《阿尔泰额尔齐斯带东段酸性岩墙群地球化学特征及其地质意义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《阿尔泰额尔齐斯带东段酸性岩墙群地球化学特征及其地质意义（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、书书书阿尔泰额尔齐斯带东段酸性岩墙群地球化学特征及其地质意义宫红良陈正乐胡远清李丽赖新荣马庆佑李玉英胡博张文贵 ， ， ， ， ， ， ， 中国地质科学院地质力学研究所，北京 湖北地矿局鄂东北地质大队，孝感 中国地质科学院地质研究所，北京 中国地质大学研究生院，北京 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 收稿， 改回 ， ， ， ， ， ， ， ， ， （ ） ： ， ， ， ， （ ） ， ， ， ， ， （ ） ， ， ， ， ， ， 摘要野外地质调查发现在阿尔泰南缘额尔齐斯构造带东段、 额尔齐斯活动断裂与富蕴 锡泊渡断裂之间发育了一套未变形的酸性岩墙群。岩墙群侵位于海西期片麻岩
2、化花岗岩和上石炭统深变质的额尔齐斯组岩层中， 薄片鉴定和岩石地球化学分析确定为具有细晶结构的流纹斑岩。岩石的 含量为 ， 含量为 ；大部分样品 ， 里特曼指数值为 之间， ， ， ， 具有准铝质弱过铝质、 低镁、 高钾钠、 低钙和锶、 高（ ） （ ） 特点， 具 型花岗岩类特点， 属于亚碱性脉岩。岩石轻稀土富集， 大离子亲石元素相对富集， 具有明显的中等负铕异常， 壳源特征明显。锆石 二次粒子微探针测年显示岩墙群形成于 。推断岩墙是阿尔泰海西期造山运动结束后， 在拉张构造环境下的地壳局部熔融产物。 （ ） 岩石学报国家重点基础研究发展规划“ ” 项目（ 编号： 和 ） 和国家自然科学基金项目
3、（ 编号： ） 资助。第一作者简介：宫红良，男， 年生，在读硕士研究生，构造地质学， ： 关键词酸性岩墙群；地球化学；型花岗岩；额尔齐斯构造带；阿尔泰造山带中图法分类号 引言中亚造山系是全球显生宙大陆地壳明显增生的地区之一， 蕴藏丰富的矿产资源。阿尔泰造山带是中亚造山系的重要组成部分， 前人主要通过区域构造演化、 变形特征及其岩浆岩等多方面研究（ 王式等， ；张前锋等， ；洪大卫等， ；赵振华等， ；韩宝福等， ；袁旭音和周化平， ；袁峰等， ， ； ， ；肖庆辉等， ；徐学纯等， ；李锦轶等， ） ， 阐述了阿尔泰造山带甚至中亚造山系的形成机制， 但是该造山带构造演化阶段的划分、 构造属性等
4、仍存在较大的争议（ 李锦轶和徐新， ； ， ） 。王京彬和徐新（ ） 认为新疆北部在早石炭世就已经进入后碰撞阶段， 但肖文交等（ ） 认为在晚石炭世二叠纪仍存在活动陆缘。大量的事实表明（ 卢秋霞等， ；王式等， ；赵振华等， ；王润民等， ；李华芹等， ； ， ； ， ；韩宝福等， ） ， 晚石炭世二叠纪期间在阿尔泰地区发生了强烈的壳幔相互作用， 导致了大规模的花岗岩类侵入和基性 超基性杂岩带的形成以及大规模的成矿作用（ 王京彬和徐新， ） 。陆相火山断陷盆地的发育表明在二叠纪早期阿尔泰地区为后碰撞的伸展构造环境（ 赵振华等， ；汪劲草和夏斌， ；王京彬和徐新， ） 。阿尔泰地区金矿成矿年代学
5、数据也集中在 之间（ 魏春生， ；程忠富和芮行健， ；李华芹等， ；闫升好等， ） ， 与镁铁质杂岩及其铜镍硫化物矿床、 富碱花岗岩的成岩、 成矿时代显著吻合， 表明金矿的成矿动力学背景与造山带后碰撞构造演化阶段的伸展构造环境有关（ 闫升好等， ） 。但是， 海西晚期阿尔泰构造带是否存在局部的拉张构造环境仍缺乏足够的地质证据。在 年的野外地质考察中， 笔者在富蕴县城西南的额尔齐斯构造带内， 发现了一套变形微弱、 超浅成侵位的岩墙群。由于岩墙群的侵位代表了特定的区域构造背景， 因此本文通过岩墙群的地球化学测试分析， 结合 锆石测年，探讨岩墙群的岩浆物质来源与形成环境， 这对研究额尔齐斯构造带海西
6、晚期的构造属性、 完善阿尔泰造山带地质演化阶段的划分等都具有重要意义。 区域地质概况额尔齐斯构造带位于西伯利亚板块南缘的阿尔泰古生代造山带内， 是北疆地区重要的大地构造界线， 也是重要铜金铁多金属成矿带。对该构造带变形特点的认识比较多， 曲国胜和张进江（ ） 以及曲国胜和何国琦（ ） 最早提出“ 挤压带” ， 而后被认为是大型韧性剪切带（ 芮行健等， ；刘悟辉等， ；陈华勇等， ） 。在额尔齐斯构造带的东段， 依断层为界可分为以下四个次级构造单元（ 图 ） 。单元 为克孜勒别特褶皱带， 北以乌恰 库尔提断裂（ ） 为界， 南以富蕴 锡泊渡断裂（ ） 为界；单元为乌恰山背斜构造带， 以阿什塔乌恰
7、 科克什勒断裂（ ） 为界， 以乌恰 库尔提断裂（ ）为界， 该构造单元属于可可托海褶皱带的一部分；单元为喀喇额尔齐斯挤压带， 北以富蕴 锡泊渡断裂（ ） 为界， 南以额尔齐斯断裂（ ） 为界；单元为南部北西西构造扩展带， 以额尔齐斯断裂（ ） 为界以南地区。在额尔齐斯挤压带中， 出露的上石炭统喀喇额尔齐斯群为一套杂岩体， 包括了硅质岩、 片麻岩、 混合岩夹变质酸性火山岩和侵入其中的花岗岩， 挤压变形强烈， 构造变动复杂，多为紧密线状褶皱， 地层遭受强烈动力变质作用。对喀喇额尔齐斯群杂岩体的成因有很多争议， 有人认为该火山 沉积岩系形成于岛弧环境（ 梅厚均等， ；于学元等， ；牛贺才等， ；许
8、继峰等， ） ， 有可能为古岛弧的残片（ 李锦轶等， ） ；有人认为形成于裂谷环境（ 韩宝福和何国琦， ；王登红等， ） ；也有学者认为是前陆盆地逆冲形成的增生体（ ， ） ；还有人称之为额尔齐斯剪切带型构造带（ ， ） 。挤压带中出露的侵入岩主要为花岗岩， 包括两套， 一套为具片麻理、带状条带状浅肉色中细粒花岗岩， 同位素年龄为 （ ， ） ， 另一套为未变形的花岗岩， 同位素年龄为 （ 童英等， ； ， ） 。该构造带形成于海西中晚期， 一直到喜马拉雅期活动仍很强烈， 为北部和南部不同时代增生过程的分界线（ ， ） 。其演化过程是阿尔泰碰撞造山后造山演化历史的缩影， 因此， 额尔齐斯构造带
9、也是研究阿尔泰造山带后碰撞阶段构造特征的关键区域。本文所讨论的酸性岩墙群就出露在该构造带中。 酸性岩墙野外和岩石学特征 野外地质特征酸性岩墙群侵位的围岩包括了硅质岩、 片麻岩、 混合岩和变质酸性火山岩、 及其片麻状花岗岩。岩墙在野外成群、 成带出现， 分布于 ， 之间， 可以划分为个岩墙群， 呈近似等间距（ ） 展布， 单个岩墙宽 ， 东部走向近似 ， 往西走向逐渐发生偏转， 走向变化为 。 岩石学报 ， （ ）新疆维吾尔自治区地质局 中华人民共和国区域地质调查报告 富蕴幅（ 万） 。图 阿尔泰额尔齐斯构造带富蕴地区地质构造简图（ 根据 万区调资料简化）图中： 第四纪； 古近系； 侏罗系； 石
10、炭系； 泥盆系； 志留系； 花岗岩； 酸性岩墙； 断层； 采样点及编号； （ ） 额尔齐斯活动断裂； 富蕴 锡泊渡断裂； 乌恰 库尔提断裂； （ ） 可可托海 二台断裂； 阿什塔乌恰 科克什勒断裂； 几列克库都克伊德克断裂； 伊德克 杰尔台断裂； 苏普特背斜； 乌恰山背斜； 克孜勒别特褶皱带； 乌恰山背斜构造带； 喀喇额尔齐斯挤压带； 南部北西西构造扩展带 ， ， （ ： ， ） ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， （ ） ， ， ， ， ， ， ， ； ， ， ， ， 有多组方向的节理发育， 将岩墙切割成砖块状。结构致密，风化程度低，与围岩之间的风化差异表现在地貌上为带状突起（ 图
11、） ， 遥感影像呈现明显的密集条带。野外地质调查和区调资料证实， 在额尔齐斯河活动断裂南侧和富? 锡泊渡断裂北侧， 都没有这套酸性岩墙侵位。 岩石学特征岩石以细晶岩脉形式产出， 手标本灰白色或浅黄色， 块状构造， 主要由石英、 斜长石、 钾长石组成。显微镜下观察主要显示斑状 似斑状结构， 斜长石斑晶较好， 发育环带构造（ 图 ） ， 含有少量黑云母、 角闪石等暗色矿物。除部分长石略显半自形长条状外， 多数矿物为它形近等轴状， 反映了主要矿物在较短的时限内近于同时结晶。基质多为它形显微粒状结构或隐晶质。岩石显示细晶结构， 部分样品可见霏细结构。 酸性脉岩的岩石地球化学特征 主量元素地球化学全岩化
12、学分析结果（ 表 ） 显示， 岩石的 含量在 之间， 含量介于 宫红良等：阿尔泰额尔齐斯带东段酸性岩墙群地球化学特征及其地质意义表 酸性岩墙主化学成分分析结果（ ） （ ） 氧化物酸性岩脉样品号 总量 实验方法：在国家地质实验室测试中心采用 荧光光谱（ ） 、 土壤碳酸盐测定法和森林土壤分析法测定。图 酸性岩墙群的野外露头（ ） 和显微（ ） 照片图中： 长石， 黑云母， 石英 （ ） （ ） ， ， ， 之间。除 样品的 外， 其余样品 ， 值介于 之间， 里特曼指数值变化范围为 ， 。 ， （ 、 、 、 为 、 、 、的摩尔分子数） 。具有准铝质 弱过铝质、 富硅、 低镁、 低钙、 高钾
13、和钠、 高（ ） （ ） 的岩石化学特点（ 表示摩尔含量） ， 属于钙碱性脉岩。根据 （ ） 图解， 样品均落在 型花岗岩区域内（ 图 ） 。根据 （ ） （ 图 ） 的全碱 硅图解（ ）进行侵入岩的化学分类和命名， 样品均落在流纹岩中的亚碱性区域内， 结合岩石学特征， 属于具细晶结构的亚碱性流纹斑岩。由 图解对亚碱性系列进一步划分， 样品均落在高钾钙 碱性区域内（ 图 ） 。图 图解（ 据 ， 简化）图中： 为 型花岗岩； 为 型花岗岩； 为 型花岗岩 （ ， ） 岩石学报 ， （ ）图 全碱 硅图解（ ） 分类（ 据 ， ）图中： 为 分界线，其下为亚碱性，其上为碱性； 似长岩； 碱玄岩、
14、 碧玄岩； 响岩质碱玄岩； 碱玄响岩； 响岩； 粗面玄武岩； 玄武质粗面安山岩； 粗面安山岩； 粗面岩、 粗面英安岩； 苦橄质玄武岩； 玄武岩； 玄武质安山岩； 安山岩； 英安岩； 流纹岩 （ ， ）图 图 解 （ 据 ， 和 ， ） （ ， ， ） 稀土元素和微量元素地球化学该区酸性岩墙群稀土和微量元素分析结果如表 所示。其中稀土总量变化较大， 为 ， 为 ， （ ） ， （ ） ， （ ） ， ， ， （ ） ，结果表明样品都具有负铕异常， 值基本上近似于 ， 无铈异常。由稀土元素球粒陨石标准化配分来看（ 图 ） ，具有右倾的轻稀土富集特征， 轻稀土部分的斜率大于重稀土部分， 富集亲石元素
15、， 出现明显的中等负异常。样品按照元素不相容相容程度进行的原始地幔标准化蛛网图 （ 图 ）呈明显图 稀土元素配分图（ 图中球粒陨石标准化值引自 ， ） （ ： ， ）图 酸性岩脉的原始地幔标准化蛛网图（ 原始地幔标准化值引自 ， ） （ ， ）宫红良等：阿尔泰额尔齐斯带东段酸性岩墙群地球化学特征及其地质意义表 酸性岩脉的微量元素和稀土元素分析结果（ ） （ ） 元素酸性岩脉样品号 （ ） （ ） 实验条件：在国家地质实验室测试中心采用电感耦合等离子质谱（ ） 测定； 为 岩石学报 ， （ ）图 酸性岩脉 图解（ 据 ， ）图 中： 洋 中 脊 玄 武 岩； 洋 岛 玄 武 岩； 球粒陨石； 大
16、陆地壳 （ ， ）图 酸性岩脉 图解 （ 据 ， ）图中： 洋中脊玄武岩； 洋岛玄武岩； 原始地幔； 大陆地壳 （ ， ）右倾， 岩墙岩石明显富集不相容元素， 亏损相容元素， 具有 低异常， 元素有低异常。 （ ） 用 和 图解来限定地幔演化过程， 指出 和 是区分地壳和其他地质体的主要界线， 该区酸性脉岩均落在地壳源区范围内（ 图 ， ） 。 酸性脉岩年代学样品年代学由 博士在美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（ ） 实验室采用锆石 方法测得， 共测试了两个样品（ 、 ） ， 其中样品 测年结果已经发表（ ， ） 。测试结果见表 。测得的两个样品的年代学结果分别是：样品 的平均年龄为 ， ；样品
17、平均年龄为 ， 。年龄谐和图如图 所示。结果显示， 酸性脉岩形成年龄在 之间， 为早二叠世时期。 讨论从岩石地球化学特点分析， 本区酸性岩脉为亚碱性流纹斑岩脉， 具有富硅、 准铝质 弱过铝质、 低镁、 高钾和钠、 低钙、高（ ） 的岩石化学特点， 具有 型花岗岩特征， 根据 （ ） 的 图解也显示了 型花岗岩的特征（ 图 ） 。稀土元素球粒陨石标准配分图呈明显右倾型， 富集轻稀土元素， 亏损重稀土元素， 中等负铕异常， 说明物质主要来源于上地壳；富集不相容元素 、 及产热元素 、 ， 高场强元素 、 也相对富集的特点（ 图 ） 说明幔源物质参与较少， 与地壳物质关系密切。 和 值也同样说明了物
18、质来源于地壳（ 图 、 图 ） 。按照洪大卫等（ ） 对碱性花岗岩的划分标准， 该区酸性脉岩属于后造山花岗岩类， 生成于碰撞作用之后、 活动时间比较短暂并具有局部拉张性质的部位， 这种类型的花岗岩类常与蛇绿岩带伴生， 库尔提晚古生代蛇绿岩的发现（ 许继峰等， ） 和其它沿额尔齐斯断裂带发现有蛇绿岩的报道（ ， ； ， ； ， ） 也从侧面说明后造山花岗岩类存在的可能性。洪大卫等（ ） 认为从 左右开始， 阿尔泰地区古老地壳物质积极参与了微陆块上的花岗岩浆活动， 同时碰撞后的拆沉作用促使由俯冲洋壳形成的先存年轻地壳同部分古老陆壳泥质物质一起部分熔融。刘伟（ ） 通过岩石化学组成和初始熔体部分熔融
19、程度的定量模拟也揭示出额尔齐斯构造岩浆带的源区岩石混合部分陆壳物质。因此推断该区酸性岩脉可能是地壳局部熔融作用的产物。同样， （ ， ） 提出 比值是划分 型花岗岩的重要标志， 主要同板内裂谷有关， 主要生成于后造山环境。本区酸性脉岩除了 为 外， 其余 在 之间， 大部分样品都表现为后造山环境。 （ ） 通过试验证明， 在大陆地壳岩石部分熔融时岩浆的 含量随着压力减小将愈来愈高。 型花岗岩则标志着大陆岩石圈早已稳定之后的拉张， 其规模和深度均较大， 并且随着时间演化， 拉张的深度愈来愈大， 因而 不饱和的正长岩愈来愈发育， 直至出现岩浆碳酸岩。而 型花岗岩标志着造山作用结束之后不久就开始的拉
20、张， 其规模和深度均较小。本区细晶岩墙群具有较高的 含量， 同时岩墙群的出现代表着拉张环境， 从区域上来看岩墙群产生的规模也不大， 与 （ ） 所指出的 型花岗岩类似， 是造山作用结束时局部出现拉张环境下的产物。宫红良等：阿尔泰额尔齐斯带东段酸性岩墙群地球化学特征及其地质意义表 酸性岩脉锆石 同位素数据 样品点号原子比值（ 标准误差）年龄 （ ） （ ） 平均年龄（ （ ） ） 资料来源 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ）
21、（ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 本文实验条件：在美国加州大学洛杉矶分校（ ） 实验室采用 二次离子微探针测定 ） （ ） ） ） （ ： ： ： ） ； ； ） 图 锆石 定年谐和图 从出露情况分析， 本区岩墙群被南北两侧的额尔齐斯断裂和富蕴 锡泊渡断裂所限制， 因此岩墙群的出现应该受到了额尔齐斯断裂推覆构造的制约。额尔齐斯构造带现今的构造格局总体上表现为一系列构造岩片自 向 的冲断堆叠（ 李志纯， ） ， 岩墙群在走向上与区域推覆构造甚至整个阿尔泰造山带近直交， 总体与区域构造应力场主压应力方向一致， 受平行于主压应力方
22、向的张性裂隙控制。酸性岩墙群基本上未发生变形， 推断它应是额尔齐斯挤压带抬升到浅层次时侵位的产物。因此， 在早二叠世， 阿尔泰山造山带出现了局部拉张环境， 导致地壳局部熔融， 在地表导致了近似等间距侵位的酸性岩墙群。 岩石学报 ， （ ） 结论根据以上研究得到以下结论：（ ） 本区酸性岩墙群具有高 、 准铝质 弱过铝质、 低镁、 低钙和锶、 高钾和钠、 高 （ ） （ ） 的岩石化学特点，为亚碱性流纹斑岩脉， 属于 型花岗岩类。（ ） 岩墙群岩石轻稀土富集， 具有明显的中等负铕异常，大离子亲石元素相对富集， 富集不相容元素 、 和产热元素 、 以及高场强元素 、 。亏损 、 及 、 ， 表现出
23、壳源物质特征。（ ） 锆石 测年结果显示， 酸性岩墙群侵位于 之间， 对应于早二叠世。（ ） 阿尔泰地区海西期造山运动结束后， 在早二叠世存在局部拉张构造环境。（ ） 本区酸性岩墙群是地壳局部熔融的产物， 是阿尔泰海西期造山作用结束出现局部拉张环境的标志。致谢对审稿专家袁超研究员、 杨天南研究员、 刘伟研究员以及肖文交研究员细致认真的审阅及启发性的修改意见表示衷心谢忱！同时样品的同位素测年工作得到了 博士的帮助， 在此一并致以衷心的感谢！ ， ， ， ， ，（ ） ， ， ， ， ， ， ， ： ， （ ） ： ， ： ， ： （ ） ， ， ： ， （ ） ， （ ） ： （ ） ， ， （
24、 ） ， （ ） ： ， ， （ ） ： （ ） ， ： ： ， ： ： ， ： ， ，（ ） ： （ ） ， ， ， （ ） ： （ ） ， ， ， ， （ ） ， （ ） ： （ ） ， ， ， ： ， ： ， ， ： ， ： ， ， （ ） ， （ ） ： （ ） ， ， ， ： ， （ ） ： （ ） ， ， （ ） ： ， （ ） ： ， ： ， ， ， ： （ ） ， ， ， （ ） ： （ ） ， ， ， （ ） ： （ ） ， （ ） ： （ ） ， （ ） ： （ ） ， ， ， （ ） ： （ ） ， ， ： （ ） （ ） （ ） ， （ ） ： ， ， ， （ ） ：
25、（ ）宫红良等：阿尔泰额尔齐斯带东段酸性岩墙群地球化学特征及其地质意义 ， ： ， ， ， ， ： （ ） ： ， （ ） ， ， （ ） ： ， ， ， ， ， ， ： ， ， ， ， ， （ ） ： （ ） ， ， ， （ ） ： （ ） ， ： ， （ ） ， （ ） ： （ ） ， ， ， ， ， （ ） ： ， ， （ ） ： （ ） ， ， ， ， （ ） ： ， ， ， ： （ ） ， ， （ ） ： （ ） ， ， （ ） ： （ ） ， ： （ ） ， ， ， ， ， （ ） ： （ ） ， ， ： （ ） ， ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， （ ） ： （ ） ，
26、， ， ， ， ： ， （ ） ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， （ ） ： ， （ ） ： （ ） ， ， ， ， ，（ ） ： （ ） ， ， ， ， ， ， （ ） ： （ ） ， ， （ ） ， （ ） ： （ ） ， ， ， ， ， ， ： ， （ ） ： （ ） ， ， ， ： ， （ ） ： （ ） ， ， ： （ ） ： ， （ ） ， ， ， （ ） ： （ ） ， ， （ ） ： （ ） ， （ ） ： （ ） ， ， ， ， ， （ ） ： （ ） ， ， ， ， （ ） ： （ ）附中文参考文献陈华勇，陈衍景， 刘玉林 新疆额尔齐斯金矿带的成矿作用及其与中亚型造山
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