2012, Vol. 28
2. 新疆地质调查院第一地质调查所, 乌鲁木齐 830011
, CHEN BaiLin1
, CUI LingLing1, WANG ShiXin2, CHEN ZhengLe1, JIANG RongBao1, LI Li1, QI WanXiu2
2. Institute of Xinjiang Geological Survey Research, Urumqi 830011, China
阿尔金山东段喀腊大湾地区位于北东向阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域，北接塔里木地块南缘，南与柴达木盆地毗邻。阿尔金断裂带和阿尔金山地区的区域构造演化已经成为最近十几年来的研究热点 (新疆维吾尔自治区地质矿产局，1993；郭召杰等，1998；刘良等, 1998, 1999；张建新等，2007；崔军文等，1999；Yin et al., 2002；Sobel and Arnaud, 1999；陈正乐等，2002；陈宣华等，2003；Liu et al., 2007；陈柏林等，2010)。20世纪90年代中期以来，该区在地质找矿上取得了重大进展 (杨屹等，2004；陈柏林等，2009)。但是对该区岩浆岩的研究薄弱许多，20世纪80年代初期完成的1/20万区域地质矿产调查 (新疆维吾尔自治区地质矿产局，1981①) 将区内的岩浆岩确定为晚元古代和晚古生代两个主要时期，但是与近十几年来区域构造研究所显示的大地构造演化阶段存在较大出入。Gehrels et al.(2003) 和陈宣华等 (2003)较早运用锆石U-Pb稀释法年龄讨论了青藏高原北缘地区、阿尔金北缘地区岩浆演化特点，提出早古生代岩浆活动的初步认识；杨屹等 (2004)依据大平沟西花岗岩的锆石U-Pb稀释法年龄，对阿尔金地区早古生代岩浆活动与金成矿作用的关系进行初步研究；吴才来等 (2005, 2007) 对喀腊大湾以西约200km的阿尔金山北缘西段巴什考供地区的花岗岩类开展了锆石SHRIMP测年研究，确认了研究区西侧邻区早古生代岩浆活动特点。本文主要对阿尔金山东段喀腊大湾地区的中酸性侵入岩开展锆石SHRIMP测年，获得417~514Ma的年龄，并结合前人测试数据和构造演化特征，将该区早古生代岩浆活动划分为碰撞前、碰撞期和碰撞后3个演化阶段。
①新疆维吾尔自治区地质矿产局.1981.1/20万索尔库里幅和巴什考供幅区域地质调查报告
1 地质构造背景在大地构造上，阿尔金山东段喀腊大湾地区位于阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域的北侧，北接塔里木地块南缘，南与柴达木盆地毗邻 (图 1)。著名的阿尔金左行走滑断裂在研究区东南角穿越。
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图 1 阿尔金山及邻区构造格架图 Fig. 1 Tectonic map of Altun Mountains and its adjacent area |
已有研究显示，在震旦纪晚期-早古生代早期，红柳沟-拉配泉裂谷带 (弧后盆地) 扩张，晚寒武世开始发生板块俯冲作用，至中奥陶世发生板块碰撞作用 (崔军文等，1999；刘良等，1999；戚学祥等，2005；张建新等, 2007, 杨经绥等，2008)。晚中生代以来由于印度板块与欧亚板块碰撞造山的远程效应，阿尔金断裂带发生了大规模的左行走滑 (崔军文等1999；陈正乐等，2002；Liu et al., 2007；陈柏林等，2010)，而阿尔金山东段喀腊大湾地区更多地表现出挤压体制的变形特点。
研究区内构造线以近东西向为特征 (图 2)，主干断裂主要为东西向，一级断裂有喀腊达坂断裂和阿尔金北缘断裂，呈东西向横贯研究区南北两侧；二级断裂有白尖山断裂，呈东西贯穿研究区中北部；低级别 (次级) 小断裂也非常发育，呈北东东向和北西向，断裂性质以压性、压扭性为主。其中阿尔金北缘断裂规模巨大，出露于研究区北部，是太古界与下古生界之间的界线。在喀腊大湾沟沿北缘断裂发育糜棱岩化带和碎裂岩化带，宽度超过600m。喀腊达坂断裂位于研究区南部，是下古生界与震旦系 (西段) 或下古生界与新生界 (东段) 之间的界线。白尖山断裂位于研究区中北部的白尖山南侧，该断裂部分为卓阿布拉克组 (Э 3zh) 与斯米尔布拉克组 (Э 3s) 之间的界线 (图 2)。
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图 2 阿尔金山东段喀腊大湾地区地质构造及侵入岩年龄分布图 N1y-中新世下油砂山组；N1g-中新世上干柴沟组；E3y-渐新世下干柴沟组；C3y-石炭系上统因格布拉克组；Э 3s-斯米尔布拉克组；Э 3zh-卓阿布拉克组；Zjj-金雁山组；Ardg-太古界达格拉格布拉克组；γδ22-元古代花岗闪长岩；δ3-早元古生代闪长岩；γδ3-早元古生代花岗闪长岩；γ3-早元古生代花岗岩；ηγ3-早元古生代似斑状二长花岗岩；1-地质界线；2-断裂；3-韧脆性变形带；4-SHRIMP年龄及采样点 Fig. 2 Map of geological structure and intrusive rock and their ages in Kaladawan area, eastern part of Altun Mountains N1y-Lower Youshashan Formation of Miocene; N1g-Upper Ganchaigou Formation of Miocene; E3y-Lower Ganchaigou Formation of Oligocene; C3y-Yin'gebulake Formation of upper series of Carboniferous System; Э 3s-Simi'erbulake Formation of Upper Cambrian Series; Э 3zh-Zhabulake Formation of Upper Cambrian Series; Zjj-Jinyanshan Formation; Ardg-Dagelagebulake Formtion of Archean; γδ22-granodiorite of Proterozoic; δ3-diorite of Early Paleozoic; γδ3-granodiorite of Early Paleozoic; γ3-granite of Early Paleozoic; ηγ3-porphyritic adamellite of Early Paleozoic; 1-line of geological limitation; 2-fault; 3-ductill-brittle deformation belt; 4-samples and their SHRIMP age |
研究区地层属于塔里木地层区中塔南地层分区的阿尔金山地层小区 (新疆维吾尔自治区地质矿产局，1993；新疆维吾尔自治区地质矿产局，1981)，结合该区火山-沉积岩系最新测年资料 (刘永顺等，2010)，自老到新依次出露太古界达格拉格布拉克组 (Ardg)，中元古界蓟县系金雁山组 (Zjj)，下古生界上寒武统卓阿布拉克组 (Э 3zh)、斯米尔布拉克组 (Э 3s)，石炭系上石炭统因格布拉克组 (C3y)，古近系渐新统下干柴沟组 (E3g)、新近系中新统上干柴沟组 (N1g)、中新统下油砂山组 (N1y) 和第四系 (Q)(图 2)。
1/20万区域地质调查资料 (新疆维吾尔自治区地质矿产局，1981) 曾将区内侵入岩划分为晚元古代与晚古生代两个主要时期。按照本次锆石SHRIMP测年数据和Gehrels et al.(2003) 少量锆石U-Pb稀释法年龄，将其中大部分晚古生代岩浆岩修订为早古生代侵入岩 (图 2)。其中晚元古代侵入岩有花岗闪长岩，呈规模较小的岩株或岩脉状侵位于太古界达格拉格布拉克组之中。早古生代侵入岩均侵位于下古生界上寒武统卓阿布拉克组 (Э 3zh) 和斯米尔布拉克组 (Э 3s) 之中。其中辉长岩规模较小，沿白尖山断裂的南侧呈比较零散状分布，属于蛇绿混杂岩带的组成部分；中酸性侵入岩呈规模较大岩枝或岩基状产出，岩石类型有闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、似斑状二长花岗岩和花岗岩。
2 岩体特征 2.1 阿北银铅矿花岗岩体 (H01-3)出露于喀腊大湾沟与阿尔金北缘断裂交叉部位西南侧的阿北银铅矿及其西侧附近，岩体为小型岩株，出露面积约5.0km2，侵位于下古生界上寒武统卓阿布拉克组 (Э 3zh) 中。样品为偏碱性的细粒钾长花岗斑岩，褐红色-浅肉红色-灰红色；宏观上岩石发育碎裂和脆性片理化，局部伴有韧脆性变形片麻状构造，中细粒似斑状结构。斑晶40%~50%，为钾长石和石英，粒径0.5~1mm居多，矿物成分：石英20%~25%，他形粒状，弱波状消光；钾长石，含量20%~25%，发育卡斯巴双晶和格子双晶，矿物表面干净，部分为条纹长石；基质50%~55%，钾长石、斜长石和黑云母，粒径0.1~0.3mm，钾长石15%~20%，斜长石25%~30%，薄片中可见发育次生水 (绢) 云母化；黑云母5%~10%，片状，多数发生绿泥石化 (图 3a)；此外还含有少量榍石、磷灰石和锆石。其中锆石颗粒较小，约0.06~0.10mm。
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图 3 阿尔金山东段喀腊大湾地区测年中酸性侵入岩显微照片 (a)-阿北银铅矿花岗岩；(b)-阿北花岗岩；(c)-白尖山东似斑状二长花岗岩；(d)-7910铁矿南花岗岩；(e)-7914铁矿南花岗岩；(f)-八八铁矿南石英闪长岩；(g)-4337高地北花岗闪长岩；(h)-大平沟花岗岩 Fig. 3 Micro photograph of the intermediate-acid intrusive rocks in Kladawan area, Altun Mountains, NW China (a)-granite at the Abei Ag-Pb deposit; (b)-granite in Abei area; (c)-porphyritic adamellite in the eastern Baijianshan area; (d)-granite in the southern of 7910 iron ore; (e)-granite in the southern of 7914 iron ore; (f)-quartz diorite in the southern of 88 iron ore; (g)-granodiorite in the northern of 4337 highland; (h)-Dapinggou granite |
该岩体可能为超浅成的侵入岩，与中酸性喷出岩有关，也有学者将这种岩石称为侵出岩。
2.2 阿北花岗岩体 (H25-1)出露于喀腊大湾沟与阿尔金北缘断裂交叉部位的南东侧，岩体为小型岩株，出露面积约20km2，侵位于下古生界上寒武统斯米尔布拉克组 (Э 3s) 中。样品为花岗岩，灰色-灰白色，宏观上为块状构造，未见明显的构造变形。中粒-中粗粒近等粒结构，粒径1~3mm居多。矿物成分：石英25%~30%，他形粒状，弱波状消光；斜长石 (An 10~25)，含量25%~30%，自形宽板状，聚片双晶和卡钠复合双晶发育，环带结构发育；碱性长石，含量35%~40%，发育卡斯巴双晶和格子双晶，部分为条纹长石；黑云母3%~5%，片状，发生绿泥石化 (图 3b)；此外还含有少量榍石、磷灰石和锆石。其中锆石颗粒中等，约0.10~0.16mm。
2.3 白尖山东二长花岗岩体 (H31-1)出露于白尖山东侧，阿尔金北缘断裂与白尖山断裂之间的下古生界上寒武统斯米尔布拉克组 (Э 3s) 中，呈近东西向展布，东西长约12km，宽3~4.5km，出露面积约48km2。样品为似斑状二长花岗岩，灰红色-褐红色，宏观上为块状构造，未见构造变形；中粗粒似斑状结构。斑晶：含量约30%~40%，正长石为主，粒径5~20mm，部分达30mm以上，碱性长石发育卡氏双晶和条纹结构。基质：含量60%~70%，粒径2~3mm居多，正长石10%，斜长石约20%，斜长石发育聚片双晶，石英25%，他形粒状，黑云母5%，片状 (图 3c)。此外还含有少量榍石、锆石和金属矿物。锆石，自形粒状，颗粒中等，约0.1~0.18mm，柱状、菱形状，环带结构明显。
2.4 八八-7910铁矿带南中酸性杂岩体出露于喀腊大湾沟八八-7910铁矿带南侧，呈东西向长条状展布，东西向长约12km，东段较宽，约1.5~2km，中西段为0.8~1.4km，出露面积约16 km2，由7910铁矿南花岗岩体 (原1/20万地质图填出)、7918铁矿-7914铁矿南细粒钾长花岗岩和八八铁矿南石英闪长岩 (两者均为1/1万矿区地质图填出) 等组成。侵位于下古生界上寒武统卓阿布拉克组 (Э 3zh) 中基性火山岩中。
(1)7910铁矿南花岗岩体 (H139-1)：样品为钾长花岗岩，灰红色-浅褐红色，宏观上岩相变化较大，局部具有碎裂，褐铁矿化较普遍；中-细粒近等粒结构。矿物成分：石英25%~30%，他形粒状，粒径1.0~1.5mm，弱波状消光；碱性长石35%~45%，半自形粒状，粒径1.5~2mm居多，发育少量卡斯巴双晶；斜长石 (An 15~25)，含量25%~30%，半自形板状，部分发育聚片双晶；黑云母5%~10%，片状，多数发生绿泥石化；黄铁矿，1%~2%，细粒，自形 (图 3d)。此外还含有少量榍石、磷灰石和锆石。其中锆石颗粒中等偏小，约0.06~0.12mm。
(2)7914铁矿南细粒钾长花岗岩 (H352-2)：花岗岩呈灰红色-浅褐红色，宏观上岩相变化不太明显，中细粒等粒结构。矿物成分：石英25%~30%，他形粒状，粒径0.5~1.0mm，弱波状消光；碱性长石50%~60%，半自形粒状，粒径1.0~1.5mm居多，发育格子双晶和少量卡斯巴双晶，发育非常明显的条纹出熔现象；斜长石 (An 15~25)，含量15%~20%，半自形板状，部分发育聚片双晶；黑云母5%~10%，片状，多数发生绿泥石化 (图 3e)。此外还含有少量榍石、磷灰石和锆石。其中锆石颗粒中等，约0.08~0.14mm。
(3) 八八铁矿南石英闪长岩 (H70-3)：样品为石英闪长岩，灰白色-浅灰色，宏观上岩相变化较大，并穿切含铁玄武岩和磁铁矿体；细粒等粒结构。矿物成分：石英10%~15%，他形粒状，粒径0.4~0.6mm居多，弱波状消光；斜长石 (An 30~40)，含量50%~55%，粒径0.5~1mm，自形宽板状，聚片双晶；碱性长石，含量10%~15%，发育卡氏双晶；黑云母5%~10%，片状，发生绿泥石化；角闪石，5%~10%，粒径0.4~0.6mm，半自形，柱状，部分具绿帘石化 (图 3f)。此外还含有少量磁铁矿和锆石。其中锆石颗粒较小，约0.05~0.08mm。
2.5 4337高地北花岗闪长岩体 (H272-1)出露于喀腊大湾7910铁矿北-4337高地以北及其以东一带，呈北西西向延伸，长约15km，西窄东宽，西段宽1~2.5km，中东段3~4.5km，岩体为小型岩株，出露面积约52km2，侵位于下古生界上寒武统卓阿布拉克组 (Э 3zh) 中，局部伴有韧脆性变形片麻状构造。样品为花岗闪长岩，灰白色-浅灰色，宏观上岩相变化较大，局部具似斑状构造，斜长石斑晶具有明显的淡蓝绿色钠黝帘石化；总体为粗粒近等粒结构。矿物成分：石英15%~20%，他形粒状，粒径1.5~2.5mm，弱波状消光；碱性长石25%~30%，半自形粒状，粒径2.5~4mm居多，发育少量卡斯巴双晶；斜长石 (An 25~35)，含量35%~45%，半自形板状，粒径2.5~4mm居多，个别达6~10mm，部分发育聚片双晶；黑云母10%~15%，片状，多数发生绿泥石化；少量角闪石，2%~5%，中粒柱状，自形 (图 3g)。此外还含有少量榍石、磷灰石和锆石。其中锆石颗粒比较大，约0.14~0.32mm。
2.6 大平沟花岗岩体 (H247-1)出露于大平沟与阿尔金北缘断裂交叉部位的南侧，呈东西向豆荚状展布，东西长约9km，宽1.5~2.5km，岩体为小型岩株，出露面积约18km2，侵位于下古生界上寒武统卓阿布拉克组 (Э 3zh) 黑色泥岩夹钙质粉砂岩中。样品为灰色-灰白色，宏观上岩石比较完整，岩相变化较小。中-中粗粒近等粒结构。矿物成分：石英25%~30%，他形粒状，粒径1.0~1.5mm，弱波状消光；碱性长石30%~40%，半自形粒状，粒径1.5~2mm居多，发育少量卡斯巴双晶；斜长石 (An 15~25)，含量30%~35%，半自形板状，部分发育聚片双晶；黑云母5%~10%，片状，多数发生绿泥石化 (图 3h)。此外还含有少量榍石、磷灰石和锆石。其中锆石颗粒比较大，约0.14~0.26mm。
3 选样与测试分析方法共选择8个中酸性侵入岩样品，用常规方法将岩石样品粉碎至约300μm，经磁法和密度分选后，淘洗、挑纯锆石单矿物。多数样品的锆石颗粒中等偏大，在0.12~0.20mm，部分可达0.25~0.30mm，少数样品锆石颗粒偏小，在0.06~0.12mm。然后将锆石样品和标样 (TEM) 一起用环氧树脂固定于样品靶上。样品靶表面经研磨抛光，直至锆石新鲜截面露出。对靶上锆石进行镜下反射光、透射光照相后，进行CL分析，再进行镀金以备分析。阴极发光成像 (CL)(图 4) 在中国科学院地质与地球物理研究所电子探针室完成。
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图 4 喀腊大湾中酸性侵入岩锆石阴极发光图像 (a)-阿北银铅矿花岗岩体 (H01-3)；(b)-阿北花岗岩体 (H25-1)；(c)-白尖山东二长花岗岩体 (H31-1)；(d)-7910铁矿南花岗岩体 (H139-1)；(e)-7914铁矿南花岗岩体 (H352-2)；(f)-八八南石英闪长岩体 (H70-3)；(g)-4337高地北花岗岩体 (H272-1)；(h)-大平沟花岗岩体 (H247-1) Fig. 4 CL images of zircons of the intermediate-acid intrusive rocks in Kladawan area, Altun Mountains, NW China |
锆石SHRIMP U-Pb年龄测试数据在北京离子探针中心的网络虚拟实验室，通过SHRIMP远程共享控制系统 (SHRIMP Remote Operation Systerm，SROS) 远程控制位于澳大利亚Curtin理工大学 (Curtin University of Techonology) 的SHRIMPⅡ分析仪上获得，数据通过Internaet网络实现传输，依据Compston et al.(1992) 和Williams et al.(1996)，Williams (1998)的分析流程和原理，采用跳峰扫描，记录ZrO+、204Pb+、背景值、207Pb+、208Pb+、U+、Th+、ThO+和UO+ 9个离子束峰，每7次扫描记录一次平均值。一次离子流为4.0 nA，加速电压约10 kV的O-2，样品靶上的离子束斑直径约为25~30μm，质量分辨率约5000(1%峰高)。应用澳大利亚地调局标准锆石TEM (417 Ma) 进行元素间的分馏校正。应用RSES (澳大利亚国立大学地学院) 参考标样锆石M257(年龄417 Ma，U含量840×10-6) 标定所测锆石的U、Th和Pb含量。分析时每测3~4次样品后测定一次标样 (TEM)，以控制仪器的稳定性和离子记数统计的精确性。数据处理采用Ludwig (2001, 2003) 的ISOPLOT及SQUID1.02程序，并尽量避免系统误差 (宋彪等，2006)。表 1列出主要测试结果，并给出204Pb和208Pb两种普通铅校正的年龄结果。表 1中所列单个数据点的误差均为1σ，加权平均年龄具95%的置信度。本文使用208Pb校正的结果 (也满足U含量要大于等于Th含量的条件，即表 1中为232Th/238U绝大多数小于等于1)。
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表 1 阿尔金山喀腊大湾地区中酸性侵入岩锆石SHRIMP U-Pb分析结果 Table 1 SHRIMP U-Pb dating for zircons of the intermediate-acid intrusive rocks from Kaladawan area of Altun Mountains |
锆石晶体较小，长约60~110μm，宽约40~70μm，长宽比为1.4︰1~2.2︰1，大部分锆石较自形，多数呈短柱，少数为等粒状，且具明显的振荡环带和扇形环带 (图 4a)；Th/U比值0.28~1.13，平均0.678(表 1)，清楚地指示它们为岩浆成因锆石，未见继承核。
共分析了12个锆石颗粒，全部12个颗粒的分析结果在谐和图上组成密集的一簇 (图 5a)，206Pb/238U加权平均年龄为514±6Ma，方差0.96，这一年龄解释为阿北银铅矿花岗岩的结晶年龄。
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图 5 阿尔金喀腊大湾地区中酸性侵入岩锆石SHRIMP U-Pb年龄谐和图 Fig. 5 Zircon SHRIMP U-Pb concordia diagrams of the intermediate-acid intrusive rocks in Kladawan area, Altun Mountains, NW China |
锆石晶体中等，长约100~160μm，宽约50~80μm，长宽比为1.4︰1~2.6︰1，锆石自形程度高，多数呈中等柱状，少数为短柱状，且具明显的振荡环带和扇形环带 (图 4b)；Th/U比值0.33~1.36，平均0.613(表 1)，清楚地指示它们为岩浆成因锆石，很少部分锆石可见继承核。
共分析了13个锆石颗粒，其中9个颗粒的分析结果在谐和图上组成密集的一簇 (图 5b)，206Pb/238U加权平均年龄为417±5Ma，方差1.3，这一年龄解释为阿北花岗岩的结晶年龄。颗粒1.1边部比较黑，说明它们受到后期热事件的扰动，可能有后期放射性Pb的带入，因而年龄大于其他的颗粒锆石；在颗粒4.1和颗粒9.1的CL图像上可以看出这两个颗粒存在微小的继承核，分析点也可能少量跨上了较老的继承核，混合了部分较老的年龄；颗粒15.1分析点位于颗粒边缘，由CL图像上看，该颗粒锆石的边缘局部振荡环带有所破坏 (出现不规则黑色斑带)，可能是部分受到后期构造或蚀变的影响而发生少量放射性成因Pb的丢失，给出了较年轻的年龄389.1±7.5Ma。因此，这几个颗粒均未参加年龄计算。
4.3 白尖山东二长花岗岩体锆石晶体中等，长约90~160 μm，宽约50~90 μm，长宽比为1.4︰1~2.8︰1，锆石自形程度高，以柱状为主，少数为近等粒状，且具明显的振荡环带 (图 4c)，Th/U比值0.44~0.82，平均0.592(表 1)，清楚地指示它们为岩浆成因锆石，未见继承核。
共分析了12个锆石颗粒，全部12个颗粒的分析结果在谐和图上组成密集的一簇 (图 5c)，206Pb/238U加权平均年龄为431±4Ma，方差1.6，这一年龄解释为白尖山东二长花岗岩的结晶年龄。
4.4 7910铁矿南花岗岩体锆石晶体中等，长约80~140μm，宽约50~90μm，长宽比为1.4︰1~2.4︰1，锆石自形程度高，以柱状为主，少数为短柱或近等粒状。且具较明显的振荡环带 (图 4d)，Th/U比值0.48~0.85，平均0.641(表 1)，清楚地指示它们为岩浆成因锆石，未见继承核。
共分析了14个锆石颗粒，其中13个颗粒的分析结果在谐和图上组成密集的一簇 (图 5d)，206Pb/238U加权平均年龄为479±4Ma，方差1.2，这一年龄解释为7910铁矿南花岗岩的结晶年龄。颗粒12.1边缘局部振荡环带有所破坏 (不规则黑色斑带)，可能部分受到后期构造或蚀变的少量影响而出现少量放射性Pb的丢失，其分析结果年龄偏小，未参加年龄计算。
4.5 7914铁矿南花岗岩体锆石晶体中等，长约70~120 μm，宽约50~80 μm，长宽比为1.3︰1~2.0︰1，锆石自形程度高，以中短柱状为主，少数为稍长柱状或近等粒状。且具较明显的振荡环带 (图 4e)，Th/U比值0.37~1.19，平均0.620(表 1)，清楚地指示它们为岩浆成因锆石，未见明显继承核。
共分析了13个锆石颗粒，13个颗粒的分析结果在谐和图上组成密集的一簇 (图 5e)，206Pb/238U加权平均年龄为488±5Ma，方差0.66，这一年龄解释为7914铁矿南花岗岩的结晶年龄。
4.6 八八南石英闪长岩体锆石晶体较小，长约70~95 μm，，宽约45~80 μm，长宽比为1.2︰1~1.5︰1，锆石自形程度高，以短柱状为主，少数为近等粒状。且具较明显的振荡环带 (图 4f)，Th/U比值0.40~1.06，平均0.655(表 1)，清楚地指示它们为岩浆成因锆石，未见继承核。
共测试16个锆石颗粒17个分析点，其中16个分析点的分析结果在谐和图上组成密集的一簇 (图 5f，表 1)，206Pb/238U加权平均年龄为477±4Ma，方差1.3，这一年龄解释为八八南石英闪长岩的结晶年龄。颗粒14.1边缘局部振荡环带有所破坏 (不规则黑色斑带)，可能部分受到后期构造或蚀变的少量影响而出现少量放射性Pb的丢失，其分析结果年龄偏小，未参加年龄计算。
4.7 4337高地北花岗岩体 (H272-1)锆石晶体比较大，长约140~320μm，宽约100~180μm，长宽比为1.5︰1~2.8︰1，锆石自形程度高，以长柱状为主，少数为短柱或近等粒状。且具较明显的振荡环带 (图 4g)，Th/U比值0.28~0.49，平均0.404(表 1)，清楚地指示它们为岩浆成因锆石，大部分未见继承核。
共分析了14个锆石颗粒，其中13个颗粒的分析结果在谐和图上组成密集的一簇 (图 5g)，206Pb/238U加权平均年龄为506.2±2.3Ma，方差1.5，这一年龄解释为4337高地北花岗岩的结晶年龄。颗粒11.1的CL图像上可以看出这个颗粒存在颜色稍黑的继承核，分析点也可能少量跨上了较老的继承核，混合了部分较老的年龄，其分析结果年龄偏大，未参加年龄计算。
4.8 大平沟花岗岩体 (H247-1)锆石晶体比较大，长约140~260μm，宽约80~160μm，长宽比为1.5︰1~2.6︰1，锆石自形程度高，以较长柱状为主，少数为短柱或近等粒状。且具较明显的振荡环带 (图 4h)，Th/U比值0.36~1.28，平均0.883(表 1)，清楚地指示它们为岩浆成因锆石，大多数未见继承核。
共分析了16个锆石颗粒，其中11个颗粒的分析结果在谐和图上组成密集的一簇 (图 5h)，206Pb/238U加权平均年龄为477.1±4.7Ma，方差1.13，这一年龄解释为大平沟花岗岩的结晶年龄。颗粒3.1边缘局部振荡环带有所破坏 (不规则黑色斑带)，可能部分受到后期构造或蚀变的少量影响而出现少量放射性Pb的丢失，其分析结果年龄偏小；颗粒8.1的图像上可以看出这个颗粒存在颜色稍黑的继承核，分析点也可能少量跨上了较老的继承核，混合了部分较老的年龄，其分析结果年龄偏大；颗粒13.1与颗粒8.1相似，只是颗粒不完整 (左下侧、下侧、右侧的外层部分已经丢失)，分析点也可能少量跨上了较老的继承核，其分析结果年龄偏大；颗粒1.1和2.1从CL图象上没有太明显的异常，但是分析结果与其他有明显出入 (明显偏小)，上述5个颗粒未参加年龄计算。
5 喀腊大湾地区中酸性侵入岩形成时代及其构造演化 5.1 喀腊大湾地区中酸性侵入岩的形成时代前人对喀腊大湾地区中酸性侵入岩的形成时代所开展的年代学研究不多，20世纪80年代进行1/20万区域地质调查以地质依据为主，将区内中酸性侵入岩划分为晚元古代与晚古生代两个时期 (新疆维吾尔自治区地质矿产局，1981)；Gehrels et al.(2003)、陈宣华等 (2003)和杨屹等 (2004)较早运用锆石U-Pb稀释法测定了喀腊大湾北花岗岩 (本文的阿北花岗岩) 的年龄为413±5Ma、喀腊大湾花岗岩 (本文的7910铁矿南花岗岩) 的年龄为482±11Ma，以及邻区阔什布拉克斑状花岗岩 (喀腊大湾以西120km，也称冰沟岩体) 的年龄为443±5Ma、大平沟西花岗岩的年龄485±10Ma；但缺少以SHRIMP技术为代表的高精度测年数据依托。本文首次对阿尔金山东段喀腊大湾地区的花岗岩、花岗闪长岩和闪长岩等中酸性侵入岩开展了比较系统的锆石SHRIMP测年，获得417~514Ma的年龄，结果显示喀腊大湾地区存在明显的早古生代中酸性岩浆侵入活动。
结合前人喀腊大湾外围红柳沟和巴什考供地区的测年数据 (戚学祥等，2005；吴才来等, 2005, 2007；杨经绥等，2008)，喀腊大湾及邻区中酸性侵入岩年龄明显分为3组 (表 2)。
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表 2 阿尔金山东段喀腊大湾及邻区早古生代中酸性侵入岩年龄数据 Table 2 Age of the intermediate-acid intrusive rock from Kaladawan area and its vicinity, eastern part of the Altun Mountains |
第一组为阿北银铅矿片麻状细粒钾长花岗斑岩和4337高地北弱片麻状粗粒花岗闪长岩，年龄分别为514±6Ma和506.2±2.3Ma (表 2)。该年龄数值与喀腊大湾地区玄武岩的年龄517±7Ma (另文报道) 相近，也与刘良等 (1998)运用Sm-Nd等时线法测得的阿尔金北缘蛇绿混杂岩带玄武岩年龄508.3±41Ma~524.4±44Ma (样品位置在喀腊大湾以西120km的恰什坎萨依沟) 在误差范围内一致，属于碰撞前岩浆活动序列。结合该组岩体的宏观特征和矿物结构构造特点，可以认为该组岩体属于碰撞前的侵入体，可能与卓阿布拉克组中的中酸性喷出岩有关。
第二组共10个中酸性侵入岩体，年龄为470~490Ma；包括本文的大平沟花岗岩、八八铁矿-7910铁矿南中酸性杂岩体中的2个花岗岩和1个石英闪长岩、Gehrels et al.(2003) 测年的喀腊大湾灰白细粒黑云母花岗岩和拉配泉西花岗岩、杨屹等 (2004)测年的大平沟西肉红色黑云母花岗岩、戚学祥等 (2005)测年的恰什坎萨依花岗闪长岩以及吴才来等 (2005, 2007) 测年的巴什考供北石英闪长岩、巴什考供南巨斑花岗岩 (表 2)。在喀腊大湾地区主要为中南段的中酸性侵入岩 (包括八八-7910铁矿南中酸性杂岩带中的2个花岗岩和1个石英闪长岩)，邻区多数也为阿尔金北缘构造带上偏南侧的岩浆岩；该组侵入岩体年龄与喀腊大湾南部具有岛弧特点的中酸性火山岩的锆石SHRIMP年龄477~488Ma (另文报道) 非常吻合，也与杨经绥等 (2008)运用锆石SHRIMP技术测得的蛇绿岩中堆晶辉长岩年龄 (479±8Ma)、张建新等 (2007)测得的红柳沟一带蓝片岩中钠云母Ar-Ar坪年龄为491±3Ma和杨屹等 (2004)测得的与板块碰撞作用密切相关的大平沟韧性剪切带型金矿成矿年龄487±21Ma (石英流体包裹体Rb-Sr等时线法) 基本一致。结合该组岩体的宏观特征和矿物结构构造特点，初步认为属于碰撞期岩浆活动序列。
第三组共9个中酸性侵入岩体，为410~440Ma，包括本文的阿北花岗岩、白尖山东似斑状二长花岗岩和卓阿布拉克西花岗闪长岩 (后者只在表 2中列出) 以及吴才来等 (2005, 2007) 测年的巴什考供北粉红色花岗岩和灰白色花岗岩、巴什考供南灰白色似斑状花岗岩和粉红色似斑状花岗岩、陈宣华等 (2003)测得的阔什布拉克 (冰沟) 斑状花岗岩 (表 2)。这些侵入岩年龄值明显小于阿尔金北缘蛇绿混杂岩带玄武岩和堆晶体辉长岩的年龄 (杨经绥等，2008)。结合岩体的宏观特征、矿物组成及结构构造特点，初步认为属于碰撞后花岗岩。
5.2 早古生代岩浆演化阶段从上述中酸性侵入岩体年龄数据，结合前人研究成果，以喀腊大湾地区为代表的阿尔金山东段地区经历了板块俯冲、碰撞和碰撞后岩浆侵入等构造岩浆演化序列及相应的成矿作用。
(1) 早古生代早期寒武纪中晚期，本区属于在新元古代大陆裂解形成扩张洋脊和大洋演化的后期，大陆边缘已经由被动型 (大西洋型) 转化为主动型 (太平洋型)，形成海沟-岛弧 (火山弧)-洋盆构造体系。喀腊大湾地区火山岩岩性变化特点明显，在南部与索尔库里北盆地北缘交界部位，出露大面积酸性火山岩，包括流纹岩、英安岩、钠长霏细斑岩，英安斑岩、酸性火山凝灰岩等，显示出明显的重熔岛弧火山岩的特征，同时这些中酸性火山岩地球化学特征也反映出活动板块边缘岛弧构造环境。而在喀腊大湾北部出露较多的中基性火山岩及蛇绿混杂岩，显示出洋壳最后消失部位的特征，其中部分中基性火山岩同样具有岛弧、弧盆 (弧后盆地) 过渡带及洋壳构造环境 (崔玲玲等，2010)。所以在喀腊大湾地区古岛弧在南侧，俯冲带在北侧。
(2) 早古生代中期奥陶纪早-中奥陶世，随着板块俯冲作用的继续，洋壳越来越小，发生板块碰撞和造山作用，在该区形成由北向南插入的俯冲碰撞带，并发生蓝片岩相和榴辉岩相高压变质作用、钙碱性花岗岩浆活动和韧性剪切带变形作用，以及蛇绿混杂堆积的最后构造侵位。
(3) 早古生代晚期志留纪，在板块碰撞和造山作用发生及经过一段时间 (约30Ma，从470Ma到440Ma) 推挤之后，发生碰撞后伸展作用和偏碱性岩浆岩活动，形成区内出露面积较大的碰撞后中酸性侵入岩 (包括阿北花岗岩体、白尖山东似斑状二长花岗岩体和冰沟斑状花岗岩体)。这与杨经绥 (2008)对米兰-红柳沟一带获得一组属碰撞后S型花岗岩的年龄437Ma、433Ma、411Ma、434Ma完全吻合，它们形成于洋盆地关闭之后。
6 讨论和结论阿尔金山东段喀腊大湾地区位于北东向阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域，该区广泛发育中酸性侵入岩，前人将其大部分确定为晚古生代。本文运用锆石SHRIMP U-Pb方法对该区中酸性侵入岩进行了比较系统的测年，获得413~514Ma的年龄，进一步确认喀腊大湾地区早古生代岩浆活动的存在。结合前人其他方法测年数据和研究区西侧红柳沟一带中酸性侵入岩的SHRIMP测年资料和蛇绿岩的时代，将阿尔金山东段喀腊大湾地区中酸性岩浆活动划分为碰撞前岩浆活动 (520~500Ma)、碰撞期岩浆活动 (490~470Ma) 和碰撞后岩浆活动 (440~410Ma) 三个阶段。
成矿作用往往与岩浆活动具有密切的关系，最近10年在阿尔金山东段喀腊大湾地区地质找矿工作取得了较大进展，从已有矿床与不同阶段的岩浆活动及成矿作用特点来看，碰撞前岩浆活动包括岛弧中酸性火山岩和洋壳中基性火山岩，其中喀腊大湾铜锌矿、喀腊达坂铅锌矿属于与岛弧中酸性火山岩有关的块状硫化物型 (VMS) 矿床，八八-4337高地铁矿带和喀腊大湾含铁玄武岩带与弧盆过渡带中基性火山岩有关，而白尖山-3121高地铁矿带属于与洋壳中基性火山岩及深水环境化学沉积 (硅铁建造) 有关的铁矿床。板块碰撞作用往往形成碰撞期岩浆活动和大规模韧性剪切带构造，阿北铅银矿属于与碰撞期岩浆活动有关的岩浆热液型矿床，大平沟金矿床属于与韧性剪切带有关的金矿床类型。已有研究表明，碰撞前岛弧岩浆活动 (特别是次火山活动) 往往是斑岩型矿床形成最有利的构造环境，目前全球著名的特大型铜、钼矿床多数为斑岩型，而且在全球铜钼保有储量和产量上都占有很大的份额，但是目前在阿尔金山东段喀腊大湾地区还没有发现典型斑岩型矿床，这是今后特别值得重视的找矿方向。
致谢 感谢北京离子探针中心对锆石SHRIMP测试提供的大力帮助与支持；感谢匿名审稿人的指导和有益的修改意见。| [] | Bureau of Geology and Mineral Resources of Xinjiang Uygur Autonomous Region. 1993. Regional Geology of Xinjiang Uygur Autonomous Region. Beijing: Geological Publishing House: 1-941. |
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