岩石学报  2012, Vol. 28 Issue (7): 2121-2131   PDF    
新疆中天山北缘望峰地区花岗岩的地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素组成研究
杨猛, 王居里, 王建其, 党飞鹏     
大陆动力学国家重点实验室,西北大学地质学系,西安 710069
摘要: 新疆中天山北缘望峰地区花岗岩的岩石学、地球化学及锆石U-Pb-Hf同位素研究表明:(1) 望峰地区花岗岩岩石类型主要为二云母二长花岗岩和黑云母二长花岗岩,岩体高SiO2、Al2O3,中等富碱且相对富钾,A/CNK≥1.1,稀土含量中等 (ΣREE=162.6×10-6~211.8×10-6),轻重稀土分馏明显且富集轻稀土,具中等Eu负异常 (δEu=0.42~0.49),相对富集LILE和LREE,亏损Ba、Sr、P、Ti、Nb、Ta、HREE等,属高钾钙碱性过铝质S型花岗岩;(2) 锆石LA-ICP-MS U-Pb定年获得岩浆结晶年龄为439.9±2.2Ma,成岩时代为早志留世;(3) 锆石Hf同位素组成较均一,εHf(t)=-5.0~-1.3,平均-2.72,二阶段模式年龄tDM2变化范围在1294~1482Ma之间,岩浆主要来源于中元古代中期地壳结晶基底岩系的部分熔融,源岩为经历过风化旋回、成熟度较低的硬砂岩,形成于中天山北缘早古生代碰撞造山期同碰撞环境。
关键词: S型花岗岩     早志留世     源岩组成     同碰撞造山     新疆望峰地区    
Studies on geochemistry, zircon U-Pb geochronology and Hf isotopes of granite in Wangfeng area at the northern margin of Middle Tianshan, Xinjiang
YANG Meng, WANG JuLi, WANG JianQi, DANG FeiPeng     
State Key Laboratory of Continental Dynamics, Department of Geology, Northwest University, Xi'an 710069, China
Abstract: Rock samples in Wangfeng area consisting of two-mica monzonitic granite and biotite monzonitic granite locate in the northern margin of Middle Tianshan in Xinjiang, exhibiting as the direct gold-bearing country rocks, which synthetically display characteristics of peraluminous S-type granite or MPG belonging to high-K calcalkaline series: Allitic mineral assemblages of granitic rocks with medium-fine grained granitic texture and weakly gneissic structure comprise primary muscovite and biotite.Geochemically, Wangfeng granite is characterized by high SiO2, Al2O3 and ALK with K2O/Na2O ratios changing from 1.07 to 1.25 and 1.15 on average, A/CNK ratios range from 1.10 to 1.12 and 1.11 on average.Granite samples are rich in LREE and LILE (K, Rb, Th, U etc.), infertile in HREE and Ba, Sr, P, Ti, Nb, Ta etc., coupling with moderate Eu negative anomaly (δEu=0.42~0.49), which are in relation to magmatic fractionation.Wangfeng granite intruded at 439.9±2.2Ma based on the dating results of zircon U-Pb geochronology.Zircon Lu-Hf isotopic compositions indicate that εHf(t)=-5.0~-1.3 with an average of -2.72, two-stage model ages (tDM2) range from 1294Ma to1482Ma, which yields Wangfeng granite derived from partial melting of Mid-Mesoproterozoic crystallized basements formed during the process of metamorphism of greywacke combining with the plotting results of experimental petrology.In terms of both previous research results on regional tectonic setting and tectonic discrimination diagrams, Wangfeng granite formed at the syn-collisional stage of Caledonian Orogeny, there is a quite significant conclusion that Middle Tianshan may be compound, which is composed of orogenic belts with distinct inner frameworks.
Key words: S-type granite     Early Silurian     Source rock     Syn-collisional orogeny     Wangfeng, Xinjiang    

天山早古生代构造演化正为越来越多的学者所重视 (Chen et al., 1999夏林圻等,2002李锦轶,2004李锦轶等,2006韩宝福等,2004)。中天山北缘早古生代古洋在中晚寒武世-奥陶纪早期开始俯冲、消减业已成为共识 (车自成等, 1994, 1995Gao et al., 1998舒良树等,1998何国琦和李茂松,2001董云鹏等, 2005, 2006刘正荣等,2005徐学义等,2006董连慧等,2009),但对于该洋于何时闭合并最终消失、洋盆消失后两侧地体的碰撞时代及碰撞地体属性等尚存在不同认识 (车自成等, 1994, 1995Gao et al., 1998朱宝清等,2002韩宝福等,2004石玉若等,2006周汝洪等,2009王行军等,2011),这将直接影响到对天山早古生代构造格架的认识。花岗岩作为大陆地壳的主要组成物质,是板块俯冲碰撞和大陆增生的重要产物,对于研究板块间相互作用、探讨区域构造演化具有重要意义。望峰地区花岗岩位于中天山北缘,前人 (王居里等,1995朱永峰和宋彪,2006) 对其成岩时代已有一些研究成果,但对其成因类型未做深入研究,对其产出的大地构造背景尚存在争议。本文拟通过对望峰地区花岗岩进行详细的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素组成研究,采用综合指标判别岩石成因类型,并探讨其源区组成及成岩构造环境。

1 区域地质背景

研究区位于中天山和北天山两大构造单元的结合部位,中天山北缘复合断裂带南侧,西邻冰 (胜利) 达坂。区内断裂构造发育,自北向南依次为红五月桥断裂和冰达坂断裂,与近EW向的冰达坂韧性剪切带共同构成中天山北缘复合断裂带,现今以冰达坂韧性剪切带为主,该剪切带宏、微观均显示右行走滑剪切变形特征,冰达坂断裂以南岩体、地层均遭受明显韧性剪切变形、变质作用改造,宏观表现为一系列近平行的糜棱岩带和片理化带 (图 1)。

图 1 新疆望峰地区地质简图 (据王居里,2011,有修改;构造单元划分据Gao et al., 1998) F1-冰达坂断裂;F2-红五月桥断裂 Fig. 1 Geological sketch map of Wangfeng area in Xinjiang (tectonic division modified after Gao et al., 1998)

① 王居里.2011.西天山天格尔-依连哈比尔尕金矿带大型金矿床定位预测与找矿靶区评价技术与应用研究报告.新疆维吾尔自治区人民政府国家305项目办公室.1-189

区内出露地层主要为中新元古界变质岩系、奥陶系沉积-火山岩建造及上泥盆统天格尔组火山-沉积岩系。中新元古界变质岩系呈残片、残块状产出,是区内活动型变质基底的组成部分 (车自成等, 1994, 1996),主要由黑云变粒岩、黑云角闪变粒岩、斜长角闪岩、角闪片岩、绢云石英千糜岩、钙质千糜岩及少量黑云石英片岩、绢云石英片岩等组成,遭受强烈的韧性剪切变形、变质改造。奥陶系地层主要出露于冰达坂断裂以北,岩性主要为绢云石英千枚岩、绢云绿泥千枚岩、凝灰质板岩及钙质糜棱岩等,大致相当于可可乃克群下岩性段,可见变形改造,变质程度低。上泥盆统天格尔组沿天格尔峰一带呈NWW-SEE向分布,主要为安山岩、英安岩、流纹岩等火山岩组合,夹少量粗玄岩、凝灰岩、凝灰质砂岩及灰岩透镜体,变形、变质程度低 (王居里,2011)。

研究区内分布的岩浆岩主要有基性侵入岩及花岗岩类。基性侵入岩主要为辉长岩、角闪辉长岩,呈带状近东西向分布于冰达坂断裂北侧,基本未遭受变形。花岗岩为区内岩浆岩主体,主要为新元古代晚期中-粗粒花岗闪长岩、眼球状花岗岩及加里东晚期花岗岩类,二者构成冰达坂复式岩基,岩基内部未进行详细的岩石单元划分。冰达坂断裂北侧边缘分布有红色碱长花岗岩,锆石U-Pb年龄为269.7±0.7Ma,具有向A型花岗岩过渡的地球化学特征 (王居里等,2009),未显示明显变形、变质作用改造。

2 样品特征及分析测试方法 2.1 样品特征

岩石样品采自望峰金矿区,是矿体直接围岩,岩石呈浅灰色、灰白色,岩性主要为二云母二长花岗岩和黑云母二长花岗岩,具中细粒花岗结构,弱片麻状构造,近矿岩体遭受不同程度韧性剪切变形而成为糜棱岩化花岗岩、花岗质初糜棱岩,可见长石机械双晶,石英波状消光、亚颗粒化、变形纹,云母晶体弯曲、解理扭折等塑性变形组构。分析测试用岩石样品为新鲜、弱变形未/弱蚀变花岗岩,造岩矿物组成为钾长石32%~35%、斜长石30%±、石英24%~27%、黑云母4%~6%、白云母3%~4%,副矿物为锆石、磷灰石、绿帘石及不透明铁质物等。斜长石为中粒半自形板状,主要为An16-23的更长石,钠长石律聚片双晶发育,颗粒边部局部可见蠕英结构,边缘及表面弱绢云母化;钾长石为中细粒半自形-他形板状,主要为正长石和微斜长石,卡斯巴双晶及网格状双晶发育,颗粒表面可见粘土化污浊;石英为中细粒他形粒状,波状消光、亚颗粒化明显,部分颗粒微破裂发育;黑云母呈绿褐色、褐色,半自形-他形片状、碎片状,沿解理缝或颗粒边缘可见绿泥石化蚀变;白云母呈半自形大片状或鳞片状集合体随机或流状略具定向分布 (图 2)。

图 2 望峰地区花岗岩显微镜下特征 (a)-石英波状消光、亚颗粒化,斜长石表面绢云母化、微破碎、边缘发育显微蠕石英,片状黑云母解理扭折,鳞片状白云母半定向流状分布;(b)-长板状斜长石发育钠长石律聚片双晶,钾长石半自形板状、表面星点状粘土,他形石英微破裂、亚颗粒化,白云母呈大片状不均匀消光或呈细小鳞片状流状分布;(c)-长板状斜长石发育钠长石律聚片双晶、机械双晶,钾长石表面粘土化污浊,石英他形亚颗粒化、波状消光、微破裂,白云母呈鳞片状集合体分布于基质中;(d)-片状黑云母不均匀消光,石英波状消光、亚颗粒化,白云母呈细小鳞片状流状分布于基质中.正交偏光.Q-石英;Pl-斜长石;Kfs-钾长石;Ms-白云母;Bt-黑云母;Ep-绿帘石 Fig. 2 Micro-fabrics of granite in Wangfeng area under polarizing microscope
2.2 分析测试方法

全岩主-微量、锆石阴极发光照相及U-Pb-Hf同位素分析均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。

主量元素用样品的碱熔玻璃片在日本理学RIX2100型X射线荧光光谱仪 (XRF) 上测试,分析过程中采用BCR-2和GBW07105标样监控,分析精度优于5%,烧失量 (LOI) 在烘箱中高温 (1000℃) 烘烤90min后称重获得。微量元素在美国PerKin Elmer公司Elan 6100DRC型ICP-MS上完成,采用AGV-1、BCR-1、BHVO-1国际标样监控,分析误差多小于5%。

锆石样采用常规重、磁选方法分选,选择晶形较好、无裂纹、不含包体的锆石用环氧树脂固化后抛光至露出核部。单颗粒锆石LA-ICP-MS法微区U-Pb年龄测定用德国MicroLas公司生产的GeoLas200M激光剥蚀系统与美国Agilent公司生产的Agilent 7500a ICP-MS联机进行测定,激光剥蚀斑束直径30μm,剥蚀深度20~40μm,采用He作为剥蚀物质的载气,测试过程中采用标样NIST610、91500、GJ-1进行仪器最佳化,分析流程为“3份标样+6个样品+1份标样 (91500)+6个样品+3份标样......”。锆石U-Pb年龄测定采用国际标准锆石91500作外标,元素含量采用NIST610为外标,29Si为内标。数据处理采用Glitter (Ver4.0) 程序,并用Andersen (2002)方法进行普通铅校正,年龄计算及谐和图制作采用Isoplot (ver.3) 程序 (Ludwig,2003) 完成。详细分析步骤和数据处理方法见袁洪林等 (2003)

锆石Lu-Hf同位素分析采用英国Nu Instrument公司生产的Nu Plasma多接收等离子体质谱仪和德国Micro/LAS Lambda Physik AG公司生产的GeoLas 2500激光剥蚀系统联用,共测定91500、MON-1、GJ-1等3份标样,分析流程为“3份标样+6个样品+3份标样+……”;激光剥蚀斑束为44μm,样品测定过程中,标样176Hf/177Hf比值均调试位于参考值取值区间内。锆石样品176Lu/177Hf和176Hf/177Hf的校正因子为176Lu/175Lu=0.02655,176Yb/172Yb=0.58545,数据处理过程中标样MON-1调节参数为0.7339,GJ-1和91500调节参数为0.7990,样品过滤尖峰后的176Hf/177Hf均位于标样参考值的取值区间内。

3 主、微量元素分析结果

望峰地区花岗岩全岩地球化学分析结果及相关参数见表 1

表 1 望峰地区花岗岩全岩地球化学分析结果及相关参数 (主量元素:wt%;稀土和微量元素:×10-6) Table 1 Analytical results and some parameters of granite in Wangfeng area (Major elements: wt%; Trace elements: ×10-6)
3.1 主量元素特征

望峰地区花岗岩SiO2含量为70.55%~72.24%,Al2O3含量为13.41%~14.17%,碱含量中等 (Na2O+K2O=6.35%~7.47%,平均6.74%) 且相对富钾 (K2O/Na2O=1.07~1.25,平均1.15),A/CNK=1.10~1.12,A/NK=1.36~1.59,TiO2、MnO、MgO、CaO、P2O5含量较低,Fe2O3T含量略偏高。里特曼指数 (σ) 为1.39~2.00,为钙碱性系列,在K2O-SiO2图中样点落入高钾钙碱性系列区域 (图 3a),A/NK-A/CNK图解中显示为 (强) 过铝质 (图 3b)。主量元素特征显示望峰地区花岗岩为高钾钙碱性系列过铝质花岗岩。

图 3 望峰地区花岗岩K2O-SiO2图 (a,实线据Peccerillo and Taylor, 1976,虚线据Middlemost,1985) 和A/NK-A/CNK图 (b,据Maniar and Piccoli, 1989) 图 (b) 中:OP-大洋斜长花岗岩;POG-造山后花岗岩类;CEUG-造陆同隆升花岗岩类;IAG-岛弧花岗岩类;CAG-大陆弧花岗岩类;CCG-大陆碰撞花岗岩类 Fig. 3 K2O-SiO2 diagram (a, solid line is after Peccerillo et al., 1976 and dashed line after Middlemost, 1985) and A/NK-A/CNK diagram (b, after Maniar and Piccoli, 1989) of granite in Wangfeng area
3.2 微量元素特征

望峰地区花岗岩稀土总量中等,ΣREE=162.6×10-6~211.8×10-6,轻重稀土分馏较明显且富集轻稀土,ΣCe/ΣY=5.18~7.96,(La/Yb)N=5.35~10.41,中等Eu负异常,δEu=0.42~0.49,球粒陨石标准化稀土配分图中显示向右陡倾样式 (图 4a)。

图 4 望峰地区花岗岩球粒陨石标准化稀土元素配分图 (a) 及微量元素原始地幔标准化蛛网图 (b)(标准化值据Sun and McDonough, 1989) Fig. 4 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized spider diagrams (b) of granite in Wangfeng area (normalized values after Sun and McDonough, 1989)

微量元素中过渡族地幔相容元素Cr、Ni、V含量低,表明未受深源物质影响。Rb、Sr含量中等,Ba及陆壳富集元素Th、U、Pb等含量较高 (Th、U分别为区域背景值 (史长义等,2007) 的1.63~2.08和2.80~5.49倍)。微量元素原始地幔标准化蛛网图 (4b) 中,Rb、Th、U、K等强不相容元素和LREE富集,Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti、HREE等元素亏损。望峰地区花岗岩大离子亲石元素 (LILE) 富集和Nb、Ta等高场强元素亏损,表明岩浆主要源于地壳,中等负Eu异常及Sr的强烈负异常 (δSr=0.24~0.29),表明岩浆演化过程中经历了斜长石的分离结晶作用。

4 锆石U-Pb定年

定年用锆石挑自样品W01-9,采样点坐标为N43°04′08″,E86°58′05″。所选锆石为无色、淡黄色,以半自形-自形长柱状为主,长100~250μm、宽50~100μm,边界清晰、平直,柱面发育。阴极发光 (CL) 图像显示,锆石不同晶域发光强度不同,显示具有不同的U、Th、REE含量 (Hanchar and Rudnick, 1995),多数锆石发育较好的岩浆震荡环带 (图 5)。

图 5 望峰地区花岗岩锆石CL图像、测点位置及谐和年龄 Fig. 5 Zircon CL graphics, points sites and concordia ages of granite in Wangfeng area

锆石U-Pb分析结果见表 2。由表 2示,锆石Th/U比为0.12~0.59,相较典型岩浆锆石偏低,但明显高于变质锆石 (吴元保和郑永飞,2004),结合CL图像所示岩浆震荡环带结构及晶形等综合分析认为,所选锆石为岩浆成因锆石,U-Pb定年结果可代表岩浆结晶年龄。

表 2 望峰地区花岗岩锆石U-Pb分析结果 Table 2 Zircon U-Pb analytical results of granite in Wangfeng area

剔除不谐和年龄数据后,年龄数据点均位于一致曲线上及其附近,并组成两个年龄集中区 (图 6),206Pb/238U加权平均年龄分别为439.9±2.2Ma (n=20,MSWD=0.0049) 和519.6±5.4Ma (n=5,MSWD=0.022),前者应代表望峰地区花岗岩结晶年龄,与朱永峰和宋彪 (2006)获得的年龄一致,后者为保留的古老年龄信息,其所代表的地质意义尚不明确。

图 6 望峰地区花岗岩锆石U-Pb定年结果 Fig. 6 Zircon U-Pb dating results of granite in Wangfeng area
5 锆石Lu-Hf同位素

望峰地区花岗岩中锆石Lu-Hf同位素共分析测点10个,测点号与表 2对应,测点位置与U-Pb定年点位于同一岩浆震荡环带,Lu-Hf同位素组成和相关参数计算结果列于表 3

表 3 望峰地区花岗岩锆石Lu-Hf同位素分析结果 Table 3 Lu-Hf isotopic analytical results and some parameters of zircons from granite in Wangfeng area

表 3可见,望峰地区花岗岩中所测锆石具有低的176Lu/177Hf比值 (均小于0.002),176Lu/177Hf变化范围为000888~0.001691,平均值为0.001116,表明锆石在形成后具有很低的放射性成因Hf积累,所测176Hf/177Hf比值可代表锆石结晶时岩浆体系的Hf同位素组成。望峰花岗岩锆石Hf同位素组成较均一,176Hf/177Hf=0.282365~0.282471,加权平均值为0.282429±0.000023,εHf(t) 均为负值且变化范围较窄,εHf(t)=-5.0~-1.3,平均-2.72,单阶段模式年龄tDM1变化范围在1105~1251Ma之间,二阶段模式年龄tDM2变化范围在1294~1482Ma之间,平均值为1367Ma。相较而言,二阶段模式年龄更能反映源区物质在地壳中的平均存留年龄 (吴福元等,2007),因而Hf同位素分析结果显示望峰地区花岗岩主要来源于中元古代中期古老地壳物质的部分熔融,同时二阶段模式年龄明显大于锆石形成年龄,表明源区物质在地壳中存留时间较长 (0.85~1.04Ga)。

6 讨论 6.1 成因类型

花岗岩成因类型划分目前被普遍接受的方案是SIMA四分,岩石成因类型的判定需要结合矿物组成及地球化学特征综合考虑。

矿物组成上,望峰地区花岗岩以含富铝矿物组合白云母-黑云母,不含角闪石和碱性暗色矿物等区别于I型、A型花岗岩 (Barbain,1999邱检生等,2000Qiu et al., 2004)。主量元素组成上,望峰地区花岗岩以高钾低钠贫钙、强过铝为特征,据已有研究,高分异I型花岗岩及铝质A型花岗岩均可显示过铝特征 (邱检生等,2005King et al., 1997),但多为弱过铝质 (A/CNK<1.1,NK/A<0.87,Liégeois and Black, 1987),与地壳富铝风化沉积岩部分熔融形成的强过铝花岗岩明显不同,同时望峰地区花岗岩高且变化范围窄的SiO2含量、中等富碱且相对富钾不同于I型 (宽的SiO2含量变化范围、富碱且相对富钠)、A型花岗岩 (碱性系列),以相对较高的TiO2、P2O5含量 (均>0.1%)、低的碱铝指数 (AKI平均0.67) 及FeOT/MgO比值 (2.61~5.96) 区别于A型花岗岩 (TiO2、P2O5含量<0.1%,FeOT/MgO>10,AKI下限值0.85,Whalen et al., 1987),且P2O5与SiO2呈现S型花岗岩特征的不变或弱正相关关系 (Chappell,1999)。微量及稀土元素组成上,望峰地区花岗岩以稀土含量中等、中等Eu负异常、向右陡倾型球粒陨石标准化曲线配分样式及低的Zr、Zn、Nb、Zr+Nb+Ce+Y含量,区别于A型花岗岩 (苏玉平和唐红峰, 2005, 李小伟等,2010)。

综上分析,望峰地区花岗岩应为过铝质S型花岗岩 (Chappell and White, 2001Clemens,2003) 或含白云母钙碱性花岗岩 (MPG,Barbain,1999),岩浆来源于地壳沉积岩或相应副变质岩系的部分熔融。

6.2 源岩组成

望峰地区S型花岗岩浆来源于经历风化旋回的沉积岩或相应副变质岩系的部分熔融,地球化学组分继承其源区特征 (Chappell and White, 1992)。实验岩石学表明,泥质岩与砂屑岩部分熔融形成的A/CNK>1.1的过铝质花岗岩 (SP) 在CaO/Na2O、Al2O3/TiO2、Rb/Ba、Rb/Sr比值及A/FM-C/FM特征值上均存在差异 (Sylveste,1998Gerdes et al., 2000),因而可以综合利用这些参数进行源岩组成判别。相对泥质岩部分熔融形成的强过铝质花岗岩,砂屑岩部分熔融形成的强过铝质花岗岩CaO/Na2O比值大于0.3,Rb/Ba、Rb/Sr及Al2O3/TiO2比值较低,在相应判别图解中落入特定源岩区。望峰地区花岗岩CaO/Na2O比值均>0.3(0.37~0.72,平均0.59),Al2O3/TiO2远小于100(36.24~45.93,平均40.83),Rb/Ba、Rb/Sr值均较低 (Rb/Ba=0.28~0.41,平均0.31,Rb/Sr=1.02~1.78,平均1.37),在Rb/Sr-Rb/Ba图中样点落入贫粘土源岩区 (图 7a),A/FM-C/FM图中落入硬砂岩源区 (图 7b),表明望峰地区花岗岩源岩为经历风化作用、成熟度较低的硬砂岩。

图 7 望峰地区花岗岩源区物质组成的Rb/Ba-Rb/Sr图解 (a,源岩范围据Sylveste,1998) 和A/FM-C/FM图解 (b,Gerdes et al., 2000) Fig. 7 Rb/Ba-Rb/Sr diagram(a,after Sylveste,1998)and A/FM-C/FM diagram(b,after Gerdes et al.,2000)of granite in Wangfeng area
6.3 成岩构造环境

中天山北缘地区下志留统米什沟组角度不整合覆于中-下奥陶统之上,中间缺失上奥陶统沉积,表明在晚奥陶世-早志留世中天山北缘曾发生过一期构造运动,车自成等 (1994)命名为中天山运动 (米什沟运动),形成中天山加里东期造山带,运动时限为452~439Ma (车自成等, 1995, 1996)。朱宝清等 (2002)在中天山东段干沟地区厘定出志留纪前陆盆地,垂向上自下而上总体具有早期海相细碎屑沉积和晚期粗碎屑磨拉石的双层充填序列,物源供给由早期弧源至中期陆源到晚期弧陆双源,与之相连的米什沟地区浊积岩中含有志留纪生物化石 (车自成等,1994),指示其可能为周缘型前陆盆地 (Dickinson,1997),代表碰撞挤压环境,是中天山北缘早古生代晚期同碰撞造山的沉积古地理证据。望峰西侧冰达坂地区、东侧干沟地区蛇绿混杂岩 (朱宝清等,2002刘正荣等,2005董云鹏等, 2005, 2006) 及东侧包尔图、干沟地区分别出露的晚奥陶世 (455.6±1.8Ma) 同碰撞I型花岗岩 (王行军等,2011)、早志留世 (428±10Ma) 碰撞花岗岩 (石玉若等,2006),同样表明中天山北缘在奥陶纪末-志留纪初处于区域构造演化的碰撞造山期。

望峰地区花岗岩总体属Barbain (1999)所分代表大陆碰撞环境的MPG型花岗岩,Rb/10-Hf-3Ta图解中投点落入碰撞构造背景花岗岩区,R1-R2多阳离子构造环境判别图解中,投点主要落入同碰撞区域 (图 8)。同时望峰地区花岗岩所具有的片麻状构造及区域内缺乏同期火山作用,均指示碰撞挤压背景。

图 8 望峰地区花岗岩Rb/10-Hf-3Ta (左,据Harris et al., 1986) 和R1-R2(右,据Bachelor and Bowden, 1985) 判别图解 R1=4Si-11(Na+K)-2(ΣFe+Ti),R2=6Ca+2Mg+Al (均为原子数) Fig. 8 Rb/10-Hf-3Ta (left, after Harris et al., 1986) and R1-R2(right, after Bachelor and Bowden, 1985) tectonic discrimination diagrams of granite in Wangfeng area

综上分析,本文认为望峰地区花岗岩应形成于中天山早志留世碰撞造山期同碰撞环境。

7 结论

(1) 新疆中天山北缘望峰地区花岗岩岩石类型主要为二云母二长花岗岩和黑云母二长花岗岩,岩石学及地球化学特征显示为高钾钙碱性过铝质S型花岗岩。

(2) 锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示岩浆结晶年龄为439.9±2.2Ma,成岩时代为早志留世。

(3) 锆石Hf同位素及相关研究结果表明,望峰地区花岗岩岩浆主要来源于中元古代中期地壳副变质结晶基底岩系的部分熔融,源岩为经历过风化作用、成熟度较低的硬砂岩,望峰地区花岗岩是中天山早古生代晚期同碰撞造山作用的产物。

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参考文献
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