新疆库地北喀拉斯坦代里牙一带中元古代石英闪长岩年代学、地球化学特征及地质意义

白春东　张新征　李典

摘   要：在库地北喀拉斯坦代里牙一带构造混杂岩中厘定出中元古代石英闪长岩，对其开展地质学、岩石学、岩石地球化学和同位素年代学研究。石英闪长岩SiO2含量54.55%～55.84%，MgO含量5.42%～5.65%，Ti2O含量1.15%～1.57%，Mg#为57～58，里特曼指数σ为1.57～1.80，属高钾钙碱性系列。稀土元素总量∑REE为150.5×10-6～183.68×10-6；（La/Yb）N为1.98～2.27，（La/Sm）N为1.39～2.08，（Gd/Yb）N为1.00～1.01，δEu＝1.03～1.11。石英闪长岩锆石U-Pb年龄为（1 130.3±5.6）Ma。西昆仑库地北喀拉斯坦代里牙一带石英闪长岩形成时代为中元古代晚期，属赞岐类高镁闪长岩，由地幔橄榄岩与消减洋片反应形成，形成于大陆岛弧环境，是Rodinia超大陆聚合过程洋壳向塔里木板塊俯冲消减的地质记录。

关键词：西昆仑；南昆仑地块；Rodinia超大陆；中元古代；石英闪长岩；俯冲消减

塔里木古板块曾被认为是 Rodinia 超级大陆的一部分，其前寒武纪岩浆活动和构造演化研究程度不足，黄建国等研究西昆仑北缘库斯拉甫石英闪长岩和中粗粒二长花岗岩[1]，获得锆石U～Pb年龄为（1 423±19）Ma，时代为中元古代，属造山期后岩浆活动，为古塔里木板块的固结-裂解提供证据。康磊等研究认为年龄为1 301～1 000 Ma[2]，铁克里克断隆带和西昆仑造山带均以陆内演化性质的“A”型花岗岩为主。赵佳楠等研究中元古代帕什托克岩体属活动板块边缘碰撞前大陆弧花岗岩类[3]，与库地洋壳向塔里木古陆块俯冲消减有关。谭克彬等认为新疆叶城县库地-西合休一带发展历史为早—中元古代超级大陆在该地域从解体→始特提斯洋→古特提斯洋形成→闭合的历史[4]，中元古末期无大规模板块俯冲-碰撞造山，陆块拼贴与古元古代末期一样，也属非造山型的对接拼贴。魏博等研究新疆西昆仑北缘叶城棋盘-西河休一带构造岩浆活动，认为叶城地区岩浆活动可分为古元古代、早古生代和晚古生代3期岩浆活动[5]。

因地理条件及交通条件的限制，对南昆仑北缘一带前寒武纪研究认识不足，对其构造演化规律产生了很大分歧。库地北一带横跨塔里木板块南缘铁克里克陆缘地块、北昆仑古生代复合沟弧带以及南昆仑地块，是研究南昆仑北缘构造演化的理想地区。本文通过对库地北喀拉斯坦代里牙一带发现的石英闪长岩开展锆石年代学、岩石学和全岩地球化学的研究，为研究南昆仑北缘前寒武纪构造演化和构造背景提供依据。

1  区域地质背景

1.1  区域地质特征

新疆库地一带位于麻扎-康西瓦断裂和库地-穷麦汗断裂之间，横跨铁克里克陆缘地块、北昆仑古生代复合沟弧带和南昆仑地块，是研究西昆仑地区前寒武纪构造演化的有利地段。

库地北部赛女西断裂北东侧属铁克里克陆缘地块，发育蓟县系博查特塔格组，西奴山断裂和赛女西断裂之间属北昆仑古生代复合沟弧带，发育下石炭统他龙群和上石炭统库尔良群，他龙群和库尔良群是库尔良-阿羌裂谷的裂陷槽沉积。他龙群主要是一套深色系细碎屑岩夹粗碎屑岩；库尔良群为滨-浅海相碎屑岩，主要岩性为灰黑色砾岩、灰绿色长石石英砂岩、粉砂岩和灰岩。

西奴山断裂和库地-普热麦断裂之间属库地-其曼于特蛇绿岩带，发育中奥陶世砂泥质构造混杂岩，呈NW-EW向弧形展布，构造混杂岩基质为长石二云石英片岩、白云母绿泥长石片岩、黑云绿泥长石片岩、黑云长石片岩、绿泥二云长石片岩、长石黑云石英片岩等，受强烈的剪切和挤压作用，基质发生绿片岩相变质，普遍发育片理。

库地-普热麦断裂南侧属南昆仑地块，主要发育中元古代赛图拉岩群。

1.2  地质学和岩石学特征

笔者在库地北喀拉斯坦代里牙一带调查表明，石英闪长岩呈岩块分布于中奥陶世砂泥质构造混杂岩中，与基质断层接触，平面形态浑圆状，出露宽度200～400 m（图1）。

岩石呈灰绿色，变余细粒半自形粒状结构，似片麻状构造，由斜长石、石英、角闪石、黑云母和少量钾长石组成，斜长石（50%～55%）呈近半自形板状，杂乱分布，粒度0.2～2 mm，具聚片双晶；钾长石呈他形粒状，星散状分布，粒度为0.1～0.5 mm，局部交代斜长石，含量小于10%；石英（10%）呈他形粒状，粒间镶嵌状分布，粒度0.1～1 mm，集合体似堆状、似条带状分布；角闪石呈柱状、粒状，黑云母呈叶片状，不均匀分布，粒度0.1～2 mm，暗色矿物含量35%～40%，副矿物有磷灰石、磁铁矿、钛铁矿（图2）。

2  样品采集、锆石分选及分析方法

2.1  样品采集

笔者在喀拉斯坦代里牙一带进行系统地质调查，采集2件岩石地球化学样品和1件同位素测年样品。同位素测年样品重5.37 kg，采自哈拉斯坦河北岸，紧邻构造混杂岩的依莎克群底部灰绿色玄武岩（N 36°49′12″、E 77°13′10″），用于岩浆锆石的LA-ICP-MS定年研究。

2.2  分析方法

岩石地球化学分析测试由河北省区域地质矿产调查研究所实验室测试完成，主量元素采用碱烧法制备样品，使用AxiosmaxX射线荧光光谱仪完成分析测试，相对误差小于2%，烧失量、H2O+和H2O采用P1 245电子分析天平完成测试。微量元素和稀土元素采用酸溶法制备样品，使用X Serise2等离子体质谱仪完成测试，相对误差小于5%[6]。

测年样品由河北省区域地质矿产调查研究所实验室粉碎并进行锆石挑选。在双目镜下根据锆石颜色、自形程度、形态等特征初步分类，挑选出具有代表性的锆石，将锆石与标样一起放入环氧树脂制成的样品靶中，进行抛光，直到样品露出光洁的平面，然后在阴极发光上进行锆石显微照相。同位素测试点的选取首先依据锆石反射光和透射光照片进行初选，再与CL图像反复对比，避开内部裂隙和包裹体，以获得准确的年龄信息。

锆石U-Pb定年由天津地质研究所天津实验室完成，锆石定年分析使用的仪器为LA-MC-ICP-MS，所给定同位素的比值和年龄误差均小于标准偏差1σ水平。

3  地质年代学

石英闪长岩锆石晶型以棱角块状、半自形柱状为主，从图中可看出（图3），锆石具清晰的内部结构和典型岩浆成因的振荡环带[7]，Th/U值为0.4～1.16，平均0.68，大于岩浆锆石Th/U值（0.5），具岩浆锆石特征。锆石U-Pb年龄分析结果见表1。

本次测试测定22颗锆石22个点，15点和18点的207Pb/206Pb表面年龄为1 187.3～1 192.6 Ma，显著高于其他点，其余20个点的207Pb/206Pb表面年龄为1 105.2～1 145.1 Ma，几乎均位于谐和线上（图4），表明锆石形成后U～Pb同位素体系保持封闭状态。获得207Pb/206Pb加权平均年龄（1 130.3±5.6） Ma（N = 20，MSWD = 0.81）（图4），代表了石英闪长岩结晶年龄，形成时代为中元古代末期。

4  岩石地球化学

库地地区石英闪长岩的主量元素和微量元素分析结果及相关参数见表2。

4.1  主量元素特征

石英闪长岩的SiO2含量为54.55%～55.84%，属中性岩；从图中可看出（图5），岩石中发育石英，为石英闪长岩；Al2O3含量为15.41%～15.43%；K2O含量为1.89%～2.41%；Na2O含量为2.37%～2.47%；CaO含量为7.33%～7.89%；MgO（5.42%～5.65%）含量高，Mg#为57～58；Ti2O含量为1.15%～1.57%；A/CNK为0.77～081，属偏铝质岩石；里特曼指数σ = 1.57～1.80，属钙碱性系列；从图中可看出（图6），样品均落入亚碱性区域，从图中可看出（图7），样品均落入高钾钙碱性系列。

4.2  微量元素特征

石英闪长岩稀土元素总量较高，∑REE为150.5× 10-6～183.68×10-6；（La/Yb）N为1.98～2.27，轻重稀土分馏程度低，轻稀土略富集；（La/Sm）N为1.39～2.08，轻稀土略分馏；（Gd/Yb）N为1.00～1.01，重稀土平坦；δEu = 1.03～1.11，弱正异常。从图中可看出（图8），呈略向右倾斜的平滑曲线曲轻重稀土略分馏，轻稀土略富集，重稀土平坦。

从图9可看出，大离子亲石元素Rb，Ba富集，Sr，K亏损，高场强元素Th，U，Zr，Hf，Y，Yb富集，P，Ti弱亏损，高场强元素Ti，P亏损。

5  讨论

5.1  石英闪长岩锆石U-Pb年龄的讨论

野外调查表明，石英闪长岩呈岩块分布于库地缝合带早古生代泥砂质构造混杂岩中，普热麦一带长城纪赛图拉岩群呈小岩块分布于构造混杂岩中，克捷克库拉木拉克一带早—中奥陶世玛列兹肯群呈岩片与构造混杂岩断层接触；西奴山一带中寒武世依莎克群呈岩片与构造混杂岩断层接触，白春东等在库地北西奴山依莎克群底部玄武岩获得锆石U-Pb年龄（519.5±1.2） Ma[13]；张传林等认为赛图拉岩群做为南昆仑地体最主要的建造单元[14]，是从塔里木西南裂解出的微陆块，说明早古生代构造混杂岩中发育长城纪变质基底-早—中奥陶世原特提斯洋壳，岩块来源复杂。

笔者根据野外地质观察，认为石英闪长岩形成年龄为（1 130.31±5.6） Ma，符合野外地质事实，属于中元古代晚期。

5.2  石英闪长岩成因及构造意义

5.2.1  石英闪长岩成因

一般认为高镁闪长岩SiO2含量为53%～60%，MgO含量大于4%，Mg#大于45[15]。高镁安山岩主要分为4类，玻安岩以SiO2含量大于52%，MgO含量大于8%，TiO2含量小于0.5%为特征，是消减带之上残余地幔含水部分熔融形成；Bajaites是一种罕见岩石，高Sr（大于1 000×10-6）、高Ba（大于1 000×10-6）和高K/Rb（大于1 000），认为是地幔橄榄岩与来自消减板片富Si熔体不平衡反应形成；埃达克岩具高SiO2（大于56%）、高Sr（大于400×10-6）、低HREE（Yb小于1.9×10-6），是年轻的热消减板片或加厚下地壳部分熔融形成；赞歧岩通常出现于太古宙，现代产出日本岛弧，以富MgO，Cr和Nr为特征，通常由橄榄石+斜方辉石等矿物组成，岩浆源区为交代型地幔[16]。

Rapp等研究认为玄武质下地壳岩浆分馏很难生成Mg#大于45值的中性岩石[17]，且K2O/Na2O＜1，地幔物质参与成岩时，导致熔体的Mg#值大于50。

石英闪长岩SiO2含量为54.55%～55.84%，MgO含量为5.42%～5.65%，Mg#为57～58，属于高镁闪长岩。从图中个看出（图10），石英闪长岩MgO、Mg#和Cr（平均121.05×10-6）与赞歧岩（MgO>6%，Mg#>60，Cr>100×10-6）相当，表明石英闪长岩属赞歧质高镁闪长岩；石英闪长岩（La/Yb）N为1.98～2.27，暗示源区成分受控于俯冲洋壳板片，推断源区由地幔橄榄岩与消减洋片反应形成，形成环境类似于日本岛弧。

大离子亲石元素相对于高场强元素更易转移到俯冲板片脱水流体中，造成起源于俯冲板片脱水熔融的流体具明显低的Nb/U比值（0.22），因此俯冲环境下的中酸性岩具较低的Nb/U比值[19-20]。石英閃长岩Nb/U为8.01～23.71，平均15.4，与玄武岩Nb/U（14～22）相当，说明石英闪长岩未受到俯冲流体影响。

5.2.2  构造环境及地质意义

本文石英闪长岩属赞歧质高镁闪长岩，形成环境类似于日本岛弧；从图11中可看出，样品落入俯冲带岩浆岩区，说明石英闪长岩形成于俯冲环境；从图中可看出，样品落入大陆岛弧区域（图12），表明石英闪长岩形成于大陆岛弧环境。

石英闪长岩属高钾钙碱性系列，与高钾钙碱性岩（HKCA）对应的地壳厚度（40～67 km）相当[23]，据K60经验公式计算地壳厚度为32～40 km，表明石英闪长岩形成于加厚地壳。

黄建国等研究认为[1]，在中元古代早期形成的统一古中国板块在古生代早期发生裂解；康磊等研究认为[2]，1 301～1 000 Ma铁克里克断隆带和西昆仑造山带明显具陆内演化特征，1 567～1 301 Ma西昆仑造山带与塔里木地块可能发生最初碰撞拼合作用；张传林等认为[14]，赛图拉岩群做为南昆仑地体最主要的建造单元，是Rodinia超大陆裂解后从塔里木西南裂解出来的微陆块。

石英闪长岩为中元古代分布于塔里木板块和西昆仑地体之间，暗示石英闪长岩和长城系赛图拉岩群在Rodinia超大陆裂解前均属塔里木板块，即中元古代石英闪长岩的形成与Rodinia超大陆有关。

曹忠诚等研究认为[24]，阿尔金南缘Rodinia超大陆汇聚的时限为871～945 Ma；张传林等提出塔里木板块在新元古代早期（900 Ma）汇聚到澳大利亚北缘[25]，成为Rodinia超大陆的一部分；王志伟等研究兴安地块西部发育岩石组合、碎屑锆石年龄和Hf 同位素变化与格林威尔造山有关的同碰撞和碰撞后沉积序列相似的沉积地层[26]，这与Rodinia超大陆聚合阶段格林威尔造山（1 080～980 Ma）及随后的垮塌伸展过程基本吻合；李小兵等研究东昆仑东段巴隆地区哈图沟出露一套变质变形沉积地层[27]，中元古代晚期—新元古代中期碎屑锆石年龄谱出现3个峰值，分别为788 Ma、947 Ma和1 118 Ma，该组锆石年龄与东昆仑造山带中元古代晚期—新元古代中期岩浆事件大致相对应，代表东昆仑地区响应了全球尺度的 Rodinia超大陆的汇聚事件，且证实了柴达木-祁连-东昆仑等地（陆）块前寒武纪的演化特点与塔里木及扬子克拉通非常相似。尹得功等研究塞拉加兹塔格群是塔里木南缘铁克里克陆缘地块的重要组成部分[28]，为一套双峰式火山岩夹少量碳酸盐岩、碎屑岩建造，锆石U-Pb年龄值为（841.6±2.1） Ma，反映其時代为青白口纪，形成于板内拉张后期近洋壳的陆缘裂谷构造环境。王世伟等研究高钾钙碱性石英闪长岩形成于板块俯冲作用[29-33]。

前人研究表明，中元古代晚期-新元古代早期处于Rodinia超大陆聚合阶段，塔里木板块汇聚到澳大利亚北缘，说明在Rodinia超大陆聚合过程中塔里木板块和澳大利亚板块之间存在洋壳俯冲作用。本文石英闪长岩锆石U-Pb年龄为（1 130.3±5.6） Ma，时代为中元古代晚期，属赞岐类高镁闪长岩，形成于大陆岛弧环境，表明中元古代晚期塔里木板块处于大洋俯冲消减阶段，且大洋向塔里木板块俯冲。

6  结论

西昆仑库地北喀拉斯坦代里牙一带石英闪长岩的锆石U-Pb年龄为（1 130.3±5.6 Ma），时代为中元古代晚期，属赞岐类高镁闪长岩，由地幔橄榄岩与消减洋片反应形成，形成于大陆岛弧环境，是Rodinia超大陆聚合过程洋壳向塔里木板块俯冲消减的地质记录。

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Chronology， Geochemical Characteristics and Geological Significance of Middle

Proterozoic Quartz Diorite in the Kalasitandaliya Area of Northern Kudi， Xinjiang

Bai Chundong， Zhang Xinzheng， Li Dian

（Hebei region Geological Survey，Langfang，Hebei，065000，China）

Abstract： Previous scholars have insufficient understanding of the pre Cambrian magmatic activity and tectonic evolution in the northern margin of the West Kunlun Mountains， resulting in significant differences.The author identified the Middle Proterozoic quartz diorite in the tectonic melange of the Kalastandailiya area in Kudi， and conducted geological， petrological， geochemical， and isotopic dating studies on it. The SiO2 content of quartz diorite ranges from 54.55% to 55.84%， MgO ranges from 5.42% to 5.65%， Ti2O content ranges from 1.15% to 1.57%， Mg# ranges from 57% to 58%， and the Rittmann index σ ranges from 1.57 to 1.80， belonging to the high potassium calcium alkaline series.The total amount of rare earth elements ∑REE ranges from 150.5 to 183.68 ×10-6; （La/Yb）N ranges from 1.98 to 2.27， （La/Sm）N ranges from 1.39 to 2.08， and （Gd/Yb）N ranges from 1.00 to 1.01， δEu ranges from1.03 to 1.11. The U-Pb age of zircon obtained from quartz diorite is 1130.3±5.6 Ma. The formation of quartz diorite in the northern Kalastandailiya area of Kudi in the western Kunlun Mountains dates back to the late Mesoproterozoic era， belonging to the Zanqi type high magnesium diorite. It was formed by the reaction of mantle peridotite and subducted ocean sheets， and was formed in continental island arc environment. It is the geological record of the subduction and subduction of oceanic crust towards the Tarim block during the Rodinia supercontinent aggregation process.

Key words： West Kunlun; South Kunlun Block; Rodinia supercontinent; Middle Proterozoic; Quartz diorite; Subduction subduction

项目资助：新疆国土资源厅新疆叶城县库地东1∶5万区域地质矿产调查项目（XJDKJJZ2011-4）资助

收稿日期：2023-10-25；修订日期：2024-01-09

第一作者简介：白春东（1984-），男，河北承德人，硕士，高级工程师，2010年7月毕业于中国地质大学（北京）构造地质学专业，现主要从事区域地质调查工作；E-mail： bcd841025@163.com