西準噶爾阿克布拉克地區晚泥盆世朱魯木特組火山巖地球化學、鋯石U-Pb年代學特征及地質意義

邸曉辰 舍建忠 賈建

摘 ? 要：新疆西準噶爾地區發育較豐富的古生代火山巖序列，對該地區古生代時期的構造演化有重要意義。朱魯木特組火山巖主要為一套基性-酸性火山巖，巖石組合為安山巖-玄武巖-蝕變安山質英安斑巖，在火山沉積巖夾層中，古生物化石鑒定成果及LA-ICP-MS鋯石原位U-Pb測年結果表明，LA-ICP-MS鋯石年齡為（363.0±5.0） Ma，時代為晚泥盆世。巖石地球化學特征表明，該組火山巖具富鋁、貧鎂的特征，屬鈣堿性系列巖石，富集輕稀土和大離子親石元素（Rb，Ba），虧損高場強元素（Nb，Ta）。具典型島弧火山巖地球化學特征。

關鍵詞：西準噶爾;朱魯木特;地球化學;LA -ICP-MS鋯石U-Pb測年

西準噶爾阿克布拉克地區朱魯木特組火山巖位于西準噶爾西北緣的謝米斯臺山中段，構造位置屬準噶爾弧盆系[1]，研究區位于洪古勒楞-阿爾曼太蛇綠雜巖帶與謝米斯臺-三塘湖復合溝弧帶的結合部位[2-3]。該地區主要以沉積巖、火山巖發育為特征。研究區內泥盆紀是準噶爾盆地構造體制的重要轉折階段[4-5]，通過收集資料、野外實際工作，對朱魯木特組火山巖巖石學、巖石地球化學、同位素年代學等進行研究，確定該組火山巖形成時代，對形成環境及物質來源進行總結，結合地球化學判別圖解與參數，討論阿克布拉克地區晚泥盆世火山巖形成的構造環境及演化過程，為賽米斯臺復合島弧帶演化特征提供可靠信息。

1 ?地質背景

研究區位于準噶爾弧盆系洪古勒楞-阿爾曼太蛇綠雜巖帶與賽米斯臺-三塘湖復合弧溝帶的結合部，屬北準噶爾地層區額敏-伊吾地層小區，區域上在這一地區主要以沉積巖、火山巖發育為特征（圖1）。區內火山作用較強烈，火山巖主要發育在古生代地層中，其中，晚古生代泥盆紀主要為朱魯木特組中基性火山巖-酸性火山巖組合[6]。其下部為火山巖組合，上部為碎屑巖組合。主要巖性有玄武玢巖、玄武巖、玄武質火山角礫巖、含集塊火山角礫巖等火山熔巖夾英安質火山碎屑巖，巖石均發生不同程度的蝕變現象，與呼吉爾斯特組為斷層接觸，局部為不整合接觸。其上與洪古勒楞組為整合接觸。

2 ?巖石地球化學特征

2.1 ?主量元素地球化學

研究區朱魯木特組火山巖中共采集5件全巖分析樣品（表1，2）。朱魯木特組火山巖SiO2含量為53.2%～55.47%，平均54.37%，Al2O3含量為17.70%～20.67%，平均含量18.93%，含量較高;全堿（K2O+Na2O）含量高，為6.10%～6.90%，平均6.48%，高于 ?N-MORB的2.51%;TiO2含量偏低，為1.07%～1.24% （平均1.17）。較之MORB平均值（1.5%）、洋島堿性玄武巖值（TiO2=2.63%）和大陸溢流玄武巖值（TiO2=1%）均低。MgO含量較低，為2.21%～3.43%，平均2.77%，反映巖漿經歷的結晶分異作用較高。CaO含量為5.57%～7.6%，平均為6.49%; P2O5含量較低，為0.4%～0.48%，平均0.44%。

與同類巖石相比，朱魯木特組Al2O3、全堿含量偏高，TiO2、MgO含量偏低，其他含量與之略低或相當，反映研究區火山活動各期次、各階段巖石成分的演化特征。該組火山巖SiO2測試值為53.2%～55.47%，平均54.37%，全堿（K2O+Na2O）含量為6.10%～6.90%，高于N-MORB的2.51%，為鈣堿性巖石系列。在K2O-SiO2判別圖中（圖2），五個樣品均落于高鉀鈣堿性巖石系列區域內;在火山巖TAS圖解中，朱魯木特組火山巖樣品均落入S2區域（玄武質粗面安山巖區）樣品均落入鈣堿性-堿性區域，這與K2O-SiO2圖解結果基本吻合。

2.2 ?稀土元素和微量元素地球化學

朱魯木特組火山巖稀土總量∑REE變化范圍130.17×10-6～161.23×10-6，∑LREE為112.13×10-6～140.85×10-6，∑HREE為16.98×10-6～20.38×10-6， ? ? ? w（LREE）/w（HREE）為6.22～8.10，（La/Yb）N值為5.41～8.33，表明輕重稀土存在明顯分異。δEu為0.89～0.99，具較弱的Eu負異常（表2，3）。朱魯木特組火山巖稀土分布型式均為輕稀土富集右傾型，弱虧損Er元素，（LREE/HREE>1;La/Yb或（La/Yb）N>1），稀土分布圖中相似斜率和近于平行的曲線特征表明本組樣品屬于同源巖漿演化形成的火山巖（圖3）[8-9]。

由微量元素蛛網圖可知，本組火山巖樣品相對富集大離子親石元素（LILE），Rb，Ba，Th，U，相對虧損Nb，Ta等高場強元素，地殼重熔或富Nb，Ta礦物的結晶分異可能是造成Nb，Ta虧損的原因（表4）[10]。

3 ?年代學特征

3.1 ?鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡

本次采集了區內安山巖為LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年樣品。為確保鋯石測年的準確性，采樣位置均為區內新鮮的基巖露頭，采樣時有意避開了區內接觸帶、蝕變帶及斷裂構造破碎帶，采集的樣品受到蝕變作用程度較低，同時不含安山巖典型的氣孔構造及杏仁體。 鋯石U-Pb測年在中國地質調查局西安地質調查中心完成測試。

從安山巖樣品中選取鋯石顏色為無色透明-淺黃色，鋯石多為自形-半自形，形狀多為粒狀，鋯石晶體長寬比約為2∶1，鋯石粒徑為50～130 μm。

在進行LA-ICP-MS鋯石原位U-Pb定年時，避免鋯石內部的裂隙及包裹體影響，選擇了鋯石晶形較好、內部較干凈、環帶相對清晰的鋯石進行測定，陰極發光圖像顯示鋯石環帶寬而稀疏，且清晰，表明其為典型的巖漿鋯石[7]。

在安山巖中獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為（363.0±5.0） Ma，MSWD=0.86（95%置信度）（圖4），為晚泥盆世火山巖無誤。

3.2 ?古生物學特征

通過野外實地調查，在朱魯木特組砂巖夾層中發現了大量植物化石（圖5），經南京古生物所鑒定為晚泥盆世典型植物化石，阿弗蘭斯冷岸蕨Svalbadia avalinesisna Stockmans、菱形擬鱗木Lepidodendropsis rhoncbica Dou。此外，在平行不整合于該套地層之上的洪古勒楞組中產有豐富的晚泥盆—早石炭世動物化石。因此，其歸屬應為晚泥盆世。

4 ?構造環境分析

阿克布拉克地區朱魯木特組火山巖組合主要為一套中基性-酸性火山巖，巖性主要為安山巖、玄武巖、流紋英安巖、英安質火山碎屑巖。巖石化學分析結果表明，朱魯木特組火山巖樣品均為鈣堿性-堿性系列。輕重稀土之間分異明顯。δEu 為0.89～0.99，具較弱的Eu負異常，說明朱魯木特組火山巖形成于活動大陸邊緣環境[11-12]。總體構造背景與俯沖造山作用有關[13]。朱魯木特組火山巖相對富集大離子親石元素（LILE）、Rb、Ba、Th、U，相對虧損Nb、Ta等高場強元素，地殼重熔或富Nb、Ta礦物的結晶分異可能是造成Nb、Ta虧損的原因。

朱魯木特組火山巖在玄武巖TFe/MgO-TiO2成因圖解中（圖6-a），樣品多數落在IAT區域（島弧拉斑玄武巖區），在Adakite Sr/Y-Y圖解中（圖6-b），樣品均落在了經典島弧巖石區，說明朱魯木特組火山巖為與俯沖作用有關的島弧火山巖[14]。

綜上所述，研究區出露的朱魯木特組火山巖以鈣堿性-堿性系列為主，巖石相對富集大離子親石元素Rb、Ba、Th、U，相對虧損Nb、Ta等高場強元素，具島弧火山巖特征。結合區域地質特征及構造環境判別圖解，認為朱魯木特組火山巖為活動大陸邊緣島弧帶的構造環境。總體構造背景與俯沖造山作用有關。

5 ?結論

（1） 朱魯木特組火山巖主要為一套中基性-酸性火山巖，巖性主要為安山巖-玄武巖-流紋英安巖-英安質火山碎屑巖組合，巖石地球化學特征表明，該組火山巖具富鋁、貧鎂的特征，屬于鈣堿性系列巖石，富集輕稀土和大離子親石元素（Rb，Ba），虧損高場強元素（Nb，Ta）。

（2） 通過古生物化石樣品鑒定成果以及LA-ICP-MS鋯石原位U-Pb測年結果表明，西準噶爾阿克布拉克地區朱魯木特組火山巖形成年齡為（363.0±5.0） Ma，時代為晚泥盆世。

（3） 結合前人研究資料，認為西準噶爾阿克布拉克地區火山巖形成于大陸邊緣島弧環境。在中泥盆世之后，伴隨準噶爾洋向準噶爾拉巴地塊的俯沖，開始出現大規模的巖漿侵入活動[15]，同時在研究區形成了具有大陸邊緣弧性質的火山巖。

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Abstact：Paleozoic volcanic rocks developed in the Western Junggar are critical for the understanding of regional evolution history during this period. Paleofossil identification and LA-ICP-MS zircon in-situ U-Pb dating show that the volcanic rocks of Zhulumute Formation were formed at ac. 363 Ma.Volcanic rocks in Zhulumute group are rich in Al2O3 contents but depleted MgO contents，resembling this calcalkaline-subakaline volcanic series.In addition，Zhulumute rocks show enriched LREE，large-ion lithophile element ＼（LILE），but depleted Nb，Ta，Ti，high field strength elements （HSFE），typical of those volcanic rocks in continental arcs.

Key words：Western Junggar;Zhulumute;Geochemistry;Zircon LA--ICP-MS U-Pb dating