东天山地区中天山地块内中元古代花岗岩施文翔12010.pdf

第2 9 卷 2 0 10 年 第1 期 1 月 V 0 1 ．2 9N o ．1 J a n ． 2 0 1 0 东天山地区中天山地块内中元古代花岗岩的 特征及地质意义 施文翔1 a ”，廖群安1 b ，胡远清1 a ”，杨再峰4 1 ．中国地质大学a ．研究生院；b ．地球科学学院。武汉4 3 0 0 7 4 ；2 ．新疆维吾尔自治区第一区域地质调查大队，乌鲁木齐8 3 0 0 1 1 i 3 ．鄂东北地质大队。湖北孝感4 3 2 0 0 0 ；4 ．新疆维吾尔自治区地质调查院，乌鲁术齐8 3 0 0 1 1 摘要在天山造山带觉罗塔格山系东段的中天山地块内，新识别出一套侵位于长城系星星峡群变质岩中的片麻状花岗质岩 体，岩石组合为片麻状闪长岩 片麻状花岗闪长岩 片麻状二长花岗岩 片麻状钾长花岗岩，锫石S H R I M PU P b 测年表明这套 侵入岩的结晶年龄为 14 5 3 1 5 ～ 14 5 8 4 0 M a 2 0 7 P b ／2 0 6 P b 表面年龄 ，是中元古代晚期的产物。岩石学及地球化学特征显 示为高钾钙碱性系列，具I 型花岗岩组合特征，形成于板块汇聚的环境。这套花岗质侵入岩的厘定，对于可能存在于元古宙的天山 洋的闭合事件，从岩浆作用上提供了重要信息，同时对中天山星星峡群的地层时代提供了一个很好的上限。另外，还发现了一颗 形成年龄为 29 9 1 2 2 M a 的残留锆石，指示该区可能存在太古宙的古老基底。 关键词中天山；中元古代；花岗岩；岩石地球化学 中图分类号P 5 8 8 ．1 2 1文献标志码A文章编号1 0 0 0 7 8 4 9 2 0 1 0 0 1 0 0 2 9 0 9 东天山地区历史上经历了多次的洋盆消减、闭 合和板块碰撞与造山事件[ 1 。7 ] ，与之相伴，在该区广 泛发育晋宁期[ 8 曲] 、加里东期[ 10 。、海西期[ 10 1 4 ] 以及印 支期花岗岩[ 5 ’15 ’1 6 ] ，其中以海西期的花岗岩活动最 为强烈r 1 7 - 1 8 ] ，而寒武纪之前的花岗岩则较为少 见[ 1 引。普遍认为，东天山地区的中天山地块是显生 宙以来增生的地质体[ 2 0 - 2 3 ] ，对其显生宙以前的地质、 构造演化及其基底性质的研究还存在明显的不足。 因此对显生宙之前东天山地区构造演化的认识还有 许多不确定性。如黄汲清等[ 2 3 和王作勋等[ 2 4 ] 认为 在元古宙，东天山南部曾存在元古宙天山洋，并于元 古宙末发生闭合，但具体的闭合时间究竟是在长城 纪末至蓟县纪初[ 6 ] 还是在蓟县纪末至青白口纪 初[ 2 明还存在争议。在中天山地块内，由长城系星星 峡群记录的14 0 0M a 左右的变质事件[ 2 2 矗6 。27 ‘，很可 能与元古宙天山洋闭合过程有关，但至今尚缺乏确 凿的岩浆事件的记录。 笔者在地处天山造山带觉罗塔格山系东段路白 山一带的1 5 万地质调查的基础上，在长城系星星 峡群的变质岩中识别出一套片麻状的花岗质侵人 体，对其进行岩浆锆石的S H R I M P 定年并研究其岩 石地球化学特征，揭示其构造属性，以期对可能存在 的元古宙天山洋[ 2 矗妇的闭合事件提供重要信息，对 中天山是否存在太古宙基底及中天山的归属问 题‘“2 8 ≈1 3 提供参考。 1岩体地质 研究区位于东天山中部的觉罗塔格山系东段 图1 ，以近东西向的阿其克库都克断裂带为界。北 部为晚古生代的阿奇山一雅满苏石炭纪岛弧，南部 为中天山地块，其主要物质组成为长城系星星峡群 的绿片岩相～低角闪岩相变质岩和元古宙至石炭纪 的侵入岩。 笔者研究的中元古代花岗岩即分布于阿其克库 都克断裂带以南的中天山地块内，地理坐标为东经 9 2 。o O7 ～9 3 。0 07 ；北纬4 l 。4 0 ’～4 1 。5 0 ’。总体上呈近 东西向展布，总分布面积约8 0k m 2 图2 ，3 。岩体 与长城系星星峡群绿片岩相变质的石英片岩、大理 岩和变质砂岩呈侵入接触，被晚元古代、早泥盆世花 岗质侵人岩侵人分解成大小不等、形态不规则的多 个侵入体。岩体普遍发育片麻状一眼球状构造，在 强应变带还发育初糜棱岩和糜棱岩，在变形和变质 程度上与晚元古代、早泥盆世花岗质侵入岩有明显 的区别，后二者基本无变形且变质较弱。据野外地 质特征及接触关系判断，中元古代岩石组合由早至 晚为片麻状闪长岩、片麻状花岗闪长岩、片麻状二 收稿日期2 0 0 9 0 5 1 3编辑刘江霞 基金项目新疆维吾尔自治区项目“新疆哈密市路白山一带1 t 5 万区域地质矿产调查” X J Q D W 2 0 0 3 - 1 3 作者简介施文翔 1 9 8 4 一 ，男，现正攻读矿物学、岩石学、矿床学专业硕士学位，主要从事基础地质研究。 nO毗mbn y报昭 情啪 技k 科耐a质e C地hCS∞ g oOeG 万方数据 3 0地质科技情报 2 0 1 0 年 图1 东天山及邻区大地构造图 据文献[ 1 4 ] 修改 F i g ．1 T e c t o n i cm a po ft h es o u t h e r nE a s tT i a n s h a na n di t sa d j a c e n ta r e a s 1 ．新生代盆地；2 ．东天山古生代造山带；3 ．前震日纪地块；4 ．主要断裂带I I ．哈尔里克泥盆纪火山弧 I I ．康占尔晚占生代弧问盆地，Ⅲ．阿齐山一雅满苏晚古生代岛弧带；I V ．中天山早古生代岛弧带。 图2 研究区地质筒图 F i g ．2 S c h e m a t i cg e o l o g i c a lm a po ft h es t u d ya r e a 1 ．雅满苏组1 2 ．土古土布拉克组；3 ．长城系星星峡群；4 ．阿其克布拉克组；5 ．早石炭世岩体；6 ．晚石炭世岩体；7 ．泥盆纪岩 体；8 ．晚元古代岩体；9 ．巾元古代岩体；1 0 ．新生代沉积盆地；1 1 ．S H R I M PU P b 年龄样品取样位置及编号。其中1 号为片 麻状二长花岗岩，2 号为片麻状花岗闪长岩。 长花岗岩、片麻状钾长花岗岩以及少量的变基性岩。 主体岩性为片麻状花岗闪长岩和片麻状二长花岗 岩，约占分布面积的9 0 ％，呈规模不等的岩株产出。 片麻状闪长岩仅以形态不规则、大小不等的岩块产 于片麻状花岗闪长岩和片麻状二长花岗岩内。片麻 状钾长花岗岩多呈变形的岩脉产出，切割了片麻状 花岗闪长岩和片麻状二长花岗岩，宽数十米，长数百 米，接触边界清楚，应为脉动侵人接触关系。变基性 岩包括变质细一微粒辉长岩和辉绿岩，呈不连续的 透镜体产于片麻状花岗闪长岩和片麻状二长花岗岩 中，规模较小，一般宽 海 和 Y 主 摹 X o 曲 基 ≥ o 兰 王 8 莲 皂4 已 主 0 零 X o 品 Z 量 术 X o ■ ≥ 0 ．4 幂 杀 QO ．2 邑 ≥ 0 w S i 0 2 ／％w S i 0 2 ／％ 图7 中天山中元古代花岗质岩石主量元素变异图解 F i g ．7 V a r i a t i o nd i a g r a mo fM e s o p r o t e r o z o i cg r a n i t o i dr o c k s f r o mM i d d l eT i a n s h a n 图8 中天山中元古代花岗质岩石的稀土元素配分曲线图 A 和微量元素蛛网图 B 球粒陨石及原始地幔标准化值均引自文献[ 4 3 ] F i g ．8C h r o n d r i t en o r m a l i z e dR E Ep a t t e r n s A a n dp r i m i t i v em a n t l en o r m a l i z e dt r a c ee l e m e n t a lp a t t e r n s B o f M e s o p r o t e r o z o i eg r a n i t o i dr o c k sf r o mM i d d l eT i a n s h a n 万方数据 第1 期施文翔等东天山地区中天山地块内中元古代花岗岩的特征及地质意义3 5 同时微量元素显示出高s r 低Y 的特征[ w S r ／w Y 2 3 ．8 3 “ - - 5 4 ．3 1 ] ，与埃达克质岩相似。除两高硅端 元的样品外，不同样品具相似的微量元素分布模式 图8 ，均具有明显的B a 、N b 、s r 负异常，R b 、T h 、P b 正异常，具岛弧花岗岩的特征。相容元素中锄 V 为 4 ．5 9 1 0 - 6 ～8 5 ．9 0 1 0 一，平均为2 6 ．3 0 1 0 一； w C r 为2 ．6 5 1 0 - 6 ～5 0 ．3 0 1 0 一，平均为1 4 ．0 0 1 0 _ 6 ；伽 N i 为2 ．0 3 1 0 _ 6 ～2 3 ．2 0 1 0 一，平均为7 ．3 0 1 0 一，变化范围较大，但平均值位于I 型花岗岩的范 围。 4 形成时代 在天山造山带觉罗塔格山系东段的中天山地块 内的中元古代片麻状花岗质侵入岩，其侵位于长城 系星星峡群的变质岩中，岩浆锆石的S H R I M P U - P b 年龄为 14 5 3 1 5 ～ 14 5 8 4 - 4 0 M a ，这一时 期的花岗质侵入岩在该区报道较少。胡霭琴 等[ 2 1 ’2 7 ’4 4 - 4 5 ] 及朱杰辰等[ 2 6 1 曾在东天山地区获得星 星峡群14 0 0M a 左右的变质年龄和岩浆年龄，笔者 获得的岩浆事件的年龄与其基本一致。可见东天山 地区在14 0 0M a 左右确实存在一次重要的热事件。 这套花岗质侵入岩的厘定，对中天山星星峡群的地 层时代提供了一个很好的上限。 片麻状花岗岩具有相对富K 。o 、高硼 K O ／ w N a 。o 等壳源岩石的特征，同时具有富大离子亲 石元素、高场强元素含量较低等火山弧花岗岩的特 征。高硅样品显示为重稀土元素强烈亏损、高S r 低 Y 、强烈的稀土元素分馏等埃达克质岩石特征，表明 其岩浆来源较深。可能是在中元古代花岗质岩浆演 化的后期，地壳加厚产生了埃达克质岩浆。 14 0 0M a 的岩浆事件在全球范围内有广泛分 布[ 4 6 ] ，所记录的构造事件有板块的汇聚造山[ 4 6 - 4 7 1 和 元古宙超大陆裂解[ 4 争5 0 ] 两种形式。在花岗岩构造环 境判别图解中，研究区片麻状花岗岩都投在火山弧 花岗岩区口卜5 2 ] 图9 ，表明该区中元古代为活动大 陆边缘的构造环境，很可能与存在于中天山地块北 部的元古宙天山洋[ 2 ’2 4 ] 的关闭事件有关。到目前为 止，对于元古宙天山洋的存在及其演化形式的认识 还很不足，东天山地区 14 5 3 4 - 1 5 ～ 14 5 8 4 0 M a 火山弧花岗岩的确定对其认识具有重要的意 义。 图9 中天山中元古代片麻状花岗质侵入岩构造环境判别图 A ，B ，C 底图引自艾j I R [ 5 1 - ] ；D 底图引自文t g [ 5 2 3 F i g ．9 T e c t o n i ce n v i r o n m e n t sd i s c r i m i n a t i o nd i a g r a m sf o rM e s o p r o t e r o z o i ci n t r u s i v er o c k sf r o mM i d d l eT i a n s h a n V A G ．火山弧花岗岩；C O L G ．碰撞花岗岩；S y n C O L G ．同碰撞花岗岩；W P G ．板内花岗岩；O R G ．洋中脊花岗岩。 本次研究在片麻状花岗岩中还发现了一颗 29 9 1 2 2 M a 的残留锆石，是否暗示中天山可能 存在太古宙的古老基底 这一年龄与塔里木北缘目 前为止发现的最古老的岩石S m - N d 等时线年龄 32 6 3 1 2 9 M a 以及平均值为30 5 0M a 的N d 模 式年龄[ 5 胡具有一定的可比性，说明中天山地块在中 元古代以前是塔里木板块的一部分。 参考文献 [ 1 3 王作勋．邬继易吕喜朝，等．中国天山大地构造演化概述[ J ] ． 中国地质科学院地质研究所所刊，1 9 8 6 ，1 5 8 1 - - 9 2 ． [ 2 ] 黄汲清，姜春发，王作勋．新疆及邻区板块开合构造及手风琴运 3 w T a ／1 0 。 动[ c ] ／／3 0 5 项目新疆地质科学编委会．新疆地质科学第1 辑．北京地质出版社，1 9 9 0 3 1 6 ． [ 3 ]肖序常，汤耀庆，李锦轶，等．试论新疆北部大地构造演化[ c ] ／／3 0 5 项目新疆地质科学编委会．新疆地质科学第1 辑．北 京地质出版社，1 9 9 0 4 7 6 7 ． [ 4 ] 马瑞士。叶尚夫，王赐银，等．东天山造山带构造格架和演化 [ c ] ／／3 0 5 项目新疆地质科学编委会．新疆地质科学第2 辑．北京地质出版社，1 9 9 0 2 1 3 6 ． [ 5 ] 胡蔼琴，王中刚。涂光炽．新疆北部地质演化及成岩成矿规律 [ M ] ．北京科学出版社，1 9 9 7 1 2 4 6 ． [ 6 ] 陈哲夫．新疆开合构造与成矿特征的有关问题[ J ] ．地质通报， 2 0 0 4 。2 3 3 2 1 4 2 2 1 ． [ 7 ] 李锦轶．王克卓，李亚萍，等．天山山脉地貌特征、地壳组成与地 万方数据 3 6地质科技情报 2 0 1 0 年 质演化[ J ] ．地质通报2 0 0 6 ，2 5 8 8 9 5 9 0 9 ． [ 8 ] 新疆区域地质矿产局地质调查队．天山花岗岩地质[ M ] ．北京一 地质出版社，1 9 8 5 1 1 2 4 7 ． [ 9 ] 周汝洪．新疆同位素地质年代学研究进展[ J ] ．新疆地质，1 9 8 7 ． 5 4 5 一1 5 ． [ 1 0 ] H o p s o nC ，w e nJ ．T i h o nG ，e ta 1 ．P a l e o z o i cp l u t o n i s mi n E a s tJ u n g g a r ，B o g d a s h a n ，a n de a s t e r nT i a n s h a n ，N WC h i n a 口] ．E O S A m e r i c a nG e o p h y s ．U n i o nT r a n s a c t i o n ，1 9 8 9 ，7 0 4 3 14 0 3 一l4 0 4 ． [ 1 1 ] 王廷印．天山褶皱带花岗岩类岩石的成因类型及构造环境的初 步探讨[ J ] ．新疆地质，1 9 8 5 ，3 2 3 8 4 8 ． [ 1 2 ] 胡远清．廖群安，施文翔．等．中天山路白山一带晚石炭世I 型 和A 型花岗岩组合的厘定及其意义[ J ] ．地质科技情报，2 0 0 9 。 2 8 3 9 1 7 ． [ 1 3 ] L iJY ，X i a oWJ ，W a n gKg 。e ta 1 ．N e o p r o t e r o z o i c - P a l e o z o i c t e c t o n o s t r a t i g r a p h y ，m a g m a t i ca c t i v i t i e sa n dt e c t o n i ce v o l u t i o n o fE a s t e r nX i n j i a n g ，N WC h i n a [ c ] ∥M a oJ 。G o l d f a r bRJ ， S e h m a n nR 。e ta 1 ．T e c t o n i ce v o l u t i o na n dm e t a l l o g e n yo ft h e C h i n e s eA l l a ya n dT i a n s h a n ．P r o c e e d i n gV o l u m eo ft h eI n t e r n a t i o n a lS y m p o s i u mo ft h eI G C P 一4 7 3P r o j e c ti nU r u m u q ia n d G u i d e b o o ko ft h eF i e l dE x c u r s i o ni nX i n i i a n g ，C h i n a A u g u s t 9 2 1 。l A G o DG u i d b o o kS e r i e s1 0 ．L o n d o n C E R C A M S ／ N H M ，2 0 0 3 3 1 7 4 ． [ 1 4 ] 孙桂华。李锦轶。王德贵，等．东天山阿其克库都克断裂南侧花 岗岩和花岗闪长岩锆石S H R I M PU P b 测年及其地质意义 [ J ] ．地质通报。2 0 0 6 ，2 5 8 9 4 5 9 5 2 ． [ 1 5 3 任富根．K A r 隆起一冷却年龄在天山地区的显示[ J ] ．中国地 质科学院天津地质矿产研究所所刊，1 9 8 1 4 1 3 0 1 4 3 ． [ 1 6 ] 顾连兴。杨浩，苟晓琴．东疆星星峡地区白石头泉高铷氟花岗岩 的特征和成因[ J ] ．岩石学报，1 9 9 4 ，1 0 1 4 1 5 2 ． [ 1 7 1 姜常义。任名华．天山中段早海西期地壳演化与花岗质岩浆活 动初析[ c ] ∥3 0 5 项目新疆地质科学编委会．新疆地质科 学第4 辑．北京科学H { 版礼。1 9 9 0 1 3 2 3 ． [ 1 8 ] 胡霭琴，张国新，张前锋，等．天山造山带基底时代和地壳增生 的N d 同位紊制约[ J ] ．中国科学D 辑，1 9 9 9 ，2 9 2 1 0 4 一 1 1 2 ． [ 1 9 ] 胡蔼琴，章振根，刘菊英，等．天山东段中天山隆起带前寒武纪 变质岩系时代及演化据u P b 年代学研究[ J ] ．地球化学， 1 9 8 6 ，1 5 1 12 3 3 5 ． [ 2 0 ] W i n d l e yBF ，A l l e nMB ，Z h a n gC ，e ta 1 ．P a l e o z o i ca c c r e t i o n a n dC e n o z o i cr e d e f o r r n a t i o no ft h eC h i n e s eT i e n s h a nr a n g e ， C e n t r a lA s i a [ J ] ．G e o l o g y 。1 9 9 0 。1 8 1 2 8 1 3 1 ． [ 2 1 ] A l l e nMB ，W i n d l e yBF ，Z h a n gC ．P a l a e o z o i cc o l l i s i o n a lt e e t o n i ca n dm a g m a t i s mo ft h eC h i n e s eT i e n s h a n ，C e n t r a lA s i a [ J ] ．T e c t o n o p h y s i c s ，1 9 9 2 。2 2 0 8 9 1 1 5 ． [ 2 2 ] H uAQ 。J a h nB 。Z h a n gGX ，e ta 1 ．C r u s t a le v o l u t i o na n d P h a n e r o z o i cc r u s t a lg r o w t hi nn o r t h e r nX i n i i a n g N di s o t o p i c e v i d e n c e ．P a r tI ．I s