新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝花崗巖鋯石U-Pb年代學(xué)、巖石地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

魯浩，劉歡，萬鵬，薄軍委，李金濤，孫景耀

1)山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東煙臺，264004；2)長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安，710054

內(nèi)容提要:碎石溝花崗巖體位于東昆侖造山帶西段木孜塔格地區(qū)，是該地區(qū)幾個主要花崗巖體之一。為了查明該巖體的成因類型、物質(zhì)來源及形成時(shí)代，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討木孜塔格地區(qū)的區(qū)域構(gòu)造演化過程及東昆侖造山帶地球動力學(xué)背景，對該巖體進(jìn)行了詳細(xì)的巖石學(xué)、地球化學(xué)及鋯石U-Pb年代學(xué)研究。巖石學(xué)特征表明，碎石溝花崗巖主要由灰白色中細(xì)粒二長花崗巖組成，在巖體邊部可見少量灰白色花崗閃長巖。巖石地球化學(xué)研究表明，該巖體具有高硅(SiO2=67.54 %～71.56 %)、高堿(Na2O=3.08%～4.50%、K2O=3.05%～4.20%)、富鋁的特點(diǎn)(Al2O3=14.26%～16.58%)，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列；稀土元素含量較高(126.31×10-6～160.13×10-6)，總體表現(xiàn)出輕稀土富集，重稀土虧損的右傾式配分模式，具有Eu的弱負(fù)異常(δEu=0.68～0.85)；微量元素相對富集Rb、Th、K等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Hf、Sr等高場強(qiáng)元素，顯示出 I 型花崗巖的特征。本次研究獲得碎石溝巖體二長花崗巖的鋯石U-Pb年齡為208.0±1.1 Ma(MSWD=1.0)，屬于晚三疊世巖漿活動產(chǎn)物。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化特征，碎石溝花崗巖來源于下地殼物質(zhì)部分熔融，并且在形成過程中存在幔源巖漿底侵及殼幔巖漿混合作用，其構(gòu)造背景為后碰撞環(huán)境。

東昆侖造山帶位于中央造山系西段，青藏高原北緣，是經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動的復(fù)合型大陸造山帶(莫宣學(xué)等，2007)，因其獨(dú)特的構(gòu)造演化史，受到了地質(zhì)學(xué)者的廣泛關(guān)注。東昆侖造山帶南鄰巴顏喀拉地塊，北鄰柴達(dá)木地塊，西部通過阿爾金斷裂與西昆侖造山帶銜接，東部通過溫泉斷裂與共和盆地相連，東西延伸約1500 km。以祁漫塔格—香日德蛇綠混雜巖帶、阿其克庫勒湖—昆中蛇綠混雜巖帶、木孜塔格—布青山—阿尼瑪卿蛇綠混雜巖帶為界，前人將東昆侖造山帶自北向南依次劃分為北祁漫塔格構(gòu)造帶(東昆北)、東昆中構(gòu)造帶和東昆南構(gòu)造帶(殷鴻福等，1997；潘桂堂等，2013；吳才來等，2014；Meng Fancong et al．，2015；陳國超等，2017a，2019；Dong Yunpeng et al.，2018；高棟等，2019)。在長期的地質(zhì)演化過程中，東昆侖造山帶經(jīng)歷了復(fù)雜多樣的構(gòu)造演化，廣泛出露不同時(shí)代、不同成因的花崗巖。這些花崗巖從時(shí)代上看主要分為早古生代和晚古生代—早中生代兩個階段，尤其是早中生代(印支期)巖體普遍發(fā)育，幾乎遍布全區(qū)，多以巖株、巖脈的形式在空間上呈不規(guī)則狀、透鏡狀或長條狀沿NW—SE向區(qū)域性斷裂分布(莫宣學(xué)等，2007；豐成友等，2012 ；Ding Qingfeng et al.,2014；Huang Hui et al.,2014；馬昌前等，2015；胡朝斌等，2018；陳國超等，2018；陳邦學(xué)等，2019；李猛等，2020)。

大部分學(xué)者認(rèn)為，東昆侖造山帶三疊紀(jì)花崗巖類為后碰撞伸展背景下伴隨加厚地殼拆沉作用的產(chǎn)物(羅照華等，2002；陳國超等，2013，2018；奧琮等，2015；邵鳳麗，2017；高永寶等，2017；王疆濤，2017)。東昆侖地區(qū)在晚三疊世已經(jīng)進(jìn)入后碰撞階段，地殼增厚使下地殼物質(zhì)部分熔融，“相對松弛”的應(yīng)力背景使下地殼發(fā)生拆沉，引發(fā)軟流圈物質(zhì)上涌底侵至下地殼底部，與殼源花崗質(zhì)巖漿發(fā)生不同程度的混合，從而形成東昆侖地區(qū)晚三疊世花崗巖類(諶宏偉等，2005；豐成友等，2012；孔會磊等，2016；菅坤坤等，2017；湯鴻偉等，2018；陳國超等，2019)。另有少部分學(xué)者認(rèn)為東昆侖地區(qū)在中三疊世以前已經(jīng)進(jìn)入后碰撞階段，花崗巖的形成的主導(dǎo)方式不是巖漿混合作用，而是早期俯沖洋殼部分熔融形成的，并且在這一時(shí)期形成具A型花崗巖特征的巖脈(Huang Hui et al.,2014；Ding Qingfeng et al.,2014)。

通過對現(xiàn)有資料的研究，東昆侖造山帶三疊紀(jì)花崗巖類的研究主要集中在東段(劉成東等，2002；羅明非等，2014；Xia Rui et al.,2014；Ding Qingfeng et al.,2014；陳國超等，2019)，對東昆侖造山帶西段三疊紀(jì)花崗巖類的研究相對薄弱，而且主要集中在東昆北構(gòu)造帶中的祁漫塔格地區(qū)(諶宏偉等，2005；劉云華等，2006；吳祥珂等，2011；豐成友等，2012；李猛等，2020)，而對位于東昆南構(gòu)造帶的木孜塔格地區(qū)三疊紀(jì)花崗巖類研究很少，僅有少量關(guān)于木孜塔格蛇綠混雜巖帶(吳峻等，2001；蘭朝利等，2002)和新生代火山巖的相關(guān)報(bào)道(涂其軍等，2007；岳躍破等，2020)，指出古特提斯洋于二疊紀(jì)—晚三疊世北向俯沖消亡過程中，在木孜塔格地區(qū)形成了較成熟的溝—弧—盆體系(吳峻等，2001)，但對于該地區(qū)洋盆閉合時(shí)限及三疊紀(jì)構(gòu)造—巖漿演化特征鮮有報(bào)道。

東昆侖造山帶西段木孜塔格地區(qū)中生代花崗巖類出露相對較少(圖1)，本文研究的碎石溝花崗巖，是該地區(qū)僅有的幾個出露面積較大的中生代花崗巖體之一。作者在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對碎石溝巖體進(jìn)行詳細(xì)的巖石學(xué)、地球化學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)研究，通過查明該巖體的成因類型、巖漿物質(zhì)來源及其形成機(jī)制，討論碎石溝花崗巖體與古特提斯構(gòu)造演化的關(guān)系，進(jìn)一步了解木孜塔格地區(qū)洋陸轉(zhuǎn)換及殼幔相互作用過程，從而為東昆侖造山帶三疊紀(jì)構(gòu)造—巖漿演化的研究提供相關(guān)地質(zhì)證據(jù)。

圖1 東昆侖造山帶中生代巖漿巖分布圖(據(jù)Dong Yunpeng et al.,2018修改)Fig.1 Distribution of Mesozoic magmatic rocks in the East Kunlun orogenic belt(modifeid from Dong Yunpeng et al.,2018)

1 地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

東昆侖造山帶自北向南主要由東昆北(祁漫塔格)弧后盆地、東昆中微陸塊(復(fù)合巖漿弧)、昆南增生雜巖帶和巴顏喀拉前陸盆地組成(李榮社等，2008)，分別對應(yīng)前述的北祁漫塔格構(gòu)造帶、東昆中構(gòu)造帶和東昆南構(gòu)造帶。

木孜塔格地區(qū)在大地構(gòu)造區(qū)劃上位于東昆侖造山帶西段南緣(吳峻等，2001)，屬于昆南增生雜巖帶。區(qū)內(nèi)地層較發(fā)育，以晚古生代—中生代地層為主，主要為中泥盆統(tǒng)布拉克巴什組(D2bl)、下石炭統(tǒng)托庫孜達(dá)坂組(C1tk)、下二疊統(tǒng)碧云山組(P1by)、中二疊統(tǒng)卡爾瓦組(P2krw)、上三疊統(tǒng)桃湖組(T3th)等，局部出露少量中元古代變質(zhì)基底(長城系小廟組(Chx))及新生代地層。區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，自元古代至中生代均有巖漿巖活動，活動方式為火山噴發(fā)和巖漿侵入，形成一系列侵入巖及火山巖，但普遍規(guī)模不大，侵入巖多以巖株、巖脈形式產(chǎn)出，主要巖性有花崗閃長巖、二長花崗巖、閃長巖、輝長巖等。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動強(qiáng)烈，均具有多期性、繼承性特點(diǎn)，其中昆北斷裂帶、昆中斷裂帶及昆南斷裂帶的發(fā)生、發(fā)展及演化控制著本區(qū)的構(gòu)造巖漿活動、沉積作用及成礦作用。

碎石溝巖體位于木孜塔格峰北東約100 km處碎石溝溝口一帶，巖體產(chǎn)出狀態(tài)明顯受其北側(cè)向陽泉—花海灘斷裂控制，呈北西—南東向展布，東西長約9 km，南北寬約800 m，出露面積約4 km2。巖體主體侵入于下石炭統(tǒng)托庫孜達(dá)坂組(C1tk)，該組主要為一套碎屑巖夾碳酸鹽巖及含放射蟲硅質(zhì)巖組合，局部可見火山巖斷塊出露，由南向北巖石變質(zhì)作用逐漸增強(qiáng)，巖性由巖屑砂巖、變質(zhì)巖屑砂巖向碎裂巖化巖屑砂巖、弱糜棱巖化巖屑砂巖過渡。碎石溝巖體與圍巖地層總體呈侵入接觸關(guān)系，局部與蝕變玄武巖、硅質(zhì)巖呈斷層接觸(圖2)，由于受到后期構(gòu)造運(yùn)動影響，巖石普遍較破碎，野外露頭較差，巖體巖性相對較單一，主要為灰白色中細(xì)粒二長花崗巖，邊部可見少量灰白色花崗閃長巖，二者野外特征相似，接觸界線不明顯，推測二者可能為漸變過渡關(guān)系。巖體內(nèi)部偶見閃長巖、閃長玢巖、花崗斑巖等，均呈細(xì)脈狀產(chǎn)出。

圖2 新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝花崗巖地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological map of the Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

灰白色中細(xì)粒二長花崗巖：巖石表面風(fēng)化呈淺灰色、土黃色，新鮮面呈灰白色，局部淺肉紅色，中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由斜長石(40%～45%)、鉀長石(35%～40%)、石英(20%～25%)和黑云母(0～10%)等組成。副礦物主要為磁鐵礦、磷灰石、鋯石。斜長石呈半自形板狀，中細(xì)粒，雙晶發(fā)育，可見韻律環(huán)帶，部分具輕微—中等程度絹云母化、隱晶簾石化，種屬為奧長石(An=25～30)；鉀長石呈半自形—他形板狀，中細(xì)粒，呈不規(guī)則狀充填，不均勻分布，常見鈉質(zhì)條紋，種屬為微斜條紋長石；石英多呈他形粒狀，細(xì)粒，呈不規(guī)則狀充填孔隙，不均勻分布；黑云母呈半自形鱗片狀，中細(xì)粒，星散狀分布，多發(fā)生綠泥石化蝕變(圖3a、b)。

圖3 新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝花崗巖野外手標(biāo)本及鏡下照片:(a)、(b)二長花崗巖；(c)、(d)花崗閃長巖Fig.3 Photographs and microscopic photos of Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang:(a),(b)monzogranite;(c),(d)granodioriteBi—黑云母；Kf—鉀長石；Pl—斜長石；Q—石英 Bi—biotite；Kf—potash feldspar；Pl—plagioclase；Q—quartz

灰白色(碎裂狀)中細(xì)粒花崗閃長巖：巖石呈灰白色、灰黃色，中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)—碎裂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由斜長石(55%～60%)、鉀長石(5%～10%)、石英(20%～25%)、黑云母(10%～15%)組成，偶見角閃石。副礦物主要為磁鐵礦、鋯石、磷灰石。斜長石呈半自形板狀，中細(xì)粒，鑲嵌狀、雜亂分布，常見聚片雙晶、卡鈉復(fù)合雙晶，種屬為奧長石(An=25～30)。鉀長石近半自形—他形粒狀，中細(xì)粒，星散狀、填隙狀分布。內(nèi)常見格子雙晶、鈉質(zhì)條紋，條紋微細(xì)脈狀，為固溶體出溶產(chǎn)物，種屬為微斜條紋長石。石英他形粒狀，中粒，填隙狀分布。黑云母片狀，中粒，星散狀分布。個別樣品見少量蝕變暗色礦物(<5%)，半自形柱狀，粒度<1.5～0.5 mm，已完全程度綠泥石化、綠簾石化，殘留晶形，判斷原礦物為角閃石或黑云母等，不均勻分布(圖3c，d)。

2 樣品采集及分析方法

用于鋯石U-Pb測年、主量元素、微量元素、稀土元素分析的花崗巖樣品均采于碎石溝巖體，其中二長花崗巖樣品6件，花崗閃長巖樣品3件，所有樣品采自于地表花崗巖露頭，巖石新鮮。

主量、微量和稀土元素的測試工作由山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實(shí)驗(yàn)測試中心完成。主量元素利用TAS-990F型原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行測試，F(xiàn)eO由氫氟酸、硫酸溶樣，采用重鉻酸鉀滴定的容量法進(jìn)行測試，誤差小于等于2%；微量和稀土元素利用ICAP Q型電感耦合等離子質(zhì)譜儀完成，誤差小于等于5%。分析結(jié)果見表1。

表1 新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝花崗巖主量元素(%)和稀土、微量(×10-6)分析結(jié)果Table 1 Analysis results of major elements (%),rare earth and trace elements (×10-6)of the Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

樣品號16YQ4417YQ1417YQ1817YQ1917YQ2717YQ3016YQ6217YQ2317YQ24巖性二長花崗巖花崗閃長巖Th11.21 9.60 11.10 10.10 10.00 11.00 11.77 10.00 10.20 Ga18.85 19.80 18.00 19.20 20.40 18.80 18.81 18.20 18.30 V5.82 9.86 7.91 6.17 9.36 7.63 4.39 5.94 6.08 Hf1.65 5.70 5.10 5.30 5.40 5.20 1.65 5.10 5.50 Cs4.67 10.20 5.01 6.33 7.20 6.67 5.95 6.03 6.99 Sc2.19 3.60 3.10 3.08 3.81 2.98 2.19 2.42 3.24 Ta1.04 0.87 3.28 0.83 0.97 0.93 1.04 1.00 0.81 U1.90 1.42 1.51 2.32 1.49 1.34 1.15 1.36 1.73 K2.83 2.60 2.34 2.75 2.36 2.42 2.82 2.48 2.68 Na2.62 2.18 2.07 2.09 2.34 2.20 2.24 2.02 2.24 Ti1979 2648 2511 2491 2580 2677 1952 2595 2654 P410.6 445.5 410.9 514.7 482.4 575.8389.7430.3431.7Nb/Ta13.02 10.49 2.82 10.92 9.68 10.05 12.65 9.20 11.15 Zr/Hf92.00 28.58 30.94 29.81 31.65 31.44 81.15 31.96 29.33 Rb/Sr0.44 0.41 0.44 0.52 0.41 0.49 0.48 0.40 0.57 Rb/Ba0.32 0.22 0.20 0.24 0.24 0.25 0.35 0.20 0.24

同位素測年樣品的鋯石挑選和制靶由河北廊坊峰澤源實(shí)驗(yàn)測試有限公司承擔(dān)完成。巖石破碎后用常規(guī)浮選和電磁選方法進(jìn)行分選，然后在雙目鏡下挑選出晶型和透明度較好、無包裹體、無裂痕的鋯石顆粒，用于制靶。對其進(jìn)行透射光、反射光及陰極發(fā)光CL照相，避開內(nèi)部裂隙和包裹體的干擾，選定鋯石測試點(diǎn)位，以獲得準(zhǔn)確年齡。鋯石測年在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，測年儀器為美國Thermo Fisher公司制造的Neptune 型MC-ICP-MS及與之相配套的Newwave UP 193 nm激光剝蝕系統(tǒng)。激光束斑直徑為35 μm，剝蝕深度為20～40 μm，能量密度為13～14 J/cm2，頻率為8 Hz。鋯石年齡標(biāo)樣為GJ-1，以NIST SRM610為外標(biāo)計(jì)算Pb、U、Th元素含量，普通鉛由208Pb校正法進(jìn)行校正(李懷坤等，2009)。數(shù)據(jù)處理采用ICP-MS DataCal程序，鋯石U-Pb諧和圖用Isoplot程序繪制(Ludwig，2003)。測得鋯石U-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)見表2，數(shù)據(jù)誤差均為1σ。

表2 新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝二長花崗巖LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb測年分析結(jié)果表Table 2 LA-MC-ICP-MS Zircon U-Pb dating results of Suishigou monzogranite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

3 分析結(jié)果

3.1 巖石地球化學(xué)特征

巖石樣品主量元素分析結(jié)果見表1，對樣品的主量元素在去除燒失量后進(jìn)行百分化處理，以下的討論和作圖均按照歸一化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行。從分析結(jié)果上看，碎石溝花崗巖總體具有高硅、高堿、富鋁的特點(diǎn)。其中：

二長花崗巖樣品SiO2含量介于69.00%～71.56%，平均70.38%；Na2O為3.30%～3.93%，平均3.65%；K2O為3.05%～3.77%，平均3.43%。在TAS圖解中，樣品點(diǎn)主體落入花崗巖和花崗閃長巖范圍(圖4a)；二長花崗巖里特曼指數(shù)(σ)為1.46～2.23，平均1.84，堿度率(AR)為2.17～2.59，屬高鉀鈣堿性系列(圖4b)；Al2O3為14.26%～16.02%，平均14.90%；鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為0.93～1.10，平均1.00，為準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)花崗巖(圖4c)。

圖4 新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝花崗巖SiO2—(Na2O+K2O)分類圖解(底圖據(jù) Middlemost，1994)、Si—K2O圖(底圖據(jù)Maniar and Piccoli，1989)及A/CNK—A/NK圖解(底圖據(jù)Irvnet and Baragar，1971)Fig.4 SiO2—(Na2O + K2O)classification diagram (after Middlemost,1994),Si—K2O diagram (after Maniar and Piccoli,1989)and A/CNK—A/NK diagram (after Irvnet and Baragar,1971)of Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

花崗閃長巖樣品SiO2含量介于67.54%～70.83%，平均69.43%；Na2O為3.08%～4.50%，平均3.84%；K2O為3.47%～4.20%，平均3.76%。在TAS圖解中，花崗閃長巖樣品點(diǎn)主體落入花崗巖和花崗閃長巖范圍(圖4a)；樣品里特曼指數(shù)(σ)為1.54～3.08，平均2.25，堿度率(AR)為1.97～2.81，屬高鉀鈣堿性系列(圖4b)；Al2O3為15.22%～16.58%，平均16.07%；鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為1.01～1.25，平均1.09，屬于弱過鋁質(zhì)花崗巖(圖4c)。

碎石溝巖體二長花崗巖與花崗閃長巖化學(xué)成分基本相似，均為高鉀鈣堿性系列準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)花崗巖，Al2O3、CaO、Na2O、K2O、P2O5等氧化物含量與SiO2含量呈明顯負(fù)相關(guān)，暗示可能存在礦物(斜長石、磷灰石等)的分離結(jié)晶。

稀土元素分析結(jié)果見表1，二長花崗巖與花崗閃長巖樣品稀土總量相當(dāng)，前者ΣREE=126.31×10-6～135.98×10-6，平均131.17×10-6，后者ΣREE=129.60×10-6～160.13×10-6，平均139.80×10-6；二長花崗巖LREE/HREE=18.02～20.56，平均19.56，(La/Yb)N=50.08，(La/Sm)N=3.97，(Gd/Yb)N=6.63，花崗閃長巖LREE/HREE=19.01～21.36，平均19.87，(La/Yb)N=51.14，(La/Sm)N=3.99，(Gd/Yb)N=6.59，二者稀土元素配分曲線特征類似，均表現(xiàn)為輕稀土富集，重稀土虧損的右傾模式(圖5a)，而且二者輕重稀土分異程度較高，輕重稀土內(nèi)部均有一定程度分餾；二長花崗巖δEu=0.77～0.85，平均0.81，花崗閃長巖δEu=0.68～0.79，平均0.75，二者均表現(xiàn)為Eu弱負(fù)異常，可能與斜長石分離結(jié)晶有關(guān)。

圖5 新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線(a)(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)Boynton,1984)及微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)Sun and McDonough,1989)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns (a)(normalization values are from Boynton,1984)and primitive mantle-normalized trace-element spidergrams (b)(normalization values are from Sun and McDonough,1989)for the Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

樣品微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)曲線如圖5b，從圖上可以看出，碎石溝巖體二長花崗巖與花崗閃長巖樣品微量元素特征類似，均富集Rb、Th、K等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Hf、Sr等高場強(qiáng)元素；曲線中Ba、Sr、Nb顯示負(fù)異常，說明有斜長石的熔融殘留相或結(jié)晶分離相存在，Ti明顯虧損，可能與鈦鐵礦的分離結(jié)晶有關(guān)；相對于Rb與Th明顯虧損Ba，顯示出大陸弧背景下造山型花崗巖的特征(李昌年，1992)；二長花崗巖Nb/Ta平均為9.50、Rb/Ba平均為0.25、Zr/Hf平均為40.74、Rb/Sr平均為0.44，花崗閃長巖Nb/Ta平均為11.00、Zr/Hf平均為47.48、Rb/Ba平均為0.27、Rb/Sr平均為0.48，與地殼相關(guān)元素比值接近(Nb/Ta=8.3～16.7、Zr/Hf=35.5、Rb/Ba=0.12、Rb/Sr=0.5；Rudnick et al.,2014)。

3.2 鋯石U-Pb年齡

本次選擇巖體中部新鮮樣品(二長花崗巖)進(jìn)行測年，鋯石形態(tài)以長柱狀為主，個別呈橢圓狀，在陰極發(fā)光圖像上可見清晰的震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖6)。分析結(jié)果顯示，鋯石的U和Th含量分別為91.1～347.3、249.9～1212.3，Th/U值介于0.11～0.46，均大于0.1，具有巖漿鋯石的特征(吳元保等，2004)。本次共測定35個點(diǎn)，據(jù)鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示，大部分鋯石測點(diǎn)數(shù)據(jù)都位于諧和線上(圖7)，分布較集中，n(206Pb)/n(238U)年齡范圍介于203～212 Ma，其加權(quán)平均值為208.0 ± 1.1 Ma(MSWD =1.0)，可以代表碎石溝巖體的形成年齡。

圖6 新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝二長花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖Fig.6 Zircon cathodoluminescence diagram in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

圖7 新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝二長花崗巖鋯石U-Pb諧和曲線圖Fig.7 U-Pb concordance curves of Suishigou monzogranite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

4 討論

4.1 巖石成因類型及源區(qū)特征

花崗巖成因類型的判定需要綜合巖石的主要礦物組成及地球化學(xué)特征等綜合考慮。一般來講，角閃石、堇青石和堿性暗色礦物分別是判別I型、S型和A型花崗巖的重要礦物學(xué)標(biāo)志(吳福元等，2007)。根據(jù)巖石學(xué)研究，碎石溝花崗巖體的主要礦物組成為斜長石、鉀長石、石英、黑云母等，副礦物以磁鐵礦、鋯石、磷灰石為主，不含堇青石、白云母等富鋁礦物，符合I型花崗巖礦物組合特征。根據(jù)實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究，磷灰石在弱過鋁質(zhì)及準(zhǔn)鋁質(zhì)熔體(I型)中含量很低并且與SiO2含量之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，在過鋁質(zhì)熔體(S型)中與SiO2含量之間呈正相關(guān)關(guān)系(Wolf and London，1994)。在SiO2—P2O5圖解中(圖8a)，碎石溝花崗巖體樣品SiO2與P2O5含量之間顯示負(fù)相關(guān)關(guān)系。在SiO2—Y圖解中，樣品點(diǎn)落入I型花崗巖區(qū)域(圖8b)。此外結(jié)合碎石溝花崗巖體高硅、高堿、準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)的地球化學(xué)特征以及在CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中大部分剛玉分子含量小于1%的特征(Chappell and White，2001)，我們認(rèn)為碎石溝花崗巖體的成因類型為I型花崗巖。

花崗巖一般認(rèn)為是由地殼物質(zhì)部分熔融形成的。由于地殼物質(zhì)成分的不均一性，不同巖漿物質(zhì)來源的花崗巖往往具有不同的地球化學(xué)特征。碎石溝巖體樣品總體具有高硅、高堿、富鋁、低鎂鐵(Mg#平均0.21)等殼源特征；在微量元素配分模式圖上，碎石溝花崗巖體Rb—Th處呈峰型、Nb—Ta處呈槽型，Zr元素相對富集，Ti相對虧損，同樣顯示出殼源花崗巖的部分特征；而且二長花崗巖Nb/Ta、Rb/Ba、Zr/Hf平均值分別為9.50、0.25、40.74，花崗閃長巖Nb/Ta、Rb/Ba、Zr/Hf平均值分別為11.00、0.27、47.48，均與地殼相關(guān)元素比值接近(Nb/Ta=8.3～16.7、Zr/Hf=35.5、Rb/Ba=0.12、Rb/Sr=0.5；Rudnick et al.,2014)。根據(jù)前人研究，La/Yb—La協(xié)變關(guān)系可以判斷花崗巖是由結(jié)晶分異作用形成還是由部分熔融作用形成(Allègre and Minster，1978；高棟等，2019)。在結(jié)晶分異作用中，La/Yb值一般不會隨La含量的增加發(fā)生變化。碎石溝花崗巖樣品La/Yb與La之間具有明顯的線性關(guān)系(圖8c)，說明形成碎石溝巖體的主要來源于地殼物質(zhì)的部分熔融。

圖8 新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝花崗巖體P2O5—SiO2(a)(據(jù)Chappell,1999)、SiO2—Y成因類型判別圖解 (b)(據(jù)Collins et al.,1982)、La—(La/Yb)圖解(c)(據(jù)Allègre and Minster，1978)、log(Ba)—log(Eu)圖解(d)(底圖據(jù)謝建成等，2016)、log(La/Yb)N—log(La)圖解(e)(底圖據(jù)謝建成等，2016)Fig.8 P2O5 —SiO2 discrimination diagram (a)(after Chappell et al.,1974),SiO2—Y discrimination diagram (b)(after Collins et al.,1982)of petrogenetic types;La—(La/Yb)diagram (c)(after Allègre and Minster，1978 ),log(Ba)—log(Eu)diagram(d)(after Xie Jiancheng et al.,2016)and log(La/Yb)N—log(La)diagram (e)(after Xie Jiancheng et al.,2016)for Suishigou granitoids in Muztag area,East Kunlun,XinjiangPl—斜長石；Kf—鉀長石；Bt—黑云母;Aln—褐簾石；Mnz—獨(dú)居石；Ap—磷灰石；Zrn—鋯石Pl—plagioclase；Kf—K—feldspar；Bt—biotite;Aln—allantine；Mnz—monazite；Ap—apatite；Zrn—zirocn

Rb/Sr是表征源巖的一個重要參數(shù)，通常認(rèn)為幔源巖漿Rb/Sr小于0.05，殼幔混合源介于0.05～0.5，大于0.5者則以殼源為主(Tischendorf，1986；張愛奎等，2016)。碎石溝巖體二長花崗巖樣品Rb/Sr值為0.41～0.52，平均0.45，花崗閃長巖Rb/Sr值為0.40～0.57，平均0.48，推測樣品源區(qū)可能有少量幔源物質(zhì)的加入。在Harker圖解中，樣品Al2O3、FeOT、MgO、CaO、Na2O和K2O均與SiO2含量呈負(fù)相關(guān)(圖9)，暗示巖體在形成時(shí)可能發(fā)生過殼源巖漿與幔源巖漿之間的巖漿混合作用(湯鴻偉等，2018)。

圖9 新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝巖體Harker圖解Fig.9 Harker diagrams for Suishigou pluton in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

Harker圖解中明顯的線性關(guān)系反映出巖漿在演化過程中發(fā)生過明顯的分異作用(圖9)，Eu負(fù)異常可能是由于斜長石分離結(jié)晶造成的，鉀長石分異則產(chǎn)生Ba負(fù)異常(謝建成等，2016)，低Mg#特征表明巖漿經(jīng)歷過鐵鎂礦物的分異作用(如黑云母)，在Log(Eu)—Log(Ba)圖解(圖8d)，顯示碎石溝花崗巖樣品發(fā)生過斜長石、鉀長石和黑云母分異作用。副礦物受REE變異控制，在La—(La/Yb)N圖解中(圖8e)，碎石溝花崗巖在巖漿演化過程中，REE含量變化可能受到磷灰石和鋯石分異作用控制。

通常認(rèn)為，東昆侖地區(qū)三疊紀(jì)末古特提斯洋已經(jīng)關(guān)閉，沿昆南斷裂帶發(fā)生了羌塘—東昆侖大陸碰撞(姜春發(fā)等，1992；郭正府等，1998)，在俯沖—碰撞的動力學(xué)背景下容易發(fā)生幔源巖漿的底侵作用(劉成東等，2002；諶宏偉等，2005；吳祥柯，2012)，這可以從東昆侖地區(qū)三疊紀(jì)花崗巖帶中廣泛分布的輝長巖得到證明，如石灰溝外灘巖體中的角閃輝長巖(226.4±0.4 Ma；羅照華等，2002)、加魯河巖體中的角閃輝長巖(239±6 Ma；諶宏偉等，2005)、肯德可克巖體輝長閃長巖(218 Ma；吳祥柯，2012)。俯沖板片脫水產(chǎn)生富水和大離子親石元素、虧損高場強(qiáng)元素的流體，流體交代上覆地幔楔引發(fā)其部分熔融，形成的巖漿底侵下地殼(徐博等，2019)，底侵巖漿帶來的巨大熱量導(dǎo)致地殼物質(zhì)熔融，形成大規(guī)模的花崗質(zhì)巖漿，同時(shí)幔源巖漿與殼源花崗質(zhì)巖漿發(fā)生一定程度的混合(劉成東等，2002；莫宣學(xué)等，2007；高永寶等，2017；徐博等，2020)，最終形成晚三疊世花崗質(zhì)巖體。

碎石溝二長花崗巖樣品的鋯石定年結(jié)果為208.0 ±1.1 Ma，為晚三疊世巖漿活動產(chǎn)物，區(qū)內(nèi)灰綠色(碎裂)蝕變細(xì)中粒輝長巖年齡為211±1 Ma(未發(fā)表)?，與前述東昆侖地區(qū)三疊紀(jì)花崗巖體具有相似性，結(jié)合巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)特征，我們認(rèn)為碎石溝巖體來源于下地殼物質(zhì)的部分熔融，同時(shí)在形成過程中有少量幔源物質(zhì)的混入，發(fā)生了一定程度的幔源巖漿底侵作用及殼幔巖漿混合作用。

4.2 構(gòu)造背景分析

東昆侖造山帶是一個多期次疊加的多旋回造山帶(殷鴻福等，1997；錢兵等，2015)，經(jīng)歷了多次大洋俯沖到陸內(nèi)碰撞的轉(zhuǎn)換過程(陳加杰等，2016)。殷鴻福等(1997)認(rèn)為在晚古生代—中生代期間，東昆侖地區(qū)經(jīng)歷了一次大洋俯沖(古特提斯洋)到陸內(nèi)碰撞的轉(zhuǎn)換過程，從而導(dǎo)致東昆侖地區(qū)廣泛發(fā)育與古特提斯構(gòu)造演化相關(guān)的花崗巖(Ding Qingfeng et al.,2014；Huang Hui et al.,2014；Xiong Fuhao et al.,2012；馬昌前等，2015)。研究表明，中晚二疊世古特提斯洋北支洋盆開始由擴(kuò)張狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s匯聚狀態(tài)，由南向北朝東昆侖地塊之下俯沖(Xiong Fuhao et al.,2012)；早—中三疊世洋殼俯沖消減，洋盆消失，發(fā)生陸—陸斜向碰撞造山作用(郭正府等，1998；莫宣學(xué)等，2007；陳國超等，2017b)；中三疊世晚期—晚三疊世早期東昆侖地區(qū)巴顏喀拉地塊和東昆侖地塊處于陸—陸碰撞階段(劉金龍等，2015)，這一時(shí)期內(nèi)巖漿活動相對較弱；后碰撞造山作用發(fā)生在晚三疊世(235～204 Ma；莫宣學(xué)等，2007；張愛奎等，2012)；晚三疊世末期，碰撞結(jié)束，東昆侖地區(qū)逐漸進(jìn)入陸內(nèi)伸展造山階段，整個區(qū)域上升成陸(豐成友等，2012)。

通常認(rèn)為，洋盆閉合后，碰撞造山階段，主體受擠壓應(yīng)力作用，而后碰撞階段主體受拉張應(yīng)力作用，這一階段經(jīng)歷了擠壓環(huán)境向陸內(nèi)伸展—拉張環(huán)境的轉(zhuǎn)換過程，同時(shí)在這一過程中，由于加厚地殼發(fā)生拆沉(離)作用，幔源巖漿底侵作用，導(dǎo)致地殼物質(zhì)部分熔融，發(fā)生殼幔混合作用，形成一系列高鉀鈣堿性花崗巖(何成等，2018)。從東昆侖地區(qū)中晚三疊世形成的大量混合成因花崗巖及基性巖脈來看，該地區(qū)存在碰撞后拆沉作用及幔源巖漿底侵事件(鄧晉福等，2004)，而且在這一時(shí)期內(nèi)(中晚三疊世)區(qū)域構(gòu)造體制由擠壓轉(zhuǎn)為伸展。高鉀、堿性“A”型花崗巖的出現(xiàn)預(yù)示著碰撞造山期結(jié)束，即將進(jìn)入陸內(nèi)伸展階段(豐成友等，2012)。

碎石溝花崗巖以二長花崗巖和花崗閃長巖為主，具有高硅、高堿、富鋁、低鎂鐵特征，為準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石；微量元素富集LREE、Rb、Th、U，虧損Nb、Ta、Sr、Hf等，暗示其來源于具有消減帶特征的地殼源區(qū)。在Pearce 等(1984)的Nb—Y圖解中(圖10a)，碎石溝花崗巖體樣品點(diǎn)主要落于同碰撞花崗巖與火山弧花崗巖交界處；在Th/Yb—Ta/Yb構(gòu)造環(huán)境判別圖解(圖10b)，樣品點(diǎn)主要集中在活動大陸邊緣環(huán)境(Gordon and Schandl,2000)；在Rb/10—Hf—Ta×3圖解中(圖10c)，樣品點(diǎn)落在具有碰撞大地構(gòu)造背景上花崗巖范圍內(nèi)；在花崗巖構(gòu)造環(huán)境R1—R2因子判別圖解中(圖10d)，樣品點(diǎn)大多落在同碰撞區(qū)與碰撞后隆起區(qū)交界處附近，僅個別樣品落在造山晚期范圍內(nèi)。總體反映出碎石溝花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境是與碰撞—后碰撞有關(guān)的環(huán)境。根據(jù)Maniar等(1989)提出的構(gòu)造環(huán)境判別方法，碎石溝花崗巖屬于大陸弧花崗巖類(CAG)，是大洋板塊俯沖到大陸板塊之下形成的。根據(jù)Barbarin(1999)提出的構(gòu)造環(huán)境判別方法，碎石溝花崗巖屬于富鉀及鉀長石斑狀鈣堿性花崗巖類(KCG)，是一種殼幔混源花崗巖(I型)，其形成的地球動力學(xué)環(huán)境為一種構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化環(huán)境。

圖10 新疆東昆侖木孜塔格地區(qū)碎石溝花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別系列圖解:(a)Rb—(Yb+Ta)(據(jù)Pearce et al.,1984)；(b)Th/Yb—Ta/Yb (據(jù) Gorton and Schandl，2000)；(c)Hf—Rb—Ta (據(jù)Harris et al.,1986)；(d)R1—R2 (據(jù)Bachelor et al.,1985;R1=4n(Si)-11[n(Na)+n(K)]-2[n(Fe)+n(Ti)]，R2=6n(Ca)+2n(Mg)+n(Al))Fig.10 A series of diagrams for distinguishing tectonic environment of Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang:(a)Rb—(Yb+Ta)(after Pearce et al.,1984)；(b)Th/Yb—Ta/Yb (after Gorton and Schandl，2000)；(c)Hf—Rb—Ta (after Harris et al.,1986)；(d)R1—R2 (after Bachelor et al.,1985；R1=4n(Si)-11[n(Na)+n(K)]-2[n(Fe)+n(Ti)]，R2=6n(Ca)+2n(Mg)+n(Al)

張宇婷(2018)在充分收集東昆侖二疊紀(jì)至三疊紀(jì)巖漿巖信息基礎(chǔ)上，總結(jié)出東昆侖地區(qū)印支期巖漿活動可以分為三個階段，分別為俯沖階段(240～260 Ma)、同碰撞階段(230～240 Ma)、后碰撞階段(210～235 Ma)。碎石溝花崗巖鋯石U-Pb年齡為208.0±1.1 M a，總體處于后碰撞階段，對比鄰區(qū)同時(shí)代巖體，如尕林格花崗閃長巖(229.4±0.8 Ma，高永寶等，2012)、卡爾卻卡二長花崗巖(227±2 Ma，豐城友等，2009)、瑪興達(dá)坂二長花崗巖(218±2 Ma，吳祥柯等，2011)、肯德可克外圍二長花崗巖(229.0±0.5 Ma，肖曄等，2013)、野馬泉二長花崗巖(229.5±2.2 Ma，劉建楠等，2017)，這些晚三疊世巖體巖石類型以I型花崗巖為主，個別為I—A過渡型(野馬泉二長花崗巖，劉建楠等，2017)，形成環(huán)境相對松弛，總體處于后碰撞環(huán)境。碎石溝花崗巖與上述東昆侖造山帶西段花崗巖在巖石地球化學(xué)特征、巖石類型及構(gòu)造環(huán)境具有相似性，因此我們認(rèn)為碎石溝花崗巖為后碰撞階段產(chǎn)物。

5 結(jié)論

(1)碎石溝花崗巖巖性主要為二長花崗巖，鋯石U-Pb年齡為208.0±1.1 Ma(MSWD=1.0)，代表了碎石溝花崗巖的侵位時(shí)代，屬于晚三疊世巖漿活動產(chǎn)物。

(2)碎石溝花崗巖具有高硅、高堿、富鋁、低鐵鎂的特征，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石，富集Rb、Th、K等大離子親石元素，相對虧損Nb、Ta、Hf、Sr等高場強(qiáng)元素，輕稀土元素明顯富集，輕重稀土元素分餾較強(qiáng)，弱負(fù)Eu異常，具有“I”型花崗巖特征，為下地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物，同時(shí)在形成過程中有少量幔源物質(zhì)的混入，并且發(fā)生了一定程度的幔源巖漿底侵作用及殼幔巖漿混合作用。

(3)碎石溝花崗巖形成于晚三疊世古特提斯洋閉合后碰撞環(huán)境，為后碰撞階段的產(chǎn)物。

注 釋/Note

? 山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院.2018.新疆若羌縣大沙溝一帶1∶5萬(J45E019019、J45E020018、J45E020019、J45E021018、J45E021019)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報(bào)告.山東煙臺：山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院.