新疆西南天山構造混雜巖及地質意義

高廷斌，馬 軍，陳 寧，朱慧秦，魏 巍

（新疆地礦局第十一地質大隊，新疆 昌吉 831100）

新疆西天山蛇綠混雜巖帶主要分布于托什罕河一庫勒湖一庫米什銅花山一帶，榆樹溝麻粒巖鋯石SHRIMP U—Pb年齡為452Ma～640Ma，巴雷公輝綠巖的鋯石U—Pb的年齡450Ma，達魯巴依輝長巖鋯石Pb—Pb年齡590Ma～600Ma。龔福華等在阿合奇西西北約75km處的烏帕塔爾坎群中發現島弧安山巖，并測得其Ar-Ar坪年齡為427Ma。在西南天山雖然未出現蛇綠巖套，在撒爾塔拉一帶發現一套玄武巖建造，認為南天山洋閉合前的洋殼組成殘片，且產出年齡與區域上的蛇綠巖套年齡是一致的[1]。

1 地質概況

撒爾塔拉構造混雜巖主要沿其撒爾塔拉斷裂帶分布于川烏魯山口一帶，呈近東西向展布，見到其部分單元以巖塊形式鑲嵌、散布于撒爾塔拉斷裂帶內。其單元組份巖性主要見有玄武巖、枕狀玄武巖、粉砂巖、砂巖、灰巖及放射蟲硅質巖等[2]。構造混雜巖的各組份單元之間及與圍巖地層之間均呈斷層接觸。

2 巖石學特征

撒爾塔拉構造混雜巖以枕狀、杏仁狀、致密狀玄武巖，含粉砂細粒長石巖屑砂巖，變質泥質粉砂巖，粉砂質微晶灰巖，含硅質球硅質巖為主。

杏仁狀玄武巖及致密狀玄武巖：最為發育，巖石具微—隱晶結構、變余交織結構、少數具變余斑狀結構，杏仁狀構造、塊狀構造、枕狀構造。巖石中杏仁體含量0%～20%，徑1mm～8mm，呈圓狀、橢圓狀、不規則圓狀，不均一雜亂分布，充填物主要為石英，部分為綠簾石、綠泥石及方解石等。巖石礦物成份主要由斑晶普通輝石（15%±）、基質普通輝石（35%±）、磁鐵礦（10%±）、玻璃質（20%±）、杏仁構造（20%±）等組成。

含粉砂細粒長石巖屑砂巖：巖石中碎屑粒度細小，分選中等，其中：0.3mm中砂屑占個別；0.2mm～0.06mm細砂屑占60%～65%；＜0.06mm粉砂屑占20%；膠結物占15%～20%。碎屑多呈次圓狀、次角狀、角狀、圓狀，磨圓一般。碎屑主要成分為：石英占20%～25%；長石占25%～30%；巖屑占45%～50%；少量鐵砂屑、云母片、白鈦石等。而巖屑由霏細巖、英安巖、泥質巖、灰巖等構成，膠結物由碳酸鹽方解石與已被絹云母替代的泥質物構成，它們分布不均，呈孔隙式膠結，巖石向鈣質巖過度。

變質泥質粉砂巖：巖石主要由細碎屑所構成，其中粉砂屑呈次圓狀、次角狀、圓狀、角狀，磨圓中等偏差。其粒度d=0.005mm～0.06mm，少數達0.075mm細砂級。它們較均勻分布，占面積60%以上。其成分由石英、長石、細小的巖屑、少量鐵砂屑等構成。而泥質物已被絹云母等所替代、并定向排列，顯示其兩組方向，它們的夾角約25°左右。極為細小的長英質礦物與其伴生，它們占面積40%左右。

粉砂質微晶灰巖：巖石主要由粒度細小的d=0.005～0.03mm左右大小的微晶方解石所構成。它們分布于粉砂屑之間。粉砂屑同樣粒度細小d=0.03mm左右，呈次圓狀、次棱角狀、角狀，磨圓度不佳，鑲嵌于方解石之中，分布不均勻，其成分由石英、長石少量的云母片。白鈦石鐵礦屑等構成。方解石：55%～65%、粉砂屑：35%～45%。

含硅質球硅質巖：巖石為隱晶質結構、生物結構，塊狀構造。巖石中硅質球、渾園狀d=0.05mm～0.25mm少數邊緣具有花邊狀生物結構殘余，隱晶質石英常呈放射狀，同心圓狀；而且數量較多達20%左右，分布不均勻。海綿骨針棒狀d=0.03×0.4mm。少數分布。硅質球之間為隱晶質石英與少數定向排列的絹云母所分布。部分中可見火山灰的形態殘余。由于顏色的深淺而形成條帶狀層狀分布。

3 巖石地球化學特征

本次工作中對撒爾塔拉構造混雜巖中火山巖采集的樣品進行測試分析，結果見巖石化學成分（表1）。

表1 火山巖巖石化學成份表（單位%）

3.1 巖石化學特征

PⅩⅢ-GS2杏仁狀玄武巖SiO2含量為39.28%～40.92%，屬超基性巖類；K2O/Na2O比值為0.23～0.24；里特曼組合指數（σ）為-1.38～-11.50，按里特曼堿度分類屬堿性巖系；鋁飽和系數（A/NKC）為0.74～0.85，次鋁飽和。

杏仁狀玄武巖、枕狀玄武巖SiO2含量為44.65%～50.94%，屬基性巖類，K2O/Na2O比值為0.12～1.25，且Na2O-2＞K2O，屬堿性巖系鈉質火山巖系列；里特曼組合指數（σ）為1.43～18.70，按里特曼堿度分類屬堿性巖系；鋁飽和系數（A/NKC）為0.59～1.08。

3.2 稀土元素特征

玄武巖稀土特征：稀土總量∑REE=75.6×10-6～281×10-6，（La/Yb）N=3.27～24.3，比值大于1，分配曲線整體向右傾，表明輕稀土富集型，重稀土虧損的特征。

火山巖稀土配分型式，PⅩⅢ-GS5樣品配分型式大致與板塊匯聚邊緣玄武巖輕稀土富集配分型式相似，輕稀土向右陡傾，而重稀土配分相對平坦的趨勢；PⅩⅢ-GS6樣品配分型式經對比大致與洋島堿性玄武巖配分型式大致相似，其余四件樣品與板內堿性玄武巖極為相似，由此判斷本旋回火山巖稀土配分型式與板內堿性玄武巖輕稀土富集配分型式相似。

本旋回玄武巖δEu=0.77～1.29，銪具正異常，為銪富集型，分配曲線在銪處呈弱峰狀；除PⅩⅢ-GS5杏仁狀玄武巖δEu=0.77，銪具負異常，為銪虧損型，分配曲線在銪處呈谷狀。

δCe=0.9～1.1,除PⅩⅢ-GS杏仁狀玄武巖δCe=1.1，值大于1外，其余值均小于1，整體為鈰虧損型，具鈰負異常，但均接近1，表明氧化條件稍好。按稀土元素的分餾程度來劃分，本旋回火山巖屬稀土分餾明顯。

3.3 微量元素特征

玄武巖微量元素曲線呈略呈緩右傾曲線，高場元素Ta、Nb、Zr、Hf沒有明顯虧損，綜合判斷很接近板內堿性玄武巖配分情況，偏堿性火山巖；玄武巖中Rb含量3.8×10-6～17.5×10-6、Sr含量129×10-6～550×10-6，屬于高鍶低銣類型；原始地幔的Th/Ta=1.6能夠將大陸與大洋環境分開，大陸板內與島弧玄巖的Th/Ta比值＞1.6，而大洋中脊玄武巖(MORB)與OIB的Th/Ta比值低于1.6。撒爾塔拉玄武巖Th/Ta為1.1～7.39，表明形成于板內環境；（Rb/Yb）N=0.75～5.83，僅樣品PⅩⅢ-GS5玄武質構造角礫巖比值小于1，其余樣品比值（Rb/Yb）均大于1，綜合后屬強不相容元素富集型，可能成因信息為富集地幔源。

4 時代討論

本次采用等離子體質譜-激光探針法（LA-ICP-MS），針對杏仁狀玄武巖進行U-Pb礦石年齡測定，礦石所測年齡和諧度較高，獲得U-Pb礦石年齡值為434±12Ma，因此確定該套玄武巖侵入巖的侵入時間為早志留世。（圖1）

圖1 早志留世玄武巖侵入巖U-Pb年齡諧和圖

5 構造環境分析

玄武巖投點主要落在堿性玄武巖區和板內玄武巖區；主要落在板內非造山帶火山巖，僅PⅩⅢ-GS6樣品杏仁狀玄武巖投入造山帶火山巖。所有這些圖解，都說明該套火山巖屬于板內洋島型堿性玄武巖。

綜上所述，該套火山巖侵入巖屬于堿性玄武巖漿產物，大洋板內洋島噴發的一套堿性鈉質火山巖，屬于堿性-鈉質系列，具有枕狀構造，顯示大洋環境下的巖石組合特征，巖漿源于上地幔分熔。結合本區火山巖源巖漿為富集地幔源堿性系列等特征分析：古生代時期，此處發育堿性玄武巖，富集型地幔（EM）和高鈾/鉛比值地幔（HIMU）地幔組分主要來源于俯沖的洋殼和俯沖的沉積物，這些在循環的陸殼組分將到達660km不連續面以下，并與那里的原始地幔和普通地幔混合構成復雜的OIB地幔源，形成板內洋島型堿性玄武巖。

6 結論

綜合判斷古洋盆閉合的時代應為泥盆紀初期，代表了伊犁中天山板塊和塔里木板塊最后的一條縫合線位置。古洋盆閉合后形成的次生海盆內自中泥盆到晚石炭均在沉積，期間伴有短暫的開合階段，碰撞造山應發生在早二疊末期。