新疆阿拉山口西緣侵入巖的形成時(shí)代及構(gòu)造意義

新疆阿拉山口西緣侵入巖的形成時(shí)代及構(gòu)造意義

阿拉森河口西側(cè)的巖石特征是指新疆阿拉森河口以西至塞伯格的巖石特征。該區(qū)域內(nèi)的巖體非常發(fā)育，出露面積為382.20km2。主要為酸巖，部分為酸巖。經(jīng)過(guò)作者幾年的調(diào)查和研究，阿拉森河口西側(cè)的巖體詳細(xì)解體，分為八個(gè)子進(jìn)入順序（見(jiàn)圖1）。占據(jù)該地區(qū)中部的克孜勒扎依勞大巖基,規(guī)模之龐大,形態(tài)之獨(dú)特,在新疆地質(zhì)上具有十分重要的地位.克孜勒扎依勞大巖基呈北西-南東向略長(zhǎng)(23.5km),北東-南西向略短(15km)的橢圓狀,出露面積達(dá)300km2.如此規(guī)模的巖基究竟是由幾種巖性組成的,并且是如何就位的,是長(zhǎng)期以來(lái)備受關(guān)注的問(wèn)題.與石炭紀(jì)侵入巖有關(guān)的礦產(chǎn)十分豐富:有夕卡巖型的銅礦、磁鐵礦、銅金礦,熱液型的磁鐵礦、錳鐵礦、硬錳礦(及軟錳礦),還有水晶和儲(chǔ)量巨大的石材礦.1級(jí)構(gòu)造單元及巖漿巖就位阿拉山口西側(cè)位于天山構(gòu)造帶的北緣,一級(jí)構(gòu)造單元屬于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊;二級(jí)構(gòu)造單元屬伊犁-伊塞克湖微板塊;三級(jí)構(gòu)造單元為阿拉套晚古生代陸緣盆地.古亞洲洋于早古生代末期收縮聚合,新疆統(tǒng)一克拉通形成,準(zhǔn)噶爾地區(qū)隨之成為陸地.到泥盆紀(jì)末至石炭紀(jì)早期,南準(zhǔn)噶爾再次裂解成洋(但其規(guī)模比古亞洲洋小得多),阿拉套地區(qū)變成島弧及弧后盆地,巖漿活動(dòng)較劇烈,形成以克孜勒扎依勞大巖基為代表的巖漿巖.阿拉山口大斷裂的活動(dòng)為巖漿巖就位提供了通道和空間.2石炭紀(jì)混源序列本次工作按構(gòu)造-巖漿演化期次的劃分原則,在原1∶20萬(wàn)區(qū)調(diào)劃分的兩個(gè)序次(γδ42b和γ42c)三種巖性(灰綠色、暗紅色粗粒花崗閃長(zhǎng)巖,斜長(zhǎng)花崗巖及肉紅色中粗粒黑云母斑狀花崗巖)基礎(chǔ)上,將阿拉山口西側(cè)侵入巖進(jìn)行了詳細(xì)的解體,重新歸納為石炭紀(jì)混源序列,劃分成8個(gè)侵入序次(見(jiàn)圖1).每個(gè)序次有各自的巖性特征.2.1黑云母序次特征及其地球化學(xué)特征石炭紀(jì)混源序列各侵入序次礦物平均含量見(jiàn)表1.可以看出,自較早侵入巖序次至較晚侵入巖序次,呈現(xiàn)石英增加,斜長(zhǎng)石減少,鉀長(zhǎng)石增加的趨勢(shì).經(jīng)測(cè)試得知,斜長(zhǎng)石牌號(hào)有減少的趨勢(shì).在副礦物方面,各侵入序次具有共同的特征,即以鋯石-磷灰石-榍石-磁鐵礦組合為特征.鋯石以黃色為主,多為透明—半透明.從礦物化學(xué)和晶體化學(xué)來(lái)看,將鉀長(zhǎng)石的化學(xué)成分投到Kf-Ab-An三端員圖解中,為正長(zhǎng)石或微斜長(zhǎng)石.在黑云母分類圖解中,第三序次投到鎂質(zhì)黑云母區(qū)和鐵質(zhì)黑云母區(qū)之間,第六序次則投到鐵葉質(zhì)黑云母區(qū)和鐵黑云母區(qū),說(shuō)明自早序次至晚序次,有以富鎂黑云母向富鐵黑云母演化的趨勢(shì).并且較早序次至較晚序次,黑云母中鐵、鋁、錳有增加的趨勢(shì),而鎂和鈦有減少的趨勢(shì),說(shuō)明侵位越來(lái)越淺,結(jié)晶溫度越來(lái)越低.各序次的角閃石均為鈣鎂角閃石.早序次至晚序次,AlⅥ自0.09減少到0.00,說(shuō)明結(jié)晶壓力有減少的趨勢(shì).2.2ko+nao與sio、cao、tioSiO2的平均含量自較早序次至較晚序次依次為:63.82、66.08、72.04、72.76、75.01、74.43、75.74和74.14,有增加的趨勢(shì).(K2O+NaO)與SiO2的演化是一致的,自2.00增加到7.82.FeO、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2則與SiO2相反,從早到晚有減少的趨勢(shì),FeO自3.68減少到0.87;Fe2O3自1.64減少到0.78;CaO自4.40減少到1.43;MgO自2.28減少到0.23;TiO2自0.74減少到0.12.從而反映出,石炭紀(jì)混源序列自早到晚化學(xué)成分的演化是從中酸性到酸性,與巖石的結(jié)構(gòu)特征和礦物成分特征是完全一致的.2.3微量元素地球化學(xué)鐵族元素Cr、Ni、Co、V均顯著比陸殼平均值偏低,每種元素在巖漿演化中的變化規(guī)律十分明顯.Cr、Ni、Co、V在第一序次和第二序次中偏高,可能與這兩個(gè)序次更偏向中性有關(guān).親銅元素中Cu較陸殼平值低,唯第一侵入序次灰色細(xì)粒含黑云母角閃石石英閃長(zhǎng)巖(δοcaH)的平均值與陸殼接近.親銅元素中的Zn唯最晚的第八序次肉紅色花崗斑巖(γπchH)高于陸殼平均值,其他序次均低于陸殼平均值.親銅元素中的Pb則高于陸殼平均值,只有個(gè)別樣品稍微偏低.親石元素中的Rb和Sr在巖漿演化中的行為不盡相同,Rb在早期第一序次和第二序次偏中性巖漿中比陸殼平均值偏低,較晚的其他序次均比陸殼平均值(87.0)高.Sr則沒(méi)有這種規(guī)律,它比陸殼平均值(480.0)明顯偏低.親石元素中Zr在整個(gè)巖漿演化過(guò)程未見(jiàn)明顯規(guī)律,但是,第八序次肉紅色花崗斑巖(γπchH)明顯高于陸殼平均值.親石元素中Hf的平均含量比地殼平均值明顯偏高.Rb/Sr和Ba/Sr自早到晚有增加的趨勢(shì).在微量元素蛛網(wǎng)圖上,石炭紀(jì)混源序列各侵入序次蛛網(wǎng)曲線十分相似,總體向右傾斜,顯示出大半徑親石元素相對(duì)富集而高場(chǎng)強(qiáng)元素相對(duì)虧損的特點(diǎn).Sr、Ba、Nb、Ta、Zr等明顯虧損,而K、Rb、Th、Hf等明顯富集.2.4稀土分配特征稀土元素總量自早至晚有逐漸增加的趨勢(shì),從各序次平均含量來(lái)看,第一序次(119.5)和第二序次(79.36)都低于地殼中的平均豐度(183.48),第七序次和地殼平均豐度接近,其他序次均高于地殼平均值.從稀土配分曲線來(lái)看,石炭紀(jì)混源序列各序次巖石均屬輕稀土富集型,重稀土相對(duì)虧損.輕稀土具有較強(qiáng)的分餾作用,而重稀土分餾作用較弱.除了第二序次δEu負(fù)異常不明顯之外,其他序次δEu負(fù)異常均十分明顯.通過(guò)巖石化學(xué)、微量元素和稀土元素綜合分析認(rèn)為,較早序次為I型花崗巖,較晚序次則為I型并兼有S型的某些特征.石炭紀(jì)混源序列形成于火山島弧構(gòu)造的環(huán)境.2.5內(nèi)鏡脈動(dòng)接觸關(guān)系侵入巖解體的重要依據(jù)是各序次間的接觸關(guān)系,通過(guò)野外仔細(xì)追索和觀察認(rèn)為石炭紀(jì)混源序列中各序次間的接觸關(guān)系為脈動(dòng)關(guān)系(見(jiàn)圖2).圖2(a)表示ηγCdH、γCeH、ξγCgH之間的脈動(dòng)接觸關(guān)系;圖2(b)表ηγCdH、γCeH、γCfH、γπChH之間的脈動(dòng)接觸關(guān)系;圖2(c)表示δoCaH、δoβCbH、γδCcH之間的脈動(dòng)接觸關(guān)系.石炭紀(jì)混源序列侵入上泥盆統(tǒng)托斯庫(kù)爾他烏組(D3ts)和下石炭統(tǒng)阿克沙克組(C1a).本次工作取得的第一序次灰色細(xì)粒含黑云母角閃石石英閃長(zhǎng)巖(δoCaH)Pb-Pb同位素年齡為324±30Ma(吉林大學(xué),2009).第五序次肉紅色似斑狀中粗?；◢弾r(γCeH)Pb-Pb同位素年齡為320±30Ma(吉林大學(xué),2009).3巖基就位機(jī)制巖基是指大于100km2的大巖體,克孜勒扎依勞大巖基出露面積達(dá)300km2.這樣的龐然大物是如何就位的?這個(gè)問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)備受人們關(guān)注.關(guān)于巖基的就位機(jī)制,大致有兩種觀點(diǎn):一種是底辟+氣球膨脹,另一種是火山塌陷+頂蝕.在區(qū)域構(gòu)造研究的基礎(chǔ)上,對(duì)巖體的形態(tài)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析,認(rèn)為克孜勒扎依勞大巖基是在拉分應(yīng)力場(chǎng)中以氣球膨脹的方式被動(dòng)就位的.(1)克孜勒扎依勞大巖基阿拉套地區(qū)的北西向走滑斷裂幾乎都是阿拉山口深大斷裂的次級(jí)斷裂,阿拉山口深大斷裂為博羅科努-阿其克庫(kù)都克深大斷裂的北延部分,是準(zhǔn)噶爾微板塊和伊犁-伊賽克湖微板塊的分界線.這一斷裂帶在中國(guó)境內(nèi)長(zhǎng)逾1400km,寬達(dá)數(shù)千米,規(guī)模宏大,有長(zhǎng)期的活動(dòng)歷史(古生代之前即已存在,現(xiàn)在仍在活動(dòng)),影響深遠(yuǎn).在北西向斷裂束發(fā)育的地區(qū),于不同的斷裂之間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)拉張域和擠壓域(見(jiàn)圖3).克孜勒扎依勞大巖基就是在兩條北西向走滑斷裂之間形成的拉分應(yīng)力場(chǎng)中被動(dòng)就位的.從巖體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)來(lái)看,克孜勒扎依勞大巖基包括4個(gè)侵入序次(第四至第七侵入序次),呈同心(環(huán))帶狀分布(見(jiàn)圖4),整體呈北西-南東向略長(zhǎng)、北東-南西向稍短的橢圓形.克孜勒扎依勞大巖基的北東邊界和南西邊界均與北西向斷裂平行,北西邊界(沿北西向斷裂)向北西方向突出,這一形態(tài)特點(diǎn)完全與兩條平行的走滑斷裂之間經(jīng)常出現(xiàn)的拉分應(yīng)力場(chǎng)相吻合.在第五侵入序次肉紅色似斑狀中粗粒花崗巖(γceH)中經(jīng)常有空洞出現(xiàn),其中形成水晶晶簇和水晶礦床,空洞的出現(xiàn)可能與拉分應(yīng)力場(chǎng)有關(guān).巖漿就位后,北西向走滑斷裂束晚期活動(dòng)又切割了克孜勒扎依勞大巖基,沿?cái)嗔延兴嵝詭r脈侵入.(2)圍巖對(duì)圍巖的推擠和變質(zhì)作用從形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征來(lái)分析,克孜勒扎依勞大巖基(見(jiàn)圖4)整體呈橢圓形,包括4個(gè)侵入期次,呈同心(環(huán))帶狀分布,從外側(cè)向內(nèi)側(cè)逐漸變新,依次為第四、第五、第六、第七序次.第四和第五序次同心環(huán)狀嵌套十分完整而均勻,第六與第七序次在地表未見(jiàn)嵌套關(guān)系,但是它們皆分布于第五序次的中心部位(見(jiàn)圖4).由于巖漿的脈動(dòng)作用,后來(lái)的巖漿進(jìn)入早一次形成巖漿的中心,向四周推開后者,在固結(jié)過(guò)程中,流動(dòng)性較高的核部巖漿一幕一幕不斷向上移動(dòng),通過(guò)對(duì)圍巖和頂板巖石向外與向上的推擠,使巖漿房增大,從而形成同心環(huán)狀巖體.第八侵入序次肉紅色花崗斑巖(γπchH)分布在克孜勒扎依勞(環(huán)狀)大巖體西南側(cè)邊緣,沿著第四、第五序次的邊緣上侵,成為淺成侵入體.推測(cè)第八侵入序次上侵的時(shí)候,環(huán)狀侵入體的中心部位已固結(jié),它不得不從環(huán)狀侵入體的邊部重新尋找軟弱部位上侵.根據(jù)巖石化學(xué)投圖,第四和第六侵入序次,侵位深度約10.55km,而第八侵入序次的侵位深度約為3.27km,說(shuō)明第八侵入序次侵位時(shí),地殼已抬升,此時(shí)正值石炭紀(jì)末阿拉套陸源盆地收縮抬升階段.從圍巖的變形和變質(zhì)特征來(lái)分析,克孜勒扎依勞大巖基的圍巖主要為下泥盆統(tǒng)托斯庫(kù)爾他烏組(D3ts)硅質(zhì)巖和碎屑巖及下石炭統(tǒng)阿克沙克組(C1a)石灰?guī)r.巖體與圍巖的接觸界線清楚,接觸面傾向圍巖,傾角65～75°.接觸帶附近的圍巖產(chǎn)狀與接觸面的產(chǎn)狀基本一致(見(jiàn)圖4),并且還可見(jiàn)到一些平行接觸面的小褶曲.這些現(xiàn)象都是巖漿對(duì)圍巖推擠的結(jié)果.但是,圍巖并沒(méi)有發(fā)生明顯的塑性流變和變質(zhì)作用,說(shuō)明侵入巖的就位深度為中等,大約為6.5～13km(第八序次為淺成相,除外).圍巖經(jīng)常發(fā)生角巖化,屬高溫低壓變質(zhì)作用.