新疆西南天山构造混杂岩及地质意义

高廷斌，马 军，陈 宁，朱慧秦，魏 巍

（新疆地矿局第十一地质大队，新疆 昌吉 831100）

新疆西天山蛇绿混杂岩带主要分布于托什罕河一库勒湖一库米什铜花山一带，榆树沟麻粒岩锆石SHRIMP U—Pb年龄为452Ma～640Ma，巴雷公辉绿岩的锆石U—Pb的年龄450Ma，达鲁巴依辉长岩锆石Pb—Pb年龄590Ma～600Ma。龚福华等在阿合奇西西北约75km处的乌帕塔尔坎群中发现岛弧安山岩，并测得其Ar-Ar坪年龄为427Ma。在西南天山虽然未出现蛇绿岩套，在撒尔塔拉一带发现一套玄武岩建造，认为南天山洋闭合前的洋壳组成残片，且产出年龄与区域上的蛇绿岩套年龄是一致的[1]。

1 地质概况

撒尔塔拉构造混杂岩主要沿其撒尔塔拉断裂带分布于川乌鲁山口一带，呈近东西向展布，见到其部分单元以岩块形式镶嵌、散布于撒尔塔拉断裂带内。其单元组份岩性主要见有玄武岩、枕状玄武岩、粉砂岩、砂岩、灰岩及放射虫硅质岩等[2]。构造混杂岩的各组份单元之间及与围岩地层之间均呈断层接触。

2 岩石学特征

撒尔塔拉构造混杂岩以枕状、杏仁状、致密状玄武岩，含粉砂细粒长石岩屑砂岩，变质泥质粉砂岩，粉砂质微晶灰岩，含硅质球硅质岩为主。

杏仁状玄武岩及致密状玄武岩：最为发育，岩石具微—隐晶结构、变余交织结构、少数具变余斑状结构，杏仁状构造、块状构造、枕状构造。岩石中杏仁体含量0%～20%，径1mm～8mm，呈圆状、椭圆状、不规则圆状，不均一杂乱分布，充填物主要为石英，部分为绿帘石、绿泥石及方解石等。岩石矿物成份主要由斑晶普通辉石（15%±）、基质普通辉石（35%±）、磁铁矿（10%±）、玻璃质（20%±）、杏仁构造（20%±）等组成。

含粉砂细粒长石岩屑砂岩：岩石中碎屑粒度细小，分选中等，其中：0.3mm中砂屑占个别；0.2mm～0.06mm细砂屑占60%～65%；＜0.06mm粉砂屑占20%；胶结物占15%～20%。碎屑多呈次圆状、次角状、角状、圆状，磨圆一般。碎屑主要成分为：石英占20%～25%；长石占25%～30%；岩屑占45%～50%；少量铁砂屑、云母片、白钛石等。而岩屑由霏细岩、英安岩、泥质岩、灰岩等构成，胶结物由碳酸盐方解石与已被绢云母替代的泥质物构成，它们分布不均，呈孔隙式胶结，岩石向钙质岩过度。

变质泥质粉砂岩：岩石主要由细碎屑所构成，其中粉砂屑呈次圆状、次角状、圆状、角状，磨圆中等偏差。其粒度d=0.005mm～0.06mm，少数达0.075mm细砂级。它们较均匀分布，占面积60%以上。其成分由石英、长石、细小的岩屑、少量铁砂屑等构成。而泥质物已被绢云母等所替代、并定向排列，显示其两组方向，它们的夹角约25°左右。极为细小的长英质矿物与其伴生，它们占面积40%左右。

粉砂质微晶灰岩：岩石主要由粒度细小的d=0.005～0.03mm左右大小的微晶方解石所构成。它们分布于粉砂屑之间。粉砂屑同样粒度细小d=0.03mm左右，呈次圆状、次棱角状、角状，磨圆度不佳，镶嵌于方解石之中，分布不均匀，其成分由石英、长石少量的云母片。白钛石铁矿屑等构成。方解石：55%～65%、粉砂屑：35%～45%。

含硅质球硅质岩：岩石为隐晶质结构、生物结构，块状构造。岩石中硅质球、浑园状d=0.05mm～0.25mm少数边缘具有花边状生物结构残余，隐晶质石英常呈放射状，同心圆状；而且数量较多达20%左右，分布不均匀。海绵骨针棒状d=0.03×0.4mm。少数分布。硅质球之间为隐晶质石英与少数定向排列的绢云母所分布。部分中可见火山灰的形态残余。由于颜色的深浅而形成条带状层状分布。

3 岩石地球化学特征

本次工作中对撒尔塔拉构造混杂岩中火山岩采集的样品进行测试分析，结果见岩石化学成分（表1）。

表1 火山岩岩石化学成份表（单位%）

3.1 岩石化学特征

PⅩⅢ-GS2杏仁状玄武岩SiO2含量为39.28%～40.92%，属超基性岩类；K2O/Na2O比值为0.23～0.24；里特曼组合指数（σ）为-1.38～-11.50，按里特曼碱度分类属碱性岩系；铝饱和系数（A/NKC）为0.74～0.85，次铝饱和。

杏仁状玄武岩、枕状玄武岩SiO2含量为44.65%～50.94%，属基性岩类，K2O/Na2O比值为0.12～1.25，且Na2O-2＞K2O，属碱性岩系钠质火山岩系列；里特曼组合指数（σ）为1.43～18.70，按里特曼碱度分类属碱性岩系；铝饱和系数（A/NKC）为0.59～1.08。

3.2 稀土元素特征

玄武岩稀土特征：稀土总量∑REE=75.6×10-6～281×10-6，（La/Yb）N=3.27～24.3，比值大于1，分配曲线整体向右倾，表明轻稀土富集型，重稀土亏损的特征。

火山岩稀土配分型式，PⅩⅢ-GS5样品配分型式大致与板块汇聚边缘玄武岩轻稀土富集配分型式相似，轻稀土向右陡倾，而重稀土配分相对平坦的趋势；PⅩⅢ-GS6样品配分型式经对比大致与洋岛碱性玄武岩配分型式大致相似，其余四件样品与板内碱性玄武岩极为相似，由此判断本旋回火山岩稀土配分型式与板内碱性玄武岩轻稀土富集配分型式相似。

本旋回玄武岩δEu=0.77～1.29，铕具正异常，为铕富集型，分配曲线在铕处呈弱峰状；除PⅩⅢ-GS5杏仁状玄武岩δEu=0.77，铕具负异常，为铕亏损型，分配曲线在铕处呈谷状。

δCe=0.9～1.1,除PⅩⅢ-GS杏仁状玄武岩δCe=1.1，值大于1外，其余值均小于1，整体为铈亏损型，具铈负异常，但均接近1，表明氧化条件稍好。按稀土元素的分馏程度来划分，本旋回火山岩属稀土分馏明显。

3.3 微量元素特征

玄武岩微量元素曲线呈略呈缓右倾曲线，高场元素Ta、Nb、Zr、Hf没有明显亏损，综合判断很接近板内碱性玄武岩配分情况，偏碱性火山岩；玄武岩中Rb含量3.8×10-6～17.5×10-6、Sr含量129×10-6～550×10-6，属于高锶低铷类型；原始地幔的Th/Ta=1.6能够将大陆与大洋环境分开，大陆板内与岛弧玄岩的Th/Ta比值＞1.6，而大洋中脊玄武岩(MORB)与OIB的Th/Ta比值低于1.6。撒尔塔拉玄武岩Th/Ta为1.1～7.39，表明形成于板内环境；（Rb/Yb）N=0.75～5.83，仅样品PⅩⅢ-GS5玄武质构造角砾岩比值小于1，其余样品比值（Rb/Yb）均大于1，综合后属强不相容元素富集型，可能成因信息为富集地幔源。

4 时代讨论

本次采用等离子体质谱-激光探针法（LA-ICP-MS），针对杏仁状玄武岩进行U-Pb矿石年龄测定，矿石所测年龄和谐度较高，获得U-Pb矿石年龄值为434±12Ma，因此确定该套玄武岩侵入岩的侵入时间为早志留世。（图1）

图1 早志留世玄武岩侵入岩U-Pb年龄谐和图

5 构造环境分析

玄武岩投点主要落在碱性玄武岩区和板内玄武岩区；主要落在板内非造山带火山岩，仅PⅩⅢ-GS6样品杏仁状玄武岩投入造山带火山岩。所有这些图解，都说明该套火山岩属于板内洋岛型碱性玄武岩。

综上所述，该套火山岩侵入岩属于碱性玄武岩浆产物，大洋板内洋岛喷发的一套碱性钠质火山岩，属于碱性-钠质系列，具有枕状构造，显示大洋环境下的岩石组合特征，岩浆源于上地幔分熔。结合本区火山岩源岩浆为富集地幔源碱性系列等特征分析：古生代时期，此处发育碱性玄武岩，富集型地幔（EM）和高铀/铅比值地幔（HIMU）地幔组分主要来源于俯冲的洋壳和俯冲的沉积物，这些在循环的陆壳组分将到达660km不连续面以下，并与那里的原始地幔和普通地幔混合构成复杂的OIB地幔源，形成板内洋岛型碱性玄武岩。

6 结论

综合判断古洋盆闭合的时代应为泥盆纪初期，代表了伊犁中天山板块和塔里木板块最后的一条缝合线位置。古洋盆闭合后形成的次生海盆内自中泥盆到晚石炭均在沉积，期间伴有短暂的开合阶段，碰撞造山应发生在早二叠末期。