新疆阿尔泰南缘康布铁堡组钾-钠质流纹岩锆石U-Pb年龄和地球化学

引用本文

单强, 曾乔松, 李宁波, 杨武斌, 罗勇, 姜玉航, 于学元. 2012. 新疆阿尔泰南缘康布铁堡组钾-钠质流纹岩锆石U-Pb年龄和地球化学. 岩石学报, 28(7): 2132-2144 复制到剪切板

SHAN Q, ZENG QS, LI NB, YANG WB, Luo Y, JIANG YH and YU XY. 2012. Zircon U-Pb ages and geochemistry of the potassic and sodic rhyolites of the Kangbutiebao Formation in the southern margin of Altay, Xinjiang. Acta Petrologica Sinica, 28(7): 2132-2144(in Chinese with English abstract) 复制到剪切板

新疆阿尔泰南缘康布铁堡组钾-钠质流纹岩锆石U-Pb年龄和地球化学

单强¹, 曾乔松¹, 李宁波^1,2, 杨武斌^1,2, 罗勇³, 姜玉航^1,2, 于学元¹

1. 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室，广州 510640;
2. 中国科学院研究生院，北京 100049;
3. 南阳师范学院环境科学与旅游学院，南阳 473061

2011-10-05 收稿; 2012-03-01 改回.

基金项目: 本文受国家自然科学基金 (40973023) 资助

第一作者简介: 单强，男，1967年生，副研究员，从事岩石地球化学和包裹体地球化学研究，E-mail：qshan@gig.ac.cn

摘要: 阿尔泰南缘分布着大量的晚古生代康布铁堡组火山岩系，是许多铁矿、铜矿以及铅锌矿的赋矿围岩。阿尔泰南缘麦兹和克朗火山-沉积盆地内的钾-钠质流纹岩的年龄分别为396.7±1.4Ma和394.0±6.0Ma，结合近期研究成果，进一步表明阿尔泰南缘火山岩主要形成于晚古生代早期，锆石U-Pb年龄峰期在400Ma左右。钾-钠质流纹岩具有高硅 (SiO₂的含量范围为73%~82%)、高碱 (总碱含量介于4%~7%) 和过铝质 (高A/CNK值>1) 的特征，并见有白云母和黑云母的矿物组合，属于高硅高碱过铝质的钙碱性火山岩。此外，它们的Sr和Nd同位素分别为⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.7074~0.7144，¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd=0.512072~0.512252，具有上地壳来源的特征，说明其岩石成因与初生地壳的部分熔融作用有着密切关系。结合区域地质背景分析，它们都产在与俯冲消减作用有关的陆缘岛弧的地质环境中。因此，我们推断本区钾-钠质流纹岩的原始岩浆为高硅高碱的花岗质岩浆，是由进入陆壳的高侵位玄武岩浆的底侵作用导致其上部地壳近固相线的低程度部分熔融的产物。

关键词: 钾-钠质流纹岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年火山作用阿尔泰南缘

Zircon U-Pb ages and geochemistry of the potassic and sodic rhyolites of the Kangbutiebao Formation in the southern margin of Altay, Xinjiang

SHAN Qiang¹, ZENG QiaoSong¹, LI NingBo^1,2, YANG WuBin^1,2, Luo Yong³, JIANG YuHang^1,2, YU XueYuan¹

1. Key Laboratory for Mineralogy and Metallogeny, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China;
2. Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. College of Environment Science and Tourism, Nanyang Normal University, Nanyang 473061, China

Abstract: There are large volumes of the Late Paleozoic volcanic rocks in the Kangbutiebao Formation on the southern margin of Altay, in which host Fe, Cu and Pb-Zn deposits. The potassic and sodic rhyolites in the Mazi and Kelang basins are 396.7±1.4Ma and 394.0±6.0Ma respectively, by using LA-ICP-MS zircon U-Pb dating, which show they were originated from Early Devonian magmatism. Our geochronology results, combining with latest published data, prove that the Altay orogenic volcanic rocks were formed in early Late Paleozoic, with a zircon U-Pb peak age of ca. 400Ma. The potassic-sodic rhyolites are characterized by high-silicon (SiO₂ content ranges from 73%~82%), high-alkali (total alkalis content ranges from 4%~7%) and peraluminous (high A/CNK>1), with occurrence of biotite and muscovite. Additionally, Sr and Nd isotopic characteristics indicate that the two types of rhyolites were generated from partial melting of an juvenile crust, with ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.7074~0.7144, ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd=0.512072~0.512252. Combined with the regional geodynamic evolution in Late Paleozoic, it is plausible that the two types of rhyolites were formed in a continental marginal arc related with subduction. Therefore, we infer that the source magma of the potassic and sodic rhyolites in the Mazi and Kelang basins was a kind of high-silicon, high-alkali granitic magma, which are products of low degree partial melting of juvenile upper crust near-solidus, derived by underplating of high-level basaltic magma in the continental crust.

Key words: Potassic and sodic rhyolites Zircon LA-ICPMS U-Pb dating Volcanism Southern margin of Altay

1 引言

随着近年新疆北部地区基础地质以及矿床地质工作的不断深入，对阿尔泰多金属和贵金属矿集区有了许多新的发现和认识，同时也积累了大量而且丰富的资料和成果。由于阿尔泰地区的多金属矿床在时空关系上与晚古生代下泥盆统康布铁堡组火山岩密切相关，因此这些火山岩的形成时代备受关注 (张进红等，2000；李华芹和陈富文，2004；陈汉林等，2006；单强等, 2007, 2011；柴凤梅等，2008；曾乔松等，2009)。在前人的论述中，仍然能看出阿尔泰下泥盆统康布铁堡组火山岩的形成时代存在着一定的差异，例如冲乎尔火山-沉积盆地康布铁堡组酸性火山熔岩的年龄为436Ma (曾乔松等，2009)，又如柴风梅等报道的阿巴宫铁矿康布铁堡组流纹岩的年龄为407~412Ma。作者曾经报道过阿尔泰地区康布铁堡组钾质流纹岩和钠质流纹岩的年龄 (分别为400.8Ma和402.2Ma)(单强等，2011)。为了进一步确定与铅锌多金属矿床有着密切关系的流纹岩组合形成时代，查明与钾质流纹岩和钠质流纹岩在空间上共生的钾-钠质流纹岩在时间上的关联，我们对阿尔泰地区麦兹和克朗火山-沉积盆地的钾-钠质流纹岩进行了年代学以及元素地球化学的研究。

2 地质概况

本文所要探讨的钾-钠质流纹岩广泛分布在新疆阿尔泰地区下泥盆统麦兹火山-沉积盆地以及克朗火山沉积盆地内 (单强等，2007)。它们出现在下泥盆统康布铁堡组火山-沉积地层的第二岩性段中。在火山-沉积地层层序上，钾-钠质流纹岩位居火山岩喷发旋回的中上部，并与钾质流纹岩、钠质流纹岩互层，其厚度约1000多米。在阿尔泰地区克朗和麦兹盆地可能存在火山机构，如麦兹盆地阿克哈仁有爆发相火山岩集块岩，溢流相的酸性熔岩呈岩席或岩被产出 (王京彬等，1998)。

本区钾-钠质流纹岩具有典型的斑状结构 (图 1a)。斑晶主要由石英、钠长石、黑云母和微斜长石构成，基质矿物主要为显晶质的石英、长石和黑云母组成。此外，还有少量的白云母可能是次生交代的产物 (图 1b)。微斜长石具明显的格子状双晶 (图 1c)，而大的钠长石晶体多具有完整的聚片双晶 (图 1d)。在岩石中经常出现晶囊 (图 1a，c)，晶囊由钠长石、微斜长石和少量石英组成，这些矿物结晶颗粒粗大，其颗粒大小介于200~600μm之间。同时，在晶囊中长石具有完好的晶形和完整的双晶 (钠长石的聚片双晶和微斜长石的格子状双晶，图 1c)；石英和长石晶粒较小，一般为10~50μm，黑云母颗粒相对较大，介于50~200μm之间。该类岩石具有明显的流动构造 (图 1e-g)，黑云母成流线状定向排列，石英和钠长石夹在其中，并随黑云母流线并行 (图 1h)。如图 1g所示，黑云母流线因受到斜长石斑晶的阻碍而改变了流动方向，这是典型的熔岩流动构造，而不是变形构造。所有的矿物晶体都没有出现变形和碎裂，呈完好的晶粒。在岩石中还可以见到朔性变形的钠长石 (图 1f)，说明该类钠长石形成于岩浆流动过程。

图 1 钾-钠质流纹岩的显微照片 (a)-流纹岩的斑状结构；(b)-流纹岩中次生的白云母；(c)-流纹岩中小晶囊内斜长石晶体；(d)-粗晶斜长石；(e)-流纹岩的流动构造；(f)-斜长石的塑性变形；(g)-斜长石斑晶阻止流线转变方向；(h)-流纹岩中定向排列的黑云母；照片 (g) 为单偏光，其余为正交偏光.Pl-斜长石；Mc-微斜长石；Q-石英；Ms-白云母；Bi-黑云母 Fig. 1 Microphotos of potassic-sodic rhyolites (a)-porphyritic structure in rhyolite; (b)-secondary muscovite in rhyolite; (c)-plagioclase crystal in small crystal pocket; (d)-coarse-crystallized plagioclase; (e)-flow structure of rhyolite; (f)-plastic deformation of plagioclase; (g)-plagioclase phenocryst blocks and changes linear-flow direction; (h)-orientated biotite in rhyolite; photo (g) in plane polarized light, other photos in cross-polarized light.Pl-plagioclase; Mc-microcline; Q-quartz; Ms-muscovite; Bi-biotite

3 钾-钠质流纹岩的元素地球化学 3.1 分析方法

样品在处理前选取新鲜样品，去除风化面，手工破碎至1~5mm，用5% HNO₃和5% HCl在超声波清洗仪中清洗，以除去杏仁体以及碳酸盐化的影响，烘干后手工选除石英质杏仁体，随后用不锈钢钵粉碎至200目用于化学分析。主量元素和微量元素分别在中国科学院广州地球化学研究所用XRF和ICP-MS进行，分析结果见表 1。

表 1 钾-钠质流纹岩的主量元素 (wt%) 和微量元素 (×10^-6) 成分 Table 1 Major (wt%) and trace (×10^-⁶) element analyses of the potassic-sodic rhyolites

Sample	ALT-1-2	ALT-2	10DG-1A	10DG-1B	10DG-1C	10DG-1D	10DG-3A	10DG-3B	10KKTL-1A	09KKT-1A	09KKT-1C
SiO₂	79.88	81.99	77.00	75.34	77.77	75.03	76.56	73.18	75.97	74.00	73.70
TiO₂	0.14	0.08	0.08	0.09	0.09	0.11	0.09	0.09	0.10	0.15	0.15
Al₂O₃	9.12	9.52	11.78	12.85	11.82	13.67	12.18	11.83	11.58	9.48	7.55
Fe₂O₃	2.57	1.26	1.01	1.04	1.22	0.89	0.95	1.05	2.09	0.64	0.51
MnO	0.01	0.01	0.04	0.03	0.08	0.02	0.04	0.14	0.05	0.12	0.22
MgO	0.10	0.01	0.98	1.02	1.27	1.10	0.66	0.77	0.66	0.52	0.47
CaO	0.06	0.06	0.73	0.80	1.22	0.88	1.31	3.96	0.95	5.17	6.69
Na₂O	3.28	3.82	2.47	2.54	1.90	1.03	1.48	1.01	2.96	3.11	1.89
K₂O	3.52	2.77	3.07	3.50	3.48	4.40	3.47	3.38	3.82	2.57	3.19
P₂O₅	0.02	0.01	0.02	0.03	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.04	0.05
LOI	0.72	0.44	1.18	1.34	0.87	1.97	1.93	3.64	1.25	4.36	5.64
Total	99.43	99.97	98.41	98.64	99.79	99.17	98.79	99.17	99.52	100.2	100.1
Sc	4.35	2.37	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Ti	743	499	-	-	-	-	-	-	-	900	900
V	7.00	1.51	6.00	5.00	5.00	5.00	5.00	5.00	5.00	13.0	11.0
Cr	5.81	2.89	10.0	10.0	10.0	10.0	20.0	20.0	10.0	20.0	20.0
Mn	79.1	82.6	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Co	1.88	1.44	0.70	0.60	0.60	0.50	0.90	0.70	2.50	3.00	3.00
Ni	2.2	1.02	5.00	5.00	5.00	113	5.00	5.00	5.00	10.0	9.00
Cu	60.8	13.3	5.00	5.00	5.00	5.00	5.00	5.00	13.0	5.00	5.00
Zn	19.5	162	19.0	18.0	29.0	23.0	104	129	58.0	91.0	20.0
Ga	9.04	6.97	14.1	15.1	13.0	16.0	13.6	14.0	11.8	7.60	5.30
Ge	1.09	0.96	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Rb	48.7	26.9	206	226	229	273	130.5	141	144	39.9	52.8
Sr	31.6	34.6	68.7	67.1	71	43.9	90.2	91.4	36.7	64.5	74.1
Y	28.9	27.7	39.1	43.8	58.7	60.7	28.8	25.3	25.6	40.8	43.3
Zr	64.5	79.5	84	96	101	113	92.0	95.0	82.0	96.0	82.0
Nb	5.99	5.55	6.50	7.70	7.10	8.20	6.30	6.60	9.30	8.00	6.70
Cs	0.85	0.04	8.41	8.39	12.3	8.46	3.10	3.63	4.59	0.20	0.19
Ba	512	372	371	430	304	369	669	716	481	283	287
La	26.5	37.78	34.6	35.7	34.2	35.0	30.8	27.0	20.8	13.6	22.9
Ce	53.79	81.97	73.2	76.3	72.9	73.8	61.8	54.0	45.1	30.7	51.8
Pr	6.63	9.96	8.84	9.26	8.88	9.04	7.2	6.35	5.66	3.76	6.36
Nd	24.8	36.48	33	34.2	32.5	32.9	26.2	22.5	22.5	14.2	23.4
Sm	5.27	6.87	7.51	7.81	7.78	7.72	5.57	4.82	5.63	3.87	5.73
Eu	0.89	0.87	0.61	0.66	0.75	0.73	0.65	0.62	1.03	0.53	0.74
Gd	4.79	5.46	6.96	7.52	8.23	8.33	5.48	4.65	5.64	4.46	6.42
Tb	0.91	0.92	1.11	1.26	1.56	1.6	0.84	0.73	0.89	0.99	1.23
Dy	5.64	5.19	6.89	7.92	10.4	10.7	5.09	4.5	5.37	6.43	7.26
Ho	1.13	1.02	1.44	1.64	2.16	2.26	1.06	0.94	1.06	1.46	1.55
Er	3.35	2.98	4.18	4.76	6.09	6.54	3.08	2.77	3.19	4.20	4.38
Tm	0.50	0.47	0.66	0.76	0.93	1.00	0.48	0.44	0.44	0.61	0.64
Yb	3.41	3.12	4.15	4.74	5.70	6.33	3.03	2.83	2.96	3.90	4.05
Lu	0.54	0.55	0.62	0.69	0.83	0.94	0.45	0.44	0.45	0.63	0.64
Hf	2.64	3.25	3.20	3.70	3.80	4.30	3.30	3.30	3.50	3.30	3.00
Ta	0.62	0.66	0.80	0.90	0.90	1.00	0.70	0.70	0.90	0.80	0.70
Pb	326	6.00	7.00	7.00	13.0	8.00	40.0	52.0	7.00	56	3020
Th	10.3	11.7	16.3	19.0	19.3	21.7	13.1	12.8	12.7	9.00	7.80
U	2.30	1.70	3.40	3.60	3.60	4.10	2.00	1.90	3.00	1.80	2.10
注：“-”表示低于检测值

表 1 钾-钠质流纹岩的主量元素 (wt%) 和微量元素 (×10^-6) 成分 Table 1 Major (wt%) and trace (×10^-⁶) element analyses of the potassic-sodic rhyolites

Nd-Sr同位素比值的测定分析在中国科学院广州地球化学研究所进行，使用仪器为MicroMass ISOPROBE型多接收器电感耦合等离子体质谱仪 (MC-ICPMS)。Sr同位素以国际标准NBS987和实验室标准Sr-GIG进行监控，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值用⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.1194标准化。Nd同位素以国际标准Jndi-1和实验室标准Nd-GIG进行监控，¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd值用¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd=0.7219标准化。详细的分析流程见韦刚健等 (2002)和梁细荣等 (2003)，Sr-Nd同位素分析精度好于0.002%，具体分析结果见表 2。

表 2 阿尔泰钾-钠质流纹岩Sr-Nd同位素组成 Table 2 Sr and Nd isotopic composition of the potassic-sodic rhyolites in Altay

3.2 主、微量元素特征

在阿尔泰地区麦兹和克朗火山-沉积盆地中以下泥盆统的中酸性火山岩为主。根据酸性火山岩的化学成分，非常容易区分出三种不同的流纹岩 (于学元等，1995；王京彬等，1998；单强等, 2007, 2011)，即钾质流纹岩 (Na₂O＜1%)、钠质流纹岩 (K₂O < 1%) 和钾-钠质流纹岩 (Na₂O＞1%，K₂O＞1%)。钾-钠质流纹岩的主、微量元素的分析结果列在表 1中。

钾-钠质流纹岩与钾质流纹岩和钠质流纹岩均为高硅、高碱和过铝质的钙碱性火山岩。钾-钠质流纹岩SiO₂的含量范围为73%~82%，总碱含量略低于另外两种流纹岩，介于4%~7%。多数样品A/CNK值都大于1，最高值达2.17。流纹岩的过铝质特点表明岩石成因与地壳的低程度部分熔融作用有着密切关系 (Shand，1951)。

对于花岗岩体系而言，K和Rb元素对经常展示出线性的相关关系的演化模式，因此K/Rb比值就成为揭示花岗岩类岩石成因的重要参数。岩浆分异作用而派生的花岗岩都呈现出较高的K/Rb比值 (＞150)(Dostal and Chatterjee, 2000)。同时，Shaw (1968)也指出K/Rb比值 (＜150) 的花岗岩不可能是岩浆过程所为，而是流体相参与的结果。本区钾-钠质流纹岩普遍具有高的K/Rb比值，比值变化范围是316~2184，平均值为847。这就说明钾-钠质流纹岩没有经历过岩浆晚期以及岩浆期后流体相的作用。

在花岗质岩浆体系演化过程中，Nb和Ta的比值比较稳定。在大陆地壳中Nb/Ta比值大约等于11(Taylor and McLennan, 1985；Green，1995)，而地幔和源于地幔的岩浆熔体的Nb/Ta比值为17.5±2.0(Hofmann，1988；Dostal and Chatterjee, 2000)。本区钾-钠质流纹岩的Nb/Ta比值的变化范围为8.1~10.3，明显低于幔源岩浆的比值。另外，其Th/Ce比值也与大陆地壳一致 (≧0.2)(Kerrich et al., 1999)。这一特征也表明本区钾-钠质流纹岩可能为大陆地壳部分熔融的产物。

钾-钠质流纹岩的REE分布模式呈现一排平行的曲线 (图 2a)，其HREE一侧较平缓，Gd/Yb≈1.3，说明重稀土元素没有发生明显的分馏。而LREE一侧较陡，La/Sm≈3，即LREE分馏较强。另外，它们具有弱的铕负异常，Eu/Eu^*=0.25~0.56。这些特征表明其岩浆源曾经发生过斜长石的分离结晶作用 (White and Urbanczyk, 2001)。

图 2 钾-钠质流纹岩的REE分布模式图 (a) 和微量元素蛛网图 (b) Fig. 2 REE distribution pattern (a) and trace element spider diagram (b) for potassic-sodic rhyolites

从钾-钠质流纹岩的微量元素蛛网图 (图 2b) 可以看出明显亏损大离子亲石元素Nb，Ta，Ti和Sr，相对富集Th和U，这些特征均表明其形成于岛弧的构造环境 (De Silva and Francis, 1989；Davidson and Stern, 1991；Siebel et al., 2001；Lebti et al., 2006；单强等, 2007, 2011)。

在岩浆演化过程中，微量元素特别是高场强元素 (Nb，Ta，Zr，Hf) 具有相似的地球化学性质，尤其在后期地质作用中它们的比值非常稳定，可以用来追踪岩浆演化的路径和成因 (Namur et al., 2010；Condie，2005；Dostal and Chatterjee, 2000)。钾-钠质流纹岩的Nb/Ta和Zr/Hf两个比值变化很小，比较稳定 (Nb/Ta=8~10，Zr/Hf=24~29)。从图 3可以看出钾-钠质流纹岩与共生的钾质流纹岩和钠质流纹岩的Nb/Ta和Zr/Hf两对比值变化极小，它们在图中的投影点呈现出明显的正相关关系。

图 3 钾-钠质流纹岩的Zr-Hf (左) 和Nb-Ta (右) 相关图 Fig. 3 Zr-Hf (left) and Nb-Ta (right) plots of the potassic-sodic rhyolites

3.3 Sr-Nd同位素特征

阿尔泰钾-钠质流纹岩、钾质流纹岩和钠质流纹岩Sr、Nd同位素均呈现相对较高的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值 (0.707373~0.714413) 和较低的初始¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值 (0.512072~0.512252)，它们的ε_Nd(t) 为-1.00~2.22(表 2)。Tanaka (1992)和Kimura (2007)研究Nyukawa英安岩和Chayano-Ebisutote流纹岩得到Sr同位素比值的峰值⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.7075，与North Japan Alps的基底花岗岩和片麻岩的同位素特征相同，暗示其起源于上地壳的重熔，这与本研究区的该套流纹岩组合的同位素组成极其相似。

4 LA-ICPMS锆石U-Pb年龄和锆石的微量元素 4.1 分析方法

样品10DG-1A和KKTL-1A为钾-钠质流纹岩，分别取自阿尔泰大东沟地区 (47°56′39″N，88°06′38″E) 和可可塔勒矿区 (47°21′07″N，89°11′37″E) 的康布铁堡组地层中。两个样品重量均约5kg，经过碎样-淘洗-电磁选流程分选出低磁重矿物，最后在双目显微镜下手工挑纯锆石。两个流纹岩的锆石颗粒多呈淡黄色，半透明-无色透明，大多呈自形的短柱状和长柱状晶体，晶棱及晶面清楚，粒度较小，长轴多变化于30~180μm之间，锆石长宽比2:1~3:1，锆石含有不透明熔体包裹体，表明其应为岩浆锆石。锆石单矿物的分选和制靶是作者在中国科学院广州地球化学研究所亲自完成。所有的锆石LA-ICPMS分析样品测试均在中国科学院广州地球化学研究所同位素国家重点实验室完成。采用美国Resonetics公司生产的Resolution M-50激光剥蚀系统和Agilent 7500a型的ICP-MS联机，并带有一个独特的可以减少样品分馏的双室 (two-volume cell) 样品室和一个平滑激光剥蚀脉冲的Squid系统。实验中采用He作为剥蚀物质的载气，用美国国家标准技术研究院人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST610进行仪器最佳化 (Pearce et al., 1997)，使仪器达到最佳的灵敏度、最小的氧化物产率 (CeO/Ce＜3%) 和最低的背景值。本次实验采用标准锆石TEMORA作为测年外标 (²⁰⁶Pb/²³⁸U=416.8 Ma)(Black et al., 2003)，所测元素激光斑束直径主要采用31μm，频率为8Hz。数据处理使用中国地质大学刘勇胜博士编写的软件ICPMSDataCal 8.0来进行校正 (Liu et al., 2008)。

4.2 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

两个钾-钠质流纹岩的锆石LA-ICP-MS的U-Pb定年测定结果列于表 3中，分析结果显示样品10DG-1A锆石的U和Th含量分别变化于144×10^-6~2007×10^-6和87×10^-6~2383×10^-6，所有锆石的Th/U比值均大于0.4，显示了岩浆锆石的Th/U比值典型特征 (Rubatto，2002)，放射性成因铅²⁰⁶Pb的含量在35.8×10^-6~490.3×10^-6之间，普通铅的含量在0.20%~9.73%之间。其中U含量最高的测点，其放射性成因铅²⁰⁶Pb的含量最大，U含量最低的测点其放射性成因铅²⁰⁶Pb的含量最小。

表 3 阿尔泰钾-钠质流纹岩的LA-ICPMS锆石U-Pb年龄分析结果 Table 3 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating data for the potassic-sodic rhyolites in Altay

测点号	Th (×10^-6)	U (×10^-6)	元素比值	同位素比值						同位素年龄 (Ma)
测点号	Th (×10^-6)	U (×10^-6)	Th/U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ
10DG-1A-01	88.78	170.22	0.52	0.05249	0.00294	0.46886	0.02506	0.06431	0.00105	390	17	402	6
10DG-1A-02	501.26	795.18	0.63	0.05417	0.002	0.47778	0.01734	0.06287	0.00075	397	12	393	5
10DG-1A-03	386.99	767.96	0.5	0.0498	0.0019	0.43924	0.01659	0.06306	0.00078	370	12	394	5
10DG-1A-04	394.19	606.45	0.65	0.05211	0.00232	0.4694	0.02034	0.06504	0.00091	391	14	406	5
10DG-1A-05	1604.5	2007.18	0.8	0.0578	0.00196	0.5155	0.01792	0.06402	0.00089	422	12	400	5
10DG-1A-06	430.77	518.45	0.83	0.05147	0.00213	0.46562	0.02021	0.0649	0.001	388	14	405	6
10DG-1A-07	2382.97	1251.41	1.9	0.05597	0.00188	0.48875	0.01617	0.06277	0.00075	404	11	392	5
10DG-1A-08	261.43	428.23	0.61	0.05579	0.00272	0.49678	0.02415	0.06458	0.001	410	16	403	6
10DG-1A-09	427.52	517.41	0.83	0.0569	0.00269	0.51212	0.02412	0.06473	0.00091	420	16	404	5
10DG-1A-10	378.03	491.22	0.77	0.05638	0.0023	0.49403	0.02029	0.06309	0.00099	408	14	394	6
10DG-1A-11	113.85	245.95	0.46	0.05085	0.00288	0.44754	0.02496	0.0642	0.00097	376	18	401	6
10DG-1A-12	144.63	271.49	0.53	0.05342	0.0025	0.45857	0.02148	0.06198	0.00085	383	15	388	5
10DG-1A-13	375.73	779.03	0.48	0.05366	0.00192	0.47037	0.01632	0.06322	0.00075	391	11	395	5
10DG-1A-14	37.78	54.87	0.69	0.08577	0.0066	0.68241	0.04625	0.06296	0.00148	528	28	394	9
10DG-1A-15	86.78	210.16	0.41	0.05332	0.00276	0.46779	0.02281	0.06342	0.00085	390	16	396	5
10DG-1A-16	124.49	143.59	0.87	0.06013	0.00368	0.51751	0.0326	0.0623	0.00104	423	22	390	6
10DG-1A-17	106.1	184.59	0.57	0.0523	0.00305	0.45119	0.02515	0.06271	0.00102	378	18	392	6
KKTL-1A-01	657.77	1261.77	0.52	0.06414	0.00226	0.54885	0.01999	0.06091	0.00072	444	13	381	4
KKTL-1A-02	282.98	740.91	0.38	0.05479	0.00186	0.46484	0.01488	0.06104	0.00073	388	10	382	4
KKTL-1A-03	403.81	649.56	0.62	0.05244	0.00223	0.47507	0.02092	0.06452	0.00088	395	14	403	5
KKTL-1A-04	243.97	343.67	0.71	0.05454	0.00285	0.4893	0.02477	0.06427	0.00084	404	17	402	5
KKTL-1A-05	112.85	186.17	0.61	0.06337	0.00421	0.55868	0.03731	0.06429	0.00115	451	24	402	7
KKTL-1A-06	344.12	865.85	0.4	0.05381	0.00191	0.46045	0.01556	0.06097	0.00066	385	11	382	4
KKTL-1A-07	326.13	581.11	0.56	0.05236	0.00221	0.45523	0.01856	0.06175	0.00075	381	13	386	5
KKTL-1A-08	465.99	1190.65	0.39	0.05951	0.00244	0.53506	0.02138	0.06348	0.00081	435	14	397	5
KKTL-1A-09	432.7	843.3	0.51	0.05362	0.00184	0.48008	0.01679	0.06388	0.00076	398	12	399	5
KKTL-1A-10	237.09	314.31	0.75	0.05074	0.00269	0.45678	0.02516	0.06441	0.00087	382	18	402	5
KKTL-1A-11	266.7	371.65	0.72	0.05223	0.00213	0.45267	0.01881	0.0625	0.00084	379	13	391	5
KKTL-1A-12	246.88	349.86	0.71	0.05159	0.00213	0.44397	0.01873	0.06221	0.00072	373	13	389	4
KKTL-1A-13	485.18	724.28	0.67	0.05751	0.00197	0.48617	0.0162	0.06109	0.00058	402	11	382	4
KKTL-1A-14	1342.45	1865.44	0.72	0.06118	0.00203	0.53636	0.0187	0.06295	0.00086	436	12	394	5

表 3 阿尔泰钾-钠质流纹岩的LA-ICPMS锆石U-Pb年龄分析结果 Table 3 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating data for the potassic-sodic rhyolites in Altay

10DG-1A样品锆石的17个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄变化于387.6~406.2Ma之间，根据17个测点计算得出的谐和年龄为396.7±1.4Ma (MSWD=0.13，n=17)，²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为396.8±2.6Ma (MSWD=1.06，n=17)。在锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U-²⁰⁷Pb/²³⁵U谐和图上 (图 4)，17个测点集中在一致线上及其附近，显示很好的谐和性，表明这些锆石形成后U-Pb体系基本上保持封闭状态，没有明显的U或者Pb同位素的丢失和加入。测试结果可信，可以代表流纹岩的结晶年龄。样品KKTL-1A锆石的U和Th含量变化相对不大，在314×10^-6~1865×10^-6和113×10^-6~1343×10^-6之间，大多数样品Th/U比值大于0.4。19个测点²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄变化于376.7~416.7Ma之间，²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为394.0±6.0Ma。以上分析结果表明阿尔泰地区麦兹和克朗两个盆地康布铁堡组钾-钠质流纹岩的形成时代为早泥盆世。

图 4 阿尔泰钾-钠质流纹岩的锆石U-Pb年龄谐和图 Fig. 4 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordant curves of the potassic-sodic rhyolites in Altay

4.3 钾-钠质流纹岩的形成温度

锆石-Ti温度计的计算 (计算方法参见Watson and Harrison, 2005；Watson et al., 2006；Ferry and Watson, 2007) 结果列在表 4中。结果表明本区钾-钠质流纹岩的形成温度为616~879℃，平均温度为615~730℃，比爆发相火山岩的形成温度偏低，其原因可能在于钾-钠质流纹岩呈溢流相的岩席或岩被产出 (王京彬等，1998)。

表 4 阿尔泰钾-钠质流纹岩锆石微量元素 (×10^-6) 分析结果及其锆石Ti温度和氧逸度值 Table 4 Trace (×10^-⁶) element analyses and T_Ti-in _zrcon and oxygen fugacity of zircons from the potassic-sodic rhyolites

测点号	P	Ti	Y	Nb	La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	Hf	Ta	T_Ti-in-zircon (℃)	logf_O₂
10DG-1A-01	1737	15.44	3208	0.79	0.08	6.18	0.18	3.69	9.34	1.41	63.3	22.4	285.9	111.5	491.6	104.7	949	185.7	11462	0.45	780.7	-27.1
10DG-1A-02	1136	6.18	2635	6.99	2.61	31.34	1.54	10.45	9.71	0.79	45.8	17.47	223.8	90.2	421.1	89.9	850	166.9	12656	3.2	700.4	-31.6
10DG-1A-03	1498	3.26	3407	5.02	0.16	19.39	0.13	1.47	5.45	0.55	46.8	19.42	271.6	116.3	553.4	121.5	1147	228	13011	2.62	651.1	-23.5
10DG-1A-04	918	5.23	2618	5.63	0.13	31.17	0.16	2.21	6.01	0.74	42.2	16.82	220.6	89.8	418.8	89.8	845	169.9	11453	2.14	687.1	-21.7
10DG-1A-05	1785	6.81	5943	12.25	4.61	67.83	2.19	15.4	19.3	1.5	108.2	39.61	514.7	204.6	932.7	194	1781	336.6	11931	4.9	708.3	-30.4
10DG-1A-06	2202	19.67	4897	3.2	0.44	21.41	0.44	6.27	13.63	2.01	94.2	34.99	431.7	170.6	747.1	151.4	1354	255.2	11083	1.1	804.2	-27.3
10DG-1A-07	1744	40.5	7382	9.03	2.57	97.2	1.86	18.66	34.14	4.18	179.8	61.63	708	258.4	1085.7	211	1823	332.4	9099	3	881	-27.7
10DG-1A-08	1437	12.32	3521	2.73	0.17	17.12	0.28	4.02	10.88	1.53	68.6	24.59	312.2	124.5	556.6	113.2	1020	202	11530	1.33	759.7	-25.6
10DG-1A-09	2027	8.18	4816	2.26	0.12	22.88	0.39	5.63	13.4	1.75	89.3	33.86	423.9	166.3	743.5	152.9	1364	259.2	11073	1.03	723.7	-24.4
10DG-1A-10	784	5.3	2222	3.75	0.26	23.04	0.19	2.68	5.49	0.64	37.6	14.76	191.1	75.6	356.4	74.7	679	134.5	12080	1.52	688.1	-24.4
10DG-1A-11	381	3.03	1140	2.21	0	12.85	0.03	0.82	2.24	0.42	16.5	6.37	89.5	38.5	187.3	43	423	89	11800	0.92	646	0
10DG-1A-12	2148	10.99	3910	1.39	0.59	10.3	0.29	3.35	9.11	1.09	61.4	24.15	320.8	132.1	623.1	133.5	1241	248.8	11256	0.88	749.4	-29.8
10DG-1A-13	793	1.79	2836	5.96	0.12	21.45	0.09	1.44	4.84	0.52	42.4	16.87	229.4	96.9	459.9	98.2	909	182.4	13378	2.97	609.4	-21.8
10DG-1A-14	603	9.46	1432	1.97	0	9.91	0.05	0.88	3.17	0.49	23.7	9.52	122.8	49.6	231.7	49	453	88.5	11985	1.16	736.2	0
10DG-1A-15	719	10.53	1991	1.1	0.02	14.13	0.09	2.87	7.96	1.66	47.6	15.88	185.5	70.8	307.9	60.7	550	108.1	11291	0.57	745.6	0
10DG-1A-16	525	8.78	1376	1.69	0.12	12.53	0.08	1.63	3.46	0.52	22.4	8.48	113.4	46.5	217.7	47.8	443	89	11785	0.77	729.7	-20.1
KKTL-1A-01	1007	2.55	4735	12.82	0.15	19.61	0.35	5.13	14.5	2.05	98.5	35.01	437.1	167.1	740.2	148.8	1335	255.4	11722	2.81	633.7	-23.7
KKTL-1A-02	620	3.97	2705	5.05	0.01	9.36	0.05	1.97	6.81	1.06	50.8	18.92	243.2	95.7	436.8	88.8	795	155.6	12554	1.83	665.9	-25.1
KKTL-1A-03	761	4.98	3757	3.87	0.2	17.31	0.43	6.48	15.42	2.38	91.2	30.36	362.8	135	582.8	116.2	1013	196.1	10858	1.34	683.3	-18.4
KKTL-1A-04	428	10.92	3187	2.72	0.02	9.71	0.45	9.62	18.16	4.16	92.4	28.4	317.3	115.3	483.6	94.1	834	159.6	8589	0.86	748.9	-25.6
KKTL-1A-05	294	8.81	1955	1.25	0.02	5.54	0.21	3.93	9.34	2.65	51.7	16.58	191.9	71.2	301.9	59.9	543	106.1	9019	0.49	730	-26.6
KKTL-1A-6	684	2.29	2919	6.66	0.03	10.59	0.11	2.36	7.17	0.89	52.7	19.52	260.3	103.9	467.9	96.7	866	168.8	13283	2.76	626.2	-21.5
KKTL-1A-7	444	6.33	1866	5.82	0	25	0.1	1.41	4.85	0.94	32.5	12.12	158.6	64.1	300.9	64.4	593	121	11763	2.33	702.4	-24.8
KKTL-1A-8	690	2.2	3327	13.78	0.16	14.32	0.14	2.25	6.84	1.06	54	21.63	286	115.9	532.8	110.3	979	192	13386	4.02	623.5	-25.4
KKTL-1A-9	826	1.47	3495	5.47	0.36	17.72	0.32	4.26	10.97	1.59	73.3	25.87	321.4	123.9	558.5	111.8	1006	193.7	12129	2.02	596.7	-22.3
KKTL-1A-10	514	6.4	3367	2.71	0.09	10.79	0.43	8.44	16.74	5.22	96.6	30.13	340.9	123.1	518	100.9	884	173.9	8917	0.89	703.2	-22.3
KKTL-1A-11	486	7.76	3307	2.95	0.05	14.94	0.32	5.84	12.42	3.57	80	27.3	320.2	119.7	514.4	100.7	895	171.9	9315	1.04	719.3	0
KKTL-1A-12	560	8.54	3384	2.51	0.06	10.51	0.42	6.87	15.27	3.89	88.4	28.93	334	121.7	513.4	101.9	892	171.2	9495	0.88	727.3	-24.7
KKTL-1A-13	723	4.18	3896	4.49	0.05	21.07	0.34	5.97	13.68	2.55	92.4	31.35	375	141.1	602.9	119.2	1045	198.8	11861	1.61	669.8	-17.2
KKTL-1A-14	724	6.76	3732	23.49	0.27	31.72	0.3	4.09	11.2	1.86	78.1	27.88	345.1	134.8	587.8	117	1042	200.2	11568	5.68	707.7	-27.1

4.4 钾-钠质流纹岩的锆石微量元素地球化学特征

本区钾-钠质流纹岩中锆石的REE分布模式均呈左倾的平滑曲线，明显亏损LREE (图 5、表 4)，但是，它们都有明显的正Ce异常，异常范围变化较大，Ce/Ce^*比值分别在4~81和6~177之间。另外，所有的锆石的REE分布模式都出现明显的Eu负异常，这与其生成在氧化环境密切相关。两组锆石的微量元素蛛网图基本一致，除了亏损LREE外，还强烈亏损Ti (图 6)。两组锆石的Ti含量大多数低于10×10^-6，其原因可能在于锆石的结晶温度较低的缘故 (Fu et al., 2008)。这也从另一个侧面证明本区钾-钠质流纹岩呈溢流相而不是爆发相产出。

图 5 阿尔泰钾-钠质流纹岩中锆石的REE分布模式 (a)-样品10DG-1A；(b)-样品KKTL-1A.图 6同 Fig. 5 Zircon REE distribution pattern of potassic-sodic rhyolites in Altay

图 6 阿尔泰钾-钠质流纹岩中锆石的微量元素蛛网图 Fig. 6 Zircon trace element spidergrams of the potassic-sodic rhyolites in Altay

根据Dustin et al.(2011) 锆石氧逸度的计算公式，可以得到钾-钠质流纹岩中锆石的氧逸度结果 (表 5)。分析结果显示六个钾质流纹岩的锆石氧逸度数值变化较小，其变化范围为-17~-24。两个钾-钠质流纹岩的锆石氧逸度数值变化范围为-24~-26，而两个钠质流纹岩的锆石氧逸度数值变化范围为-27~-29。这一结果可能说明钾质、钠质和钾-钠质流纹岩形成的构造背景相近，属于氧化的环境，也代表了流纹岩喷溢到地表时大气圈氧逸度值。

表 5 阿尔泰钾-钠质流纹岩中锆石的氧逸度 Table 5 Oxygen fugacity of zircon from the potassic-sodic rhyolites in Altay

5 讨论 5.1 阿尔泰地区康布铁堡组地层中钾-钠质流纹岩的形成时代

阿尔泰造山带作为中亚造山带的典型地区 (Jahn et al., 2000)，是由大陆块体、岛弧和增生杂岩构成的增生造山带 (Sengor et al., 1993；Xiao et al., 2004)，同整个中亚造山带一样发育有大量的火山岩，并在火山岩带内蕴含了丰富的矿产资源，因此长期以来一直是国内外地质学家研究和关注的热点地区之一。特别是在中国境内阿尔泰造山带南缘康布铁堡组地层中发现了数个与火山岩有关的大中型铁、铜和铅-锌矿床 (例如蒙库大型铁矿、可可塔勒铅锌矿等)，其形成时代的确定成为该地区研究的一个关键科学问题。

目前，对阿尔泰康布铁堡组酸性火山岩的形成时代存在不同的观点，多数认为这些酸性火山岩形成于晚古生代早泥盆世，同位素年龄值在400Ma左右 (周云霞和马文鹏，1991；于学元等，1995；张进红等，2000；李华芹和陈富文，2004；陈汉林等，2006；单强等, 2007, 2011)，另一种观点认为阿尔泰康布铁堡组火山岩的形成年龄早于早泥盆世，存在晚志留世的可能 (柴凤梅等，2008；曾乔松等，2009)。本次研究结果表明，阿尔泰南缘康布铁堡组地层中两个不同地区的钾-钠质流纹岩的锆石U-Pb年龄分别为396.7±1.4Ma和394.0±6.0Ma，其与同产在麦兹盆地和克朗盆地的钠质流纹岩以及钾质流纹岩的锆石U-Pb年龄非常相似，分别为400.8±8.4Ma和402.2±6Ma，(单强等, 2007, 2011)。因此，可以确定麦兹和克朗两个火山-沉积盆地内大规模火山岩喷发作用的时代应当是早泥盆世，同位素年龄的峰值为400Ma。另外，童英等 (2007)对阿尔泰北部山区喀纳斯及琼库尔花岗岩体进行锆石U-Pb定年，分别获得年龄值398±5Ma和399±5Ma，也是早泥盆世岩浆活动的产物。总之，上述同位素年代学数据证实，在400Ma时期，由于古亚洲洋消减作用，在西伯利亚古陆南缘形成一条长达400余千米长的晚古生代岛弧火山岩带。其中不仅有大量火山岩喷发活动，而且也伴随有大量的花岗质岩浆侵入活动 (童英等，2007；Wang et al., 2006)。

5.2 钾-钠质流纹岩的成因

如前所述，本区钾-钠质流纹岩的主量元素和微量元素均显示出上地壳组成的地球化学特征。该流纹岩具有高硅、高碱和过铝质的钙碱性火山岩特性，其A/CNK值都大于1，最高值达2.17。在岩石中普遍见到黑云母和白云母组合，反映该岩石呈铝过饱和的特征，这就充分说明其成岩物质可能来源于大陆地壳。微量元素地球化学特征同样给出岩石成因的重要信息。本区钾-钠质流纹岩具有低的Nb/Y比值，在Nb/Y-Rb/Y图中其投影点均落在上地壳成因区域内，暗示其母岩浆源于上地壳 (Hildreth et al., 1991)。它们的Th/Ce比值变化很小，变化范围为0.14~0.29，平均值为0.23。在Ce/Nb对Th/Nb图解中，本区钾-钠质流纹岩的投影点均落在上部大陆地壳的Th/Ce比值=0.2的直线附近 (图 7)。整个大陆地壳Th/Ce比值=0.1，而上部大陆地区Th/Ce比值=0.2(Kerrich et al., 1999)。相比之下，这些钾-钠质流纹岩的Th/Ce比值更接近上部大陆地壳，因此这一特点是本区流纹岩的原始岩浆来源于上部大陆地壳的又一佐证。

图 7 阿尔泰钾-钠质流纹岩的Ce/Nb对Th/Nb图解方框为本区钾-钠质流纹岩 Fig. 7 Ce/Nb vs.Th/Nb plot for the potassic-sodic rhyolites in Altay Small black dots represent the Altay potassic-sodic rhyolite

另外，Sr-Nd同位素组成也给钾-钠质流纹岩的岩浆来源提供了可靠的证据。从Sr-Nd同位素组成数据可以看出，本区钾-钠质流纹岩与共生的钾质流纹岩、钠质流纹岩均具有较高的Sr同位素初始值，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.7074~0.7144，与上地壳⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值接近。如图 8所示，五个流纹岩的投影点均落在上地壳的分布区或附近，暗示它们是源自上地壳的花岗岩和片麻岩基底部分熔融的产物。

图 8 阿尔泰三种流纹岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd图解 (据Liew et al., 1989) Fig. 8 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr vs. ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd plot of three kinds of rhyolites in the Altay region (after Liew et al., 1989)

作者曾经讨论过阿尔泰地区下泥盆统康布铁堡组钾-钠质流纹岩 (单强等，2007) 以及钾质流纹岩和钠质流纹岩 (单强等，2011) 的形成时代及元素地球化学特征。从整体来看，这三类流纹岩在时空分布上是密切相关的。它们是在早泥盆世早期同时形成的 (400Ma)，空间上均出现在下泥盆统康布铁堡组火山喷发第二旋回之中，在层序上相互叠置，密切共生。在化学成分上它们都显示出高硅、高碱和过铝质的共性。在微量元素地球化学性质上也是非常相似的，均呈亏损高场强元素 (Ti、Nb、Ta和P) 和富集大离子亲石元素 (Th、La和Rb) 的特征。

本区三类流纹岩的产出地质构造环境也应该是一样的，正如图 9用微量元素判别图所得到的结果，它们都产在与俯冲消减作用有关的陆缘岛弧地质环境中。

图 9 阿尔泰三类流纹岩的微量元素的构造环境判别图 Fig. 9 Tectonic setting discriminant plots of trace elements for three kinds of rhyolites in Altay

综上所述，本区三类共生流纹岩具有同一个原始岩浆源，即高硅、高碱和铝过饱和的花岗质岩浆。根据本区火山岩产出的体积之大 (在克朗和麦兹两个盆地中，康布铁堡组火山-沉积岩的厚度超过4000m (吴志亮和李峰，1996；王京彬等，1998；徐新，2003)) 可以推测，火山岩产出地区的上地壳内存在一个 (或者几个) 巨大的岩浆储库。岩浆储库中花岗质岩浆是上地壳近固相线矿物 (如钾长石，石英或钠长石等) 重熔的产物。另外，在阿尔泰地区下泥盆统康布铁堡组火山-沉积地层的第一岩性段中还有少量的变玄武岩 (斜长角闪岩) 产出 (王京彬等，1998)。其化学成分特点显示变玄武岩与共生的酸性火山岩同属岛弧钙碱性岩系，它们之间可能存在一定的成因联系。

现将本区钾-钠质流纹岩的原始岩浆的成因模式归纳如下：

在400Ma以前，研究区形成一个古亚洲洋板块向西伯利亚古陆下俯冲的构造格局 (单强等，2005)。在400Ma时期，随着俯冲-消减作用的加剧，软流圈地幔上涌导致岩石圈减薄而发生拆沉 (Pearce et al., 1990；Aldanmaz et al., 2000；Ilbeyli et al., 2004)，使被交代的地幔楔 (二辉橄榄岩) 部分熔融，形成了玄武岩岩浆 (图 10a)。随着玄武质岩浆的不断增加，在下地壳形成了玄武质岩浆的储库 (图 10b)。在400Ma左右，伴随着玄武质岩浆房的形成和不断增大，大量热能从玄武质岩浆房传递到上地壳，给上覆的上地壳熔融提供了充足的热量，致使上地壳近固相线的低熔组分 (钾长石和石英) 发生熔融，形成了高硅，高碱和铝过饱和的花岗质岩浆 (图 10c)(Huppert and Sparks, 1988；Chalot-Prat，1995；Zhu et al., 1996；朱永峰等，1995)，这些花岗质的岩浆就是本区钾-钠质流纹岩的原始岩浆。

图 10 阿尔泰钾-钠质流纹岩的成因模式图 Fig. 10 Schematic illustration of genetic model for the formation of the potassic-sodic rhyolites in Altay

6 结论

(1) 新疆阿尔泰南缘的钾-钠质流纹岩的锆石U-Pb年龄分别为396.7±1.4Ma和394.0±6.0Ma，表明其为早泥盆世火山喷发的产物。

(2) 钾-钠质流纹岩具有高硅 (SiO₂的含量范围为73%~82%)、高碱 (总碱含量介于4%~7%) 和过铝质 (高A/CNK值＞1) 的特征，并见有白云母和黑云母的矿物组合，属于高硅、高碱、过铝质的钙碱性火山岩。岩石富集大离子亲石元素Rb、Ba、K，明显亏损高场强元素Nb、Ta、Sr、Ti，相对富集Th和U，并具有明显的Eu负异常，其源岩为富含白云母和黑云母的高成熟度地壳物质熔融形成，说明其岩石成因与上地壳的部分熔融作用有着密切关系。

(3) 钾-钠质流纹岩岩浆的成因模型：在400Ma时期，随着古亚洲洋板块的俯冲-消减，伴随着软流圈上涌和岩石圈拆沉，导致上覆被交代的地幔楔二辉橄榄岩部分熔融产生的大体积玄武质岩浆。当玄武质岩浆上侵到下地壳时，大量的热能使上地壳近固相线的低熔组分发生部分熔融，最后形成了高硅高碱的花岗质岩浆。

致谢锆石样品制靶、LA-ICP-MS锆石U-Pb测年工作得到中国科学院广州地球化学研究所李贺博士和涂湘林高级工程师的帮助；野外工作期间得到新疆有色金属地质勘查局706地质大队总工郭正林的支持；在此一并表示感谢!

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岩石学报 2012, Vol. 28 Issue (7): 2132-2144	PDF