阿爾金山金雁山巖體鋯石U-Pb測年、巖石地球化學特征及地質意義

摘" "要：阿爾金山脈中部金雁山巖體巖石學和地球化學研究結果顯示，該巖體具高鉀鈣堿性過鋁質“S”型花崗巖特征，獲得鋯石U-Pb年齡（442.6±4.6） Ma，認為形成于活動大陸邊緣同碰撞至碰撞后的拉張環境，為晚奧陶—早志留世紅柳溝-拉配泉古大洋閉合后，敦煌陸塊與阿中地塊碰撞過程中，在俯沖洋殼牽引下，敦煌大陸邊緣被拖至地幔中發生熔融。

關鍵詞：阿爾金；金燕山；侵入巖；碰撞造山；早古生代

北阿爾金地處青藏高原北部，北接塔里木地塊南緣，南與柴達木盆地相鄰，區域構造上處于阿爾金走滑斷裂北段與阿爾金北緣斷裂夾持區域。近年來，北阿爾金地區蛇綠巖、高壓變質巖、火山巖、花崗巖的研究引起許多學者關注[1-6]。代表原特提斯洋盆遺跡的紅柳溝-拉配泉蛇綠混雜巖年代學證據表明，該洋盆存在于新元古代早期—中奧陶世（750～460 Ma）[7-9]；紅柳泉一帶發育的榴輝巖（513±5 Ma）、藍片巖（497±10 Ma）等高壓變質巖[10]，暗示本區在早古生代發生過深俯沖作用。北阿爾金地區廣泛出露早古生代與俯沖有關的弧型花崗巖，年代學研究將俯沖時間大致限定在514～460 Ma[11-15]。目前關于原特斯洋閉合發生陸陸碰撞的時限認識存在分歧。有學者通過對巴什考供地區“S”型花崗巖的研究，認為北阿爾金地區在450～430 Ma可能為同碰撞-后碰撞環境[13、16]；也有學者通過對北阿爾金紅柳溝一帶埃達克質花崗巖的研究，認為擠壓環境向伸展環境的轉變可能發生在425～422 Ma[15]；戚學祥等通過對紅柳溝-拉配泉構造帶西段喀孜薩依花崗巖的研究，認為同碰撞應發生在405 Ma[12]。本文通過對紅柳溝-拉配泉蛇綠混雜帶南側金雁山巖體巖石學、地球化學及年代學研究，探討原特提斯洋向南俯沖的地質過程及發生陸陸碰撞的時限，為重構北阿爾金地區早古生代地殼演化提供新的約束條件。

1" 區域地質背景

北阿爾金地區自北向南可劃分為阿爾金陸核、紅柳溝-拉配泉蛇綠混雜巖帶和阿中地塊3個構造單元（圖1）[17]。

阿爾金陸核 為北阿爾金前寒武紀基底隆起帶主體，以出露新太古—古元古代變質巖系為主，其余多被中—新生代地層所覆蓋。主體為米蘭巖群，下部自下而上為黑云二長片麻巖、黑云角閃斜長片麻巖、麻粒巖等；上部為黑云斜長片麻巖、綠泥斜長片巖、長英質混合巖化二長片麻巖。其中發育2.8 Ga的高鉀花崗巖、2.35 Ga的“A”型花崗巖、1.87 Ga的石英正長巖、0.89 Ga的基性脈巖及早古生代的弧巖漿[9，18，19]。該地區形成時代最早的巖石為阿克塔什片麻巖（3.72 Ga），可能與俯沖增生楔中的古弧（proto-arc）相關[21]。

紅柳溝-拉配泉蛇綠混雜巖帶 向東與北祁連蛇綠混雜巖帶相接，向西經中—新生代覆蓋區后接柯崗-庫地-普魯-祁曼于特蛇綠混雜巖帶，是華北-塔里木地塊與秦祁昆造山系間的重要對接帶，主要由蛇綠巖、具復理石特征的深海-半深海碎屑巖、碳酸鹽巖、變質巖和花崗巖組成。蛇綠巖主要由玄武巖、枕狀玄武巖、細碧巖、凝灰巖、硅質巖及大量基性、超基性巖或巖墻組成，其中玄武巖具有過渡型洋中脊玄武巖性質，與洋島玄武巖共生[4、8、22-23]。該蛇綠混雜帶中發育HP/LT變質巖，呈構造巖片分布在北阿爾金俯沖增生雜巖中[10]；巖石年代學研究表明，該洋盆形成于新元古代早期—中奧陶世750～460 Ma[7-9]。

阿中地塊 為前寒武紀中央隆起帶。出露最老地層為阿爾金巖群高角閃巖相-低角閃巖相變質巖系，層狀無序，呈大小不等的構造巖片，組成阿爾金造山帶結晶基底，時代為3.6～2.4 Ga。阿中地塊中—新元古代巖漿活動強烈，瓦石峽-淡水泉一帶中元古代早期黑云二長-正長花崗巖，屬俯沖期巖漿活動產物；青白口紀花崗閃長巖-二長花崗巖，可能屬碰撞期-后碰撞期產物；不整合于地塊邊緣之上的奧陶系碳酸鹽巖臺地相沉積，主要由泥晶灰巖、砂質灰巖、白云巖、碎屑巖等組成，屬羅丁尼亞超大陸匯聚的反映。阿中地塊還發育有大量早古生代俯沖-碰撞型花崗巖體（491～380 Ma）。

2" 金雁山巖體特征

該巖體分布在阿中地塊北部，紅柳溝-拉配泉蛇綠混雜巖帶南側，沿金雁山一帶出露一套由石英閃長巖-花崗閃長巖-花崗巖構成的巖體。郝杰將該套侵入巖統稱為金雁山巖漿巖系[24]。

研究區內早志留世侵入巖分布在木孜薩依至闊什布拉克西南一線，由石英閃長巖-花崗閃長巖-花崗巖-二長花崗巖-正長花崗巖組成。該各體呈多期復式巖體，以巖基、巖株狀產出，局部呈巖脈狀產出，巖體侵入長城系巴什庫爾干巖群變質砂巖中（圖3-a，b），局部見漸—中新統烏恰群不整合在該系列侵入巖之上。二長花崗巖、花崗閃長巖多呈涌動侵入于花崗巖中，正長花崗巖呈脈動式侵入于花崗閃長巖中（圖3-c）。巖石粒度隨巖性演化由細-粗-細變化，似斑狀花崗閃長巖中局部見有閃長質殘留體和鉀長石斑晶（圖3-d，e），二長花崗巖中斜長石斑晶局部定向排列（圖3-f）。

3" 巖石學特征

花崗巖呈青灰、灰白色，半自形粒狀結構，塊狀構造。主要礦物組成為斜長石（An=33-45，25%～35%）、鉀長石（20%～40%）、石英（20%～25%）、角閃石（10%～15%）和黑云母（5%～10%）（圖4-a），主要副礦物為榍石、磁鐵礦、磷灰石和鋯石等。鉀長花崗巖和二長花崗巖中鉀長石明顯增多（圖4-b，c），粒度變細。花崗閃長巖發育高嶺土化，見有少量褐鐵礦、鋯石、磷灰石等（圖4-d）。

4" 巖石地球化學特征

4.1" 主量元素

早志留世侵入巖巖石化學成分及特征參數見表11。該系列樣品根據巖石化學進行分類，在深成巖R1-R2分類命名圖解中（圖5），多數樣品落入正長花崗巖和二長花崗巖中，個別落入花崗閃長巖中。該巖體SiO2含量60.89%～75.25%，平均71.12%，具較高的Al2O3 （12.65%～20.13%），平均14.52%，較低MgO （0.20%～1.44%），平均0.65%，較低的TiO2 （0.10%～0.73%），平均0.38%。從圖6中可看出，樣品多落入亞堿性系列區域。在F-A-M圖解中（圖7），樣品多投入鈣堿性系列。里特曼指數（σ）為0.99～3.27，平均2.46，總體顯示該系列為鈣堿性花崗巖系列。樣品A/CNK＞1，A/NK＞1，從圖8中可看出，樣品多落入過鋁質系列區域，總體顯示過鋁質花崗巖特征。在K2O-SiO2圖解中（圖9），樣品均落入高鉀系列。從圖10中可看出，樣品均落入“S”型花崗巖區。綜上所述，該系列巖體特征與高鉀鈣堿性過鋁質“S”型花崗巖特征相似。

4.2" 稀土、微量元素

早志留世侵入巖稀土、微量元素含量及特征參數見表2、表3。

4.2.1" 稀土元素特征

早志留世侵入巖∑REE值為64.49×10-6～340.24×10-6，平均236.22×10-6；LREE/HREE值為4.94～14.70，平均10.78；δEu值為0.19～0.55，平均0.42；（La/Yb）N值為3.53～20.75，平均13.08；Eu/Sm值為0.06～0.17，平均0.13；La/Sm值為5.12～9.20，平均6.69。稀土總量中等，但豐度變化較大，銪弱虧損，具右傾型“平坦”型稀土配分曲線（圖11），輕稀土分餾作用強，重稀土分餾作用弱，該系列樣品稀土配分型式與地殼重熔型花崗巖稀土特征相似。

4.2.2" 微量元素特征

早志留世侵入巖（Rb/Yb）N值為51.53～286.82，平均117.72；Sr*值0.09～0.22，平均0.15；Nb*值0.05～4.75，平均0.84；P*0.16～3.79，平均0.67；Ti*值0.10～0.24，平均0.14。微量元素總體含量相對較高，明顯高于原始地幔。大離子親石元素Ba，Sr，非活動性元素Nb，P及過渡元素Ti均顯示不同程度虧損。從圖12可看出，微量元素總體右傾，特征與Poli等定義的造山花崗巖正常大陸弧花崗巖微量元素特征一致。該巖體微量元素中Nb顯示負異常，反映該系列樣品具大陸殼特征，產出環境可能為大陸邊緣弧。

5" 時代討論

早志留世侵入巖侵入于長城系巴什庫爾干巖群中。在陰極發光、透射光和單偏光下，對8號花崗閃長巖巖體樣品、20號二長花崗巖巖體樣品、16號花崗巖巖體樣品、12號花崗閃長巖巖體樣品的鋯石照相（圖13，14，15，16），鋯石呈柱狀自形晶，大部分鋯石為單一成因的無核鋯石，環帶發育較好，部分鋯石具核-邊結構，核部為混圓狀-次棱角狀的殘留鋯石，邊緣發育有振蕩環帶的結晶鋯石，顯示巖漿鋯石特征。

鋯石U-Pb同位素測年分析結果顯示，8號花崗閃長巖巖體（圖17）、20號二長花崗巖巖體（圖18）、16號花崗巖巖體及12號花崗閃長巖巖體（圖19，20）206Pb/238U加權平均年齡分別為（440.9±5.3） Ma、（442.6±4.6） Ma、（440.1±6.6） Ma和（452.4±8.8） Ma。綜上所述，認為該巖體的形成時代為早志留世。

6" 構造環境及成因類型討論

該系列巖體主量元素分析值顯示具有富硅、高堿、富鉀等特征，顯示為“S”型花崗巖特征。推測在晚奧陶—早志留世，紅柳溝-拉配泉古大洋消失；敦煌陸塊與阿爾金地塊碰撞，在俯沖洋殼牽引下，敦煌大陸邊緣被拖至地幔之中發生基性巖漿和變質陸殼熔融再生形成“S”型花崗巖；該區域“S”型花崗巖與阿爾金西段構造造山帶在早古生代塔里木和柴達木板塊匯聚碰撞發育廣泛的加里東期造山型花崗巖類似[25]。

在R1-R2構造環境判別圖解上（圖21），該系列樣品多落入6區（同碰撞期）。在花崗巖別Rb-Y+Nb構造環境判圖解上（圖22），樣品多投在板內花崗巖（WPG）與同碰撞花崗巖（COLG）過渡區域；在Rb/30-Hf-Ta×3圖解上（圖23），樣品多落入碰撞晚期-碰撞后花崗巖區，少量樣品落入同碰撞花崗巖區，反映出金雁山侵入巖產出環境為活動大陸邊緣同碰撞至碰撞后的拉張環境。

7" 結論

（1） 金雁山早志留世侵入巖SiO2含量60.89%～75.25%，平均71.12%，總體顯示為高鉀鈣堿性過鋁質“S”型花崗巖；稀土配分型式與地殼重熔型花崗巖特征相似；微量元素反映其產出環境為大陸邊緣弧。

（2） 在晚奧陶—早志留世，古大洋消減閉合，敦煌陸塊與阿爾金地塊碰撞，形成金雁山碰撞造山帶。在陸-陸碰撞過程中，在俯沖洋殼牽引下，敦煌大陸邊緣被拖至地幔中發生基性巖漿變質陸殼熔融再生。調查區內直接物質記錄為早志留世二長花崗巖（（442.6±4.6） Ma）等，主量元素及微量元素地球化學特征顯示其形成于活動大陸邊緣同碰撞至碰撞后的拉張環境，即金雁山碰撞造山帶。

參考文獻

[1] 車自成，劉良，劉洪福.阿爾金地區高壓變質泥質巖石的發現及其產出環境[J].科學通報，1995，40（14）：1298-1300.

[2] 劉良，車自成，羅金海，等.阿爾金山西段榴輝巖的確定及地質意義[J].科學通報，1996，4l（14）：1485-1488.

[3] 劉良，車自成，王焰，等.阿爾金芒崖地區早古生代蛇綠巖的Sm-Nd等時線年齡證據[J].科學通報，1998，43（8）：880-883.

[4] 郭召杰，張志誠，王建軍.阿爾金北緣蛇綠巖的Sm-Nd等時線年齡及其大地構造意義[J].科學通報，1998，43（18）：1981-1984

[5] 張建新，張澤明，許志琴，等.阿爾金構造帶西段榴輝巖的Sm-Nd及U-Pb年齡——阿爾金中加里東期山根存在的證據[J].科學通報，1999，44（10）：1109-1112.

[6] 楊經綏，吳才來，史仁燈.阿爾金山米蘭紅柳溝的席狀巖墻群：海底擴張的重要證據[J].地質通報，2002，2l（2）：69-74.

[7] 劉函.北阿爾金洋新元古代-早古生代裂拼演化過程——紅柳溝—拉配泉蛇綠混雜巖帶剖析[D].北京.中國地質大學.2011.

[8] 劉良，車自成，王焰等.阿爾金高壓變質巖帶的特征及其構造意義[J].巖石學報，1999，015（11）：57-64.

[9] 楊經綏，史仁燈，吳才來，等.北阿爾金地區米蘭紅柳溝蛇綠巖的巖石學特征和SHRIMP定年[J].巖石學報，2008，24（7）：1567-1584.

[10] 張建新，孟繁聰，于勝堯，等.北阿爾金HP/LT藍片巖和榴輝巖的Ar-Ar年代學及其區域構造意義[J].中國地質，2007，34（4）：558-564.

[11] 楊屹，陳宣華，George Gehrels.等阿爾金山早古生代巖漿活動與金成礦作用[J].礦床地質，2004，23（4）：464-472.

[12] 戚學祥，吳才來，李海兵.北阿爾金喀孜薩依花崗巖鋯石定年及其構造意義[J].巖石學報，2005，21（3）：859-866.

[13] 吳才來，姚尚志，曾令森，等.北阿爾金巴什考供-斯米爾布拉克花崗雜巖特征及鋯石SHRIMP U-Pb定年[J].地球科學，2007，37（7）：10-26.

[14] 康磊，劉良，曹玉亭，等.北阿爾金構造帶紅柳溝鉀長花崗巖地球化學特征、LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年和Hf同位素組成[J].地質通報，2011，30（7）：1066-1076.

[15] 鄭坤，吳才來，魏春景，等.北阿爾金西段正長花崗巖和閃長巖地球化學、鋯石U－Pb定年及Hf同位素特征[J].巖石學報，2019，35（2）：541-557.

[16] 吳才來，楊經綏，姚尚志，等.北阿爾金巴什考供盆地南緣花崗雜巖體特征及鋯石SHRIMP定年[J].巖石學報，2005，021（03）：846-858.

[17] 校培喜，高曉峰，胡云旭，等.阿爾金-東昆侖西段成礦帶地質背景研究[M].2014，48-50.

[18] Ge R F，Wilde S A，Zhu W，et al.Formation and evolution of Archean continental crust： A thermodynamic-geochemical perspective of granitoids from the Tarim Craton， NW China[J].Earth-Science Reviews，2022，234：104219.

[19] Rui Zuo，Xiaoping Long.Geochronology and petrogenesis of Neoproterozoic mafic dykes in the Aktash Tagh， SE Tarim Craton： New evidence for its tectonic setting and location in the Rodinia supercontinent[J].Precambrian Research，2022，378：106754.

[20] Ge R F，Wilde S A，Kemp，et al.Generation of Eoarchean continental crust from altered mafic rocks derived from a chondritic mantle： The3.72 Ga Aktash gneisses，Tarim Craton （NW China）[J]，Earth and Planetary Science Letters，2020，538：116225.

[21] Ge R F，W B Zhu，S A Wilde，et al.Remnants of Eoarchean continental crust derived from a subducted proto-arc[J]，Science Advances，2018，aao3159.

[22] 孟繁聰，張建新，于勝堯，等.北阿爾金紅柳泉早古生代枕狀玄武巖及其大地構造意義[J].地質學報，2010，84（7）：981-990.

[23] 夏林圻，李向民，余吉遠，等.祁連山新元古代中—晚期至早古生代火山作用與構造演化[J].中國地質，2016，43（4）：1087-1138.

[24] 郝杰，王二七，劉小漢，等.阿爾金山脈中金雁山早古生代碰撞造山帶：弧巖漿巖的確定與巖體鋯石U-Pb和蛇綠混雜巖40Ar—39Ar年代學研究的證據[J].巖石學報，2006，022（11）：2743-2752.

[25] 覃小鋒，楊文，許華，等.阿爾金構造帶西段早古生代侵入巖地球化學特征及構造意義[J].新疆地質，2015，33（2）167-176.

Zircon U-Pb Dating， Rock Geochemical Characteristics and Its Geological

Significance of the Jinyanshan Pluton in the Altun Mountains

Ban Jianyong， Li Jia， Ran Qiucheng， Cao Fugen， Li Kaiqiang

（The First Regional Geological Survey Brigade of the Bureau of Geological and Mineral

Exploration and Development of Xinjiang，Urumqi，Xinjiang，830011，China）

Abstract： The petrological and geochemical research results of the Jinyanshan rock mass in the central Altun Mountains show that the rock mass has the characteristics of a high potassium calcium alkaline peraluminous “S” type granite， and a zircon U-Pb age of （442.6 ± 4.6） Ma is obtained. It is believed that it was formed in a extensional environment from the active continental margin and collision to the collision after the closure of the Late Ordovician Early Silurian Hongliugou Lapaiquan ancient ocean. During the collision process between the Dunhuang block and the Azhong block， under the traction of the subducting oceanic crust， the Dunhuang continental margin was dragged into the mantle and melted.

Key words： Altun;Jinyan Mountain; Intrusive rock; Collisional mountain building; Early Paleozoic Era