新疆库鲁克塔格地区地质矿物来源及构造背景研究

李 想，刘桂萍，夏 宇，张 帅

（新疆中亚造山带大陆动力学与成矿预测自治区重点实验室，新疆大学地质与矿业工程学院，新疆 乌鲁木齐 830046）

库鲁克塔格地区位于新疆塔里木克拉通东北缘，中亚造山带西南缘，构造位置尤为重要，该地区经历了长期复杂的构造演化过程，是研究塔里木克拉通前寒武纪地质演化、超大陆聚合与裂解以及古生代南天山洋的演化等重大地质事件的重点区域[1-4]。

随着地质矿物测年技术的更新发展，矿床的年代学研究已成为探讨源区演化、岩浆事件及恢复造山过程的重要手段[5]。本文通过收集库鲁克塔格地区地质沉积物中的碎屑矿物年代数据，建立库鲁克塔格地区矿物学年代学框架，并结合已有地质证据，进行了地质矿物物源分析和构造背景的探讨。

1 地质概况

库鲁克塔格位于塔里木克拉通东北缘，南天山造山带南缘，是我国前寒武纪地层出露完好的地区之一[6]。区内主要出露有托格杂岩（太古代）、兴地塔格群（早元古代）、波瓦姆群和爱尔基干群（中元古代），帕尔岗塔格群、库鲁克塔格群（晚元古代）以及古生代地层。

图1 库鲁克塔格一带地质图

另外，该地区侵入型地质矿物发育良好，时代主要从晚元古代到古生代，矿物特性为超基性至酸性，库鲁克塔格裂谷盆地出露地层主要有古元古界达格拉格布拉克群、兴地塔格群、中元古界扬吉布拉克群、爱尔基干群、新元古界帕尔岗群等。古元古界达格拉格布拉克群主要岩性为斜长闪长岩，混合片麻岩，花岗片麻岩。斜长闪长岩和混合片麻岩相间出现，呈互层状。其原岩主要为海相碎屑岩一中基性火山岩建造。该群地层与兴地塔格群呈不整合接触；古生代地质构造活动集中在458Ma～340Ma[7]，矿体以中酸性侵入矿物为主。

表1 地质矿物化学成分

2 地质矿物的物源分析

本文所收集的地质样品采自乌斯腾高勒河，该河流发源于库鲁克塔格地区北部，流域内有山地、平原等多种地貌，总体上呈现南高北低的地形特征，该研究区域内沉积矿物主要以前寒武纪地层为主，岩浆岩主要以早古生代花岗质侵入岩为主。

本文共收集矿床年龄数据50个[8]，从矿床的年龄谱图（图2）可以看出，地质矿物发育年龄主要集中分布在380Ma～440Ma、600Ma～820Ma 和 1800Ma～2100Ma，说明该地区主要经历了3期构造热事件。

图2 矿床的年龄谱图（数据引自[8]）

样品年龄记录在380Ma～440Ma时间上库鲁克塔格地区400Ma～450Ma的花岗岩类和火山岩基本一致（图2）。这些400Ma～450Ma岩浆岩均具有钙碱性地球化学特征，被认为来自于大陆弧环境。600Ma～820Ma矿物发育时间是与库鲁克塔格地区735Ma～830Ma和 630Ma～660Ma的花岗岩类、～800Ma的基性-超基性碳酸岩杂岩体以及770Ma～780Ma和630Ma～660Ma的基性岩墙群等一致，由此可见，这些岩浆岩可能为新元古代地质矿物形成提供物源（图2）。

近期在库鲁克塔格地区发现了2.46Ga～2.47Ga和2.29Ga～2.36Ga的正片麻岩、1.85Ga～1.89Ga的片岩和片麻岩等变质岩类，这些变质岩很可能为1800Ma～2100Ma地质矿物的提供物源（图2）。

3 构造背景

如上所述，380Ma～440Ma的地质矿物主要来源于库鲁克塔格地区400Ma～450Ma的大陆弧岩浆岩。这些弧岩浆岩形成被认为是南天山洋向南俯冲的证据。

库鲁克塔格地区的铁门关东及乌斯腾高勒发现具有弧花岗岩地球化学特性的早泥盆世的花岗类岩体[6]，也同样证实了早古生代期间南天山洋向南俯冲的过程；另外，南天山造山带内的志留系-石炭系砂岩中出现大量400Ma～500Ma的矿石，这些矿石被认为来源于大陆弧环境，很可能与南天山洋古生代期间向南俯冲有关[2]。此外，南天山造山带的北向塑性变形的高级变质岩也同样证明了南天山洋古生代期间向南俯冲。

因此，河流沉积物中年龄在380Ma～440Ma的地质矿物很可能记录了南天山洋向南俯冲到塔里木克拉通之下的岩浆作用。

对于发生在新元古代（600Ma～820Ma）期间的岩浆作用很可能与Rodinia超大陆裂解有关。前人在库鲁克塔格地区发现了U-Pb年龄为798Ma的钾长花岗岩、818Ma的碳酸岩、755Ma的双峰式火山岩、728Ma～741Ma镁铁-超镁铁岩体、761Ma辉长岩以及630Ma～660Ma的基性岩墙群[2]。

这些岩浆岩均被认为与罗迪尼亚超大陆裂解有关。沉积物中600Ma～820Ma的地质矿物很可能是塔里木克拉通经历了新元古代Rodinia超大陆裂解的产物。

1800Ma～2100Ma变质岩被认为与哥伦比亚超大陆的聚合有关。前人研究表明，塔里木克拉通东北缘1890Ma～1850Ma的变质作用和1800Ma～2020Ma的构造事件均与Columbia超大陆聚合有关[9]（图3），因此，年龄为1800Ma～2100Ma矿物很可能是Columbia超大陆聚合的产物。

图3 塔里木克拉通东北缘库鲁克塔格地区构造事件时空图解[1-4，7]