西南天山巴什索贡岩体岩石地球化学特征及地质意义

杨林春，郑清连，郑勇，郭新成(新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第十一地质大队,新疆昌吉831100)



西南天山巴什索贡岩体岩石地球化学特征及地质意义

杨林春，郑清连，郑勇，郭新成
(新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第十一地质大队,新疆昌吉831100)

摘要：西南天山巴什索贡岩体侵位于下二叠统巴立克立克组中。该岩体主要由辉长岩、石英正长岩及碱长花岗岩组成。从岩石化学等资料分析，辉长岩SiO2含量46.16%～53.89%，为基性岩类，石英正长岩及碱长花岗岩SiO2含量为60.92%～74.6%，属酸性岩类，三者铝饱和指数A/CNK＜1.1，岩石类型均为偏铝质花岗岩。采用等离子体质谱-激光探针法(LA-ICP-MS),在辉长岩中和石英正长岩中获得锆石U-Pb年龄值分别为（273.95±0.85）Ma、（268.9±1.0）Ma，时代为中二叠世，代表巴什索贡岩体的生成年龄。辉长岩、石英正长岩及碱长花岗岩为碱钙性系列岩石，发生在碰撞后的张驰阶段，该期岩体的构造环境为板内拉伸环境下产物，具有板内裂谷特征。

关键词：西南天山；巴什索贡岩体；锆石U-Pb（LA-ICP-MS）测年；地球化学特征

西南天山巴什索贡岩体位于塔里木北缘隆起之柯坪前陆盆地。该区二叠纪花岗岩作为板内重要组成部分，对二叠纪板内伸展构造演化具重要意义。1961年新疆地质局区调队于该区开展1∶20万哈拉峻幅地质调查基本查明本区内巴什索贡岩体的分布❶新疆维吾尔自治区地质局区域地质测量大队.博孜艾尔格尔山口幅及伽师县幅说明书,1967。笔者于2013年“新疆1∶5万阿克塔拉等五幅区域地质调查”项目中，开展了1∶5万大比例尺填图，获得了对巴什索贡岩体的岩石地球化学资料，运用高精度等离子体质谱-激光探针法(LA-ICPMS)精确定年数据，为进一步了解该岩体特征、成因及形成地质环境提供依据。

1　地质概况

西南天山巴什索贡岩体位于塔里木北缘隆起之柯坪前陆盆地巴什索贡山一带，出露面积约12.04 km2。地表形态呈不规则椭圆状、岩株状产出，侵位于下二叠统巴立克立克组中，其辉长岩、石英正长岩侵入界面呈弯曲弧形，界线清晰。岩石主要为灰绿色蚀变细粒辉长岩、灰白色不等粒石英正长岩及浅灰白色中细粒碱长花岗岩组成（图1）；岩石具轻度高岭土化、绢云母化、阳起石化等蚀变。岩体与地层接触部位常见角岩化和矽卡岩化，蚀变带宽约20～50 m。

2　岩石学特征

辉长岩灰绿色，辉长结构，块状构造。主要由斜长石、辉石、角闪石、橄榄石等矿物组成，糙面明显，中等蚀变。斜长石：板状、柱状，自形-半自形，粒度0.2～0.5 mm，具聚片双晶，含量占总体的50%；辉石：短柱状，自形-半自形，粒度，0.1～0.4 mm，两组解理，含量约占总体35%；角闪石：长柱状，粒度0.2～ 0.4 mm，两组解理，含量约占总体的10%，橄榄石：粒状，无色，有不规则裂纹，粒度0.2～0.4 mm，含量约为5%。

石英正长岩岩石呈灰白色，不等粒结构，似斑状构造。岩石由钾长石、石英、角闪石等矿物组成。钾长石：粒状，板状，自形-半自形，粒度1～5 mm，表面严重高岭土化，斑晶多为卡氏双晶，含量约55%；石英：无色透明，粒状，粒度0.5 mm，含量约30%；角闪石：长柱状，束状，浅绿色到浅褐色多色性，有不规则裂纹，粒度0.2～0.8 mm，部分风化，含量约为10%，另含少量磁铁矿，约5%。

碱长花岗岩岩石呈浅灰白色，中细粒不等粒结构，块状构造。岩石矿物成分简单，主要由条纹长石和石英组成，其中条纹长石约占90%，石英约占10%，条纹长石：无色透明，柱状，条纹结构，粒度大者可达0.5 mm×0.5 mm～1.5 mm×3 mm，可见卡式双晶，含量占斑晶的50%，90%以上具糙面、轻度风化，部分钠长石从高温下形成的固溶体析出形成单独的矿物相，形成以钾长石为主、少量钠长石条纹规则交生体，即条纹长石。

图1　巴什索贡岩体大地构造位置及地质图Fig.1 Simplified tectonic map showing the locations of the Bashisuogong intrusion1.第四系;2.西域组;3.二叠系巴立克立克组;4.石炭系野云沟组;5.泥盆系托格买提组;6.二长辉长岩;7.石英正长岩;8.碱长花岗岩;9.矽卡岩;10.角闪岩;11.实测逆断层; 12.逆冲推覆断层;13.地质界线;14.产状;15.同位素采样位置

3　岩石地球化学特征

3.1主量元素特征

巴什索贡岩体主量元素特征见表1。

表1　巴什索贡岩体主量元素特征一览表Table 1 Major element compositions of the Bashisuogong intrusive rocks　　单位：%

辉长岩SiO2含量46.16%～53.89%为基性岩类，铝饱和指数(A/CNK)为0.5～0.86，且A/CNK＜1.1，为偏铝质花岗岩；里特曼指数(σ）为4.51～5.39，里特曼指数3.3＜σ＜9，为碱钙性系列岩石[1]。

石英正长岩及碱长花岗岩SiO2含量为60.00%～ 74.60%，属酸性岩类，铝饱和指数(A/CNK)为0.74～ 0.94，A/CNK＜1.1，为偏铝质花岗岩。里特曼指数（σ）为3.04～5.99，均3.3＜σ＜9，为碱钙性系列岩石。

在深成岩Q-A-P命名图解中（图2），辉长岩、石英正长岩及碱长花岗岩分别落入到辉长岩、石英正长岩及碱长花岗岩区，与薄片鉴定完全一致。

图2　巴什索贡岩体Q-A-P图Fig.2 Q-A-P diagram of the Bashisuogong intrusion 1a——硅英岩;1b——富石英花岗岩类;2——碱长花岗岩;3a——花岗岩(钾长花岗岩); 3b——花岗岩(二长花岗岩);4——花岗闪长岩西域组;5——英云闪长岩;6——云闪石英碱长正长岩;7——正长岩; 7'——二长闪长岩、二长辉长岩;8——石英二长岩;8'——二长岩; 9——石英二长闪长岩.石英二长辉长岩;9'——二长闪长岩、二长辉岩;10——石英闪长岩石英辉长岩、石英斜长岩; 10'——闪长岩、辉长岩、斜长岩

3.2稀土元素特征

巴什索贡岩体稀土元素特征及参数特征指数见表2。

表2　巴什索贡岩体岩稀土元素特征一览表Table 2 Rare earth element compositions of the Bashisuogong intrusive rocks　　单位：×10-6

辉长岩稀土总量∑REE为273.37～318.23，轻重稀土比值为7.33～8.11；La/Yb=11.03～16.28，值大于1，均符合轻稀土富集型，分布曲线右倾[1]，辉长岩稀土元素球粒陨石标准化分布曲线型式见图3；δEu呈正异常，δEu值为1.22～1.52，δEu＞0.7，由基性岩浆分异形成的花岗岩类，属幔源物质[2]。

石英正长岩及钾长花岗岩∑REE为218.73～ 594.17，LREE/HREE多为4.04～11.87，特征值(La/Yb)N= 3.93～7.72，值大于1，为轻稀土富集型，分布曲线呈右倾特征[1]；石英正长岩及碱长花岗岩稀土元素球粒陨石标准化分布曲线型式见图3；δEu呈负异常，特征值δEu为0.14～0.82，δEu＜0.70，主要由地壳部分熔融而形成的花岗岩，属壳源物质[2]。

图3　巴什索贡岩体稀土元素球粒陨石标准分布图Fig.3 Chondrite-normalized rare earthe element(REE) Patterns of the Bashisuosong intrusive rocks

综上，基性辉长岩与碱性石英正长岩及碱长花岗岩通过稀土元素对比，二者为轻稀土富集，重稀土亏损，辉长岩属幔源物质；石英正长岩为地壳部分熔融而形成的花岗岩，碱长花岗岩为晚期演化阶段形成的偏碱性花岗岩。

3.3微量元素特征

巴什索贡组岩体微量元素含量见表3。

表3　巴什索贡岩体微量元素特征一览表Table 3 Trace element compositions of the Bashisuogong intrusive rocks　　单位：×10-6

辉长岩微量元素曲线呈右陡倾斜，与Pearce (1982)中板内玄武岩微量元素分布型式基本一致，具Ba元素正异常、Yb元素负异常特征，其中高场强元素Nb，Ta，Zr，Hf，Th明显略亏损，大离子亲石元素K，Rb，Ba富集，属强不相容元素富集型，微量元素标准化蛛网图右倾，曲线呈“W”型（图4）。可能成因信息为富集地幔源，属熔融程度低，分离结晶程度强的残留体[1]。

石英正长岩及碱长花岗岩与洋中脊花岗岩对比，地球化学型式表现为K，Rb，Ba，Th的强烈富集，伴有Ta，Nb，Ce的富集，Zr，Hf，Yb亏损；其洋脊花岗岩标准化图与成熟大陆弧花岗岩相近，为造山后期花岗岩特征，显示板内裂谷型花岗岩特征[1]；Rb/Yb= 3.8～9.02，比值大于1，属强不相容元素富集型，微量元素标准化比值蛛网图右倾，曲线呈“W”型（图4）。

图4　巴什索贡侵入岩微量元素标准化分布图Fig.4 Primitive mantle-normalized trace element patterns of the Bashisuosong intrusive rocks

4　锆石特征及U-Pb同位数测年结果

笔者对巴什索贡岩体的辉长岩（1011AL-BS-2）及石英正长岩（1111Al-BS-1）中分别采集了同位素测年样(LA-ICP-MS)❶杨林春.新疆1∶5万阿克塔拉等五幅区调报告,2014，具体采样位置见图1。

4.1锆石特征

分析样品中辉长岩的阴极发光锆石形态呈不规则状、长条状、棱角状，为自形-半自形，震荡环带发育，均为岩浆结晶锆石（图5-a）；石英正长岩锆石阴极发光图显示有核心（图5-b），具显著震荡环带，代表岩浆成因，同时可见重熔的壳，代表混合岩化，锆石形态呈长条状、规则状。

图5　辉长岩（a）和石英正长岩锆石CL照片(b)Fig.5 CLimages diagram of the gabbro（a) and CLimages diagram of the quartz-syenite(b)

4.2 U-Pb同位数测年结果

本次样品测试采用等离子体质谱-激光探针法，在辉长岩及石英正长岩的岩浆锆石中获得U-Pb年龄值为（273.95±0.85）Ma和（268.9±1.0）Ma（表4，5，图6，7）❶杨林春.新疆1∶5万阿克塔拉等五幅区调报告,2014，时代均为中二叠世,代表巴什索贡岩体生成年龄。

表4　辉长岩1011AL-BS-2锆石LA-ICPMS测试成果表Table 4 LA-ICPMS zircon U-Pb results for the gabbro sample 1011AL-BS-2

表5　石英正长岩1111Al-BS-1锆石LA-ICPMS测试成果表Table 5 LA-ICPMS zircon U-Pb results for the quartz-syenite sample 1011AL-BS-1

图6　辉长岩锆石U-Pb年龄和谐图(左)及加权平均图(右)Fig.6 Zircon U-Pb Concordia plot and weighted mean diagram for the gabbor sample

图7　巴什索贡石英正长岩锆石U-Pb年龄谐和图(左)及加权平均图(右)Fig.7 Zircon U-Pb Concordia plot and weighted mean diagram forthe quartz-syenite sample

5　构造环境分析

巴什索贡岩体辉长岩在Zr/Zr-Y图解上投图(图8)，辉长岩绝大多数样点均落入到板内玄武岩区；石英正长岩及钾长花岗岩分别在Rb-Yb+Nb图解中投图(图9)，样点绝大多数落入到板内花岗岩中，在Rb-Yb+Ta图解中投图(图9)，样点均落入到板内花岗岩中。

图8　巴什索贡辉长岩Zr-Zr/Y图解Fig.8 Zr-Zr/Y diagram for the Bashisuogong

图9　巴什索贡石英正长岩及碱长花岗岩(Y+Nb)-Rb、(Y+Ta)-Rb图解Fig.9 (Y+Nb)-Rb、(Y+Ta)-Rb diagram for the bsshisuogong Long quartz-syenite and alkali granite

综上，基性辉长岩，酸性岩石英正长岩及钾长花岗岩在板块构造环境中投点，样点多数落入板内构造环境中，中二叠世，巴什索贡岩体的岩浆代表一种构造体制变化，具富含挥发组分和大离子亲石元素等特征,表明岩浆起源于富集型地幔，发生在碰撞事件后的张驰阶段，该期岩体构造环境为板内拉伸环境下产物，具板内裂谷特征[3,4]。

6　结论

（1）采用LA-ICPMS方法测定锆石U-Pb,辉长岩结晶年龄为（73.95±0.85）Ma、石英正长岩结晶年龄为（268.9±1.0）Ma，代表了巴什索贡岩体生成年龄。

（2）巴什索贡岩体辉长岩、石英正长岩及碱长花岗岩均属碱钙性系列岩石，具板内裂谷特征。

致谢：新疆地矿局第十一地质大队对论文的撰写给予了指导；中国地质大学(北京)研究生张东阳协助参加了部分样品测试工作；《新疆地质》编辑部的各位专家的审阅文稿并提出宝贵修改意见，在此表示感谢！

参考文献

[1]李昌年,火成岩微量元素岩石学[M].北京:中国地质大学出版社, 1992,74-79

[2]高秉璋等,花岗岩类区1∶5万区域地质填图方法指南[M].北京:中国地质大学出版社,1991,23-24.

[3]卢良兆,岩石学,地质出版社,2011.43-45，133.

[4]徐夕生，邱检查生.火成岩岩石学[M].北京:科学出版社,2013,19-20.

The Geochemical Characteristics and Geological Significance of Bashisuogong Pluton in Southwest Tianshan

Yang LinChun,Zheng QingLian,Zheng Yong,Guo X incheng
（No.11 Geological Party,Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources,Changji,Xinjiang,831100,China）

Abstract:The Bashisuogong pluton mass of Southwest Tianshan invaded in the Balikelike formation of lower Permian.The pluton is mainly composed of gabbro,quartz-syenite and alkalic feldspar granite.The analysis of the petrochemistry data shows that SiO2content of gabbro is 46.16%～53.89%，it belongs to the basic rocks,quartz syenite and alkalic feldspar granite vary form SiO2content range from 60.92% to74.6% ,it belongs to acid rocks,Sapples aluminum saturation index A / CNK <1.1, indicated the type of the rock is partial aluminous granite.Using the method of LA-ICP-MS,we obtained zircon U-Pb age of gabbro and quartz-syenite values were （273.95±0.85） Ma、(268.9±1.0)Ma,it belongs to Permian,which can be interpreted as formation age of Bashisuogong pluton, Gabbro、quartz syenite and alkali feldspar granite are alkali calcium series of rocks,they were formed in the stress relaxation phase after the collision.The tectonic environment of the pluton is the product of the intraplate extensional environment, characterized by a intraplate rift.

Key words:Southwest Tianshan;Bashisuogong pluton;Zircon U-Pb dating;Geochemical characteristics

作者简介:第一杨林春（1982-），男，云南曲靖人，2012年毕业于长安大学资源勘查专业，从事区域地质矿产调查工作

收稿日期:2015-08-04;

修订日期:2015-12-14;作者E-mail:59139322@qq.com

中图分类号:P534；P588.14

文献标识码:A

文章编号：1000-8845(2016)01-093-07

项目资助：中国地质调查局西安地质调查中心项目新疆1∶5万阿克塔拉等五幅区调(1212011120474)项目资助