中天山巴倫臺南緣一帶侵入巖的確定及構造意義

屈濤，王哲，穆利修，李平，鳳駿（新疆維吾爾自治區地質調查院，新疆烏魯木齊830000）

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中天山巴倫臺南緣一帶侵入巖的確定及構造意義

屈濤，王哲，穆利修，李平，鳳駿
（新疆維吾爾自治區地質調查院，新疆烏魯木齊830000）

摘要：中天山巴倫臺南緣一帶主要出露一套基性-中酸性侵入巖，巖石組合為片麻狀閃長巖、片麻狀石英閃長巖、片麻狀花崗閃長巖、片麻狀黑云母花崗巖。通過野外宏觀地質觀察、巖石學、巖石地球化學研究，結合巖石同位素定年和前人的年代學資料認為，該區侵入巖形成時代為晚奧陶—早志留世，形成構造環境是板塊碰撞前活動陸緣弧環境，當時的構造應力場為NS向擠壓應力階段，巖體具強變質強變形特征，巖漿物質來源于碰撞造山前期的殼幔混源巖漿和同碰撞期的上地殼重熔改造巖漿。該區侵入巖標志著南天山洋在早古生代中晚期開始向中天山地塊下俯沖聚斂。

關鍵詞：巴倫臺南緣；侵入巖；活動陸緣弧；俯沖聚斂

中天山巴倫臺南緣地區侵入巖分布廣泛，前人針對該區侵入巖做過很多研究。陳義兵等通過對巴倫臺地區中天山南北邊緣的變形花崗巖體研究指出中天山北緣洋盆閉合與碰撞造山作用的時代為早志留世[1]；趙一玨等通過研究指出巴倫臺閃長巖為早志留世南天山洋北向俯沖，導致中天山古老結晶基底部分熔融形成[2]，但缺乏對該區侵入巖進行系統的研究。通過對巴倫臺南緣一帶侵入巖系統的地質研究，確定該區侵入巖的地質特征、成巖環境，探討了中天山巴倫臺南緣地區地史演化特征。

1　巖石學特征

巴倫臺南緣一帶侵入巖分布于烏瓦門蛇綠混雜巖帶以北（圖1），巴倫臺鎮南部、維寧臺-希維爾東南及布然達坂南部一帶。巖體空間上以面狀、帶狀、少量呈巖枝或巖株狀近EW向展布。據野外觀察，該巖漿序列中巖石普遍受構造應力影響強烈，具強變形強變質。巖石構造面理清晰且垂直于區域構造應力線方向并發育褶皺、揉皺、片麻理等，巖石蝕變廣泛發育，許多巖石經區域變質作用改造原巖已很難肉眼識別恢復。巖體侵位于滹沱系木扎爾特巖群及長城紀星星峽巖群第一巖段中，并被后期早泥盆世花崗閃長巖和早石炭世二長花崗巖侵入。

圖1　巴倫臺南緣一帶侵入巖構造位置(a)及區域地質簡圖(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.長城系星星峽巖群;6.閃長巖;7.石英閃長巖; 8.花崗閃長巖;9.二長花崗巖;10.鉀長花崗巖;11蛇綠混雜巖;12.同位素采樣點

據侵入體間的接觸關系、同位素年齡、巖石學、巖石地球化學等特征，進一步劃分出5種巖類的侵入體，由早到晚依次為：片麻狀閃長巖-片麻狀石英閃長巖-片麻狀花崗閃長巖-片麻狀黑云母花崗巖。各類巖體的分布特征如下：①變質中細粒閃長巖（圖2-a）。該類巖石在區內出露有8個侵入體，面積約28.44 km2，與長城紀星星峽巖群第一巖段呈侵入接觸關系，與同序列的變質中粒斑狀石英閃長巖、變質細粒黑云母花崗巖呈脈動接觸，并被早石炭世二長花崗巖侵入；②變質中細粒石英閃長巖。該類巖石在區內出露有10個侵入體，面積約80.9 km2；③蝕變細粒花崗閃長巖。該類巖石在區內出露有11個侵入體，面積約68.9 km2；④蝕變中細粒黑云母花崗巖，該類巖石在區內出露有3個侵入體，面積約5.9 km2。

該區巖石多具粒狀結構、塊狀構造、弱片麻狀構造等（圖2-b）。

圖2　巴倫臺南緣一帶侵入巖薄片顯微鏡下照片Fig.2 The microscope photograph of the sheet of intrusive Rock in southern margin of Baluntai area(a)——2012b7-PM2-35/1青磐巖化細粒閃長巖; (b)——2012b7-DHⅥ-33/1中粒石英閃長巖

2　巖石地球化學特征

2.1主量元素

本次在巴倫臺南緣一帶侵入巖漿序列中采集了10件化學樣品，分析結果及特征參數見表1。通過表1可看出，巴倫臺南緣一帶侵入巖中，9個樣品主量元素SiO2含量為56.19% ～67.02%，平均62.24%，屬中性巖類。全堿含量∑Na2O+ K2O介于4.66% ～6.99%，∑Na2O（30.09）＞∑K2O（27.9），Na2O/K2O平均為1.16，顯示鈉相對鉀富集；Ca2O含量為2.81%～6.86%，平均4.62%；TiO2含量為0.57%～ 0.98%，平均0.70%，與島弧安山巖的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為0.854～1.096，平均0.98（＜1.0）為偏鋁質；里特曼指數σ＜3.3，為1.1～2.58，屬鈣堿性系列。在SiO2-K2O圖解上（圖3），8個樣品落在高鉀鈣堿性系列中，2個樣品落在鈣堿性系列中。主量元素特征顯示：巴倫臺南緣一帶侵入巖具基性、偏鋁質、高CaO、∑Na2O＞∑K2O、高鉀鈣堿性等特征。

表1　巴倫臺南緣一帶侵入巖巖石化學成分及特征參數一覽表Table 1 The chemical composition and characteristic parameter of intrusive rocks in southern margin of Baluntai area table　單位：%

圖3　侵入巖巖石系列SiO2-K2O圖解Fig.3 Intrusive rocks SiO2-K2O series Graphic(實線數據：Peccerillo R, Taylor, S R 1976；虛線數據：Middlemost E AK.1985.)

2.2稀土元素特征

樣品的稀土總量∑REE=68.25×10-6～200.97×10-6（表2），平均146.23，相對球粒隕石總量較高，屬中等富集。LREE/HREE=5.63～11.21反映輕稀土富集，重稀土虧損特點，輕重稀土分餾較明顯。（La/ Sm）N=4.38～7.67，（Gd/Yb）N=1.88～2.62，表明輕稀土內部分餾較為明顯，重稀土內部有輕微分餾。δEu 為0.67～0.83(除樣品PM34-34/1、DH2-32外)，銪具弱的負異常。在稀土元素球粒隕石標準化分布圖上，表現為輕微右傾近平行的曲線簇（圖4左）。

圖4　侵入巖稀土元素分布圖（左）和侵入巖微量元素蛛網圖（右）Fig.4 Intrusive rock REE partition diagram（Left）, Intrusive rocks trace element spider diagrams（Right）（據Sun and McDnongh, 1985）

2.3微量元素特征

樣品微量元素分析結果和特征值說明（表2）：巴倫臺南緣一帶侵入巖明顯富集Rb，K等大離子親石元素（LILE）；高場強元素（HFSE）Ta，Nb等虧損（圖4右），Ti強烈虧損，說明含Ti礦物保留在俯沖板片的殘留礦物中。有1個樣品Rb/Sr比值高于地殼平均值（0.44），說明巖漿來源于上地殼部分熔融物，有9個樣品Rb/Sr比值為0.025（地幔平均值）～0.44（地殼平均值），說明巖漿來源于俯沖洋殼板片部分熔融物。微量元素標準化蛛網圖上，表現為鋸齒狀的分布形式，具明顯的島弧環境特征。

表2　巴倫臺南緣一帶侵入巖稀土元素含量及特征參數一覽表Table 2 The REE content and characteristic parameters List of intrusive Rock in southern margin of Baluntai area單位：×10-6

3　時代依據

通過對巴倫臺南緣一帶侵入巖巖漿序列巖體進行SHRIMP鋯石U-Pb測年分析（樣品來源為大調查項目野外采集；測試單位為中國地質科學院地質研究所，2013年）。鋯石Th/U比值為0.02～2.26，大多鋯石無色透明，呈自形長柱狀，晶面光潔清晰，且發育規則的韻律環帶結構。鋯石的晶形及陰極發光圖像表明其為典型的巖漿成因鋯石（圖5-a，b）。鋯石測試位置多選擇在環帶發育且沒有亮邊的部位進行，避開裂紋和包裹體。

圖5　2012TWS-DH2-32閃長巖鋯石CL圖像及測點位置圖（a）和2012TWSPM30-4花崗閃長巖鋯石CL圖像及測點位置圖（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）

在一致曲線圖中，數據點均呈成群分布于一致曲線上（圖6），206Pb/238U加權平均年齡為（441.7±2.6）Ma（n=24，MSWD=1.5）至（456.5±6.4）Ma（n=25，MSWD=1.3），表明該區侵入巖結晶年齡時限為早志留世至晚奧陶世。R2圖解中（圖7），幾乎所有樣品均落入了②區，且樣品點較集中；在Y－Nb圖解中（圖8），樣品全部落入VAG-synCOLG區。說明該區侵入巖巖漿物質來源于碰撞造山前期的殼幔混源巖漿和同碰撞期的上

4　構造環境及源區特征

4.1構造環境

巴倫臺南緣一帶侵入巖樣品在R1-地殼重熔改造巖漿。另一方面也說明該序列巖體形成的構造環境為板塊碰撞前活動陸緣弧環境[3-15]。

表3　巴倫臺南緣一帶侵入巖微量元素含量及特征參數一覽表Table 3 The trace element content and characteristic parameters List of intrusive Rock in southern margin of Baluntai area

圖6　2012TWS-DH2-32閃長巖SHRIMP法U-Pb同位素年齡諧和圖（左）和2012TWS-PM30-4/1花崗閃長巖SHRIMP法U-Pb同位素年齡諧和圖（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)

圖7　R1-R2構造環境判別圖Fig.7 R1-R2tectonic discrimination diagrams　

圖8　巴倫臺南緣一帶侵入巖Y-Nb構造環境判別圖解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源區特征

在K2O-Na2O圖解中（圖9左），及SiO2-Y判別圖解中（圖9右），該區侵入巖多與I型（或同熔型）花崗巖相近。

圖9　花崗巖成因系列Na2O-K2O圖解（左）和SiO2-Y判別圖解（右）Fig.9 Granite genesis series Na2O-K2O diagram（Left）and SiO2-Y discrimination diagrams（right）(Collins W J et al,1982)

5　結論

（1）中天山巴倫臺南緣一帶出露的侵入巖巖石組合為片麻狀閃長巖、片麻狀石英閃長巖、片麻狀花崗閃長巖、片麻狀黑云母花崗巖，是一套高鉀鈣堿性巖石。

（2）該區侵入巖形成構造環境為板塊俯沖碰撞之前的活動陸緣弧環境，當時的構造應力場為NS向擠壓應力階段，巖體具強變質強變形就位特征[16-24]，巖漿物質來源于碰撞造山前期的殼幔混源巖漿和同碰撞期的上地殼重熔改造巖漿。

（3）該區采集的3組侵入巖樣品經SHRIMP鋯石U-Pb測年分析結果顯示，巖石年齡在晚奧陶世至早志留世。

綜上分析，中天山巴倫臺南緣一帶侵入巖屬典型的俯沖型鈣堿性侵入巖，標志著南天山洋在中晚奧陶世開始向中天山地塊下俯沖聚斂，到早志留世進一步俯沖。

巴倫臺南緣一帶侵入巖的識別和判別，對于探討南天山洋與中天山微板塊俯沖拼合提供了重要依據，同時對于重新認識中天山地區乃至中亞造山帶古生代以來的洋陸構造演化過程具重要意義。

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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

作者簡介:第一屈濤（1985-），男，陜西西鄉人，碩士，工程師，2010年畢業于新疆大學礦物學、巖石學、礦床學專業，主要從事區域地質勘查工作

收稿日期:2015-12-3;

修訂日期:2015-12-31;作者E-mail:759650572@QQ.com

中圖分類號:P534；P588.14

文獻標識碼:A

文章編號：1000-8845(2016)01-106-07

項目資助：地質大調查項目“新疆巴倫臺1∶5萬K45E006010、K45E007010、K45E007011、K45E008010、K45E008011五幅區域地質調查”（1212011140058）項目資助