南天山乌什塔拉高镁闪长岩的岩石成因及其地质意义
南天山乌什塔拉高镁闪长岩的岩石成因及其地质意义 摘要:在南天山造山带中段乌什塔拉地区首次发现的高镁闪长岩是 从库米什地区逆冲推覆而来,该地区的高镁闪长岩对于讨论库米什地区的 大地构造属性具有重要意义。SiO2和MgO含量分别介于51. 04%〜52. 7%和 5. 15%〜7. 42%之间;具有高的 Mg#值(0. 51 〜0. 64),富 Na(K/NaO. 34〜0. 45), 高Cr (97. 04X10-6〜191. IX 10-6),属于钙碱性系列。轻稀土富集,重稀 土亏损,稀土配分曲线为右倾型,富集Rb、Ba等大离子亲石元素,亏损 Nb、Ta、P 等高场强等元素。Sr/Y(8. 89〜25. 68) -Y(16. 69X10-6~22. 73X 10-6)和(La/Yb)N(3. 00~5. 63) -YbN(8. 07〜11. 3)判别图解与 N-MORB 标准化 微量元素图表明其形成可能与赞岐岩有相似的岩浆过程,即形成于消减带 之上的地幔楔环境,由地幔橄榄岩与消减洋壳板片部分熔融产生的富Si 质熔体平衡反应形成。综合研究表明,古生代库米什地区为消减俯冲带之 上的活动陆缘环境,南天山洋在库米什地区向中天山微板块之下俯冲。 关键词:高镁闪长岩;赞岐岩;岩石成因;活动陆缘环境;库米什; 中图分类号:F407. 1文献标识码:A文章编号: 0前言 在地球的演化历史中,高Mg安山岩(high-magnesium andesite, HMA) 一般产于汇聚板块边缘。高镁安山岩泛指富镁的安山岩或闪长岩,其Si02 范围通常在52%〜60%之间,MgO含量(通常大于5%)和Mg# (通常大于0. 5), 还富Cr 0100X10-6)和Ni (大于60X10-6),富集大离子亲石元素、 轻稀土元素,亏损高场强元素、重稀土元素,无或有微弱的负Eu异常。 高Mg安山岩已成为汇聚板块边缘的一个重要指示器。其独特的构造环境, 引起地质工作者的高度重视。 文中的高镁闪长岩为一套石英闪长岩,出露于新疆和硕县乌什塔拉地 区,位于南天山造山带的中段,也是中天山-准葛尔板块与塔里木板块的 结合部位(中天山南缘缝合带)。库米什地区位于该缝合带的中段,前人 对该地区的做了大量的研究,但是对该地区的中性侵入岩研究较少。作为 造山带中最常见的岩石类型之一,花岗岩类的地球化学性质形成时代对于 确定俯冲极性及俯冲时代具有重要的制约意义。本文对白土塘石英闪长岩 进行了详细的岩石学、地球化学研究,结合现有的地质资料,进而探讨了 其岩石成因、归属问题及地质意义。 1地质背景 新疆乌什塔拉地区地处南天山造山带中段,夹于准葛尔板块与塔里木 板块之间,北距榆树沟麻粒岩相高压变质岩约15km,东距库米什地区铜花 山-硫磺山蛇绿混杂岩带约10km。该构造带主要受塔里木板块、中天山微 板块相互作用的影响,经历了晚奥陶世-早志留世南天山洋开始向中天山 微板块之下俯冲消减、于早石炭世末期塔里木板块与中天山微板块两者相 碰,南天山洋消失;存在残余洋盆,在石炭纪末期发生褶皱、推覆造山作 用,使南天山开始全面隆起,山体形成,此后,进入陆内造山阶段。 研究区内主要出露古生代地层,志留纪构造混杂岩带,志留系变砂岩, 早泥盆世阿尔皮什麦组,中泥盆阿拉塔格组,晚泥盆破城子组,下石炭甘 草湖组,各个岩石单元之间均为构造接触,对志留纪构造混杂岩带中玄武 岩研究表明为洋中脊拉斑玄武岩。区内构造发育,主要为褶皱和断裂构造。 为海西期褶皱带;断裂构造十分发育,主要为北西-南东向逆冲断裂,与 库米什蛇绿混杂岩带方向一致。北西西-南东东向的脆性断裂。区内岩浆 岩十分发育。火山岩主要为志留纪变质玄武岩,侵入岩主要有晚石炭世黑 云二长花岗岩-闪长岩-花岗闪长岩组合,早二叠世二长花岗岩和钾长花岗 岩,以及不同时代的各类脉岩。 2岩石学特征 乌什塔拉地区的石英闪长岩分布在白土塘东部的黑条山地区,呈岩脉 状分布,出露面积约2Km2,平面上为长条状。与围岩为明显的侵入接触关 系,小的岩枝、岩脉侵入到围岩中,围岩为志留系变砂岩。由于后期构造 挤压使岩体边部糜棱岩化,矿物定向排列,岩体的中心变形不强烈,为块 状构造。因此可将岩石分为两类,一类为闪长质糜棱岩,另一类为石英闪 长岩。 石英闪长岩岩石呈灰色,半自形中细粒粒状结构,碎裂结构,块状构 造。主要造岩矿物为:斜长石、普通角闪石和石英。斜长石为半自形板状, 发育聚片双晶,裂隙发育,中度绢云母化、绿帘石化、高岭土化,粒径0.4 X0.4~4.0Xl.5mni,含量约55%;普通角闪石呈半自形柱状,黄-绿色,多 色性显著,具闪石式解理,杂乱分布,粒径0.4〜2. 5mm,含量35%〜40%; 石英为它形粒状,波状消光,细粒化重结晶成微粒状集合体充填于斜长石 和角闪岩颗粒之间,粒径0.2〜0. 5mm,含量5%〜10%。副矿物有磷灰石、磁 铁矿、楣石等。 3岩石地球化学特征 样品元素含量分析测定工作在中国宜昌地质矿产研究所,主量元素采 用湿化学法分析,相对标准偏差<2%-8%o微量及稀土由宜昌地质矿产研 究所用ICP-MS方法分析,相对标准偏差<10%o 3. 1主量元素 白土塘石英闪长岩岩体主体岩石SiO2含量在51. 04%〜52. 7%之间,平 均值51.64%; Ti02含量较高,在0.78〜1.63之间;A1203含量主要介于 15. 5%〜16. 53%之间,Na20 和 K20 含量分别在 2. 62%〜4. 08%和 0.64% 之间,K20/Na20比值介于0. 31~0. 40之间,K/Na(0. 34〜0. 45)。岩石富钙、 铁、镁,CaO含量在6. 38%〜9. 35%之间,FeO*含量介于7. 46%~9. 61%之间。 在硅-碱图上,岩石几乎都属于亚碱性系列,这与多数样品的。 =1.30~1.89 (V3,钙碱性系列)相一致(样品D5603/1YQ落在碱性区域 内,且其的。=3.76,表现出富碱,这主要与其发生变质使K富集有关)。 在AFM图解中显示岩石属于钙碱性岩浆系列。 该类岩石最主要的特征是高镁,其晚0含量在5. 15%〜7. 42%之间,其 Mg#值[Mg#=Mg/ (Mg+Fetot)]介于0. 51~0. 64之间,尽管该岩石在显微镜下 见到有5%~10%的石英含量,但其Si02含量却较低(51. 04%〜52. 7%),这应 该与岩石镁含量高有关。一般认为,Si02范围在52%〜60%之间,MgO含量 大于5%, Mg#大于0. 5的闪长岩为高Mg闪长岩(张旗等,2008),因此可 将白土塘石英闪长岩确定为高Mg闪长岩。 图1新疆乌什塔拉地区高镁闪长岩类的SiO2-(Na2O+K2O)图(a)和 AFM 图(b) 3. 2痕量元素 白土塘地区高Mg闪长岩岩石球粒陨石标准化稀土元素(REE)配分模 式所示。它们以相对富含轻稀土元素(LREE)、贫重稀土元素(HREE)、无 销异常或具有微弱的正销异常为特征。REE总量介于(55. 52〜88. 05) X 10 -6 之间,LREE/HREE 比值介于 3. 39〜5. 30, (La/Yb)N