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第 2 8卷第 2期 2 0 0 8 年 6月 矿 物 学 报 AC T A MI N ERAL O GI CA S I N I C A Vo l _ 2 8． N o ． 2 J u n ．， 2 0 0 8 文章编号 1 0 0 0 - 4 7 3 4 2 0 0 8 0 2 - 0 1 1 7 1 0 新疆 东准噶尔黄羊 山碱性 花 岗岩体 的 锆 石 U P b年龄和岩石成 因 苏玉平 一， 唐红峰 ， 丛峰 2 1 ．中国科学院 地球化学研究所 地球深部物质与流体作用地球化学研究室， 贵州 贵阳5 5 0 0 0 2 2 ．中国科学院 研究生 院， 北京 1 0 0 0 4 9 摘要 新疆东准噶尔卡拉麦里构造带分布有多种类型花岗岩， 主要包括花岗闪长岩、 二长花岗岩、 碱长花岗岩和 碱性花岗岩。对其中最大的碱性花岗岩体 黄羊山岩体 进行定年和地球化学组成研究， 结果显示 ， 岩体的年 龄约为 3 0 5 Ma ， 岩石富含钠质角闪石 钠闪石、 钠铁闪石 和少量霓石 ， 具低铝、 富碱、 贫钙镁及低铁的主量元素 特征， 其微量元素明显富集 R b 、 1 1 1 等大离子亲石元素和 z r 、 } { f 等高场强元素而强烈亏损元素 B a 、 s r 、 E u ， 稀土 元素配分模式呈典 型的平坦 ‘ V’ 字型。这些矿物学 和地球化学组成特征表明黄羊 山碱性花 岗岩 属于典型 的 A 型花岗岩。认为幔源岩浆高度分异、 麻粒岩相残留岩及 I 型英云闪长质一 花岗闪长质岩石部分熔融等 A型花岗 岩成岩模式不能解释黄羊山碱性花岗岩的成因。根据岩石的 s t 5 ． 9～ 6 ． 5 ， 比当时洋壳的 t 值 低 3～ 4个 ￡单位， 认为形成该岩体的岩浆可能来源于花岗闪长质岩浆的分异结晶， 而花岗闪长质岩浆则主要 是玄武质洋壳和少量大洋沉积物 约 5 ％ 部分熔融的产物。 关键词 锆石 U ． P b年龄 ； 岩石成因 ； A型花 岗岩 ；黄羊山岩体 ； 东准噶尔 ； 新疆 中图分类号 P 5 7 8 ． 9 4 ； P 5 8 1 ； P 5 9 7 文献标识码 A 作者简介 苏玉平， 男， 1 9 8 1 年生， 博士生 ， 研究方向为岩石地球化学 ． 以碱性、 贫水 、 非造山为特征的 A型花 岗岩 有独特的岩石学 、 矿物学和地球化学特征及重要 的经济价值 引， 这种花 岗岩也对研究区域构造演 化、 深部地质作用 等问题具有重要 意义 。与形 成 其它花岗岩的岩浆相 比， A型花 岗质岩浆常具 有 高温 、 富碱、 富 F 、 富高场强元素 、 低水逸度、 低 氧 逸度和侵位较浅 的特征【 3 4 。 。这些共同特征促使 人们寻找一个 统一的成 岩模 式来解释所有 A型 花 岗岩的成因 ， 但到 目前为止 ， 人们提出的成岩模 式 已多种多样 ， 主要包括 ①幔源基性岩浆 的高度 分异 ； ②壳幔相互作用 的产物 ； ③ 中下地壳 特殊源岩 的深熔 作 用 l 8 ； ④ 交代 成 因模式 ] 。 考虑到 A型花岗岩分布的范 围广， 形成 的时代跨 度大 从早元古代到白垩纪 ’ 加 J ， 产出的构造背 景多样化 ， 与其伴 生 的岩石类型复杂 包 括玄武 岩、 I 型花岗岩 、 斜长岩及紫苏花岗岩一 紫苏花 岗质 片麻岩等 l5 ． 1 J ， 更为重要的是 ， 不同 A型花 岗 收稿 日期 2 0 0 7 - 0 9 - 0 6 基金项 目 国家 自然科学基金项 目 批准号 4 0 7 7 2 0 4 4 岩体的地球化学特征 尤其是 主量元 素和 S r N d 同位素 差异较大 ， 所 以 A型花 岗岩的成因可能 比较复杂， 需结合区域地质特征具体分析。 A型花岗岩大面积成带分布于我 国东部和东 北部 ， 其 中新疆北部准噶尔盆地 两侧 高 t 值 的 A型花 岗岩近年来受到 了地质学家们 的高度 关注 ， 他们试 图通过对这些 A型花岗岩的研究来 探讨准噶尔盆地的基底性质和新疆北部显生宙的 地壳生长模 式 H J 。东准 噶尔地 区构 造上位 于 西伯利亚板块与哈萨克斯坦一 准噶尔板块 的结合 部位 ， 是一个构造背景较为复杂、 岩浆活动极其强 烈 的地区。该区分布有三条 A型花岗岩带 ， 从北 向南依次沿额尔齐斯一 玛因鄂博 断裂、 乌伦古大断 裂和卡拉麦里大断裂呈北西 向展 布 。忻建刚 等 和 H a n等 分别对北带和 中带 的 A型花 岗 岩开展 了详细的研究工作 ， 相 比较而言 ， 位于最南 端的卡拉麦里 A型花 岗岩带 的研究 显得较为薄 弱 。与其它地区的 A型花 岗岩相 比， 卡拉麦里 A 型花岗岩有 以下几个特征 ①A型花 岗岩 的出露 面积远 比钙 碱性 的花 岗闪长 岩 出露 面积 大 图 维普资讯 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 l l 8 矿物学报 2 0 0 8链 1 ， 而一般 认为 A型花 岗岩 以小岩体 的形式 出 露； ②不含碱性暗色矿物的铝质 A型花岗岩和含 有碱性暗色矿物 的碱性 A型花岗岩在该 区均大 面积发育， 且两者紧邻分布 ； ③在 A型花岗岩 体的边缘 处产 出独立锡 矿床 如 贝勒 库都 克锡 矿， 萨惹什克锡矿 J 。因此， 卡拉麦里 A型花 岗岩有其特殊意义， 需要深入研究。本文报道了 我们最近对卡拉麦里构造带出露面积最大的碱性 花岗岩体 黄羊山岩体 开展锆石 L A I C P MS U P b 定年和地球化学组成研究 的结果 ， 并以此为基础 探讨 了该碱性花岗岩的成 因。 1 地质概况及岩石学特征 卡拉麦里蛇绿岩带沿深大断裂断续分布 ， 它 们可能是小洋盆的洋壳残片[ 1 引， 但其形成时代 目 前还存在较大争议 ，舒 良树和王玉净 n 以及 唐 红峰等 认为其形成时代为 中一 晚泥盆世。区内 出露的地层 以泥盆纪和石炭纪的凝灰质粉砂 岩、 火山碎屑岩为主 图 I 。花 岗岩类岩浆活动在该 区大规模发育 ， 岩石类型包括二长花岗岩、 花 岗闪 长岩、 黑云母花岗岩 、 角闪石花岗岩和碱性花 岗岩 等 图 1 。区内与 A型花岗岩有关的锡矿主要为 锡石一 石英脉型 ， 其次有云英岩型 ， 矿石矿物有锡 石、 辉钼矿 、 磁铁矿、 黄铜矿等 ， 成矿时代为 3 0 5 2 5 Ma [ 。 图1 东准噶尔卡拉麦里花岗岩类分布略图 据 1 2 0万库普幅地质图 F i g ． 1 ．Ge o l o g i c a l s k e t c h ma p s h o w i n g t h e d i s t r i b u t i o n o f Ka r a ma i l i g r a n i t o i d s i n E a s t J u n g g a r ． 碱性花岗岩呈浅灰 白色一 肉红色， 具细粒到中 粗粒花岗结构 ， 块状构造 。部分样品发育 晶洞构 造 ， 晶洞直径约为 0 ． 1～ 0 ． 2 c m。经镜下鉴定 ， 暗 色矿物主要为钠闪石、 钠铁闪石、 霓石和少量黑云 母， 它们大多呈不规则状嵌布于长石和石英的间 隙中， 且常见霓石被钠闪石交代的现象。碱性花 岗岩 的长石以碱性长石为主， 少量斜长石。碱性 长石主要为正条纹长石 ， 斜长石主要为钠长石 ， 少 量更长石。石英与碱性长石相互交生的现象发 育 ， 显微文象结构常见。副矿物主要有锆石 含 量较多 ， 大多被包裹 于暗色矿物 和石英 中 、 绿帘 石及含铁氧化物。 2 锆石 U P b 年龄 采用单颗粒锆石 U P b定年法来确定碱性 花 岗岩 的形成时代 。锆石 L A I C P MS U P b同位素 分析在加拿大纽芬 兰纪念 大学完成 MU N 。所 有用来分析的锆石具 有透 明、 自形 、 无包裹体、 发 维普资讯 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 第 2期 苏玉平等 新疆 东准噶尔 黄羊 山碱性花 岗岩体 的锆石 u P b年龄和岩石成 因 育韵律环带结构等特征 ， 显示它们都是岩浆成 因 的。年龄分析结果见表 1 ， 谐和年龄图见图 2 ， 大 多数分析测试点都投在谐和曲线 上 ， 仅有少量点 偏离 。 表 1 黄羊 山碱性 花岗岩的锆石 U - P b年龄分析结果 T a b l e 1 ．Z i r c o n U P b a g e s f o r t h e a l k a l i n e g r a n i t e s f r o m t h e Hu a n g y a n g s h a n b o d y 注 锆石 L A I C P MS U - P b年龄分析在 加拿 大纽 芬兰 纪念 大学完 成 MU N 完成 ， 所 用 等离子 质谱 仪为 H P 4 5 0 0， 所 列数 据均 参与 了 P b ／ U年龄的加权平均计算 ． 0． 06 0． 05 0． 04 0． 03 0 ． 2 0 0 ． 2 4 0 ． 2 8 0 ． 3 2 0 ． 3 6 0 ．4 0 0 ．4 4 0 ．48 0 ’ Ph 3 5 U 0． 06 0． 05 0． 0 4 0． 03 0．2 0 0．2 4 0 ． 2 8 0 ． 3 2 0 ． 3 6 0 ．40 0 ．4 4 0 ． 4 8 0 ’ pb ps s U 图 2 碱性花岗岩单颗粒锆石 u ． P b年龄谐和图 F i g ． 2 ． C o n e o r d i a a g e d i a g r a ms o f s i n g l e - g r a i n z i r c o n U- P b a n a l y s e s f o r t h e a l k a l i n e g r a n i t e s ． ∞ 口 d9 0 z I 1 t n 口 d 9 0 z 维普资讯 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 l 2 O 矿物学报 2 0 0 8正 考虑到普通 铅校正对 叩P b ／ U 、 枷P b ／ P b比值 影响较大 ， 本文采用蜥P b ／ 。 。 U加权平均年龄 。2 个黄羊山碱 性花岗岩样 品的 ∞P b ／ 瑚U加权平均 年龄 分别 为 3 0 2土2M a 凡2 0 ，MS WD 4 ． 1 ， 3 1 0 4Ma 凡1 1 ，MS WD7 ． 5 。两 个年龄值比较接 近， 且误差范围小， 数据质量 高， 因此它们可 以代表卡拉麦里碱性花岗岩 的侵位年 龄 大约为 3 0 5 M a 。该年龄与前人报道的黄 羊 山钠铁闪石 K A r 稀释法年龄 3 0 4 M a接近 ， 但 与 黄羊山锆石 u ． P b年龄 3 1 8 M a和萨北 锆石 u． P b 年龄 2 9 0 Ma有一定差距 ， 其具体原 因尚不 清 楚 ， 可能与早期锆石 u ． P b 定年的实验条件和技术 不成熟有关。苏 玉平等 钊报道 了苏吉泉铝 质 A 型花岗岩的成岩时代， 为 3 0 4 4 - 2 M a ， 与本文碱 性花岗岩的成岩时代接近 ， 反 映两者可能是 同源 岩浆不同演化阶段和不同岩浆条件的产物 。 3 地球化学组成 3 ． 1 主量元素 碱性花 岗岩的主量元素含量见表 2 ， 它们高 度 富 S i O 2 ， ∞ S i O 2 变 化 范 围 为 7 4 ． 3 1 ％ 一 7 9 ． 8 3 ％。相比较 而言 ， A I 0 ，变化 范 围较 大 ， 为 7 ． 6 8 ％ ～1 1 ． 6 5 ％ ， 但总体上具低铝、 富碱 N a 0 K 2 07 ． 0 3 ％ ～ 8 ． 4 l ％ 、 贫钙镁 C a O 0 ． 1 8 ％ ～ 0 ． 9 9 ％ ， M g O0 ． 1 0 ％ ～ 0 ． 2 6 ％ 、 低 铁 F e O 1 ． 7 9 ％ ～3 ． 1 5 ％ 的地球 化学特 征 ， 与典型 A 型花岗岩 的主量元素特征一 致。岩石 的 M n O 0 ． 1 0 ％ 一 0 ． 1 7 ％， 明显 高于典型 A型花 岗岩的平 均 值 0 ． 0 6 ％_ 2 ；F e O ／ Mg O 比 值 大 9 ． 5 2 ～ 3 1 ． 5 ， 大多高于分异 的 S型和 I 型花岗岩 J 。在 A ／ N K A ／ C N K图解 中 图 3 ， 这些岩石基本落入 过碱性花岗岩 区， 且大多数样 品的 C I P W 标准矿 物中出现 A c和 N s ， 与岩石高度富碱的特征一致。 过 铝 质 ／ 准铝质 ／ | 0 ． 5 l l 5 2 2． 5 A／ CNK 图3 黄羊山碱性花岗岩 A ／ N K A ．／ C N K图解 F i g ． 3 ， A ／ NK V S ，A ．／ CNK p l o t o f t h e a l k a l i n e g r a n i t e s f r o m t h e Hu a n g y a n g s h a n b o d y ． 表 2 黄羊 山碱性 花岗岩 的主量元素组成 ／ ％ T a b l e 2 ．Ma j o r e l e m e n t c o m p o s i t i o n o f t h e a l k a l i n e g r a n i t e s f r o m t h e H u a n g y a n g s h a n b ody 注 主量元素在中国科学院地球化学研究所用湿化学法分析； A ／ c N K A I 2 O 3 ／ C a O N a 2 0 K 2 0 ， 分子比； A ／ N K A 1 2 0 3 ／ N a 2 0 K 2 0 ， 分子比． 3 ． 2 微量元素 微量元素 分析结果列 于表 3 ， 碱性 花岗岩明 显富集 R b 、 卟 等大离子亲石元素及 z r 、 H f 等高场 强元素而强烈亏损 B a 、 s r 、 E u及弱亏损 N b等元 素。元素 S n的含量较高 ， 为 2 ． 9 3～9 ． 5 81 0 ， 平均 5 ． 3 51 0 。1 0 0 0 0G a ／ A 1 比值大 ， 变化于 3 ． 7 8～ 6 ． 4 3之 间， 明显高于 I 型和 S型花 岗岩的 平均 值 分 别 为 2 ． 1 O和 2 ． 2 8 。在 Wh a l e n 等【 2 以 1 0 0 0 0G a ／ A 1比值 为标准 的花 岗岩分类 图上 ， 碱性花岗岩全部落入 A型花岗岩区 图4 。 另外 ， 碱性花 岗岩 的稀土元 素含 量较高 H Y 6除 维普资讯 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 第 2期 苏玉平等 新疆东准噶尔黄羊 山碱性花 岗岩体 的锆 U - P b年龄和岩石成 因 l 2l 外 ， H Y 5的稀 土总量高达 3 4 3 ． 51 0 。与重稀 土相 比， 碱性花岗岩略富轻稀土元 素 ， L a ／ Y b 1 ． 2 3～ 4 ． 7 2 ， 但轻 、 重稀土元素均无 明显分馏 ， L - ／ S m 1 ． 3 3～2 ． 6 6 ， G d ／ Y b N0 ． 9 5～ 1 ． 6 6 ； E u负异常强烈 6 E u 0 ． 0 1 ～ 0 ． 0 7 ， 稀土配 分模式呈典型的平坦 ‘ V’ 字型 图 5 。 表 3 黄羊 山碱性花 岗岩 的微量 元素组成 ／ 1 0 T a b l e 3 ． T r a c e e l e me n t c o mp o s i t i o n o f t h e a l k a l i n e g r a n i t e s f r o m t h e Hu a n g y a n g s h a n b o d y 注 微量元素在中 国科学院广州地球化学研究所用 I C P MS法分 析； G a ／ A 1 表示 1 0 0 13 0G a ／ A I ． 1． 2 0 0．8 Z 0 0．4 O i 0 0 0 8 0 0 6 0 0 2 4 0 0 2 0 0 0 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 l 0 0 0 0 Ga l AI l 0 0 0 0 Ga l AI 图4 碱性花岗岩 0N a 2 0 ／ A 1 2 0 一G a ／ A 1 和 Z r G a ／ A 1 图解 据 Wh ale n等 F i g ． 4 ． O NO ／ A 1 2 O 3 a n d Z r V S ．1 0 0 0 0G a ／ A 1 p l o t s o f t h e a l k ali n e gra n i t e s ． 维普资讯 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 1 22 矿物学报 2 0 0 8仨 La Ce Pr b i d Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb L u 图5 碱性花岗岩的稀土元素配分模式图 F i 昏5 ．C h o n d r i t e n o r ma l i z e d RE E p a t t e rns f o r t h e a l k a l i n e g r a n i t e s ． 3 ． 3同位素 S r N d同位 素 分 析 结 果 列 于 表 4， 本 文 用 t3 0 5 Ma 来计算初始同位素组成。碱性花岗岩 的 N d t 值较 高 ， 变化范 围为 5 ． 9～6 ． 5， 其 。 5 3 8～ 5 8 7 M a 。样品的 ， s 值似乎都不合理 ， 造成这一现象的主要原因可能是 A型花 岗岩高 度富 R b贫 S r ， R b ／ S r比值大 ， 这样在计算时会对 ， s 产生 巨大影响 J 。另外 ， 还可能与本文没有用 同位 素稀 释 法 准 确 确 定 样 品 的 R b 、 s r含 量 和 R b ／ s r 比值有关。 表 4 黄羊 山碱性花 岗岩的 S r N d同位素组成 T a b l e 4 ．S r a n d Nd i s o t o p i c c o mp o s i t i o n s o f t h e a l k a l i n e g r a n i t e s f r o m t h e Hu ang y ang s h a n b o d y 注 S r - N d 同位素组成在加拿大纽芬兰纪念大学用 M A T 2 6 2固体质谱仪测定； 计算 ， s r 所用的 R b ／ 硒 S r 是根据表 3 中样品的 R b 、 s r 含 量和本表中的。 S r ／ 8 6 S r 计算的； D M 为亏损地幔两阶段 N d 模式年龄， 计算公式为 D M1 ／ k I n l 1 [ 。 躬N d ／ “ N d k 一 4 7 S m ／ 4 4 N d s a m p le - S m ／ 4 4 N d c c e 一 1 一 N d ／ 4 4 N d D M] ／ [ 4 7 S m ／ 4 4 N d c c 一 H S m ／ 4 4 N d D M] } ， 其中 ”S m／ N d 0 ． 1 1 8 0 ， S m ／ N d D M 0 ． 2 1 3 6 ， ‘ 躬 N d ／ N d D M 0 ． 5 1 3 1 5 1 ， t 表示花岗岩的侵位年龄． 4 岩石成因讨论 T u rne r 等 和 H a n等 用幔 源基 性岩浆高 度分异的模式分别解释澳大利亚南部和新疆北部 高 t 值低 ， s r 值 A型花岗岩的岩石成因。同 位素特征显示 ， 本 区碱性 花 岗岩 的 t 5 ． 9～ 6 ． 5 ， 远高于澳大利亚南部 A型花岗岩 的 d ￡ 值 2 ． 0～3 ． 0 ， 这 能否说明本 区碱性花 岗岩也来源于亏损地幔源岩浆的高度分异以下 一 些地质事实排除了该可能性 ① 如果碱性花 岗 岩是幔源基性岩浆直接 的分异产物， 花岗岩 的周 围应有大量基性岩、 闪长岩 出露 ， 但本区很少发现 这类岩石 ， 当然也不排除有基性岩浆底侵 的可能 性。事实上 ， 多位地质学 家早 已注意到 ， 与 A型 花 岗岩时空关系密切的基性岩、 中性岩往往缺乏， 因此他 们 都 比较 反对 幔 源 岩浆 分异 的成 因模 式 圳； ②蛛网图中 该图省略 N b 表现为明显 亏损无法用幔源岩浆分异结晶的模式来得到合理 解释 ； ③花岗岩构造判别图 图6 显示， 碱性花 岗岩为后碰撞花 岗岩 ， 在成因类型上属 A 2型。 E b y 研究认 为 A 2型来源于大陆地壳或板下地 壳， 且与陆． 陆碰撞或岛弧岩浆作用有关； ④碱性 花岗岩不同样品的两阶段模式年龄值 。 非常 接近 ， 且模式年龄 明显 比花岗岩的侵位 年龄老。 可见， 碱性花岗岩更可能是亏损地幔来的物质在 地壳演化一段时间后即年轻地壳的熔融产物 ， 而 不是幔源岩浆直接高度分异形成 的。 尽管多数人都赞 同 A型花 岗岩地 壳源 区深 熔作用的成 因模式 ， 但对地壳源 区的深度和岩性 以及深熔作用的热量来源等问题 的认识存在 巨大 分歧。为此， 众多地质学家从实验岩石学的角度， 通过对 比不同地壳源区和不同温压条件 的熔融产 物与实际 A型花岗岩的化学成分 ， 提 出了几种能 够很好解释 A型花岗岩的野外产状 和地球化学 特征的地壳源区岩石， 下面笔者依次阐述这些源 区对本区碱性花岗岩的可能性 1 C o l l i n s 等 和 C l e m e n s 等 认 为 A型花 岗岩来源于已亏损 I 型花 岗质熔体的麻粒岩相残 留岩 ， 这种成岩模式很好地解释了 A型花 岗岩比 I 型花岗岩贫水且形成更 晚的特征 。但实验证 明 维普资讯 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 第 2期 苏玉平等 新疆东准噶尔黄羊山碱性花岗岩体的锆石 U - P b年龄和岩石成因 1 2 3 1 0 000 l 000 0 暑 1 O 0 j 0 l 0 l 00 l 000 l 00 00 Y Nb ／ 1 0 -6 Y s y n ． C OL G ．同碰撞型p o s t - CO L G ．后碰撞型 V AG ．火山弧型 WP G ．板块 内部型O R G ．洋 中脊型 图 6 R b ． YN b 据 P e a r c e 及 N b ． Y C e 判别 图 据 E b y F i g ． 6 ．R b V S ．YN b a f t e r P e a r c e a n d N b ． Y C e af t e r E b y d i s c r i mi n a n t d i a g r a m s ． 残留岩 比早期 I 型花岗岩 的初始源岩更富集 C a 、 A l 、 Mg而亏损 K、 S i 及不相容元素 ， 这样的残 留 岩作为源岩很难产生本 区高硅富碱 的 A型花 岗 质熔体。另一方 面， 普通地壳岩石 的部分熔 融会 产生富含角闪石 、 单斜辉石、 石榴石而不是富碱性 长石 、 石英 的残留岩 ， 这些残留岩的再次熔融不可 能形成高硅 的花岗质熔体 。此外 ， A型花岗岩 可以含有少量水 4 ． 5 ％ ～6 ． 5 ％ “ 。 ， 可见 A型 花岗岩可以来源于不亏损熔体的地壳岩石 。 2 C r e a s e r 等 和 P a t i n o D o u c e _ 2 认 为 I 型 英云闪长质一 花 岗闪长质岩石部分熔融可 以形成 A型花岗质熔体 ， 但这种成 因模式依然解释不 了 本区碱性花岗岩独特 的地质地球化学特征 ， 主要 理由有 ① 图 7显示花 岗闪长岩熔融产物 的主量 元素特征与本区碱性花岗岩的主量元素特征有一 定差距 ； ②本区碱 性花岗岩与 I 型花 岗闪长岩形 成时代接近 ， 侵位于同样 的构造环境 ， 且古老 I 型 花岗岩 的熔融又不可能满足碱性花岗岩高 t 值的同位素特征。 3 R a j e s h 和 F r o s t 等 认为 A型花岗岩 往往与斜长岩一 紫苏花 岗岩共生 ， 且 它们 的岩石成 因有密切联系 ， 如 A型花岗岩来源于下地壳紫苏 花岗质岩石 的部分熔融或斜长岩形成后残余 闪长 质岩浆的分异。这些源岩很容易排 除， 尽管紫苏 花岗岩熔融产物 的主量元素特征与本区碱性花岗 岩接近 图 7 ， 因为本区没有发现斜 长岩一 紫苏花 岗岩类岩石 。 结合以上讨论 ， 笔者认为本区碱性 花岗岩最 可能来源于花岗闪长质初始岩浆 的分异结 晶。单 纯的岩浆部分熔融作用过程不可能解释碱性花岗 岩 的地球化学特征。碱性花岗岩在微量元素特征 上亏损 B a 、 S r 、 E u等元素， 反映了岩浆演化过程中 斜长石和钾长石的分离结 晶， 斜长石 的分异也导 致熔体 具 有 高 的 1 0 0 0 0G a ／ A 1 值 ； 主量 元 素 F e O 、 MB O及微量元素 C o 、 C r 等含量较低 ， 反映 了铁镁矿物如角闪石、 黑云母 的分离结 晶。随着 S i O 的递增 ， 很多主量元素含量 如 A 1 O “N a O 等 及 N K ／ A、 1 0 0 0 0G a ／ A 1 、 K ／ R b等 比值都表现 出了明显有规律 的线性变化趋势 ， 表明分离结晶 花岗闪长岩和英云闪长岩的熔 融实验数 据来 自P a t i n o D o u c e 【 】 ； 紫苏花岗岩 的熔融 实验数 据来 自 B e a r d等【 】 ； 玄武岩 或玄武质安山岩 的熔融实验 数据来 自 B e a r d和 L o f g r e n [ ∞ 】 ； 图中实线表示本区碱性花岗岩的投图区域 ， 虚线表示巴勒 巴朵依岩体 以北 的花 岗闪长 岩 的投图 区域 ， 花岗 闪长岩 的 主量 元素数据据唐红峰 数据未正式发表 图 7 不 同地壳源 区岩 石部 分熔 融的实验产物和 本区碱性花岗岩和花岗闪长岩的A F M图解 Fi g ． 7． AF M pl o t o f t h e a l ka l i n e g r a n i t e s a n d g r a n o d i o r - i t es i n t hi s s t u dy ． Ex p erime nt a l p r o d u c t s d eriv e d b y p a r t i a l me l t i n g f r o m s e v e r al c r u s t al r o c k s a r e als o s h o w n f o r c o mp a r i s o n ． 维普资讯 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 h t t p //w w w .l w 23.c o m 论文网 论文大全 1 2 4 矿物学报 2 0 0 8焦 作用是碱性花岗岩形成过程的主导成岩作用 。在 8 ￡ 一 N d图 图 8 中， 碱性花岗岩具有 比花岗闪 长岩更高的 N d 含量和一致的N d同位素特征， 与 花岗闪长质岩浆分异结晶形成碱性花岗岩的成岩 模式相符 。现在的问题是， 花岗闪长质初始岩浆 是哪种地壳源区岩石部分熔融的产物图 7显示 玄武岩及玄武质安山岩 9 0 0～ 1 0 0 0 o C的熔融产物 与本区花岗闪长岩的化学成分接近， R a p p和 Wa t s o n 的实验研究也表明玄武质岩石通过脱水熔 融可以产生中酸性 的熔体 ， 可见初始岩浆可能来 源予下地壳玄武质一 安 山质岩石。结合碱性花 岗 岩高 ￡ 值的同位素特征， 这些岩石最可能是 晚古生代俯冲一 增生过程中被埋深到下地壳的玄 武质洋壳物质 。众多研究结果显示 H J ， 准噶 尔盆地很可能不具有前寒武纪古老陆壳基底 ， 而 可能是以早古生代期间形成 的洋壳和岛弧建造组 成的年轻地壳为主。 唐红峰等 得到卡拉麦里斜长花岗岩的 t 3 0 5 ia 为 9 ． 5 ， 该值代表 了卡拉麦里地 区 亏损地幔和洋壳的 N d同位素特征。本区黄羊 山 碱性花岗岩的 N d ￡ 5 ． 9～ 6 ． 5 ， 苏吉泉铝 质 A型花岗岩的 N d t 5 ． 9～6 ． 3 ， 均 比洋壳物质低 3～ 4个 单位 ， 因此源区物质中可 能有少量大洋沉积物或其析出流体的参与。这些 大洋沉积物表现为高 N d含量 一般为 3 0 X 1 0 ～ 5 0 1 0 低 6 N d t 值 的特征 。 ， 从图 8中可 以看出， 源区中少量大洋沉积物 的加入对熔融产 物的 N d含量影响不大 ， 但会使其 M t 值 明显 降低。同时， 大洋沉积物析出流体对玄武质洋壳 物质的交代作用 ， 使其部分熔融和分异结晶形成 的酸性岩浆富集 K、 uL E等不相容元素。随着岩 浆分异作用的加强 ， 熔体 中的碱、 F含量增大 引， 高场强元素与 F形成络合物在岩浆 中迁移 ， 而不 会以独立 的矿物相结晶析出， 造成 A型花岗质熔 体高场强元素的富集。 0 1 5 3 0 4 5 6 O N 1 O _ 6 两端元混合模式 中的洋壳以卡拉麦里大 洋斜长花 岗岩 为代 表 据唐红峰等[ 。 ] ， 其 s N d t 3 0 5 M a 9 ． 5 ， N d 8 ． 9 51 0 ， 另一端 元采用 大 西洋 的大洋 沉 积物 据 Wh i t e 等[ ] ， 3 2件样品平均 的 N d t - 9 ． 2 ， N d3 3 ． 31 0 ； 花岗闪长岩 的 N d t 值和 N d含量据唐红峰未发表数据 ； 苏 吉泉铝质 A型花岗岩的数据来自 苏玉平等[ ] 图 8 8 N d t - N d关系 图 F i g ． 8 ．8 N d t re “S ．N d d i a g r a m ． 5 结论 1 2件碱性花岗岩样品的锆石撕P b ／ 瑚u加 权平均年龄 分别 为 3 0 22 Ma和 3 1 04 Ma ， 反映黄羊山碱f 生 花岗岩体的年龄约为 3 0 5 M a 。 2 黄羊 山碱性花 岗岩富含碱性 暗色矿物 ， 具低铝、 富碱 、 贫钙镁、 低铁的主量元素特征 ， 其微 量元素上明显 富集 R b 、 T h等大离 子亲石元素及 z r 、 H f 等高场强元素而强烈亏损元素 B a 、 S r 、 E u ， 在相关判别图上全部落入 A型花 岗岩 区。因此 ， 黄羊山岩体是典型的 A型花岗岩体。 3 形成黄羊 山碱性花 岗岩的岩浆很可能来 源于花岗闪长质岩浆 的分异结晶作用 ， 而花 岗闪 长质岩浆则主要是玄武质洋壳和少量大洋沉积物 约 5 ％ 部分熔融的产物。 参考文献 [ 1 ] L o i s e l l e M C ， Wo n e s D C h a r a c t e r i s t i c s a n d o r i g i n o f ano r o g e n i c g r a n i t e s [ J ] ．G e o l o g i c a l S o c i e t y ofA m e r i c a ， 1 9 7 9 ， 1 1 4 6 8 ． [ 2 ] W h al e n J B ， C u r r i e K L ， C h a p p e l l B W． A - t y p e g r a n it e s g e o c h e m i c a l c h a r a c t e r is ti c s ， d i s c ri m i n a t i o n a n d o e t r o g e n e s i s [ J ] ．C o n t r i b M i n e r a l P e t r o l ，1 9 8 7，9 54 0 7 - 41 9 ． [ 3 ] C o l l i n s W J ， B e a m s S D ， Wh i t e A J R ， C h a p p e l l BW． N a tu r e and O r i g i n o f A - 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