3040 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2013,29(9) 岩相条件下云母和角闪石脱水诱发的部分熔融 该岩石 LA ICP MS 锆石 U Pb 原位定年结果为 :761±54Ma( 上交点年龄 ), 451±1 7Ma( 核部 ) 和 411 3±1 8Ma( 边部 ),

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1 /2013/029(09) ActaPetrologicaSinica 岩石学报 阿尔金南缘塔特勒克布拉克复式花岗质岩体东段片麻状花岗岩的地球化学特征 锆石 U Pb 定年 及其地质意义 1 康磊 1 刘良 1 曹玉亭 1,2 王超 1 杨文强 1 梁莎 KANGLei 1,LIULiang 1,CAOYuTing 1,WANGChao 1,2,YANGWenQiang 1 andliangsha 1 1 大陆动力学国家重点实验室, 西北大学地质学系, 西安 西安地质矿产研究所, 西安 StateKeyLaboratoryofContinentalDynamics,DepartmentofGeology,NorthwestUniversity,Xi an710069,china 2 Xi aninstituteofgeologyandmineralresource,xi an710054,china 收稿, 改回 KangL,LiuL,CaoYT,WangC,YangWQ andliangs 2013 Geochemistry,zirconU Pbageanditsgeological significanceofthegneisicgranitefrom theeasternsegmentofthetatelekebulakecompositegraniteinthesouthaltyntagh ActaPetrologicaSinica,29(9): Abstract TheTatelekebulakegneisicgranite,outcroppedintheeasternsegmentoftheTatelekebulakecompositegraniteinthe southaltyntagh,haveahigh Kcal alkalineandweaklyperaluminouscomposition(sio 2 =71 88% ~73 92%,Al 2 O 3 =13 39% ~ 14 14%,K 2 O+Na 2 O=8 18% ~8 85%,K 2 O/Na 2 O=1 54~2 33,A/CNK=1 02~1 09),andarerichedinlargeionlithophile elements(lile)anddepletedinhighfieldstrengthelements(hfse)withaclearnegativenb,ta,p,tianomaly REEdistribution paternsshownegativeanomalyofeu(δeu=0 22~0 71),distinctenrichmentsinLREErelativetoHREE Theelementratios,such asnb/ta(11 78~15 83),Zr/Hf(34 94~36 82),Th/U(8 4~12 7),combiningdiscriminatingcompositionsofsourcerocks, indicatetherockisformedbythepartialmeltingofmetapolitic arenaceoussedimentaryrocksfromlowercrust Theresidualmineral asemblage(grt+pl+ru)whichisimpliedbythetraceandreeelementscharacteristicandthepartialymeltingtemperature >800 calculatedbywholerockzrthermometer,indicatethattherockwasgeneratedbythedehydrationfromamphiboleandbiotite undergranulitefaces LA ICP MSinsituU Pbdatingobtainsthethreegroupages:761±54Ma(upperintersectionpointage),451± 1 7Ma(core)and411 3±1 8Ma(rim) TheaverageTh/Uratiosofcore(0 64)andrim(0 05),zirconCLimagescharacterand regionalgeologicalstructuralseting,suggestthatthesourcerockageis782 3±6 9Ma,relatingwiththeeventofbreakupofRodinia; therockformationageis451±1 7Ma,formedinapost orogenicenvironmentaftercolisionandcorespondingtotheretrograde metamorphismofuhpm rocks;thentherockunderwentasubsequentgeologiceventat411 3±1 8Ma Keywords SouthAltynTagh;Tatelekebulake;Gneisicgranite;Geochemistry;ZirconU Pbage 摘要出露于阿尔金构造带南缘北部塔特勒克布拉克复式花岗质岩体东段的片麻状花岗岩,SiO 2 为 71 88% ~73 92%, Al 2 O 3 为 13 39% ~14 14%,K 2 O+Na 2 O 为 8 18% ~8 85%,K 2 O/Na 2 O=1 54~2 33,A/CNK 介于 1 02~1 09 之间, 属高钾钙碱性系列的弱过铝质岩石 该岩石富集大离子亲石元素 (LILE), 亏损 Nb Ta P Ti 等高场强元素 (HFSE); REE 较高且变化范围大 ( REE= ~ , 平均 ), 具有明显的负 Eu 异常 (δeu=0 22~0 71, 平均 0 34),LREE 相对富集, 轻重稀土分馏明显 Nb/Ta=11 78~15 83 Zr/Hf=34 94~36 82 及 Th/U=8 4~12 7, 结合源岩判别图解, 推断其源区物质主要来源于上地壳的变泥砂质沉积岩类 微量元素及稀土元素特征暗示原岩部分熔融残留相的矿物组合可能为石榴石 + 斜长石 + 金红石, 全岩 Zr 饱和温度计计算结果显示部分熔融温度 >800, 推断该岩石形成于麻粒 本文受国家重点研究发展规划 973 项目 (2009CB825003) 国家自然科学基金项目 ( ) 中国地质调查局项目 ( ) 和西北大学研究生自主创新项目 (YZZ12007) 联合资助. 第一作者简介 : 康磊, 男,1987 年生, 博士生, 岩石学专业,E mail:frankang@qq.com 通讯作者 : 刘良, 男,1956 年生, 博士, 教授, 从事岩石大地构造学与成因矿物学研究,E mail:liuliang@nwu.edu.cn

2 3040 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2013,29(9) 岩相条件下云母和角闪石脱水诱发的部分熔融 该岩石 LA ICP MS 锆石 U Pb 原位定年结果为 :761±54Ma( 上交点年龄 ), 451±1 7Ma( 核部 ) 和 411 3±1 8Ma( 边部 ), 锆石核部 Th/U 平均为 0 64, 边部 Th/U 平均为 0 05 结合区内超高压榴辉岩的原岩形成时代 峰期变质与退变质时代分别为约 750Ma 500Ma 与 450Ma 的研究资料 (Liuetal.,2012) 综合分析, 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的原岩时代为 782 3±6 9Ma, 可能与罗迪尼亚超大陆裂解事件有关 ; 花岗岩结晶年龄为 451±1 7Ma, 形成于俯冲碰撞造山后抬升阶段, 对应于区内深俯冲陆壳的折返时代, 此时超高压变质岩石发生了麻粒岩相的退变质作用, 随后 411 3±1 8Ma 又受到另一期地质事件的改造 关键词阿尔金南缘 ; 塔特勒克布拉克 ; 片麻状花岗岩 ; 地球化学 ; 锆石 U Pb 定年中图法分类号 P ;P 引言 近十多年来, 阿尔金造山带南缘高压 超高压变质作用及其演化研究备受关注, 目前在陆壳俯冲深度 俯冲 / 折返时限及其变质演化等研究方面已取得较大进展 (Liuetal., 1997,2002,2004,2005,2007a,2009,2012; 刘良等,2007; Wangetal.,2011;Zhangetal.,2001,2002,2004;Zhang andmeng,2005; 曹玉亭等,2009; 刘良等,1999,2007; 张建新等,2001) 已有研究表明, 其中超高压榴辉岩峰期变质之后经历了高压麻粒岩相与角闪岩相两期抬升, 其原岩形成时代 峰期变质与高压麻粒岩相退变质时代分别为约 750Ma 500Ma 与 450Ma(Liuetal.,2012; 刘良等,2007) 新近, 曹玉亭等 (2010) 对阿尔金南缘塔特勒克布拉克复式花岗质岩体西段的二长花岗岩进行了地球化学和年代学研究, 获得其形成时代为 464±2Ma, 并论证提出其形成于碰撞造山后抬升初期 超高压岩石年代学数据与该花岗岩形成时代的对比, 暗示区内早古生代时期花岗质岩石的形成可能是陆壳深俯冲 / 折返事件的岩浆响应 然而, 目前对于阿尔金南缘大量分布的古生代的花岗质岩石的岩浆作用期次 部分融熔作用的物质来源 融熔机制及与超高压变质岩石变质期次的耦合关系仍不十分清楚, 需进一步深入研究 为此, 本文选取阿尔金塔特勒克布拉克超单元东段的片麻状花岗岩作为研究对象, 在野外考察和岩相学的基础上, 对其进行了详细的地球化学研究, 并结合锆石阴极发光图像进行微区 LA ICP MS 锆石 U Pb 定年, 以期确定其形成时代 源区性质 岩石成因及构造背景, 并为进一步深入探讨区内花岗质岩石与高压 超高压变质作用及构造演化之间的成因联系提供约束 2 区域地质背景及岩石特征 阿尔金山位于青藏高原北缘, 西接昆仑山, 东邻祁连山, 介于塔里木板块及柴达木微板块之间, 是一个经历了太古代 古元古代陆核和结晶基底的形成 中元古代稳定大陆边缘沉积 新元古代末期 早古生代板块扩张 加里东期板块俯冲 碰撞 晚古生代剥露夷平和局部浅海沉积 印支期的伸展作用和碱性岩侵位 晚燕山期大规模的左行走滑, 由形成 于不同构造层次 不同时期和不同构造环境的地质体所组成的复合造山带 (Cheetal.,1995;Liuetal.,1997,1999;Yin etal.,2002; 崔军文等,2001; 郭召杰和张志诚,1999; 许志琴等,1999; 周勇和潘裕生,1999) 阿尔金造山带自北向南可划分为阿北变质地块 北阿尔金俯冲碰撞杂岩带 米兰河 金雁山地块 阿尔金南缘俯冲碰撞杂岩带 (Liuetal.,2009)( 图 1a) 塔特勒克布拉克超单元位于阿尔金造山带南缘北部若羌河 塔什大坂 瓦石峡河一带, 广泛分布大小共计 9 个中酸性侵入岩体, 岩石类型复杂 成因多样, 主体多沿阿尔金山呈北东向带状展布, 侵入于中元古界长城系巴什库尔干群和阿克苏河片麻岩中, 北面多被第四系覆盖 ( 图 1b) 其岩石组合为石英闪长岩 二长花岗岩 钾长花岗岩, 并以二长花岗岩 钾长花岗岩组合为主, 石英闪长岩仅在早期单元侵入体的边部少量出现 ( 广西壮族自治区地质调查研究院, ) 本文样品采于该单元东段若羌水电站附近, 地理坐标为 N , E 岩石露头呈灰白色 浅灰色, 遭受了韧性变形作用改造而呈弱片麻状 片麻状构造 ( 图 2a), 主要组成矿物为钾长石 斜长石 黑云母和石英 ( 图 2b) 其中钾长石含量较多, 为 35% ~40%, 主要为条纹长石和微斜长石, 局部呈钾长石斑晶并可见卡氏双晶, 多被圆化呈似圆状 透镜状 ( 图 2c); 斜长石含量在 20% ~25% 之间 ; 黑云母和白云母含量分别为 15% ~20% 和 10% ~15%; 石英含量为 10% ~15%; 副矿物主要有榍石 锆石 磷灰石和磁铁矿等 另外, 该岩石局部见石英集合体 黑云母和白云母呈定向分布 ( 图 2d) 3 测试分析方法 本文所有的测试分析均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成 主量元素分析采用 XRF(RigakuRIX2100) 玻璃熔饼法完成, 分析精度一般优于 2% 微量元素在 Agilent7500aICP MS 仪器上完成, 样品溶解在 Teflon 高压溶样弹中进行, 分析精度一般优于 10% 锆石的挑选由河北省区域地质调查大队地质实验室完 1 广西壮族自治区地质调查研究院 万瓦石峡幅 阿尔金山幅区域地质调查报告

3 康磊等 : 阿尔金南缘塔特勒克布拉克复式花岗质岩体东段片麻状花岗岩的地球化学特征 锆石 U Pb 定年及其地质意义 3041 图 1 阿尔金造山带地质构造图 (a, 据 Liuetal.,2002) 及研究区地质简图 (b, 据广西壮族自治区地质调查研究院,2003 修编 ) TRB 塔里木盆地 ;QL 祁连山 ;QDB 柴达木盆地 ;WKL 西昆仑 ;EKL 东昆仑 ;HMLY 喜马拉雅山 ;INP 印度板块 ;I 阿北变质地块 ;I 红柳沟 拉配泉混杂岩带 ; I 米兰河 金雁山地块 ;IV 阿尔金南缘俯冲碰撞杂岩带 Fig.1 GeologicalandtectonicmapofAltynTagh(a,afterLiuetal.,2002)andsketchmapofWashixiaarea(b) TRB TraimBasin;QL QilianMountains;QDB QaidamBasin;WKL WesternKunlunMountains;EKL EasternKunlunMountains;HMLY Himalaya Mountains;INP Indianplate;I NorthAltynTaghArcheancomplex; I NorthAltynTaghsubduction colisioncomplex; I ilanhe Jinyanshanblock; IV SouthAltynTaghsubduction colisioncomplex 成 对分离出来的锆石在双目镜下挑选出结晶好 透明度好 无裂隙 无包体的颗粒, 用环氧树脂固定并抛光至锆石颗粒一半露出 锆石样品在测定之前用浓度为 3% 的稀 HNO 3 清洗样品表面, 以除去样品表面的污染 然后进行阴极发光 (CL) 内部结构及 LA ICP MS 原位微量元素分析 锆石阴极发光 (CL) 分析在 FEI 公司生产的场发射扫描电镜附属的 MonoCL3+ 系统上进行 锆石定年所用的 ICP MS 为 Agilient 公司最新一代带有 ShieldTorch 的 Agilient7500a 激光剥蚀系统为德国 MicroLas 公司生产的 Geolas200M, 该系 统由德国 LambdaPhysik 公司的 ComPex102Excime 激光器 ( 工作物质 ArF, 波长 193nm) 与 MicroLas 公司的光学系统组成详分析方法见 (Liuetal.,2007b) 激光剥蚀的斑束直径为 30μm, 频率为 10Hz, 激光能量为 90mJ, 以氦气作为剥蚀物质的载气, 每个分析点的气体背景采集时间为 30s, 信号采集时间为 40s 数据分析前用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质 NIST610 进行仪器的最佳化, 使仪器达到最大的灵敏度 最小的氧化物产率 (ThO + /Th + <2%) 和最低的背景值 每测定 5 个样品点,

4 3042 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2013,29(9) 图 2 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩野外露头及显微结构照片 (a) 野外露头呈灰白色 浅灰色, 弱片麻状 片麻状构造 ;(b) 花岗结构 ;(c) 钾长石斑晶, 可见卡氏双晶 ;(d) 石英 云母定向分布 Kfs 钾长石 ;Pl 斜长石 ;Qtz 石英 ;Bt 黑云母 ;Ep 绿帘石 Fig.2 the outcrop and microstructure photos ofthe Tatelekebulakegneisicgranite (a) theoutcropislightgreywithweakgneisicstructure gneisic structure;(b) granitictexture;(c) thephenocrystofk feldspar twin;(d) thequartzandmicaaredirectionaldistribution Kfs K feldspar;pl palgeoclase;qtz quartz;bt biotite;ep epidote 测定一个锆石 和一个 NIST610 数据处理采用 GLITTER(ver4 0) 程序, 年龄计算以标准锆石 为外标进行同位素比值分馏校正 ; 元素浓度采用 NIST610 作外标, Si 作内标 锆石谐和图用 ISOPLOT(ver3 0) 程序 (Ludwig, 2003) 获得 4 岩石地球化学特征 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的主量 微量及稀土元素测试结果见表 主量元素该岩石的 SiO 2 含量比较高 ( 平均 72 91%), 变化范围不大 (71 88% ~73 92%), 所有样品的 K 2 O 含量 (5 36% ~ 6 10%, 平均 5 76%) 均高于 Na 2 O 含量 (2 62% ~3 49%, 平均 2 83%),K 2 O/Na 2 O=1 54~2 33, 平均达 2 07, 全碱含量 (ALK=8 18% ~8 85%, 平均 8 59%) 高且稳定, 碱度率指数高 (AR=2 11~2 65, 平均 2 24), 具有富铝的特点 (Al 2 O 3 =13 39% ~14 14%, 平均 13 70%), 样品的 A/ CNK 全都大于 1(1 02~1 09, 平均 1 06), 在 CIPW 标准矿物计算中有刚玉出现, 属于过铝质系列, 镁 钛和钙的含量 表 1 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的主量元素 (wt%) 和微量元素 ( 10-6 ) 分析结果 Table1 Maiorelement(wt%)andtraceelement( 10-6 ) compositionoftatelekebulakegneisicgranite 样品号 09A A A A A 57 5 SiO TiO Al 2 O T Fe 2 O MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O LOI TOTAL K 2 O+Na 2 O K 2 O/Na 2 O A/CNK Li Be Sc V Cr Co Ni Cu Zn Ga Ge Rb Sr Y Zr Nb Cs Ba La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta Pb Th U δeu (La/Yb) N REE LR/HR

5 康磊等 : 阿尔金南缘塔特勒克布拉克复式花岗质岩体东段片麻状花岗岩的地球化学特征 锆石 U Pb 定年及其地质意义 3043 图 3 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩 A/CNK A/NK 图解 (a, 据 PecceriloandTaylor,1976) 和 K 2 O SiO 2 图解 (b, 据 Rickwood,1989) Fig.3 A/CNK A/NK (a,afterpecceriloand Taylor,1976) and K 2 O SiO 2 (b,afterrickwood,1989) plotsofthe Tatelekebulakegneisicgranite 图 4 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线 (a, 标准化值据 TaylorandMcclennan,1985) 及微量元素原始地幔标准化蛛网图 (b, 标准化值据 (SunandMcDonough,1989) Fig.4 Chondrite normalizedreepaterns(a,normalizationvaluesaftertaylorandmcclennan,1985)andprimitivemantle normalizedtraceelementpaterns(b,normalizationvaluesaftersunandmcdonough,1989)forthetatelekebulakegneisicgranite (MgO=0 31% ~0 44%, 平均 0 37%,TiO 2 =0 24% ~ 0 38%, 平均 0 31%,CaO=0 96% ~1 29%, 平均 1 13) 都较低, 全铁含量 (Fe 2 O T 3 ) 含量也低 (1 49% ~2 01%, 平均 1 77%), 岩石的分异指数较高 (DI=94 36~95 95, 平均 95 34) 在 A/CNK A/NK 图解 ( 图 3) 中, 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩全部投入过铝质范围, 在 SiO 2 K 2 O 图解中, 全部投在钾玄岩区域 以上地球化学分析显示该岩石具有弱过铝 富碱 相对富钾贫钠 高钾低钙的特征, 所以该岩石属于高分异的弱过铝钾 ( 碱 ) 质花岗岩 =24 54~55 60, 平均为 37 56, 说明轻稀土高度富集而重稀土亏损, 样品均有明显的负 Eu 异常 (δeu=0 22~0 30, 平均 0 27) 稀土配分模式( 图 4a) 显示各样品总体具有一致的变化趋势, 存在 Eu 元素的 V 型谷, 表现为非常一致的 右倾海鸥型 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩富集 K Rb Th U 等大离子亲石元素 (LILE) 和轻稀土元素 (La Ce Nd 等 ), 亏损 Nb Ta P Ti 等高场强元素 (HFSE), 具有明显的 Sr 和 Ba 负异常,Zr Hf 无明显分异,Sr Ba 亏损和负 Eu 异常, 共同暗示部分熔融残留体中存在斜长石或岩浆演化过程中斜长石发生分离结晶 4 2 稀土及微量元素塔特勒克布拉克片麻状花岗岩稀土总量较高 ( REE = ~ , 平均 ), 轻重稀土比值高 (LR/HR=13 16~22 15, 平均 16 54),(La/Yb) N 5 锆石 CL 图像特征及 LA ICP MSU Pb 定年结果 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩中锆石自形程度较好,

6 3044 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2013,29(9) 地质事件的改造 利用 LA ICP MSU Pb 定年方法对该岩石中挑出的锆石进行了 27 个测点分析, 多数测点位于谐和线上或附近, 分析结果见表 2 和图 6 根据锆石的 CL 图像特征及测点的 Th/U 比值, 这些测点年龄可很好地分为三组, 分别为残留锆石年龄 锆石核部年龄和边部年龄 残留锆石年龄 ( 加权平均值为 782 3±6 9Ma),Th/U 平均为 0 53, 可能代表了该岩石的源岩年龄 ; 锆石核部年龄为 451±1 7Ma,Th/U 平均为 0 64, 应代表该岩石的形成时代 ; 锆石边部年龄为 411 3±1 8Ma,Th/U 平均为 0 05, 可能代表后期地质热事件改造的时代 6 讨论 图 5 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的锆石阴极发光图像 Fig.5 CL imagesofzirconsintatelekebulakegneisic granite 均呈长柱状, 长度为 100~150μm, 长宽比为 1 7 1~2 5 1 从 CL 图像 ( 图 5) 可以看出, 锆石具有明显的核边结构, 较大的核部呈中等强度的阴极发光并显示清晰的岩浆振荡环带, 较窄的边部具有较弱的阴极发光, 无分带 大量研究表明, 成因不同的锆石具有不同的 Th/U 比值 : 岩浆锆石的 Th/U 比值较大 ( 一般 >0 4), 变质锆石的 Th/U 比值小 ( 一般 <0 1) 该岩石样品中锆石核部的 Th/U 比值有 4 个点 Th/U 比值介于 0 13~0 28, 其余都大于 0 4, 平均为 0 64; 边部具有极低的 Th/U 比值, 为 0 03~0 07, 平均为 0 05 以上特征表明该样品中锆石主体为岩浆成因, 并受到后期 6 1 源岩性质该岩石的 Nb Ta P Ti 亏损,Nb/Ta 比值为 11 78~ 15 83, 平均值为 14 06, 接近上地壳平均值 (Rudnickand Gao,2003);Zr/Hf 比值变化范围为 34 94~36 82, 平均值为 36 08, 接近于上地壳的 Zr/Hf 比值 (RudnickandGao, 2003), 样品的 REE 配分模式以及微量元素蛛网图 ( 图 4) 均与上地壳平均组成相近 (RudnickandGao,2003), 这些特征暗示该岩石岩浆起源于上地壳物质 ;Th 是亲石元素, 在岩浆演化过程中在地壳中优先富集, 该岩石 Th 的含量 ( ~ , 平均 ) 相对地壳平均值 (RudnickandGao,2003) 较高, 另外,Th 比 U 稳定, 因此在分异的岩浆中 Th/U 比值增加, 从而导致 Th/U 比值 ( 平均 9 52) 相对地壳平均值 (RudnickandGao,2003) 较高 以上微量元素特征表明, 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的源岩来自于地壳且可能为上地壳 实验岩石学表明, 多种源岩部分熔融均可以产生过铝质 图 6 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩 LA ICP MSU Pb 年龄谐和图 Fig.6 LA ICP MSzirconU PbconcordiadiagramfortheTatelekebulakegneisicgranite

7 康磊等 : 阿尔金南缘塔特勒克布拉克复式花岗质岩体东段片麻状花岗岩的地球化学特征 锆石 U Pb 定年及其地质意义 3045 表 2 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩 LA ICP MS 锆石定年分析结果 Table2 LA ICP MSzircondatingresultforTatelekebulakegneisicgranite 测点号 232 Th 238 U ( 10-6 )( 10-6 ) Th U Pb ( 10-6 ) 207 Pb 206 Pb 同位素比值 ±1σ 207 Pb 235 U 206 Pb 238 U 同位素年龄 ±1σ(Ma) 207 Pb 206 Pb 207 Pb 235 U 206 Pb 238 U ± ± ± ±26 463±8 450± ± ± ± ±22 455±5 452± ± ± ± ±56 453±9 452± ± ± ± ±20 414±4 411± ± ± ± ±56 450±8 453± ± ± ± ±50 461±7 453± ± ± ± ±50 784±13 784± ± ± ± ±34 796±9 786± ± ± ± ±48 456±8 450± ± ± ± ±58 428±4 412± ± ± ± ±70 451±11 450± ± ± ± ±23 425±3 412± ± ± ± ±67 448±7 451± ± ± ± ±22 428±4 410± ± ± ± ±22 421±3 412± ± ± ± ±16 427±4 411± ± ± ± ±55 454±6 450± ± ± ± ±63 463±6 452± ± ± ± ±29 459±7 450± ± ± ± ±35 448±6 449± ± ± ± ±45 463±5 451± ± ± ± ±66 460±4 451± ± ± ± ±18 763±5 780± ± ± ± ±12 418±2 412± ± ± ± ±28 452±2 451± ± ± ± ±49 450±2 452± ± ± ± ±35 457±3 450±3 的花岗质熔体 (JohannesandHoltz,1996;Winther,1996): 地壳中基性岩类 ( 玄武质成分 ) 的部分熔融形成化学成分偏基性的花岗闪长质的准铝质花岗岩类 (JohannesandHoltz, 1996;Sisonetal.,2004), 地壳中碎屑沉积岩类部分熔融形成偏酸性的过铝质花岗岩类 (JohannesandHoltz,1996; Pati odouceandmccarthy,1998), 泥砂质沉积岩类部分熔融可能形成强烈富铝和富钾质花岗岩 (Castroetal.,1999; JohannesandHoltz,1996) 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩为铝过饱和岩石 (A/CNK=1 02~1 09, 平均 1 06), 而且富钾 ( 碱 )(K 2 O 均值为 5 76%,ALK=8 18% ~8 85%, 平均 8 59%), 暗示岩浆源岩可能是泥砂质沉积岩类 此外, 花岗岩的 CaO/Na 2 O 对于泥质岩和砂屑岩比较敏感, Sylvester(1998) 对泥质岩和砂屑岩部分熔融产生的过铝质花岗岩的熔融实验表明,CaO 和 Na 2 O 的含量变化范围很宽, 控制 CaO/Na 2 O 比值的主要因素是源区长石 / 粘土的比率, 其中贫长石 富粘土的泥岩熔融生成的过铝质花岗岩所含的 CaO/Na 2 O 比值一般 <0 3, 而富长石 贫粘土的砂屑岩生成的过铝质花岗岩的 CaO/Na 2 O 比值一般 >0 3 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的 CaO/Na 2 O=0 37~0 47>0 3, 由 此可判断该岩石的源岩可能为富长石的砂屑岩 微量元素 Rb Sr 和 Ba 在不同类型岩石中的含量变化较有规律, 在基于实验岩石学的 Rb/Sr Rb/Ba 图解 ( 图 7) 中 (Sylvester, 1998), 所有样品落在左下方贫粘土区的沙质岩附近, 并显示了向靠近富粘土区过渡的趋势, 因此其源岩应该是含泥质的砂质沉积岩 综上所述, 认为塔特勒克布拉克片麻状花岗岩是上地壳变泥砂质沉积岩类部分熔融的产物 6 2 部分熔融条件 Sylvester(1998) 通过研究认为, 过铝质花岗岩中的 Al 2 O 3 /TiO 2 比值可以反映花岗岩熔融物的相对温度, 是衡量过铝质花岗岩形成温度的一个重要指标, 当 Al 2 O 3 /TiO 2 >100 时, 部分熔融的温度小于 875 ; 当岩石的 Al 2 O 3 / TiO 2 <100 时, 其部分熔融的温度可 >875 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩具有较低的 Al 2 O 3 /TiO 2 比值 (36 24~ 56 13), 可推断该岩石的岩浆起源温度较高 Watsonand Harison(1983) 用实验测定了锆石在地壳深熔熔体中的饱和行为, 所得出的锆石饱和温度计 T Zr 适用于地壳中多数中性到长英质岩浆 ( 赵振华,2010); 本文利用 Mileretal.(2003)

8 3046 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2013,29(9) < ,Yb= ~ <2 10-6, 属于低 Sr 低 Yb 型, 亦暗示其形成的压力条件较高 实验岩石学表明 (Pati odouce,2005;pati odouceand Haris,1998), 长英质岩石在部分熔融实验条件下由云母的 图 7 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的源岩判别图解 ( 据 (Sylvester,1998)) Fig.7 Diagramsfordiscriminatingcompositionsofsource rocksfortatelekebulakegneisicgranite(aftersylvester, 1998) 表 3 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩锆石饱和温度计计算结果 Table3 ResultfromsaturatedZrthermometerofTatelekebulake gneisicgranite 样品号 Zr( 10-6 ) M T Zr ( ) 09A A A A A 注 :T Zr =129000/[ M+ln(469000/Zr 样品 )],M 为岩石中某些阳离子比值, 表示为 M=(Na+K+2Ca)/(Al Si) 修正后的全岩锆石饱和温度计获得岩石形成温度为 811 8~ ( 表 3), 以上结果表明该岩石的岩浆起源温度应在 800 以上 石榴石强烈富集 HREE 和 Yb, 而角闪石强烈富集 MREE(Geetal.,2002; 吴福元等,2002), 因此, 花岗岩的 HREE 和 Yb 更能够反映石榴石残留的信息 本文样品 HREE 亏损和低 Yb 含量暗示岩浆源区有石榴石残留,Ho N >Yb N 说明角闪石可能发生分解无残留 ( 李承东等,2004), Sr Ba 的亏损和负 Eu 异常暗示源区有斜长石残留,Ti 的亏损暗示源区有金红石残留 因此, 原岩部分熔融残留相的矿物组合可能为石榴石 + 斜长石 + 金红石, 推断岩浆形成于压力相对较高的麻粒岩相条件下 近年来, 张旗等 (2006) 提出了根据 Sr Yb 含量划分花岗岩的方案, 其中指出低 Sr 低 Yb 型花岗岩主要为淡色花岗岩, 形成于中等或较高压力的麻粒岩相条件 本文所研究样品 Sr= ~ 分解形成的花岗质熔体组成具有富 SiO 2 (>70%) 富 Al 2 O 3 (>15%) 富碱 过铝质和贫 FeO+MgO+TiO 2 (<2 1%) 的特征 本文样品同样具有 SiO 2 含量高 ( 平均 72 91%), 富铝 Al 2 O 3 ( 平均 13 70%), 高碱含量 (ALK =8 18% ~ 8 85%, 平均 8 59%), 过铝质 (A/CNK=1 02~1 09) 和非常低的 FeO+MgO+TiO 2 含量 (1 69% ~2 36%), 因此暗示其可能是由于云母分解释放流体而引发的部分熔融的产物, 而这可能是该岩石高 K 2 O 的重要来源 综上所述, 推测塔特勒克布拉克片麻状花岗岩可能形成于温度 >800 的麻粒岩相条件下, 由云母和角闪石脱水诱发的部分熔融 6 3 年代学及地球动力学背景近年来, 详细的年代学研究确定了阿尔金南缘高压 超高压岩石的原岩的形成时代多为 1000~750Ma(Liuetal., 1999, 刘良等,2007), 变质时代介于 504~486Ma 之间 (Liu etal.,2009; 刘良等,2007;Zhangetal.,2004; 张建新等, 2001), 表明阿尔金造山带南缘在 ~500Ma 时期发生了陆壳深俯冲 碰撞事件 ; 同时新近研究显示其退变质时代为 ~450Ma(Liuetal.,2012), 代表了深俯冲陆壳的折返时代 本文获得的塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的残留岩浆锆石年龄为 782 3±6 9Ma, 与区域内正变质高压 超高压岩石原岩的形成时代一致, 其源岩可能同为罗迪尼亚超大陆裂解事件的产物 岩浆结晶年龄为 451±1 7Ma, 滞后于该区高压 超高压变质事件时间 30~50Myr, 而与区内超高压岩石的退变质时代基本一致 (Liuetal.,2012) 因此, 该片麻状花岗岩很可能是区内深俯冲陆壳折返作用的岩浆响应 同时, 新近研究表明塔特勒克布拉克超单元西段瓦石峡河一带二长花岗岩形成年龄为 464±2Ma, 形成于碰撞造山后抬升初期 ( 曹玉亭等,2010), 本文研究的样品位于该超单元东段, 与西段的二长花岗岩形成年龄在误差范围内一致, 因此也应该具有相似的构造动力学背景, 同时结合区内陆壳深俯冲 / 折返时限的研究成果, 认为该岩石形成于碰撞造山后的应力释放的伸展背景下, 对应于深俯冲陆壳的折返和超高压岩石高压麻粒岩相退变质阶段 随后该岩石在 411 3±1 8Ma 又经历了另外一期地质热事件的进一步改造, 其性质和意义还需要进一步研究探讨 7 结论 (1) 岩石学和地球化学研究表明, 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的原岩为上地壳变泥砂质沉积岩类, 形成于温度

9 康磊等 : 阿尔金南缘塔特勒克布拉克复式花岗质岩体东段片麻状花岗岩的地球化学特征 锆石 U Pb 定年及其地质意义 3047 >800 的麻粒岩相条件下云母和角闪石脱水诱发的部分熔融 (2) 利用锆石的 LA ICP MS 微区原位 U Pb 定年获得该岩石的结晶年龄为 451±1 7Ma, 滞后于区内高压 超高压峰期变质事件时间 30~50Myr, 而与超高压岩石的高压麻粒岩相退变质时代基本一致, 其形成可能是陆壳深俯冲 / 折返构造过程的岩浆作用响应, 构造背景为碰撞造山后的应力释放的伸展背景 致谢本文写作过程中张成立教授给予作者有益讨论并提出宝贵意见, 谨此致谢 References CaoYT,LiuL,WangC,ChenDLandZhangAD.2009.P Tpathof EarlyPaleozoicpelitichigh presuregranulitefromdanshuiquanarea inaltyntagh.actapetrologicasinica,25(9): (in ChinesewithEnglishabstract) CaoYT,LiuL,WangC,YangWQandZhuXH.2010.Geochemical, zircon U Pb dating and Hf isotope compositions studies for TatelekebulakegraniteinSouthAltynTagh.ActaPetrologicaSinica, 26(11): (inChinesewithEnglishabstract) CastroA,Pati odouceae,coretgélg,delarosajd,el BiadMand El Hmidi H Origin of peraluminous granites and granodiorites,iberianmasif,spain:anexperimentaltestofgranite petrogenesis.contributionstomineralogyandpetrology,135(2-3): CheZC,LiuL,LiuHFandLuoJH.1995.Discoveryandoccurenceof high presuremetapeliticrocksfromaltunmountainareas,xinjiang AutonomousRegion. 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10 3048 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2013,29(9) SouthAltynUHPterane,NW China:Recordsrelatedtocrustalslab subductionandexhumationhistory.in:dobrzhinetskayal,cuthbert S,FaryadW andwaliss(eds.).uhpm:25yearsafterdiscovery ofcoesiteanddiamond.newyork:elsevier, Watson EB and Harison TM Zircon saturation revisited: Temperatureandcompositionefectsinavarietyofcrustalmagma types.earthandplanetaryscienceleters,64(2): WintherKT.1996.Anexperimentalybasedmodelfortheoriginof tonaliticandtrondhjemiticmelts.chemicalgeology,127(1-3): WuFY,GeWC andsundy.2002.thewaysofinvestigationon granitoids.in:xiaoqh,dengjf,madq etal.(eds.).the Definition,DiscriminationofAdakitesandTheirGeologicalRole. Beijing:GeologicalPulishingHouse, (inChinese) XuZQ,YangJS,ZhangJX,JiangM,LiHBandCuiJW.1999.A comparisonbetweenthetectonicunitsonthetwosidesofthealtun sinistralstrike slipfaultandthemechanismoflithosphericshearing. ActaGeologicaSinica,73(3): (inChinesewithEnglish abstract) YinA,RumelhartPE,ButlerR,CowgilE,HarisonTM,FosterDA, IngersolRV,ZhanQ,ZhouXQ,WangXF,HansonAandRaza A.2002.TectonichistoryoftheAltynTaghfaultsysteminnorthern Tibetinferedfrom Cenozoicsedimentation.GeologicalSocietyof AmericaBuletin,114(10): ZhangAD,LiuL,SunY,ChenDL,WangY andluojh SHRIMPU PbzirconagesfortheUHP metamorphosedgranitoid gneisin Altyn Tagh and theirgeologicalsignificance. Chinese ScienceBuletin,49(23): ZhangJX,ZhangZM,XuZQ,YangJSandCuiJW.2001.Petrology andgeochronologyofeclogitesfromthewesternsegmentofthealtyn Tagh,northwesternChina.Lithos,56(2-3): ZhangJX,XuZQ,YangJS,ZhangZM andcuijw.2001.petology gelchemistryandgeochronologyofeclogitesfromthewesternsegment ofthealtum tectionicbeltnorthwesternchina.actapetrologica Sinica,75(2): (inChinesewithEnglishabstract) ZhangJX,YangJS,XuZQ,MengFC,LiHB andshird EvidenceforUHP metamorphism ofeclogites from the Altun Mountains.ChineseScienceBuletin,47(9): ZhangJXandMengFC.2005.Sapphirine bearinghighpresuremafic granuliteanditsimplicationsinthesouthaltyntagh. Chinese ScienceBuletin,50(3): ZhangQ,WangY,LiCD,WangYL,JinWJandJiaXQ GraniteclasificationonthebasisofSrandYbcontentsandits implications.actapetrologicasinica,22(9): (in ChinesewithEnglishabstract) ZhaoZH.2010.Traceelementgeochemistryofaccesorymineralsandits applicationsinpetrogenesisandmetalogenesis.earthscienceof Frontiers,17(1): (inChinesewithEnglishabstract) ZhouYandPanYS.1999.TheinitialshearsenseoftheAlunfaultand itstiming.geologicalreview,45(1):1-9(inchinesewith Englishabstract) 附中文参考文献 曹玉亭, 刘良, 王超, 陈丹玲, 张安达 阿尔金淡水泉早古生代泥质高压麻粒岩及其 P T 演化轨迹. 岩石学报,25(9): 曹玉亭, 刘良, 王超, 杨文强, 朱小辉 阿尔金南缘塔特勒克布拉克花岗岩的地球化学特征 锆石 U Pb 定年及 Hf 同位素组成. 岩石学报,26(11): 崔军文, 杨经绥, 李朋武, 张建新, 岳永君, 吴才来, 陈文, 李莉 阿尔金断裂 : 几何学 性质和生长方式. 地质学报,75 (2):286 郭召杰, 张志诚 塔里木基底构造格架与演化. 地学前缘,6 (3):94 李承东, 张旗, 苗来成, 孟宪锋 冀北中生代高 Sr 低 Y 和低 Sr 低 Y 型花岗岩 : 地球化学 成因及其与成矿作用的关系. 岩石学报,20(2): 刘良, 车自成, 王焰, 罗金海, 陈丹玲 阿尔金高压变质岩带的特征及其构造意义. 岩石学报,15(1):57-64 刘良, 张安达, 陈丹玲, 杨家喜, 罗金海, 王超 阿尔金江尕勒萨依榴辉岩和围岩锆石 LA ICP MS 微区原位定年及其地质意义. 地学前缘,14(1): 吴福元, 葛文春, 孙德有 埃达克岩的概念 识别标志及其地质意义. 见 : 肖庆辉, 邓晋福, 马大铨等著. 花岗岩研究思维与方法. 北京 : 地质出版社, 许志琴, 杨经绥, 张建新, 姜枚, 李海兵, 崔军文 阿尔金断裂两侧构造单元的对比及岩石圈剪切机制. 地质学报,73(3): 张建新, 许志琴, 杨经绥, 张泽明, 崔军文 阿尔金西段榴辉岩岩石学 地球化学和同位素年代学研究及其构造意义. 地质学报,75(2): 张旗, 王焰, 李承东, 王元龙, 金惟俊, 贾秀勤 花岗岩的 Sr Yb 分类及其地质意义. 岩石学报,22(9): 赵振华 副矿物微量元素地球化学特征在成岩成矿作用研究中的应用. 地学前缘,17(1): 周勇, 潘裕生 阿尔金断裂早期走滑运动方向及其活动时间探讨. 地质论评,45(1):1-9