阿尔泰造山带东段阿热勒托别北辉长岩体岩浆活动特征及地质意义

韩琼，赵同阳，靳刘圆，李平，杨硕，郑加行

摘  要：玛因鄂博断裂两侧侵入岩较为发育，岩石类型多样，形成时代跨度大，构造活动复杂。本次研究以玛因鄂博断裂北侧阿尔勒托别北辉长岩岩体为研究对象，获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为（276.4±0.95） Ma，为早二叠世岩浆活动的产物。岩石地球化学显示为钙碱-高钾钙碱性系列，为亚碱性辉长岩。微量元素表现为Rb，Nb的富集，Ta，P，Ti的亏损。稀土元素蛛网图整体呈一右倾曲线，轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，轻重稀土分馏不明显，并出现Ce的弱负异常。对比分析认为，该岩体形成于碰撞造山后伸展阶段，其成因与下岩石圈地幔拆沉和软流圈地幔上涌、熔融作用有关系。

关键词：阿热勒托别北;辉长岩体;锆石U-Pb年龄;碰撞造山后伸展阶段

阿尔泰造山带作为中亚造山带（CAOB）的重要组成部分，其构造-热运动历史记录了中亚造山带的演化过程[1]，对分布于其中的侵入岩研究有助于进一步确定中亚造山带的活动和发展历史[2]。玛因鄂博断裂带为重要的构造界线，构造活动复杂，其两侧岩浆侵入活动频繁，形成时代跨度大，从中元古代—二叠纪均有发育。主要岩性有片麻状英云闪长岩、二长花岗岩、花岗岩、闪长岩、辉绿辉长岩等[1-2]。二叠纪是中国阿尔泰造山带形成和演化的关键时期。近年来，高精度年代学显示阿尔泰花岗岩的成岩年龄主要集中在2个时间段：早古生代（～400 Ma）和晚古生代（～280 Ma）[3-5]，其中晚古生代（～280 Ma）多为“I”型花岗岩和“A”型碱性花岗岩，多集中或靠近额尓齐斯构造带[6]。对于阿尔泰造山带二叠纪的构造环境，肖文交等认为新疆北部在晚石炭—早二叠世早期仍存在活动陆缘，很可能在晚二叠世新疆北部或其局部地区仍然存在一定规模的古洋盆及其相关俯冲作用[7]。韩宝福等认为准噶尔后碰撞深成岩浆活动是从早石炭世中晚期维憲期开始、于早二叠世末期结束[8]。童英等认为350 Ma时，阿尔泰地区已转入后造山阶段，二叠纪是区域性伸展阶段[9]。高福平等认为阿尔泰南缘早二叠世花岗岩是在后造山拉张背景下，地幔物质减压熔融形成岩浆上涌底侵于新生地壳之下，使地壳熔融形成的岩浆沿深断裂带上侵形成的[10]。李月臣等认为阿尔泰造山带晚石炭世—二叠纪具有造山后性质的侵入岩是由于俯冲板片拆沉引起玄武岩的底侵，使得年轻的玄武质下地壳发生重熔作用形成的[11]。赵玉梅认为阿尔泰南缘二叠纪克孜勒花岗岩体是具“I-A”型过渡特点的高分异碱性花岗岩体，为典型的后碰撞岩体，形成于后碰撞伸展环境。并认为其是中亚造山带主期造山作用结束、新的板内岩浆作用开展时期大陆地壳伸展在阿尔泰造山带的表现[12]。汪晟对阿尔泰造山带以构造形迹和同位素年代学相结合的方法，认为中国阿尔泰南缘在二叠纪仍处于俯冲-增生的构造挤压环境，而非碰撞后伸展的大地构造环境[1]。对于二叠纪构造环境的争议归纳起来有以下3类：①增生造山环境[7，13];②碰撞后伸展环境[14-16];③地幔柱[12，17-12]。石炭—二叠纪是阿尔泰重要的成矿时期，精确厘定该时代的构造环境对于进一步认识构造-成矿事件的耦合关系、理清找矿思路有重要作用。

鉴于此，本次研究选择前人未报道过的玛因鄂博北侧二叠纪辉长岩岩体为研究对象，开展岩石、地球化学及年代学特征的研究，探讨其形成机制和地质意义，以期为研究阿尔泰造山带乃至中亚造山带的侵入岩浆特征、造山带地质演化历史提供依据。

1  区域地质背景

阿尔泰造山带花岗岩较为发育，主要形成于加里东晚期和华力西期，而华力西期岩体大多形成于中晚期（图1）。额尔齐斯-玛因鄂博断裂为西伯利亚板块和哈萨克斯坦-准噶尔板块的分界线[2，20-22]，在华力西晚期发生了大型的走滑剪切活动。该断裂两侧侵入岩浆活动强烈，侵入岩较发育，规模较大，岩基呈NW向展布。大量的研究表明，阿尔泰造山带侵入岩具多时代、多类型、多成因、多来源以及形成于多种构造环境的特点[23-24]。区内出露地层较发育，元古代至第四系均有发育（图1）。其中发育于中元古代的苏普特岩群被认为是玛因鄂博断裂以北最老地层，为一套无序中深变质岩系，主要岩石类型有片麻岩、片岩及变质砂岩等。次为中泥盆统北塔山组，为一套以中基性熔岩、火山碎屑岩及火山沉积碎屑岩为主夹少量正常沉积碎屑岩、碳酸盐岩建造。下泥盆统康布铁堡组岩性主要为一套长英质糜棱岩、超糜棱岩、糜棱岩化酸性凝灰岩、硅质凝灰岩、晶屑凝灰岩、和正常碎屑岩岩石组合。下石炭统姜巴斯套组为滨浅海相陆源碎屑岩和火山碎屑岩建造（图2）12。

2  岩体特征

阿热勒托别北辉长岩岩体位于玛因鄂博岩体北侧，位于青河县西南约10 km（图1），处于中阿尔泰块体的南部边缘。该岩体出露面积小，以脉状展布，走向为NW向，与区域构造线方向基本一致，具拉长特征（图2），与二叠纪二长花岗岩体为侵入接触关系（图3-a），受后期构造活动影响，局部为断层接触。二者侵入于中元古代苏普特岩群（图3-a），主要岩性为黑云母石英片岩、二云母石英片岩、矽线石黑云石英片岩、含十字石红柱石黑云片岩。岩体岩性为灰绿色弱蚀变中粒辉长岩，岩石为中细粒辉长结构，块状构造。矿物组成为斜长石、辉石、角闪石、黑云母及副矿物。其中斜长石为半自形板粒状，粒径为0.3～2.2 mm，聚片双晶发育，测得牌号An55，为拉长石，略显环带构造，杂乱分布，构成岩石格架，含量55%～65%;辉石，自形粒状，粒径0.4～0.9 mm，部分见自形八边形形态，为典型普通辉石特征，多数阳起石化较强，均匀分布于斜长石间，含量20%～25%;角闪石为褐-黄色，呈辉石反应边分布，可能为辉石退变产物，少数独立分布，为岩浆成因，柱粒状，粒径0.2～1 mm，阳起石化、轻度绿帘石化，10%～15%;黑云母为鳞片状，片径0.3～0.7 mm，交代角闪石、辉石分布，含量约5%;磁铁矿为自形粒状，粒径0.1～0.5 mm，呈浸染状分布，含量2～5%，微量磷灰石（粒径0.08～0.4 mm，柱粒状）。在部分薄片可见少量石英，呈填隙状分布于斜长石间或交代斜长石，他形粒状，粒径0.2～0.4 mm。

3  岩石地球化学特征

本次研究在阿热勒托别辉长岩岩体中采集同位素测年样1件（采样位置：N：90°16′8.91″;E46°36′21.04″），全岩分析样6件，通过镜下鉴定，岩性为灰绿色弱蚀变中粒辉长岩。

3.1  主量元素

主量元素测试结果见表1，CIPW标准矿物含量见表2。SiO2含量48.09%～51.95%，为基性岩。在CIPW标准矿物计算中，样品中含橄榄石（Ol），反映为SiO2不饱和型。TiO2含量0.89%～1.34%。K2O含量0.91%～1.87%，Na2O含量2.33%～2.94%，且Na2O含量均高于K2O含量。CaO含量在8.12%～10.91%，较稳定。K2O+Na2O含量3.4%～4.81%。组合指数δ为1.63～2.59，小于3，为钙碱性岩。从硅-碱图解中可看出（图4-a），所有样品均落在“Ir”线下，且均在“2b”区内，为亚碱性辉长岩。在SiO2-K2O图解中，样品落在钙碱性-高钾钙碱性范围内。A/CNK值小于1（表2），为准铝质岩石，在A/CNK-A/NK图解中也显示相同的结果（图5）。

3.2  微量、稀土元素特征

微量、稀土元素测试结果见表3。微量元素原始地幔标准化图解表现为较为一致的分布模式（图6），表现为Rb（39.24×10-6～88.43×10-6），Nb（6.42×10-6～8.86×10-6）元素的富集，Ta（0.1×10-6～0.74×10-6），P（362.2×10-6～567.3×10-6），Ti（3536.45×10-6～8031.95×10-6）元素亏损，Sr相对富集和Ba相对亏损，ΣREE为43.13×10-6～64.55×10-6，LREE为30.32×10-6～47.95×10-6，HREE為12.81×10-6～18.19×10-6，LREE/HREE为2～2.89。δEu为0.828～1.074，δCe为0.894～1.021。从球粒陨石标准化图解可看出（图7），除样品YQ08外，其余样品表现为高度一致的分布形式，整体上呈一右倾曲线，表现为轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，轻重稀土分馏不明显，并出现Ce的弱负异常。

4  锆石U-Pb年龄

本次工作锆石测年样的岩性为灰绿色弱蚀变中粒辉长岩，在锆石阴极发光照片中（图8），锆石表面较细腻，但形态不规则。本次研究选择无裂纹、具清晰环带的锆石，运用LA-ICP-MS法进行测年。在测试结果中，Th含量为17.46×10-6～324.57×10-6、 U含量为33.61×10-6～538.22×10-6（表4）。Th/U为0.42～1.08，均大于0.4，为岩浆结晶锆石。在谐和图中（图9），表现为成群集中分布的特征， 锆石206U/238Pb年龄为267.5～288.3 Ma，谐和年龄为（276.4±0.95） Ma，说明其为早二叠世岩浆活动的产物，据岩浆锆石特征可将其解释为岩浆结晶年龄。综上认为，阿尔勒托别辉长岩岩体为早二叠世侵入岩。

5  讨论

阿尔泰二叠纪侵入岩主要分布在造山带的南缘和中部，大部分岩体为近圆形或椭圆形，未发生变形，呈被动侵位于围岩中，多切割区域构造线，总体显示出典型的后构造特点，反映阿尔泰二叠纪构造环境是拉张环境而非挤压造山环境。二叠纪花岗岩的主要类型有3种：“I”型花岗岩、铝质“A”型花岗岩-正长岩及“I-A”型过渡型花岗岩，其中“I”型和铝质“A”型花岗岩主要形成于320～280 Ma，岩体内部发育基性包体，并伴随基性-超基性岩，具 “双峰式”特点。“I-A”型过渡型花岗岩主要形成于280～250 Ma，该套钙碱-碱性的岩浆组合是在伸展背景下地幔底侵，不同区域不同部位物质发生熔融形成的[9]。王涛等对阿尔泰造山带二叠纪花岗岩研究认为，在北疆乃至整个中亚造山带发育大量晚石炭—早二叠纪岩浆事件和裂谷盆地，指示大规模地壳伸展[30]。童英等对二叠纪花岗岩的变形特征开展研究认为，阿尔泰地区后造山剪切作用及相应变形在中二叠世已减弱[31]。

构造演化方面，阿尔泰造山带于晚前寒武纪晚期到早古生代早期为稳定大陆边缘阶段，从奥陶世开始，形成了分割准噶尔板块与西伯利亚板块的大洋，且经历了俯冲、碰撞、增生等过程[25-29]。进入晚古生代后，随西伯利亚南移和塔里木板块及准噶尔板块北移，哈萨克斯坦板块与西伯利亚板块在早石炭世发生碰撞[28]，中石炭世准噶尔洋盆完全闭合后进入陆内演化阶段。说明阿尔泰造山带在早石炭世中晚期已形成，阿尔泰南缘二叠纪地层已是陆相沉积，反映二叠纪阿尔泰已处于碰撞造山后演化阶段。

区域上，沿阿尔曼太-扎河坝蛇绿岩带上发育的乌伦古“A”型花岗岩形成时代为292～309 Ma，表明在板块碰撞后，晚石炭世至早二叠世区域上发生过碰撞后的伸展[29]。断裂带南侧喀拉通克岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄为（285±5） Ma，与乌伦古后碰撞花岗岩的形成时代相近[14]，认为二者的形成时代具有普遍意义，为与后碰撞伸展背景下岩石圈地幔拆沉和软流圈地幔上涌、熔融作用有关。位于该岩体南侧的哈旦逊基性-酸性岩体的Rb-Sr等实线年龄为281 Ma[29]，与喀拉通克基性杂岩体近同期形成，属拉张作用较晚期的产物，其岩浆形成可能与岩浆底侵作用有关[14]。玛因额博断裂带两侧发育的二叠纪哈达逊岩体、喀拉通克岩体均为后碰撞环境下岩浆活动的产物，在地球化学方面具一定相似性，均为亚碱性辉长岩，具高钾钙碱性特征。稀土含量具轻重稀土弱分馏，轻稀土相对富集，Eu和Ce弱负异常等特征。在Yb+Ta-Rb图解中可看出（图10-a），阿热勒托别北辉长岩体所有样品落在后碰撞范围内。在Zr-Zr/Y图解中（图10-b），样品落在"WPB"范围内，为板内环境，可能是幔源岩浆带入的造山期壳源物质引起。该套岩石为碱性-钙碱性岩石组合，反应阿热勒托别辉长岩体形成于碰撞后伸展阶段。

6  結论

（1） 阿热勒托别北辉长岩岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为（276.4±0.95） Ma，为早二叠世岩浆活动的产物。

（2） 阿热勒托别北辉长岩岩体形成于碰撞后伸展阶段，其成因与下岩石圈地幔拆沉和软流圈地幔上涌、熔融作用有关系。

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Characteristics and Geological Significance of Intrusive Magmatism of Gabbro Body in the North of Areletobei in the Eastern Part of Altay Orogenic Belt

Han Qiong，Zhao Tongyang， Jin Liuyuan，Li Ping，Yang Shuo，Zheng Jiaxing

（Xinjiang Institute of Geological Survey，Urumqi，Xinjiang，830000，China）

Abstract：The intrusive rocks on both sides of the Mayinebo fault are well developed， with many types of rocks， large span of formation age and complex tectonic activities. This study takes the northern altobe gabbro rock mass on the north side of Mayinebo fault as the research object.LA-ICP-MS zircon U-Pb age of 276.4 ± 0.95Ma is the product of early Permian Magmatism. The rock geochemistry shows that it is calc alkaline - high-k calc alkaline series， which is sub alkaline gabbro. Trace elements are enriched in Rb and Nb and depleted in Ta， P and Ti. On the whole， the spider web diagram of REE shows a right inclined curve， showing that LREE is relatively enriched， hree is relatively depleted， LREE fractionation is not obvious， and weak negative anomaly of CE appears. Combined with the comparative analysis， it is considered that the pluton was formed in the post collisional orogenic extension stage， and its genesis is related to the delamination of the lower lithospheric mantle and the upwelling and melting of the asthenosphere mantle.

Key words：North Areletuobei;Gabbro body;Zircon U-Pb age;Post collisional extension stage