，个别成分点落在亚碱性区及碱性区界限附近；分析结果投在AFM图解(图2)上[2]，均落入钙碱性系列区。综上所述，说明该侵入岩属钙碱性系列[5]。

图1 岔沟泉岩体碱-二氧化硅图解

2.3 稀土元素及微量元素特征

岔沟泉花岗岩体稀土总量为172.74×10-6～234.59 × 10-6，平均210.47 × 10-6，稀土总量较高；在球粒陨石标准化稀土配分模式图(图3)，呈轻稀土富集的右倾型稀土配分模式，轻稀土元素(LREE)和重稀土元素(HREE)之比为8.35～18.93，平均14.41，La和Yb含量之比15.28～44.10，平均30.35，轻、重稀土分馏明显，轻稀土富集；δEu=0.39～0.95，平均0.59，负铕异常较明显。

图2 岔沟泉岩体AFM图解

图3 岔沟泉岩体稀土配分模式图

岔沟泉花岗岩体微量元素原始地幔蛛网图(图4)，富集大离子亲石元素Ba、Th、U、Zr、Hf，同时亏损Rb、Sr、Yb、Y元素。Rb和Sr含量之比为0.35～6.54，平均为1.53，明显高于陆壳平均值[3]。

图4 岔沟泉岩体微量元素蛛网图

3 同位素年龄测定

为了准确地确定岔沟泉花岗岩体形成时代，本次工作对其开展了同位素测年研究，采集了中粒斑状二长花岗岩SHRIMP同位素年龄样品，并获得了402.1 Ma±4.5 Ma的测年值(图5)。岩体中锆石晶形发育较好，多为自形长柱状，韵律性生长环带或振荡环带特征发育，具有岩浆结晶锆石的特征，同位素年龄值代表了岩体的侵入年龄。根据上述测年值，结合其野外地质特征、与围岩的接触关系，以及区域构造背景等，认为其地质时代应为泥盆纪[4]。

图5 岔沟泉岩体样品同位素测年(SHRIMP)图谱

4 岩石成因

4.1 演化特征

(1)岩体具有较高的SiO2含量(70.02%～73.10%)；高Al2O3含量(>14%，平均16.67%)；K2O+Na2O含量(7.13%～8.44%)；CaO含量(0.35%～2.97%)；低MgO含量(0.26%～2.96%)；FeO含量(1.05%～2.92%)；Fe2O3含量(0.68%～1.44%)；轻稀土富集，重稀土亏损，较高的Rb和Sr比值，表明与俯冲大洋岩石圈有关的新生代岛弧环境形成的火山岩和侵入岩有关[5]。

(2)岩体分异指数DI(79.19～93.23)，固结指数SI(2.55～9.23)；同时岩体稀土配分模式反映出岩浆演化由早到晚，轻重稀土分馏及分异程度具有越来越强的特征，轻稀土明显富集，δEu呈明显负铕异常。显示岩浆结晶分异程度较高的特点。

(3)副矿物富含钛铁矿，普遍缺失角闪石，标形矿物锆石晶体及晶型特征基本一致，显示S形花岗岩特征。

4.2 成因类型分析

(1)岩体A和NKC之比为 1.14～1.48，平均1.29，均>1.1，显示地壳重熔型花岗岩(S型)特征；岩体副矿物中富钛铁矿，并含有锆石、锐钛矿等，显示“S”形花岗岩特征。

(2)在(Al-Na-K)-Ca-(Fe2++Mg)三角图解(图6)中，样品主要分布于斜长石-角闪石-堇青石区，说明其岩浆物质主要来源于地壳。

图6 Al-Na-K-Ca-Fe2++Mg图解

综上所述，本区泥盆纪侵入岩无论在岩石学、岩石化学，还是地球化学等方面，均显示出“S”形花岗岩特征，其岩浆物质主要来源于地壳。

5 讨论

前人通过对红柳沟—拉配泉蛇绿岩带进行论述，并将其演化与北祁连地区进行对比，认为加里东运动使南阿尔金洋盆向北俯冲，塔里木板块与中阿尔金微陆块焊接后与柴达木板块发生碰撞，已得到共识[1-6]。在碰撞作用的晚期，伴随着陆内继承性活化而导致中下地壳重熔，这些重熔岩浆沿断裂或裂隙上侵，形成了本区泥盆纪以二长花岗岩为主的酸性侵入岩建造。在里特曼—戈蒂里图解中，其成分点均落入造山带火山岩区(图7)，显示其所处构造环境为造山环境；在R1-R2图解中(图8)，除个别成分点外，绝大多数成分点落入造山晚期及同碰撞期及其附近，说明其形成于同碰撞期→造山晚期后，显示其所处构造环境为造山环境[7]。

图7 泥盆纪侵入岩里特曼—戈蒂里图解

图8 R1-R2图解

在Rb-Yb+Nb图解(图9)和Rb-Yb+Ta图解(图10)中，其成分点大部分落在火山弧花岗岩区，少部分落在同碰撞期花岗岩区，表明其为同碰撞期→造山晚期后火山岩浆弧的产物[8]。

图9 Rb-Yb+Nb图解

图10 Rb-Yb+Ta图解

综合上述特征，本区泥盆纪侵入岩形成于阿尔金造山带，同碰撞期→造山晚期后的火山岩浆弧构造环境。本区志留纪末期，塔里木板块与柴达木板块焊接形成统一大陆之后，泥盆纪处于张性构造环境。