新疆塔里木南缘埃连卡特岩群 物质来源及构造环境

刘晓 孙景耀 张荣霞 李芝荣 吴凤萍 隋天静

摘要： 新疆塔里木南缘埃连卡特岩群主要分为2个岩组，岩石类型主要以含方解石二云（石英）片岩、石英片岩夹少量火山岩为主，为一套低变质岩组合。本文选取15件样品，岩石地球化学分析结果显示，原岩总体为中酸性的过铝质高钾钙碱性系列；所有样品点稀土元素配分模式图为右倾型，δEu和δCe均具有负异常特点，高场强元素Nb、Ti、P亏损，大离子亲石元素Rb、Th相对富集，显示出上地壳长英质源区特征。岩石锆石U Pb定年为（2386±78）Ma和（1830±40）Ma两个区间，属古元古代，代表了其原岩相应地层沉积时代的下限。原岩恢复、大地构造背景投点图显示，埃连卡特岩群变质岩原岩为一套砂岩类正常碎屑沉积岩，夹少量火山岩，其形成于活动大陆边缘，该时期塔里木南缘总体为向南变深的拉张的沉陷陆表海盆地环境。

关键词： 埃连卡特岩群；原岩恢复；地球化学特征；锆石U Pb定年；新疆

中图分类号：  P588.3      文献标识码：  A    doi：10.12128/j.issn.1672  6979.2023.04.001

引文格式： 刘晓，孙景耀，张荣霞，等.新疆塔里木南缘埃连卡特岩群物质来源及构造环境——锆石U Pb年代学和地球化学约束［J］.山东国土资源，2023，39（4）：1 11.LIU Xiao，SUN Jingyao， ZHANG Rongxia， et al. Material Source and Tectonic Environment of Elenkat Group in Southern Margin of Tarim in Xinjiang Uygur Autonomous Region——Zircon U    Pb Geochronology and Geochemical Constraints［J］.Shandong Land and Resources，2023，39（4）：1 11.

0 引言

新疆塔里木南缘埃连卡特岩群中已发现众多铁、铜、金等多金属矿床（点）［1 3］，该岩群为前寒武纪变质基底，是研究西昆仑与塔里木盆地前寒武纪地壳形成和演化的有效探针，前人曾对埃连卡特岩群做过部分工作，但对其物质来源及形成环境等科学问题仍缺少相应研究，本文基于1 ∶ 5万区域地质调查工作，对其开展以下研究。

1 地质背景与样品特征

1.1 埃连卡特岩群地质特征

《新疆区域地质志》（1993年）将分布于铁克里克山至叶尔羌河间的山前地带和公格尔山及塔什库尔干—布仑口公路西等地的一套绿片岩相变质地层划为埃连卡特岩群，时代为古元古代，与上覆长城系为断层接触。研究区出露的埃连卡特岩群，依据岩石组合及变质变形特征，经过对比划归为第一岩组和第二岩组，2个岩组之间为片理面平行接触。

埃连卡特岩群在塔里木南缘铁克里克断隆带中大面积出露（图1），为塔里木板块结晶基底，主要出露于阿孜克苏南、英阿瓦提、波波娜一带。北部以铁克里克北缘断裂为界，南部和西部延伸出图外，东部与长城系赛拉加兹塔格岩群相邻，东西长21km，南北宽10km，出露面积约210km，约占调查区总面积的13%。与上覆长城系赛拉加兹塔格岩群为断层接触。北部推覆于二叠系普司格组、新近系帕卡布拉克组之上。

第一岩组：该岩组以一套浅变质岩石组合为特征，所见岩石种类有：绿泥绢云石英片岩、方解石绿泥绢云石英片岩、含褐铁矿绿泥绢云石英片岩夹方解石二云母片岩、褐铁矿绿泥石英片岩、绿泥绢云片岩。这些岩石主要由石英、方解石、绿泥石、白云母（绢云母）组成，出现的常见变质矿物为白（绢）云母、黑云母（部分蚀变为绿泥石）、石英、方解石等，特征变质矿物在剖面和路线中未见。

该岩组岩石从阿孜克苏南部至阿什玛克一带，是以绿泥绢云石英片岩与方解石绿泥绢云石英片岩互层为主夹少量绿泥石英片岩、二云母片岩、二云石英片岩；在英阿瓦提一带是方解石绿泥绢云石英片岩为主夹绿泥绢云石英片岩。纵向上，该岩组下部以绿泥绢云石英片岩、方解石绿泥绢云石英片岩为主，上部夹少量的绿泥石英片岩、二云母片岩、二云石英片岩。

第二岩组：该岩组以一套中浅变质岩石组合为特征，所见岩石种类有：二云石英片岩、绿泥二云石英片岩、方解石绿泥二云石英片岩、二云母片岩、绿泥二云母片岩、方解石二云母片岩夹绿泥石英片岩、方解石绿泥石英片岩、斜长绿泥片岩、绿泥绢云石英片岩。这些岩石主要由石英、黑云母（绿泥石）、白云母（绢云母）组成，常见的变质矿物为白云母、黑云母、石英等，特征变质矿物在剖面和路线中未见。

该岩组岩石从阿什玛克至阿特拉克一带，是以二云石英片岩为主夹二云母片岩、绿泥石英片岩、斜长绿泥石英片岩、绿泥绢云石英片岩；在乌鲁瓦提一带以绿泥绢云石英片岩、二云石英片岩互层为主。纵向上，该岩组下部以二云石英片岩为主夹绿泥石英片岩、二云母片岩，上部为二云石英片岩与绿泥绢云石英片岩互层。

1.2 埃连卡特岩群岩石学特征

根据岩石薄片鉴定成果，结合野外宏观特征，该岩组中的主要岩性为：

含方解石二云（石英）片岩：是该岩组中分布最广的巖石，颜色为浅灰色或灰绿色，镜下具鳞片粒状变晶结构，片状构造。浅色粒状矿物石英组成，呈他形粒状变晶结构，大小多在0.04～0.4mm，含量在55%～60%，片状矿物主要是绿泥石、绢云母、白云母呈共生关系，含量在35%～40%之间，黑云母常被绿泥石所交代，镜下可见方解石呈轻微褶皱变形状（图2A）。

云母片岩：是该岩组中仅次于石英片岩的岩石，颜色呈浅灰色或浅灰绿色，常与石英片岩相伴分布，镜下具粒状鳞片变晶结构，片状构造，岩石主要是由云母、石英组成，石英呈他形粒状变晶，粒度多在0.05～0.4mm，分布在片状矿物之间。片状矿物主要是黑云母或白云母或二者蚀变的绢云母、绿泥石等。黑云母多在0.02mm×0.1mm，白云母多在0.03mm×0.1mm。片状矿物含量较多，在55%～60%之间，多具有定向排列的特征（图2B）。此类岩石多与绢云石英片岩呈互层状产出，原岩多为泥质碎屑岩。

2 分析方法

本次研究所采样品来自不同实测剖面和主出露区，样品剔除风化部分，保证样品新鲜，样品共计15件，岩性主要为石英片岩和云母片岩。

2.1 岩石地球化学分析

全岩微量元素分析在华北科技创新中心实验室利用Agilent 7700e ICP MS分析完成。

全岩主量元素分析仪器使用X射线荧光光谱仪（XRF），4.0kW端窗铑靶X射线光管，测试条件为电压50kV，电流60mA，主量各元素分析谱线均为Kα，标准曲线使用国家标准物质岩石系列GBW07101 14建立。数据校正采用理论α系数法，测试相对标准偏差（RSD）＜2%。

2.2 锆石U Pb定年

本次研究对15件样品进行了锆石LA ICP MS U Pb定年。

锆石年龄测定在中国地质调查局天津地质调查中心实验室采用LA ICP MS（激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪）完成。实验中采用He气作为剥蚀物质的载气。此次样品分析为了得到稳定的信号，29Si作为内标元素进行校正。采样方式为单点剥蚀。测试过程中，每测试5个未知锆石样品U Pb同位素測定点，插入1次标样和1次NIST SRM612分析。保证标样和样品的仪器条件一致。ICP MS的分析数据通过分析软件GLITTER计算获得同位素比值、年龄和误差。普通铅校正采用Andersen的ComPbCorr#校正软件［4］，结果通过ISOPLOT3.0软件完成加权平均年龄计算和谐和图的绘制［5］。具体的实验原理和详细的测试方法见［6］。

3 分析结果

3.1 岩石地球化学

3.1.1 主量元素

埃连卡特岩群主要岩石化学成分见表1，不同岩石的化学成分总体差别不大。采自埃连卡特岩群第一岩组的5件样品的SiO2为62.3%～69.75%，均值66.85%，为中酸性岩石，K2O/Na2O比值为1.24～6.65，具有明显富钾的特点，总碱含量为3.72～5.74，岩体铝饱和指数A/CNK为0.76～2.09，属于准铝—过铝质岩石，Mg#镁指数为26.55～31.59，略高于纯地壳来源的指数。里特曼指数（σ）0.53～1.55；小于3.3为钙碱性岩，说明原岩总体为中酸性的过铝质高钾钙碱性岩。

采自埃连卡特岩群第二岩组的10件样品的SiO2为62.27%～69.51%，均值65.6%，为中酸性岩石，K2O/Na2O比值为0.75～6.66，具有明显富钾的特点，总碱含量为3.27～7.57，岩体铝饱和指数A/CNK为0.43～2.20，属于过铝质岩石，Mg#镁指数为23.33～38.98，略高于纯地壳来源的指数。里特曼指数（σ）0.46～2.75；小于3.3为钙碱性岩。说明原岩总体为中酸性的过铝质高钾钙碱性岩。

综上所述，两岩组15件样品均属中酸性的过铝质高钾钙碱性岩。

3.1.2 稀土和微量元素

埃连卡特岩群的岩石稀土元素含量及特征见表2，图3。结果显示，15件岩石样品的稀土总量∑REE值变化较大，为（114.82～244.25）×10 6，说明埃连卡特岩群变质碎屑岩物源较复杂。轻、重稀土元素总量有一定的差别，轻稀土元素总量（LREE）值在（97.04～223.09）×10 6之间，变化区间较大，重稀土元素总量（HREE）值在（11.86～29.42）×10 6之间，显示LREE远大于HREE。LREE与  HREE比值相差不大，LREE/HREE在5.46～11.00   之间，总的来说轻稀土含量高，重稀土含量低。在稀土元素配分模式图中呈明显右倾，轻重稀土分馏明显。δEu为0.63～0.77，为负异常，表明Eu亏损。δCe值在0.61～0.86之间，显示Ce亏损，说明其源区经历了斜长石的分离结晶作用。二者均表现为负异常暗示其物源为上地壳长英质岩石。（La/Yb）N在  6.07～16.42之间，说明轻稀土富集明显。（La/Sm）N   在3.73～4.14之间，（Gd/Yb）N在1.08～2.75之间，说明轻稀土分馏程度较高，重稀土分馏程度比较低，稀土配分曲线斜率相差明显。稀土元素配分曲线比较集中，均具有左高右低的特点。

埃连卡特岩群第一岩组和第二岩组的岩石微量元素含量见表3，图3。分析结果表明，不同的岩性导致其微量元素含量与分布存在少量差异，除方解石二云石英片岩外，其他各岩石的微量原始值相差不大。在原始地幔标准化微量元素蛛网图中（图3），所有样品的大离子亲石元素Rb、Th比较富集，而高场强元素Nb、Ti、P等相对亏损。其中Sr、Zr、Hf、Sc的值较上地壳克拉克值高，而Ta、Nb、Cr、Na、P元素的值低于上地壳克拉克值；K、Rb、Ba、Ti、Th的值与上地壳克拉克值相比，显示在其附近浮动。

3.2 锆石U Pb定年

前人在不同地点所采该群样品给出古元古代［7］，中元古代晚期［8 10］、新元古代［11 12］的不同年龄。利用碎屑锆石LA ICP MS定年技术［13］，认为埃连卡特岩群的沉积时间在中元古代中晚期其年龄值主要集中于2.3～2.45Ga和0.8～1.0Ga两个区间。

本次研究在阿孜克苏南部埃连卡特岩群第一岩组采集了1件锆石U Pb定年样，岩性为二云母石英片岩，锆石CL图像大都显示具自形—半自形结构，部分锆石具有窄的亮边，内部具有明显的振荡环带（图4，表4），样品中锆石具有较低的Th和U含量分别为34～364μg/g，68～1402μg/g，Th/U值比值变化范围为0.1～0.56（均大于0.1为岩浆成因），上述特征表明，这些锆石主要来自岩浆岩物源区，极个别锆石具有核边结构，无明显是环带结构的内核，可能为后期变质事件的或热扰动记录［14］。

本次研究获得了66个测点数据，从所有碎屑锆石的测定年龄分布可以发现，主要有两个比较集中的年龄峰值，锆石U Pb年龄分别为（2386±78）Ma和（1830±40）Ma（图4），大多数测点位于207Pb/235U 206Pb/238U谐和图的谐和线附近。因此，可以将其年龄作为相应地层沉积时代的下限，笔者认为，埃连卡特岩群时代应属古元古代，与Columbia超大陆汇聚时限相重合。

塔里木盆地南缘前寒武基底由喀拉喀什岩群组成结晶基底，而埃连卡特岩群，塞拉加兹塔格岩群组成组成浅变质过渡基底。由于古元古代基底经历多期构造活动，至古元古代晚期，伴随埃连卡特岩群沉积形成，代表了塔里木陆块真正形成，直至该时代结束，陆块再次遭受一次区域变质作用，使得埃连卡特岩群发生低变质作用。而已有研究发现［13］，埃连卡特岩群的变质火山岩记录了塔里木板块南缘前寒武基底存在Rodinia超大陆裂解事件的记录，这也是其原岩恢复存在少量火山岩的原因所在。

4 讨论

利用变质岩的地球化学特征恢复和反演其原岩的时代、成因环境等，可以有效指示其形成过程等关键问题［15 22］。

埃连卡特岩群15件样品显示，各类片岩均以相对较高的的SiO2含量，較低的FeO＋Fe2O3和MgO为特征，其中SiO2=62.27%～69.75%，FeO＋Fe2O3=5.37%～8.10%，MgO=1.71%～3.94%。FeO＞Fe2O3，K2O＞Na2O。根据岩石化学计算，利用（al+fm） （c+alk） Si、K A等图解，岩石大部分落入副变质岩区，个别落入火山岩区，物质来源总体为正常碎屑沉积岩，夹少量火山岩。

4.1 变质岩原岩恢复

根据野外岩石产状特征、结构构造及岩石组合特征、变质矿物共生组合特点等，埃连卡特岩群以副变质岩为主，原岩为一套沉积碎屑岩。

通过岩石化学计算，利用A K图解（图5A）恢复原岩，数据见表1，变质碎屑岩主要投于砂质沉积岩区和泥质沉积岩区，一小部分投入火山岩区，个别投入到钙质沉积岩区，可能反应的是碎屑岩中方解石含量高。利用（al+fm） （c+alk） Si图解（图5B）恢复原岩［23］，数据见表1，均投影到厚层泥岩或者其附近，与A  K图解中的含泥质相印证，进一步利用log（Na2O/K2O） log（SiO2/Al2O3）图解（图5C）判别原岩类型［24］，样品投影到岩屑砂屑岩  长石砂岩  杂砂岩区间内。由上述图解指示可知，埃连卡特岩群变质岩原岩为一套砂岩类正常碎屑沉积岩，夹少量火山岩，这一特征与塔里木盆地西缘阿克苏变质岩的原岩特征类似［25 26］。

本次研究认为，埃连卡特岩群原岩主要为一套碎屑岩，南部原岩偏向泥质岩，北部原岩偏向钙质粉砂岩、砂岩。原岩的沉积组构被彻底改造，埃连卡特岩群变质岩岩石化学成分平均值与太古代和元古代变质碎屑沉积岩相比，介于太古代和元古代之间，主体与元古代特征相似。不同构造环境沉积盆地杂砂岩平均值比较［27］，大部分元素介于大洋岛弧和大陆岛弧之间，部分元素与活动陆缘相似。微量元素平均值与Bhatia［27］不同构造环境沉积盆地杂砂岩平均值比较，大部分元素与活动陆缘和被动陆缘相似，部分元素与大陆岛弧相似。

4.2 构造环境判别

本次研究利用岩石地球化学特征对埃连卡特岩群的大地构造环境判别［28］。通过计算埃连卡特岩群变质岩岩石化学成分，利用K2O/Na2O SiO2图解（图5D），大部分样品点落在活动大陆边缘（陆缘弧）。

埃连卡特岩群变质岩岩石化学成分平均值与太古代和元古代变质碎屑沉积岩相比，介于太古代和元古代之间，主体与元古代特征相似。与Bhatia［27］不同构造环境沉积盆地杂砂岩平均值比较，大部分元素介于大洋岛弧和大陆岛弧之间，部分元素与活动陆缘相似。微量元素平均值与Bhatia［27］不同构造环境沉积盆地杂砂岩平均值比较，大部分元素与活动陆缘和被动陆缘相似，部分元素与大陆岛弧相似。

综上所述，埃连卡特岩群原岩形成的构造环境较为复杂，介于活动陆缘和大洋岛弧之间，主体为活动陆缘型，根据以上分析资料说明该岩群的物源区相对复杂，但通过上述分析，认为埃连卡特岩群变质岩经历了如下演化过程：即早期酸性火成岩经风化剥蚀搬运，在附近的沉积盆地（可能以大陆岛弧后的拉张盆地为主）沉积，形成一套厚层的砂质岩或杂砂岩，而后经历浅变质作用最终形成埃连卡特岩群片岩。

5 结论

（1）新疆塔里木南缘埃连卡特岩群以云母片岩和石英片岩为主，为一套浅变质岩组合，基本未保留原岩构造的正常碎屑沉积岩，夹少量火山岩。岩石地球化学显示，埃连卡特岩群物源主要为中酸性的过铝质高钾钙碱性系列，轻稀土富集而重稀土相对亏损，δEu、δCe为负异常，高场强元素Nb、Ti、P亏损，大离子亲石元素Rb、Th相对富集，揭示源区形成时为上地壳长英质的陆缘弧岩石。

（2）本次研究获得了锆石U Pb谐和年龄，分别为（2386±78）Ma和（1830±40）Ma，时代应属古元古代，代表其原岩相应地层沉积时代的下限，其岩浆作用可能与全球的哥伦比亚超大陆的形成事件有关。

（3）埃连卡特岩群形成于活动大陆边缘，原岩碎屑沉积岩主要发育在陆缘弧附近、且向南加深的拉张陆表海盆地内。

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Material Source and Tectonic Environment of Elenkat Group in    Southern Margin of Tarim in Xinjiang Uygur Autonomous Region      ——Zircon U    Pb Geochronology and Geochemical Constraints

LIU Xiao， SUN Jingyao， ZHANG Rongxia， LI Zhirong， WU Fengping， SUI Tianjing

（No.3 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources， Shandong Yantai 264000， China）

Abstract：  The Elencat group in the southern margin of Tarim in Xinjiang Uygur Autonomous Region is mainly divided into two rock formations. The rock types are mainly calcite  containing biotite （quartz） schist， quartz schist with a small amount of volcanic rock. It is a set of low  metamorphic rock association. In this paper， 15 samples have been selected， geochemical analysis has been carried out. It is indicated that the protolith is generally a moderately acidic peraluminous high  potassium calc  alkaline series. The rare earth element distribution pattern of all sample points is right  dipping， δ Eu and δ Ce is characterized by negative anomaly， high field strength elements Nb， Ti and P are depleted， and large ion lithophile elements Rb and Th are relatively enriched. It has showed the characteristics of felsic source area in the upper crust. Zircon U    Pb dating of the rocks is （2386±78） Ma and （1830±40） Ma. It belongs to the Paleoproterozoic， and represents the lower limit of the sedimentary age of the corresponding strata of the original rocks. In the original rock restoration and geotectonic background projection map， all the sample points show that the original rock of the metamorphic rocks of Erenkat group is a set of sandstone  like normal clastic sedimentary rocks， with a small amount of volcanic rocks， which was formed on the active continental margin. At this time， the southern margin of Tarim basin is generally in a southward deepening extensional subsidence epicontinental basin environment.

Key words：  Elencat group; original rock recovery; geochemical characteristics; zircon U    Pb dating; Xinjiang Uygur Autonomous Region