中天山地塊南緣兩類混合巖的成因及其地質意義*

王信水 江拓 高俊 高強 李繼磊 張喜

1. 中國科學院地質與地球物理研究所礦產資源院重點實驗室，北京 1000292. 地質過程與礦產資源國家重點實驗室，中國地質大學地球科學學院，武漢 4300743. 中國地質調查局武漢地質調查中心同位素地球化學研究室，武漢 4302054. 中國地質環(huán)境監(jiān)測院，北京 1000815. 中國五礦集團，北京 1000101.

混合巖(migmatite)是由芬蘭地質學家Sederholm (1907)首次引入的術語，用來描述一類外表很不均勻，由面理化的變質巖基體和順層或沿裂隙分布的花崗質脈體相互混雜而成的巖石。隨后Sawyer (2008)重新對混合巖定義，提出該類巖石主要發(fā)育在中高級變質區(qū)域，在微觀到宏觀尺度上具有不均一性，且由兩種或多種不同的巖相組分構成。其中一個組分必須由部分熔融形成，并且包含成因相關的兩部分，即淺色體和暗色體?；旌蠋r在古老陸塊基底或造山帶高級變質地體中常見，且與花崗巖存在緊密的時空關系，因此，混合巖研究涉及混合巖和花崗巖的成因聯(lián)系、大陸地殼演化以及混合巖化和造山作用的時空關系等關鍵科學問題(Mehnert, 1968; 程裕淇, 1987; Brown, 1994; Sawyer, 1996; Fosteretal., 2001; Johannesetal., 2003; Yangetal., 2005; Kruckenbergetal., 2011)。大量巖石學、地球化學和實驗巖石學研究表明，混合巖存在多種成因機制，包括地殼深熔(或者部分熔融)、變質分異、巖漿注入和交代作用(Turner, 1941; Sclar, 1965; Johannes and Gupta, 1982; Sawyer and Robin, 1986; Johannesetal., 1995; Kriegsman, 2001)。可見，查明混合巖的原巖性質和形成時代、不同組分的空間關系和巖石組構以及混合巖化作用的活動期次和時代，限定混合巖的形成機制，是深入探討變質作用-巖漿作用-造山作用的成因關系的基礎。

中亞造山帶是全球最大的增生型造山帶，由眾多的微陸塊、島弧、洋島、海山及增生雜巖等不同屬性的地體碰撞拼貼而成(Windleyetal., 2007; Xiaoetal., 2009, 2015; Wilhemetal., 2012)。但是，目前對于不同塊體的構造屬性尚存爭議，尤其是對于微陸塊的分布和構造親緣性具有很大分歧，嚴重制約了對中亞造山帶的大地構造格局和增生造山方式的重建(Kr?neretal., 2013, 2017b; Wangetal., 2014a, 2017; 龍曉平和黃宗瑩, 2017; Heetal., 2018b)。近年來隨著高精度定年技術的快速發(fā)展，原先多被認為代表前寒武紀微陸塊結晶基底的高級變質巖系被證實是由古生代地質體經歷高級變質作用形成(Rojas-Agramonteetal., 2013; Kr?neretal., 2017a; 高俊等, 2019)。不過，經過高精度年代學研究，吉爾吉斯中天山地塊南緣的Kuilyu雜巖被證實是古元古代結晶基底的變質巖系，主要由經歷角閃巖相變質的混合巖、斜長角閃巖、片麻巖、片巖以及2.33～1.85Ga混合巖化花崗片麻巖構成(Kr?neretal., 2017a)。因此，混合巖作為高級變質地體的重要組成部分，為探討中亞造山帶內不同塊體的構造屬性和演化歷史提供了重要窗口。

我國西天山造山帶位于中亞造山帶的西南緣，其形成標志著塔里木和西伯利亞克拉通的最終對接，是探討中亞造山帶西段構造演化歷史的關鍵地區(qū)(Gaoetal., 1998; Xiaoetal., 2013; Wangetal., 2018a)。作為我國西天山造山帶的重要組成部分，伊犁地塊和中天山地塊被認為是兩個具有前寒武紀結晶基底的微陸塊。目前，對于它們的基底形成時代、地殼演化歷史和構造親緣性還存在長期爭議(羅發(fā)祚, 1989; Huetal., 1998; 高俊等, 2009; Wangetal., 2014a, b, 2017; Huangetal., 2016, 2017; 龍曉平和黃宗瑩, 2017)。因此，伊犁地塊和中天山地塊的混合巖以及相關高級變質巖系在近年來獲得了廣泛關注和研究。伊犁地塊北緣的溫泉雜巖最初劃歸于溫泉群，被認為代表伊犁地塊的太古代至古元古代結晶基底(新疆維吾爾自治區(qū)地質礦產局, 1993)，但是近期研究顯示其中的眼球狀片麻巖和混合巖的淺色體主要形成于920～904Ma，表明溫泉雜巖主體形成于新元古代(胡靄琴等, 2010; Wangetal., 2012, 2014b)。中天山地塊南緣的那拉提雜巖(最初定義為那拉提群)也被認為是早前寒武紀結晶基底巖系，主要由花崗片麻巖、混合巖、角閃片巖、變泥質巖和基性麻粒巖透鏡體構成(Gaoetal., 1995; 李強和張立飛, 2004)。但精細年代學研究揭示其中的混合巖記錄了～400Ma、～290Ma和～270Ma三期地殼深熔事件，與中天山地塊和塔里木之間的俯沖-碰撞密切相關(Xiaetal., 2014)。同樣，在中天山地塊烏拉斯臺-烏蘭莫仁構造帶的高級變質雜巖(包括石英片巖、斜長角閃巖、混合巖化花崗巖和變質花崗閃長巖等)原先劃歸為古元古代星星峽群，但研究表明其實為經歷晚石炭世韌性剪切變形和動力變質作用的早泥盆-晚石炭世沉積巖和同期巖漿巖(Heetal., 2018a)。近期，筆者在中天山地塊南緣烏瓦門地區(qū)識別了一套經歷角閃巖相變質作用并疊加強烈混合巖化的高級變質雜巖(命名為烏瓦門雜巖)，其中混合巖古成體(即黑云斜長角閃片麻巖和黑云二長片麻巖)的原巖形成時代為2.53～2.47Ga，角閃巖相變質作用時代為1.82～1.81Ga，而混合巖淺色體(即淺色花崗質脈體)的形成時代為787～785Ma，故而提出中天山地塊存在確切的新太古代-古元古代結晶基底(Wangetal., 2014a, 2017)。為了進一步探討中天山地塊的早前寒武紀地殼演化歷史，本文對烏瓦門雜巖的兩類條帶狀混合巖進行了系統(tǒng)的巖石學、鋯石U-Pb年代學和Hf同位素以及巖石地球化學研究，以期限定它們的成因機制以及形成的地球動力學背景。

1 地質背景

我國西天山造山帶經歷了古生代多塊體的復雜增生造山過程以及中新生代以來的陸內造山活化(Gaoetal., 1998; 王博等, 2007; 高俊等, 2009; Xiaoetal., 2013)?；谏呔G巖、高壓變質巖、巖漿作用和區(qū)域地層的最新研究成果，本文將我國西天山造山帶自北向南依次劃分為北天山增生雜巖、伊犁地塊、中天山地塊、南天山構造帶和塔里木克拉通等構造單元(圖1; Gaoetal., 2009; Xiaoetal., 2013; Wangetal., 2018a)。

圖1 西天山造山帶大地構造簡圖(據(jù)Gao et al., 2009; 高俊等, 2009; Wang et al., 2018a修改) 大地構造單元：NTAC-北天山增生雜巖；KYB-哈薩克斯坦-伊犁地塊；KNTS-吉爾吉斯北天山地塊；CTB-中天山地塊；STS-南天山構造帶Fig.1 Simplified geological map showing the tectonic divisions of the Western Tianshan Orogen and adjacent regions (modified after Gao et al., 2009; Wang et al., 2018a) Tectonic units: NTAC-North Tianshan Accretionary Complex; KYB-Kazakhstan-Yili Block; KNTS-Kyrgyz North Tianshan Block; CTB-Central Tianshan Block; STS-South Tianshan Belt

北天山增生雜巖是晚古生代北天山洋向伊犁地塊之下俯沖過程中形成的，代表準噶爾地體和伊犁地塊之間的縫合帶(Wangetal., 2006; 高俊等, 2009)。伊犁地塊呈楔形向東尖滅，其前寒武紀基底以前述的溫泉雜巖為代表，主體形成于新元古代早期。值得一提的是，伊犁地塊西延的哈薩克斯坦Anrakhai地區(qū)Uzunbulak花崗質片麻巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為2791±24Ma(上交點年齡)和Serektas河花崗片麻巖的Pb-Pb蒸發(fā)法年齡為1789±0.6Ma(Kr?neretal., 2007)，暗示伊犁地塊存在確切的太古代和古元古代結晶基底。結晶基底變質巖系之上為新元古代晚期淺變質碳酸鹽巖、陸源碎屑巖和冰磧巖。古生代地層以活動大陸邊緣型火山-沉積建造為主，尤其是晚古生代大哈拉軍山組火山-沉積地層在整個伊犁地塊廣泛分布(朱永峰等, 2006; Zhangetal., 2015)。此外，古生代侵入巖類型多樣，侵位時代貫穿整個古生代(490～280Ma)，形成于洋陸俯沖、陸陸碰撞和后碰撞伸展等多種地球動力學背景(Longetal., 2011a; Wangetal., 2012, 2018b)。

中天山地塊呈絲帶狀夾持于那拉提北坡斷裂帶和中天山南緣縫合帶之間(圖1)。那拉提北坡斷裂帶向西與吉爾吉斯斯坦的帖爾斯克依蛇綠巖帶相連，代表帖爾斯克依洋俯沖消減并最終閉合的界線(高俊等, 2009)。那拉提北坡夏特蛇綠巖中T-MORB型玄武巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為～516Ma，被～470Ma埃達克質閃長巖侵入，表明中天山地塊和伊犁地塊在晚奧陶世碰撞拼貼構成統(tǒng)一的哈薩克斯坦陸塊(Qianetal., 2009)。中天山地塊的前寒武紀結晶基底巖系主要分布在那拉提和巴侖臺地區(qū)。前已述及，那拉提雜巖主體是在古生代俯沖-碰撞過程中形成。巴侖臺地區(qū)高級變質巖系分布范圍較廣，在原先1:20萬區(qū)域地質圖中均被劃歸為前寒武紀地層(新疆維吾爾自治區(qū)地質礦產局, 1993)。然而，近期研究顯示其中的變沉積巖含有大量古生代碎屑巖漿鋯石，結晶時代與區(qū)域內強烈的巖漿活動相吻合(Maetal., 2012a; Heetal., 2018a)。此外，筆者獲得這套變質巖系的花崗片麻巖、黑云二長片麻巖和片麻理化花崗閃長巖原巖形成時代為早寒武世至早志留世(532～441Ma; 未發(fā)表數(shù)據(jù))，進一步表明該套變質巖系是由古生代地層經歷高級變質變形作用形成。不過，中天山南緣烏瓦門雜巖中部分正片麻巖的原巖形成時代為2.53～2.47Ga，普遍疊加1.82～1.81Ga角閃巖相變質作用(Maetal., 2013a; Wangetal., 2014a, 2017)，仍然暗示中天山地塊存在太古代至古元古代結晶基底，只是野外露頭有限。中天山地塊還發(fā)育新元古代早期(0.97～0.88Ga)眼球狀花崗片麻巖和片麻理化花崗閃長巖，被認為與Rodinia超大陸聚合相關(Gaoetal., 2015; Huangetal., 2015)。早古生代地層普遍經歷強烈變質變形作用，晚古生代地層則未發(fā)生變質變形，兩者之間以角度不整合面接觸，筆者限定該不整合面形成于早泥盆世(～410Ma; 未發(fā)表數(shù)據(jù))。中天山地塊從寒武紀至二疊紀均發(fā)育強烈的巖漿活動，與帖爾斯克依洋和南天山洋的俯沖閉合密切相關(Gaoetal., 2009; Longetal., 2011a; Wangetal., 2018a)。

中天山南緣縫合帶(或南天山縫合帶)分隔中天山地塊和南天山構造帶，沿巴侖臺斷裂-那拉提南坡斷裂展布，與境外阿特巴什-伊內里切克斷裂相連(圖1)。該縫合帶以蛇綠混雜巖(烏瓦門和古洛溝)和高壓-超高壓變質巖(阿克牙孜溝和阿特巴什)為特征，代表南天山洋北向俯沖消減并最終閉合的界線。蛇綠巖、(超)高壓變質巖、巖漿巖和構造變形的綜合研究表明該縫合帶形成于320～310Ma左右，即西南天山的碰撞造山作用開始于晚石炭世(王博等, 2007; Gaoetal., 2011; Wangetal., 2018a)。南天山構造帶主要由中低級變質、強烈變形的晚奧陶世-石炭紀陸源碎屑巖、碳酸鹽巖和中基性火山巖構成，局部發(fā)育二疊紀陸相火山-沉積巖系(Gaoetal., 1998; 高俊等, 2009)。南天山構造帶早期被視為南天山洋北向俯沖過程中形成的寬闊增生雜巖(Xiaoetal., 2013)或者塔里木北部被動大陸邊緣的組成部分(Gaoetal., 1998)。但是，最近研究發(fā)現(xiàn)南天山構造帶和塔里木北緣存在440～388Ma大陸弧巖漿作用(Geetal., 2012)，且沉積巖中含有大量同期碎屑巖漿鋯石(Huangetal., 2013; Hanetal., 2015)。南天山構造帶南側發(fā)育米斯布拉克、阿爾騰柯斯、色日克牙依拉克等SSZ型蛇綠巖，形成時代為450～392Ma，表明南天山構造帶和塔里木北緣在早古生代時期構成“溝-弧-盆”體系，與南天山洋南向俯沖相關(Wangetal., 2011; Jiangetal., 2014)。隨著弧后洋盆在晚古生代關閉，南天山構造帶增生到塔里木克拉通，并轉變成被動大陸邊緣(Hanetal., 2015; Wangetal., 2018a)。

塔里木克拉通北緣發(fā)育新太古代-古元古代結晶基底及中-新元古代淺變質沉積蓋層(Geetal., 2013a, 2014a)。早前寒武紀結晶基底以TTG片麻巖為主，還包括斜長角閃巖、角閃片巖、黑云母石英片巖等構成的變質火山-沉積建造。其中侵入巖形成時代為2.7～2.45Ga，被1.94～1.93Ga花崗巖侵入，普遍經歷1.9～1.8Ga角閃巖相變質作用(Geetal., 2013a, 2014a)。值得指出的是，新元古代巖漿活動在塔里木北緣廣泛發(fā)育，以基性-超基性雜巖體、巨量基性巖墻群、雙峰式雜巖和花崗巖為主，形成時代在830～615Ma之間，被認為形成于弧后拉張環(huán)境(Geetal., 2014b)或者與Rodinia超大陸裂解相關的板內伸展背景(Zhangetal., 2007)。塔里木北緣庫魯克塔格地區(qū)早古生代(458～388Ma)大陸弧巖漿巖的發(fā)現(xiàn)表明在此期間南天山洋存在南向俯沖(Geetal., 2012)。

2 混合巖地質特征

中天山地塊南緣烏瓦門蛇綠混雜巖位于和靜縣巴侖臺鎮(zhèn)南約14km的烏瓦門地區(qū)(圖2)，呈北西-南東向展布，出露寬度約2km。通過大比例尺構造-巖性填圖查明該蛇綠混雜巖與兩側巖石單元均為構造接觸關系。北側中天山地塊復式巖體主要由片麻理化閃長巖組成，發(fā)育大量后期花崗質小巖體、花崗巖脈以及輝綠巖脈。片麻理化閃長巖及后期巖脈的鋯石U-Pb年齡為475～416Ma，顯示大陸弧巖漿巖地球化學特征(Maetal., 2013b; Zhongetal., 2015)。南側南天山構造帶主要由云母(綠泥石)石英片巖、千枚巖、鈣質片巖夾薄層狀灰?guī)r和大理巖化灰?guī)r構成，發(fā)育朝南或者南西傾的糜棱面理以及向南東傾伏的水平拉伸線理，旋轉碎斑、S-C組構等運動學標志指示由南向北逆沖推覆并疊加后期右行走滑剪切(Wangetal., 2018a, c)。淺變質砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡集中在3663～369Ma之間，表明該套地層沉積時代為晚古生代(Maetal., 2012b)。

圖2 中天山南緣烏瓦門地區(qū)構造-巖性地質圖(據(jù)Wang et al., 2017, 2018a修改) 巖性及年齡數(shù)據(jù)來源：a據(jù)Wang et al. (2014a)；b據(jù)Gao et al. (2015)；c據(jù)Wang et al. (2017)Fig.2 Geological map of the Wuwamen area in the southern Chinese Central Tianshan (modified after Wang et al., 2017, 2018a) Rocks and age data from references: a from Wang et al. (2014a); b from Gao et al. (2015); c from Wang et al. (2017)

烏瓦門蛇綠混雜巖主要由構造巖塊和基質組成，兩者均發(fā)生強烈韌性剪切變形，糜棱面理總體朝南傾，拉伸線理近東西向傾伏(Wangetal., 2018a)。基質主要為黑云石英片巖、綠泥石英片巖、絹云石英片巖、千枚巖等，局部可見層序保存良好的濁積復理石。近期，筆者在絹云母石英片巖中獲得大量481～319Ma碎屑巖漿鋯石，且侵入基質的花崗巖脈形成時代為～321Ma，因此限定烏瓦門蛇綠混雜巖形成時代為～320Ma(Wangetal., 2018a)。構造巖塊成分相對復雜，除蛇紋巖化或碳酸鹽化地幔橄欖巖、玄武巖和硅質巖等蛇綠巖組分外，還包括灰?guī)r/大理巖、海相碎屑巖、新元古代雙峰式侵入巖和烏瓦門雜巖等(Wangetal., 2014a, 2018a)。巖塊大小從數(shù)米到數(shù)百米，呈布丁狀或串珠狀構造混雜在基質中，總體上沿北西-南東向排列。礦物地球化學特征表明地幔橄欖巖來源于虧損地幔的低程度部分熔融，結合玄武巖具有類似正常洋中脊玄武巖的地球化學特征，限定烏瓦門蛇綠巖形成于洋中脊環(huán)境(Wangetal., 2018a)。此外，地幔橄欖巖被～440Ma島弧型輝長巖和斜長花崗巖小巖株侵入，表明該蛇綠巖的形成和構造就位時代均早于440Ma(Wangetal., 2018a)。新元古代雙峰式侵入巖由輝長巖和花崗巖脈組成，兩者侵位時代為733～730Ma，巖石地球化學和鋯石Hf同位素特征顯示它們形成于板內伸展環(huán)境，可能與Rodinia超大陸裂解密切相關(Gaoetal., 2015)。

值得指出的是，烏瓦門雜巖出露范圍較大且相對連續(xù)，盡管無法確定是單一塊體或由多個小巖塊構成，該套雜巖代表中天山地塊的前寒武紀結晶基底，是在古生代俯沖-碰撞造山過程中卷入縫合帶的。系統(tǒng)的野外填圖表明，烏瓦門雜巖主要由條帶狀混合巖、混合巖化片麻巖、(黑云)斜長角閃片麻巖、(黑云)角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖、角閃巖透鏡體、黑云二長片麻巖、斜長石英片巖、黑云母石英片巖以及少量大理巖夾層等構成。由于強烈變質變形，不同巖石單元接觸關系不清楚，推測原巖是一套火山-沉積巖建造，并被古生代花崗巖墻和小巖體侵入(Wangetal., 2014a, 2017)。其中，混合巖和混合巖化片麻巖呈現(xiàn)復雜多變的構造樣式，包括網(wǎng)狀構造、條帶狀構造、石香腸構造、褶皺構造、腸狀構造、斑痕狀構造和析離狀構造等。前期筆者對石膏礦處和羊圈處的混合巖化片麻巖進行了詳細年代學和巖石地球化學研究，獲得黑云斜長角閃片麻巖和黑云二長片麻巖原巖形成時代為2.53～2.47Ga，形成于洋陸俯沖環(huán)境，并且疊加1.82～1.81Ga角閃巖相變質作用；侵入其中的變基性巖墻(變質為黑云斜長角閃巖)時代為1.72Ga，形成于后碰撞伸展環(huán)境；混合巖化過程中形成的淺色體(即淺色花崗質脈體)時代為787～785Ma，可能與Rodinia超大陸裂解或弧后拉張有關(Wangetal., 2014a, 2017)。

圖3 中天山南緣烏瓦門橋處條帶狀混合巖的野外露頭和顯微鏡下照片 礦物縮寫：Ep-綠泥石；Mt-磁鐵礦；Pl-斜長石；Qtz-石英；Hbl-角閃石Fig.3 Field photos and photomicrographs of the stromatic migmatities near the Wuwamen Bridge in the southern Chinese Central Tianshan Mineral abbreviations: Ep-epidote; Mt-magnetite; Pl-plagioclase; Qtz-quartz; Hbl-hornblende

本文選取烏瓦門橋處和羊圈處東南側的條帶狀混合巖進行了詳細的野外觀察和室內研究(圖2)。烏瓦門橋處條帶狀混合巖由于靠近韌性剪切帶的強變形中心發(fā)生了強烈糜棱巖化。該處混合巖由寬50～80cm不等的淺色體條帶(長英質糜棱巖)和古成體條帶(斜長角閃質糜棱巖)相間而成，兩者呈漸變過渡接觸關系，且古成體條帶中穿插大量更細的淺色體條帶(圖3a)。此外，寬大的淺色體條帶中還可以觀察到暗色體(角閃巖)透鏡體，主要由角閃石組成，系混合巖化過程中新生成的殘余體(圖3b)。淺色條帶(樣品12W60-1、-2、-3、-4)具有細粒粒狀變晶結構，主要礦物為斜長石+石英(75%～80%)、綠簾石(10%～20%)、綠泥石(約5%)以及少量不透明礦物。由于強烈韌性變形作用，礦物細粒化顯著，石英呈絲帶狀集合體平行糜棱面理排列，且具有明顯波狀消光。綠簾石和綠泥石可能是角閃石在后期糜棱巖化過程中退變質形成(圖3c)。古成體條帶(樣品12W60-5、-6、-7、-8)具細粒柱狀粒狀變晶結構，主要包括角閃石(50%～55%)、斜長石(30%～35%)、石英(15%～20%)及少量綠簾石(<5%)。礦物細?；@著，僅見少量角閃石和斜長石呈旋轉碎斑分布在基質中(圖3d)。角閃石定向明顯，順糜棱面理分布。斜長石殘斑可見聚片雙晶，發(fā)生輕微絹云母化。石英呈拉長絲帶狀集合體或鋸齒狀顆粒，具明顯亞晶粒化和波狀消光，表明該巖石遭受顯著的動力變質作用。

圖4 中天山南緣羊圈處東南側條帶狀混合巖的野外露頭和顯微鏡下照片 礦物縮寫：Bt-黑云母Fig.4 Field photos and photomicrographs of the stromatic migmatities in the southeastern Yangjuan of the southern Chinese Central Tianshan Mineral abbreviations: Bt-biotite

羊圈處東南側條帶狀混合巖古成體由互層狀黑云角閃斜長片麻巖和黑云斜長角閃片麻巖組成，由于強烈變質變形，原始接觸關系不清楚；淺色體(花崗質脈體)沿片麻理分布，寬度不均一，未發(fā)生明顯變形，與古成體呈突變接觸關系。此外，數(shù)條暗黑色變基性巖墻(變質為黑云斜長角閃巖)順片麻理展布，寬20～80cm，延伸達數(shù)十米。從野外穿插關系可知，變基性巖墻侵入到古成體中，兩者同時被淺色體穿插(圖4)。黑云角閃斜長片麻巖(樣品13W44-1、-2、-3、-4)受韌性變形疊加呈現(xiàn)典型S-C組構，具有細粒鱗片粒狀柱狀變晶結構，主要由黑云母(15%～20%)、角閃石(15%～20%)、斜長石(35%～40%)、石英(20%～25%)和少量綠簾石(～1%)、不透明礦物等組成(圖4e)。S面理主要由透鏡狀角閃石和斜長石殘斑構成，C面理由細小鱗片狀黑云母和針柱狀角閃石定向排列構成。斜長石殘斑多呈核幔結構，石英發(fā)生顯著動態(tài)重結晶，常呈多晶條帶沿面理定向展布。從礦物組合推斷原巖可能是中酸性火山巖，并經歷角閃巖相變質作用。黑云斜長角閃片麻巖(樣品13W44-10、-11、-12、-13)具有相同組構，主要由黑云母(3%～5%)、角閃石(40%～45%)、斜長石(30%～40%)、石英(10%～15%)和少量綠泥石、綠簾石、不透明礦物(均<1%)組成(圖4f)。透鏡狀角閃石殘斑構成S面理，常包裹長石、石英等細小顆粒。石英由于動態(tài)重結晶呈他形細粒狀，亞晶?；筒钕怙@著，與細粒斜長石構成淺色條帶沿C面理定向分布。可能是由中基性火山巖經歷角閃巖相變質作用形成。變基性巖墻(樣品13W44-6、-7、-8、-9)發(fā)生糜棱巖化，呈細粒鱗片粒狀柱狀變晶結構，主要由黑云母(5%～10%)、角閃石(50%～60%)、斜長石(25%～30%)、石英(<5%)和磁鐵礦(5%～10%)組成(圖4g)。自形-半自形角閃石和斜長石以及黑云母沿糜棱面理定向排列。淺色體具有典型的花崗斑狀結構，礦物細粒化顯著，主要由黑云母(10%～15%)、斜長石(30%～35%)、鉀長石(10%～15%)、石英(25%～30%)和少量綠泥石、綠簾石、白云母、不透明礦物組成(圖4h)。碎斑以長石為主，邊部被細粒長石、石英和黑云母集合體包繞。

3 分析方法

3.1 鋯石U-Pb定年

用于鋯石U-Pb定年的5個巖石樣品(12W60-1、12W60-5、13W44-1、13W44-10和13W44-6)采用重選和磁選技術初步分選后，在雙目鏡下手工分離鋯石。鋯石靶制備完成后，先對待測鋯石進行透射光和反射光顯微照片拍攝，隨后進行陰極發(fā)光(CL)圖像采集，詳細研究待測鋯石內部結構。CL圖像拍攝在中國科學院地質與地球物理研究所電子探針與掃描電鏡實驗室的德國LEO1450VP掃描電子顯微鏡配上MiniCL陰極發(fā)光裝置完成。

樣品12W60-1和12W60-5的SIMS鋯石U-Pb定年在中國科學院地質與地球物理研究所離子探針實驗室的Cameca IMS-1280型二次離子質譜儀(SIMS)上進行，詳細分析流程參考Lietal. (2009)。用強度為10nA一次O2-離子束通過-13kV加速電壓轟擊樣品表面，束斑大小約為20μm×30μm。待測鋯石的Pb/U比值用標準鋯石TEMORA 2進行校正。Th和U含量用標準鋯石91500(Th=29×10-6, U=80×10-6; Wiedenbecketal., 1995)通過校正獲得。普通Pb含量采用實測的204Pb含量進行校正。

樣品13W44-1、13W44-10和13W44-6的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年在中國科學院地質與地球物理研究所多接收-電感耦合等離子體質譜實驗室GeoLas Plus型紫外激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent 7500a型四級桿電感耦合等離子體質譜儀完成。激光波長193nm，脈沖寬度15ns，激光束直徑32μm或44μm。實驗過程中，采用高純He作為剝蝕物質的載氣，每10個點測定一組標樣，包括91500、GJ-1、NIST610。每個分析點的氣體背景采集時間約20s，信號采集時間約60s。所測單點的同位素比值和元素含量采用GLITTER 4.0程序進行數(shù)據(jù)處理，年齡計算時以標準鋯石91500為外標進行同位素比值分餾校正，元素含量計算采用NIST610作外標，Si作內標。普通鉛校正采用Andersen (2002)的方法。

最后利用Isoplot 3.0程序對輸出數(shù)據(jù)進行諧和圖制作以及加權平均年齡計算(Ludwig, 2003)。單個測點的同位素比值和年齡誤差(標準偏差)為1σ，加權平均年齡按95%置信度給出。數(shù)據(jù)處理過程中，對于小于1000Ma的鋯石優(yōu)先采用206Pb/238U表面年齡，而對于大于1000Ma的鋯石優(yōu)先采用207Pb/206Pb表面年齡，進行加權平均年齡計算。

3.2 鋯石Lu-Hf同位素

鋯石Lu-Hf同位素在中國科學院地質與地球物理研究所多接收-電感耦合等離子體質譜實驗室的配備了Geolas-193型紫外激光剝蝕系統(tǒng)的Neptune型多接收電感耦合等離子體質譜儀完成。分析點選在鋯石U-Pb分析點上或附近。激光剝蝕脈沖速率8～10Hz，激光束直徑40μm，激光束能量密度15J/cm2。分析過程中采用靜態(tài)信號采集模式，背景采集時間約20s，剝蝕時間約26s，采集200組數(shù)據(jù)，總計約60s。詳細分析流程見Wuetal. (2006)。采用176Lu/177Hf實測值及176Lu衰變常數(shù)1.867×10-11yr-1(S?derlundetal., 2004)進行Hf模式年齡計算。模式年齡計算假定大陸地殼的176Lu/177Hf平均值為0.015，球粒隕石和虧損地幔現(xiàn)今176Hf/177Hf和176Lu/177Hf比值分別為0.282785和0.0336、0.28325和0.0384 (Vervoort and Blichert-Toft, 1999; Griffinetal., 2004; Bouvieretal., 2008)。

3.3 全巖主微量元素

全巖主量元素分析在中國科學院地質與地球物理研究所巖礦制樣與分析實驗室完成，采用順序式X射線熒光光譜儀(AXIOS Minerals)測試。準確稱取巖石粉末樣品0.5g，在高溫爐內保持在恒溫1000℃灼燒60min，測定待測樣品燒失量(LOI)。隨后將樣品和5g無水高純四硼酸鋰轉移至瑪瑙研缽中研磨至混合均勻，利用M-4燃氣自動熔樣機制成玻璃片。采用國家一級巖石標樣GBW07101-07114作為基本效應校正，每10個樣品帶1個平行樣品。利用標準曲線法校正，分析誤差優(yōu)于0.2%。

全巖微量元素分析在武漢上譜分析科技有限責任公司利用Agilent 7700e ICP-MS分析完成。準確稱取巖石粉末樣品50mg，多次加入HNO3和HF，確保樣品全部溶解。接著將樣品溶液轉入聚乙烯料瓶中，并用2% HNO3稀釋至100g以備ICP-MS測試。測試過程中每10個待測樣品選取1個樣品作為平行樣，一批樣品中加做1～2個空白樣。以GSR1、GSR2、GSR3為標樣進行質量監(jiān)控，采用標準曲線法校正微量元素含量，以In內標校正儀器漂移。元素含量大于10×10-6的分析精度優(yōu)于5%，小于10×10-6的分析精度優(yōu)于10%。

4 年代學結果

4.1 烏瓦門橋處混合巖

淺色體長英質糜棱巖樣品12W60-1(42°37′34″N、86°15′43″E)的鋯石形態(tài)復雜，主要為渾圓狀、次圓狀和他形不規(guī)則狀(圖5)。CL圖像顯示鋯石可分為兩類，一類具有結構相對均勻、無環(huán)帶、中等陰極發(fā)光特征；另一類具有明顯核邊結構，核部和邊部界線不規(guī)則且漸變過渡，核部呈暗黑色陰極發(fā)光，具弱分帶或模糊巖漿環(huán)帶，而邊部陰極發(fā)光相對較強，和第一類鋯石類似(圖5)。37個SIMS鋯石U-Pb分析點獲得變化范圍較大的Th(3×10-6～565×10-6)和U(15×10-6～945×10-6)含量及Th/U比值(0.03～6.55；表1)。所有測點的207Pb/206Pb表面年齡為2558～1763Ma，具有不同的諧和度，表明遭受了后期不同程度Pb丟失(圖5a)。諧和度較好的測點落在2400～2000Ma和1800Ma附近，位于1800Ma附近的9個測點獲得諧和年齡為1811.8±14Ma(MSWD=0.6；圖5a)。

表1烏瓦門橋處條帶狀混合巖的淺色體和古成體的SIMS鋯石U-Pb同位素組成

Table 1 SIMS zircon U-Pb isotopic data of the leucosome and paleosome of the stromatic migmatite near the Wuwamen Bridge

續(xù)表1

Continued Table 1

測點號UTh(×10-6)Th/U同位素比值同位素年齡 (Ma)207Pb206Pb1σ (%)207Pb235U1σ (%)206Pb238U1σ (%)t207/2061σt207/2351σt2062381σ7c12562.00.500.17671.111.94121.90.49001.62622182600182571338r16.02.000.100.13141.97.36462.60.40651.82117342157242199349c31084.00.270.18181.212.01762.00.47941.526702026061925253210c5291190.220.18530.513.83431.60.54151.52701827381527903411c70859.00.080.13710.57.26141.70.38421.6219192144152096291211377.00.680.13470.87.41571.70.39941.521591421631621672813c12942150.170.16220.79.17471.70.41021.524791223561622162814r30.011.00.370.10921.94.83562.40.32121.517863417912117962415c52731.00.060.15890.48.99231.60.41041.5244472337152217291615049.00.330.18011.011.95141.80.48121.62654162601172533331714782.00.560.17400.911.96671.80.49891.62596152602172609331895.035.00.370.16801.310.87672.00.46951.525382125131924823119c42.08.000.180.11582.35.32592.70.33361.518924018732418562420r16158.00.360.14701.27.66502.00.37811.52312212193182068272181.033.00.410.14832.38.19702.80.40101.52326392253252174282212180.00.670.12881.86.17752.30.34801.520813120012119252523c1671250.750.15321.59.00842.10.42661.5238125233920229129241491080.720.15261.58.61182.10.40921.52376262298202211282551.023.00.450.17331.011.53061.80.48251.52590172567172538322688.057.00.650.12221.35.93322.00.35231.51988231966181945262740.022.00.550.11211.64.96972.20.32171.51833281814191798242875.050.00.670.13071.26.92881.90.38451.5210721210217209827291421471.040.15740.99.60661.80.44271.5242815239816236330

注：“c”代表鋯石核部；“r”代表鋯石邊部

圖5 烏瓦門橋處條帶狀混合巖中淺色體(長英質糜棱巖12W60-1)和古成體(斜長角閃質糜棱巖12W60-5)的典型鋯石陰極發(fā)光圖像和SIMS鋯石U-Pb諧和圖Fig.5 The representative zircon CL images and SIMS U-Pb concordia diagrams for the leucosome (quartzofeldspathic mylonite 12W60-1) and paleosome (plagioclase-amphibole mylonite 12W60-5) of the stromatic migmatite near the Wuwamen Bridge in the southern Chinese Central Tianshan

古成體斜長角閃質糜棱巖樣品12W60-5(42°37′34″N、86°15′43″E)的鋯石形態(tài)和CL圖像同樣復雜。CL圖像顯示部分長柱狀鋯石發(fā)育良好的巖漿環(huán)帶，而部分鋯石無明顯分帶或呈云霧狀結構，偶見繼承鋯石核(圖5)。29個SIMS鋯石U-Pb測點的Th(2×10-6～320×10-6)和U(16×10-6～1698×10-6)含量變化很大，相應Th/U比值為0.06～1.08(表1)。它們的207Pb/206Pb表面年齡在2701～1786Ma之間，大部分測點位于諧和線下方，表明經歷了不同程度Pb丟失。諧和度較好的測點落在2600～2500Ma、2200～2100Ma和1800Ma附近，位于1800Ma附近的4個測點獲得諧和年齡為1828±8.6Ma(MSWD=1.7；圖5b)。

4.2 羊圈處東南側混合巖

古成體黑云角閃斜長片麻巖樣品13W44-1(42°40′12″N、86°04′43″E)中鋯石呈橢球狀、渾圓狀或碎片狀。CL圖像顯示鋯石可分為兩類，第一類具有明顯核邊結構，核部巖漿振蕩環(huán)帶清晰，邊部結構均勻，并截切核部環(huán)帶；第二類無分帶或呈微弱云霧狀結構，與第一類鋯石邊部類似(圖6)。34個LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析點的Th、U含量變化大，鋯石繼承核的Th、U含量整體高于增生邊和第二類鋯石，Th/U比值為0.09～1.39(表2)。所有測點的207Pb/206Pb表面年齡為2547～1636Ma，均落在諧和線附近或下方，表明經歷不同程度的Pb丟失。其中25個分析點構建的不一致線獲得上交點年齡2594±86Ma和下交點年齡1775±58Ma(MSWD=1.00)，另外一條由9個第二類鋯石分析點構建的不一致線獲得上交點年齡1827±69Ma和下交點年齡495±940Ma(MSWD=0.76)，下交點年齡沒有確切地質意義(圖6a)。第一條不一致線上交點附近4個分析點的加權平均年齡為2533±14Ma(MSWD=0.7)，第二條不一致線上交點附近6個分析點獲得加權平均年齡1822±24Ma(MSWD=0.16)。Lu-Hf同位素分析表明所有鋯石的176Hf/177Hf比值均在0.28111～0.28135之間，沒有明顯差別(表3；圖7a)。利用t=2533Ma計算得到εHf(t)值為-2.2～+6.4，相應兩階段模式年齡(tDM2)為3173～2649Ma，加權平均值為2979±40Ma(n=34，MSWD=72)。

圖6 中天山南緣羊圈處東南側條帶狀混合巖古成體(黑云角閃斜長片麻巖13W44-1和黑云斜長角閃片麻巖13W44-10)和后期侵入的變基性巖墻(13W44-6)的典型鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像和LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和年齡圖解Fig.6 The representative zircon CL images and LA-ICP-MS U-Pb concordia diagrams for the paleosome (13W44-1 and 13W44-10) of the stromatic migmatite and the intruding meta-mafic dyke (13W44-6) in the southeastern Yangjuan of the southern Chinese Central Tianshan

圖7 中天山南緣羊圈處東南側混合巖化片麻巖的鋯石176Hf/177Hf比值、εHf(t)值和兩階段Hf模式年齡(tDM2) 部分數(shù)據(jù)引自Wang et al. (2014a, 2017)Fig.7 Zircon 176Hf/177Hf ratios, εHf(t) and two-stage Hf model ages (tDM2) for the stromatic migmatitic gneisses in the southeastern Yangjuan of the southern Chinese Central Tianshan Some data are compiled from Wang et al. (2014a, 2017)

古成體黑云斜長角閃片麻巖樣品13W44-10中鋯石同樣多為橢球狀、渾圓狀和碎片狀。CL圖像顯示多數(shù)鋯石沒有分帶或呈弱云霧狀分帶，少量鋯石具有核邊結構，核部鋯石殘留巖漿環(huán)帶，邊部沒有分帶，結構均勻(圖6)。30個LA-ICP-MS鋯石分析點的Th、U含量和Th/U比值分別為2.56×10-6～204×10-6、7.53×10-6～259×10-6和0.27～1.68(表2)。它們的207Pb/206Pb表面年齡在2526～1816Ma之間，其中21個測點構建的不一致線獲得上交點年齡2502±120Ma和下交點年齡1709±100Ma(MSWD=0.55)，上交點附近的4個較諧和分析點獲得加權平均年齡2504±24Ma(MSWD=0.72)。另外具有相對較年輕年齡的12個分析點擬合的不一致線上交點年齡為1822±70Ma(MSWD=0.03)，和它們的加權平均年齡1827±21Ma(MSWD=0.09)在誤差范圍內一致(圖6b)。所有分析點的176Hf/177Hf比值在很小的范圍內變化，均為0.281241～0.281461之間(圖7a)。利用t=2504Ma計算獲得εHf(t)值為+1.7～+9.8，對應兩階段模式年齡為2910～2419Ma(表3)，加權平均值為2711±52Ma(MSWD=91)。

表2羊圈處東南側條帶狀混合巖化片麻巖和后期侵入的變基性巖墻的LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素組成

Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic data of the stromatic migmatitic gneisses and the intruding meta-mafic dyke in the southeastern Yangjuan

測點號類型含量(×10-6)ThUTh/U同位素比值同位素年齡(Ma)207Pb/206Pb±1σ207Pb/235U±1σ206Pb/238U±1σt207/206±1σt207/235±1σt206238±1σ13W44-1 黑云角閃斜長片麻巖1Ⅰ50.72730.190.12320.00195.93420.06570.34940.00362003271966101932172Ⅰ50.387.80.570.13230.00276.63530.12770.36380.00622129152064172000293Ⅰ65.947.51.390.16690.003511.14140.22740.48430.00942527152535192546414Ⅱ14.929.50.510.11240.00394.79700.15490.30970.00711838291784271739355Ⅱ6.5425.20.260.11150.00444.86770.18380.31670.00761824361797321774376Ⅰ45.81720.270.15520.00409.08830.18750.42480.00662404452347192282307Ⅰ30.41820.170.16900.003511.13830.22460.47820.00932547152535192520408Ⅱ63.459.81.060.12530.00625.87050.27050.34000.01202032381957401886589Ⅰ24.62700.090.13090.00215.36350.06180.29710.003321112918791016771610Ⅰ46.22510.180.14320.00246.93740.08570.35140.003922662921031119411911Ⅰ75.91830.420.12320.00245.61020.09960.33030.005020031419181518402412Ⅱ32.01350.240.12610.00356.13930.14070.35310.005720445119962019492713Ⅰ51.169.10.740.14490.00287.82440.14230.39160.006622871422111621303014Ⅰ1013480.290.15640.00299.05340.12480.41980.005124173223431322592315Ⅱ18.357.60.320.11070.00334.23900.11490.27780.005818112316822215802916Ⅱ29.046.20.630.11410.00575.23090.23660.33240.007318669318583918503517Ⅱ13.842.30.330.11050.00424.65800.16750.30590.007118073417603017203518Ⅰ56.41140.490.16660.00269.34720.13610.40710.005825241123731322022619Ⅰ1262790.450.13110.00346.55850.14190.36290.005221134720541919962520Ⅰ1071590.670.11720.00435.60610.18080.34680.005719146719172819202721Ⅱ10.739.40.270.10070.01004.10650.37150.29590.0120163619116567416716022Ⅰ59.52630.230.13540.00246.99260.09590.37450.004421693221101220512023Ⅱ46.21170.390.13680.00437.06660.18580.37470.006621875621202320523124Ⅱ15.547.60.330.10270.00564.27280.20780.30180.0076167310416884017003725Ⅱ10.337.10.280.11170.00385.06580.16410.32900.007918282818302718333826Ⅱ36.467.60.540.13720.00526.55390.21560.34650.006721926820532919183227Ⅰ23.835.20.680.11350.00785.42830.34480.34680.0087185712718895419194228Ⅰ61.21580.390.11200.00205.04590.08410.32680.0046183314182714182322

續(xù)表2Continued Table 2測點號類型含量(×10-6)ThUTh/U同位素比值同位素年齡(Ma)207Pb/206Pb±1σ207Pb/235U±1σ206Pb/238U±1σt207/206±1σt207/235±1σt206238±1σ29Ⅱ10.632.90.320.11160.00475.02080.19890.32650.008718263618233418224230Ⅱ9.2148.60.190.12980.00616.79300.26990.37960.009820958520853520744631Ⅰ67.41030.660.15330.00298.67300.15600.41060.006623831423041622183032Ⅰ56.61120.510.16870.004311.12910.27720.47880.011025451925342325224833Ⅱ15.448.50.320.15160.00548.11030.23920.38800.007723646222432721133634Ⅰ1151450.790.14010.00427.59890.20000.39350.005822285321852421392713W44-10 黑云斜長角閃片麻巖173.243.51.680.16680.005211.21720.34720.48790.0135252623254129256159250.873.80.690.12130.00745.98000.32590.35750.00951976111197347197045342.173.00.580.16250.004710.55070.30020.47110.0122248121248426248854427.449.10.560.11350.00674.88900.27040.31250.013118564718004717536452042590.790.13100.00396.35940.17870.35230.008321112220272519454069.3121.30.440.11170.00614.24870.21540.27580.0096182846168342157049719.928.30.700.12770.00686.00190.30350.34110.0125206643197644189260825.544.10.580.11110.00424.93370.17420.32210.0086181830180830180042973.51180.620.16470.005810.58380.36440.46600.0145250526248732246664108.7320.00.440.11210.00574.53120.21740.29320.0099183443173740165749112.567.530.340.16530.007010.80420.45010.47420.01632510322506392502711211.418.90.600.11800.00935.51870.39260.33920.01161926146190461188356137.8616.90.460.11160.00644.57320.24530.29730.0110182548174445167855145.3916.00.340.12450.00885.98210.37120.34840.01202022129197354192757158.6116.70.520.11270.00654.53560.24680.29200.01041843501738451651521642.653.20.800.11140.00304.42280.10990.28800.0055182221171721163228171311241.050.13610.00357.01280.17280.37370.0079217819211322204737188.9916.80.530.11120.00534.71630.21010.30760.0100181939177037172949197.0917.30.410.11100.00514.72790.20370.30890.0095181638177236173547206.8117.70.380.12880.00796.04040.35010.34020.01532082471982501888742148.41180.410.12090.00425.52880.18010.33160.0087197027190528184642227.3213.00.560.11180.00674.97940.28640.32300.0123182953181649180460236.0316.00.380.11130.00674.84270.27350.31560.01291821491792481768632484.11620.520.12480.00335.74140.14390.33370.0069202620193822185633256.1916.50.370.12570.00545.94830.23970.34340.0108203833196835190352264.5717.10.270.13250.00586.58700.27480.36060.01172131342058371985552762.082.70.750.14070.00797.79620.38650.40180.010822361002208452177502850.681.40.620.14500.00447.75690.22390.38800.0098228822220326211345296.0316.20.370.11280.00574.38480.20800.28200.00901845431709391601463010.118.10.560.12160.00876.26580.40690.37370.0113198013120145720475313W44-6 變基性巖墻1Ⅰ15.370.60.222Ⅰ7.441320.060.10610.00424.35680.16130.29800.00831733321704311681413Ⅱ3405440.630.10600.00284.22480.10200.28930.00551731201679201638284Ⅰ0.6667.20.015Ⅱ2053090.660.10490.00424.39720.16350.30410.0085171332171231171242

表3羊圈處南東側條帶狀混合巖化片麻巖的鋯石Hf同位素成分

Table 3 Zircon Hf isotopic compositions of the stromatic migmatitic gneisses in the southeastern Yangjuan

測點號年齡(Ma)176Yb/177Hf2σ176Lu/177Hf2σ176Hf/177Hf2σ176Hf/177HfiεHf(0)εHf(t)2σtDM1 (Ma)tDM2 (Ma)2σfLu/Hf13W44-1黑云角閃斜長片麻巖-0125330.011860.000040.000510.000000.281210.000020.28118-560.80.72814298827-0.98-020.008220.000330.000330.000010.281190.000020.28117-560.60.72823300425-0.99-030.001440.000150.000060.000010.281190.000020.28118-570.90.62810298724-1.00-040.010180.000340.000420.000010.281160.000020.28113-58-0.80.72876308928-0.99-050.002640.000100.000120.000010.281150.000020.28114-58-0.60.62865307524-1.00-060.001150.000020.000050.000000.281220.000020.28121-562.00.72769292027-1.00-070.003780.000070.000160.000000.281260.000020.28125-543.20.72721284128-1.00-080.003980.000310.000160.000010.281210.000020.28120-561.70.82781293829-1.00-090.007780.000080.000330.000000.281110.000020.28110-59-2.20.72927317327-0.99-100.010660.000130.000450.000010.281130.000020.28111-58-1.70.72910314528-0.99-110.009180.000290.000370.000010.281200.000020.28118-560.70.62819299824-0.99-120.010640.000180.000460.000010.281170.000020.28114-57-0.50.72863306825-0.99-130.012770.000070.000560.000000.281160.000020.28113-58-1.00.72883309928-0.98-140.007630.000150.000320.000010.281230.000020.28122-552.20.72763290827-0.99-150.009940.000290.000400.000010.281140.000020.28112-58-1.30.82895312029-0.99-160.018880.000360.000840.000020.281160.000020.28112-58-1.50.72905313128-0.98-170.004070.000020.000170.000000.281330.000030.28132-515.90.92623268133-0.99-180.004830.000020.000210.000000.281200.000020.28118-561.00.72807298127-0.99-190.003350.000050.000140.000000.281230.000020.28123-552.40.82753289331-1.00-200.015120.000490.000680.000020.281210.000020.28118-560.80.82817299131-0.98-210.004310.000440.000180.000020.281350.000030.28134-516.40.92604264933-0.99-220.006630.000290.000290.000010.281160.000020.28114-58-0.60.72866307628-0.99-230.003870.000030.000160.000000.281250.000020.28124-543.00.92731285632-1.00-240.017720.000040.000760.000000.281240.000020.28121-541.70.82781293331-0.98-250.004490.000090.000190.000000.281190.000030.28118-570.60.92819300033-0.99-260.004800.000020.000210.000000.281320.000030.28131-525.51.12636270240-0.99-270.004690.000060.000200.000000.281270.000020.28126-543.70.82705281429-0.99-280.005650.000030.000240.000000.281230.000020.28122-552.10.82765291229-0.99-290.005970.000050.000250.000000.281210.000020.28120-561.40.82793295629-0.99-300.013680.000110.000600.000000.281160.000020.28113-57-0.80.92878309132-0.98-310.009370.000490.000400.000020.281250.000020.28123-542.60.72746287927-0.99-320.011010.000390.000490.000020.281170.000020.28114-57-0.60.72866307325-0.99-330.018160.000600.000740.000020.281240.000020.28120-551.50.72792295027-0.98

續(xù)表3

Continued Table 3

測點號年齡(Ma)176Yb/177Hf2σ176Lu/177Hf2σ176Hf/177Hf2σ176Hf/177HfiεHf(0)εHf(t)2σtDM1 (Ma)tDM2 (Ma)2σfLu/Hf-3425330.013190.000570.000540.000020.281150.000020.28113-58-1.10.72886310427-0.98-350.007340.000160.000310.000010.281250.000020.28124-542.90.62736286324-0.99-360.023910.000100.000970.000000.281260.000020.28121-541.90.82777292431-0.9713W44-10 黑云斜長角閃片麻巖-0125040.003910.000030.000170.000000.281260.000020.28125-542.50.72724286428-1.00-020.004280.000030.000180.000000.281300.000020.28129-534.00.82668277129-0.99-030.011290.000140.000520.000010.281290.000020.28127-533.20.62699282024-0.98-040.003200.000040.000120.000000.281300.000020.28129-534.10.72663276425-1.00-050.013240.000210.000540.000010.281280.000020.28126-532.80.92714284432-0.98-060.004880.000010.000200.000000.281460.000030.28145-479.81.02452241936-0.99-070.003930.000010.000170.000000.281260.000020.28125-542.70.82715284929-1.00-080.002080.000020.000080.000000.281330.000020.28132-525.20.82624270129-1.00-090.002080.000020.000080.000000.281280.000020.28128-533.50.72686280328-1.00-100.004550.000010.000190.000000.281430.000020.28142-488.70.82492248531-0.99-110.001360.000010.000050.000000.281280.000030.28128-533.60.92682279535-1.00-120.007570.000330.000310.000010.281280.000020.28126-533.10.72704282927-0.99-130.004950.000060.000210.000000.281400.000020.28139-497.40.92539256132-0.99-140.000820.000020.000030.000000.281290.000020.28129-534.00.72667277127-1.00-150.005580.000040.000230.000000.281400.000020.28138-497.40.82542256631-0.99-160.001600.000020.000060.000000.281320.000020.28131-524.80.72636272028-1.00-170.004090.000070.000170.000000.281340.000020.28133-515.60.72607267328-0.99-180.004350.000100.000190.000000.281370.000020.28136-506.70.82568260931-0.99-190.005560.000100.000240.000010.281460.000020.28145-479.60.92457242732-0.99-200.002560.000020.000110.000000.281410.000030.28140-498.10.92514252035-1.00-210.004150.000030.000180.000000.281310.000020.28130-524.30.72656275228-0.99-220.003790.000090.000160.000000.281380.000020.28138-507.10.72553258427-1.00-230.004700.000010.000200.000000.281360.000020.28135-506.20.92585263632-0.99-240.007500.000070.000310.000000.281240.000020.28123-551.70.72753291028-0.99-250.006660.000070.000300.000000.281270.000020.28126-542.80.82712284329-0.99-260.009930.000010.000410.000000.281380.000020.28136-506.50.82574261730-0.99-270.002630.000070.000100.000000.281290.000020.28129-534.00.82668277329-1.00-280.007260.000050.000310.000000.281240.000020.28123-541.90.72749290328-0.99-290.004320.000020.000190.000000.281440.000020.28144-479.20.82473245431-0.99-300.007560.000100.000310.000000.281350.000020.28133-515.50.72611267927-0.99

變基性巖墻樣品13W44-6的鋯石較小，大小為50～80μm，呈自形-半自形長柱狀，和巖漿鋯石相似。CL圖像顯示兩種不同類型，第I類鋯石具有明亮的陰極發(fā)光，內部呈海綿狀，邊部參差不齊；第II類鋯石呈暗灰色陰極發(fā)光，顯示模糊環(huán)帶及補丁狀結構，系沿內部裂隙發(fā)生局部重結晶而成(Corfuetal., 2003)(圖6)。選取20顆鋯石進行LA-ICP-MS分析，第一類鋯石具有很低的Th(0.23×10-6～15.3×10-6)和U(51.9×10-6～132×10-6)含量(表2)，無法獲取有效的U-Pb年齡。第二類鋯石的Th和U含量分別為137×10-6～994×10-6和190×10-6～1159×10-6，Th/U比值為0.33～1.22(表2)。其中13個分析點(僅包括1個第一類鋯石)的207Pb/206Pb表面年齡在1734～1713Ma之間，構建的不一致線上交點年齡為1721±32Ma(MSWD=0.02)，和加權平均年齡1723±13Ma(MSWD=0.07)在誤差范圍內一致(圖6)。

5 巖石地球化學特征

5.1 烏瓦門橋處混合巖

3件長英質糜棱巖具有較高的SiO2(71.71%～74.59%)、Al2O3(13.00%～14.48%)、Na2O(3.82%～6.33%)和較低的Fe2O3T(1.41%～3.81%)、MgO(0.06%～0.82%)、K2O(0.07%～0.14%)含量(表4)，與巖石主要由長英質礦物構成相吻合。稀土元素總量為71.1×10-6～94.4×10-6，具有向右陡傾的稀土配分模式圖，表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損(圖8a)。輕重稀土分餾明顯((La/Yb)N=35.6～54.2)，輕稀土內部也發(fā)生顯著分異((La/Sm)N=6.28～9.88)，且均表現(xiàn)強烈的正Eu異常(Eu/Eu*=1.34～1.71)，與斜長石的高含量密切相關。在原始地幔標準化的微量元素圖解上，樣品相對富集大離子親石元素和虧損高場強元素，呈現(xiàn)Sr正異常和Nb-Ta-Ti負異常(圖8b)。

圖8 中天山南緣兩類混合巖中不同巖石單元的球粒隕石標準化稀土配分圖解和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(標準化值及N-MORB、E-MORB和OIB引自Sun and McDonough, 1989)Fig.8 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element spidergrams for the studied rock units of the migmatites in the southern Chinese Central Tianshan (normalization values, N-MORB, E-MORB and OIB values after Sun and McDonough, 1989)

3件斜長角閃質糜棱巖的SiO2含量較為分散，其中12W60-7和12W60-8具有相對一致且偏低的SiO2(52.89%～54.01%)和CaO(8.96%～9.37%)，及偏高的TiO2(3.59%～3.64%)、Fe2O3T(12.79%～13.62%)、MgO(4.52%～4.80%)和Na2O(2.82%～2.93%)含量(表4)。相較而言，樣品12W60-6具有較高的SiO2(66.69%)和CaO(11.24%)，及較低的TiO2(0.61%)、Fe2O3T(6.65%)、MgO(1.34%)和Na2O(0.84%)含量。它們稀土和微量元素同樣存在顯著差別。12W60-7和12W60-8稀土總量為245×10-6～246×10-6，具有輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型稀土配分模式圖((La/Yb)N=7.54～9.09)，且輕重稀土內部發(fā)生中等程度分餾，表現(xiàn)輕微負Eu異常(Eu/Eu*=0.84～0.87；圖8a)。在微量元素圖解上，這2件樣品表現(xiàn)大離子親石元素(如Th、U和LREE)富集和輕微Nb-Ta-Ti負異常，整體微量元素含量較高(圖8b)。樣品12W60-6稀土總量為122×10-6，也具有富集輕稀土、虧損重稀土的右傾型稀土配分圖((La/Yb)N=15.9)，但是輕稀土內部分餾明顯((La/Sm)N=5.28)，而重稀土內部相對平緩，且表現(xiàn)正Eu異常(Eu/Eu*=1.11；圖8a)。該樣品富集大離子親石元素和虧損高場強元素，具有明顯的Nb、Ta、Ti負異常(圖8b)。

5.2 羊圈處東南側混合巖

古成體黑云角閃斜長片麻巖的3件樣品SiO2含量為59.15%～65.76%，具有高Al2O3(15.64%～17.10%)、高Na2O(4.41%～4.87%)和低MgO(1.77%～2.68%)、低K2O(0.82%～1.03%)含量，相應Mg#為42.9～44.3，K2O/Na2O比值為0.17～0.23(表4)。在Nb/Y-Zr/TiO2圖解中樣品落入玄武巖和安山巖區(qū)域，在Al-Fetotal+Ti-Mg圖解中則落入鈣堿性安山巖和英安巖范圍(圖9)。樣品稀土總量為56.6×10-6～117×10-6，輕重稀土之間發(fā)生強烈分異((La/Yb)N=10.5～23.1)，呈顯著向右陡傾的稀土配分模式圖，表現(xiàn)中等Eu正異常(Eu/Eu*=1.03～1.35；圖8c)。樣品具有相對較低的Cr(23.4×10-6～32.0×10-6)、Co(12.2×10-6～19.3×10-6)和Ni(15.2×10-6～26.9×10-6)含量(表4)。此外，它們具有較高Sr(617×10-6～706×10-6)、較低Y(8.59×10-6～13.2×10-6)和Yb(0.75×10-6～1.08×10-6)含量，以及較高Sr/Y比值(46.7～76.0)。樣品富集大離子親石元素、虧損高場強元素，并且顯示明顯的Sr正異常和Nb、Ta、Ti負異常(圖8d)。

圖9 中天山南羊圈處南東側混合巖中不同巖石單元的地球化學判別圖解 (a) Zr/TiO2-Nb/Yb圖解(Winchester and Floyd, 1977)；(b) Al-Fetotal+Ti-Mg三元圖解(Rollinson, 2014)；(c) AFM圖解(Irvine and Baragar, 1971)；(d) Nb/Yb-Th/Yb圖解(Pearce, 2008)；(e) Zr/4-2Nb-Y圖解(Meschede, 1986)；(f) Th-Hf/3-Nb/16圖解(Wood, 1980)Fig.9 Geochemical discrimination diagrams for the studied rock units of the migmatites in the southeastern Yangjuan of the southern Chinese Central Tianshan (a) Zr/TiO2 vs. Nb/Yb diagram (Winchester and Floyd, 1977); (b) Al-Fetotal+Ti-Mg ternary diagram (Rollinson, 2014); (c) AFM ternary diagram (Irvine and Baragar, 1971); (d) Nb/Yb vs. Th/Yb diagram (Pearce, 2008); (e) Zr/4-2Nb-Y ternary diagram (Meschede, 1986); (f) Th-Hf/3-Nb/16 ternary diagram (Wood, 1980)

古成體黑云斜長角閃片麻巖的3件樣品具有較低SiO2(54.77%～55.12%)、Al2O3(13.22%～15.34%)、Na2O(2.78%～3.94%)和K2O(0.39%～0.54%)含量，而MgO含量較高，為5.27%～6.90%，相應Mg#為55.4～57.9(表4)。在Nb/Y-Zr/TiO2和Al-Fetotal+Ti-Mg圖解中均落入鈣堿性玄武巖區(qū)域(圖9)。樣品具有較高稀土總量(106×10-6～160×10-6)，同樣顯示輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型稀土配分圖，但輕重稀土分餾中等((La/Yb)N=6.89～9.92)，表現(xiàn)輕微Eu異常(Eu/Eu*=0.91～1.12；圖8c)。樣品具有很高的Cr(257×10-6～487×10-6)、Co(32.2×10-6～41.5×10-6)和Ni(116×10-6～152×10-6)含量(表4)。它們的Sr含量也較高(496×10-6～736×10-6)，以及較高的Y(19.0×10-6～21.8×10-6)和Yb(1.78×10-6～1.86×10-6)含量，Sr/Y比值較低(22.8～38.7)。在微量元素圖解上，樣品富集大離子親石元素、虧損高場強元素，并且顯示明顯的Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf、Ti負異常(圖8d)。

表4中天山南緣烏瓦門高級變質雜巖中混合巖的各巖石單元的主量(wt%)和微量(×10-6)元素成分

Table 4 Major (wt%) and trace (×10-6) element compositions of the migmatites from the Wuwamen metamorphic complex in the southern Chinese Central Tianshan

樣品號12W60-212W60-312W60-412W60-612W60-712W60-813W44-213W44-313W44-413W44-1113W44-1213W44-1313W44-713W44-813W44-9巖石類型長英質糜棱巖斜長角閃質糜棱巖黑云角閃斜長片麻巖黑云斜長角閃片麻巖變基性巖墻SiO272.8774.5971.7166.6952.8954.0159.8565.7659.1554.7755.1254.5944.9242.9944.57TiO20.270.320.280.613.593.640.790.530.810.750.780.753.783.813.54Al2O313.0014.1614.4811.5712.6712.4016.8815.6417.1013.2215.3413.8812.8612.9313.10Fe2O3T3.811.413.056.6513.6212.796.674.676.639.918.3810.3719.6920.1319.34MnO0.020.010.020.050.160.150.090.060.090.150.130.160.250.280.26MgO0.060.070.821.344.524.802.681.772.646.905.276.575.035.765.47CaO5.852.763.5411.249.378.966.125.006.559.327.878.478.709.508.86Na2O3.826.335.690.842.822.934.484.414.872.783.943.102.292.042.24K2O0.070.090.140.020.250.211.030.960.820.390.440.540.820.850.94P2O50.080.130.130.160.400.400.220.160.160.260.200.210.740.700.63LOI0.660.420.500.940.320.300.640.580.640.800.580.760.440.440.56Total100.51100.29100.36100.12100.61100.5999.4599.5399.4699.2498.0699.4199.5299.4499.50Mg#3.08.934.728.539.642.644.342.944.157.955.455.633.636.135.9Be0.310.380.450.251.041.180.900.910.751.070.930.982.251.831.93Sc3.751.011.8312.427.025.911.99.2911.430.325.028.533.736.033.5V53.124.439.310429731110263.9116165152161345393378Cr49.329.023.614511913132.028.923.436425748759.592.687.8Co10528.130.342.437.045.719.312.218.038.732.241.560.047.752.7Ni14.948.237.743.497.093.626.915.226.114211615275.187.287.5Ga17.29.1414.424.424.224.918.617.118.717.017.917.324.023.422.7Rb0.250.361.870.051.020.2419.517.412.93.634.976.1012.010.114.6Sr7672945081105668623617706653496736555383344339Cs0.390.390.570.050.330.230.550.460.280.080.140.150.360.350.48Ba42.735.268.028.411093.0668677508160234276533382576Y4.423.563.5311.441.937.813.29.708.5921.819.020.162.356.550.1Nb1.871.491.624.5523.024.15.234.224.105.764.815.4133.428.727.1

續(xù)表4

Continued Table 4

樣品號12W60-212W60-312W60-412W60-612W60-712W60-813W44-213W44-313W44-413W44-1113W44-1213W44-1313W44-713W44-813W44-9巖石類型長英質糜棱巖斜長角閃質糜棱巖黑云角閃斜長片麻巖黑云斜長角閃片麻巖變基性巖墻Ta0.080.080.070.321.481.590.280.180.240.260.220.231.901.661.57Zr11513612954231833210812776.174.747.743.4155121108Hf2.953.553.2411.08.588.902.603.042.002.071.461.403.973.242.97Pb3.722.513.244.242.472.739.709.018.013.675.203.715.543.354.10Th0.080.070.161.364.734.720.930.620.140.140.060.122.161.961.77U0.110.080.120.221.081.110.150.170.090.090.100.080.680.460.49La24.319.723.428.138.539.418.828.411.025.317.118.351.847.142.5Ce36.730.243.352.188.790.937.850.622.265.340.245.8125113103Pr3.673.404.425.9812.412.74.445.442.728.475.416.2715.814.313.0Nd12.412.216.422.555.956.717.820.511.236.123.526.768.162.256.6Sm1.591.712.413.4412.212.13.543.312.337.114.885.4514.013.011.7Eu0.810.740.881.153.273.281.111.280.911.871.671.573.913.433.31Gd1.321.311.682.9411.511.03.062.542.085.604.284.6312.811.610.9Tb0.160.160.190.381.751.610.460.360.310.810.630.681.981.831.65Dy0.840.760.832.129.728.622.571.931.714.423.623.8611.610.69.76Ho0.190.150.140.461.861.630.470.330.320.790.700.712.162.021.82Er0.530.390.361.294.493.971.320.930.842.131.912.026.005.635.13Tm0.080.050.050.190.600.520.180.130.130.310.280.280.910.810.74Yb0.490.330.311.273.663.111.080.880.751.831.781.865.324.924.61Lu0.080.050.050.210.530.440.170.130.100.280.270.280.820.750.70∑REE83.271.194.412224524692.811756.6160106118320291265Eu/Eu?1.711.511.341.110.840.871.031.351.260.911.120.960.890.850.90(La/Yb)N35.642.854.215.97.549.0912.523.110.59.926.897.066.986.876.61(La/Sm)N9.887.436.285.282.032.103.435.543.052.302.262.172.392.342.35(Gd/Yb)N2.233.284.481.922.592.912.342.392.292.531.992.061.991.951.96

變基性巖墻的3件樣品具有很低的SiO2(42.99%～44.92%)，中等的Al2O3(12.86%～13.10%)、Na2O(2.04%～2.29%)和MgO(5.03%～5.76%)，以及異常高的TiO2(3.54%～3.81%)和Fe2O3T(19.34%～20.13%)含量(表4)。因此，在Nb/Y-Zr/TiO2圖解中樣品均落入玄武巖區(qū)域，且在Al-Fetotal+Ti-Mg三元圖解中則落入拉斑玄武巖系列的高鐵玄武巖范圍(圖9)。樣品稀土總量高達265×10-6～320×10-6，顯示輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型稀土配分圖((La/Yb)N=6.61～6.98)，重稀土內部無明顯分異，表現(xiàn)輕微Eu負異常(Eu/Eu*=0.85～0.90；圖8e)。樣品具有較高的Cr(59.5×10-6～92.6×10-6)、Co(47.7×10-6～60.0×10-6)和Ni(75.1×10-6～87.5×10-6)含量(表4)。值得注意的是，它們均具有很高的Nb(27.1×10-6～33.4×10-6)和Ta(1.57×10-6～1.90×10-6)含量。在微量元素圖解上，除了顯著的Sr和Zr-Hf負異常外，樣品顯示向右緩傾的平坦圖解，類似于OIB，但重稀土含量整體偏高(圖8f)。

6 討論

6.1 烏瓦門橋處混合巖成因

烏瓦門橋處條帶狀混合巖的淺色體和古成體的鋯石形態(tài)和CL圖像均復雜多樣，既有結構相對均一、無環(huán)帶或云霧狀結構的鋯石顆?；蜻叢?，類似變質成因鋯石；也有殘留模糊巖漿環(huán)帶的鋯石顆粒或繼承核，類似巖漿成因鋯石(Corfuetal., 2003)。淺色體和古成體的鋯石207Pb/206Pb表面年齡具有相同的變化范圍，在2700～1760Ma之間，顯示不同的諧和度(圖5)，暗示它們在單一或者多次變質事件中遭受不同程度Pb丟失。鋯石結構和年齡的多樣性指示混合巖的原巖應該是沉積巖，而古成體的礦物組合主要為角閃石和斜長石，表明其原巖經歷了角閃巖相變質作用。淺色體和古成體均有一組最年輕的鋯石U-Pb年齡落在1800Ma附近，較諧和測點獲得的諧和年齡分別為1811.8±14Ma(n=9)和1828±8.6Ma(n=4)。鑒于這些測點均位于無環(huán)帶或云霧狀結構的鋯石顆粒或邊部，屬于變質成因鋯石，因此這兩個諧和年齡可以代表混合巖原巖經歷的角閃巖相變質作用時代，即1828～1812Ma。

那么，對于其他具有更老年齡(主要為2700～2100Ma)的鋯石存在以下三種不同的成因解釋。第一，它們都是碎屑鋯石，考慮到既有變質成因也有巖漿成因的鋯石，表明它們的源區(qū)相對復雜，巖漿巖、變質巖和沉積巖都有貢獻。在這種情況下，混合巖的原巖沉積時代應介于變質作用時代和最年輕碎屑鋯石年齡，即2100～1800Ma之間。第二，其中的變質成因鋯石是在～1800Ma角閃巖相變質過程中由于發(fā)生不同程度Pb丟失形成的，而巖漿成因鋯石的年齡集中在2700～2500Ma之間，來源于碎屑源區(qū)的巖漿巖。此種情況下，只能限定混合巖的原巖沉積時代在2500～1800Ma間的某個時間點。第三，一組2300～2100Ma的諧和年齡主要由變質成因鋯石獲得，代表原巖沉積之后經歷的一次構造-熱事件，其余鋯石則為碎屑鋯石，那么該混合巖的原巖沉積時代在2500～2300Ma之間。

野外觀察顯示，烏瓦門橋處條帶狀混合巖與石英片巖、黑云斜長片麻巖和角閃片巖等巖石單元互層產出，進一步表明該混合巖的原巖為沉積巖?？紤]到古成體斜長角閃質糜棱巖主要由角閃石和斜長石構成，且全巖SiO2含量低至52.89%～54.01%，本文推測其原巖應為中基性巖屑砂巖。由于淺色體和古成體具有一致的鋯石結構和年齡范圍，且淺色體的鋯石并沒有顯示熔體中新生鋯石特有的巖漿環(huán)帶特征，可以排除該淺色體是由古成體發(fā)生部分熔融或者由外來巖漿注入而形成。此外，交代作用似乎很難解釋淺色體中角閃巖透鏡體的成因，因此，本文傾向于認為烏瓦門處條帶狀混合巖的成因機制為變質分異作用。在～1800Ma角閃巖相變質過程中，構造差應力導致混合巖原巖(即古成體)的易熔組分(主要為長石和石英)在亞固相條件下發(fā)生活化遷移，形成富長石和石英的淺色體條帶以及富角閃石的殘余體(Sawyer, 2008)。該成因機制也得到了淺色體和古成體巖石地球化學特征的支持，淺色體相對古成體具有較高的SiO2、Na2O和較低的TiO2、Fe2O3、MgO、CaO等主量元素含量，且淺色體整體表現(xiàn)偏低的稀土和微量元素含量，與主要礦物組成為長石和石英密切相關。這正好可以解釋樣品12W60-6的稀土和微量元素含量介于淺色體和其他古成體樣品之間，是因為在兩者漸變接觸的位置采樣造成淺色體不同程度的混入。

6.2 羊圈處東南側混合巖成因

羊圈處東南側混合巖中古成體黑云角閃斜長片麻巖的鋯石具有兩種不同類型的CL圖像，具有核邊結構的第一類鋯石的繼承核保留清晰的巖漿環(huán)帶，屬于巖漿成因鋯石；而邊部和第二類鋯石類似，顯示無分帶或云霧狀結構，屬于變質成因鋯石(圖6)。值得指出的是，盡管大多數(shù)鋯石分析點由于經歷后期變質作用發(fā)生U-Pb同位素體系不同程度的重置(即顯示不同的207Pb/206Pb表面年齡)，但是176Hf/177Hf比值在小范圍變化，即Lu-Hf同位素體系仍然保持封閉，表明變質成因鋯石是由原巖巖漿鋯石發(fā)生不同程度的固態(tài)重結晶而成(Martinetal., 2008; Gerdes and Zeh, 2009)。因此，第一條不一致線上交點附件4個分析點獲得的加權平均年齡2533±14Ma可以解釋為黑云角閃斜長片麻巖的原巖形成時代，而第二條不一致線上交點附近6個分析點獲得的加權平均年齡1822±24Ma則被視為該巖石經歷角閃巖相變質作用的時代。巖石地球化學特征表明，黑云角閃斜長片麻巖具有高SiO2、高Na2O(4.41%～4.87%)、低K2O/Na2O比值(0.17～0.23)、高Sr(617×10-6～706×10-6)、低Y和高Sr/Y比值(46.7～76.0)，與高硅埃達克巖非常相似，通常被認為是在島弧或者活動陸緣環(huán)境下由俯沖洋殼或者基性下地殼發(fā)生高壓部分熔融形成，源區(qū)殘留相為榴輝巖或石榴角閃巖，斜長石很少或沒有(Martinetal., 2005; Moyen and Martin, 2012)。玄武巖部分熔融實驗表明，脫水熔融條件下形成的熔體貧Na，類似基性下地殼部分熔融形成的熔體特征，而有水條件下則形成富Na質熔體，與俯沖板片熔融相吻合(Prouteauetal., 2001; Martinetal., 2005)。此外，考慮到黑云角閃斜長片麻巖的鋯石εHf(t)值為-2.2～+6.4，相應兩階段模式年齡為3173～2649Ma，明顯大于其原巖形成時代，因此，本文認為其巖漿源區(qū)為相對古老的俯沖洋殼。

古成體黑云斜長角閃片麻巖的鋯石同樣具有兩種不同類型的鋯石CL圖像，即保留巖漿環(huán)帶的巖漿鋯石繼承核以及結構均一或呈弱云霧狀分帶的變質成因鋯石邊和顆粒(圖6)。所有鋯石分析點的176Hf/177Hf比值在0.281241～0.281461之間變化，與207Pb/206Pb表面年齡沒有相關性，表明變質成因鋯石是在角閃巖相變質過程中由原巖巖漿鋯石發(fā)生不同程度的固態(tài)重結晶形成。因此，其中4個較諧和的巖漿繼承核分析點獲得的加權平均年齡2504±24Ma代表原巖結晶年齡，而12個變質成因鋯石分析點獲得的加權平均年齡1827±21Ma代表角閃巖相變質作用時代。黑云斜長角閃片麻巖具有較高MgO(5.27%～6.90%)、Cr(257×10-6～487×10-6)、Co(32.2×10-6～41.5×10-6)和Ni(116×10-6～152×10-6)含量，表明其巖漿源區(qū)為地幔。同時，它們顯示輕稀土和大離子親石元素富集、重稀土和高場強元素虧損及顯著Nb-Ta-Ti負異常，與島弧玄武巖的地球化學特征類似，說明其巖漿源區(qū)是受俯沖交代富集的地幔(Hawkesworthetal., 1993)。但是，由于較低的Th和Zr含量，在Th/Yb-Nb/Yb、Nb-Zr-Y和Hf-Th-Nb構造環(huán)境判別圖解上它們均落在N-MORB和E-MORB的過渡區(qū)域(圖9)，暗示其地幔源區(qū)受俯沖交代富集的程度較低。該推論也得到了黑云斜長角閃片麻巖的鋯石Hf同位素組成的支持，其鋯石εHf(t)值均為正值(+1.7～+9.8)，相應單階段模式年齡為2753～2452Ma，加權平均值為2631±32Ma，稍微大于其原巖形成時代。因此，本文認為其巖漿源區(qū)為受俯沖交代富集的新生巖石圈地幔。

變基性巖墻的巖漿鋯石獲得的加權平均年齡1723±13Ma可以代表其侵位時代。變基性巖墻樣品具有很低的SiO2(42.99%～44.92%)以及異常高的TiO2(3.54%～3.81%)和Fe2O3T(19.34%～20.13%)含量，屬于典型Fe-Ti玄武巖，遵循拉斑玄武質系列的Fenner分異趨勢，表現(xiàn)為富Fe貧Si的演化趨勢(Fenner, 1929)。Fe-Ti異常富集的原因在于隨著結晶分異進行Fe-Ti氧化物沒有分離結晶，被認為與母巖漿的低氧逸度和低含水量密切相關(Harper, 2003; Kelley and Cottrell, 2009)。而巖漿的低水含量會導致斜長石分離結晶，使殘余熔體的SiO2和Al2O3降低，同時出現(xiàn)Sr和Eu負異常，和變基性巖墻樣品的地球化學特征一致。此外，它們的Cr(59.5×10-6～92.6×10-6)、Co(47.7×10-6～60.0×10-6)和Ni(75.1×10-6～87.5×10-6)含量均低于典型的原始基性巖漿(Freyetal., 1978)，印證確實經歷了一定程度的結晶分異作用，分離結晶相為橄欖石和單斜輝石(Fenner, 1929)。變基性巖墻與OIB相比，具有相似的輕稀土和大離子親石元素組成，但是重稀土和高場強元素含量更高且相對平坦(圖8)，表明其巖漿源區(qū)的部分熔融深度較OIB源區(qū)淺，可能是尖晶石相二輝橄欖巖構成的軟流圈地幔。該類Fe-Ti玄武巖在全球其他地區(qū)也有報道，比如峨眉山溢流玄武巖(Xuetal., 2003)、我國華北～1.78Ga基性巖墻群(彭澎等, 2004)、格陵蘭Skaergaard基性層狀侵入體(Thyetal., 2009)以及江南造山帶的贛東北蛇綠巖(Wangetal., 2015)，多被認為形成于伸展背景下。鑒于變基性巖墻的侵位時代(～1.72Ga)稍晚于～1.8Ga碰撞造山相關的角閃巖相變質作用(Maetal., 2013a; Wangetal., 2014a, 2017)，本文傾向于認為其形成于后碰撞伸展背景。

盡管本文沒有對該處混合巖的淺色體進行鋯石U-Pb年代學和巖石地球化學研究，但是該處不同巖石單元的野外接觸關系、原巖形成時代和角閃巖相變質時代和前期筆者報道的羊圈處各巖石單元幾無差別(Wangetal., 2017)。例如，羊圈處～787Ma淺色體也是同時穿插～2.5Ga混合巖化片麻巖(包括黑云二長片麻巖JT10-1和黑云斜長角閃片麻巖13W39-4)和同屬于Fe-Ti玄武巖的～1.72Ga變基性巖墻(Wangetal., 2017)。因此，本文認為該處混合巖中淺色體和羊圈處混合巖中淺色體同期形成，即混合巖化時代為～787Ma。野外觀察表明淺色體與古成體和變基性巖墻呈突變接觸關系，且未發(fā)現(xiàn)原位部分熔融產生的暗色體，排除淺色體是由直接圍巖部分熔融產生，而是來自于脫離熔融區(qū)域并發(fā)生遷移的熔體(Sawyer, 2008)。綜上所述，本文認為羊圈處東南側條帶狀混合巖的成因機制為外來巖漿注入。

6.3 構造意義

中天山地塊作為天山造山帶的重要組成部分，其基底屬性和構造親緣性能夠為恢復天山造山帶的古生代構造演化和大地構造格局提供有效制約。由于早前寒武紀結晶基底巖系長期受構造-巖漿作用的影響發(fā)生埋藏、剝蝕或重熔，使得可靠的研究對象變得極其有限，為此近期研究轉而采用變沉積巖的碎屑鋯石U-Pb年齡和Hf同位素來探討中天山地塊的基底形成時代和構造親緣性。但是，不同的研究給出了截然不同的結論，部分學者根據(jù)變沉積巖中太古代碎屑鋯石記錄提出中天山地塊存在太古代結晶基底，并通過碎屑鋯石年齡譜圖和Hf同位素對比認為中天山地塊具有塔里木親緣性(Maetal., 2012a; Heetal., 2018a)；而部分學者認為太古代碎屑鋯石記錄太少，且中-新元古代(1.4～0.88Ga)花崗質片麻巖均具有古元古代鋯石Hf模式年齡，據(jù)此提出中天山地塊不存在太古代結晶基底，也不起源于塔里木(Heetal., 2015; Huangetal., 2017; 龍曉平和黃宗瑩, 2017)。上述爭議表明碎屑鋯石年齡和Hf同位素組成受限于物源區(qū)的不確定性和巖石保存能力的差異性(Hawkesworthetal., 2009)，并不能真實反映中天山地塊早前寒武紀地殼演化歷史。因此，筆者在中天山地塊南緣新近發(fā)現(xiàn)的烏瓦門雜巖為揭示中天山地塊的基底形成時代和構造屬性提供了絕佳的窗口。

本文和前期研究結果顯示，烏瓦門雜巖的黑云角閃斜長片麻巖(樣品13W44-1)、黑云斜長角閃片麻巖(樣品13W44-10、12W93-7、13W39-4)和黑云二長片麻巖(樣品JT10-1)的原巖形成時代為2.53～2.47Ga，是目前中天山地塊內報道的最古老巖漿活動，表明中天山地塊存在確切的新太古代-古元古代結晶基底(Wangetal., 2014a, 2017)。巖石地球化學特征和鋯石Hf同位素組成表明這些～2.5Ga正片麻巖主要來自俯沖洋殼或者富集巖石圈地幔的部分熔融，指示它們均形成于洋陸俯沖構造背景下，并且代表了中天山地塊一次顯著的地殼生長事件。這次地殼生長事件在全球主要克拉通廣泛發(fā)育，如華北克拉通、塔里木克拉通、印度克拉通和西非Man地盾等(Condieetal., 2009; Geetal., 2014a)。值得注意的是，這些～2.5Ga正片麻巖的鋯石兩階段Hf模式年齡集中在3.4～2.4Ga之間，明顯老于它們的原巖形成時代，側面證實中天山地塊可能存在更古老的結晶基底。

此外，這些～2.5Ga正片麻巖均記錄了1827～1809Ma角閃巖相變質作用，與烏瓦門橋處條帶狀混合巖(原巖為沉積巖)的淺色體和古成體條帶記錄的1828～1812Ma角閃巖相變質作用基本同期，證實～1.8Ga變質事件在中天山地塊普遍發(fā)育。盡管目前尚未報道同期巖漿巖，但中天山花崗質片麻巖、混合巖和其他高級變質巖的全巖Nd和鋯石Hf模式年齡集中在1.8～1.6Ga(Huetal., 1998; Gaoetal., 2015)，間接說明中天山地塊廣泛存在同期巖漿活動，只是在后期經歷了強烈重熔再造作用。2.1～1.8Ga巖漿-變質-造山作用在全球范圍內廣泛分布，如北美、東歐、西伯利亞、華北和塔里木克拉通等，被認為是對哥倫比亞超大陸聚合的響應(Zhaoetal., 2002; Wanetal., 2015)。據(jù)此，本文認為烏瓦門雜巖記錄的～1.8Ga角閃巖相變質作用是中天山地塊參與哥倫比亞超大陸聚合過程中碰撞造山事件的產物，伴隨造山事件的變質分異作用促使烏瓦門橋處條帶狀混合巖的形成。后期侵入到～2.5Ga正片麻巖的變基性巖墻形成于～1.72Ga，且表現(xiàn)Fe-Ti玄武巖的地球化學特征，起源于伸展環(huán)境下的軟流圈地幔，本文傾向于認為它們形成于～1.8Ga碰撞造山結束后的后碰撞伸展環(huán)境。

烏瓦門雜巖還廣泛經歷了新元古代混合巖化作用，如石膏礦處、羊圈處及其東南側正片麻巖被大量787～785Ma花崗質淺色體侵入，表明混合巖化時代為787～785Ma(Wangetal., 2014a, 2017)。近期研究獲得塔里木東北緣庫魯克塔格地區(qū)的基性高壓麻粒巖記錄了830～790Ma峰期變質作用，可能與洋殼俯沖或碰撞造山相關(Heetal., 2012; Geetal., 2016)。同樣，塔里木西北緣的阿克蘇藍片巖地體發(fā)生藍片巖相變質的時代在820～760Ma之間(張傳林等, 2012; 張健等, 2014)，表明中亞造山帶西南緣的微陸塊(包括中天山地塊)與塔里木北緣在～790Ma發(fā)生碰撞拼貼(Gaoetal., 2015)。鑒于烏瓦門雜巖經歷的新元古代混合巖化作用稍晚于碰撞造山作用，且塔里木北緣記錄強烈的同期基性-超基性巖漿活動(Zhangetal., 2007)，本文認為該期混合巖化可能是造山帶加厚巖石圈拆沉引發(fā)軟流圈地幔上涌并促使基性下地殼發(fā)生部分熔融的產物。當然，也不能排除是洋殼俯沖背景下板片回撤導致軟流圈上涌而引發(fā)陸緣弧地殼深熔作用或者板內環(huán)境下(Geetal., 2014b)與Rodinia超大陸裂解相關的地幔柱活動引發(fā)的地殼深熔作用(Longetal., 2011b)。

最后，本文和前期研究表明，中天山地塊記錄的～2.5Ga巖漿活動、～1.8Ga變質作用和～790Ma混合巖化作用均可以和塔里木北緣進行對比(Geetal., 2013a, b, 2014a; Wangetal., 2014a, 2017)，因此，中天山地塊與塔里木克拉通存在親緣性。部分學者根據(jù)中天山地塊和塔里木克拉通的沉積巖和前寒武紀巖漿巖的鋯石Hf同位素特征存在明顯區(qū)別而提出中天山地塊不是起源于塔里木(Huangetal., 2015, 2017; 龍曉平和黃宗瑩, 2017)。但是，鑒于中天山地塊位于塔里木邊緣，更容易遭受長期的俯沖-碰撞造山作用的影響，古老地殼或者巖石圈地幔會逐漸剝蝕或拆沉并被新生巖石圈所取代(例如華北克拉通的巖石圈減薄)，從而導致后期巖漿作用顯示更多新生物質貢獻的信號，因此其鋯石Hf同位素特征偏離塔里木克拉通地殼演化趨勢也在情理之中，并不能據(jù)此否認中天山地塊和塔里木克拉通的構造親緣性。

7 結論

(1)中天山地塊南緣的烏瓦門雜巖主要由混合巖、混合巖化片麻巖、(黑云)斜長角閃片麻巖、(黑云)角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖、黑云二長片麻巖、黑云母石英片巖以及少量大理巖夾層等構成，原巖是一套火山-沉積巖建造，代表中天山地塊的早前寒武紀結晶基底。

(2)烏瓦門橋處條帶狀混合巖由淺色體(長英質糜棱巖)和古生體(斜長角閃質糜棱巖)條帶構成，原巖為中基性巖屑砂巖，記錄與哥倫比亞超大陸聚合相關的～1.8Ga角閃巖相變質作用，混合巖化的成因機制為變質分異作用。

(3)羊圈處東南側條帶狀混合巖的古成體(黑云角閃斜長片麻巖和黑云斜長角閃片麻巖)原巖形成于～2.5Ga，在～1.8Ga發(fā)生角閃巖相變質作用，是洋陸俯沖背景下俯沖洋殼和巖石圈地幔部分熔融的產物。侵入其中的變基性巖墻形成于～1.72Ga，具有Fe-Ti玄武巖的地球化學特征，起源于后碰撞伸展環(huán)境下的軟流圈地幔。根據(jù)野外接觸關系推斷混合巖化作用發(fā)生在～787Ma，是由外來巖漿注入形成，可能是造山帶垮塌引發(fā)地殼深熔作用的產物。

(4)中天山地塊是一個具有確切新太古代-古元古代結晶基底的微陸塊，其早前寒武紀地殼演化可以和塔里木克拉通進行類比，因此與塔里木克拉通存在構造親緣性。

恰逢著名構造地質學家肖序常院士90華誕和從事地質工作70周年，謹以此文衷心祝愿先生健康長壽！先生孜孜不倦的工作精神、樂觀豁達的人生態(tài)度將時刻激勵晚輩在地球科學的道路上不斷努力前進。