天山造山带是欧亚大陆内部造山带的一部分, 由不同性质的大陆边缘形成的复杂构造带, 属于板块边缘褶皱山系的拼合体[1,2] (张良臣等, 1985) ; (隗合明等, 1999) , 晚古生代是天山运动的关键时期, 天山地区完成了由大洋向大陆的转化[3]。在晚石炭世, 天山山脉最重大的地质事件是北天山古洋盆的闭合[4,5,6] (姜常义等, 1993;姜常义等, 1995;王作勋等, 1986) 。前人认为堵兰萨依岩体侵入于二叠纪[7]。而据同位素年龄形成于早石炭世的华力西早期的伊犁运动第一幕, 李文明等总结了此期间的火成岩岩性以二长花岗岩、花岗闪长岩为主, 岩体侵位的同位素地质年龄主要介于359.8Ma～381Ma之间, 侵位时代为中晚泥盆世[8]。丁天府将新疆火成岩分为六个火山岩区30个火山岩带, 堵兰萨依岩体为天山岩区的博罗科努火成岩带, 博罗科努岩带位于尼勒克断裂以北的博罗科努山一带[9]。前人对博罗科努一带的岩体多为大区域的总结而系统性研究较为薄弱, 归纳起来主要纯在着两个方面的不足: (1) 缺乏系统的岩石地球化学研究; (2) 前人较重视博罗科努一带花岗岩的成矿专属性性研究, 缺乏对这一带岩体的形成过程和来源的分析。本文选取堵兰萨依岩体作为研究对象, 介绍其地球化学特征的同时, 试着探讨形成过程和来源。
1 堵兰萨依岩体的地质概况
堵兰萨依岩体的大地构造位置处于哈萨克斯坦-准噶尔板块 (Ⅰ级) 伊犁-伊赛克湖微板块 (Ⅱ级) 博罗科努古生代复合岛弧带 (Ⅲ级) 和阿吾拉勒晚古生代裂谷系 (Ⅲ级) 的接合部位。主要发育两条断裂喀什河断裂和喀腊巴戈断层, 断裂主要以NWW-SEE向和NW-SE向为主, NE-SW向次之。区内的地层多以泥盆系的陆源碎屑岩为主。火成岩岩性主要为二长花岗岩、花岗闪长岩, 堵兰萨依序列主体位于东部阿克布早, 出露面积总计约40km2。东岩体侵入于中志留统基夫克组灰色条带状硅质粉砂岩和凝灰质细砂岩中, 西岩体侵入于上志留统库茹尔组灰绿色细砂岩、粉砂岩中, 围岩节理发育, 较破碎。堵兰萨依岩体单颗粒锆石U—Pb年龄为351.94Ma±2.78Ma (同位素年龄由西北大学大陆动力学国家重点实验室分析测得) 确切时代为早石炭世。
2 微量元素化学特征
2.1 堵兰萨依序列岩体的微量元素地球化学特征
从表1中可以看出堵兰萨依序列中低场强元素Rb、Ba含远低于其在地壳的克拉克值, 强不相容元素Nb、Ta含量低于地壳平均水平, Ni、Cr等地幔富集的亲铁元素 (相容元素) 与其平均值地壳中的克拉克值相差不大, 而亲铁元素Sr含量则与克拉克值相差较大。说明岩浆上侵过程中, 可能有流体的加入, 受到了地壳上部硅铝层的热交换作用, 导致地幔富集的一些亲铁元素, 一部分流失到了地壳。林克湘等认为Sr、Ba、Rb是活动元素, 易溶于含水流体相, 常被携带和迁移[10]。相容元素易在矿物晶体中富集, 并随着矿物的晶出而逐步在残浆中贫化, 而在堵兰萨依序列中相容元素Sc、Al含量远高于克拉克值, 说明岩体的分异作用不是很好。
而图1为利用洋脊花岗岩标准化的稀土及大离子亲石元素蛛网图, 与洋脊花岗岩对比, 明显富集K、Rb、Ba、Th等大离子亲石元素, 特别是Rb和Th两元素, 其富集程度是洋脊花岗岩的2～70倍不等, 在蛛网图上可以明显看到二者的峰值。高场强元素Nb、Ta相对贫化, Hf、Zr等则均贫化, 而Zr的贫化说明了岩体起源于地幔。弱不相容元素S m、Y、Y b等则明显亏损, 姜常义等, 1999) 富集Rb、Th、Ce和Sm, 而不同程度地贫于Ba、Ta、Nb和Zr, 显示了同碰撞花岗岩的配分曲线特征 (Pearceet al., 1984) [11]。尤其是Ta和Nb的贫化, 是板块汇聚边缘岩浆岩固有的特征。
由于大洋板块的俯冲, 活动性元素的离子被携带进入岛弧下的地幔, 使得岛弧环境下形成的岩体较之其他环境下形成的岩体更加富集这类元素。总体来看, 在蛛网图上, 曲线呈现右倾, 表现为Rb、Ba、Th等选择性富集, Nb、Ce含量与洋脊花岗岩中含量相当, 从Hf-Yb均为贫化, 具有岛弧花岗岩的微量元素配分特点 (如表1) 。
表中:HREE (重稀土总量) 及ΣREE (稀土总量) 包括元素Y;表中数值由分析值经标准化值得来, 标准化值采用Boynton (1984) 值, δEu= (Eu/0.0735) / ( (Sm/0.195+Gd/0.259) ×0.5) ;δCe= (Ce/0.808) / ( (La/0.31+Pr/0.122) ×0.5) ; (La/Yb) N= (La/0.31) / (Yb/0.209) ;;La/Sm) N= (La/0.31) / (Sm/0.195) ; (Gd/Yb) N= (Gd/0.259) / (Yb/0.209)
2.2堵兰萨依序列稀土元素地球化学特征
LREE在1 9.8 8 p p m～1 3 7.2 1 p p m, HREE量在3.64ppm～20.05ppm, ΣREE在23.52ppm～148.86ppm, 在各类岩石间变化较大, 较花岗岩中稀土总量平均值290ppm低, ω (LREE) /ω (HREE) 比较小, 在3.45～8.18之间变化, 平均值为5.87, 轻稀土富集, 重稀土弱亏损, 各类岩石的轻稀土含量有差异, 但重稀土含量近似, 由曲线配分图可看出岩浆分异度δEu值大多小于1, 值的变化范围在0.45～1.38之间, 总体接近1, 稀土配分曲线无明显“V”型谷, 铕异常不明显, 反映其分异演化程度不高 (姜常义等, 1999) [11], 这与微量元素所反映的特征一致。样品δCe值约为1, (陈汉林等, 1998) 经历了弱的岩浆分异作用, 说明地壳岩石氧逸度不高[12]。
(La/Yb) N值均小于11, 并以4～7居多, 平均5.84, (La/Sm) N值为1.79～4.21, 平均2.8, 指示其轻稀土元素之间的分馏程度较好, 均体现出轻稀土元素较富集。而 (Gd/Yb) N值为1.31～2.60, 平均1.8, 其值较大, 说明重稀土之间分馏不明显, 重稀土元素略为亏损。轻稀土元素分馏强烈, 而重稀土元素分馏较弱。这些总体特征反映了造山带中花岗岩的普遍特征 (Herderson, 1984) [13] (图1、图2) 。
3 堵兰萨依岩体构造环境分析
根据Maniar和Piccoli (1989) 提出的分类方法[16], 将花岗岩的分类方法划分为造山类与非造山类的, 造山类包括四种:岛弧花岗岩类 (IAG) ;大陆弧花岗岩类 (CAG) , 大陆碰撞花岗岩类 (C C G) , 后造山花岗岩类 (POG) ;非造山花岗岩类又可分为:裂谷有关花岗岩类 (RRG) , 大陆的造陆抬升花岗岩类 (CEUG) , 大洋斜长花岗岩类 (OP) 三种。在判别图解图4中, 样品落入I A G+C A G+CCG区域, 反应了该岩体构造环境应为造山带中。图3堵兰萨依岩系logσ-logτ图解中显示造山带的构造特征, 其中里特曼指数:。而在构造判别图中, 岩体多具有岛弧, 大陆边缘弧, 并显示出碰撞带的特征。
在堵兰萨依序列主量元素构造判别图和堵兰萨依序列Rb-Y+N b图解中, 它们基本上投人弧火山岩区 (图5) 。这些图解都无一例外的证实该带火成岩形成的构造背景应属活动大陆边缘的岛弧环境。
4 结语
(1) 微量元素地球化学特征中, 相容元素易在矿物晶体中富集, 并随着矿物的晶出而逐步在残浆中贫化, 而在堵兰萨依序列中相容元素Sc、Al含量远高于维氏值;在稀土元素配分模式图中, 轻稀土富集, 重稀土弱亏损, 各类岩石的轻稀土含量有差异, 但重稀土含量近似, 由曲线配分图可看出岩浆分异度δEu值大多小于1, 值的变化范围在0.45～1.38之间, 总体接近1, 稀土配分曲线无明显“V”型谷, 铕异常不明显, 均反映其分异演化程度不高。
(2) 根据Maniar和Piccoli (1989) 提出的分类方法, 堵兰萨依岩体处在造山带中, 可能来源于由洋壳和岛弧建造组成的年轻地壳, 形成于岛弧环境之中
摘要：新疆尼勒克县胡吉尔台堵兰萨依岩体主要有二长花岗岩和花岗闪长岩组成, 形成的相对地质年龄为早石炭世, 根据堵兰萨依岩体的单颗粒锆石年龄为351.94±2.78Ma。与洋脊花岗岩对比, 明显富集K、Rb、Ba、Th等大离子亲石元素, 在蛛网图上可以明显看到二者的峰值。稀土元素具有轻稀土较富集, 重稀土略微亏损的特征, 且配分曲线具有轻微的负铕异常。运用稀土判据探讨岩体的形成机制为结晶分异但结晶分异的程度不高, 其微量元素的含量特征显示出其形成于岛弧的构造环境。
关键词：堵兰萨依,花岗岩,造山带,岛弧,西天山
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