中天山干沟一带花岗质岩类SHRIMP石玉若2006.pdf

论 文 第 51 卷 第 22 期 2006 年 11 月 2665 中天山干沟一带花岗质岩类 SHRIMP 年代学及其 构造意义 石玉若 ① 刘敦一① 张 旗② 简 平① 张福勤② 苗来成② ① 中国地质科学院地质研究所, 北京离子探针中心, 北京 100037; ② 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029. E-mail shiyuruo 摘要 新疆地区广泛分布花岗质岩类, 中天山干沟一带的花岗质岩类主要分为两类 强烈变形的眼球 状花岗岩和无明显变形的细粒花岗岩. 干沟眼球状花岗岩变形强烈, 属高钾钙碱性系列, 具有较高的 K2O, Rb, Y 和 Th 含量, 而 Sr 的含量低, Sr/Y 值低; 大离子亲石元素如 Ba, Rb, K 和 Th相对于高场强元 素如Zr, Y和Nb的含量高. 细粒花岗岩变形不明显, 属于钙碱性系列, 具高Sr, 低Y, 亏损HREE等与 埃达克岩相类似的地球化学特征, 但其Na2O/K2O值2为1.761.91, 具较高的ISr值0.70689 0.70981, εNdt为−2.4 −5.3. 对这些花岗质岩类中的锆石进行了精确的 SHRIMP 定年研究, 眼球状花岗岩的侵位 年龄为 428 Ma 左右, 细粒花岗岩的形成年龄为 361368 Ma; 并进一步探讨了米什沟-干沟洋盆的闭合时 限以及中天山造山带的后期演化问题. 关键词 SHRIMP 年代学 花岗质岩 干沟 新疆 天山古生代洋盆闭合的时限问题一直存有争议 [115], Windley等[1]、 Allen等[5]、 Xiao等[11]、 王强等[15] 认为北天山洋在石炭末-早二叠闭合, 而肖序常等 [3]、 夏林圻等 [9]、 Xia等[10]则认为石炭纪时是后碰撞阶段. 新疆托克逊县米什沟一带奥陶纪蛇绿岩和志留纪沉 积的发现 [16], 以及干沟一带蛇绿混杂岩和志留纪前 陆盆地的发现 [17,18], 为中天山北缘早古生代大洋盆 地的存在和随后的弧-陆碰撞造山作用及其上限提供 了地质依据. 中天山地区下石炭统马鞍桥组沉积-火 山岩系构造性质的确定 [9,10,19], 为天山古生代洋盆的 闭合时限提供了地质依据 [9,19]. 除了蛇绿混杂岩、沉 积-火山岩之外, 干沟地区还存在大量花岗质侵入体. 这些花岗岩以前大多被认为形成于华力西期 [20], 属 晚古生代的岛弧环境 [5,11], 但是一直没有精确的年代 学制约 [21,22]. 本文通过对干沟地区花岗岩侵入体进 行地球化学和SHRIMP年代学研究, 试图从花岗岩方 面为天山古生代构造演化提供精确的年代学依据. 1 地质背景和样品描述 研究区位于新疆托克逊县干沟一带图 1, 干沟 蛇绿混杂岩带沿中天山北缘断裂 [5,11,13]大致呈东西向 分布 [17], 其向西可能与米什沟蛇绿岩相连[16,17], 该 带的南侧为干沟志留纪的前陆盆地 [17]. 干沟眼球状 花岗岩也沿中天山北缘断裂分布, 与干沟蛇绿混杂 岩为同一展布方向, 与该区志留系地层呈侵入接触 [20]. 干沟细粒花岗岩位于蛇绿混杂岩带的南侧, 分布 广泛, 在本区内侵入的最新地层为上泥盆统哈孜尔 布拉克组, 而被下石炭统马鞍桥组沉积覆盖 [20]. 这 些花岗岩以前大多被认为形成于华力西期 [20]. 本次研究共分析了5件样品, 样品特征描述见表1. 2 岩石样品地球化学特征 岩石样品的主量元素、 微量元素分别在西北大学 大陆动力学开放实验室用 XRF 法及 ICP-MS 法分析, 分析结果列于表 2. Rb-Sr 和 Sm-Nd 同位素分析在中 国地质科学院地质研究所同位素实验室完成, 分析 结果列于表 3. 干沟眼球状花岗岩变形强烈, 样品XGG1 在Si-K 图中属于高钾钙碱性系列见图 2, 具有较高的K2O, Rb, Y和Th含量, 而Sr的含量低, Sr/Y值低; 大离子亲 石元素如Ba, Rb, K和Th相对于高场强元素如Zr, Y 和Nb的含量高见图 4. 细粒花岗岩变形不明显, 样 品XGG2, XGG3 和XGG5 具有相似的地球化学性质 属于钙碱性系列图 2、比样品XGG1 亏损重稀土见 图 3, 4. 样品XGG2, XGG3 和XGG5 具有与埃达克岩 相类似的地球化学特征 [23] SiO 2含量≥56, Al2O3含 量均大于 15样品XGG3的Al2O3含量为 14.81, 也 与 15接近, MgO 3, 富Sr, 贫Y, 亏损 H R E E , 在 S r / Y - Y 图 中 , 落 入 典 型 第 51 卷 第 22 期 2006 年 11 月 论 文 2666 图 1 新疆托克逊县干沟一带地质略图 a 据文献 [1]改绘; b据文献 [20]改绘 表 1 岩石样品特征描述 样号 采样位置 岩石名称 矿物组合 副矿物 年龄/Ma 化学类型 XGG1 N4231′20.5″ E8831′34.2″ 眼球状 花岗岩 斜长石40、钾长石25、 石英20、黑云母15、少量角闪石 锆石、磷灰石、 榍石 42810 高钾钙碱性 XGG2 沿途, 与 XGG1 呈侵入接触中-细粒 花岗岩 斜长石60、石英30、 黑云母10 锆石、磷灰石 36810 钙碱性 XGG3 沿途, 与 XGG1 呈侵入接触细粒斑状花岗岩 斜长石60、石英30、 微斜长石10、少量暗色矿物 锆石、磷灰石 36111 钙碱性 XGG5 沿途, 与 XGG1 呈侵入接触细粒 花岗岩 斜长石55、石英25、 黑云母15、微斜长石5 锆石、磷灰石 − 钙碱性 XGG8 N4229′21.4″ E8831′42.6″ 细粒 花岗岩 斜长石65、石英20、 黑云母15 锆石、磷灰石 3689 − 图 2 新疆干沟花岗岩 SiO2-K2O 图 图 3 新疆干沟花岗岩稀土元素配分模式图 标准化数据引自文献 [24] 论 文 第 51 卷 第 22 期 2006 年 11 月 2667 表 2 新疆干沟花岗岩的主元素氧化物、微量元素 及稀土元素分析结果 a 样号 XGG1 XGG2 XGG3 XGG5 岩性 眼球状 花岗岩 中-细粒 花岗岩 细粒斑状花 岗岩 细粒 花岗岩 SiO2 64.86 63.05 71.59 60.74 TiO2 0.83 0.53 0.27 0.66 Al2O3 14.69 16.78 14.81 16.43 TFe2O3 6.67 4.84 2.75 5.40 FeO 2.88 3.15 1.52 2.78 MnO 0.09 0.06 0.04 0.07 MgO 1.67 2.23 0.57 2.58 CaO 3.19 3.88 2.41 5.32 Na2O 3.32 3.75 4.06 3.93 K2O 3.15 2.09 2.31 2.06 P2O5 0.29 0.17 0.11 0.17 烧失量 1.06 2.74 1.03 2.48 总量 99.82 100.12 99.95 99.84 Na2O/K2O 1.05 1.79 1.76 1.91 Cs 7.58 1.86 1.27 0.90 Rb 107.9 89.5 66.9 63.1 Sr 234 605 361 608 Ba 976 596 940 526 Nb 23.0 7.2 11.7 6.7 Ta 1.43 0.38 0.67 0.57 Th 14.06 2.66 8.49 8.55 U 2.20 0.57 0.89 1.77 Zr 348 139 168 106 Hf 8.70 3.31 4.54 3.15 Y 49.5 9.3 13.6 16.5 Sc 17.4 6.4 4.4 12.5 V 69 82 15 107 Cr 33 27 5 21 Co 12.0 11.3 2.9 16.4 Ni 20.1 14.3 2.5 15.3 Cu 22.6 22.9 8.0 19.6 Zn 90.2 65.2 60.2 61.0 Ga 21.5 19.8 19.7 19.1 Ge 1.73 1.06 1.04 1.45 Sr/Y 4.7 65.1 26.5 36.8 La 50.20 10.80 33.70 25.30 Ce 97.70 21.00 66.50 53.10 Pr 11.70 2.48 7.36 5.79 Nd 49.00 10.32 28.64 23.30 Sm 10.10 2.18 5.35 4.28 Eu 2.46 0.96 1.24 1.14 Gd 9.94 2.04 4.72 3.97 Tb 1.52 0.28 0.61 0.52 Dy 8.60 1.49 2.84 2.69 Ho 1.72 0.29 0.45 0.51 Er 4.51 0.78 1.04 1.35 Tm 0.65 0.11 0.12 0.19 Yb 4.39 0.75 0.85 1.30 Lu 0.68 0.12 0.11 0.20 ΣREE 253.14 53.65 153.54 123.60 La/YbN 7.7 9.7 26.6 13.1 a 全岩化学元素含量由西北大学大陆动力学开放实验室测试. 主量元素含量用XRF法分析, 单位为; 微量元素及稀土元素ICP-MS 法分析, 单位为μg/g. 分析流程及测试精度见文献 [25] 图 4 新疆干沟花岗岩微量元素蛛网图 标准化数据引自文献 [26] 埃达克岩区域图 5. 但其Na2O/K2O2为 1.761.91, 具较高的ISr值0.706890.70981, εNdt为−2.4 −5.3, 且具有较大的TDM12131496 Ma. 这些特征与增厚 下地壳熔融机制下形成的埃达克质岩相类似 [27,28]. 图 5 新疆干沟花岗岩 Sr/Y-Y 图 据文献 [29]改绘 3 SHRIMP U-Pb 年龄 3.1 分析方法 用约 5 kg 岩石大样, 清洗干净后, 按照岩石中锆 石的粒度, 将样品粉碎至相应大小, 然后反复手工淘 洗, 以富集重矿物组分中的锆石, 接着进行电磁选分 离, 最后把样品分成不同磁性组分. 被挑选用于分析 的锆石组分再经双目镜下检查, 进行矿物性分离并 除去其他残留矿物. 第 51 卷 第 22 期 2006 年 11 月 论 文 2668 表 3 新疆干沟花岗岩的 Rb-Sr 和 Sm-Nd 同位素分析结果 a 样号 年龄/Ma Rb /μgg−1 Sr /μgg−1 87Rb/86Sr 87Sr/86Sr 2σISr Sm /μgg−1 Nd /μgg−1 147Sm/144Nd143Nd/144Nd 2σ TDM/MaεNdt XGG1 428 89.90 198.7 1.310 0.715184 110.7072210.01248.530.1248 0.512357 11 1358-1.6 XGG2 368 70.45 499.6 0.4081 0.710200 140.708072.0459.9010.1249 0.512277 11 1496-3.7 XGG3 361 58.50 322.3 0.5254 0.712502 120.709815.23330.150.1050 0.512152 10 1397-5.3 XGG5 360 38.52 482.5 0.2310 0.708075 140.706894.17923.390.1081 0.512309 8 1213-2.4 a Rb-Sr和Sm-Nd同位素分析由中国地质科学院地质研究所同位素实验室完成; 分析流程及测试精度见文献 [30] 将锆石与数粒标准锆石 TEM 置于环氧树脂中, 然后磨至约一半, 使锆石内部暴露, 用于反射光、透 射 光 照 相 及 拍 摄 锆 石 阴 极 发 光 图 像 和 随 后 的 SHRIMP U-Pb 分析. 阴极发光图像在中国地质科学 院矿产资源研究所电子探针研究室完成. 锆石SHRIMP U-Pb分析在北京离子探针中心的 SHRIMPⅡ上完成, 详细分析流程和原理参考文献 [3134]. 测定时仪器质量分辨率约为 50001峰高. 一次离子流O2 −强度一般为 46 nA, 一次离子流束斑 直径为 2530 μm. 样品点清洗时间一般为 120180 s即 23 min. 每个数据点测定由 5 次扫描构成. 测 定质量峰为 90Zr 2 16O, 204Pb, 背景值, 206Pb, 207Pb, 208Pb, 238U, 232Th16O, 238U16O. 应 用 标 准 锆 石 TEMORA417Ma进行元素间的分馏校正, Pb/U校正 公式采用 206Pb/238U AUO/U2[35]. 应用另一标 准锆石SL13年龄为 572 Ma, U含量为 238 μg/g标定 所测锆石的U, Th和Pb含量. 数据处理采用澳大利亚 国立大学PRAWN程序 [36]. 普通铅根据实测204Pb校 正. 单个数据点的误差均为 1σ. 采用 206Pb/238U年龄 的加权平均年龄值, 其误差为 2σ. 3.2 分析结果 ⅰ 眼球状花岗岩XGG1. 该岩石样品中的锆 石大都呈短柱-长柱状, 半透明、黄褐色, 从锆石的阴 极发光CL图像中可看到其发育清楚的韵律环带结 构. 该岩石样品的锆石 SHRIMP U-Pb 分析列于表 4 中, 除分析点 5.1398 Ma, 11.1463 Ma外, 12 个分析 点给出的 206Pb/238U 年龄集中于 414441 Ma 的范围 内. 在一致曲线图中, 数据点集中分布于一致曲线上 或其附近图 6a, 206Pb/238U 加权平均年龄为428 10 Ma [n 12, Chi squareχ2 0.1732]. 该年龄被解 释为眼球状花岗岩的侵位年龄. ⅱ 中-细粒花岗岩XGG2. 其中锆石大都呈 长柱状或短柱状, 半透明、淡黄色. 锆石的阴极发光 CL图像具有清楚的韵律环带结构, 有些锆石可见 残留核结构. 该岩石的 12 颗锆石的 SHRIMP U-Pb 分 析列于表 4 中, 除分析点 1.1404 Ma, 5.1207Pb/206Pb 年龄为 1821 Ma外, 10 个分析点给出的 206Pb/238U 年 龄为 347387 Ma. 在一致曲线图中, 数据点成群分 布于一致曲线上或其附近图 6b, 206Pb/238U 年龄的 加权平均值为36810 Ma n 10, Chi square 0.5055. 结合被测锆石的 CL 图像, 我们将该加权平均年 龄解释为该细粒花岗岩的侵位年龄, 而将给出较老 年龄的两颗锆石1.1 和 5.1解释为残留或捕获锆石, 暗示了该地区古老再循环地壳物质的存在. ⅲ 细粒斑状花岗岩XGG3. 该花岗岩中的 锆石大都呈长柱状, 半透明、黄褐色. 锆石的阴极发 光图像可见清楚的韵律环带结构. 其 10 颗锆石的 SHRIMP U-Pb分析列于表4中, 除分析点1.1 给出较 小的年龄334 Ma外, 其余 9 个分析点给出的年龄集 中在 352381 Ma 的范围内, 在一致曲线图中, 数据 点成群分布于一致曲线上图 6c, 其 206Pb/238U 年龄 的加权平均值为36111 Man 9, Chi square 0.3221. 同样, 该年龄被解释为该细粒斑状花岗岩体 的侵位年龄. ⅳ 细粒花岗岩XGG8. 该花岗岩中锆石大 都呈短柱状, 半透明、淡黄色. 锆石的阴极发光图像 具有清楚的韵律环带结构. 该岩石的 14 颗锆石的 SHRIMP U-Pb 分析列于表 4 中, 在一致曲线图中, 数 据点成群分布于一致曲线上图 6d, 206Pb/238U 年龄 的加权平均值为3689 Man 14, Chi square 0.3807, 代表该细粒花岗岩的侵位年龄. 4 讨论 天山古生代洋盆的闭合时限问题是中外学者们 争论的焦点之一 [115], 近年来, 该区早古生代的构造 演化被越来越多的学者所重视 [810,17,18,37,38]. 前人研 究表明, 干沟蛇绿混杂岩可能属岛弧型蛇绿岩, 其向 西可能与米什沟蛇绿岩带相连 [17,18]. 在中天山中段 论 文 第 51 卷 第 22 期 2006 年 11 月 2669 表 4 干沟花岗质岩石的锆石 SHRIMP U-Pb 同位素分析结果a 点号 U /μgg−1 Th /μgg−1 Th/U Pb* /μgg−1 206Pb c / 206Pb /238U 1σ 207Pb /235U 1σ 207Pb /206Pb 1σ 年龄/Ma 206Pb/238U 1σ 年龄/Ma 207Pb /235U 1σ 年龄/Ma 207Pb /206Pb 1σ XGG1 1.1 114 75 0.66 9 0.01 0.0688 0.00250.5980.0430.06300.0036429 15 476 28 709 128 2.1 313 153 0.49 22 − 0.0663 0.00270.5290.0370.05790.0030414 17 431 25 524 118 3.1 348 204 0.59 25 − 0.0685 0.00420.5150.0410.05460.0024427 25 422 28 394 100 4.1 192 108 0.56 14 0.01 0.0688 0.00360.5490.0570.05790.0049429 22 444 38 526 195 5.1 138 103 0.75 10 − 0.0636 0.00410.5850.0540.06670.0039398 25 468 35 828 126 6.1 95 52 0.54 7 0.02 0.0699 0.00310.4800.0960.04980.0094435 19 398 68 188 389 6.2 289 151 0.52 21 − 0.0691 0.00320.5110.0320.05370.0020430 20 419 22 359 85 7.1 228 153 0.67 17 0.01 0.0691 0.00400.5010.0420.05270.0029430 24 413 29 314 128 8.1 354 154 0.43 24 − 0.0667 0.00470.5050.0410.05500.0017416 29 415 28 411 71 9.1 310 104 0.33 21 − 0.0687 0.00340.5590.0350.05900.0018428 21 451 23 567 69 10.1 240 91 0.38 17 − 0.0709 0.00290.5360.0380.05480.0029441 17 435 25 404 121 11.1 152 91 0.60 12 0.02 0.0744 0.00300.4710.0620.04590.0055463 18 392 43 0 0 12.1 191 101 0.53 14 − 0.0674 0.00270.5420.0350.05830.0027420 16 439 23 541 103 13.1 321 231 0.72 24 − 0.0683 0.00320.5440.0320.05780.0017426 19 441 21 522 67 XGG2 1.1 491 317 0.64 34 − 0.0647 0.00280.4810.0260.05390.0015404 17 399 18 368 63 2.1 269 196 0.73 17 0.01 0.0564 0.00280.4170.0350.05360.0033354 17 354 25 356 146 3.1 315 180 0.57 19 0.01 0.0581 0.00340.3960.0310.04950.0022364 21 339 23 169 107 4.1 220 198 0.90 15 − 0.0587 0.00230.4440.0320.05480.0031368 14 373 23 405 132 5.1 304 107 0.35 65 − 0.2066 0.00963.1700.1540.11130.00111211 52 1450 38 1821 18 6.1 182 112 0.62 12 − 0.0609 0.00320.5010.0360.05960.0026381 20 412 25 591 96 7.1 179 84 0.47 11 0.01 0.0611 0.00240.4700.0410.05570.0041382 15 391 29 442 171 8.1 268 183 0.68 18 − 0.0603 0.00230.4710.0290.05660.0025377 14 392 21 476 102 9.1 324 206 0.63 20 − 0.0577 0.00310.4390.0290.05520.0018361 19 369 21 420 73 10.1 615 368 0.60 39 − 0.0588 0.00270.4420.0250.05460.0014368 17 372 18 395 60 11.1 165 107 0.65 10 0.03 0.0554 0.00260.5050.0780.06610.0093347 16 415 54 811 327 12.1 221 139 0.63 15 − 0.0618 0.00700.4920.0600.05770.0019387 43 406 42 519 73 XGG3 1.1 229 76 0.33 12 0.01 0.0532 0.00310.3900.0350.05320.0032334 19 334 26 335 141 2.1 117 67 0.58 8 0.01 0.0608 0.00310.4800.0470.05730.0045381 19 398 33 501 181 3.1 122 60 0.49 7 − 0.0580 0.00320.5090.0390.06370.0031363 19 418 27 731 105 4.1 59 48 0.81 4 0.03 0.0591 0.00270.4040.0830.04960.0097370 16 345 62 176 401 5.1 170 53 0.31 10 0.01 0.0567 0.00290.4240.0460.05420.0048355 18 359 33 380 211 6.1 182 80 0.44 11 0.01 0.0592 0.00330.4310.0480.05270.0048371 20 364 35 318 221 7.1 93 52 0.56 6 − 0.0561 0.00240.5020.0480.06500.0052352 14 413 33 774 178 8.1 129 85 0.66 8 0.01 0.0568 0.00230.4710.0440.06020.0048356 14 392 31 609 182 9.1 171 46 0.27 9 0.01 0.0563 0.00270.4530.0360.05840.0033353 17 379 25 544 129 10.1 96 43 0.45 6 − 0.0580 0.00330.5040.0570.06310.0057363 20 414 39 711 204 XGG8 1.1 99 78 0.79 6 0.02 0.0569 0.00260.4420.0850.05630.0102357 16 372 62 464 457 2.1 121 98 0.81 8 0.02 0.0613 0.00280.4590.0920.05430.0103384 17 383 66 382 382 3.1 181 111 0.61 11 0.01 0.0593 0.00250.4000.0350.04890.0035371 15 342 26 144 159 4.1 202 130 0.64 13 0.01 0.0602 0.00250.4350.0410.05240.0042377 15 367 29 303 192 5.1 146 120 0.82 10 0.01 0.0586 0.00280.4920.0470.06080.0047367 17 406 32 633 174 6.1 138 96 0.69 8 0.01 0.056 0.00290.4040.0500.05230.0055351 18 345 37 300 260 7.1 129 110 0.86 9 0.02 0.0584 0.00320.4930.0820.06130.0092366 19 407 57 649 362 8.1 178 139 0.78 12 0.01 0.0592 0.00320.5400.0510.06620.0047371 20 439 34 811 154 9.1 368 343 0.93 26 − 0.0604 0.00230.4500.0320.05400.0030378 14 377 23 372 130 10.1 210 133 0.63 14 − 0.0599 0.00270.4730.0310.05720.0025375 16 393 22 499 98 11.1 128 71 0.55 8 0.02 0.0585 0.00250.4450.0700.05520.0081367 15 374 50 421 364 12.1 261 199 0.76 17 0.01 0.0587 0.00240.4660.0370.05760.0036368 15 389 26 514 143 13.1 165 100 0.61 10 0.01 0.0558 0.00230.5000.0470.06450.0051350 14 412 32 773 174 14.1 136 91 0.67 9 0.02 0.0596 0.00310.4870.0720.05930.0079373 19 403 51 577 320 a 206Pbc指普通铅中的 206Pb 占全铅206Pb 的百分数; Pb*指放射性成因铅; 为计算时除外的点 第 51 卷 第 22 期 2006 年 11 月 论 文 2670 图 6 干沟花岗质岩石的锆石 SHRIMP U-Pb 一致曲线图 北缘托克逊县的米什沟地区, 发现了早志留世的笔 石化石 [4,39], 米什沟-干沟一线的蛇绿混杂岩体向东 可追索到阿夏布拉克南 [4,40], 向西可能与西准噶尔唐 巴勒蛇绿岩相连 [4,18]. 而唐巴勒蛇绿岩内与辉长岩伴 生的浅色辉长岩或斜长花岗岩的榍石及斜长石铅-铅 同位素年龄为50820 Ma[2,41,42], 属寒武纪. 该米什沟-干沟洋为天山洋的一部分, 它将伊犁 地块与吐哈地块隔开. 冯益民等 [18]认为该洋盆闭合 的时间发生在 400 Ma之前, 比北侧的卡拉麦里洋盆 要早一些. 朱宝清等 [17]对干沟一带前陆盆地碎屑岩 中的陆源锆石年龄不小于 461 Ma及侵入该碎屑岩 的花岗闪长岩中的岩浆锆石386.14.1 Ma进行的 研究表明, 早古生代中天山北缘洋盆俯冲消减开始 于奥陶纪, 结束于386.14.1 Ma之前 [17]. 本次研究所分析的干沟眼球状花岗岩XGG1沿 中天山北缘断裂带分布, 具低Sr高Yb的地球化学特 征 [43], 但其变形强烈的岩相学特征, 高钾钙碱性的 地球化学特征, 以及与本区志留纪前陆盆地沉积 [17,18] 呈侵入接触 [20]的地质特征, 将其理解为与碰撞有关 的花岗岩则具有较高的可信度. 该花岗岩锆石 SHRIMP U-Pb年龄为42810 Ma, 此年龄被解释为 该花岗岩体的侵位时代, 与前人的资料 库米什片麻 状眼球状花岗岩Rb-Sr全岩等时线年龄451.718.7 Ma[3]大体相当, SHRIMP方法给出了相对精确的年龄, 该年龄为米什沟-干沟洋盆的最终闭合提供了精确的 年代学制约. 这与舒良树等 [44]提出的中天山北缘早 期的韧剪变形时代为中-晚志留世, 对应于早古生代 洋壳从北向南俯冲及稍后吐哈陆块朝中天山岛弧碰 撞事件的结论相一致. 本次研究所分析的干沟中-细粒花岗岩 3 个样品 XGG2, XGG3 和XGG8的侵位年龄分别为36810, 36111和3689 Ma, 在误差范围内是一致的, 表明该细粒花岗岩侵位于晚泥盆世晚期, 这与其侵 入上泥盆统哈孜尔布拉克组, 而被下石炭统马鞍桥 组沉积覆盖 [20]的地质现象相吻合. 该地区下石炭统 马鞍桥组为一套沉积火山岩系, 底部为巨砾岩、砾 论 文 第 51 卷 第 22 期 2006 年 11 月 2671 岩、砂砾岩和砂岩, 往上逐渐变为砂岩-粉砂岩-页岩 互层夹灰岩、基性火山熔岩和少量流纹岩, 具有完整 拉伸环境沉积充填序列, 可能是碰撞造山阶段中-晚 期后陆拉伸的地质记录, 标志着天山造山带在早石 炭世已处于陆内构造体制 [9,10,19]. 从有限的地球化学 分析结果看, 干沟中-细粒花岗岩样品XGG2, XGG3 和XGG8具有与埃达克岩或富钠花岗岩相类似的地 球化学特征如高铝和钠, 亏损重稀土和Y. 埃达克 岩最初是指由俯冲的年轻洋壳25 Ma在榴辉岩相 的条件下熔融形成的 [23], 增厚下地壳部分熔融 [24,4548]、拆沉的下地壳熔融[49]等机制也可形成埃达 克质岩类. 本次研究的样品具低Na2O/K2O值, 较高 ISr值0.706890.70981, 负εNdt值−2.4−5.3, 且较 大TDM值12131496 Ma的特征. 这些特征与增厚下 地壳熔融机制下形成的埃达克质岩相类似 [24], 另外, 基性岩浆的底垫作用也可能是其成因的一个重要途 径 [50,51]. 结合其上覆地层下石炭统马鞍桥组[20]的特 征 [9,10,19], 我们认为此次所采样品XGG2, XGG3 和 XGG5可能为碰撞造山阶段中-晚期增厚下地壳熔融 的产物. 但只是从花岗岩方面考虑, 并不能排除其他 成因的可能性. 本文的认识是在前人 [9,10,1719]对本区详细研究的 基础上, 结合本次研究精确的锆石SHRIMP U-Pb、地 球化学及同位素分析而得出的. 这些推测与徐学义 等 [52]提出的北天山晚古生代巴音沟蛇绿岩后碰撞裂 谷型洋盆并不矛盾, 其所谓“红海型”洋盆正是在早 期陆壳基础上开裂形成的. 天山北部石炭纪埃达克 岩-高镁安山岩-富Nb岛弧玄武质岩 [15,53]的形成则与 该晚古生代洋盆的俯冲有关. 5 结论 ⅰ 本区出露的眼球状花岗岩属高钾钙碱性系 列, 其地球化学特征与碰撞型花岗岩相类似; 该岩体 的锆石 SHRIMP U-Pb 年龄为42810 Ma, 此年龄 为米什沟-干沟洋盆的闭合时限提供了一定的年代学 依据. ⅱ 本区广泛分布的细粒花岗岩361368 Ma属 钙碱性系列, 其地球化学特征与埃达克岩相类似, 结 合其上覆地层下石炭统马鞍桥组的特征, 该岩体可能 为中天山造山带造山后增厚下地壳熔融的产物. 致谢 任纪舜院士、杨天南和李锦轶研究员给予了建设性 意见; 伍家善研究员在岩相学方面给予了帮助; 王强、李 献华和王涛研究员及其他两位匿名审稿人提出了宝贵建 议; 样品制备、SHRIMP 分析得到了北京离子探针中心张 玉海、 杨之青、 李柏和陶华等的帮助; Rb-Sr, Sm-Nd 同位素 分析得到了唐索寒、王进辉的帮助; 在此一并表示衷心感 谢. 本文受国家自然科学基金项目批准号 40234045, 40473030资助. 参 考 文 献 1 Windley B F, Allen M B, Zhang C, et al. Paleozoic accretion and Cenozoic redeation of the Chinese Tien Shan Range, central Asia. Geology, 1990, 18 128131[DOI] 2 肖序常, 汤耀庆, 李锦轶, 等. 古中亚复合巨型缝合带南缘构造 演化. 见 肖序常, 汤耀庆主编. 古中亚复合巨型缝合带南缘构 造演化. 北京 北京科学技术出版社, 1991. 129 3 肖序常, 汤耀庆, 冯益民, 等. 新疆北部及其邻区大地构造. 北 京 北京科学技术出版社, 1992 4 汤耀庆, 赵民. 中国天山板块构造演化. 见 肖序常, 汤耀庆主 编. 古中亚复合巨型缝合带南缘构造演化. 北京 北京科学技术 出版社, 1991. 109124 5 Allen M B, Windley B F, Zhang C. Palaeozoic collisional tectonics and magmatism of the Chinese Tien Shan, Central Asian. Tectono- physics, 1992, 220 89115[DOI] 6 Sengor A M C, Natalin B A, Burtman V S. Evolution of the Altaid tectonic collage and Paleozoic crustal growth in Eurasis. Nature, 1993, 364 299307[DOI] 7 Gao J, Li M S, Xiao X C, et al. Paleozoic tectonic evolution of the Tianshan Orogen, northwestern China. Tectonophysics, 1998, 287 213231[DOI] 8 Chen C M, Lu H F, Jia D, et al. Closing history of the southern Tianshan oceanic basin, western China an oblique collisional orogeny. Tectonophysics, 1999, 302 2340[DOI] 9 夏林圻, 张国伟, 夏祖春, 等. 天山古生代洋盆开启、闭合时限 的岩石学约束