新疆天格尔地区碱长花岗岩的地球化学、年代学及其地质意义

发布于:2021-10-14 08:15:00

1000- 0569/2009/025( 04) - 0925- 33

Act a Pet r ol ogi ca Si ni ca岩 石学报

新疆 天格 尔地 区碱 长花 岗岩 的地 球化 学、 年代 学及 其
地 质意 义 +

王居里 王守敬 柳小明 WANGJ uLi . WANG ShouJi ng and UU Xi a0Mi ng
大陆动力学国家重点实验室,丙北大学地质学系,西安710 06 9 St a t e Key Labor at or y of Comi nent al Dynami cs ,Depar t ment of Geol ogy,Nor t hw嚣t Uni veni t y,Xi ’∞710069,Chi na 2008- 09—12收稿,2008—12—3 J 改回.

Wa ng J L。Wang SJ and Li u XM.2009.Geoc he mi s t r y。 ge oc hronol ogy and geol o gi cal s i gni f i cance of al kal i - f el dspa r gr a ni t e f r om Ti a nge r a re a ,Xi ngj i an蛋Ac t a Pa r ol o鲥c a Si ni ca ,25( 4) : 925—933

Abst r act

The a lka li — fe l ds par gra ni t ic pl ut on occ ur r ed i n Ti a nger ar e a,b et we en cent r al Ti an sha n a nd nor t her n Ti ans han, Xi nj i ang,

whi ch i s mai nl y compos e d of quar t z and per t hi t e,wi t h a l i t t l e pl agi ocl as e a nd bi ot i t e.The gr ani t e i s char act er i zed by t he hi gh Si 02,

K20+Na 20( KO>Na20) ,l ow Ca O,Ti 02, and mod er at e l y pe r al umi no us f eat ur es ,and i s r el a ti ve ly enr i ched i n Rb,Th,U,∑REE

( e xce p Eu) ,pOOl " i n Ba, Sr ,P,Ti and Eu .I t bel ongs t o post - col li s i onal K·r ic h eal c- alkl i ne gra ni t oi ds (KCG),s howi ng t he

t r ans it i onal f eat ur es be t we en K—r i ch c al c—a l kl i ne gr anit oi ds a nd A- t y pe gr ani t oi ds ,and f or med i n t he t rans i ti onal per i od f r o m co mpr e si o n

t o ext ens i o n of pos t —col l i si on of Ti a nsh an or ogeni c bel l Zi r c on LA- I CP·MS U-Pb dat i ng f or t he gr ani t e yi el de d an age of t he 269.7 4-

0. 7Ma, r epr e s ent i ng t he e mpl a c ement age of t he pl ut on,i ndi cat i ng t ha t a ft e r t he cl os ur e of t he nor t her n Ti an sha n pla e o— oce s an bas i n i n t he l a t e Car boni f e r ous, t he Ti ans ha n or ogeni c be lt get i nto post - col l i si onai per i od dur i ng t he l at e s t s t age of Car boni f er ous t o t he Mi ddl e Pe r mi an ,s i gn ed by l ar ge s cal e dext r al st ri ke—s l i p sh ear al on g t he nor t her n mar g i n of t he cent r al Ti ans han ,a s wel l as i nt ens e duct i l e s hear di agenes i s a nd or e—f or mi ng pr oc es s , and f o r me d gol d deposi t s a nd or e s pot s i n Ti a nger gol d or e bel t . Mea nwhi l e t he mag ma or i ginat ed f r o m par t i a l mel t i ng of cr us t a nd man t l e ma t er i al ,emp l aee d al ong t he weak zo ne be t wee n cent r al Ti an sha n a nd nor t her n

Ti ans ham

Ke y wor ds

Pos t -- c ol l is i ona l gr ani t e;Zi r con LA··I CP- ·MS U··Pb dat i ng;Geot ect oni c set t i ng;Ti anger ; Ti ans han i n Xi ng j i ang

摘要 新疆天格尔地区的碱长花岗岩出露于中天山与北天山构造带的结合部住,主要由石英和条纹长石组成,含少量斜

长石和黑云母。对该岩体进行了全岩主量、微量元素分析和锆石LA.I CP.MS U—Pb定年。主量和微量元素分析结果表明,岩石

具有高的Si 02、K20+Na20(K20>Na20) 、Rb、Th、U和∑REE( 除Eu外)含量,低的CaO、Ti 02、Ba、Sr 、P和Eu含量,属于富钾

钙碱性花岗岩,具有向A型花岗岩过渡的后碰撞富钾钙碱性花岗岩的特征,形成于天山后碰撞由挤压向拉张构造体制转变的

过渡时期。锆石LA- I CP- MS U—Pb定年研究获得269.7±o.7Ma的岩体侵位年龄,表明北天山古洋盆于晚石炭世闭合,天山与

准噶 尔、 塔里 木联 结成 统一 的大 陆后 ,石 炭纪末 期一 中二 叠世 天山 造山 带处 于挤 压向拉 张构 造体 制转 变的 过渡 时期 ,在 中天 山

北缘以发生大规模右行走滑剪切为标志,形成冰达坂韧性剪切带,同时发生强烈的韧性剪切成岩成矿作用,形成天格尔金矿

带及 其中 的诸多 金矿 床和矿 点, 并引起 壳、 幔物质 部分 重熔产 生岩 浆、沿 中天 山与北 天山 间的地 壳薄 弱地带 侵位 。

关键词 后碰撞花岗岩;锆石u.Pb年代学;构造环境;天格尔;新疆天山

中 图法 分类 号

P1588.121;P597.3

t 国家科技支撑计划重点项目( 2006BAB07804一 05) 和周家科技攻 关计划项目( 2003BA612A一06—10—01) 资助 第一作者简介:王居里,男,1958年生,博士。教授,矿物学、岩石学、矿床学专业,E—mai l :j l wang@I I WU.edu.cn

Act a Petr oI【Dgwa Si ni ca岩石学赧.2009.25( 4)
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图1新疆天格尔地区地质矿产略图(据工居里等,2001,修编) Fi g.1 The sket ch ma p of geol og y a nd mi n er al r es our c es for Ti a nger ar ea,Xi nj i ang ( mo di f i ed a ft e r Wang et a1. ,2001)

1 引言
新疆天格尔地区的碱长花岗岩出露于中天山与北天山 构造带的结合部位,沿中天山北缘断裂带北侧、北天山南缘 呈带状分布,与冰达坂韧性剪切带**行排列。该区交通不 便、人迹罕见,地质工作程度较低。早期的地质T作是上世 纪六十年代开展的1:20万区域地质调查,“七五”以来,随 着国家科技攻关计划等项目( 国家i o五项目等) 的实施,持 续在 该区域 开展 了找矿 评价和 基础 地质研 究。“ 九五 ”以来 , 该区的找矿评价取得重要突破,基础地质研究程度有了明显 的提高(王 居里 等, 2001;杨天南 等, 2006;杨兴科等,2006;朱 永峰和宋彪,2006;Zhu et a 1.,2007) 。前人将该Ⅸ的红色碱 长花岗形成时代划为华力西晚期(新疆维吾尔自治区地质矿 产局,1993;王居里等,1995) ,但缺少可靠的同位素定年数 据, 也未对 其地 质、地 球化学 特征 等进行 较深入 的研 究。“ 九 五”期间,在红色碱长花岗岩南侧发现萨日达拉大型金矿床 ( 王居里等,2001) ,地质研究表明,区内金成矿作用、红色碱 长花岗岩的形成都与中天山北缘冰( 胜利) 达坂韧性剪切带 有关。本文在地质研究的基础上,通过对红色碱长花岗岩的 地球化学研究和锆石u—Pb定年研究,确定岩体的性质、形成 时代 ,为 探讨 巾天山 北缘 构造 演化及 其成 岩成矿 提供 约束 。
2地质背景及岩相学特征
研究区位于西天山东段天格尔山一带、巾天山构造带和

北天山构造带的结合部位,即中天山北缘断裂带及其附*地 区。中天山北缘断裂带是中天山和北天山两个不同构造单 元的重要分界线,经历了长期而复杂的构造演化,是一条长 期活动的,以不同深度层次、不同变形行为和不同运动方向 为特征的复合型断裂构造带( 王居里等,2001)。该断裂带早 期具有微板块缝合带的性质,中期具有右行走滑性质,晚期 具有正断层活动特点,现今以冰达坂断裂和冰达坂韧性剪切 带为主要标志,总体宽度可达2—5km。该断裂带不仅记录 了中天山与北天山两个构造单元的构造演化历史,而且也是 区内金成矿的主要控制因素。前人研究表明,冰达坂韧性剪 切带经历了早期由北向南的逆冲剪切和晚期*水*右行走 滑剪切( 王润i 和乇居里,1992) 。冰达坂断裂以南}{;露中天 山巾新元古界变质岩系、新元古代花岗岩和加里东晚期花岗 岩类( 冰达坂复式岩基) ;冰达坂断裂以北为北天山晚古生代 火山 ·沉积建 造,火山 岩以安山 岩为主, 以玄武岩 -安山 岩·英 安岩- 流纹岩组合为特征;沉积岩主要是火山碎屑岩、碎屑岩 和碳酸盐岩。沿冰达坂断裂北侧分布红色碱长花岗岩和( 角 闪)辉长岩( 图1) 。
与冰达坂复式岩基不同,红色碱长花岗岩体沿中天山北 缘断裂带北侧旱带状分布,其出露范围在天格尔峰南坡、冰 达坂以北由两向东从乔隆格尔经阿斯克萨依、巴巴嘎萨依、 萨日 达拉 、纳 楞夏 尔萨 依到 冰达 坂以 北。 长20余千 米, 宽200 —700m,是区内中天山与北天山构造带之间的标志性地质体 之一。
庆内红色碱长花岗岩主要由石英( 25%一30%) 、条纹长 石( 55%一63%) 组成,含少量斜长石( 4%一8%,An=10— 17) 和黑云母( 2%一5%) ,副矿物为锆石、磷灰石、磁铁矿和

王居 里等 :新 疆天格 尔地 区碱 长花 岗岩的 地球 化学 、年 代学及 其地 质意 义

927

3
■ + 3 d 乙

图2花岗 岩Si O:- ( Na 20+I ( 20) 图解 ( a) ( 据Mi ddl e mos t ,1994和 l r vi ne a nd Ba r aga r ,1971 ) 和Si 0 2- KO图解( b) ( 据 Pecceri l l o a nd Tal or ,1976 ) Fig.2 Si 02- ( Na20 +KO) di a gr am( a) ( af t e r Mi ddl e most ,1994 a nd I r vine a nd Bar a ga r ,1971)a nd Si 02- K20 di agr a m(b) ( af ter Peccefi l l o a nd Ta l or ,1976 )

粉尘状铁质物等。黑云母主要呈浅黄绿色.暗绿色,属富铁 黑云母。岩石主体为半自形粒状结构,块状构造,除发育后 期节理外,宏观上构造变形不明显。但薄片观察发现石英多 发育带状消光,部分颗粒发育变形纹、亚颗粒化甚至边缘动 态重结晶;碱性长石发育显微破裂;酸性斜长石除发育显微 破裂外,还发育双品弯曲、扭折等甥性变形显微构造。岩石 总体显示糜棱岩化花岗岩.碎裂花岗岩的变形显微构造特 征,且西部塑性变形略强于东部。随着出露位置不同,由西 向东岩石中主体矿物粒度减小,由中粒结构(2~4r am,西部) 变为中细粒结构( 1—3mm,东部) 。大量钾长石的存在使岩 石晕典型的浅肉红色,外貌特征显著。岩石总体比较新鲜, 除碱性长石因高岭石化变得有些混浊外,无其他蚀变。局部 岩石蚀变较明显,黑云母多蚀变为白云母或绿泥石并析出较 多铁质物,斜长石发生绢云母化,沿岩石显微破裂发生较强 烈的碳酸盐化。
3分析方法
岩石的主量和微量元素分析均在西北大学大陆动力学 国家重点实验室完成。主量元素用样品的碱熔玻璃片在日 本理学RI X210 0 XRF仪上 测定,GBW07105 标样监控,元素 分析误差<5%。FeO用湿法化学分析测定,烧失量( LOI ) 在 烘箱中经1000。C高温烘烤90分钟后秤重获得。微量元素在 美国Pe rki n El mer 公司El an 610 0DRC型电感耦合等离子质 谱仪( I CP- MS) 上分析测定,样品测试经BHVO- 2、AGV.1、 BCR- 2、G- 2国际标样监控,多数微量元素的分析精度优于
5%。
定年用锆石样品按常规重力和磁选 法分选,并将分选 出的锆石在双目镜下挑纯。选择无色透明、没有包体的锆石 用环氧树脂固定,待其充分固化后抛光至锆石露出核部,然

后进行锆石的CL显微图像及LA- I CP.MS分析。锆石的CL 图像分析在中国地质科学院矿产资源研究所加载阴极发光 装置的电子探针仪上完成。锆石的u.Pb同位素组成在西北 大学 大陆动力 学国家 重点实 验室用德 国Mi cr oLas 公司 的 Ge oLas 200M激光剥蚀 系统与El an 6100DRC I CP- MS联机七 进行测定,分析采用的激光束斑直径为30p, m,激光脉冲为 l OHz ,能量为32—36mJ,激光剥蚀样品的深度为20~40;r m。 锆石u.Pb年龄测定采用国际标准锆石91500作外标。年龄 计算及谐和图用l s opi ot ( vet 2.49) 程序( Luddwi g,1991)完 成。详细分析步骤和数据处理方法见袁洪林等(2003)。
4分析结果
4.1主量及 微量元素 天格尔地区碱长花岗岩的主量及微量元素元素分析结
果见 表l 。 岩石Si O:含 量高( Si O:为75. 56%~79.20%) ,富 碱( K2 0+Na20为 7.68%一 8.57%) ,高钾( K2 O/Naz O为 1. 17一 1.60), 低钛 (Ti 02为0.05%一 0.19%) ,低 铝( A1203为 11.16%一 12.55%) ,贫铁(Fe20;为O.84%~1.87%)、MgO ( 0.04%一0.29%)和CaO( 0.30%一0.69%) 。岩石的主量 元素组成显示钾质花岗岩的特点,具有亚碱性花岗岩的特 征,属高钾钙碱性花岗岩( 图2) 。A/CNK为0.98一1.10,多 属弱过铝质花岗岩( 图3) 。
岩石 稀土 总量中 等, ∑REE为 159.60×10一 ~205. 64× l O~。随采样位置的不同,自两向东样品的稀土元素特征表 现出明显的差异,大致可分为三组。一组( 样品97—59,99— 25,丙部萨日达拉) 为轻稀土相对富集型,轻重稀土分异明 显,轻稀土比重稀土分异明显,Eu亏损强烈,( La/Yb) 一= 5.20~6.57,(Ls ./Sm)N=3.39—3.80,(Gd/Yb)N=1.10— 1.25,8Eu=0. 120—0.258,稀 土总量较高(195.19×10一一

Ac t a Pet r ol ogi ca Si n i ca岩石 学报 2009, 25( 4)

表1 天格尔地区碱长花岗岩主量元素( wt %) 、微量和稀土元素( x 10“) 分析结果 Ta bl e 1 Ma j or e l e ment ( wt %)a nd t r ace e l e ment ( ×1 0“) c ont e t t t s of t he a lka li — fe l ds par gr ani t e f r om Ti a nger ar ea

样品 号
Si 02 Ti O, A1203
Fe20;
Fe 203 no Mn 0 Mg O Ca O Na 20 k0 P2 05
烧失量 总量

Ta 4 77. 09 0.12 11.92
O.23 1.2 0 0.02 0.29 0.69 3 .27 4 .95
O。∞
O.39 100. 26

97- 59 77.82 O.10 11.29
1.1 7
0.80 0.02 0.09 0.53 3 .24 4.79 0。Ol O.6 l 99. 67

V

3.03

Cr

1. 35

Co

95 .1

Ni

2.10

Ga

15.5

Rb

226

sr

l 4. 3

Y

43. 0

Zr

164

Nb

15. 3

99- 25 75. 56 0.19 12.32 1.87
1.38 0. 03 0. 22 0. 67 3.12 5 .00 0.04 O. 73 99.75

No- 2 77 .41 O.13 12.36
0.42 0 .84 0.02 0.07 0. 51 3. 18 4 .68 0.02 O. 53 100. 17

2N- 6 76. 72 O.06 12.55 1.17
0.02 0.04 0.30 3. 95 4 .62 o.00 O. 4l 99. 86

8.31 1.84 56 .2 1.8 7 17.0 204 34.3 40. 9 216 12 .O

1.3 0 1.96 17l 2.39 20. 9 297 19.0 100 140 17 .9

2N- 7

样品

97- 5 9

79. 20

Cs

oJ 05

Ba

1 1.1 6

Hf

2.89 92, 0 5. 88

o .84

Ta

1. 5l

Pb

28. 7

Th

23. 7

0.02

U

4. 4

0.06

O.37

La

3.38

Ce

4 .30

Pr

0. 01

Nd

3 4.2 86.8 9.45 32.7

0. 4l

Sm

6. 5l

99. 78

Eu

Cod

0.25 6.28

0.26

’I b

1.3 3

Oy

154

Ho

1.04 6.50 1.43

2.02 18 .1 289 20. 9 83. 9 89.5 12 .1

Er

3.9 5

7r m

O.65

Yb

4 .72

ILa l

0. 71

∑REE 195.19

( 1a/ Xb) N 5.20

6 Eu

0 .1 20

99- 25 3. 5l 28l 6.59 1. 16 44. 8 21. O 6. 7
3 8.9 90. 6 10 .1 34.7 6.60 O.55 6. 42 1.02 6.2 1 1. 32 3. 72 O.59 4.25 0.66 205. 64 6.57 0 .2 58

No- 2
33.3 6 2.6 7.93 32 .7 7.oo O.28 8.19 1. 48 10. I 2 .27 6.6 3 1. 02 6.77 0.96 1 81 .2 3 3.53 0。113

2N- 6 2.89 13.5 1.7 2 7.73 1.46 29.3 52. 6

2N- 7 2.82 7 。16 1.38 5.57 0.95 26. 4 37. 6

15 .1 42 .7 6.00 25 .9 9.0l 0.016 12. 1 2.30 16.2 3.75 11 .2 1.73 12. 1 1.72 159. 60 0.89 o.005

17.9 52 .1 6.97 28. 6 8. 97 0.003l 10.88 1.97 13.5 3.09 9.19 1. 41 9.93 1.38 165, 90 1.29 0。00l

Ta - 4( 阿斯克萨依) 、No- 2( 纳楞夏尔萨依) 据文献①,主量元素由陕西省地质矿产局测试中心用化学湿法分析;稀土元素由中国科学院高能 物理研究所I NAA法分析,其中Pr 、Dy、Er 含量为内插法计算值;其余为本文分析

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A/CNK
图3花岗 岩A/CNK—A/ NK图解 Fi g.3 A/CNK- A/NK di a{弘m for gr anit es

205.64× 10“) ;另一 组(样 品2N一 6,2N一7,东部冰 达坂北) 为重 稀土相对 富集型, 轻重稀土 、轻稀土 、重稀土 分异皆不 明
显,Eu强烈亏损,(La/Yb) N=0.89—1.29,(WSm)N=1.08
~1.29,( Gd/Yb) 。=0.83—0.91,8Eu=0.001~0.005,稀土 总量较低 (159.60×10~一 165.90 x 10“ ) ;第i 组 ( 样品No 一2,中部纳楞夏尔) 特征介于前两组之间,也为轻稀土相对 富集 型,但轻 重稀土 分异较 差,轻稀 土比重 稀土分 异明显, Eu 亏损强烈, (I _a /Yb) N=3.53, (1a/Sm) N=3.07,( Ga /Yb)N= 1.00, 8Eu=0. 113,稀土 总量 介于上 述两 组之间 ( 181. 23× 10。) 。样品的球粒陨石标准化稀土配分曲线表现为由右倾 型向“V”字型 过渡(图 4a )。
在原始地幔标准化蛛网图上( 图4b) ,岩石总体表现出 明显富集Rb、弧、U、K等大离子不相容元素(LI LE) ,强烈亏

①炎金才,刘养杰,王居里等.1995.新疆乌鲁术齐县胜利( 冰) 达坂金矿及外围靶区评价研究报告.新疆维吾尔自治区人民政府国家i o五 项目 办公室 。5l 一 56

王居 里等 :新 疆天 格尔 地区 碱长 花岗岩 的地 球化 学、 年代 学及 其地 质意 义


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La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

Cs RbBa ThU KTa NbLa Ce Sr NdP Hf Zr SmTi TbY EuYb

图4碱长花岗岩稀土元素球粒陨石标准化图解( a) 和微量元素原始地幔标准化图解( b) ( No- 2数据据炎金才等,1995) Fig.4 Chondr i t e— nor mal i zed REE pa t t e r ns ( a )a nd Pr i mi t i ve man t l e- n or ma l i zed mul t i —el ement di agr am( b) f o r t he alkal i —f el ds per
gr ani t e

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图5 碱长花岗岩锆石阴极发光图像 Fig.5 CL i mag es of zi r cons f r om t he a l ka l i·f e lds per gr ani t e
损Ba、Sr 、P、Ti 、Eu等元素,并具有弱的Nb亏损。与稀土元 素特征类似,第一组样品与第二组样品的其他微鼍元素特征 也表现出明显的差异,第二组样品比第一组样品明显富集 Rb、Th、U、Tb、Y、Yb等元素,而更加亏损Ba、Sr 、P、Ti 、Eu等元 素。
4.2 LA.ICP.MS锆石U—Pb年龄 用于测年的锆石选自样品99—25,所有锆石均为自形短
柱状 ,柱 面发 育, 透明 度较 好, 颗粒 长150—200pa n、宽 50— 100pan。 锆石的CL图像( 图5) 显示,锆石 内部结构比较均 一, 基本未 见核 幔结构 ,发育 韵律 环带, 具岩浆 锆石 的特征 。 大部分锆石边界清晰、*直,基本未受变质作用影响。一些 锆石 的阴极发 光强度 很低, 可能具有 较高的 ,11l 、U、REE等元 素含量( Hanehar a nd Rudni ck,1995) 。 对20粒锆石的测试 结果见表2。所分析锆石的Th/U值为0.54—1.38,也显示

20’Pb/ :"U 图6 碱长花岗岩锆石LA.I CP- MS U—Pb年龄谐和图
Fi g.6 LA··ICP·- MS zi r con U· ·Pb con cor di a di ag r am f or t he al kal i- f el ds per gr ani t e
了岩浆锆石的典型特征( He aman e t a/.,1990;Bel ous ova et a/.,2002;Wu and Zheng,2004) 。大多数测点的年龄数据 都落在一致线及其附*,其中有15个点组成一个年龄密集 区( 图6a) ,其206Pb/238U年龄值 变化于268 4- 1—272±1Ma之 间,加权*均年龄( 图6b) 为269.7±0.7Ma( 2矿) ,应代表天 格尔地区碱长花岗岩的形成年龄。另有个别测点年龄值偏 轻,可能是岩体形成后遭受后期事件影响所致,尚不具有明 确的地质意义。
5讨论与 结论
5.1岩石成因类型及形成构造环境 根 样品的岩相学及其主量元素地球化学特征,按照

Act a Pet r ol ogi ca Si n i ca岩石学报20 09.2 5( 4)
表2天格尔地区碱长花岗岩锆石的LA.I CP.MS U.Pb分析结果
Ta bl e 2 LA··ICP.- MS U— - Th.. Pb i sot opic dat a o f zi r cons of t he a l ka l i - - fe l ds per gr ani t e f r o m Ti a nger ar ea

Barbar i n(1999) 的分类方案,天格尔地区碱长花岗岩应属富 钾钙碱性花岗岩( KCG) 。
天格尔地区碱长花岗岩的稀土元素特征( 图4a) 总体上 显示强烈分异花岗岩的特征,而且具有一定的变化趋势。随 岩石Hj 露位置不同,由西向东岩石的稀土总量减少,轻稀土 富集程度降低,重稀土富集程度增高,由轻稀土相对富集向 重稀土相对富集变化,Eu亏损程度越来越强烈。在微量元 素蛛网图(图4b) 上,岩石明显富集Cs、Rb、Th、U、K等大离 子亲 石元素( LILE) ,强 烈亏损Ba 、Sr 、P、Ti 、 Eu等元素 ,并具 有弱的Nb亏损,具有与后碰撞钾质花岗岩( Kf i s t er a nd Har ms 。1998) 类似的特征。而且由西向东岩石的微量元素 特征也表现出明显的变化趋势,Rb、n、U、n、Y、Yb等元素 的富集 程度逐渐 增高,Ba、 Sr 、P、Ti 、Eu等元素的亏 损程度越 来越强烈。岩石的稀土、微量元素特征显示出强烈分异的富 钾花岗岩的特征,从西向东岩浆的结晶分异程度越来越高。 ’ 致使岩体东 部样品( 2N一6、2N一7 ) 显示出A型花岗岩的某 些特征( Col l i ns e t a1. ,1982; N6d6l ec et a1 .,19 95 ) ,但岩体不 具有典型A型花岗岩的岩相学特征,而且高度分异的1型和 S型花 岗岩也 可具有与 典型的 A型花岗 岩部分 一致的主 元 素和微苣元素特征( Whal en et a1.,1987) 。因此,岩石显示出 向A型 花岗岩过渡 的后碰撞富 钾钙碱性花 岗岩( 王涛 等, 2005) 的特征,但不属于典型的A型花岗岩,应属富钾钙碱性 花岗 岩或 高分 异钙碱 性花 岗岩 。
富钾钙碱性岩浆岩是后碰撞岩浆活动的重要特征之一

( Li 6 9ei os e t 01.,1998) 。考虑到在微量元素构造环境判别图 解上,后碰撞花岗岩类可落在多种构造环境区域,仅依靠花 岗岩类构造环境的地球化学判别图解会得出似是而非的结 果( 韩宝福,2007) ,本文主要依据花岗岩的空间分布、产状、 岩石特征及其形成年龄,结合区域构造演化和适当的构造环 境判别图解来探讨区内碱长花岗岩的形成构造环境。天格 尔地1) (碱长花岗岩主要沿北天山南缘、中天山北缘复合型断 裂带北侧的冰达坂脆性断裂分布,空间上呈带状展布,具有 在相对拉张环境下被动定位的后构造特点。根据前述岩相 学特征,岩石宏观构造与显微构造不匹配,表明岩体在成岩 过程中和成岩期后曾分别受到过不同的应力作用,岩石中发 育的前述变形显微构造很可能是成岩晚期伴随的区域应力 造成的;成岩期后伴随地壳抬升,岩体仅发生过一些脆性破 裂,没有遭受大规模剪切变形改造。岩体的产出特征及其显 微构造特征说明,岩浆活动应起源于碰撞后由挤压向拉张转 变的构造演化过程,这一时期沿中天山北缘发生的大规模走 滑剪切作用控制了岩浆的形成和上升侵位。岩体在主碰撞 挤压后大规模*水*右行走滑剪切期间侵位,代表典型的后 碰撞岩 浆活动( Li 69e i os et a 1.,1998)。在碱长花岗岩北侧相 邻位置,与其*行分布着一条辉长岩带。目前尚缺乏对该辉 长岩带的较详细的研究,但岩相学研究表明,该辉长岩带中 岩石 新鲜, 基本 未变形 、变质 ,多 含一定 量的角 闪石 。困此 推 断区内辉长岩和碱长花岗岩应该是共生关系,很可能是同期 构造演化过程中深成岩浆活动形成的双峰式岩石组合。这

王居 里等 :新 疆天 格尔 地区 碱长 花岗岩 的地 球化 学、 年代 学及 其地 质意 义

9 31

种共 生组合关 系也是 富钾钙 碱性花岗 岩的主 要特征之 一 ( Ba r ba r i n,1999) ,显示后碰撞深成岩浆作用的多样性和复杂 性( 韩宝福, 2007) 。在R。一R:图解 (图7) 上,投点位 于同造山 花岗岩 与造山期 后A型花 岗岩之间 靠*造山 期后A型花 岗 岩的区域。

图7碱长花岗岩 Rl —R2图解( 据Bat chel o r a nd Bowd en,

19 8 5) 1. 幔源花 岗岩; 2.板 块碰 撞前消 减地区 花岗 岩;3 - 板块碰 撞后 隆 起期花 岗岩;4一造山 晚期花岗岩; 5一非造山区 A型花岗岩;6 一同造 山花岗岩; 7一造山期 后A型花岗 岩;R. =4Si 一11( Na +K) 一2

( ∑Fe +Ti ); R2=6Ca +2Mg+灿 ( 均为原 子数) ; Ta 一4,No一2

数据据炎金才等。19 95 Fig.7 R1一R2 t ect oni c

di s cr i mi nat i on

di agr am( af t e r

Bat chel or a nd Bowden. 1985)

综合考虑天格尔地区碱长花岗岩的产状、岩相学及地球 化学特征,认为该岩体属于富钾钙碱性花岗岩或高分异钙碱 性花岗岩,具有向A型花岗岩过渡的特点,形成于天山造山 带构造体制由挤压向拉张转变的过渡时期,其形成与中天山 北缘 大规 模右 行走滑 剪切 有关 。
本文所获得的碱长花岗岩269.7±0.7Ma 的锆石U—Pb 年龄与杨兴科等(2006) 报道的天山冰达坂一后峡一带二叠纪 火山岩( 中基 性一酸性火山岩组合) 的 锆石SHRI MP U.Pb年 龄( 272Ma ±4Ma) 基本一致,均属中二叠世。杨兴科等 ( 2006) 认为,该套火山岩形成于早中二叠世造山后期深部热 力塌陷火山喷发环境。二者出露于相同的大地构造位置,沿 北天山南缘由丙向东分布,应该都是天山后碰撞岩浆作用的 产物。这些年龄代表的地质事件与天山大地构造演化格架 ‘李锦轶等,2006) 相吻合。因此有理由认为,二者是北天山 有限洋盆闭合后、区内构造体制由挤压向拉张转换过程的产 物。该期岩浆活动在南天山也有强烈表现,姜常义等( 1999) 曾获得南天 山碱长花岗岩的锆石 U—Pb年龄值为264. 6 41.2Ma 和259.9±2.6Ma ,说明同期岩浆活动并非局部现象, 天山造山带后碰撞岩浆活动在北天山和南天山都有强烈表 现。

5.2后碰撞构造演化及其成岩成矿作用 前人研究成果表明,石炭纪晚期天山古洋盆闭合( 张良
臣和吴乃元,1985;王作勋等,1986;姜常义等 ,1993;何国琦 等,1994;陈哲夫等,1997;秦克章等,1999;李锦轶等,2006) , 这一重大地质事件的发生,结束了天山山脉板块构造演化历 史,将天山与准噶尔、塔里木联结成统一的大陆( 姜常义等, 1999),接着发生r r 由挤压向伸展转变的构造体制转换。这 一构造体制转换在研究区内的重要构造标志是沿中天山北 缘发生的大规模*水*右行走滑剪切,形成冰达坂韧性剪切 带( 王润i 和王居里,1992) ,并发生相应的成岩成矿作用。
舒良树等( 1998) 将中天山北缘大型走滑剪切的时代限 定在晚石炭世到早二叠世之间,李华芹等在天格尔金矿带东 部的望峰金矿区获得冰达坂韧性剪切带的形成时代为310± l OMa,受剪切带控制的金矿成矿时代为290—270Ma( 李华芹 等,1998) ,金成矿年龄的卜限与本文获得的碱长花岗岩的形 成年龄一致。地质事实和同位素年龄表明,区内红色碱长花 岗岩的形成以及金矿床的形成都与天山造山带构造演化密 切相关,形成于构造体制由挤压向拉张转变的特定时期和地 质环 境 。
大约晚石炭世中期开始,天山造山带造山峰期结束,区 内处于由挤压向拉张构造体制转变的过渡时期,沿巾天山与 北天山的结合部位形成大规模走滑型韧性剪切带——冰达 坂韧性剪切带,伴随韧性剪切作用的发展和演化,一方面发 生了 金的活 化、 迁移和 富集, 形成 萨日达 拉金矿 、冰 峰金矿 以 及冰达坂以东的望峰金矿等矿床及其他矿点;另一方面碰撞 峰期后的松弛使区域岩石承受的压力降低,大规模走滑剪切 产生的热以及深部上升热流使壳、幔物质发牛部分重熔产生 岩浆 ,沿剪 切带 旁侧的 相对薄 弱地 带聚积 ,侵位 ( 或 喷发 ) 、 成 岩,形成区内碱长花岗岩、辉长岩及邻庆的火山岩。构成区 内后碰撞时期构造体制转换过程中发生的强烈的韧性剪切 成岩成矿作用,这一过程一直延续到中二叠世。这一重要地 质事件也为反演天山造山带的形成演化历史提供了重要证 据。新疆北部后碰撞伸展阶段和挤压.伸展转变期这一重要 地质演化时期,也是大规模成矿的高峰期( Qi n et a1.,2005; 王京彬和徐新,2006) 。
天格尔地区碱长花岗岩及其相邻基性侵入岩体的形成 表明,石炭纪末.中二叠世该区可能发生过较强烈的壳幔相 互作用,这一作用为区内大规模成岩成矿作用提供了热动力 源和物源。
5. 3结 论 ( 1) 新疆天山天格尔地区红色碱长花岗岩属于富钾钙碱
性花岗岩,具有向A型花岗岩过渡的后碰撞富钾花岗岩的特 征。是天山造山带后碰撞演化阶段的产物,其形成年龄为
269.7 4- 0.7Ma。
( 2)石炭纪末一中二叠世,天山造山带处于挤压向拉张构

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Ac纽戌£r o如咖n瓯厅记n 岩石学报2009 ,25( 4)

造体 制转变的 过渡时期 ,在中天 II J 北缘以发牛大规模右行走 滑剪切为标志,形成冰达坂韧性剪切带,伴随剪切作用发生 强烈的韧性剪切成岩成矿作用。天格尔金矿带萨日达托金 矿、冰峰金矿和冰达坂以东的单峰金矿的形成与其北侧的红 色碱长花岗岩及基性侵入岩的形成是区内构造应力场转换 时期 同一 构造 演化 过程的 不同 产物 。
致谢 就有关问题与张成市教授进行了有益的讨论,两位 评审专家朱永峰、姜常义教授对本文进行了认真审阅并提出 建设 性意见 ,在此 一并致 谢!

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