新疆西南天山克其克果勒地区碱性花岗岩成因及其构造意义*

2022-09-14马方彬郗国庆任永健刘星旺王朝金冯宏业柳霞丽钱洪夫

现代矿业 2022年8期

马方彬郗国庆任永健刘星旺于汪王朝金冯宏业柳霞丽钱洪夫

（1.中化地质矿山总局化工地质调查总院；2.中化地质矿山总局地质研究院；3.中国科学院大学地球与行星科学学院）

碱性花岗岩因其特殊的成因及形成的构造环境而受到国内外地质工作者的广泛关注［1-2］。在我国新疆塔里木盆地北缘（南天山南缘）及其邻区分布有1条碱性岩带（图1），该岩带呈近NE 向延伸约1 000 km，广泛出露各类碱性及偏碱性岩类［3-4］。近年来，国内学者对塔里木盆地北缘碱性岩类的研究较多［3-5］，但南天山拜城以北地区研究程度相对较低。本研究选取西南天山黑英山乡北部克其克果勒一带碱性岩为研究对象，通过岩石学及地球化学研究，对其成因及形成的构造环境进行初步探讨，为该区后续的研究工作提供参考。

1 地质背景与岩石特征

研究区位于拜城县黑英山乡克其克果勒一带，大地构造位置上属于塔里木—华北板块内的塔里木微板块北缘南天山晚古生代造山带（图2），主要出露地层为古生界志留系伊契克巴什组（S2y）、科克铁克达坂组（S3kk）及泥盆系阿尔皮什麦布拉克组（D1a）和二叠系小提坎力克组（P1x）。区内构造主要为近东西向的卡拉苏—阿尔腾柯斯深大断裂及其次级断裂。

区内侵入岩主要分布在克其克果勒—报孜克里克上游一带，呈不规则的岩枝、岩株状侵入中志留统伊契克巴什组大理岩、片岩及碳酸熔岩中。其中，克其克果勒中上游一带主要为碱性杂岩体，总体呈NE向延伸，最大出露长度约4.5 km，最大宽度约2.5 km，总面积约为5.8 km2；岩性主要为钾长花岗岩、碱性花岗岩及碱性正长岩、云霞正长岩、霓霞岩等碱性岩类（图3）。克其克果勒以东碳酸熔岩中分布大量碱性捕掳体，大小不一，块径多为0.1～3 m，边缘皆已溶蚀，常呈椭圆形态。

碱性花岗岩为灰白色，花岗结构，块状构造，主矿物成分及含量：微斜长石约33%、钠长石约20%、石英约30%、铁纳钙闪石约10%、霓辉石3%、黑云母约1%；副矿物包括钛铁矿、榍石和磷灰石等，约占2%。

云霞正长岩为肉红色，中粒或不等粒结构，块状构造，主矿物成分及含量：微斜长石为45%～55%、霞石为15%～35%、钠长石为5%～10%、黑云母为5%～15%，一般还包括少量霓辉石、镁纳钙闪石、铁纳钙闪石和钠闪石等碱性铁镁矿物；副矿物包括磁铁矿、锆石、榍石和磷灰石等。

霓霞岩为黑色—黑绿色，细粒半自形等粒结构，块状构造，主矿物成分及含量：霓辉石为25%～65%、霞石为30%～65%；霓辉石中含透辉石及次透辉石的分子数较高，并含铁纳钙闪石、黑云母、方解石等，微斜长石和钠长石较少；副矿物为磷灰石和锆石，含量较少。

2 岩石地球化学特征

由主量元素分析结果可知，区内碱性花岗岩SiO2含量为66.32%～74.39%，在SiO2—K2O 图（图4）上，多数样品落入高钾钙碱性—钾玄质系列范围，且随着SiO2含量的增加，有向高钾区域演化的趋势。在花岗岩QAP 分类图（图5）中，岩体落入碱长花岗岩、碱长正长岩及花岗岩（二长/钾长花岗岩）区。岩石的ALK（全碱含量）为8.72%～11.01%，K/N 多为1.08～2.01，属于富钾岩系。TiO2含量为0.13%～0.77%，Al2O3含量为12.25%～13.86%，MgO 含量为0.08%～0.43%，CaO 含量为1.03%～6.43%，整体表现为高钾、高铝、低钛、低镁、低钙的特征，与典型碱性花岗岩特征相一致［2］。AR指数为3.24～5.86；NK/A（碱性指数）为0.86～1.04，A/CNK（铝饱和指数）为0.54～0.97，属于准铝质花岗岩，且在NK/A—A/CNK 相关图（图6）中，落入亚碱性到过碱性准铝质区，表现为I型花岗岩的特征。

由稀土元素配分模式图，岩体样品REE 分配模式基本相同，均为轻稀土相对富集的平缓右倾型（图7），稀土元素总量（∑REE）为（180.22～597.27）×10-6。其中，LREE/HREE 为 4.75～10.09，（La/Yb）N为 3.78～12.91，即轻、重稀土分馏较强，（La/Sm）N为3.27～6.19，（Gd/Yb）N为0.64～1.75，即轻稀土分馏程度明显高于重稀土；δEu=0.10～0.51，具显著负铕异常，可能是岩浆演化过程中长石类矿物（斜长石）发生分离结晶的结果［2，6］；铈异常不明显。

由微量元素蛛网图（图8），岩体原始地幔配分曲线基本相同或相似，富集大离子亲石元素Rb和高场强元素 Th、U、Pb 及LREE，而亏损大离子亲石元素Sr 和高场强元素Ba、Ta、Nb、Zr、Ti、P。岩体 P、Ti 等不相容元素亏损，指示岩体经历了高程度的分异演化，分离结晶矿物相主要为斜长石、磷灰石和钛铁矿等［6］。Rb含量（大于270×10-6）较高，显示了I型花岗岩的特征。

3 岩石成因

本区碱性花岗岩属于高钾钙碱性—钾玄质花岗岩，随着SiO2含量的增加，MgO、Al2O3、CaO、TiO2、TFe含量逐渐降低，在一定程度上显示了钙碱性岩浆分离结晶演化趋势。由花岗岩ACF 图（图9），区内岩体落入I型花岗岩；在SiO2—P2O5图解（图10）中，岩石多数显示I 型花岗岩演化趋势；同时，在花岗岩岩浆分异趋势图中，区内岩体也显示出正常花岗岩向强烈分异的花岗岩演化趋势（图11），这也与I型花岗岩高分异的特征相一致。在Ce/Nb-Y/Nb 图（图12）中，本区花岗岩体主要分布在地壳平均成分附近以及大洋岛屿玄武岩（OIB）与岛弧玄武岩（IAB）之间，说明其源岩可能与大陆边缘或岛弧岩浆作用有关。

4 构造意义

本区碱性花岗岩 Rb、Th 及 LREE 的富集及 Ba、Ta、Nb、Zr、Ti 的不同程度亏损，与同碰撞花岗岩的特征相一致；同时，Ta 和Nb 的亏损又是板块汇聚边缘岩浆岩固有的特征，暗示其母岩浆不可能由软流圈部分熔融直接产生，应该为地壳或壳幔混染所致，指示其岩浆的形成可能与板块俯冲密切相关。在Rb—（Yb+Nb）及Rb—（Yb+Ta）图解（图13、图14）中，区内碱性花岗岩落入同碰撞花岗岩区，只有个别样品落入板内花岗岩区，反映本区花岗岩具有由造山晚期花岗岩类演化到板内碰撞碱性花岗岩类的趋势，可能形成于造山晚期到同碰撞的构造环境。在R1—R2因子构造环境判别图解（图15）中，本区碱性岩主要落入4区，个别接近6区和3区，反映本区碱性花岗岩以造山晚期花岗岩为主，兼有碰撞后隆起和同碰撞花岗岩的特征；且Y/Nb多为1.31～2.90，大于1.2，属于Eby（1992）所划分的后造山环境。因此，本区碱性花岗岩形成的构造环境属于大陆边缘与陆—陆碰撞作用或岛弧岩浆作用有关的造山晚期—同碰撞构造环境。