中天山巴伦台南缘一带侵入岩的确定及构造意义

屈涛，王哲，穆利修，李平，凤骏（新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆乌鲁木齐830000）



中天山巴伦台南缘一带侵入岩的确定及构造意义

屈涛，王哲，穆利修，李平，凤骏
（新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆乌鲁木齐830000）

摘要：中天山巴伦台南缘一带主要出露一套基性-中酸性侵入岩，岩石组合为片麻状闪长岩、片麻状石英闪长岩、片麻状花岗闪长岩、片麻状黑云母花岗岩。通过野外宏观地质观察、岩石学、岩石地球化学研究，结合岩石同位素定年和前人的年代学资料认为，该区侵入岩形成时代为晚奥陶—早志留世，形成构造环境是板块碰撞前活动陆缘弧环境，当时的构造应力场为NS向挤压应力阶段，岩体具强变质强变形特征，岩浆物质来源于碰撞造山前期的壳幔混源岩浆和同碰撞期的上地壳重熔改造岩浆。该区侵入岩标志着南天山洋在早古生代中晚期开始向中天山地块下俯冲聚敛。

关键词：巴伦台南缘；侵入岩；活动陆缘弧；俯冲聚敛

中天山巴伦台南缘地区侵入岩分布广泛，前人针对该区侵入岩做过很多研究。陈义兵等通过对巴伦台地区中天山南北边缘的变形花岗岩体研究指出中天山北缘洋盆闭合与碰撞造山作用的时代为早志留世[1]；赵一珏等通过研究指出巴伦台闪长岩为早志留世南天山洋北向俯冲，导致中天山古老结晶基底部分熔融形成[2]，但缺乏对该区侵入岩进行系统的研究。通过对巴伦台南缘一带侵入岩系统的地质研究，确定该区侵入岩的地质特征、成岩环境，探讨了中天山巴伦台南缘地区地史演化特征。

1　岩石学特征

巴伦台南缘一带侵入岩分布于乌瓦门蛇绿混杂岩带以北（图1），巴伦台镇南部、维宁台-希维尔东南及布然达坂南部一带。岩体空间上以面状、带状、少量呈岩枝或岩株状近EW向展布。据野外观察，该岩浆序列中岩石普遍受构造应力影响强烈，具强变形强变质。岩石构造面理清晰且垂直于区域构造应力线方向并发育褶皱、揉皱、片麻理等，岩石蚀变广泛发育，许多岩石经区域变质作用改造原岩已很难肉眼识别恢复。岩体侵位于滹沱系木扎尔特岩群及长城纪星星峡岩群第一岩段中，并被后期早泥盆世花岗闪长岩和早石炭世二长花岗岩侵入。

图1　巴伦台南缘一带侵入岩构造位置(a)及区域地质简图(b，c)Fig.1 Tectonic location(a) and regional geological map(b，c) of intrusive Rock in southern margin of Baluntai area1第四系;2.石炭系;3.泥盆系;4.志留系;5.长城系星星峡岩群;6.闪长岩;7.石英闪长岩; 8.花岗闪长岩;9.二长花岗岩;10.钾长花岗岩;11蛇绿混杂岩;12.同位素采样点

据侵入体间的接触关系、同位素年龄、岩石学、岩石地球化学等特征，进一步划分出5种岩类的侵入体，由早到晚依次为：片麻状闪长岩-片麻状石英闪长岩-片麻状花岗闪长岩-片麻状黑云母花岗岩。各类岩体的分布特征如下：①变质中细粒闪长岩（图2-a）。该类岩石在区内出露有8个侵入体，面积约28.44 km2，与长城纪星星峡岩群第一岩段呈侵入接触关系，与同序列的变质中粒斑状石英闪长岩、变质细粒黑云母花岗岩呈脉动接触，并被早石炭世二长花岗岩侵入；②变质中细粒石英闪长岩。该类岩石在区内出露有10个侵入体，面积约80.9 km2；③蚀变细粒花岗闪长岩。该类岩石在区内出露有11个侵入体，面积约68.9 km2；④蚀变中细粒黑云母花岗岩，该类岩石在区内出露有3个侵入体，面积约5.9 km2。

该区岩石多具粒状结构、块状构造、弱片麻状构造等（图2-b）。

图2　巴伦台南缘一带侵入岩薄片显微镜下照片Fig.2 The microscope photograph of the sheet of intrusive Rock in southern margin of Baluntai area(a)——2012b7-PM2-35/1青磐岩化细粒闪长岩; (b)——2012b7-DHⅥ-33/1中粒石英闪长岩

2　岩石地球化学特征

2.1主量元素

本次在巴伦台南缘一带侵入岩浆序列中采集了10件化学样品，分析结果及特征参数见表1。通过表1可看出，巴伦台南缘一带侵入岩中，9个样品主量元素SiO2含量为56.19% ～67.02%，平均62.24%，属中性岩类。全碱含量∑Na2O+ K2O介于4.66% ～6.99%，∑Na2O（30.09）＞∑K2O（27.9），Na2O/K2O平均为1.16，显示钠相对钾富集；Ca2O含量为2.81%～6.86%，平均4.62%；TiO2含量为0.57%～ 0.98%，平均0.70%，与岛弧安山岩的TiO2（平均含量0.80%）非常接近；Al2O3含量介于14.77%～16.85%,平均16.05%，A/CNK为0.854～1.096，平均0.98（＜1.0）为偏铝质；里特曼指数σ＜3.3，为1.1～2.58，属钙碱性系列。在SiO2-K2O图解上（图3），8个样品落在高钾钙碱性系列中，2个样品落在钙碱性系列中。主量元素特征显示：巴伦台南缘一带侵入岩具基性、偏铝质、高CaO、∑Na2O＞∑K2O、高钾钙碱性等特征。

表1　巴伦台南缘一带侵入岩岩石化学成分及特征参数一览表Table 1 The chemical composition and characteristic parameter of intrusive rocks in southern margin of Baluntai area table　单位：%

图3　侵入岩岩石系列SiO2-K2O图解Fig.3 Intrusive rocks SiO2-K2O series Graphic(实线数据：Peccerillo R, Taylor, S R 1976；虚线数据：Middlemost E AK.1985.)

2.2稀土元素特征

样品的稀土总量∑REE=68.25×10-6～200.97×10-6（表2），平均146.23，相对球粒陨石总量较高，属中等富集。LREE/HREE=5.63～11.21反映轻稀土富集，重稀土亏损特点，轻重稀土分馏较明显。（La/ Sm）N=4.38～7.67，（Gd/Yb）N=1.88～2.62，表明轻稀土内部分馏较为明显，重稀土内部有轻微分馏。δEu 为0.67～0.83(除样品PM34-34/1、DH2-32外)，铕具弱的负异常。在稀土元素球粒陨石标准化分布图上，表现为轻微右倾近平行的曲线簇（图4左）。

图4　侵入岩稀土元素分布图（左）和侵入岩微量元素蛛网图（右）Fig.4 Intrusive rock REE partition diagram（Left）, Intrusive rocks trace element spider diagrams（Right）（据Sun and McDnongh, 1985）

2.3微量元素特征

样品微量元素分析结果和特征值说明（表2）：巴伦台南缘一带侵入岩明显富集Rb，K等大离子亲石元素（LILE）；高场强元素（HFSE）Ta，Nb等亏损（图4右），Ti强烈亏损，说明含Ti矿物保留在俯冲板片的残留矿物中。有1个样品Rb/Sr比值高于地壳平均值（0.44），说明岩浆来源于上地壳部分熔融物，有9个样品Rb/Sr比值为0.025（地幔平均值）～0.44（地壳平均值），说明岩浆来源于俯冲洋壳板片部分熔融物。微量元素标准化蛛网图上，表现为锯齿状的分布形式，具明显的岛弧环境特征。

表2　巴伦台南缘一带侵入岩稀土元素含量及特征参数一览表Table 2 The REE content and characteristic parameters List of intrusive Rock in southern margin of Baluntai area单位：×10-6

3　时代依据

通过对巴伦台南缘一带侵入岩岩浆序列岩体进行SHRIMP锆石U-Pb测年分析（样品来源为大调查项目野外采集；测试单位为中国地质科学院地质研究所，2013年）。锆石Th/U比值为0.02～2.26，大多锆石无色透明，呈自形长柱状，晶面光洁清晰，且发育规则的韵律环带结构。锆石的晶形及阴极发光图像表明其为典型的岩浆成因锆石（图5-a，b）。锆石测试位置多选择在环带发育且没有亮边的部位进行，避开裂纹和包裹体。

图5　2012TWS-DH2-32闪长岩锆石CL图像及测点位置图（a）和2012TWSPM30-4花岗闪长岩锆石CL图像及测点位置图（b）Fig.5 2012TWS-DH2-32 Diorite zircon CL image and measuring point location map（a）and 2012TWS-PM34-18 Quartz diorite zircon CL image and measuring point location map（b）

在一致曲线图中，数据点均呈成群分布于一致曲线上（图6），206Pb/238U加权平均年龄为（441.7±2.6）Ma（n=24，MSWD=1.5）至（456.5±6.4）Ma（n=25，MSWD=1.3），表明该区侵入岩结晶年龄时限为早志留世至晚奥陶世。R2图解中（图7），几乎所有样品均落入了②区，且样品点较集中；在Y－Nb图解中（图8），样品全部落入VAG-synCOLG区。说明该区侵入岩岩浆物质来源于碰撞造山前期的壳幔混源岩浆和同碰撞期的上

4　构造环境及源区特征

4.1构造环境

巴伦台南缘一带侵入岩样品在R1-地壳重熔改造岩浆。另一方面也说明该序列岩体形成的构造环境为板块碰撞前活动陆缘弧环境[3-15]。

表3　巴伦台南缘一带侵入岩微量元素含量及特征参数一览表Table 3 The trace element content and characteristic parameters List of intrusive Rock in southern margin of Baluntai area

图6　2012TWS-DH2-32闪长岩SHRIMP法U-Pb同位素年龄谐和图（左）和2012TWS-PM30-4/1花岗闪长岩SHRIMP法U-Pb同位素年龄谐和图（右）Fig.6 2012TWS-DH2-32 Diorite SHRIMP U-Pb isotopic dating method concordant gram（left）and 2012TWSPM30-4/1 Granodiorite SHRIMP U-Pb isotopic dating method concordant gram（Right)

图7　R1-R2构造环境判别图Fig.7 R1-R2tectonic discrimination diagrams　

图8　巴伦台南缘一带侵入岩Y-Nb构造环境判别图解Fig.8 Y-Nb tectonic discrimination diagrams of intrusive Rock in southern margin of Baluntai area(Pearce J A, Harris N B W and Tindle AG.)

4.2源区特征

在K2O-Na2O图解中（图9左），及SiO2-Y判别图解中（图9右），该区侵入岩多与I型（或同熔型）花岗岩相近。

图9　花岗岩成因系列Na2O-K2O图解（左）和SiO2-Y判别图解（右）Fig.9 Granite genesis series Na2O-K2O diagram（Left）and SiO2-Y discrimination diagrams（right）(Collins W J et al,1982)

5　结论

（1）中天山巴伦台南缘一带出露的侵入岩岩石组合为片麻状闪长岩、片麻状石英闪长岩、片麻状花岗闪长岩、片麻状黑云母花岗岩，是一套高钾钙碱性岩石。

（2）该区侵入岩形成构造环境为板块俯冲碰撞之前的活动陆缘弧环境，当时的构造应力场为NS向挤压应力阶段，岩体具强变质强变形就位特征[16-24]，岩浆物质来源于碰撞造山前期的壳幔混源岩浆和同碰撞期的上地壳重熔改造岩浆。

（3）该区采集的3组侵入岩样品经SHRIMP锆石U-Pb测年分析结果显示，岩石年龄在晚奥陶世至早志留世。

综上分析，中天山巴伦台南缘一带侵入岩属典型的俯冲型钙碱性侵入岩，标志着南天山洋在中晚奥陶世开始向中天山地块下俯冲聚敛，到早志留世进一步俯冲。

巴伦台南缘一带侵入岩的识别和判别，对于探讨南天山洋与中天山微板块俯冲拼合提供了重要依据，同时对于重新认识中天山地区乃至中亚造山带古生代以来的洋陆构造演化过程具重要意义。

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The Intrusive Rocks＇Identification and Tectonic Significance of Southern Margin of Baluntai Area in Central Tianshan Mountain

Qu Tao,Wang Zhe,Mu Lixiu,Li Ping,Feng Jun
（Geological Survey Academy of Xinjiang,Urumqi,Xinjiang,830011,China）

Abstract:In southern margin of Baluntai area mainly exposed a set of basic - acidic intrusive rocks,whichis consists of gneissic diorite,gneissic quartz diorite,gneissic granodiorite,gneissic biotite granite,according to systematic macroscopic geological field observation、petrographic、geochemical studies,combined with Rock isotopic dating methods and previous chronological data,which believes that the intrusive rocks in this area is formed in the middle Ordovician—middle Silurian era,and its forming tectonic environment is active continental margin arc environment before plate collision,tectonic stress field at the time is the north-south compressional stress phase,and the features in place with strong deformation and strong Metamorphism,rock with strong.Magmatic material from the pre-collision orogenic crust-mantle mixed source magma and the crust remelting magma with collision reconstruction period.Intrusive rocks in this area represents the subduction process that the southern Tianshan ocean in the late Paleozoic began to amass under the central Tianshan Plate.

Key words:Southern margin of Baluntai area;Intrusion rock;Active continental margin arc;Subduction and Convergent

作者简介:第一屈涛（1985-），男，陕西西乡人，硕士，工程师，2010年毕业于新疆大学矿物学、岩石学、矿床学专业，主要从事区域地质勘查工作

收稿日期:2015-12-3;

修订日期:2015-12-31;作者E-mail:759650572@QQ.com

中图分类号:P534；P588.14

文献标识码:A

文章编号：1000-8845(2016)01-106-07

项目资助：地质大调查项目“新疆巴伦台1∶5万K45E006010、K45E007010、K45E007011、K45E008010、K45E008011五幅区域地质调查”（1212011140058）项目资助