2015, Vol. 31
2. 新疆有色地质勘查局七〇六大队, 阿尔泰 836500
2. No.706 Geological Party, Xinjiang Geoexploration Bureau for Nonferrous Metals, Altai 836500, China
西准噶尔地区位于新疆西北部，是中亚造山带的重要组成部分(Xiao et al., 2012; Shen et al., 2010; Zhu et al., 2007)。西准噶尔地区晚古生代中酸性岩浆侵入作用十分发育，从基性-酸性均有分布，以中酸性岩浆岩分布最为广泛(韩宝福等，2006; Chen et al., 2010; Zhou et al., 2008)，与该区铜金多金属成矿作用密切相关(申萍等，2010;曹明坚，2013)，Xiao et al.(2013)认为这些中酸性岩浆岩是增生造山作用的产物。前人对西准噶尔地区中酸性岩浆岩的时空分布(李华芹等，1998; Chen and Jahn， 2004; 朱永峰等，2007; 韩宝福等，2006; 袁峰等，2006; Zhou et al., 2008; Chen et al., 2010)、地球化学特征(苏玉平等，2006; Geng et al., 2009; 唐功建等，2009; Cao et al., 2014; 魏少妮和朱永峰，2010)、成岩背景(王京彬和徐新，2006; Xiao et al., 2009，2013; 韩宝福等，2006)等方面进行了许多研究。然而，前人研究对西准噶尔晚古生代的构造环境问题一直存在洋脊俯冲(Tang et al., 2010; Geng et al., 2009)和后碰撞(韩宝福等，2006; Chen et al., 2010)等争议。前人的研究工作大多集中于其南部的哈图-包古图、谢米斯台等地区，对位于西准噶尔北部与哈萨克斯坦交界的塔尔巴哈台地区相关研究较少(朱永峰等，2007; Chen et al., 2010)。为了对存在争议的西准噶尔成岩背景提供更多证据，同时提高西准噶尔北部塔尔巴哈台地区岩浆岩的成因认识，本文选择位于塔尔巴哈台-萨吾尔西段的塔北地区6个代表性中酸性岩体(库孜贝提、哲北、巴斯、卡姆斯台、阿西、科鲁克等)作为研究对象，在野外观察基础上，对这些岩体进行了锆石LA-ICPMS U-Pb同位素定年和全岩地球化学分析，据此探讨研究区岩浆岩的成岩年代、成因及成岩背景。
2 地质特征
中亚造山带西起乌拉尔山，东至阿拉斯加地区，长约5000km(图 1a)，是位于西伯利亚板块(北)和塔里木-中朝板块之间的一个横贯欧亚大陆的巨型造山带(Şengör et al., 1993; Xiao et al., 2012)。作为中亚造山带的主要组成部分的西准噶尔地区主体构造方向呈北东向，区内岩浆活动十分强烈，以中酸性岩为主。西准噶尔地区北向南可依次分为塔尔巴哈台-萨吾尔、巴尔鲁克-谢米斯台和包古图-哈图 3个次级地质单元(图 1b)。
 | 图 1 研究区地质图 (a)中亚造山带地质略图(据Jahn et al., 2000修改)；(b)西准噶尔地质图(据Shen et al., 2010修改)；(c)塔尔巴哈台-萨吾尔岩浆岩带地质图(据新疆维吾尔自治区地质矿产局，1993修改)；(d)塔北地区中酸性岩侵入体分布简图 Fig. 1 The geological map on the research area (a)the sketch geological map of Central Asian Orogenic Belt(modified after Jahn et al., 2000);(b)the geological map of the West Junggar(modified after Shen et al., 2010);(c)the geological map of the Taerbahatai-Sawuer magmatic belt(modified after BGMRX，1993);(d)geological map of the granitoids intrusions distributing in Tabei area and the sampling places in this study |
塔尔巴哈台-萨吾尔地区地处哈萨克斯坦和中国交接部位，该带南以洪古勒楞深大断裂为界、西北以中国-哈萨克斯坦边境线为界，东至乌伦古湖，以出露泥盆纪火山碎屑岩为特征。塔尔巴哈台-萨吾尔地区主要出露的地层主要包括塔尔巴哈台组(D3t)火山-碎屑岩和萨吾尔山组(D2s)的火山-碎屑岩，其次有石炭纪黑山头组(C1h)和姜巴斯套组(C1j)火山碎屑-沉积岩，局部地区有少量奥陶纪、志留纪的沉积岩和二叠纪火山岩分布。塔尔巴哈台-萨吾尔岩浆岩带以近东西向构造为主，主要受北东向的洪古勒楞断裂与东西向的萨吾尔断裂控制(图 1c)。塔尔巴哈台-萨吾尔地区基性-中酸性岩浆岩发育，以中酸性侵入岩为主，这些基性和中酸性的侵入体侵位于泥盆-石炭纪地层中。
塔北地区位于塔尔巴哈台-萨吾尔最西部，地处塔城市北约50km，其东、西、北三面与哈萨克斯坦接壤(图 1d)。塔北地区的地层由北向南可分为奥陶纪大柳沟组(O2d)、上泥盆统和布克赛尔组(D1h)、塔尔巴哈台组(D3t)、上石炭统黑山头组(C1h)火山-碎屑岩，以及少量志留纪和二叠纪地层分布于研究区南部。区内构造以NWW向层间断裂为主，受到洪古勒楞深大断裂控制明显。塔北地区内岩浆岩发育，主要为奥陶纪-石炭纪的火山岩和侵入其内的中酸性侵入岩。
塔北地区中酸性岩体出露面积在0.5~100km2之间(图 1d)，岩性包括闪长(玢)岩、花岗闪长岩和花岗岩等。本次工作的克孜贝提、哲北、巴斯、卡姆斯台、阿西和科鲁克6个代表性中酸性侵入体地质特征如下。
(1)克孜贝提岩体 克孜贝提岩体位于塔城市北东方向约40km。岩体侵位于下石炭统南明水组(C1n)火山碎屑岩地层中，南部与上泥盆统塔尔巴哈台组(D3t)地层不整合接触，出露面积约1.0km2。克孜贝提岩体呈近东西向分布，岩性为闪长玢岩，灰褐色，斑状结构，斑晶矿物主要为斜长石，有少量的钾长石和斜方辉石等，斜长石呈半自形板状，杂乱分布，粒径在0.1~0.5mm，有聚片双晶发育，含量在10%~20%之间；钾长石呈半自形粒状，发生了较强的高岭土化；单斜辉石呈自形粒状，发生了弱硅化。基质主要为斜长石和石英的微晶集合体，含量在80%左右(图 2)。
 | 图 2 塔北地区中酸性侵入体岩石学特征照片 KZBT-克孜贝提岩体；ZB-哲北岩体；BS-巴斯岩体；KMS-卡姆斯台岩体；AX-阿西岩体；KLK-科鲁克岩体. 后图岩体缩写名同此图.Pl-斜长石；Qtz-石英；Kfs-钾长石；Cpx-单斜辉石；Opx-斜方辉石；Hbl-角闪石 Fig. 2 The petrological photographs of the granitoids in Tabei area KZBT-Kezibeiti pluton; ZB-Zhebei pluton; BS-Basi pluton; KMS-Kamusitai pluton; AX-Axi pluton; KLK-Keluke pluton |
(2)哲北岩体 哲北岩体位于塔城市北约35km处，呈岩株状，侵位于上泥盆统塔尔巴哈台组(D3t)凝灰质砂岩地层，出露面积约0.7km2。哲北岩体体长轴方向呈近东西向，岩性为闪长岩，灰白色，似斑状结构，块状构造。主要组成矿物包括斜长石、单斜辉石、角闪石等。斜长石呈自形-半自形板状，粒径大小在0.1~0.7mm之间，发生了硅化，单斜辉石呈自形粒状，粒径在0.1~0.4mm左右；角闪石呈细小颗粒状充填于斜长石和单斜辉石之间，基质主要组成为斜长石的微晶。岩石发生了较强的绢云母化、硅化，岩石中发育有黑色包体(图 2)。
(3)巴斯岩体 巴斯岩体距塔城市北约40km，侵位于下石炭统南明水组(C1n)火山碎屑岩地层中，北部与上泥盆统塔尔巴哈台组地层不整合接触。岩体呈椭圆状出露，长轴方向呈东西向，出露面积约30km2。巴斯岩体的岩性为花岗闪长岩，花岗结构，主要组成矿物为斜长石、钾长石和石英等。斜长石自形粒状杂乱分布，以有环带的中长石为主，也发育有卡纳复合双晶的碱性长石，含量约50%；钾长石呈自形-半自形粒状，粒径在0.2~1mm之间，分布于斜长石颗粒之间，发生了高岭土化，含量约35%；石英呈他形粒状分布于斜长石颗粒之间，含量约10%；此外还有少量的黑云母星点状分布。岩石发生了较强的硅化、绢云母化和碳酸盐化(图 2)。
(4)卡姆斯台岩体 卡姆斯台岩体位于巴斯岩体西北3km处，侵位于下石炭统南明水组(C1n)火山碎屑岩地层中，呈球状出露，面积约12km2。卡姆斯台岩体为花岗闪长岩，灰白色、略带红色，花岗结构，岩体的主要组成矿物为斜长石、钾长石、角闪石、石英等。斜长石呈自形-半自形粒状，粒径约0.1~0.8mm，杂乱分布于岩石中，含量约50%；钾长石自形-半自形粒状，分布于斜长石的颗粒之间，粒径在0.3~0.6mm，含量约35%；角闪石自形-半自形浸染状分布于钾长石和斜长石之间，粒径在0.1~0.4mm之间，含量约8%，石英他形粒状分布于斜长石、钾长石和角闪石的颗粒之间，含量约5%，此外还有少量黑云母星点状分布。岩石发生了较强的硅化、绢云母化和绿泥石化(图 2)。
(5)阿西岩体 阿西岩体位于哲北岩体的东南1.2km处，侵位于上泥盆统塔尔巴哈台组(D3t)凝灰质砂岩地层中，出露面积约2km2。岩体呈椭圆状，长轴方向呈近东西向，与地层走向一致。阿西岩体为花岗闪长斑岩，呈黄褐色，斑状结构，块状构造，主要组成矿物包括斜长石和石英等。斜长石呈自形-半自形板状，粒径大小在0.1~1.2mm之间，杂乱排列，含量约20%；石英呈他形分布于斜长石颗粒之间，粒径在0.05~0.4mm之间，含量约5%；基质主要为斜长石和石英的微晶，含量约70%左右，岩体发生了较强烈的高岭土化、碳酸盐化(图 2)。
(6)科鲁克岩体 科鲁克岩体处于中哈边境线上，距离塔城市北约55km。岩体侵位于中奥陶统科克萨依组(O2k)火山-沉积岩地层中。岩体呈不规则状岩基产出，出露面积大于100km2。科鲁克岩体受奥陶纪-泥盆纪地层的层间断裂控制，其长轴方向为北西西向。科鲁克岩体为钾长花岗岩，花岗结构，块状构造，主要组成矿物为钾长石、斜长石和石英等。钾长石呈自形粒状、粒径大小在1~5mm之间，杂乱分布于岩石之中，含量约50%；斜长石呈自形板状，粒径大小在0.5~2mm之间，杂乱分布，含量约30%；石英呈他形粒状分布于钾长石和斜长石之间，粒径大小在0.2~0.8mm之间，含量约20%；另有少量黑云母呈星点状分布于岩石之中，岩石新鲜，无明显蚀变(图 2)。
3 实验方法 3.1 锆石LA-ICPMS U-Pb同位素定年
锆石U-Pb同位素测年分析在合肥工业大学资源与环境工程学院LA-ICP MS实验室完成，锆石阴极发光扫描电镜照相在中国地质科学院地质研究所电子探针室完成的。具体过程见下。
(1)分选：将样品破碎至矿物自然粒度后(50~150μm)，通过磁选和重液等选矿技术，将矿物初步分离，然后配合双目镜手选方法进行单矿物分离提纯，分选出晶型完好、颗粒大于50μm的锆石(TPK-11>100颗；TPK-05>100颗)作为定年和成分测定对象。(2)制靶：在双目镜下挑选出晶形完好，透明度和色泽较好的锆石单矿物粘在载玻片的双面胶上，然后用无色透明的环氧树脂固定，待环氧树脂充分固化后，抛光至锆石颗粒露出1/3以上。(3)照相：用配有阴极发光(CL)探头的电子显微镜对锆石进行鉴定并拍照，工作电压为15kV，电流为4nA。这些阴极发光照片被用来检查锆石的内部结构和选择分析区域。(4)测年：锆石LA-ICPMS U-Pb分析测试前分别用酒精和稀硝酸(5%)轻擦样品表面，以除去可能的污染。采用仪器为Agilent 7500a ICPMS，采用He作为剥蚀物质载气，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NIST SRM610进行仪器最佳化。锆石年龄分析采用的光斑直径为30μm，并采用国际标准锆石91500作为外标标准锆石，并每隔4~5个样品分析点测一次标准，每隔10个点进行仪器最佳化，确保标准和样品的仪器条件完全一致。(5)处理：测试获得的锆石同位素的数据处理采用ICPMSDataCal(V8.6版)软件进行，普通铅校正采用的Andersen的方法(Andersen and Griffin， 2004)，年龄计算及谐和图的绘制采用Isoplot(2.49版)进行(Ludwig，2001)，实验过程中误差为1σ。
3.2 全岩地球化学分析
全岩主微量测试分析在澳石矿物测试有限公司(广州)完成，具体过程见下。
主量元素 将粒度小于200目的岩石粉末样品约1g在100℃的烘箱内干燥后，将其放入温度高于1000℃的高温炉中灼烧2h，测得其烧失量(LOI)。然后称0.5g经灼烧过的样品和4g Li2B4O7溶剂共置于塑料瓶中，混匀后加0.4g 1% LiBr及0.5% NH4I助熔剂于XRF专用铂金坩埚中，倒入该混合样品在1250℃熔融，制成玻璃饼，备XRF测定，测试方法详见Qi et al.(2000)。
微量、稀土元素 将粒度小于200目的岩石粉末样品约1g放入熔样罐中，加入2mL 8mol HNO3和0.5mL 8mol HF，置于电热板上(约100℃)加热至样品完全溶解；打开熔样罐在通风橱中蒸干样品。再次加入2mL 8mol HNO3继续加热，方法同前；最后将用8mol HNO3熔解的样品溶液加去离子水稀释至250mL放入洁净的溶样瓶中，摇匀后取10mL放入细小塑料管备ICPMS测试，样品测试采用内标法，详细过程参考靳新娣和朱和平(2000)。
4 测试结果分析 4.1 锆石LA-ICPMS U-Pb同位素年龄
本次工作测得塔北地区6个中酸性岩体的锆石LA-ICPMS U-Pb年龄结果如表 1和图 3所示。这些中酸性岩体的锆石具有岩浆振荡环带和一致的207Pb/235U-206Pb/238U协和曲线年龄(图 3)，指示为同岩浆成因锆石特征，其所测年龄数据能代表岩浆岩的侵位时代。通过Isoplot(3.0)软件计算得到：克孜贝提闪长玢岩体(KZ-02)的锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为343.1±2.8Ma(n=22，MSWD=4.6)；哲北闪长岩体(ZB-03)的锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为338.7±3.2Ma(n=22，MSWD=3.9)。巴斯花岗闪长岩体(BS-11)的锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为328.1±4.0Ma(n=32，MSWD=8.9)；卡姆斯台花岗闪长岩体(KMS-09)的锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为324.5±3.0Ma(n=20，MSWD=2.5)；阿西花岗闪长斑岩体(AX-04)的锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为324.5±3.4Ma(n=30，MSWD=1.3)；科鲁克钾长花岗岩体(KLK-01)的锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为315.4±3.5Ma(n=29，MSWD=22)。
 | 表 1 西准噶尔塔北地区中酸性岩体的锆石U-Pb测年结果 Table 1 Zircon U-Pb dating of magmatic rocks from granitoid intrusions in Tabei area，West Junggar |
 | 图 3 塔北地区中酸性岩侵入体锆石的CL图像和LA-ICPMS U-Pb年龄的207Pb/235U-206Pb/238U协和曲线图解
KZ-02 克孜贝提岩体；ZB-03 哲北岩体；BS-11 巴斯岩体；KMS-09 卡姆斯台岩体；AX-04 阿西岩体；KLK-01 科鲁克岩体 Fig. 3 The CL images of the zircons and their LA-ICPMS U-Pb concordia diagrams from the granitoid intrusions in Tabei area KZ-02: Kezibeiti pluton; ZB-03: Zhebei pluton; BS-11: Basi pluton; KMS-09: Kamusitai pluton; AX-04: Axi pluton; KLK-01: Keluke pluton |
塔北地区6个中酸性侵入体的元素地球化学特征如表 2所示。数据显示，形成于晚石炭世的科鲁克岩体相对于形成于早石炭世的克孜贝提、哲北、巴斯、卡姆斯台、阿西5个岩体，具有较高SiO2、全碱(K2O+Na2O)含量，和较低Al2O3、MgO、FeOT(=FeO+Fe2O3×0.9)、CaO含量的特点。
| 表 2 西准噶尔塔北地区中酸性岩类的元素地球化学数据(主量元素:wt%；稀土和微量元素:×10-6) Table 2 The whole rock geochemical data from the granitoid intrusions in Tabei area，West Junggar(major elements: wt%; trace elements: ×10-6) |
塔北地区早石炭世形成的侵入体投点于闪长岩-二长岩区域(图 4a)，具有中钾-高钾岩石序列特点(图 4b)；其中克孜贝提和哲北2个形成较早(343~338Ma)的岩体投点于碱性岩区域、具有高铝质岩石的特点；较晚(328~324Ma)的巴斯、卡姆斯台和阿西岩体落于钙碱性-碱性过渡和准铝质-过铝质过渡的岩石范围(图 4c，d)。晚石炭世侵入的科鲁克岩体落于花岗岩区域，具有高钾、碱性和弱过铝质岩石的特点(图 4)。
 | 图 4 西准噶尔塔北地区中酸性岩体的岩性判别图解 (a)TAS图解(Middlmost，1994).Ir-Irvine 分界线，上方为碱性，下方为亚碱性；(b)K2O-SiO2岩石序列图解(Ewart，1982)；(c)SiO2-AR岩石序列判别图解(Wright，1969)；(d)A/NK-A/CNK图解(Maniar and Piccoli， 1989) Fig. 4 The discriminative diagrams on the granitoid intrusions from Tabei area，West Junggar |
从区域岩浆演化角度分析显示，塔北地区6个中酸性侵入体的TiO2、Al2O3、MgO、FeOT、P2O5与SiO2呈负相关；K2O与SiO2具正相关(图 4b)。其中，形成于早石炭世的克孜贝提、哲北、巴斯、卡姆斯台和阿西5个侵入体的主量元素特征具有类似特征；晚石炭世的科鲁克岩体的主量元素与前者明显不同(图 5)。
 | 图 5 西准噶尔塔北地区中酸性岩体的哈克图解 Fig. 5 Harker diagram of the respective granitoids in Tabei area，West Jungaar |
塔北地区早石炭世早期(343~338Ma)形成的克孜贝提和哲北两个岩体的∑REE范围在92.34×10-6~114.2×10-6，均值105.7×10-6；δEu范围0.95~1.12，均值1.06；轻稀土和重稀土元素比值(LREE/HREE)范围在6.85~8.09之间，均值7.45；早石炭世晚期(328~324Ma)形成的巴斯、卡姆斯台和阿西岩体的∑REE范围在99.02×10-6~142.0×10-6，均值122.1×10-6；δEu范围0.87~1.20，均值0.98；轻稀土和重稀土元素比值(LREE/HREE)范围在7.08~9.78之间，均值9.06；晚石炭世形成的科鲁克岩体的∑REE范围在118.1×10-6~147.9×10-6，均值128.8×10-6；δEu范围0.21~0.28，均值0.25；轻稀土和重稀土元素比值(LREE/HREE)范围在6.02~7.42之间，均值6.66。以上数据显示，塔北地区中酸性岩体随时间的演化，其稀土元素具有∑REE逐渐增高、δEu逐渐降低的趋势，而轻重稀土元素比值(LREE/HREE)呈先增高后降低的特点(图 6a，c，e)。
 | 图 6 西准噶尔塔北地区中酸性岩体的球粒陨石标准化稀土元素配分图(a，c，e，标准化值据Boynton，1984)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b，d，f，标准化值据Galer et al., 1989) Crust、MORB及OIB值据Sun and McDonough， 1989 Fig. 6 Chondrite-normalized REE distribution patterns(a，c，e，normalization values after Boynton，1984) and primitive mantle-normalized trace element patterns(b，d，f，normalization values after)of the respective granitoids in Tabei area，West Jungaar The Crust，MORB and OIB values from Sun and McDonough， 1989 |
原始地幔(PM)标准化蛛网图(图 6b，d，f)显示，塔北地区中酸性岩体均具有地壳类似的大离子亲石元素(LILE)含量高而高场强元素(HFSE)含量低的特征，6个中酸性岩体的K、Pb等LILE呈正异常、Nb、Ta、P、Ti等HFSE呈负异常的特点。进一步分析可见，形成于早石炭世早期(343~338Ma)的克孜贝提和哲北岩体具有富集Ba、Sr，亏损Th、Zr、Hf，而U变化不大的特点；形成于早石炭世晚期(328~324Ma)巴斯、卡姆斯台和阿西岩体具有富集Sr、Zr、Hf，而Th、U变化不明显特征；形成于晚石炭世的科鲁克岩体具有亏损Ba、U、Sr，富集Th，而Zr、Hf变化不明显的特点。
5 讨论 5.1 成岩年代
塔北地区克孜贝提、哲北、巴斯、卡姆斯台、阿西和科鲁克6个中酸性岩体的成岩年龄在343~315Ma之间，根据地质特征和成岩年龄可将塔北地区6个中酸性岩体进一步分三个成岩阶段：(1)早石炭世早期(343~338Ma)，主要有克孜贝提和哲北闪长岩体；(2)早石炭世晚期(328~324Ma)，包括巴斯、卡姆斯台和阿西花岗闪长岩体；(3)晚石炭世(315Ma)，为科鲁克岩钾长花岗岩体。
前人对塔尔巴哈台地区的中酸性岩体的成岩年代进行了大量的研究工作。成果显示塔尔巴哈台地区岩浆岩的形成年代在478~303Ma之间，如表 3所示。除了形成于中奥陶世的库及拜蛇绿岩外(朱永峰和徐新，2006)，塔尔巴哈台地区的岩浆岩主要形成于石炭纪(Han et al., 2006; Chen et al., 2010)，可进一步早石炭世早期(345~332Ma)、早石炭世晚期(328~324Ma)和晚石炭世(315~303Ma)，如图 7所示。本次工作和韩宝福等(2006)测得地处中哈边境线上的科鲁克岩体年龄在315~303Ma之间，表明其形成于晚石炭世，是塔尔巴哈台地区目前报道的最年轻的中酸性岩体。以上分析显示，塔北地区中酸性岩浆岩形成期次与塔尔巴哈台岩浆岩带吻合，指示塔尔巴哈台地区石炭纪岩浆作用受同一构造背景控制。
| 表 3 塔尔巴哈台地区岩浆岩年龄表 Table 3 The geochronological data from the magmatic intrusions in Tabei area，West Junggar |
 | 图 7 塔尔巴哈台岩浆岩带的成岩时代直方图 Fig. 7 The geochronological histogram from the magmatic intrusions in Tabei area，West Junggar |
塔北地区早石炭世侵入的克孜贝提、哲北、巴斯、卡姆斯台和阿西等5个中酸性侵入岩体具有出露面积小、沿着断裂分布的特点，岩性主要为闪长岩或花岗闪长岩；晚石炭世形成的科鲁克岩体呈巨大岩基，岩性为粗粒-伟晶的钾长花岗岩。岩石序列判别图解显示，塔北地区形成于早石炭世早期(343~338Ma)的克孜贝提和哲北岩体属于碱性岩区域、具高铝质岩石的特点(图 4a，b)；早石炭世晚期(328~324Ma)的巴斯、卡姆斯台和阿西岩体属于钙碱性-碱性过渡和准铝质-过铝质过渡的岩石特点。晚石炭世侵入的科鲁克岩体为高钾、碱性和弱过铝质花岗岩(图 4)。Sr/Y-Y图解(图 8a)显示，塔北地区的中酸性岩浆岩具有较低的Sr/Y比值和高Y含量，落于经典岛弧岩石区域，指示塔北地区中酸性岩为岛弧岩浆岩。
 | 图 8 西准噶尔塔北地区代表性中酸性岩体的岩石类型判别图解 (a)Sr/Y-Y图解(Martin，1999)、(b)Na2O-K2O 花岗岩判别图解(Collins et al., 1982)；(c)Zr-SiO2花岗岩判别图解(Collins et al., 1982)；(d)Nb-SiO2花岗岩判别图解(Collins et al., 1982) Fig. 8 The discriminative diagrams of the granitoid intrusions from Tabei area，West Junggar |
有研究显示，I型花岗岩相比A型花岗岩，具较低SiO2、K2O、Nb、Zr含量，和较高Na2O、FeO等含量的特点，因而根据其比值可以判别花岗岩的类型(Marks et al., 2003; Loiselle and Wones， 1979; Collins et al., 1982)。塔北地区早石炭世侵入的克孜贝提、哲北、巴斯、卡姆斯台和阿西尔等5个岩体具有I型花岗岩的特点，晚石炭世的科鲁克岩体具有A型花岗岩的特点(图 7b-d)。根据锆石饱和温度计(King et al., 1997)研究也显示科鲁克岩体的锆石饱和温度在883~905℃之间，指示具有A型花岗岩一致的高温特征。从早石炭世至晚石炭世，塔北地区中酸性侵入岩具有向富K、Si和贫Ca演化的趋势。 5.3 岩浆演化
哈克图解(图 5)显示，塔北地区中酸性侵入岩随着SiO2含量的升高，具有TiO2、Al2O3、MgO、FeOT、CaO、MnO、P2O5等主量元素降低的特点，指示这些花岗岩岩浆可能发生了斜长石、辉石、磷灰石、钛铁矿等矿物结晶分异。与晚古生代的科鲁克钾长花岗岩体相比，早石炭世侵入的克孜贝提、哲北、巴斯、卡姆斯台和阿西岩体具有较低的SiO2含量，指示科鲁克岩体具有更高的演化程度。研究表明，δEu值和岩浆分异指数(DI)可以作为估量岩浆分异程度的指标，其中δEu值(δEu= Eu岩石/Eu球粒陨石(Sm岩石/Sm球粒陨石)×(Gd岩石/Gd球粒陨石))越小、DI值越大，指示岩浆的结晶分异程度越高(Cheng and Mao， 2010)。塔北地区中酸性岩体具有早石炭世早期(克孜贝提和哲北岩体)→早石炭世晚期(巴斯、克孜贝提和阿西岩体)→晚石炭世(科鲁克岩体)具有δEu值逐渐降低、DI值(分异指数)逐渐增高的特点(图 9a)，指示了塔北地区中酸性岩侵入岩的分离结晶程度具有从早石炭世早期→早石炭世晚期→晚石炭世逐渐增强的特点。此外，高场强元素Y在岩浆结晶分异过程中往往易于在残留岩浆中富集，是岩浆发生分离结晶作用的指示剂；塔北地区中酸性岩体具有早石炭世早期(克孜贝提和哲北岩体)→早石炭世晚期(巴斯、克孜贝提和阿西岩体)→晚石炭世(科鲁克岩体)具有Y含量逐渐增大的特点，也指示了其分离结晶程度逐渐增强。在岩浆结晶分异演化过程中，地球化学性质相近的高场强元素如(Nb、Ta和Zr、Hf)在没有外来物质加入时元素比值的变化范围很小，当有外来物质加入岩浆会发生显著变化(陈江峰等，1999; Chen et al., 2010; Zhang et al., 2014)。Nb/Ta-Nd和Zr/Hf-Nd图解(图 9c，d)显示，塔北地区早石炭世的岩体分布较分散，而晚石炭世的科鲁克岩体较为集中，指示早石炭世岩体在上升侵位过程比晚石炭世岩体有更强的围岩混染作用。
 | 图 9 西准噶尔塔北地区中酸性岩体的岩浆演化判别图解 Fig. 9 The evolutionary discriminative diagrams of the granitoid intrusions from Tabei area，West Junggar |
塔北地区晚古生代中酸性岩体的稀土元素的分布曲线与地壳相似、且微量元素具有Nb、Ta、Ti亏损的特点(图 6)，指示为壳源岩浆岩的特征。塔北地区中酸性岩体的(Gd/Yb)N比值具有早石炭世早期(均值1.77)>早石炭世晚期(均值1.68)>晚石炭世(~1.25)的变化规律，指示塔北地区中酸性岩浆的源区深度有逐渐变浅的特征(Henderson and Wood， 1984; McKenzie and O’Nions，1991)。Saunders et al.(1996)研究指出，在俯冲带地区，Nb易随着板片俯冲进入地幔循环，因而源于地幔的洋岛玄武岩(OIB)往往呈Nb的正异常；而在俯冲岛弧环境中，由于大量Nb被带走，因而形成的是Nb亏损的弧岩浆(Sylvester et al., 1997; Konishi et al., 2009)。塔北地区早石炭世早期的克孜贝提和哲北岩体具有异常低的Nb、Ta含量(图 6b)，指示其来自于俯冲岛弧环境的壳幔混合源区；而形成于早石炭世晚期(328~324Ma)的巴斯、卡姆斯台和阿西岩体和晚石炭世的科鲁克岩体Nb、Ta弱亏损特征，指示为壳源特征。 5.5 成岩背景
西准噶尔地区晚古生代岩浆岩分布广泛，前人对其成岩背景主要存在岛弧环境(唐功建等，2009)和后碰撞环境(王京彬和徐新，2006; 韩宝福等，2006; Chen et al., 2010)的争议。此外，随着近年来塔里木地幔柱岩浆作用研究的深入，有研究者提出西准噶尔地区的早二叠世岩浆作用可能受到了地幔柱控制新认识(Pirajno，2010; Zhang et al., 2010)。然而，前人研究主要集中于西准噶尔南部的包古图-哈图地区及达拉布特断裂附近的岩浆岩，亟需通过西准噶尔北部的塔尔巴哈台地区岩浆岩的研究来厘定西准噶尔地区成岩背景。
塔北地区早石炭世早期的克孜贝提和哲北岩体为闪长岩，具有I型花岗岩特点，地球化学特征显示其具有岛弧岩浆岩特点(图 10)，指示塔北地区早石炭世早期的岩浆岩形成于岛弧背景的挤压环境。早石炭世晚期的巴斯、卡姆斯台和阿西岩体呈球状，主要岩性为花岗闪长岩，具有I型花岗岩特点，地球化学特征显示为后碰撞岩浆岩特点(图 10)；指示塔北地区早石炭世晚期的岩浆岩形成于后碰撞背景的挤压环境。晚石炭世的科鲁克岩体呈岩基状，为钾长花岗岩，地球化学特征显示为后碰撞岩浆岩特点(图 10)，指示塔北地区晚石炭世岩浆岩形成于后碰撞背景的拉张环境。
 | 图 10 西准噶尔塔北地区中酸性岩体的成岩背景判别图解(底图据Pearce et al., 1996)
(a)Ta-Yb图解；(b)Y-Nb图解；(c)Rb-Yb+Ta图解；(d)Rb-Y+Nb图解.ORG-洋脊花岗岩；WPG-板内花岗岩；VAG-火山弧花岗岩；Syn-COLG-同碰撞花岗岩；post-COLG-后碰撞花岗岩 Fig. 10 The tectonic diagrams of the granitoid intrusions from Tabei area，West Junggar(after Pearce et al., 1996) |
本次工作显示，塔北地区早石炭世晚期已经进入后碰撞演化阶段。与塔北地区邻近的萨吾尔地区石炭纪-二叠纪中酸性岩浆作用具有后碰撞岩浆岩的特点(袁峰等，2006; Zhou et al., 2008)。北疆地区东准噶尔、西天山、西南天山和东天山等地区的中酸性岩研究显示在晚石炭世均已进入后碰撞演化阶段(王京彬和徐新，2006; 陈家富等，2010; Zhang et al., 2014)。以上研究证据表明了北疆地区在石炭纪已经进入了后碰撞背景。 6 结论
(1)塔北地区中酸性岩浆岩的成岩年代可分为早石炭世早期(343~338Ma，包括克孜贝提和哲北岩体)、早石炭世晚期(328~324Ma，包括巴斯、卡姆斯台和阿西岩体)和晚石炭世(315Ma，科鲁克岩体)三个成岩阶段。
(2)塔北地区早石炭世早期和早石炭世晚期侵入的中酸性岩体具有I型花岗岩特点，晚石炭世侵入的岩体具有A型花岗岩的特点。
(3)塔北地区中酸性岩体从早石炭世早期→早石炭世晚期→晚石炭世具有分离结晶增强、围岩混染减弱的特点，且具有向富K、Si，贫Ca演化的趋势。
(4)塔北地区中酸性岩侵入岩的岩浆源区从早石炭世早期→早石炭世晚期→晚石炭世具有从壳幔混源向壳源演化、源区深度变浅的趋势。
(5)塔北地区中酸性岩浆作用可分为岛弧阶段(343~338Ma)→后碰撞阶段(328~315Ma)。
致谢 本文的研究工作得到了新疆“305”项目办公室、新疆有色地质局706地质队和合肥工业大学LA-ICPMS实验室的大力支持；野外工作得到了申萍研究员、王居里教授等的帮助和支持；年代学测试上得到了李全忠博士的指导与帮助；在此一并表示诚挚的感谢！| [1] | Andersen T and Griffin WL. 2004. Lu-Hf and U-Pb isotope systematics of zircons from the Storgangen intrusion, Rogaland intrusive complex, SW Norway: Implications for the composition and evolution of Precambrian lower crust in the Baltic Shield. Lithos, 73(3-4): 271-288 |
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