鄭加行，趙同陽，唐智，韓瓊，王拓，李崇博，劉靜雯，孫耀鋒（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

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新疆阿爾泰山西段鐵列里克巖體地球化學(xué)特征LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義

鄭加行，趙同陽，唐智，韓瓊，王拓，李崇博，劉靜雯，孫耀鋒
（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000）

摘要：對阿爾泰西段鐵列里克閃長巖體進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，分別獲得（420.6±3.0）Ma（MSDW=0.063）和（414.8±2.6）Ma（MSDW=0.52）的成巖年齡，確定其形成于晚志留—早泥盆世。巖石富鋁質(zhì)、輕稀土富集，重稀土虧損，輕重稀土分餾明顯，具Eu負(fù)異常，富集大離子親石元素（Rb，Ba，K），具明顯的Ba，U，Sr，Ta，Nb，P，Ti負(fù)異常。認(rèn)為鐵列里克巖體為高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)I-S型花崗巖，具部分陸殼熔融成因，形成于俯沖造山環(huán)境下的陸弧環(huán)境，為阿爾泰造山帶構(gòu)造演化模式研究提供了證據(jù)。

關(guān)鍵詞：阿爾泰山西段；鐵列里克巖體；LA-ICP-MS鋯石U-Pb

阿爾泰造山帶是由一系列大陸塊體、島弧和增生雜巖構(gòu)成的增生型造山帶，是中亞造山帶的重要組成部分[1-2]，阿爾泰造山帶花崗巖類廣泛分布，花崗質(zhì)片麻巖和片麻狀花崗巖類占中國阿爾泰的70%[3]，這些花崗巖記錄了該造山帶形成、演化的歷史，具重要研究價(jià)值。前人對其進(jìn)行了大量研究，認(rèn)為花崗巖類具多時(shí)代、多類型、多成因、多來源，形成于多種構(gòu)造環(huán)境[4-12]。由于巖體分布面積較大，成因類型復(fù)雜，研究程度不同，存在一定的爭議。對于鐵列里克巖體的認(rèn)識分歧主要集中在巖石類型、形成時(shí)代和構(gòu)造環(huán)境幾個(gè)方面：

巖石類型方面：1∶20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，將該巖體劃分為華力西晚期白云母化的斑狀及中粒黑云母花崗巖、斜長花崗巖；1∶25萬地質(zhì)修測工作，將該巖體劃分為早泥盆世正長花崗巖。構(gòu)造方面：①泥盆紀(jì)之前為古亞洲洋向阿爾泰微陸塊俯沖，之后進(jìn)入碰撞造山的演化歷史[13]；②中奧陶世之前為俯沖期，中奧陶世之后進(jìn)入碰撞造山階段[14]。與此同時(shí)，隨著同位素測試精度的不斷提高，在該區(qū)獲得了一大批較高精度和可靠的年代學(xué)數(shù)據(jù)[15-18]，結(jié)合阿爾泰造山帶已取得的同位素測年數(shù)據(jù)，表明早—中古生代花崗巖類分布廣泛，多數(shù)形成于400 Ma[19-20]。最近有學(xué)者獲得鐵列里克巖體北側(cè)約15 km的喀納斯巖體的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為（398±5）Ma[20]，為下泥盆統(tǒng)，并且通過巖石地球化學(xué)研究認(rèn)為，喀納斯巖體可能是洋殼俯沖過程中，形成于陸弧環(huán)境。綜合統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，說明該時(shí)代為阿爾泰造山帶最為強(qiáng)烈的一次俯沖、裂解和拼合事件[18]。從上述兩方面爭議可看出，不管俯沖時(shí)限是泥盆紀(jì)還是中奧陶世，其后是否存在其他構(gòu)造旋回問題，都需要做進(jìn)一步的研究。本次在1∶5區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作基礎(chǔ)上開展研究，為研究阿爾泰造山帶乃至中亞造山帶中花崗巖的成因類型、地質(zhì)演化歷史提供依據(jù)。

1　區(qū)域地質(zhì)背景及采樣位置

研究區(qū)位于中亞造山帶，天山-興蒙造山系，阿爾泰弧盆系，阿爾泰古生代陸緣弧之喀納斯被動陸緣帶（圖1-A）。區(qū)內(nèi)出露地層主要為震旦—寒武系喀納斯巖群，為一套淺變質(zhì)巨厚復(fù)理石建造，上被上奧陶統(tǒng)東錫勒克組變質(zhì)火山碎屑巖-火山熔巖建造不整合覆蓋。受阿爾泰造山帶斷裂影響，后期發(fā)育大量中酸性、基性巖漿侵入活動。據(jù)本次1∶5萬區(qū)調(diào)部分成果可知，研究區(qū)侵入巖主要為花崗巖類和閃長巖類，少量的超基性巖，脈巖主要為酸性巖脈、偉晶巖脈、石英脈等。侵入巖對研究區(qū)地層變質(zhì)變形作用影響較大，由巖體向地層延伸，巖體成分逐漸減少，圍巖變質(zhì)變形增強(qiáng)、硅化強(qiáng)烈。巖體中有地層殘留體、殘影體分布，地層殘留體主要為富含云母的片巖和片麻巖為主，通過地質(zhì)路線調(diào)查研究，在巖體中發(fā)現(xiàn)圍巖捕虜體，捕虜體多呈次棱角狀-橢圓狀，主要以變質(zhì)砂巖和片巖為主，巖體中隨處可見。

圖1　研究區(qū)綜合地質(zhì)圖Fig.1 Synthesized geological map of study areaA——構(gòu)造簡圖;B——地質(zhì)簡圖及樣品分布圖1.第四系沖洪積堆積層;2.上奧陶統(tǒng)東錫勒克組上段; 3.上奧陶統(tǒng)東錫勒克組下段; 4.震旦—下寒武統(tǒng)蘇木代爾格組; 5.震旦—下寒武統(tǒng)貝留特組; 6.震旦—下寒武統(tǒng)依列克塔斯組;7.早泥盆世二長花崗巖;8.晚志留—早泥盆世英云閃長巖;9.實(shí)測性質(zhì)不明斷層;10.推測斷層;11.整合地質(zhì)界線;12.平行不整合地質(zhì)界線; 13.同位素年齡樣取樣點(diǎn);14.全巖取樣點(diǎn)

本次研究兩個(gè)巖體，共采集較為新鮮樣品8件/套，每個(gè)巖體采集4件/套，其中采集同位素測年樣2件（TW4012、TW4016），其中TW4012號巖體的地理坐標(biāo)為：87°06′40″，48°31′50″；TW4016號巖體的地理坐標(biāo)為：87°03′41″，48°32′16″。全巖樣8件，編號分別為：YQ4009、YQ4010、YQ4011、YQ4012、YQ4013、YQ4014、YQ4015、YQ4016（圖1-B）。

2　樣品特征及測試方法

2.1巖石學(xué)特征

研究區(qū)中8件樣品，巖性主要為片麻狀英云閃長巖，巖石風(fēng)化面呈灰、灰白色，新鮮面呈灰白色，巖石主要由斜長石、石英組成，分布少部分鉀長石、黑云母、少量白云母、微量綠簾石、磷灰石、鋯石。斜長石、鉀長石呈他形板狀，斜長石為更長石，微絹云母化，有的有輕度碎裂化，斜長石含量35%～69%，鉀長石為微條紋長石，分布不均勻，內(nèi)含白云母、黑云母、石英，鉀長石含量0～64%，石英呈他形粒狀，具波狀消光，分布不均勻，石英含量25%～40%。黑云母、白云母呈細(xì)鱗片狀，相對呈條帶狀分布，呈片麻狀構(gòu)造。磷灰石呈他形粒狀、短柱狀，分布于黑云母之間，鋯石呈渾圓粒狀、柱狀，有的分布于石英中，有的分布于黑云母中（圖2）。

圖2　鐵列里克巖體電子顯微照相Fig.2 Photos of Tiekelike rock bodyPl——斜長石;Kfs——鉀長石;Qz——石英; Bi——黑云母; Ms——白云母

據(jù)巖石薄片顯微鏡下礦物鑒定和統(tǒng)計(jì)，按照主要造巖礦物種類和含量，將花崗巖中石英（Q）、堿性長石（A）（包括An牌號小于5的鈉長石）和斜長石（P）(An牌號小于5)含量投入QAP圖對其進(jìn)行分類命名[21]。8件樣品投點(diǎn)結(jié)果顯示，7件落在英云閃長巖區(qū)域，1件落在堿性長石花崗巖區(qū)域（圖3-A）。

2.2測試方法

為保證樣品測試的需要，全巖分析在新疆維吾爾自治區(qū)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所完成，鋯石分選在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成。用鹽酸擦拭樣品后破碎，用常規(guī)重力和磁選方法分選出鋯石，在雙目鏡下挑純。樣品靶制和顯微照相在重慶宇勁科技有限公司完成，對制成的樣品靶上的鋯石進(jìn)行光學(xué)顯微鏡下的透射光、反射光和電子顯微鏡下的陰極發(fā)光照相，以便測定時(shí)作為選取分析部位的依據(jù)，及在測定完成后進(jìn)行合乎邏輯的數(shù)據(jù)解釋。

圖3　鐵列里克巖體Q-A-P和SiO2-AR圖解Fig.3 Q-A-P and SiO2-AR diagram of Tielielike rock body

測年在南京大學(xué)礦物礦床研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，測試使用與New Wave 213nm激光取樣系統(tǒng)連接起來的Agilent 7500a ICP-MS完成。分析過程中，激光束斑直徑采用20～30 μm，頻率5 Hz。樣品經(jīng)剝蝕后，由He氣作為載氣，再和Ar氣混合后進(jìn)入ICP-MS進(jìn)行分析，U-Pb分餾根據(jù)澳大利亞鋯石標(biāo)樣GEMOC GJ-1[22]（207Pb/206為（608±1.5）Ma）來校正，鋯石標(biāo)樣Mud Tank[23]（（732±5）Ma）為內(nèi)標(biāo)，控制分析精度。每個(gè)測試流程的開頭和結(jié)尾分別測試2個(gè)GJ標(biāo)樣，另外測試1個(gè)MT標(biāo)樣和20個(gè)待測樣品點(diǎn)。U-Pb年齡和U，Th，Pb的計(jì)算由GLITTER軟件（ver.4.4）獲得，普通Pb校正和諧和圖的繪制運(yùn)用Isoplot完成[24]。

3　地球化學(xué)特征

3.1主量元素特征

研究區(qū)英云閃長巖主量元素含量見表1。從表中可看出，8件樣品的化學(xué)分析結(jié)果表現(xiàn)為：SiO2含量為62.02%～74.50%；K2O、Na2O含量相對偏低，全堿（K2O+Na2O）為4.48%～7.13%，K2O/Na2O比值為0.93～1.52，堿度率為1.62～2.6，顯示高鉀鈣堿性系列特點(diǎn)，在SiO2-AR圖解中（圖3-B），多數(shù)樣品落入鈣堿性區(qū)域內(nèi)，僅樣品YQ4010投入堿性區(qū)域內(nèi)。Al2O3含量為13.34%～17.22%，為鋁過飽和巖石，CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中出現(xiàn)剛玉，鋁飽和指數(shù)[ACNK= Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)摩爾比]均大于1，[ANK=Al2O3/(Na2O+K2O)摩爾比]為1.56～2.88，顯示為過鋁質(zhì)（表1）。

表1　鐵列里克巖體主量元素測試結(jié)果表Table1 Main elementsof Tielielike rock body　　單位：%

3.2微量元素特征

研究區(qū)巖體微量元素、稀土元素分析結(jié)果及有關(guān)參數(shù)見表2。巖石稀土元素總量較高，ΣREE 為149.23×10- 6～829.60×10- 6，平均312.34×10- 6，LREE/HREE=4.39～10.11，(La/Yb)N=3.92～22.18，(La/Sm)N=2.48～3.38，δEu=0.44～0.74，在稀土分布模式圖上（圖4-B）[23]，具明顯的右傾，輕稀土富集，重稀土虧損，具中等負(fù)銪異常，表明其來自同一源區(qū)。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖解中（圖4-A）[23]，顯示同源巖漿演化特征。整體表現(xiàn)為富集大離子親石元素（Rb，Ba，K），虧損高場強(qiáng)元素Ta，Nb，Ti，具明顯的Ba，U，Sr，Ta，Nb，P，Ti負(fù)異常。

表2　鐵列里克巖體微量元素、稀土元素測試結(jié)果表Table 2 Trace elementsand Rare earth elementsof Tiekelike rock body　　單位：×10-6

圖4　鐵列里克巖體微量元素原始地幔（A）和稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解(B)Fig.4 Trace elements (A) and rare earth elements spide digram (B) of Tiekelike rock body

4　 LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年

所采樣品中鋯石顆粒在反射光和透射光下大多為無色或淺黃褐色、半透明，部分顆粒邊部稍有磨圓，部分鋯石中見有暗色不透明包裹體。陰極發(fā)光圖像顯示鋯石具較典型的巖漿振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)（圖5），環(huán)帶清楚，鋯石長寬比為2∶1～3∶1，一般自形程度較好，呈柱狀、板狀或短軸狀，少量為細(xì)長柱狀，鋯石大部分表面較光滑，同時(shí)Th/U大于0.1，說明為典型巖漿型鋯石。

圖5　鐵列里克巖體鋯石CL照片F(xiàn)i.5 Ziron CL photos of Tiekelike rock body

本次實(shí)驗(yàn)從片麻狀英云閃長巖（樣品編號4012）挑選出鋯石晶形較好的16顆鋯石進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表3，16個(gè)測點(diǎn)均在諧和線上或附近，在鋯石U-Pb年齡諧和圖上（圖6），表現(xiàn)出成群分布特點(diǎn)，基本給出一致的206Pb/238U，6個(gè)測年的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（420.6±3.0）Ma（MSDW=0.063），代表巖體的形成時(shí)代為晚志留世。

對片麻狀英云閃長巖（樣品編號4016）挑選出鋯石晶形較好的19顆鋯石進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表3，19個(gè)測點(diǎn)均在諧和線上，在鋯石U-Pb年齡諧和圖上（圖6），表現(xiàn)出成群分布特點(diǎn)，基本給出一致的206Pb/238U，19個(gè)測年的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（414.8±2.6）Ma（MSDW=0.52），代表巖體的形成時(shí)代為早泥盆世。

通過本次1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合前人資料和近期取得的地質(zhì)認(rèn)識，將片麻狀英云閃長巖（4012、4016）侵位年齡定為晚志留—早泥盆世。

5　討論

阿爾泰地區(qū)古生代地殼增生、造山作用及構(gòu)造演化一直是人們所關(guān)心的問題[1-3,25]，通過對花崗質(zhì)類巖石的研究能夠提供較有效的信息和證據(jù)[23-31]。

通過薄片鑒定其巖性為片麻狀英云閃長巖（圖2），在QAP圖解中（圖3），大多數(shù)樣品落在英云閃長巖范圍內(nèi)，主量元素顯示該巖體具高鉀鈣堿性特點(diǎn)，CIPW計(jì)算和A/CNK-A/NK圖解均顯示為過鋁質(zhì)特點(diǎn)，綜上認(rèn)為，鐵列里克巖體為高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)片麻狀英云閃長巖。

稀土和微量元素結(jié)果顯示，輕稀土富集，重稀土虧損，輕重稀土分餾明顯，具Eu負(fù)異常，高場強(qiáng)元素Ta，Nb，Ti虧損，Ba，U，Sr，Ta，Nb，P，Ti具明顯負(fù)異常。R1-R2圖解中（圖7），多數(shù)樣品落在破壞性活動板塊邊緣（板塊碰撞前）花崗巖區(qū)域內(nèi)，具部分陸殼熔融特點(diǎn)，反映出陸弧花崗巖特征。有關(guān)學(xué)者認(rèn)>為該區(qū)早古生代中晚期為活動大陸邊緣火山弧環(huán)境，花崗巖可能顯示稍后巖漿弧的存在，這種俯沖造山環(huán)境下形成的島弧系列花崗巖一直到晚古生代早期都有發(fā)育[28,33]，占阿爾泰地區(qū)花崗巖的大多數(shù)。Peive將地殼的發(fā)展演化分為洋殼、過渡和大陸3個(gè)階段，洋殼在俯沖過程中遭受改造向過渡殼演化，斜長花崗巖化是過渡殼形成過程中的產(chǎn)物，反映洋殼物質(zhì)不斷被改造并逐漸向陸殼演化的過程[32]。同時(shí)，該巖體表現(xiàn)為富鋁，A/CNK和A/NK值均大于1，為鋁過飽和型，具I-S型過渡特點(diǎn)，結(jié)合區(qū)域大地構(gòu)造演化特征，說明早古生代中晚期古亞洲洋板塊向西伯利亞板塊俯沖、阿爾泰地區(qū)地殼處于過渡殼階段的特點(diǎn)[33-34]，該巖體形成于俯沖環(huán)境下。

表3　鐵列里克巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析結(jié)果表3 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic dating of Tiekelike rock body

圖6　鐵列里克巖體鋯石U-Pb諧和年齡圖及直方圖Fig.6 Ziron U-Pb ages map and dirgram of Tiekelike rock body

圖7　鐵列里克巖體R1-R2圖解Fig.7 R1-R2diagram of Tielielike rock body①——地幔斜長花崗巖;②——破壞性活動板塊邊緣（板塊碰撞前）花崗巖;③——板塊碰撞后隆起期花崗巖;④——晚造山期花崗巖;⑤——非造山區(qū)A型花崗巖;⑥——同碰撞（S型）花崗巖;⑦——造山期后A型花崗巖

6　結(jié)論

鐵列里克巖體為高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)片麻狀英云閃長巖，具I-S型花崗巖特點(diǎn)，形成時(shí)代為晚志留—早泥盆世，結(jié)合阿爾泰構(gòu)造演化史，認(rèn)為鐵列里克巖體形成于俯沖造山環(huán)境下的陸弧環(huán)境。

致謝：感謝南京大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院吳昌志教授、張喜宋博士、謝斯文碩士、高丙飛碩士在LA-ICPMS測年方面的大力幫助。

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Geochemical Characters、LA-ICP-MS Zircon U-Pb dating of Tielielike rock in Western Altay Mountains of X injiang and its Geological Significance

Zheng Jiaxing,Zhao Tongyang,Tang Zhi,Han Qiong,Wang Tuo,Li Chongbo,Liu Jingwen,Sun Yaofeng
（Geological Research Academy of Xinjiang,Urumqi,Xinjiang,830000,China）

Abstract:L A-ICP-MS Zircon dating yields the lithogenous age of (420.6±3.0) Ma（MSDW=0.063） and (414.8 ±2.6) Ma（MSDW=0.52）for intrusive rock body from the western A ltay mountain,respectively.We consider that Tielielike rock body belonging to late Silurian to early Devonian.Based on the results of 1:50 000 regional geological survey,Meanwhile,Combilined with field overview,petrological and geochemical characteristics,the rock is rich in Al and L REE,loss in HREE,L REE and HREE are obviously fraction and negative anomaly in Eu,rich in L ILE(Rb,Ba,K) and with negative anomaly in Ba,U,Sr,Ta,Nb,P,Ti,So we consider that Tilielike rock body belongs to I-S-type granite with rich K,calcalkaline,alumina,which is from a part of crust melting,the tectonic environment of this rock is subduction synorogenic continental arc environment.All of these provide the evidence for the tectonic evolution pattern.

Key words:Western mountain of A ltay;Tielielike rock body;L A-ICP-MS Zircon U-Pb

作者簡介:第一鄭加行（1987-），男，新疆阿爾泰人，助理工程師，2011年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（北京）資源勘察（固體礦產(chǎn)）專業(yè)，主要從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作

收稿日期:2015-09-25;

修訂日期:2015-11-23;作者E-mail:876982303@qq.com

中圖分類號:
項(xiàng)目資助：中國地質(zhì)調(diào)查局新疆阿爾泰1∶5萬M45E021013等四幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目（12120114040701）資助P578.94+1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號：1000-8845(2016)01-054-08