東天山覺羅塔格造山帶土古土布拉克巖組構(gòu)造環(huán)境探討

張　超，帕拉提·阿布都卡迪爾，郭華春，樊　奇，劉男卿

（1.新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830046；2.新疆財經(jīng)大學，新疆烏魯木齊830012；3.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

東天山覺羅塔格造山帶土古土布拉克巖組構(gòu)造環(huán)境探討

張超*1，帕拉提·阿布都卡迪爾1.2，郭華春3，樊奇1，劉男卿1

（1.新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830046；2.新疆財經(jīng)大學，新疆烏魯木齊830012；3.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

土古土布拉克巖組是覺羅塔格造山帶一個重要的構(gòu)造單元分組，土古土布拉克巖組的研究對覺羅塔格造山帶構(gòu)造格局的厘定具有較強的佐證作用。通過地球化學方面的測試分析可知樣品微量元素顯示大離子親石元素Cs、Rb、Ba、Th和輕稀土La、Ce等明顯富集，高場強元素Nb、Ta、P、Ti相對虧損，巖漿成分變化主要受結(jié)晶分離作用的影響，源區(qū)可能是虧損地幔，是在島弧環(huán)境下形成的。

東天山；覺羅塔格；土古土布拉克巖組；島弧環(huán)境

1　概述

土古土布拉克巖組位于中亞造山帶中的東天山覺羅塔格造山帶，此造山帶是塔里木板塊和古亞洲洋碰撞對接的關(guān)鍵部位。關(guān)于東天山覺羅塔格造山帶的古生代構(gòu)造格局，前人在該地段做了大量的科學研究，并且提出了各自的觀點：肖序常等（1992）認為覺羅塔格構(gòu)造帶屬于晚古生代拉張環(huán)境；馬瑞士等（1993）認為覺羅塔格構(gòu)造帶中的雅滿蘇組為塔里木板塊北緣活動陸緣弧，與博格達島弧相對應(yīng)，期間是康古爾弧間盆地，俯沖帶為卡拉麥里蛇綠巖帶；何國琦等（1994）認為覺羅塔格構(gòu)造帶為巖漿型被動大陸邊緣；周濟元等（1994，2001）提出康古兒斷裂為塔里木板塊和準格爾板塊的縫合帶，在古生代發(fā)生雙向俯沖，南北兩側(cè)分別形成覺羅塔格增生島弧帶和大南湖—頭蘇泉島弧；陳富文（2003）認為覺羅塔格造山帶應(yīng)為拉張型構(gòu)造/巖漿巖帶；侯廣順（2006）認為覺羅塔格構(gòu)造帶中康古爾斷裂兩側(cè)發(fā)育2個石炭紀的島弧帶，且康古爾塔格斷裂為俯沖—縫合帶，并且在石炭紀向兩側(cè)發(fā)生雙向俯沖。總結(jié)前人的研究成果，可針對該帶的大地構(gòu)造認識分為3類：裂谷裂陷槽等拉張環(huán)境、俯沖帶環(huán)境，被動陸緣環(huán)境。土古土布拉克巖組位于覺羅塔格造山帶的第三個構(gòu)造單元：阿齊克—雅滿蘇帶，出露地層主要為下石炭統(tǒng)雅滿蘇組和上石炭統(tǒng)土古土布拉克組。雅滿蘇組分布在阿齊克—雅滿蘇帶北部，主要由玄武巖、安山巖、英安巖、石英角斑巖、流紋巖、火山碎屑巖、巖屑砂巖、粉砂巖類等組成，其火山巖以鈣堿性系列為主，土古土布拉克組主要分布于阿其克庫都克斷裂南北兩側(cè)，近東西展布，通過對土古土布拉克巖組的地球化學研究及構(gòu)造環(huán)境的探討，從而豐富該巖組的研究資料，進而為覺羅塔格造山帶構(gòu)造格局的厘定提供強有力的證據(jù)。

2　區(qū)域地質(zhì)

本次研究的土古土布拉克組為阿其克庫都克大斷裂以北部分，通過對土古土布拉克巖組的剖面組合特征研究，土古土布拉克巖組主體巖性分上下2段，下段為凝灰?guī)r夾灰?guī)r、礫巖，含海相蜓類化石，海相火山碎屑巖堆積，其間未見火山噴發(fā)中心，火山碎屑為異地火山噴發(fā)降落相產(chǎn)物，凝灰?guī)r與沉積巖為互層，該火山巖堆積盆地總體呈現(xiàn)2類巖性，凝灰?guī)r和灰?guī)r及灰?guī)r質(zhì)礫巖，未見含陸源碎屑巖沉積，灰?guī)r中含海相蜓超科化石，為海相火山弧間或弧前火山堆積盆地；上段為一套火山巖堆積，未見沉積夾層，火山巖巖石組合以溢流相安山巖、玄武巖為主，夾有爆發(fā)相凝灰?guī)r、火山角礫巖、集塊巖及潛火山巖。

3　巖石化學及巖石地球化學特征

3.1巖石化學特征

通過對土古土布拉克巖組火山巖巖石化學成分分析，巖石化學成分整體看SiO244.98%～53.24%，Na2O2.97%～3.5%，K2O0.70%～1.08%，將 SiO2、Na2O＋K2O，通過TAS投圖[Bae等(1986)、IUGS (1989)]分析可知，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣投到S2區(qū)，為玄武質(zhì)粗面安山巖，ⅩⅩⅤ-80號樣投到B區(qū)為玄武巖，它的SiO244.98%，TiO21.62%，TFeO10.14%，MgO6.39%，CaO8.73%，K2O0.7%，表現(xiàn)出玄武巖的地球化學特征，判斷該樣品為玄武巖。利用Irvine等(1971)的硅堿圖來判別，3個樣均投到A與S分界處靠A區(qū)一方，巖石略偏堿性，為堿性系列。利用里特曼組合指數(shù)(σ)和K2O、Na2O相對含量來劃分巖石類型，土古土布拉克組火山巖ⅩⅩⅤ-80件樣品Na2O＞K2O，里特曼組合指數(shù)ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號的σ＜4為太平洋型，ⅩⅩⅤ-80號樣σ為5～7為弱大西洋型(亞鈣鈉型)。利用巖石中SiO2、K2O、Na2O含量進行分析，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣投到正常區(qū)，ⅩⅩⅤ-80號樣投到鈉質(zhì)區(qū)靠近正常區(qū)一側(cè)。根據(jù)LeBas(1986)的劃分方法，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣Na2O＞K2O，而Na2O－2＞K2O為正常型，ⅩⅩⅤ-80號樣Na2O－2＞K2O為鈉質(zhì)類型。綜上所述，土古土布拉克組火山巖ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77號樣為正常類型，ⅩⅩⅤ-80號樣為鈉質(zhì)類型。

3.2微量元素特征（表1）

表1　土古土布拉克組火山巖微量成分(氧化物10-2，其他為10-6)

通過對微量元素豐度表分析可知，與Condie(1989)研究的不同構(gòu)造環(huán)境安山巖的微量元素特征對比，Th的值域為（3～5.3）×10-6，1、3號樣Th為3×10-6，為島弧安山巖，2號樣Th為5.3×10-6，為大陸邊緣弧安山巖，La（5.95～32.09）×10-6為島弧安山巖；La/Yb為13.3、2.8、5.12，2號樣為島弧安山巖，1、3號樣為安第斯安山巖；Zr/Y為8.6、2.8、6.5，1號樣為大陸邊緣弧安山巖，2號樣為原始弧安山巖，3號樣為島弧安山巖；Ti/Zr為34、84、59，1號樣為安第斯安山巖，2、3號樣為原始弧安山巖。

將3件樣品經(jīng)N-MORB標準化后做圖（圖1），Sr、K、Rb、Ba、Th富集，尤其富集Rb和Th，Nb、Zr、Ti虧損，圖式與島弧玄武巖圖式一致，顯示島弧玄武巖特征。

圖1　巖石N-MORB標準化微量元素蛛網(wǎng)圖

經(jīng)由微量元素豐度表分析可知2、3號樣為原始弧安山巖，故將2、3號樣品經(jīng)原始地幔(Wood，1979)標準化的比值蛛網(wǎng)圖做圖，結(jié)果顯示2號樣Rb、Ba、Th、K、Sr富集，Nb、La、Ce、P、Zr、Ti、Y、Yb虧損，與島弧玄武巖圖式相同；3號樣Rb-Sm富集，Sr、Ti、Y、Yb虧損，Nb相對虧損，圖式與大陸拉斑玄武巖圖式相似。

3.3稀土元素特征

土古土布拉克組3件樣品的稀土元素成分見表2。由圖表分析可知稀土總量區(qū)間為∑REE64.42～ 183.82，2號樣的稀土總量最低64.42×10-6,3號樣133.63×10-6，1號樣183.82×10-6，稀土總量具中等偏高，同時稀土總量的高低與SiO2的高低未成正比。3號樣SiO2低于2號樣，然而2號樣的∑REE卻低于3號樣。L/H為1.2～3.7，LaN/YbN為1.8～8.8，CeN/YbN為1.6～ 6.8，都顯示出為輕稀土富集，重稀土虧損，分配圖式為右傾式，δCe為0.91～0.95，為小的負異常，基本為平坦型，δEu0.84～1.3，為基本平坦型，Eu/Sm為0.26～ 0.43，巖漿分異程度不高，為幔源巖漿。

表2　土古土布拉克組火山巖稀土元素成分(10-6)

稀土元素豐度經(jīng)球粒隕石標準化(Leedy)后做稀土配分型式圖(圖2)，分配形式均為右傾式，輕稀土富集，重稀土虧損，輕稀土分餾好，重稀土分餾差。1、3號樣具島弧鈣堿性巖系稀土分配特征，2號樣具島弧拉斑玄武巖特征，分配形式平坦，又與過渡型洋中脊玄武巖的分配形式一致。根據(jù)巖石化學特征，2號樣TiO20.67%、Al2O317.97%、TFe9.39%、MgO4.05%、K2O1.67%，為低TiO2、MgO，高Al2O3、K2O，是典型的消減帶火山巖。

圖2　土古土布拉克組火山巖稀土元素球粒隕石標準化分布曲線1.XXV-76；2.XXV-77；3.XXV-80

綜上所述，土古土布拉克組火山巖的稀土元素豐度、稀土參數(shù)特征、稀土分配形式均顯示出火山弧火山巖特征

4　構(gòu)造環(huán)境分析

根據(jù)Pearce(1977)的研究的FeO※-MgO-Al2O3圖解，將3件樣品投入圖中(圖3)，1、2號樣投在3區(qū)為造山帶(消減帶)，3號樣投在1區(qū)為洋中脊及洋底，靠近造山帶一側(cè)，總體顯示造山帶特征。

圖3　土古土布拉克組火山巖FeO*-MgO-Al2O3圖解

根據(jù)Mullen(1983)研究的TiO2-10MnO-10P2O5圖解，將3件樣品投入圖中(圖4)，1、2號樣投在CAB區(qū)為鈣堿性玄武巖，3號樣投到IAT區(qū)為島弧拉斑玄武巖，3點均靠近IAT與CAB分界線處，顯示為IAT與CAB過渡類型。

利用Pearce(1973)的不同構(gòu)造玄武巖Ti-Zr-Sr判別圖，將樣品中Ti、Zr、Sr投入圖5中，2件樣品投到C區(qū)為鈣堿性玄武巖，1件樣品投到A和C交界處，為島弧拉斑玄武巖與鈣堿性玄武巖過渡，總體顯示島弧火山巖特征。

圖4　土古土布拉克組火山巖TiO2-10MnO-10P2O5圖解(E.D. Mullen,1983)

圖5　不同構(gòu)造玄武巖的Ti/100-Zr-Sr/2判別(Pearce,1973)

綜上所述，土古土布拉克組火山巖構(gòu)造環(huán)境具火山弧特征，大多顯示島弧環(huán)境，少部分顯示活動陸緣環(huán)境。結(jié)合稀土、微量元素特征，土古土布拉克組火山巖顯示島弧構(gòu)造環(huán)境。

5　結(jié)論

（1）從陸殼巖石組合特點研究，顯示巖石組合為玄武巖—安山巖及少量流紋巖，巖性以安山巖為主，由下向上巖漿成分呈中基性向酸性的規(guī)律變化，噴發(fā)方式符合夏威夷溢流式噴發(fā)向普寧尼式強烈的爆發(fā)式噴發(fā)演化的特點。

（2）從巖石化學和地球化學特征研究表明，巖石為堿性系列，巖石類型為正常類型，稀土元素Nb顯示，其含量高低與SiO2之間無明顯相關(guān)性，證明研究區(qū)巖漿的形成不是混染和混合作用產(chǎn)生的，稀土配分型式較平坦，具有較低的總稀土豐度，輕稀土明顯富集，從而判斷巖漿成分變化主要受結(jié)晶分離作用的影響。

（3）研究顯示土古土布拉克組樣品微量元素顯示大離子親石元素（例如Cs、Rb、Ba、Th）和輕稀土(La、Ce等)的明顯富集，而高場強元素（例如Nb、Ta、P、Ti）的相對虧損,巖石組合多為堿性系列，表明該巖組在島弧環(huán)境形成的。

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P54

A

1004-5716(2016)11-0166-04

2015-12-14

2015-12-21

張超（1988-），男（漢族），河南魯山人，新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院在讀碩士研究生，研究方向：綜合勘查成礦預(yù)測。