新疆博格达山中段大有沟一带辉绿岩地球化学、锆石U-Pb年龄及地质意义

田忠锋

（新疆维吾尔地质矿产研究所,新疆乌鲁木齐830000)

博格达山一带广泛分布辉绿岩岩床及少量的闪长岩—花岗闪长岩和正长花岗岩岩株，大多数侵位于上石炭统。辉绿岩主要为顺岩层，呈岩床状侵位产出，广泛分布于博格达山脉。研究区位于博格达山中段，辉绿岩发育比较典型。笔者于2014～2017年通过开展“新疆东天山吉木萨尔县城南一带1∶5万区域地质矿产调查”，获得较详实辉绿岩地质资料，运用高精度激光等离子质谱对辉绿岩进行精确定年及岩石地球化学研究，为进一步了解该带辉绿岩特征、成因及形成地质环境提供依据。

1 地质概况

大有沟一带位于博格达山中段，区内出露的地层主要为石炭系柳树沟组和祁家沟组，主要为浅海相火山—火山碎屑—陆源碎屑岩建造；二叠系石人子沟组和塔什库拉组，为一套浅海相陆源碎屑岩建造。

研究区内辉绿岩主要分布于柳树沟组、祁家沟组及石人沟组中，多为顺层侵位的岩床，产状与上下岩层近于平行，局部可见切层现象。岩体产出形态受构造控制明显。辉绿岩单层厚1～300余米，个别达700m，延长数十至数千米，最长达8km。辉绿岩为热侵入，岩体上下接触面均有几十厘米至数米厚的蚀变岩带，主要见有褐铁矿化、硅化。

2 岩石学特征

研究区内辉绿岩为深灰绿色，辉绿结构、嵌晶含长结构、辉长辉绿结构（少量），块状构造。由斜长石、普通辉石及少量副矿物组成，个别含橄榄石。斜长石含量50%～75%，半自形板状，粒径(0.2mm×0.1mm）～（4.0mm×1.6mm)，聚片双晶发育，普遍中轻度高岭土化、隐晶帘石化、绿泥石化、葡萄石化，杂乱分布；辉石含量30%～45%，他形柱状，少量呈半自形柱状、粒状，粒径0.5～4.4mm，淡黄绿色、淡黄褐绿色，具辉石式解理，阳起石化、绿泥石化、葡萄石化，大部分分布于斜长石组成的双晶格架中，形成辉绿结构，部分较大颗粒内嵌有斜长石，形成嵌晶含长结构；橄榄石个别岩体出现，含量5%～10%，粒状，粒径0.3～2.4mm，具蛇纹石化、葡萄石化；副矿物微量，主要有磁铁矿、钛铁矿、磷灰石等。

3 岩石地球化学特征

3.1 主量元素特征

进行岩石地球化学分析8个样品采自不同的实测剖面，其主量元素分析结果见表1。SiO245.83%～48.6%，均值为47.82%，属基性侵入岩系列，Al2O314.59%～17.1%，MgO 7.03%～11.88%，K2O 0.21%～0.65%，P2O50.03%～0.24%，属于低硅、高铝、高镁、低钾、低磷类型，显示幔源特征。

辉绿岩里特曼指数1.14～5.3之间，其中富集CaO、Al2O3、MgO、FeO，相对贫碱ω[（K2O+Na2O）]小于5%，岩石中Na2O远大于K2O，Na2O/K2O为2.6～14.5，标准矿物计算中出现大量的透辉石、紫苏辉石，同时又有少量的铬铁矿，而石英矿物含量极低。TAS投图（图1），8个样品均位于碱性辉长岩与亚碱性辉长岩过渡区域，镁SiO2-TFeO/MgO图解中（图2）集中分布在拉斑玄武岩系列区域。综上所述，认为该区域内出露的辉绿岩属于钙碱性与碱性2个系列，即亚碱性系列。

表1 辉绿岩主量元素分析结果（10-2）

图1 TAS图

3.2 稀土元素特征

大有沟一带辉绿岩稀土元素含量见表2，稀土总量ΣREE变化范围(11.61～63.87）×10-6,平均值为39.80×10-6，LREE/HREE比值变化于2.55～3.99之间，平均2.93，轻稀土弱富集。(La/Yb)N变化范围为1.66～3.61，平均值为2.05，轻、重稀土适度分馏，相对富集轻稀土元素，在球粒陨石标准化配分型式图（图3）上，呈平缓的右倾曲线簇，显示铕峰，曲线间平行度好。δEu为1.0～1.87，均值为1.32，说明异常不明显，岩浆分离结晶作用不明显。综上所述，本区域出露的辉绿岩具低的稀土总量、分异不强、铕正异常特征。

图2 SiO2-TFeO/MgO图

表2 辉绿岩稀土元素表（10-6）

表3 辉绿岩微量元素表（10-6）

图3 稀土元素球粒陨石标准化配分型式图

3.3 微量元素特征

大有沟一带辉绿岩微量元素含量见表3，在原始地幔标准化的微量元素蛛网图（图4）中可知，研究区辉绿岩中不相容元素Rb、K、Ba、Th较为活跃，强富集，形成峰值；Nb、Ta、Zr、P、H f、T i等高场强元素呈现出不同的分异特征，Nb、Zr、H f相对富集，形成波峰，Ta、P、T i形成波谷，显示相对亏损，Sr元素显示峰值，总体来看，轻稀土、重稀土均基本不亏损，接近MORB，与区域内祁家沟亚旋回玄武岩微量元素特征基本一致，表明研究区辉绿岩与晚石炭世玄武岩为同源岩浆产物。

辉绿岩Rb含量（3.89～14.2）×10-6、Sr含量（232～479）×10-6，属于高锶低铷类型。在RbSr—地壳厚度蛛网图上，基本落在地壳厚度20km线上下，与研究区晚石炭世火山岩分布基本一致。

4 辉绿岩时代

研究区辉绿岩侵入晚石炭世柳树沟组、祁家沟组及早石炭世石人沟组地层内，中二叠世塔什库拉组及之后地层内未侵入，最新侵入地层为早二叠世石人沟组，因此，推测研究区辉绿岩时代应为早二叠世。

本次地质调查辉绿岩采集锆石U-Pb同位素测试样1件，获得同位素年龄（307.4±3.2）M a（图5）。

图4 微量元素MORB标准化配分型式图

图5 大有沟一带辉绿岩锆石U-Pb法同位素年龄谐和图

在同一构造带的西部鄯善柯柯亚一带细粒辉长岩获得锆石U-Pb法同位素年龄（298.5±8.9）Ma、（300.2±8.2）Ma、（301.7±7.4）Ma数值（新疆地矿局第一地质大队2008），岩体时代置于晚石炭世。

综上所述，研究区辉绿岩脉的地质时代置于晚石炭世晚期—早二叠世早期较为合理。

5 结论

（1）大有沟一带辉绿岩锆石U-Pb同位素年龄为（307.4±3.2）Ma，结合研究区内辉绿岩与地层侵入关系，将区内辉绿岩时代定为晚石炭世晚期—早二叠世早期较为合理。

（2）大有沟一带辉绿岩属于亚碱性系列，具有低硅、高铝、高镁、低钾、低磷的特征，不相容元素(Rb、K、Ba、Th)强富集和高场强元素(Nb、Zr、Hf)弱富集，稀土总量较低，铕正异常明显，Ta、P和Ti具负异常等特征，显示岩浆发生了较强的分异作用。

[1]高景刚，李文渊，等.新疆博格达东缘色皮口一带辉绿岩地球化学、锆石U-Pb年龄及地质意义[J].新疆地质，2013，31（2）：117-123.

[2]陈邦学，朱志新，等.新疆博格达东段阿克铁克协山地区辉绿岩岩石地球化学特征及其SHRIMPU-Pb测年意义[J].西北地质，2015，48（3）：1-11.

[3]梁婷，郭新成，等.博格达山东段石炭纪火山岩地球化学及构造属性[J].新疆地质，2011，29（3）：289-295.

[4]初建朋，李勇，等.东天山博格达地层小区石炭纪地层研究进展[J].西北地质，2016，49（2）：229-236

[5]周济元，茅燕石，等.东天山古大陆边缘火山地质[M].成都：成都科技大学出版社，1994：1-280.

[6]陈邦学，穆利修，等.新疆博格达山侵入岩地质特征及构造意义[J].西部探矿工程，2014，26（5）：166-170.

[7]靳刘圆，刘伟，等.博格达三个山地区基性岩墙U-Pb年龄、地球化学特征及地质意义[J].新疆地质，2014，32（3）：316-321.

[8]欧阳征健，周鼎武，等.博格达山白杨河地区中基性岩墙地球化学特征及其地质意义[J].大地构造与成矿学，2007，30（4）：495-503.