阿尔金山金雁山岩体锆石U-Pb测年、岩石地球化学特征及地质意义

摘" "要：阿尔金山脉中部金雁山岩体岩石学和地球化学研究结果显示，该岩体具高钾钙碱性过铝质“S”型花岗岩特征，获得锆石U-Pb年龄（442.6±4.6） Ma，认为形成于活动大陆边缘同碰撞至碰撞后的拉张环境，为晚奥陶—早志留世红柳沟-拉配泉古大洋闭合后，敦煌陆块与阿中地块碰撞过程中，在俯冲洋壳牵引下，敦煌大陆边缘被拖至地幔中发生熔融。

关键词：阿尔金；金燕山；侵入岩；碰撞造山；早古生代

北阿尔金地处青藏高原北部，北接塔里木地块南缘，南与柴达木盆地相邻，区域构造上处于阿尔金走滑断裂北段与阿尔金北缘断裂夹持区域。近年来，北阿尔金地区蛇绿岩、高压变质岩、火山岩、花岗岩的研究引起许多学者关注[1-6]。代表原特提斯洋盆遗迹的红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩年代学证据表明，该洋盆存在于新元古代早期—中奥陶世（750～460 Ma）[7-9]；红柳泉一带发育的榴辉岩（513±5 Ma）、蓝片岩（497±10 Ma）等高压变质岩[10]，暗示本区在早古生代发生过深俯冲作用。北阿尔金地区广泛出露早古生代与俯冲有关的弧型花岗岩，年代学研究将俯冲时间大致限定在514～460 Ma[11-15]。目前关于原特斯洋闭合发生陆陆碰撞的时限认识存在分歧。有学者通过对巴什考供地区“S”型花岗岩的研究，认为北阿尔金地区在450～430 Ma可能为同碰撞-后碰撞环境[13、16]；也有学者通过对北阿尔金红柳沟一带埃达克质花岗岩的研究，认为挤压环境向伸展环境的转变可能发生在425～422 Ma[15]；戚学祥等通过对红柳沟-拉配泉构造带西段喀孜萨依花岗岩的研究，认为同碰撞应发生在405 Ma[12]。本文通过对红柳沟-拉配泉蛇绿混杂带南侧金雁山岩体岩石学、地球化学及年代学研究，探讨原特提斯洋向南俯冲的地质过程及发生陆陆碰撞的时限，为重构北阿尔金地区早古生代地壳演化提供新的约束条件。

1" 区域地质背景

北阿尔金地区自北向南可划分为阿尔金陆核、红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带和阿中地块3个构造单元（图1）[17]。

阿尔金陆核 为北阿尔金前寒武纪基底隆起带主体，以出露新太古—古元古代变质岩系为主，其余多被中—新生代地层所覆盖。主体为米兰岩群，下部自下而上为黑云二长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、麻粒岩等；上部为黑云斜长片麻岩、绿泥斜长片岩、长英质混合岩化二长片麻岩。其中发育2.8 Ga的高钾花岗岩、2.35 Ga的“A”型花岗岩、1.87 Ga的石英正长岩、0.89 Ga的基性脉岩及早古生代的弧岩浆[9，18，19]。该地区形成时代最早的岩石为阿克塔什片麻岩（3.72 Ga），可能与俯冲增生楔中的古弧（proto-arc）相关[21]。

红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带 向东与北祁连蛇绿混杂岩带相接，向西经中—新生代覆盖区后接柯岗-库地-普鲁-祁曼于特蛇绿混杂岩带，是华北-塔里木地块与秦祁昆造山系间的重要对接带，主要由蛇绿岩、具复理石特征的深海-半深海碎屑岩、碳酸盐岩、变质岩和花岗岩组成。蛇绿岩主要由玄武岩、枕状玄武岩、细碧岩、凝灰岩、硅质岩及大量基性、超基性岩或岩墙组成，其中玄武岩具有过渡型洋中脊玄武岩性质，与洋岛玄武岩共生[4、8、22-23]。该蛇绿混杂带中发育HP/LT变质岩，呈构造岩片分布在北阿尔金俯冲增生杂岩中[10]；岩石年代学研究表明，该洋盆形成于新元古代早期—中奥陶世750～460 Ma[7-9]。

阿中地块 为前寒武纪中央隆起带。出露最老地层为阿尔金岩群高角闪岩相-低角闪岩相变质岩系，层状无序，呈大小不等的构造岩片，组成阿尔金造山带结晶基底，时代为3.6～2.4 Ga。阿中地块中—新元古代岩浆活动强烈，瓦石峡-淡水泉一带中元古代早期黑云二长-正长花岗岩，属俯冲期岩浆活动产物；青白口纪花岗闪长岩-二长花岗岩，可能属碰撞期-后碰撞期产物；不整合于地块边缘之上的奥陶系碳酸盐岩台地相沉积，主要由泥晶灰岩、砂质灰岩、白云岩、碎屑岩等组成，属罗丁尼亚超大陆汇聚的反映。阿中地块还发育有大量早古生代俯冲-碰撞型花岗岩体（491～380 Ma）。

2" 金雁山岩体特征

该岩体分布在阿中地块北部，红柳沟-拉配泉蛇绿混杂岩带南侧，沿金雁山一带出露一套由石英闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩构成的岩体。郝杰将该套侵入岩统称为金雁山岩浆岩系[24]。

研究区内早志留世侵入岩分布在木孜萨依至阔什布拉克西南一线，由石英闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩-二长花岗岩-正长花岗岩组成。该各体呈多期复式岩体，以岩基、岩株状产出，局部呈岩脉状产出，岩体侵入长城系巴什库尔干岩群变质砂岩中（图3-a，b），局部见渐—中新统乌恰群不整合在该系列侵入岩之上。二长花岗岩、花岗闪长岩多呈涌动侵入于花岗岩中，正长花岗岩呈脉动式侵入于花岗闪长岩中（图3-c）。岩石粒度随岩性演化由细-粗-细变化，似斑状花岗闪长岩中局部见有闪长质残留体和钾长石斑晶（图3-d，e），二长花岗岩中斜长石斑晶局部定向排列（图3-f）。

3" 岩石学特征

花岗岩呈青灰、灰白色，半自形粒状结构，块状构造。主要矿物组成为斜长石（An=33-45，25%～35%）、钾长石（20%～40%）、石英（20%～25%）、角闪石（10%～15%）和黑云母（5%～10%）（图4-a），主要副矿物为榍石、磁铁矿、磷灰石和锆石等。钾长花岗岩和二长花岗岩中钾长石明显增多（图4-b，c），粒度变细。花岗闪长岩发育高岭土化，见有少量褐铁矿、锆石、磷灰石等（图4-d）。

4" 岩石地球化学特征

4.1" 主量元素

早志留世侵入岩岩石化学成分及特征参数见表11。该系列样品根据岩石化学进行分类，在深成岩R1-R2分类命名图解中（图5），多数样品落入正长花岗岩和二长花岗岩中，个别落入花岗闪长岩中。该岩体SiO2含量60.89%～75.25%，平均71.12%，具较高的Al2O3 （12.65%～20.13%），平均14.52%，较低MgO （0.20%～1.44%），平均0.65%，较低的TiO2 （0.10%～0.73%），平均0.38%。从图6中可看出，样品多落入亚碱性系列区域。在F-A-M图解中（图7），样品多投入钙碱性系列。里特曼指数（σ）为0.99～3.27，平均2.46，总体显示该系列为钙碱性花岗岩系列。样品A/CNK＞1，A/NK＞1，从图8中可看出，样品多落入过铝质系列区域，总体显示过铝质花岗岩特征。在K2O-SiO2图解中（图9），样品均落入高钾系列。从图10中可看出，样品均落入“S”型花岗岩区。综上所述，该系列岩体特征与高钾钙碱性过铝质“S”型花岗岩特征相似。

4.2" 稀土、微量元素

早志留世侵入岩稀土、微量元素含量及特征参数见表2、表3。

4.2.1" 稀土元素特征

早志留世侵入岩∑REE值为64.49×10-6～340.24×10-6，平均236.22×10-6；LREE/HREE值为4.94～14.70，平均10.78；δEu值为0.19～0.55，平均0.42；（La/Yb）N值为3.53～20.75，平均13.08；Eu/Sm值为0.06～0.17，平均0.13；La/Sm值为5.12～9.20，平均6.69。稀土总量中等，但丰度变化较大，铕弱亏损，具右倾型“平坦”型稀土配分曲线（图11），轻稀土分馏作用强，重稀土分馏作用弱，该系列样品稀土配分型式与地壳重熔型花岗岩稀土特征相似。

4.2.2" 微量元素特征

早志留世侵入岩（Rb/Yb）N值为51.53～286.82，平均117.72；Sr*值0.09～0.22，平均0.15；Nb*值0.05～4.75，平均0.84；P*0.16～3.79，平均0.67；Ti*值0.10～0.24，平均0.14。微量元素总体含量相对较高，明显高于原始地幔。大离子亲石元素Ba，Sr，非活动性元素Nb，P及过渡元素Ti均显示不同程度亏损。从图12可看出，微量元素总体右倾，特征与Poli等定义的造山花岗岩正常大陆弧花岗岩微量元素特征一致。该岩体微量元素中Nb显示负异常，反映该系列样品具大陆壳特征，产出环境可能为大陆边缘弧。

5" 时代讨论

早志留世侵入岩侵入于长城系巴什库尔干岩群中。在阴极发光、透射光和单偏光下，对8号花岗闪长岩岩体样品、20号二长花岗岩岩体样品、16号花岗岩岩体样品、12号花岗闪长岩岩体样品的锆石照相（图13，14，15，16），锆石呈柱状自形晶，大部分锆石为单一成因的无核锆石，环带发育较好，部分锆石具核-边结构，核部为混圆状-次棱角状的残留锆石，边缘发育有振荡环带的结晶锆石，显示岩浆锆石特征。

锆石U-Pb同位素测年分析结果显示，8号花岗闪长岩岩体（图17）、20号二长花岗岩岩体（图18）、16号花岗岩岩体及12号花岗闪长岩岩体（图19，20）206Pb/238U加权平均年龄分别为（440.9±5.3） Ma、（442.6±4.6） Ma、（440.1±6.6） Ma和（452.4±8.8） Ma。综上所述，认为该岩体的形成时代为早志留世。

6" 构造环境及成因类型讨论

该系列岩体主量元素分析值显示具有富硅、高碱、富钾等特征，显示为“S”型花岗岩特征。推测在晚奥陶—早志留世，红柳沟-拉配泉古大洋消失；敦煌陆块与阿尔金地块碰撞，在俯冲洋壳牵引下，敦煌大陆边缘被拖至地幔之中发生基性岩浆和变质陆壳熔融再生形成“S”型花岗岩；该区域“S”型花岗岩与阿尔金西段构造造山带在早古生代塔里木和柴达木板块汇聚碰撞发育广泛的加里东期造山型花岗岩类似[25]。

在R1-R2构造环境判别图解上（图21），该系列样品多落入6区（同碰撞期）。在花岗岩别Rb-Y+Nb构造环境判图解上（图22），样品多投在板内花岗岩（WPG）与同碰撞花岗岩（COLG）过渡区域；在Rb/30-Hf-Ta×3图解上（图23），样品多落入碰撞晚期-碰撞后花岗岩区，少量样品落入同碰撞花岗岩区，反映出金雁山侵入岩产出环境为活动大陆边缘同碰撞至碰撞后的拉张环境。

7" 结论

（1） 金雁山早志留世侵入岩SiO2含量60.89%～75.25%，平均71.12%，总体显示为高钾钙碱性过铝质“S”型花岗岩；稀土配分型式与地壳重熔型花岗岩特征相似；微量元素反映其产出环境为大陆边缘弧。

（2） 在晚奥陶—早志留世，古大洋消减闭合，敦煌陆块与阿尔金地块碰撞，形成金雁山碰撞造山带。在陆-陆碰撞过程中，在俯冲洋壳牵引下，敦煌大陆边缘被拖至地幔中发生基性岩浆变质陆壳熔融再生。调查区内直接物质记录为早志留世二长花岗岩（（442.6±4.6） Ma）等，主量元素及微量元素地球化学特征显示其形成于活动大陆边缘同碰撞至碰撞后的拉张环境，即金雁山碰撞造山带。

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Zircon U-Pb Dating， Rock Geochemical Characteristics and Its Geological

Significance of the Jinyanshan Pluton in the Altun Mountains

Ban Jianyong， Li Jia， Ran Qiucheng， Cao Fugen， Li Kaiqiang

（The First Regional Geological Survey Brigade of the Bureau of Geological and Mineral

Exploration and Development of Xinjiang，Urumqi，Xinjiang，830011，China）

Abstract： The petrological and geochemical research results of the Jinyanshan rock mass in the central Altun Mountains show that the rock mass has the characteristics of a high potassium calcium alkaline peraluminous “S” type granite， and a zircon U-Pb age of （442.6 ± 4.6） Ma is obtained. It is believed that it was formed in a extensional environment from the active continental margin and collision to the collision after the closure of the Late Ordovician Early Silurian Hongliugou Lapaiquan ancient ocean. During the collision process between the Dunhuang block and the Azhong block， under the traction of the subducting oceanic crust， the Dunhuang continental margin was dragged into the mantle and melted.

Key words： Altun;Jinyan Mountain; Intrusive rock; Collisional mountain building; Early Paleozoic Era