施建榮 劉福來 劉平華 孟恩 劉超輝 楊紅 王舫 蔡佳

SHI JianRong1，2，LIU FuLai1，LIU PingHua1，MENG En1，LIU ChaoHui1，YANG Hong1，WANG Fang1 and CAI Jia1

1. 中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所，北京 100037

2. 中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，天津300170

1. Institute of Geology，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China

2. Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources，China Geological Survey，Tianjin 300170，China

2013-12-15 收稿，2014-02-15 改回.

1 引言

深熔作用在造山帶的高級變質(zhì)巖中非常普遍，一般認為在高級變質(zhì)巖中通過前進變質(zhì)(深熔)反應(yīng)可以形成不同規(guī)模的熔體(魏春景和王偉，2007)，新生成熔體則與殘留體發(fā)生不同程度混合構(gòu)成了混合巖。深熔作用在熔體的形成過程中涉及一系列復雜的含流體和不含流體的熔融反應(yīng)，對于地殼中物質(zhì)的遷移和化學組分的重新分配是一種重要的地質(zhì)過程，因此深熔作用與造山帶的演化密切相關(guān)，受到研究者的廣泛關(guān)注(Mehnert，1968;Sawyer，1999，2001;Kriegsman，2001;Brown，2007)。造山帶高級變質(zhì)巖中存在的混合巖主要由深熔作用形成，混合巖的年代學研究對于理解部分熔融、變質(zhì)演化和造山過程的相互關(guān)系具有重要意義。

西南天山造山帶是世界上典型的大洋型俯沖形成的高壓-超高壓變質(zhì)帶(張立飛等，2005，2008)，自從Zhang et al.(2002a，b)在榴輝巖中報道了柯石英假象和綠輝石的石英出熔條紋以及變質(zhì)成因的菱鎂礦，提出新疆西南天山榴輝巖經(jīng)歷了超高壓變質(zhì)作用的認識以來，該高壓-超高壓變質(zhì)帶逐漸引起了國內(nèi)外地質(zhì)學家的廣泛關(guān)注(Klemd，2003;張立飛等，2002，2005，2008，2013)，并成為世界上除西Alps 的Zermatt-saas 帶(Reinecke，1991)外有關(guān)洋殼型俯沖變質(zhì)演化的熱點地區(qū)之一。經(jīng)過近20 年的研究，西南天山造山帶在巖石學、巖相學、成因礦物學、地球化學、同位素年代學、流體地質(zhì)學以及變質(zhì)作用P-T 軌跡等諸多方面取得了一系列重要成果和進展。例如，在榴輝巖及其圍巖多硅白云母片巖中發(fā)現(xiàn)超高壓指示礦物柯石英，證實了西南天山造山帶經(jīng)歷了超高壓變質(zhì)作用(Lü et al.，2008，2009;Yang et al.，2013;呂增和張立飛，2012);基本確定了高壓-超高壓變質(zhì)帶峰期變質(zhì)年齡約320 ～310Ma 左右(Su et al.，2010;Klemd et al.，2011;Li et al.，2011);識別出高壓-超高壓變質(zhì)帶變基性巖原巖類型可細分為N-MORB、E-MORB、OIB 等(Gao and Klemd，2003;艾永亮等，2005;施建榮等，2013);建立了西南天山造山帶的造山演化模式(高俊等，1997，2006，2009)。

然而，在西南天山造山帶形成過程中，出露于高級變質(zhì)巖中深熔長英質(zhì)脈體的研究仍處于起步階段。野外地質(zhì)考察結(jié)果表明，以長英質(zhì)麻粒巖為代表的高級變質(zhì)巖多發(fā)生不同程度的深熔作用，長英質(zhì)熔體聚集成無根不規(guī)則脈狀、條帶狀或團塊狀分布其中。以往的研究認為，與深熔作用密切相關(guān)的泥質(zhì)低壓麻粒巖的峰期變質(zhì)時代為271.0 ±3.8Ma(Zhang et al.，2008)，茍龍龍和張立飛(2009)也獲得了與此相近的280Ma 的泥質(zhì)麻粒巖的變質(zhì)時代，并認為南天山洋向伊犁中天山板塊之下俯沖和塔里木板塊與伊犁板塊碰撞過程中，在陸殼一側(cè)形成了陸源巖漿弧，由于受到下部巖漿熱源的影響，在拉伸環(huán)境下造成低壓麻粒巖相變質(zhì)作用，同時也形成了大量的深熔長英質(zhì)脈體。目前，長英質(zhì)脈體的深熔時代仍缺乏深入而系統(tǒng)的研究，制約了人們對于西南天山造山帶洋-陸俯沖后碰撞造山過程有關(guān)巖漿事件的研究，也制約了人們對于西南天山雙變質(zhì)帶形成與演化的認識。因此，本文以西南天山造山帶木扎爾特地區(qū)出露的夕線石榴黑云斜長片麻巖中的長英質(zhì)脈體為重點研究對象，開展了鋯石UPb 年代學研究，并與區(qū)域上已有的后碰撞花崗巖定年結(jié)果進行對比，探討這些長英質(zhì)脈體形成和演化的動力學意義。

2 地質(zhì)背景

圖1 西南天山造山帶地質(zhì)簡圖(據(jù)呂增和張立飛，2012修改)1-晚古生代火山巖及火山碎屑巖;2-前寒武紀基底，古生代花崗巖及地層(未分);3-前寒武紀角閃巖相變質(zhì)巖;4-古生代地層;5-高壓-超高壓變質(zhì)帶;6-逆斷層;7-斷層;8-研究區(qū)Fig.1 Simplified geological map of the southwestern Tianshan orogen (modified after Lü et al.，2012)1-Late Paleozoic volcanic and volcaniclastic rocks;2-Precambrian basement，Paleozoic granites and strata;3-Precambrian amphibolite facies metamorphic rocks;4-Paleozoic strata;5-HP-UHP belt;6-thrust fault;7-fault;8-study area

圖2 西南天山木扎爾特河一帶低壓高溫變質(zhì)帶地質(zhì)圖(據(jù)Gou et al.，2012 修改)Fig.2 Geological map of the low-pressure and high-temperature metamorphic belt，Muzhaerte River，southwestern Tianshan(modified after Gou et al.，2012)

新疆西南天山造山帶是中亞南天山造山帶的重要組成部分，由塔里木板塊向伊犁-中天山板塊之下俯沖形成(高俊，1997)，是近年來新發(fā)現(xiàn)的由洋殼深俯沖形成的高壓-超高壓變質(zhì)帶，也是洋-陸碰撞之后高壓-超高壓巖石折返和抬升過程中巖漿活動、深熔作用最為強烈的地區(qū)之一，是研究大洋板塊俯沖和折返過程中殼-幔循環(huán)的理想場所。高壓-超高壓變質(zhì)帶主要出露于西南天山西部昭蘇縣境內(nèi)(圖1)，以榴輝巖、藍片巖、石榴白云母片巖的廣泛出露為特征。在這個高壓-超高壓變質(zhì)帶北側(cè)的木扎爾特河一帶，與之平行出露一條低壓高溫麻粒巖相變質(zhì)帶(李強和張立飛，2004)，該低壓高溫變質(zhì)帶南起長阿吾子斷裂，北至阿登布拉克斷裂(圖2)，出露一套以長英質(zhì)麻粒巖為代表的典型的高級變質(zhì)巖，前人曾認為該區(qū)域為前寒武紀的結(jié)晶基底(王寶喻等，1994;王廣瑞，1996)，而李強和張立飛(2004)研究認為該區(qū)低壓高溫變質(zhì)帶與其南側(cè)的高壓-超高壓低溫變質(zhì)帶組成了雙變質(zhì)帶。

圖3 西南天山木扎爾特河及支流霍坦布拉克長英質(zhì)脈體與寄主巖石野外露頭照片(a)-長英質(zhì)脈體呈條帶狀產(chǎn)于夕線石榴黑云斜長片麻巖中;(b)-長英質(zhì)脈體呈細脈狀產(chǎn)于夕線石榴黑云斜長片麻巖中;(c)-長英質(zhì)脈體呈條帶狀產(chǎn)于粗粒石榴黑云斜長片麻巖中;(d)-長英質(zhì)脈體呈不規(guī)則團塊狀產(chǎn)于石榴黑云斜長片麻巖中;(e、f)-含石榴石長英質(zhì)脈體;(g)-長英質(zhì)脈體與角閃黑云斜長片麻巖在接觸面附近漸變過渡;(h)-長英質(zhì)脈體呈細脈狀、透鏡狀產(chǎn)于石榴黑云斜長片麻巖中Fig.3 Outcrop photos of host rock and felsic leucosome from the region of Muzhaerte River and its tributary Huotanbulake，southwestern Tianshan(a)-felsic leucosome as strips in sillimanite-garnet-biotite-plagioclase gneiss;(b)-felsic leucosome as veinletes in sillimanite-garnetbiotite-plagioclase gneiss;(c)-felsic leucosome as strips in coarse garnet-biotite-plagioclase gneiss;(d)-felsic leucosome as irregular ore bodies in garnet-biotite-plagioclase gneiss;(e，f)-garnet-bearing felsic leucosome;(g)-transitional contact interface between felsic leucosome and hornblende-biotite-plagioclase gneiss are;(h)-felsic leucosome as veinletes and lenses in garnet-biotite-plagioclase gneiss

本文研究區(qū)木扎爾特一帶出露的主體巖性為堇青石榴夕線石片麻巖、夕線石片麻巖、混合巖化片麻巖和混合巖化斜長角閃巖，還包括少量的基性二輝麻粒巖、二云母片巖、角閃石巖以及花崗巖類巖石，而花崗巖類巖石包括S 型花崗巖、花崗閃長巖和英云閃長巖等。文中長英質(zhì)脈體的寄主巖石為夕線石榴黑云斜長片麻巖、石榴黑云斜長片麻巖，少量為角閃黑云斜長片麻巖與斜長角閃巖。巖石深熔現(xiàn)象發(fā)育，可見大量長英質(zhì)脈體呈形態(tài)各異的條帶狀(圖3a，c，g)、細脈狀(圖3b)、不規(guī)則團塊狀(圖3d)、不規(guī)則透鏡狀(圖3h)等分布于寄主巖石片麻巖中，二者邊界多呈漸變過渡關(guān)系，這種新生的長英質(zhì)脈體與寄主巖石構(gòu)成了典型的混合巖。樣品MZ10-5、MZ10-7 采自西南天山木扎爾特河支流霍坦布拉克沿岸，MZ12-5 則采自木扎爾特河沿岸近卡拉旁子南側(cè)，采樣位置如圖2 所示。

3 巖相學特征

3.1 寄主巖石

本文討論的寄主巖石主要為夕線石榴黑云斜長片麻巖(圖4a)與角閃黑云斜長片麻巖(圖4b)，兩類巖石均具有片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。前者主要礦物組成為斜長石(30% ～45%)、石榴石(10% ～15%)、黑云母(25% ～30%)、夕線石(3% ～6%)、石英(20% ～25%)。石榴石他形粒狀，粒徑0.5 ～2mm，內(nèi)部包裹有黑云母和石英等細小礦物顆粒。夕線石含量較少，呈纖狀、毛發(fā)狀。黑云母為細小片狀-鱗片狀，定向排列，構(gòu)成了巖石的片麻理，部分黑云母呈不規(guī)則殘留體狀產(chǎn)出，在顯微鏡下可觀察到黑云母發(fā)生脫水熔融反應(yīng)形成細小的毛發(fā)狀夕線石(圖4c，d)。后者主要礦物組成為斜長石(40% ～45%)、黑云母(20% ～25%)、角閃石(10% ～15%)、石英(20% ～25%)。黑云母深棕褐色，定向排列，呈細小片狀-鱗片狀分布于斜長石與石英顆粒之間。角閃石為綠色，呈不規(guī)則粒狀分布于黑云母附近。

3.2 長英質(zhì)脈體

長英質(zhì)脈體的主要礦物組成為鉀長石+斜長石+石英，部分含有少量黑云母，并具有明顯的花崗結(jié)構(gòu)，其特征與典型變泥質(zhì)巖石部分熔融的長英質(zhì)脈體的礦物組成特征相似(Gilotti and Elvevold，2002;Lang and Gilotti，2007)。樣品MZ10-5 野外觀察呈灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，呈條帶狀產(chǎn)于寄主巖石夕線石石榴黑云斜長片麻巖中(圖3a)，脈體規(guī)模不一，寬度由幾厘米到幾十厘米不等，鏡下觀察主要礦物組成為斜長石(45% ～55%)，鉀長石(20% ～25%)，石英(30% ～35%)，含少量黑云母(圖4e)，黑云母呈鱗片狀或殘留狀產(chǎn)出。樣品MZ10-7 白色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石中含有不等量的中粗粒石榴石，石榴石為暗紅色，自形粒狀，多呈集合體狀分布(圖3e，f)，鏡下觀察主要礦物組成為斜長石(55% ～60%)，石英(35% ～40%)，石榴石(3% ～5%)，鉀長石含量較少(圖4f，g)。樣品MZ12-5 灰色-灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，呈條帶狀產(chǎn)于寄主巖石角閃黑云斜長片麻巖中，礦物粒度明顯加粗(圖3g)，脈體與寄主巖石漸變過渡，二者可能一起經(jīng)歷了變形改造，使得它們面理方向一致。部分脈體產(chǎn)于石榴黑云斜長片麻巖中，鏡下觀察主要礦物組成為斜長石(50% ～55%)，鉀長石(10% ～15%)，石英(30% ～35%)，含少量殘留狀黑云母(圖4h)。

圖5 西南天山木扎爾特河支流霍坦布拉克長英質(zhì)脈體代表性鋯石的陰極發(fā)光圖像與LA-ICP-MS 定年結(jié)果Fig.5 Representative cathodoluminescence (CL)images and LA-ICP-MS ages of zircons from the tributary Huotanbulake of Muzhaerte River，southwestern Tianshan

總之，長英質(zhì)脈體中石英和鉀長石的含量明顯高于其寄主巖石，粒度也大于寄主巖石。在長英質(zhì)脈體和寄主巖石的結(jié)合部位，礦物有明顯加大的現(xiàn)象，表明礦物發(fā)生了明顯的重結(jié)晶作用。在長英質(zhì)脈體中還發(fā)育典型的蠕英石，表現(xiàn)為在斜長石顆粒內(nèi)部出現(xiàn)蠕蟲狀石英顆粒，為斜長石發(fā)生鉀質(zhì)交代作用形成(圖4e)。

圖6 西南天山木扎爾特河長英質(zhì)脈體代表性鋯石的陰極發(fā)光圖像與LA-ICP-MS 定年結(jié)果Fig.6 Representative cathodoluminescence (CL)images and LA-ICP-MS ages of zircons from the region of Muzhaerte River，southwestern Tianshan

4 實驗方法

文中樣品采自西南天山木扎爾特河及支流霍坦布拉克河沿岸，樣品重量約5kg。在系統(tǒng)的野外觀察和室內(nèi)巖相學研究基礎(chǔ)上，在河北省廊坊市區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院碎樣室對樣品進行破碎、清洗、烘干和篩選。在此基礎(chǔ)上，采用磁選和重液分離技術(shù)分選出不同粒級的鋯石晶體，然后在雙目鏡下挑選出約200 粒形態(tài)完整、粒度粗大、透明度相對較好的鋯石晶體，制成符合陰極發(fā)光圖像照相和LA-ICP-MS 鋯石UPb 定年的標準鋯石靶。鋯石U-Pb 定年的LA-ICP-MS 測試在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實驗室Neptune 型MC-ICP-MS上進行，上述實驗測試條件詳見(耿建珍等，2012)的文獻資料，文中礦物代號據(jù)(Whitney and Evans，2010)的資料。

5 鋯石陰極發(fā)光圖像特征

長英質(zhì)脈體(MZ10-5)鋯石長柱狀，自形晶，棱角清晰。根據(jù)鋯石的陰極發(fā)光圖像特征，可將鋯石可劃分為三種類型，第一種類型的鋯石內(nèi)部均勻(圖5a，b)，具有弱發(fā)光效應(yīng)(灰色-灰黑色)，少量鋯石顆粒具有斑雜狀構(gòu)造(圖5c);第二種類型的鋯石陰極發(fā)光圖像顯示明顯的雙層結(jié)構(gòu)(圖5dh)，具有相對強發(fā)光效應(yīng)的繼承性核(灰色-灰白色)和弱發(fā)光效應(yīng)的邊(灰黑色)，繼承性核的形態(tài)不規(guī)則，呈渾圓狀、港灣狀等，溶蝕結(jié)構(gòu)明顯，多數(shù)繼承性核呈斑雜狀(圖5d-g)，少數(shù)則具有弱的巖漿結(jié)晶環(huán)帶(圖5h)，而邊部則具有典型深熔鋯石的特點，發(fā)光較均勻;第三種類型的鋯石具有強發(fā)光效應(yīng)(白色-灰白色)繼承性的核和弱發(fā)光效應(yīng)(灰黑色)的邊，鋯石邊部具有典型的密集巖漿結(jié)晶環(huán)帶(圖5i)。

含石榴石的長英質(zhì)脈體(MZ10-7)鋯石自形，棱角清晰，短柱狀-長柱狀，長度約300 ～500μm，長寬比一般為2∶1，個別為3∶1。具有弱的發(fā)光效應(yīng)(灰色-灰黑色)，發(fā)光均勻(圖5j-l)，鋯石成因相對簡單，為深熔成因。

長英質(zhì)脈體(MZ12-5)鋯石為自形短柱狀，個別鋯石邊部呈次圓狀，長度為200 ～300μm 之間，鋯石U 含量高，受U放射性衰變的影響，鋯石的核部大部分區(qū)域遭受了強烈的破壞和重結(jié)晶。陰極發(fā)光圖像顯示，鋯石核部為似泡沫狀結(jié)構(gòu)，而暗灰色均一發(fā)光的邊部則較干凈，為深熔成因(圖6ac)。

6 鋯石U-Pb 定年結(jié)果

采用LA-ICP-MS 定年技術(shù)，對3 件深熔長英質(zhì)脈體(MZ10-5、MZ10-7、MZ12-5)進行了不同性質(zhì)鋯石微區(qū)U-Pb定年測試，其結(jié)果列入表1、表2、表3 中。

6.1 長英質(zhì)脈體(MZ10-5)

從樣品(MZ10-5)的39 個不同性質(zhì)鋯石微區(qū)進行的UPb 年齡結(jié)果(表1)來看，鋯石記錄的年齡可劃分為2 組(表1、圖7)，第一組14 個繼承性核部鋯石微區(qū)記錄的206Pb/238U年齡變化于453 ～321Ma 之間，集中變化于426 ～419Ma，相應(yīng)的Th/U 比值變化于0.112 ～0.282 之間，記錄的206Pb/238U加權(quán)年齡為421.8 ±3.2Ma(MSWD =0.41，n =6)(圖7)，這組年齡數(shù)據(jù)點在諧和圖上相對集中分布，可信度高，代表鋯石的結(jié)晶年齡，在誤差范圍內(nèi)與寄主巖石夕線石榴黑云斜長片麻巖和石榴黑云斜長片麻巖一組集中分布的約420Ma 繼承性碎屑鋯石年齡完全一致(待發(fā)表)，表明研究區(qū)長英質(zhì)脈體可能是寄主巖石片麻巖部分熔融結(jié)晶的產(chǎn)物。第二組25個鋯石變質(zhì)增生邊記錄的206Pb/238U 年齡十分相似，變化于292 ～255Ma 之間，集中變化于281 ～271Ma 之間，加權(quán)平均年齡為276.5 ±2.0Ma(MSWD=0.49，n=14)(圖7)，相應(yīng)的Th/U 比值較小，變化于0.044 ～0.085 之間，均小于0.1，具有深熔鋯石的特點，代表了長英質(zhì)脈體的形成時間，即深熔事件發(fā)生的年齡，表明寄主巖石片麻巖發(fā)生部分熔融的時間為早二疊世。在鋯石206Pb/238U 年齡分布圖(圖8)上，樣品也顯示明顯的繼承性巖漿結(jié)晶年齡和深熔年齡兩組。

表1 西南天山木扎爾特河支流霍坦布拉克長英質(zhì)脈體(MZ10-5)鋯石LA-ICP-MS U-Pb 定年結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS analyses of zircons from the felsic leucosome (sample MZ10-5)from the Huotanbulake，Muzhaerte River，southwestern Tianshan

6.2 含石榴石長英質(zhì)脈體(MZ10-7)

從樣品(MZ10-7)的39 個不同性質(zhì)鋯石微區(qū)進行的UPb 年齡結(jié)果(表2)來看，鋯石記錄的年齡除一個年齡315Ma較大外(圖9)，其余38 個鋯石記錄的206Pb/238U 年齡集中變化于284 ～265Ma 之間，加權(quán)平均年齡為272.0 ± 1.7Ma(MSWD=2.9，n =38)，相應(yīng)的Th/U 比值除個別點大于0.1外，其它比值較小，變化于0.029 ～0.081 之間，為典型的深熔鋯石，代表了深熔事件發(fā)生的年齡。

表2 西南天山木扎爾特河支流霍坦布拉克長英質(zhì)脈體(MZ10-7)鋯石LA-ICP-MS U-Pb 定年結(jié)果Table 2 LA-ICP-MS analyses of zircons from the felsic leucosome (sample MZ10-7)in the tributary Huotanbulake，Muzhaerte River，southwestern Tianshan

6.3 長英質(zhì)脈體(MZ12-5)

從樣品(MZ12-5)的24 個不同性質(zhì)鋯石微區(qū)進行的UPb 年齡結(jié)果(表3)來看，鋯石記錄的年齡較集中(表3、圖10)，鋯石記錄的206Pb/238U 年齡變化于318 ～261Ma 之間，相應(yīng)的Th/U 比值變化于0.043 ～0.105 之間，年齡多數(shù)集中變化于270 ～261Ma，加權(quán)平均年齡為265.5 ±1.5Ma(MSWD=1.4，n=18)，相應(yīng)的Th/U 比值較小，變化于0.043 ～0.066之間，具有深熔鋯石的特點，代表了深熔事件發(fā)生的年齡。

表3 西南天山木扎爾特河長英質(zhì)脈體(MZ12-5)鋯石LA-ICP-MS U-Pb 定年結(jié)果Table 3 LA-ICP-MS analyses of zircons from the felsic leucosome (sample MZ12-5)in the Muzhaerte River，southwestern Tianshan

圖7 西南天山木扎爾特河支流霍坦布拉克長英質(zhì)脈體深熔鋯石LA-ICP-MS U-Pb 定年結(jié)果的206 Pb/238 U-207Pb/235U圖解Fig.7 206 Pb/238 U-207 Pb/235 U diagram showing LA-ICP-MS U-Pb analyses of anatectic zircon from the felsic leucosome in the Huotanbulake， Muzhaerte River， southwestern Tianshan

圖8 西南天山木扎爾特河支流霍坦布拉克長英質(zhì)脈體深熔鋯石206Pb/238U 年齡分布圖Fig.8 The bindded frequency diagram of 206Pb/238 U ages recorded in anatectic zircon from the felsic leucosome in the Huotanbulake，Muzhaerte River，southwestern Tianshan

圖9 西南天山木扎爾特河支流霍坦布拉克含石榴石長英質(zhì)脈體深熔鋯石LA-ICP-MS U-Pb 定年結(jié)果的206Pb/238U-207Pb/235U 圖解Fig.9 206 Pb/238 U-207 Pb/235 U diagram showing LA-ICP-MS U-Pb analyses of anatectic zircon from felsic leucosome in the Huotanbulake，Muzhaerte River，southwestern Tianshan

圖10 西南天山木扎爾特河長英質(zhì)脈體深熔鋯石LAICP-MS U-Pb 定年結(jié)果的206Pb/238U-207Pb/235U 圖解Fig.10 206Pb/238U-207Pb/235U diagram showing LA-ICP-MS U-Pb analyses of anatectic zircon from felsic leucosome in the Muzhaerte River，southwestern Tianshan

7 討論

7.1 長英質(zhì)脈體中繼承性碎屑鋯石的年代學意義

西南天山造山帶混合巖中長英質(zhì)脈體(MZ10-5、MZ12-5)鋯石陰極發(fā)光圖像顯示明顯的雙層結(jié)構(gòu)，由繼承性核和增生邊組成。樣品MZ10-5 繼承性核的形態(tài)不規(guī)則，溶蝕結(jié)構(gòu)明顯，多數(shù)呈斑雜狀，少數(shù)具有模糊的巖漿結(jié)晶環(huán)帶，并具較高的Th/U 比值，表明這些鋯石為巖漿鋯石，并且受到后期深熔作用的影響，經(jīng)歷了一定程度的固態(tài)重結(jié)晶作用。鋯石繼承性核部獲得206Pb/238U 加權(quán)年齡為421.8 ±3.2Ma，這組年齡數(shù)據(jù)點在諧和圖上相對集中分布，與寄主巖石夕線石榴黑云斜長片麻巖、石榴黑云斜長片麻巖的繼承性碎屑鋯石420Ma 年齡完全一致(待發(fā)表)，表明研究區(qū)長英質(zhì)脈體可能是寄主巖石片麻巖部分熔融結(jié)晶的產(chǎn)物。近年來，大量資料表明南天山早古生代存在強烈的花崗質(zhì)巖漿活動(校培喜等，2006;徐學義等，2006;楊天南和王小平，2006;楊天南等，2006;朱志新等，2006;龍靈利等，2007;張成立等，2007)，該時期的花崗巖多形成于活動陸緣環(huán)境。蒲曉菲等(2011)在西南天山造山帶哈布騰蘇河和科布爾特河一帶島弧火山巖中通過SHRIMP 鋯石U-Pb 定年也獲得420 ～427Ma 巖漿結(jié)晶年齡，該年齡與本文獲得的繼承性巖漿鋯石年齡在誤差范圍內(nèi)一致，可能對應(yīng)早古生代南天山洋俯沖消減過程中發(fā)生的巖漿事件。

7.2 深熔時代及其地質(zhì)意義

本文長英質(zhì)脈體中的鋯石較復雜，但大部分為深熔作用過程中形成。樣品MZ10-5 的鋯石多具有繼承性核和增生邊，少部分鋯石陰極發(fā)光圖像均勻，完全為深熔作用過程中形成的鋯石，代表了深熔事件的年齡，極少量鋯石則保留了原巖鋯石的特點，發(fā)育密集的巖漿振蕩環(huán)帶，與鋯石的繼承性核部年齡一起代表了原巖源區(qū)物質(zhì)年齡分布的特點。樣品MZ10-7 的鋯石陰極發(fā)光圖像均勻，鋯石則完全由深熔作用形成。樣品MZ12-5 鋯石類型單一，多具有繼承性核和增生邊。綜上所述，三個樣品深熔成因鋯石微區(qū)陰極發(fā)光圖像均勻，具有弱的振蕩環(huán)帶，Th/U 比值多小于0.1，為典型的深熔鋯石，獲得的加權(quán)年齡為276.5 ±2.0Ma(MSWD =0.49，n=14)、272.0 ±1.7Ma(MSWD =2.9，n =38)、265.5 ±1.5Ma(MSWD=1.4，n=18)，代表了西南天山造山帶晚古生代深熔事件發(fā)生的時間，該年齡與木扎爾特河一帶碰撞后花崗巖年齡(Gou et al.，2012)在時間上具有一致性，表明西南天山造山帶出現(xiàn)的造山后伸展-減薄的時間應(yīng)界于晚石炭世到早二疊世之間。此外，茍龍龍和張立飛(2009)對西南天山低壓高溫變質(zhì)帶中泥質(zhì)麻粒巖3 顆獨居石進行了定年，認為西南天山低壓高溫麻粒巖峰期變質(zhì)作用發(fā)生的時間為280 ±8Ma，與之伴生的S 型花崗巖獲得的年齡為266 ±13Ma ～278±3Ma(Gou et al.，2012)，這些年齡與本文長英質(zhì)脈體新生鋯石確定的深熔時間在誤差范圍內(nèi)較一致。

結(jié)合前人在西南天山高壓-超高壓變質(zhì)帶的研究，其高壓-超高壓變質(zhì)時代主要集中在320 ～310Ma 之間(Su et al.，2010;Klemd et al.，2011;Li et al.，2011;Yang et al.，2013)，這組高壓-超高壓變質(zhì)年齡遠大于木扎爾特河一帶長英質(zhì)脈體新生鋯石記錄的深熔作用的年齡(276.5 ～265.5Ma)，表明西南天山低壓高溫變質(zhì)帶發(fā)生深熔作用的時間要晚于高壓-超高壓變質(zhì)作用發(fā)生的時間。并且三件長英質(zhì)脈體新生鋯石的時代存在差異，較老年齡與較新年齡相差近10Myr，可能是由于深熔鋯石形成于不同的深度和構(gòu)造過程所致。早期由于俯沖碰撞導致地殼加厚，在地殼深部發(fā)生了部分熔融，所形成的少量深熔鋯石時代較早，可能記錄了碰撞的時代。然而，隨著地質(zhì)演化的進程由早期的擠壓向晚期的伸展構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變，并伴隨地殼減薄和強烈的部分熔融作用，在地殼的較淺層次就可形成大量的深熔鋯石，所形成的鋯石年齡自然也就比較年輕。

碰撞造山帶的演化必將經(jīng)歷從擠壓縮短向伸展減薄的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過程(Gordon et al.，2008)，在構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過程中，伸展作用的開始會引起地殼減薄有關(guān)的熱流的增加，并常常會發(fā)生部分熔融(Brown，2001;Foster et al.，2001;Liu et al.，2010)。綜合已有的年齡資料，表明南天山造山帶后碰撞花崗質(zhì)巖漿活動主要發(fā)生在280 ～260Ma 之間，具有從高鉀鈣堿性系列向堿性系列演化的特征，暗示了陸殼的連續(xù)伸展減薄，代表了后碰撞造山階段的造山帶垮塌過程(姜常義等，1999;楊富全等，2001;Solomovich and Trifonov，2002;Kovalenko et al.，2004;劉楚雄等，2004;高俊等，2006;Solomovich，2007;王超等，2007)。并且伸展作用不限于西南天山，而具有更大的構(gòu)造背景，在準噶爾盆地、天山山脈和塔里木盆地的許多地方，都分布有二疊紀的基性火山巖和輝綠巖墻群(姜常義等，1999)。因此，大量幔源巖漿的底侵作用為碰撞后花崗質(zhì)巖漿的生成提供了熱源，并導致研究區(qū)木扎爾特一帶以長英質(zhì)麻粒巖為代表的高級變質(zhì)巖的形成，同時在其內(nèi)部通過深熔作用形成了不同產(chǎn)狀、不同規(guī)模的長英質(zhì)脈體。因此，本文認為西南天山造山帶長英質(zhì)脈體276.5 ～265.5Ma 深熔作用的時間應(yīng)代表西南天山造山帶造山后構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的時間。深熔作用的時間與碰撞后花崗巖的形成時代在誤差范圍內(nèi)相近，可能指示這部分長英質(zhì)脈體發(fā)生深熔作用的熱源由侵入的花崗質(zhì)巖漿提供。由此可見，西南天山低壓高溫變質(zhì)帶的形成時代應(yīng)歸屬于早二疊世-中二疊世，此時造山帶已進入造山后伸展減薄的大地構(gòu)造背景演化階段，這與上述沿中天山南緣斷裂北側(cè)分布的約280 ～260Ma 間的后碰撞花崗質(zhì)巖漿事件的構(gòu)造背景相一致。因此，深入開展西南天山造山帶中高級變質(zhì)巖及其包含的長英質(zhì)脈體的年代學研究對于深入揭示長英質(zhì)熔體產(chǎn)生及運移的相關(guān)過程以及深熔作用與大規(guī)?；◢徺|(zhì)巖漿產(chǎn)生之間關(guān)系都具有重要意義。

8 結(jié)論

(1)西南天山木扎爾特地區(qū)低壓高溫變質(zhì)帶中深熔長英質(zhì)脈體主要呈不規(guī)則脈狀、透鏡狀產(chǎn)于寄主巖石夕線石榴黑云斜長片麻巖、石榴黑云斜長片麻巖和角閃黑云斜長片麻巖中。

(2)西南天山木扎爾特地區(qū)低壓高溫變質(zhì)帶深熔長英質(zhì)脈體中獲得一組集中分布的421.8 ±3.2Ma 的繼承性碎屑鋯石年齡，該年齡可能對應(yīng)于南天山志留紀晚期的巖漿事件。

(3)西南天山木扎爾特地區(qū)低壓高溫變質(zhì)帶長英質(zhì)脈體深熔時代為早中二疊世，介于276.5 ～265.5Ma 之間，可能代表了低壓高溫變質(zhì)帶的形成時間，該年齡對應(yīng)于中天山南緣斷裂北側(cè)出現(xiàn)的巖漿事件，代表早二疊世時期西南天山造山帶已進入造山后伸展減薄的后碰撞造山演化階段。

致謝 本次野外研究工作得到北京大學張立飛教授、呂增博士和博士研究生夏彬、陶仁彪、申婷婷、田作林以及西北大學茍龍龍博士的全力幫助;LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡測定得到天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所耿建珍的幫助;匿名審稿人認真審閱本文，并提出了許多寶貴的修改意見;在此一并致以誠摯的謝意。

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