楊　蓉，張熊貓

(1.西北大學地質學系，陜西 西安 710069； 2.中陜核地質局224大隊，陜西 西安 710024)

?

天山地區(qū)前寒武紀花崗片麻巖的時空分布及其地質意義

楊蓉1，張熊貓2

(1.西北大學地質學系，陜西 西安 710069； 2.中陜核地質局224大隊，陜西 西安 710024)

[摘要]天山造山帶作為中亞造山帶的重要組成部分，其演化對于中亞造山帶的演化具有重要意義。天山地區(qū)出露著前寒武紀花崗巖類巖石，沿中天山呈線狀分布。年代學資料顯示其可分為1.4～Ga與900～Ma兩期，指示天山地區(qū)分別在1.4Ga以及900Ma～經歷了地殼重熔，而且900Ma～的地質熱事件，影響范圍可能涉及到了了整個天山地區(qū)，而造成天山地區(qū)900Ma～的花崗片麻巖部分熔融的熱源可能與Rodinia 超大陸相關的格林維爾造山作用有關。另外，地化數(shù)據顯示該期的花崗片麻巖可能形成于大陸邊緣或島弧的構造環(huán)境。

[關鍵詞]沉積；鹵水

1天山地區(qū)構造背景

中亞造山帶( CAOB)是全球最大的增生型造山帶,記錄了顯生宙以來的大陸增生，在其漫長的增生和改造過程中，伴隨著多期次、多類型的殼幔相互作用，多期次巖漿作用以及多樣性的成礦過程,同時來同位素的證據暗示其前寒武基底的存在，并在后期卷入到中亞造山帶的造山演化中(Xiao et al., 2013; Windley et al.,2007;肖文交等，2008;)。 天山造山帶位于中亞造山帶的南部，是中亞造山帶的重要組成部分，其東起中國甘肅-新疆交界，向西延入哈薩克斯坦和吉爾吉斯坦，南北分別為我國的塔里木與準噶爾兩大盆地。傳統(tǒng)上從北至南分別以巴音溝和干溝-米什溝蛇綠混雜巖帶和科克蘇-庫米什蛇綠巖帶與高壓變質巖帶為界將天山造山帶分為北天山、中天山-伊犁地塊和南天山三個構造單元( Gao et al． ，1998;) 。

有關天山造山帶的形成與演化一直備受眾學者的關注，包括對于其前寒武紀古老基底的起源、古生代構造單元劃分和造山作用過程的認識。目前，對于天山造山帶的研究多集中在古生代的構造演化，包括北天山洋的閉合時限，南天山洋的閉合時限等，而對于前寒武基底的研究相對薄弱，現(xiàn)在為止，仍有很多爭議，如中天山地塊的起源存在以下三種認識：1)從塔里木板塊分離出來;2)1.8 Ga 的新生大陸地殼；3)是哈薩克斯坦板塊的一部分(黃博濤，2014，及其引用文獻)。

近年來，隨著原位鋯石 U-Pb 年代學的普及，包括LA-ICP-MS 和 SHRIMP 方法等，關于中天山地塊的前寒武紀基底的年代學研究也越來越精確，資料也逐漸豐富。相對于其他較為復雜的巖石與變形，花崗片麻巖的研究更為廣泛一些。本文搜集了西天山地區(qū)的花崗片麻巖的有關資料，通過整理對比天山造山帶的寒武紀演化提供年代學與部分地球化學的資料，為西天山前寒武紀基底提供一定的信息。

2天山地區(qū)花崗片麻巖的時空分布

目前，對于天山地區(qū)元古代花崗片麻巖的定年集中于0.9Ga一期，同時也有1.4Ga的年齡的發(fā)現(xiàn)。西天山地區(qū)主要出露于溫泉地區(qū)，拉爾敦達坂，東天山地區(qū)較西天山出露多一些，星星峽地區(qū)，巴倫臺地區(qū)，阿拉塔格地區(qū)等均有出露。

2.1溫泉地區(qū)

溫泉位于新疆北部賽里木湖地區(qū)，構造上屬于西天山造山帶、伊犁地塊的北西端。溫泉群出露在博爾塔拉河以南別景套一帶，其上部為大理巖、結晶灰?guī)r、絹云母石英片巖；下部為斜長角閃巖、黑云母斜長片麻巖、黑云母石英片巖、白云母石英片巖及石墨化大理巖等。花崗片麻巖以數(shù)百米寬的巖脈或數(shù)千米寬、幾十公里長的帶狀巖體產出，與圍巖接觸帶發(fā)育放射狀電氣石，其原巖屬于典型的陸殼型花崗巖(李孔森等，2013)。關于溫泉花崗片麻巖的年齡，陳義冰等(1999)最早采用顆粒級鋯石U-Pb定年方法得到了798Ma的年齡，李孔森(2013)等在此地區(qū)采樣，通過鋯石的SHRIMP U-Pb法發(fā)得到907± 11 Ma的年齡，而胡靄琴等(2010)同樣利用鋯石的SHRIMP U-Pb 年齡也得到了919 ± 6 Ma的年齡，后兩者年齡在誤差范圍內一致。

陳義兵(1999)等以及胡靄琴等(2006，2010)對溫泉地區(qū)的華綱片麻巖的地球化學與同位素進行了分析與測試，其屬于鋁質-過鋁質的鈣堿性系列，在初始地幔標準化的微量元素模式圖及稀土元素分布模式圖上，花崗片麻巖表現(xiàn)出典型的大陸上地殼巖石的特點，K、Rb、U、Th等LIL元素明顯富集，而Nb、Ta、Sr、Ti、Ba、P相對虧損。稀土元素總量為174～211 g/g，LREE富集，(La/Yb) =4.04～5.96，有明顯的Eu負異常(δEu=0．24～0．38)。微量元素地球化學特征與陸殼改造型花崗巖相似 。另外，其εNd(t)值為-1.8～-5.7，且具有老的Nd模式年齡(～1.8 Ga)，表明這些巖石為高成熟度地殼物質重熔的產物(陳義兵等，1999)。

2.2拉爾敦達板

拉爾敦達板位于獨庫公路南端，巴音布魯克以東，該區(qū)出露下元古界那拉提群主要巖性為斜長角閃巖、云母石英片巖、角閃斜長片麻巖、眼球狀混合片麻巖、腸狀混合片麻巖及花崗片麻巖等,該變質巖群南與上志留統(tǒng)巴音布魯克組火山巖及灰?guī)r斷層接觸,北與閃長巖體呈侵入接觸.其巖石成分具有明顯的分帶現(xiàn)象,南段以斜長角閃巖為主,而我們關注的花崗片麻巖類主要分布于北段。區(qū)內的花崗片麻巖具鱗片不等粒狀變晶結構,片麻狀構造,局部具有粗糜棱結構。早在1999年，陳義兵等利用同位素稀釋法測試獨庫公路拉爾敦達坂花崗片麻巖的年齡為882 Ma；陳新躍等(2009)采用更為精確的鋯石SHRIMP U-Pb定年法得到了948 ±8 Ma的年齡，指示其形成于新元古代。

前人發(fā)表的地球化學結果(陳義兵等，1999)顯示，拉爾敦達板花崗質片麻巖K,Rb,U,Th等大離子親石元素明顯富集,低Ba,Sr,Ti和Nb, Ta, Zr, Hf的相對虧損，其Rb/Sr=0.5, Th/Ta=23.81, Th/Yb=9.83, Nb/Y=0.43, Ti/Zr=21.65, Zr/Y=5.0, Ti/V=127.7,Ga/Sc=1.1,Ga/Al2O3=1.29.稀土元素總量為200×10-6,輕稀土富集,(La/Yb)N=10.93,有明顯Eu負異常(δEu=0.42)，整體表現(xiàn)出典型的大陸上地殼巖石的特點，反映該區(qū)花崗片麻巖屬于陸殼重熔型(或S型)。另外，Nd ,Sr 同位素組成特征說明花崗片麻巖的物質來源于古老基底地殼物質,其巖漿含古老的中酸性地殼組分較多,其Nd 模式年齡為2.65 Ga ,表明熔融母巖具有很長的地殼存留時間。

2.3冰達坂

冰達板位于西天山東部，距離巴倫臺北約50 km，冰達坂地區(qū)地層主要為中上元古界變質巖系，并有中酸性巖體的侵人，且受到了后期韌性剪切帶的影響，普遍遭受了不同程度的糜棱巖化。陳新躍等在2009年通過SHRIMP 鋯石U-Pb法對冰達板的花崗片麻巖進行的測年，得到冰達板花崗片麻巖的結晶年齡為926±8 Ma。

2.4星星峽地區(qū)

星星峽群在東天山最東端，即在新疆維吾爾自治區(qū)與甘肅省接界處的星星峽地區(qū)廣泛出露，并以紅柳井子東北10 km地帶最為發(fā)育，出露厚度達2 462 km ,主要巖性為片麻巖、石英片巖、混合巖和大理巖等，其原巖為火山復理石建造及淺海相碎屑巖、碳酸鹽巖建造。上覆地層有薊縣系卡瓦布拉克群和青白口系天湖群。中元古界星星峽群看作是東天山最古老的變質巖系。胡靄琴等( 2006) 曾報道了星星峽花崗閃長質片麻巖的結晶年齡(SHRIMP U-Pb 年齡)為1 405 ± 8 Ma與1 436±13 Ma，胡靄琴同時指出，星星峽1.4 Ga花崗閃長質片麻巖具有島弧巖漿巖的地球化學特征，與其他地區(qū)同時期非造山作用形成的巖漿巖有所不同。至今在塔里木北緣地體尚未發(fā)現(xiàn)有1.4 Ga時期的巖漿活動。表明在中元古代1.4 Ga時期，天山東段的基底大陸地塊與塔里木北緣有不同的構造和巖漿活動特征。

另外，前人對星星峽地區(qū)的花崗片麻巖測年也得到900 Ma左右的年齡，顧連星等(1990)與張遵忠等(2005)對星星峽地區(qū)大紅山南部平頂山巖體中的含眼球狀鉀長石巨變晶的片麻狀花崗巖采用全巖Rb-Sr等時線法分別得到了913.8 Ma與927 Ma的年齡 ,李秋根等(2009)， 胡靄琴(2010)以及Huang et al(2014)通過花崗片麻巖中的鋯石測年得到了907～942 Ma的年齡。而900 Ma的花崗片麻巖說明了另外一期熱事件的產生。地化特征上(黃博濤，2014)，這期花崗片麻巖屬于亞堿性系列，構造圖解上屬于火山弧花崗巖。同時，ΣREE 為 73.32 ppm 和 155 ppm，顯示 LREE 富集((La/Yb)N=5.28 和 5.45)，負 Eu 異常的特征。在原始地幔標準化的微量元素蜘蛛圖上，樣品與顯示明顯的 Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti 的負異常，Rb 和 Pb 的正異常，不相容元素的逐漸富集，屬于 S 型花崗巖。同時，張遵忠等(2005)基于全巖主微量、Sr 和 O 同位素研究也認為星星峽的早新元古代花崗質巖石屬于 S 型花崗巖。Wang et al. (2014)對星星峽地區(qū)900Ma一期的花崗片麻巖樣品進行 Hf 同位素分析，顯示 εHf(t)值范圍為?3.8～3.0，TDM2為 1.61～2.05 Ga，巖漿起源于源于古元古代地殼的部分熔融。

2.5阿拉塔格地區(qū)

阿拉塔格地區(qū)位于東天山，出露于哈密至羅布泊鎮(zhèn)的 S235 公路。此區(qū)域研究區(qū)出露有前寒武紀的星星峽群和卡瓦布拉克群，石炭紀和新生代地層，以及晚古生代花崗巖體。黃博濤等對卡瓦布拉克群黑云二長片麻巖測年得到945±6 Ma，眼球狀花崗片麻巖942±6 Ma，花崗片麻巖測年的914 ± 12 Ma。彭明興等(2012)對此區(qū)含斑片麻狀花崗巖也進行了測年，得到(942.1±7.2) Ma 和(941.9±4.9) Ma的年齡，與黃博濤的測年結果相一致。這也說明阿拉塔格地區(qū)卡瓦布拉克群花崗片麻巖的結晶年齡為940 Ma左右。

阿拉塔格花崗片麻巖樣品，微量元素上與星星峽華綱片麻巖一致，顯示出明顯的 Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti 的負異常，稀土元素方面顯示出LREE富集負，Eu異常的特征，同樣屬于S型花崗巖。而εHf(t)值為3.5～1.7(黃博濤，2014)，同位素指示阿拉塔格地區(qū)的花崗片麻巖可能起源于古元古代地殼的部分熔融。

3討論

星星峽地區(qū)發(fā)現(xiàn)了1.4Ga的花崗閃長質片麻巖，同時，溫泉地區(qū)，拉爾敦達坂，冰達坂，星星峽地區(qū)以及阿拉塔格地區(qū)均分布有900 Ma左右的花崗片麻巖，這些年代學資料暗示天山前寒武紀分別在1.4 Ga以及900 Ma左右經歷了地殼重熔。900 Ma 左右的地質熱事件影響范圍之廣泛，有可能影響了整個天山地區(qū)。另外，近年來在西天山地區(qū)陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些與新元古代Rodinia 超大陸裂解的巖石記錄，而造成天山地區(qū)900 Ma～的花崗片麻巖部分熔融的熱源可能受Rodinia 超大陸相關的格林維爾造山作用的影響。前人(郭召杰和李茂松, 1993; Ma et al., 2012a, b)曾提出中天山的起源可能是從塔里木板塊分離出來，而塔里木板塊塔里木克拉通北緣廣泛分布 830～785 Ma 的花崗質巖石，與西天山表現(xiàn)出一定的差異，暗示天山地塊和塔里木克拉通在前寒武紀可能經歷了不同的構造演化。

天山地區(qū)前寒武紀新元古代花崗片麻巖屬于S型花崗巖，一般情況下，S型花崗巖是以地殼中再旋回火山-沉積巖為原巖，經部分熔融作用后侵位、結晶而形成。同時，S型花崗巖通常形成于韌性剪切帶或碰撞的構造環(huán)境，而天山地區(qū)并沒有暗示新元古代碰撞造山作用的高級變質作用，故這些片麻狀花崗巖的形成環(huán)境并非同碰撞或后碰撞的環(huán)境(He et al.2014)。天山新元古代的花崗片麻巖在地球化學上表現(xiàn)出成熟地殼的特征，同位素多具有負εNd (t) 值模式年齡，且多落于古元古代，指示其來自古元古代地殼的部分熔融。而拉爾敦達坂，星星峽地區(qū)，阿拉塔格地區(qū)等地區(qū)在地球化學上顯示出島弧花崗巖的特征，且這些花崗片麻巖在空間上呈線狀分布，說明它們可能形成于大陸邊緣或島弧的構造環(huán)境。

4結語

天山地區(qū)的研究對于整個中亞造山帶的研究具有重要的意義，天山地區(qū)前寒武花崗片麻巖主要分布于中天山地區(qū)，沿線狀分布。而這些花崗片麻巖的年代學資料指示天山地區(qū)分別在1.4 Ga以及900 Ma左右經歷了地殼重熔，900 Ma左右的地質熱事件，有可能影響了整個天山地區(qū)。而造成天山地區(qū)900 Ma～的花崗片麻巖部分熔融的熱源可能是與Rodinia 超大陸相關的格林維爾造山作用有關。另外，這些空間上近線形分布的花崗片麻巖在地化數(shù)據顯示改期的花崗片麻巖可能形成于大陸邊緣或島弧的構造環(huán)境。

參考文獻

[1]Xiao, W.J., et al., Paleozoic multiple accretionary and collisional tectonics of the Chinese Tianshan orogenic collage. Gondwana Research, 2013. 23(4): p. 1316-1341.

[2]Windley, B.F., et al., Tectonic models for accretion of the Central Asian Orogenic Belt. Journal of the Geological Society, 2007. 164(1): p. 31-47.

[3]肖文交，等.中亞造山帶大陸動力學過程與成礦作用. 新疆地質.2008. 26(01):4-8.

[4]朱志新，等.西天山造山帶構造單元劃分與構造演化. 地質通報. 2013. 32(2): 297-306.

[5]Gao Jun, et al., Paleozoic tectonic evolution of the Tianshan Orogen, northwestern China. 1998. 287(1-4): p. 213-231.

[6]陳義兵，等.西南天山前寒武紀基底時代和特征:鋯石U-Pb年齡和Nd-Sr同位素組成. 巖石學報.2000.

[7]高俊，等. 西天山的增生造山過程. 地質通報.2009(12).

[8]李孔森，等.北天山溫泉群的地質特征、時代和構造意義. 高校地質學報.2013(03): 491-503.

[9]陳義兵，等.西天山獨庫公路花崗片麻巖的鋯石U-Pb年齡及其地質意義. 科學通報.1999. 44(21): 2328-2332.

[10]陳義兵，等.西天山前寒武紀天窗花崗片麻巖的鋯石U-Pb年齡及Nd-Sr同位素特征. 地球化學.1999(06): 515-520.

[11]陳新躍，等.天山冰達坂和拉爾敦達坂花崗片麻巖SHRIMP鋯石年代學特征及其地質意義. 地球化學.2009. 38(5):424-431.

[12]胡靄琴，等.天山0.9Ga新元古代花崗巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡及其構造意義. 地球化學.2010. 39(3): 197-212.

[13]胡靄琴，等.天山東段1.4Ga花崗閃長質片麻巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡及其地質意義. 地球化學.2006. 35(4): 333-345.

[14]胡靄琴，等.新疆北部地質演化及其與成礦的關系. 新疆地質.1994(01):32-39.

[15]胡靄琴，等.天山東段中天山隆起帶前寒武紀變質巖系時代及演化——據U-Pb年代學研究. 地球化學.1986(01): 23-35.

[16]顧連興，等.中天山東段花崗巖類銣-鍶年代學及構造演化. 桂林冶金地質學院學報.1990(01): 49-55.

[17]張遵忠，等.東天山平頂山巨眼球狀片麻狀花崗巖特征及成因. 巖石學報.2005(03):889-908.

[18]李秋根，等.中天山東段中元古代晚期—古生代構造-熱事件:SHRIMP鋯石年代學證據. 地學前緣.2009(02): 175-184.

[19]Huang, B., et al., Early Neoproterozoic granitic gneisses in the Chinese Eastern Tianshan: Petrogenesis and tectonic implications. Journal of Asian Earth Sciences, (0).

[20]黃博濤, 東天山新元古代花崗片麻巖的成因及其地殼演化意義.中國地質大學(北京).2014.

[21]黃博濤，等.新疆阿拉塔格地區(qū)新元古代花崗片麻巖的鋯石U-Pb定年與Hf同位素:對中天山地塊前寒武紀地殼演化的制約. 科學通報.2014(03): 287-296.

[22]Wang, Z., et al., The petrogenesis and tectonic implications of the granitoid gneisses from Xingxingxia in the eastern segment of Central Tianshan. Journal of Asian Earth Sciences, 2014. 88(0): p. 277-292.

[23]彭明興，等.東天山卡瓦布拉克地區(qū)片麻狀花崗巖形成時代及地質意義. 新疆地質.2012(01): 12-18.

[24]He ZY, Zhang ZM, Zong KQ, et al. Metamorphic P-T-t evolution of mafic HP granulites in the northeastern segment of the Tarim Craton (Dunhuang block): Evidence for early Paleozoic continental subduction. Lithos, 2014, 196-197: 1-13.

[25]Wang, B., et al., Early Neoproterozoic crustal evolution in northern Yili Block: Insights from migmatite, orthogneiss and leucogranite of the Wenquan metamorphic complex in the NW Chinese Tianshan. Precambrian Research, 2014. 242(0): p. 58-81.

[26]郭召杰, 李茂松. 中天山早古生代離散地體構造的討論. 北京大學學報: 自然科學版.1993, 29: 356-362.

[27]Ma XX, Shu LS, Santosh M, et al. Detrital zircon U-Pb geochronology and Hf isotope data from Central Tianshan suggesting a link with the Tarim Block: Implications on Proterozoic supercontinent history. Precambrian Research, 2012a, 206-207: 1-16.

[28]Ma XX, Shu LS, Jahn BM, et al. Precambrian tectonic evolution of Central Tianshan, NW China: Constraints from U-Pb dating and in situ Hf isotopic analysis of detrital zircons. Precambrian Research, 2012b, 222-223: 450-473.

[中圖分類號]P588.34+5

[文獻標識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)02-0206-03

[作者簡介]楊蓉(1990-)，女，陜西西安人，在讀碩士研究生，主攻方向：礦物學，巖石學，礦床學。

[收稿日期]2015-03-14