新疆东准噶尔早志留世弧岩浆岩：来自姜格尔库都克石英二长闪长岩岩石地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据

黄 岗，牛广智，王新录，郭 俊，宇 峰

(陕西区域地质矿产研究院，陕西 咸阳 712000)

新疆东准噶尔早志留世弧岩浆岩：来自姜格尔库都克石英二长闪长岩岩石地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据

黄 岗，牛广智，王新录，郭 俊，宇 峰

(陕西区域地质矿产研究院，陕西 咸阳 712000)

新疆东准噶尔姜格尔库都克石英二长闪长岩体被下泥盆统卓木巴斯套组不整合覆盖，其形成时代一直缺乏精确的年代学约束。采用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年方法，获得石英二长闪长岩锆石U-Pb年龄为 (432.8±1.2) Ma，表明侵位时限为早志留世。岩石地球化学显示，石英二长闪长岩具低硅(SiO2=55.64% ～ 58.68%)、低钛(TiO2=0.54%～0.71%)、高铝(Al2O3=16.99%～18.05%)的特征，属高钾钙碱性、准铝质(A/CNK=0.85～1.00)系列，富集轻稀土元素(LREE)(LREE/HREE=2.88～3.26)和大离子亲石元素(LILE，如K、Rb、Ba和Sr)，亏损高场强元素(HFSE: Nb、Ta、Ti)及P，反映出明显的消减带岩浆岩的特征。锆石具正εHf(t)值，介于+10.8～+13.6之间，两阶段Hf模式年龄(TDM2)为726～560 Ma，大于其形成年龄，表明源区可能为新元古代晚期至早古生代早期的新生岛弧陆壳物质。结合区域地质背景，认为姜格尔库都克石英二长闪长岩可能由俯冲洋壳和沉积物的含水流体引起上覆地幔楔以新元古代晚期至早古生代早期的新生岛弧陆壳物质部分熔融形成的，代表了古亚洲洋在早志留世时期向南俯冲消减的陆缘弧岩浆产物。

石英二长闪长岩；早志留世；LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄；Hf同位素；陆缘弧；东准噶尔

0 引 言

新疆东准噶尔造山带是由古生代时期古亚洲演化过程中形成的俯冲-增生杂岩、蛇绿岩和岩浆弧等地体共同构成的典型增生型造山带[1-7]，为中亚造山带的重要组成部分，是认识与了解中亚造山带构造演化与成矿作用的关键性地区之一。该造山带以出露晚古生代地质体为主，早古生代地质体出露相对局限。大量研究资料表明，东准噶尔造山带经历了早古生代稳定大陆边缘和晚古生代活动大陆边缘两个不同地质演化阶段共同形成[8-11]，早古生代被认为是东准噶尔造山带构造演化的重要阶段，但是由于该时期的地质体被晚期强烈的地质作用所改造而保存较差，致使其研究难度增大。近年来，尽管部分研究者先后在该造山带内巴里坤、琼河坝及和尔赛地区识别出了早古生代花岗岩[12-16]，但对这些岩体的形成构造环境依然存在有形成于古亚洲洋洋盆俯冲过程中的岛弧环境[12-13]及大陆边缘弧[15-16]等不同认识。正是这些不同认识导致了对于早古生代时期古亚洲洋俯冲方向及闭合时限存在争议[4, 11, 15]，从而进一步制约了人们对古亚洲洋演化过程的认识。所以，对东准噶尔分布局限的早古生代岩浆岩开展系统研究，不仅可为揭示古生代岩浆作用与古亚洲洋的演化历史提供直接证据，同时为合理认识东准噶尔造山带构造演化提供岩浆演化证据。本文选择对东准噶尔造山带姜格尔库都克石英二长闪长岩体为研究对象，对其开展系统的锆石U-Pb年代学、Hf同位素及岩石地球化学研究，分析该岩体的形成时代及成因，旨在为东准噶尔乃至中亚造山带早古生代构造演化过程提供依据。

1 区域地质背景及岩相学特征

东准噶尔地区位于新疆准噶尔盆地的东北缘(图1a)，其北侧以额尔齐斯构造带为界与阿尔泰造山带相邻，南以卡拉麦里断裂带为界与准噶尔盆地和天山造山带毗连，主体为一套由古生代地质体构成的巨型增生混杂带[5]。该造山带内分布有两条沿北西—南东向延伸的蛇绿岩带，北侧的扎河坝—阿尔曼泰蛇绿岩带是晚寒武世—早奥陶世古亚洲洋的残片[17-20]，南侧卡拉麦里蛇绿岩的形成时代为早泥盆世[21-23]。沿乌伦古大断裂和卡拉麦里大断裂分布着具有正εNd(t)值的晚古生代花岗岩，这些岩体具有A 型花岗岩的地球化学特征，主要形成于300 Ma左右的后碰撞构造环境[24-25]。

图1 准噶尔及邻区地质简图(a，据 Xiao等[1])和东准噶尔姜格尔库都克一带地质简图(b，据陕西区域地质矿产研究院1∶25万北塔山幅、滴水泉幅修编资料)Fig.1 Simplified geological map of the Junggar terrane (after Xiao et al.[1]) and simplified geological map of Yemaquan area in eastern Junggar of northern Xinjiang(b)

研究区位于东准噶尔造山带中西部的姜格尔库都克一带(图1b)，区内出露的地层主要为泥盆系及石炭系，其中泥盆系出露广泛，下泥盆统卓木巴斯套组(D1zh)岩性以浅海相粗碎屑岩为主，夹少量安山质火山碎屑岩和碳酸盐，总体呈下部粗上部偏细，由灰绿—灰色中粗粒长石岩屑砂岩夹钙质砾砂岩组成颇为明显韵律，上部以凝灰砂岩为主，产丰富珊瑚类、腕足类、三叶虫、螺类等化石；中泥盆统乌鲁巴斯陶组(D2w)为一套海陆交互相碎屑岩，下部为黄绿色砂砾岩及韵律状砂岩，富含珊瑚化石，上部为硅质条带状粉砂岩、细砂岩夹砂砾岩，产植物化石；上泥盆统克安库都克组(D3k)为一套浅色或杂色的陆相碎屑岩，韵律性较差，下部为黄绿—黄白色条带状长石砂岩、细砂岩及硅质粉砂岩，中上部为浅黄褐色中粒长石砂岩与黄绿色细砂岩互层，产斜方薄皮等植物化石。石炭系出露下石炭统姜巴斯陶组(C1j)和上石炭统巴塔玛依内山组(C2bt)，前者为一套正常碎屑岩夹岩浆屑沉积岩建造，主要岩性为灰绿色硬砂岩、钙质砂岩、粉砂岩及砂砾岩，局部地区夹凝灰质砂岩；后者主要为一套比较稳定的陆相喷发中基性火山岩夹少量碎屑岩。下二叠统哈尔加乌组(P1h)为一套陆相火山碎屑岩夹少量中酸性熔岩，主要岩性为灰绿色、浅绿色中酸性凝灰岩、凝灰质角砾岩等。区内侵入岩分布较为广泛，以早古生代石英二长闪长岩和晚古生代花岗岩为主，前者大多数地段被泥盆纪地层不整合覆盖，而后者展布方向与区域构造线基本一致，呈北西—南东向延伸，侵入石英二长闪长岩体及泥盆—石炭纪地层之中。

图2 石英二长闪长岩野外照片及显微特征照片Fig.2 Specimen and microphotographs of the quartz monzobiorite(a)下泥盆统卓木巴斯套组与石英二长闪长岩体不整合接触关系；(b) 不整合界线附近的含石英二长闪长岩砾石粗砂岩；(c) 石英二长闪长岩野外宏观照片；(d)-(f)石英二长闪长岩显微镜下单偏光照片；Pl.斜长石；Kf.钾长石；Qz.石英；Hb.角闪石；Bi.黑云母

本次研究的姜格尔库都克岩体出露总面积约45 km2(图1b)，以岩基或岩株状产出，共由3个岩体组成，近东西延伸，并被下泥盆统卓木巴斯套组(D1zh)平缓不整合覆盖(图2(a))，局部为断层接触，在不整合面附近断续出露有石英二长闪长岩的砾石(图2(b))、砂砾岩及生物灰岩。该岩体主体岩性为中粒黑云石英二长闪长岩(图2(c))，野外未见暗色包体发育和侵入地层。岩石呈灰色，半自形粒状结构，块状构造，主要组成矿物为斜长石和角闪石，次要矿物为钾长石、石英和黑云母。其中斜长石呈半自形板柱状，聚片双晶发育，粒径为0.6～2.8 mm，含量为55%～60%；角闪石多呈半自形板状，粒径为0.6～2.8 mm，具绿—黄褐多色性，发育闪石式解理，轻微绿泥石化，含量10%～15%；钾长石呈它形板状，发育条纹结构，多为条纹长石，粒径为0.6～2.0 mm，含量约10%；石英呈它形粒状，发育微裂纹，具波状消光，粒径为0.6～1.4 mm，含量为10%～15%；黑云母呈半自形片状，均已绿泥石化、绿帘石化，片径为0.4～2.6 mm，含量约为3%(图2(d)、(e)和(f))。

2 分析方法

LA-ICP-MS锆石U-Pb定年的样品，在河北省区域地质调查研究所实验室利用标准技术对锆石进行分选和制靶。锆石的阴极发光(CL)显微照相在西北大学大陆动力学教育部重点实验室的Cameca电子探针仪器上完成，采用美国Gatan公司生产的阴极荧光谱仪进行锆石内部结构分析，分析电压为15 kV，电流为19 nA。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定由西北大学大陆动力学教育部重点实验室的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)仪完成。激光剥蚀系统是配备有193nmArF-excimer激光器的Geolas200M，分析采用激光剥蚀孔径30 μm，剥蚀深度20～40 μm，激光脉冲为10 Hz，能量为32～36 mJ，锆石的同位素组成以锆石91500为外标进行校正[26]，微量元素组成以玻璃标样NISTSRM610做外标，29Si作为内标元素进行校正[27-28]。锆石同位素数据采用GLITTER程序，年龄计算使用Isoplot(ver3.0) 完成[29]。

图3 石英二长闪长岩锆石阴极发光图像、206Pb/238U年龄及εHf(t)值Fig.3 CL images of zircons from the quartz monzobiorite sample, and its 206Pb/238U ages and εHf(t)

锆石的Lu-Hf同位素分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成，使用仪器为Nu Plasma HR(Wrexham, UK)多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICPMS)和GeoLas200M 激光剥蚀系统Neptune型，具体的分析步骤和流程见Yuan等[30]。采用176Lu/175Lu=0.026 69[31]和176Yb/172Yb=0.588 6[32]进行样品176Lu/177Hf 和176Hf/177Hf 比值同量异位干扰校正。在样品测定期间，使用标准锆石91500和GJ-1进行仪器状态监控和样品校正。91500的176Hf/177Hf 为0.282 295±0.000 029 (n=17, 2σ)，GJ-1 的176Hf/177Hf 为0.282 049±0.000 023 (n=10, 2σ)，与二者推荐值分别为0.282 307 5±0.000 058 (2σ)[33]和0.282 015±0.000 019(2σ)[34]基本吻合。计算εHf(t)时，176Lu的衰变系数为1.865×10-11a-1，球粒陨石176Hf/177Hf比值为0.282 772，176Lu/177Hf 比值为0.033 2[35]，单阶段Hf模式年龄(tDM1)计算时，亏损地幔176Hf/177Hf 和176Lu/177Hf 分别为0.283 25和0.038 4[36]，两阶段Hf模式年龄(TDM2)计算时，下地壳176Lu/177Hf 比值为0.022[37]。

岩石主量和微量元素均在核工业北京地质研究院分析测试中心完成，其中主量元素测试采用XRF法在PW2404X仪器上分析完成，分析精度优于1%，微量元素测试利用ELEMENTII 高分辨电感耦合等离子体质谱分析仪分析完成，分析精度优于5%～10%。

3 结果分析

3.1 锆石U-Pb年代学

石英二长闪长岩27颗锆石U-Pb测年数据见表1。样品中的锆石干净、透明，在形态上以长柱状和短柱状为主，锆石粒径介于80～130 μm之间。阴极发光图像分析显示(图3)，锆石绝大部分具较好的晶形，呈现岩浆结晶韵律环带，内部无残留老核，外部无变质边，表明它们为岩浆成因的锆石。27个测点显示锆石的U和Th含量分别为122×10-6～266×10-6和61×10-6～204×10-6，Th/U比值为0.43～0.82，均大于0.4，显示岩浆成因特征。

在锆石的U-Pb 谐和曲线图中(图4a)，27个数据分析点均位于U-Pb谐和线上或其附近的一个很小的区域内，表面年龄变化于430～436 Ma，其加权平均年龄为(432.8±1.2) Ma (MSWD=0.17，图4(b))，代表石英二长闪长岩的侵位时限为早志留世。

3.2 锆石Hf同位素

对石英二长闪长岩样品已获得U-Pb年龄的锆石进行Hf同位素测定，其分析结果见表2。从测试结果可以看出，样品的所有分析点均具有低176Lu/177Hf比值(绝大多数小于0.002)，表明锆石在形成以后具有较低的放射成因Hf的积累，所测定的176Hf/177Hf基本代表了其形成时体系的Hf同位素组成[33]。27个分析点的176Hf/177Hf比值为0.282 809～0.282 883，εHf(t)值10.8～13.6，平均值为12.2，两阶段Hf模式年龄 (TDM2) 为726～560 Ma，表明源区可能为新元古代晚期至早古生代早期的新生岛弧或底侵陆壳物质。

表2 姜格尔库都克石英二长闪长岩锆石Hf同位素组成

3.3 岩石地球化学

姜格尔库都克石英二长闪长岩主量元素和微量元素分析结果见表3。由表3可以看出，样品SiO2含量变化范围较小且较低，介于55.64%～58.68%之间，平均值为56.91%；TiO2含量较低(0.54%～0.71%)；富钠贫钾，Na2O含量为4.46%～4.62%，K2O含量为2.09%～2.83%，Na2O/ K2O比值为1.56～2.21，在K2O-SiO2图解(图5)上，样品全部落入高钾钙碱性系列区域内；准铝质，Al2O3含量为16.99%～18.05%，铝饱和指数(A/CNK)为0.86～0.92，在A/NK-A/CNK图解(图6)中，样品均落入准铝质区域内；MgO含量及对应的Mg#值分别为2.87%～3.43%和49.48～56.04，CaO含量较高，其值介于3.99%～5.80%之间。

图5 石英二长闪长岩K2O-SiO2图解(据Middlemost[38])Fig.5 K2O-SiO2 diagram of the quartz monzobiorite (after Middlemost[38])

图6 石英二长闪长岩A/NK-A/CNK图解(据Maniar和Piccoli[39])Fig.6 A/NK-A/CNK diagram of the quartz monzobiorite (after Maniar and Piccoli[39])

石英二长闪长岩稀土总量(∑REE)为110.66×10-6～170.34×10-6，轻重稀土元素比值(LREE/HREE)为2.88～3.26，(La/Yb)N和 (La/Sm)N分别为6.55～8.80和2.66～3.32，具轻稀土元素(LREE)富集及重稀土元素 (HREE)相对亏损的特征。在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图上(图7(a))，所有样品均具有相似的配分模式，表现为轻稀土曲线右倾而重稀土相对平坦的特点。δEu为0.77～0.93，平均值为0.90，显示微弱的铀负异常，表明原始岩浆在演化过程中经历了微弱的斜长石分离结晶作用。

原始地幔标准化的微量元素蛛网图(图7(b))显示，石英二长闪长岩样品均具有相似的配分曲线模式，总体富集大离子亲石元素(LILE，如K、Rb、Ba和Sr)，而亏损高场强元素(HFSE，如Ta、Nb和Ti)及P，总体表现出与俯冲带相关的大陆或岛弧岩浆相似的地球化学特征。样品Sr、Yb含量分别为665×10-6～854×10-6和1.78×10-6～2.53×10-6，与典型的埃达克岩明显不同。

4 讨 论

4.1 东准噶尔早古生代岩浆活动记录及构造背景

东准噶尔姜孜尔库都克石英二长闪长岩体被早泥盆世一套富含化石的碎屑岩不整合覆盖，1∶20万卡姆斯特幅将其厘定为加里东期，但缺少高精度年代学方面的约束，本次通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年方法，获得石英二长闪长岩锆石U-Pb年龄为(432.8±1.2) Ma，表明其侵位时代为早志留世，这与Xu等[15]在巴里坤塔黑尔巴斯套地区获得变形花岗岩(431.7±1.4) Ma及石英二长闪长岩(431.8±1.5) Ma锆石U-Pb年龄一致。

近年来在东准噶尔其他地区相继发现了早古生代火成岩活动的信息且均位于阿尔曼泰蛇绿混杂岩带之南，我们曾获得研究区东北的索尔巴斯塔乌一带侵入中奥陶统乌列盖组之中的石英闪长岩体锆石U-Pb年龄为 (442.5±2.5) Ma和北塔山乌拉斯台口岸一带呈构造岩块产于蛇绿混杂岩带中的变闪长岩年龄 (438.3±2.5) Ma(未发表数据)；郭丽爽等[12]也报道了伊吾县铜华岭岩体锆石U-Pb年龄为418～427 Ma；张永等[13]在蒙西斑岩铜矿床含矿花岗斑岩中发现年龄为442 Ma的一组具有较老核年龄的锆石；杜世俊等[14]获得琼河坝地区和尔赛斑岩铜矿成岩矿体中钾长花岗岩CAMECA锆石U-Pb年龄为 (429.4±6.4) Ma；Xu等[15]在巴里坤塔黑尔巴斯套地区发现了 432～454 Ma的早古生代岩浆岩；郭晓俊等[16]获得纸坊北一带侵入中晚奥陶世火山—沉积组合的荒草坡群并被晚志留世及早泥盆世地层不整合覆盖的花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为(440.6±3.7) Ma，同时徐芹芹等[41]获得该岩体中黑云母二长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄436～463 Ma。施文翔等[42]报道了老君庙东北部侵入早奥陶世变质岩中的斜长花岗岩(可能为英云闪长岩)锆石U-Pb年龄为 (468.1±5.5) Ma。

图7 石英二长闪长岩稀土元素配分曲线图 (a) 和微量元素蛛网图 (b) (球粒陨石和原始地幔标准化值据Sun和McDonough[40])Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized spidergrams of trace elements (b) of the quartz monzobiorite (after Sun and McDonough[40])

从岩石组合上，这些早古生代岩浆岩构成了阿尔曼泰蛇绿混杂岩带之南的石英闪长岩/安山岩-石英二长闪长岩/粗安岩-花岗闪长岩-二长花岗岩等以中酸性为主的岩浆演化序列。岩石地球化学特征显示，早志留世石英二长闪长岩属高钾钙碱性、准铝质的花岗岩类。在稀土元素配分曲线上表现为轻稀土富集的右倾型特征，出现弱的铕负异常。在微量元素配分曲线上富集大离子亲石元素(LILE，如K、Rb、Ba和Sr)，亏损高场强元素(HFSE: Nb、Ta、Ti)及P，表现出与俯冲有关的岛弧岩浆岩的地球化学特征。所有样品具相对较高Al2O3含量(16.99%～18.05%)及较低的TiO2含量(0.54%～0.71%)、Yb含量(1.78×10-6～2.65×10-6) 和Th/Yb比值(0.10～0.23)，指示其与俯冲带有关的岛弧环境[43]。与区域上发育中奥陶世—早志留世岩浆岩在岩石地球化学方面均表现为弧岩浆岩的特征并具相似的源区特征[11, 15-16]，在La/Yb-Sc/Ni图解(图8(a))中，所有样品均投点于大陆边缘弧区域；在Th/Yb-Ta/Yb图解(图8(b))中，所有样品均落入陆缘弧的区域内，指示其可能形成于陆缘弧的环境[44-45]。这就意味着在东准噶尔阿尔曼泰蛇绿混杂岩带之南(野马泉岛弧带)存在着由花岗岩类组成的早古生代深成侵入体及火山-沉积岩组合为代表的古火山-岩浆弧带构成的活动陆缘构造格局，同时也暗示了东准噶尔地区存在早古生代重要岩浆活动事件。东准噶尔地区碎屑锆石年代学研究也为该事件提供了年代学的依据，野马泉地区志留纪地层存在大量的约440 Ma碎屑锆石[4]，阿尔曼泰蛇绿混杂带中沉积岩块的碎屑锆石主峰值年龄为447 Ma[46]，卡拉麦里地区泥盆纪卡拉麦里组碎屑锆石主峰值年龄为450 Ma[47]。

4.2 岩石成因

图8 石英二长闪长岩La/Yb-Sc/Ni图解(a，据Bailey[44])和Th/Yb-Ta/Yb图解(b，据Pearce[45])Fig.8 La/Yb-Sc/Ni (a，after Bailey[44]) and Th/Yb-Ta/Yb (b, after Pearce[45]) diagrams of the quartz monzobiorite

图9 C/MF-A/MF图解(据Alther等[53])Fig.9 C/MF-A/MF diagram (after Alther et al.[53])

图10 Al2O3/(MgO+FeOt)-CaO/(MgO+FeOt)和Rb/Ba-Rb/Sr图解(据Sylvester[54])Fig.10 Al2O3/(MgO+FeOt)-CaO/(MgO+FeOt) and Rb/Ba-Rb/Sr diagrams (after Sylvester[54])

研究表明，弧岩浆主要由洋壳及其沉积物在俯冲过程中形成的流体或熔体交代过的上覆地幔楔发生部分熔融形成[48-50]。所有样品Zr/Nb比值(24.11～37.75) 远高于OIB 中Zr /Nb比值(5.8)，处于岛弧火山岩Zr/Nb 值(10～60)变化范围之内[51]；Hf/Ta为12.71～28.26，远大于OIB 的相应比值(Zr/Nb=5.8; Hf/Ta=2.9)，与N-MORB的比值较为接近(Zr/Nb=30; Hf/Ta=15.5)，指示其原始岩浆可能由亏损型地幔部分熔融产生[52]，与锆石具高的εHf(t)值(10.8～13.6)相吻合，与C/FM-A/FM图解(图9)和Rb/Ba-Rb/Sr图解(图10)中所有样品均落入变玄武岩的范围内一致。石英二长闪长岩Th/Nb比值为1.70～2.06，不但高于原始地幔(0.12)和EMⅡ型洋岛玄武岩(0.16)，而且还远高于陆壳的平均值(0.44)[55]，高的Th/Nb比值往往与俯冲洋壳上沉积物的熔融有关[56]。俯冲沉积物往往具有较高的Th含量和较低的Ce/Th(≈8)及Ba/Th(≈111)比值[57]。石英二长闪长岩Ce/Th比值为5.68～9.42(平均值为7.02)，Ba/Th比值为77.12～117.42(平均值为94.34)，在微量元素蛛网图上显示Th和Ce呈不同程度的富集特征，表明俯冲洋壳上的沉积物可能参与了石英二长闪长岩的成岩过程。在地幔楔中，Zr、Hf在俯冲板片析出流体中相对于板片熔体中具有更低的溶解度，而Nd和Sm在流体中具有更高的溶解度，因此可以用(Ta/La)N和(Hf/Sm)N来区分弧岩浆来源于流体交代地幔还是熔体交代地幔[58]。在(Ta/La)N-(Hf/Sm)N图解(图11)中，大部分样品投影在俯冲流体交代地幔区域内，暗示了与俯冲作用有关的消减板片的流体对地幔交代作用对其源区成分有重要贡献，而大多数样品较高的Ba/La比值(23.94～37.00)，进一步指示俯冲带流体对岩浆源区的作用强烈。上述分析表明姜格尔库都克石英二长岩可能来自俯冲洋壳和沉积物的含水流体引起上覆地幔楔物质的部分熔融形成的。

图11 (Hf/Sm)N-(Ta/La)N图解(据Fleche等[58])Fig.11 (Hf/Sm)N-(Ta/La)N diagram (after Fleche et al[58])

4.3 源区特征

对岩浆岩锆石Hf同位素的研究表明，具有低的176Hf /177Hf 以及εHf值的岩石往往指示其源区为地壳或经过地壳的混染，而具有较高的176Hf /177Hf 以及εHf值(>0)的岩石直接来自地幔或由幔源物质分异的新生壳源物质[59]。姜格尔库都克石英二长闪长岩锆石εHf(t)值(10.8～13.6)较高且变化范围小，εHf(t)位于亏损地幔演化线和球粒陨石线之间，并更靠近亏损地幔演化线，指示其源区具有亏损地幔的性质(图12)。两阶段Hf模式年龄 (TDM2) 为560～726 Ma，大于其形成年龄，可能代表了新元古代晚期至早古生代结晶基底从地幔分离的年龄。石英二长闪长岩所表现的锆石Hf同位素特征与扎河坝蛇绿岩中形成于494～498 Ma的斜长花岗岩[20]和东准噶尔早古生代花岗岩体相似[13,15-16]，暗示了早志留世石英二长闪长岩可能为以新元古代晚期至早古生代早期的新生岛弧陆壳物质的产物。同时佐证了东准噶尔可能是由新元古代至早古生代早期由亏损地幔演化来洋壳和岛弧建造组成的年轻地壳，这也印证了准噶尔东部是中亚造山带从新元古代以来形成新的陆壳和发生多期弧-陆碰撞拼贴、陆壳增生过程形成的古生代增生造山带[3-4, 16]。

图12 石英二长闪长岩t-εHf(t)图解Fig.12 The t-εHf(t) diagram for the quartz monzobiorite

4.4 构造意义

目前对于东准噶尔早古生代的岩浆活动事件或洋盆俯冲极性存在着阿尔曼泰蛇绿岩带[6, 9]或额尔齐斯[13]代表的古亚洲洋向南俯冲和卡拉麦里蛇绿岩代表的古亚洲洋向北俯冲[1-4, 60]有关的两种截然不同的认识。近年来的研究表明，位于研究区南侧的卡拉麦里蛇绿岩的形成时代为早泥盆世[21-23]，而北侧的阿尔曼泰蛇绿混杂岩带是晚寒武世—早奥陶世古亚洲洋的残片[17-20]。显然，东准噶尔地区早古生代岩浆活动事件很可能与阿尔曼泰蛇绿岩带所代表的古亚洲洋俯冲消减相关。因此，我们推测东准噶尔地区在中奥陶世—中志留世期间，以阿尔曼泰蛇绿岩带为代表的古亚洲洋向南俯冲至准噶尔地块形成岩浆弧，并可能经历了由岛弧到陆缘弧的演化过程[8, 11, 15]，而早志留世姜格尔库都克石英二长闪长岩所表现出高钾钙碱性的地球化学特征可能代表陆缘弧演化到成熟阶段的产物。中晚志留世期间，可能发生了弧陆或陆陆碰撞，区域上中—顶志留统地层与下伏奥陶纪火山-沉积地层[61]和下泥盆统地层与早古生代花岗岩之间的区域性的角度不整合[10]的接触关系应是此次构造事件在东准噶尔的具体表现。总之，东准噶尔早志留世弧岩浆岩的厘定和发现，对于认识区域构造演化具有重要的意义。

5 结 论

(1)采用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年方法，获得新疆东准噶尔姜格尔库都克石英二长闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(432.8±1.2) Ma，表明侵位时限为早志留世。

(2)姜格尔库都克石英二长闪长岩体具低硅(SiO2= 55.64%～58.68%)、低钛(TiO2=0.54%～0.71%)、高铝(Al2O3=16.99%～18.05%)的特征，属高钾钙碱性、准铝质(A/CNK=0.85～1.00)系列，富集轻稀土元素(LREE)(LREE/HREE=2.88～3.26)和大离子亲石元素(LILE，如K、Rb、Ba和Sr)，亏损高场强元素(HFSE: Nb、Ta、Ti)及P，具岛弧岩浆岩的特征。锆石具高的正εHf(t)值(10.8～13.6)，两阶段Hf模式年龄 (TDM2=560～726 Ma)大于其形成年龄，这些特征表明其可能由俯冲洋壳和沉积物的含水流体引起上覆地幔楔以新元古代晚期至早古生代早期的新生岛弧陆壳物质部分熔融形成的。

(3)东准噶尔姜孜尔库都克石英二长闪长岩为阿尔曼泰蛇绿岩带所代表的早古生代古亚洲洋在早志留世时期向南俯冲消减的陆缘弧岩浆记录。

致谢：本文在成稿过程中得到了中国地质大学(武汉)张东阳博士、西安地质矿产研究所陈隽璐研究员及陕西区域地质矿产研究院李海平教授级高级工程师的意见和建议，在此表示衷心的感谢！

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The Early Silurian Arc Magmatic Rocks of East Junggar, Xinjiang:Evidences from Geochemistry, Zircon U-Pb Age and Hf Isotopes of the Jianggeerkuduke Quartz Monzobiorite

HUANG Gang, NIU Guangzhi, WANG Xinlu, GUO Jun, YU Feng

(The Regional Institute of Shaanxi Bureau of Geological Exploration, Xianyang, Shaanxi 712000, China)

There is few high-precision geochronological data of the Jianggeerkuduke quartz monzobiorite covered in angular unconformity by the Lower Devonian Zhuomubasitao Formation, East Junggar. The LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the quartz monzobiorite is (432.8±1.2) Ma, indicating that magmas emplaced during the Early Silurian. Geochemical analyses suggest that the quartz monzobiorite has low SiO2(55.64%-58.68%), TiO2(0.54%-0.71%) and high Al2O3(16.99%-18.05%) contents. The quartz monzobiorite samples have characteristics of enrichment of LILE(K, Rb, Ba, Sr) and depletion of HFSE(Nb, Ta, Zr, Hf). These geochemical features imply a similar origin with subduction-related tectonic setting. The rocks have positiveεHf(t) (+10.8-+13.6) andTDM2ages of 726-560 Ma slightly older than their formation ages, which prove that they were products derived by the partial melting of juvenile island arc materials formed from the Late Neoproterozoic to the early stage of Early Paleozoic. Combining with the regional geological background, we propose that the Jianggeerkuduke quartz monzobiorite was formed by the partial melting of the Late Neoproterozoic to the early stage of Early Paleozoic juvenile island arc materials of the mantle wedge by hydrous fluid originated from subducted oceanic crust and sediments, which was the product of the continental marginal arc magmatic formed by the southward subduction of the Paleo-Asian oceanic crust in the Early Silurian.

quartz monzobiorite; Early Silurian; LA-ICP-MS zircon U-Pb age; Hf isotope; continental marginal arc; East Junggar

2016-03-03；改回日期：2016-10-23；责任编辑：戚开静。

中国地质调查局项目“新疆滴水泉幅(L45C003004)、北塔山牧场幅(L46C003001)1∶25万区调修测”(1212011120500)；中央返还两权价款资金项目“新疆东准噶尔卡拉麦里金矿带控矿构造调查研究及靶区优选”(Y15-1-LQ02)。

黄 岗，男，工程师，1984年出生，地质学专业，从事区域地质调查工作及造山带岩浆作用的相关研究。

Email：huangg523@163.com。

P588.121; P597.3

A

1000-8527(2016)06-1219-15