新疆温泉早泥盆世花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素及其地质意义.pdf

第 卷第期 年月 吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)J o u r n a l o f J i l i nU n i v e r s i t y(E a r t hS c i e n c eE d i t i o n)V o l N o J u l y 贾莹刚,赵军,关力伟,等新疆温泉早泥盆世花岗岩锆石UP b年龄、H f同位素及其地质意义吉林大学学报(地球科学版),():d o i:/j c n k i j j u e s e J i aY i n g g a n g,Z h a oJ u n,G u a nL i w e i,e t a l Z i r c o nUP bH f I s o t o p i cC o m p o s i t i o n sa n dT h e i rG e o l o g i c a lS i g n i f i c a n c eo fE a r l yD e v o n i a nG r a n i t e s i nW e n q u a n,X i n j i a n g J o u r n a l o f J i l i nU n i v e r s i t y(E a r t hS c i e n c eE d i t i o n),():d o i:/j c n k i j j u e s e 新疆温泉早泥盆世花岗岩锆石U P b年龄、H f同位素及其地质意义贾莹刚,赵军,关力伟,杜古尔卫卫,陈有炘,陈剑中国地质大学(北京)工程学院,北京 中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心,乌鲁木齐 长安大学地球科学与资源学院,西安 摘要:新疆温泉地区位于伊犁地块北缘,出露较多的晚古生代酸性侵入岩类.为研究这些岩浆岩的成因,探讨区域构造演化过程,对温泉地区早泥盆世花岗岩开展了系统的锆石U P b年代学、L u H f同位素和地球化学研究,并讨论其地质意义.研究结果表明:二长花岗岩L A I C PM S锆石UP b定年结果为()M a,表示其为结晶年龄,二长花岗岩为早泥盆世岩浆活动的产物;高的H f(t)值(,平均值为),年轻的二阶段模式年龄(TDM 为 M a),暗示花岗岩熔融源区主要为新增生的壳源物质;花岗岩样品具有高硅、相对富钾、弱过铝质、贫钙和镁等主量元素特征,亏损N b、T i、P等高场强元素和B a、S r,富集K、R b等大离子亲石元素,具有强烈的负铕异常;花岗岩样品具有较低的锆石饱和温度,PO和S i O质量分数呈明显负相关,指示其为I型花岗岩.微量元素构造环境判别图解显示其形成于陆弧环境,结合区域大地构造背景及邻区岩浆岩演化信息,推测温泉地区早泥盆世花岗岩形成于准噶尔巴尔喀什洋俯冲环境.关键词:锆石UP b年龄;锆石H f同位素;地球化学;I型花岗岩;早泥盆世;伊犁地块d o i:/j c n k i j j u e s e 中图分类号:P ;P 文献标志码:A收稿日期:作者简介:贾莹刚(),男,博士研究生,主要从事矿物学、地球化学方面的研究,E m a i l:j i a y i n g g a n g c u g b e d u c n通信作者:陈剑(),男,教授,主要从事基础地质方面的研究,E m a i l:j i a n c h e n c u g b e d u c n基金项目:国家自然科学基金项目();陕西省自然科学基础研究计划项目(J Q );中央高校基本科研业务费专项资金项目();中国地质调查局项目()S u p p o r t e db yt h e N a t i o n a lN a t u r a lS c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a(),t h e N a t u r a lS c i e n c eB a s i c R e s e a r c hP r o g r a mo fS h a a n x iP r o v i n c e(J Q ),t h eB a s i cS c i e n t i f i cR e s e a r c hB u s i n e s sE x p e n s e sS p e c i a lF u n dP r o j e c to fC e n t r a lU n i v e r s i t i e s()a n dt h eP r o j e c to fC h i n aG e o l o g i c a lS u r v e y()Z i r c o nU P b H f I s o t o p i cC o m p o s i t i o n sa n dT h e i rG e o l o g i c a l S i g n i f i c a n c eo fE a r l yD e v o n i a nG r a n i t e s i nW e n q u a n,X i n j i a n gJ i aY i n g g a n g,Z h a oJ u n,G u a nL i w e i,D u g u e rW e i w e i,C h e nY o u x i n,C h e nJ i a nS c h o o l o fE n g i n e e r i n ga n dT e c h n o l o g y,C h i n aU n i v e r s i t yo fG e o s c i e n c e s(B e i j i n g),B e i j i n g ,C h i n aC e n t e ro fU r u m q iN a t u r a lR e s o u r c e sC o m p r e h e n s i v eS u r v e y,C G S,U r u m q i ,C h i n aS c h o o l o fE a r t hS c i e n c ea n dL a n dR e s o u r c e s,C h a n ga nU n i v e r s i t y,X ia n ,C h i n aA b s t r a c t:T h e r ea r en u m e r o u sL a t eP a l e o z o i ca c i d i ci n t r u s i v er o c k si n W e n q u a na r e a,w h i c hi sl o c a t e do nt h en o r t h e r n m a r g i no ft h e Y i l ib l o c k I nt h i sp a p e r,w ep r e s e n tn e w z i r c o n UP bg e o c h r o n o l o g y,L uH f i s o t o p i ca n dg e o c h e m i c a l s t u d i e so f t h eE a r l yD e v o n i a ng r a n i t e s f r o m W e n q u a na r e a,a i m i n gt oc o n f i r mt h e i rt i m i n g,d i s c u s st h e i rp e t r o g e n e s i s,a n de x p l o r et h e i rt e c t o n i ce v o l u t i o np r o c e s s T h ez i r c o nL A I C PM SU P ba g eo f t h em o n z o g r a n i t e s i s()M aw h i c h i n d i c a t e s t h a tt h e i rc r y s t a l l i z a t i o na g e i st h ep r o d u c to fE a r l yD e v o n i a nm a g m a t i ca c t i v i t y M e a n w h i l e,t h ez i r c o nH fi s o t o p ec o m p o s i t i o n so f t h em o n z o g r a n i t ea r et y p i c a l l yc h a r a c t e r i z e db yh i g hH f(t)v a l u e s(,w i t ha na v e r a g eo f ),a n dt h ey o u n gt w o s t a g em o d e la g e s(TDM M a),i m p l y i n gt h e i rd e r i v a t i o nf r o mar e l a t i v e l y j u v e n i l ec r u s t T h e s et w ot y p e so fg r a n i t e sa r ec h a r a c t e r i z e db yh i g hS i O,w e a k l yp e r a l u m i n o u s,a sw e l la sl o w C a Oa n d M g Oc o n t e n t s T h et r a c ee l e m e n t so ft h eg r a n i t e sa r ec h a r a c t e r i z e db yd e p l e t i o ni nh i g hf i e l ds t r e n g t he l e m e n t s(N b,T i,P),a n de n r i c h m e n ti nl a r g ei o nl i t h o p h i l ee l e m e n t s(K,R b)T h es t a n d a r d i z e dd i s t r i b u t i o np a t t e r no f r a r ee a r t he l e m e n t s i nc h o n d r i t e si se n r i c h e di nl i g h tr a r ee a r t he l e m e n t sa n dd e p l e t e di nh e a v yr a r ee a r t he l e m e n t s,w i t hs i g n i f i c a n tn e g a t i v eE ua n o m a l i e s T h el o wz i r c o ns a t u r a t i o nt e m p e r a t u r e,n e g a t i v ec o r r e l a t i o nb e t w e e nPOa n dS i O,a n d o t h e rg e o c h e m i c a lf e a t u r e ss u g g e s tt h eg r a n i t e sa r eIt y p eg r a n i t e s S e v e r a lt e c t o n i cd i s c r i m i n a t i o nd i a g r a m ss h o w s t h a t t h e yw e r ef o r m e di nac o n t i n e n t a lm a g m a t i ca r cs e t t i n g C o m b i n e dw i t ht h er e g i o n a l t e c t o n i cb a c k g r o u n da n dt h ee v o l u t i o ni n f o r m a t i o no fm a g m a t i cr o c k s i nt h ea d j a c e n ta r e a,i t i ss p e c u l a t e dt h a tt h eg r a n i t e sw e r em a i n l yd e r i v e df r o mt h ec r u s t a la c c r e t i o ni nr e s p o n s et os u b d u c t i o no f t h eJ u n g g a r B a l k h a s hO c e a n K e yw o r d s:z i r c o nU P b a g e;z i r c o nH f i s o t o p e s;g e o c h e m i s t r y;I t y p e g r a n i t e;E a r l yD e v o n i a n;Y i l i b l o c k引言中亚造山带夹持于西伯利亚和华北塔里木克拉通之间,由不同时代的洋内弧、岛弧增生楔、蛇绿混杂岩残片和少量陆块侧向拼贴形成,是全球显生宙以来陆壳生长最显著的大陆造山带,详细的增生过程一直是地学领域的前沿课题.花岗质岩石是构成大陆地壳的主要单元,是认识地球深部地壳和地幔互相作用过程的重要“窗口”.位于中亚造山带南缘的天山造山带是探究中亚造山带构造和古亚洲洋演化的关键地带 ,也是我国重要的斑岩型、矽卡岩型铜(钼)矿床和浅成低温热液型矿床的重要产区.作为中国天山造山带中具有前寒武纪变质基底微陆块之一的伊犁地块,出露了大量的古生代岩浆岩,为探究中亚造山带在新疆地区的早期地质演化及岩浆 成矿事件提供了载体.准噶尔巴尔喀什洋是古亚洲洋在新疆地区的重要分支,由于研究程度不足,该区地质年代学数据,特 别 是 晚 古 生 代 早 期 的 年 代 学 数 据 鲜 有 报道,这影响了对早、中泥盆世岩浆活动的认识;因此,关于洋盆俯冲持续时间至今没有形成统一清晰的结论 ,也直接影响了对天山古生代构造格架的认识.研究西天山古生代,特别是伊犁地块北缘晚古生代大地构造背景和岩浆岩成因,对深入认识该地区莱历斯高尔和阿希两大矿集区 的成矿地质背景具有重要意义.蒙克沟二长花岗岩和伊力比斯提正长花岗岩岩体出露于伊犁地块北缘的别珍套山,万区调报告曾将其划为新元古代早期二长花岗岩,本次工作通过锆石UP b测年发现该岩体产出时代为早泥盆世,为研究该地区晚古生代早期构造演化提供了契机.本文在万区域地质调查基础上,通过对早泥盆世花岗岩岩体开展系统的UP b年代学、L u H f同位素和地球化学测试,分析花岗岩成岩构造背景,探究岩浆演化过程,以期为准噶尔巴尔喀什洋演化提供证据和约束.甄保生温泉幅L L 部分 万区域地质调查报告:区域地质北京:全国地质资料馆,第期 贾莹刚,等:新疆温泉早泥盆世花岗岩锆石UP b年龄、H f同位素及其地质意义地质背景依据前寒武纪岩层出露范围、岩石构造组合和地层序列关系,位于中亚造山带南部的新疆地区可划分出伊犁、中天山、柯坪、塔里木库鲁克塔格等个前寒武纪古块体(图 a).伊犁块体向西深入哈萨克斯坦境内,北与西准噶尔巴尔喀什块体相连,东南与中天山块体相接,于新元古代早期与塔里木块体拼贴,在新元古代后期发生裂解分离;早古生代以后,在洋(准噶尔巴尔喀什洋,为古亚洲洋中支)陆相互作用下,最终增生于哈萨克斯坦块体之上 .研究区位于温泉县城以南的别珍套山,区内规模较大、特征明显的韧性剪切带包括依力比斯提韧性剪切带(图 b)、牙马特南山韧性剪切带和布尔噶斯特韧性剪切带等.区内最古老的地层为温泉岩群(P tW),形成时代为中元古代(项目组未发表数据).研究区是该套地层出露最完整的地区,主要分布于别珍套山北坡(图 b).温泉岩群主要为一套中深变质岩系,由变质火山岩 沉积岩组成,北侧被第四系覆盖,南侧与新元古界莫合西萨依岩组呈高角度构造面理接触或逆冲于晚古生代地层之上.区内岩浆岩非常发育,以侵入岩为主,少量火山岩.侵入岩主要出露于别珍套岩浆岩带,具有多期性,以中、酸性花岗岩类为主.此次工作主要对早泥盆世二长花岗岩和正长花岗岩进行探讨.样品发育特征及岩相学特征区内早泥盆世花岗岩分布于蒙克沟北、伊力比斯提韧性剪切带以南地区(图 b),包括两个岩体:二长花岗岩,位于蒙克沟一带;二长 正长花岗岩复式岩体,位于伊力比斯提南.个岩体均呈东西向脉状分布,形态相对规则,南北宽k m,东西延伸约 k m.岩体长轴方向与区内主构造线和主期面理方向一致,且多受断裂构造控制,沿断裂边部延伸.a图据文献 修编;b图据文献 修编.全新统人工堆积物;全新统洪积物;上更新统冲洪积物;中元古界温泉岩群托克赛岩组片麻岩岩段;中元古界温泉岩群牙马特岩组;中元古界温泉岩群西伯提岩组;早泥盆世二长花岗岩;早泥盆世正长花岗岩;晚奥陶世浅白色细粒英云闪长岩;中奥陶世片麻状细粒石英闪长岩;中奥陶世片麻状粗中粒闪长岩;早中奥陶世花岗闪长岩;早奥陶世中细粒二长花岗岩;新元古代眼球状 条带状黑云二长花岗片麻岩;正断层;逆断层及逆掩断层;平移断层;韧性剪切带;岩石地球化学样品采集点;年龄样品采集点及样品号(含地球化学样品采集);地名.图新疆及其邻区构造框架图(a)和新疆温泉地区区域地质图(b)F i g T e c t o n i c f r a m e w o r ko fn o r t h e r nX i n j i a n ga n d i t sa d j a c e n t a r e a s(a)a n dr e g i o n a l r e o l o g i cm a po fW e n q u a na r e a(b)吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第 卷蒙克沟二长花岗岩体(D)蒙克沟一带的二长花岗岩构成蒙克西山主体,岩体侵入到中元古界温泉岩群牙马特岩组中(图 b、图 a),侵入接触界面较陡,整体南倾,南侧与温泉岩群呈北倾逆断层接触.该岩体岩性稳定,风化破碎比较弱,新鲜面为浅灰色 浅肉红色,中细粒花岗结构,块状构造,局部可见似斑状结构,含少量钾长石斑晶,部分地段受变形作用改造呈片麻状构造和糜棱构造(图 b).主要矿物组分为斜长石、钾长石、石英等(图 c).其中:斜长石呈自形、半自形板柱状,发育卡斯巴 钠长石复合双晶和聚片双晶,粒径为mm,均匀分布,体积分数约为,具弱绢云母化;钾长石呈他形粒状,具有典型的卡斯巴双晶,粒径mm,均匀分布,体积分数约为,具弱的高岭土化;石英呈他形粒状,粒径为mm,体积分数约为;白云母呈半自形、他形,片状,片径mm,稀疏分布,体积分数约为.副矿物主要有磷灰石和锆石等.伊力比斯提二长(D)正长花岗岩体(D)该岩体岩相变化明显,大致以夏尔依西根沟为界,东部整体为浅灰色中细粒二长花岗岩,西部为浅肉红色中细粒正长花岗岩(图 b).正长花岗岩较二长花岗岩出露面积大(图 d),二者呈渐变过渡接触关系,无明显接触界线.夏尔依西根沟以东的二长花岗岩与蒙克沟二长花岗岩岩性无明显差异.正长花岗岩新鲜面为浅肉红色,中细粒花岗结构,块状构造,部分地段受变形作用影响呈片麻状构造和糜棱构造(图 e),岩体矿物粒径变化较大(东部粗,西部细).主要矿物组分为钾长石、斜长石、石英等(图 f).其中:钾长石呈半自形、他形粒状,粒径为mm,可见格子双晶,格子双晶条带呈纺锤状、细密交错、宽窄不一、均匀分布,体积分数约为;斜长石呈半自形板状他形粒状,粒径mm,可见聚片双晶,均匀分布,体积分数约为,绢云母化强烈,镜下较脏;石英呈他形粒状,粒径为mm,体积分数约为;白云母和黑a 早泥盆世二长花岗岩侵入中元古界温泉岩群;b 二长花岗岩具糜棱岩化;c 二长花岗岩矿物组成及显微结构;d 正长花岗岩侵入体;e 正长花岗岩具糜棱岩化;f 正长花岗岩矿物组成及显微结构.c,f为正交显微镜下观察.Q t z 石英;P l 斜长石;K f s 钾长石;B t 黑云母;M s 白云母.图温泉地区早泥盆世花岗岩野外及正交偏光显微镜下特征F i g F i e l do u t c r o pa n dp h o t o m i c r o g r a p h su n d e rc r o s s e dn i c o l so fE a r l yD e v o n i a ng r a n i t e s i nW e n q u a na r e a第期 贾莹刚,等:新疆温泉早泥盆世花岗岩锆石UP b年龄、H f同位素及其地质意义云母均呈片状,体积分数约为.副矿物为磷灰石、锆石和少量不透明氧化物.分析方法年代学测试方法锆石分选采用浮选和电磁选方法,在河北廊坊岩拓服务有限公司完成.L A I C PM S原位UP b定年分析在西安地质调查中心自然资源部岩浆作用成 矿 与 找 矿 重 点 实 验 室 完 成,I C PM S为A g i l e n t x.使用标准锆石G J(M a)作为外标进行同位素分馏校正,使用N I S TS RM 对元素质量分数校正,根据实测 P b对普通P b进行校正,数据处理使用的是G L I T T E R程序,锆石谐和图和均值图使用I s o p l o t(版)软件 制作.锆石C L图像在该实验室电子探针仪加载的阴极发光仪上进行.L u H f测试方法锆石原位微区H f同位素测试使用N e p t u n e型多接收等离子体质谱仪和G e o l a sP r o型激光剥蚀系统(剥蚀束斑直径为 m)共同测试完成.测试点位和UP b定年同为(或接近)一个位置.当 个测点结束后,使用锆石标准G J(测试精准度为 ()进行一次监控.本次实验和L A I C PM S原位UP b定年为同一个实验室,具体实验过程参考文献 .地球化学分析方法花岗岩样品主量元素、微量元素测试在西安地质调查中心自然资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室完成.主量元素质量分数采用 E型X R F完成分析,元素分析误差优于.微量元素和稀土元素使用S X 型I C PM S进行分析测定,相对标准偏差优于.数据处理和地球化学图解使用G e o k i t软件编制.分析结果锆石L A I C PM S年龄用于测年的样品PM TW 采自蒙克沟二长花岗岩体,样品坐标为 E,N,具体位置如图 b所示,测试结果见表.二长花岗岩样品中锆石多呈半自形、自形板柱状,个别呈棱柱状(图).锆石粒径介于 m之间,阴极发光图像(C L)发光强度中等偏暗,部分为灰黑色,可能与其U、T h质量分数较高有关.岩浆振荡环带较为发育,T h/U值集中在 之间(平均为),显示岩浆锆石特征(T h/U值一般大于).本次研究对二长花岗岩锆石样品测试了 个点.其中个测点(测点AK 和测点AK )年龄偏老(和 M a),这些点具有较高的T h、U质量分数,测点接近锆石核部,可能为俘获锆石或继承锆石年龄,其余 个测点的年龄值谐和度较好,均位于一致线上或附近,P b/U加权平均年龄为()M a(n,M SWD),置 信 度 为(图).表明其形成时代为早泥盆世.前文已述,伊力比斯提正长花岗岩野外产状、岩石学特征和变形特征与二长花岗岩一致,二者应该为同一时期形成,故将二者的形成时代均限定为早泥盆世.L u H f同位素特征锆石H f同位素分析结果见表.Y b/H f和 L u/H f值范围分别为 (平均值 )和 (平均值 ),仅个 L u/H f值()略大于 ,表明可以忽略锆石形成后由 L u衰变形成的放射成因 H f,所测 H f/H f值能够真实反映锆 石 形 成 过 程 中 岩 浆 体 系 的H f同 位 素 组成.锆石H f同位素组成:H f(t)值为;单阶段H f模式年龄(TDM)为 M a;二阶段H f模式年龄(TDM)为 M a;在H f同位素特征图解(图)中所有测点均接近亏损地幔线,暗示岩浆源区具有亏损地幔特征.地球化学特征主量元素用于岩石地球化学分析的花岗岩样品共 件,其中二长花岗岩样品件,正长花岗岩样品件,分析结果见表.样品S i O质量分数(,平均为 )和A lO质量分数(,平均为 )较高,相对富钾(w(KO)为 ,平均为;KO/N aO ,平均为),全碱质量分数中等偏高(w(N aOKO),平均为),在T A S图(图)中,所有样品均落入亚碱性区域花岗岩区.在w(KO)w(S i O)图解(图 a)上,样品位于高钾钙碱性和钾玄岩区域;样品A/C N K介于 之间,平 均为,在A/NK A/C NK图 解吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第 卷第期 贾莹刚,等:新疆温泉早泥盆世花岗岩锆石UP b年龄、H f同位素及其地质意义(图 b)上,主要显示弱过铝质特征(介于之间).样品的T i O质量分数(,平均为)、M g O质量分数(,平均为)、C a O质量分数(,平均为)和PO质量分数(,平均为)较低.主量元素地球化学特征表明温泉地区早泥盆世花岗岩属高钾钙碱性 钾玄岩系列弱过铝质岩石.稀土元素样品稀土元素总量中等偏低,变化范围较宽(,平 均 为 ),L R E E/HR E E介于 之间(平均为),L aN/Y bN介 于 之 间(平 均 为),E u介于 之间(平均为),负铕异常明显,在球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(图 a)上,整体表现出重稀土元素相对亏损、轻稀土元素相对富集的右倾型配分模式.其不同于S型花岗岩通常所具有的平坦“海鸥”型配分模式,较为相似的变化趋势表明二长花岗岩和正长花岗岩可能为同一岩浆来源.微量元素在原始地幔标准化微量元素蛛网图(图 b)中,两种花岗岩样品表现出较为一致的分布模式:大离子亲石元素相对于高场强元素富集,存在B a、N b、S r、P、T i明显负异常.图温泉地区早泥盆世花岗锆石特征和L A I C PM S测点位置F i g C h a r a c t e r i s t i c sa n dd a t i n gs p o t so f z i r c o n s f r o mE a r l yD e v o n i a ng r a n i t e s i nW e n q u a na r e a图温泉地区早泥盆世花岗岩锆石U P b谐和图(a)和加权平均年龄图(b)F i g Z i r c o nU P bc o n c o r d i ad i a g r a m s(a)a n dw e i g h t e dh i s t o g r a m s(b)o fE a r l yD e v o n i a ng r a n i t e s i nW e n q u a na r e a吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第 卷表温泉地区早泥盆世花岗岩锆石L u H f同位素值及其特征T a b l eZ i r c o n sL u H f i s o t o p ec o m p o s i t i o no fE a r l yD e v o n i a ng r a n i t e s i nW e n q u a na r e a测点号年龄/M a Y b/H f L u/H f H f/H fH f()H f(t)TDM/M aTDM/M afL u/H fAK AK AK AK AK AK 图温泉地区早泥盆世花岗岩H f(t)t关系图F i g H f(t)td i a g r a mo f t h ez i r c o n s f r o mE a r l yD e v o n i a ng r a n i t e s i nW e n q u a na r e a讨论岩石类型花岗岩成因类型通常分为I型、S型、M型和A型 .一般认为I型花岗岩来源于火成岩的部分熔融,S型花岗岩来源于沉积岩的再熔融,而由地幔岩浆衍生而来的M型花岗岩较为少见.传统观点认为,A型花岗岩代表其产生于伸展构造背景,与源区无关.经历强烈分离结晶作用的花岗岩化学成分和矿物组成趋近于低共结花岗岩,因此需要结合地球化学、矿物学、岩石学等多项指标综合判别.A型花岗岩在化学组成上富集Z r、N b、T a等高场强元素,通常形成于高温条件 .早泥盆世花岗岩高硅、富碱、亏损高场强元素;过碱指数(IA)(,平均为)、稀土元素总量(,平均为 )、T i O质量分数(,平均为)、K/R b值(,平均为 )等地球化学参数完全不 在A型 花 岗 岩 范 围 内(分 别 为:、);样品T F e O/M g O值为 (平均为),不同于A型花岗岩富铁特征,Z r N bC eY总质量分数为 (平 均 为 ),在(N aOKO)/C a Ow(Z r N bC e Y)判别图解(图)上,投点大多落在了I型和S型花岗岩区域.通过锆石饱和温度计算,研究区花岗岩样品形成温度为 ,平均温度为 ,接近于I型花岗岩的温度 ,与大兴安岭中部柴 河 地 区 晚 侏 罗 世 花 岗 质 岩 石()、福 建 东 南 沿 海 太 武 山 岩 体()等I型花岗岩形成温度相似.研究 表明,磷灰石在准铝质到弱过铝质岩浆中溶解度很低,通常会先结晶,进而使残余岩浆的PO质量分数越来越低,这种特征可以有效区分I型和S型花岗岩.二长花岗岩和正常花岗岩样品PO质量分数随着S i O质量分数的增加而减少,显示I型花岗岩特征,不同于S型花岗岩(PO与S i O质量分数呈不变或弱正相关).通常情况下,S型花岗岩存在白云母等富铝矿物,受岩浆初始成分、热液作用和温压条件影响,I型花岗岩也可能会出现白云 母.统计 结果 表明,从晚泥盆世到晚石炭世(M a),伊犁地块北部广泛出露钙碱性I型花岗岩类.以上分析表明,温泉地区早泥盆世花岗岩为I型花岗岩.岩浆源区I型花岗岩的成因存在两种模式:一种是中基性岩浆的结晶分异,另外一种是地壳岩石的部分熔融,并伴有幔源物质的参与.此次万区域地质调查表明,研究区晚古生代岩浆岩主要以中、第期 贾莹刚,等:新疆温泉早泥盆世花岗岩锆石UP b年龄、H f同位素及其地质意义表新疆温泉地区早泥盆世花岗岩主量元素和微量元素分析结果T a b l eM a j o r e l e m e n t sa n dt r a c ee l e m e n t sa n a l y s e so fE a r l yD e v o n i a ng r a n i t e s i nW e n q u a na r e a样号S i OT i OA lOF eOF e OM n OM g OC a ON aOKOPO烧失量C OPM YQ PM YQ PM YQ PM YQ D D D YQ D YQ PM YQ PM YQ PM YQ D YQ D YQ 样号总量IDIAL aC eP rN dS mE uG dT bD yH oPM YQ PM YQ PM YQ PM YQ D D D YQ D YQ PM YQ PM YQ PM YQ D YQ D YQ 样号E rTmY bL uYE uP bC rR bC sS rB aVPM YQ PM YQ PM YQ PM YQ D D D YQ D YQ PM YQ PM YQ 吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第 卷续表样号E rTmY bL uYE uP bC rR bC sS rB aVPM YQ D YQ D YQ 样号N bT aZ rH fG eUT hKO/N aOKON aOA/C NKT F e OT F e O/M g OM gPM YQ PM YQ PM YQ PM YQ D D D YQ D YQ PM YQ PM YQ PM YQ D YQ D YQ 样号 R E EL R E E/HR E EL aN/Y bNZ r N b C e YK/R bS m/N dR b/S rN b/T aZ r/H fT h/T a锆石饱和温度/PM YQ PM YQ PM YQ PM YQ D D D YQ D YQ PM YQ PM YQ PM YQ D YQ D YQ 注:样号PM YQ、PM YQ、PM YQ、PM YQ、D 、D 、D YQ、D YQ 岩性为二长花岗岩,样号PM YQ、PM YQ、PM YQ、D YQ、D YQ 岩性为正长花岗岩.主量元素质量分数单位为;微量和稀土元素质量分数单位为.ID为分异指数,IDw(Q t z O r A b N e L c K p).其中:Q t z 石英;O r 正长石;A b 钠长石;N e 霞石;L c 白榴石;K p 钾霞石.质量分数均由C I PW标准矿物计算得到.IA为过碱指数.第期 贾莹刚,等:新疆温泉早泥盆世花岗岩锆石UP b年龄、H f同位素及其地质意义底图据文献 .I r分界线上方为碱性,下方为亚碱性.图温泉地区早泥盆世花岗岩w(KO N aO)w(S i O)分类图F i g w(KO N aO)w(S i O)d i a g r a m so fE a r l yD e v o n i a ng r a n i t e s i nW e n q u a na r e a酸性花岗岩类为主,基性岩类分布范围极为有限,暗示早泥盆世花岗岩由源于亏损地幔的基性岩浆直接分异而来的可能性极小.另外,在H a r k e r二元图(图)中,花岗岩样品中S i O质量分数与M g O、T F e O、C a O、T i O、A lO等氧化物质量分数呈现明显的负相关,而与KO质量分数正相关,较好的线性关系表明岩体在形成过程中经历了岩浆混合作用.图显示花岗岩中的石英斑晶多具有溶蚀残边,表明可能有高温岩浆的注入;H f(t)值()变化约为,同样反映了壳幔岩浆混合作用.花岗岩样品S i O质量分数(,平均为 )和A lO质量分数(,平均为 )较高,而C r质量分数(,平均为 )却较低,均一的S m/N d值(,平均为,小于)、R b/S r值(,平均为,大于)、N b/T a值(,平 均 为 ,接 近 于 )和Z r/H f值(,平均为 ,接近于 )均指示源区主要成分为地壳物质;C e/P b值(,平 均 为 )与 大 陆 平 均 值()相近,与幔源岩浆值()相差很远,表明幔源物质的贡献十分有限,源区仍以壳源物质为主.一般情况下,上地壳岩石部分熔融形成的是强过铝质熔体,研究区花岗岩样品显示弱过铝质特征,可排除其源于上地壳沉积物,较小的M g值(,平均为 ,小于 ),富集R b、K等大离子亲石元素,亏损N b、T i等高场强元素,暗示其可能为下地壳部分熔融形成的岩浆.前人 通常认为,花岗岩类正的H f(t)值,表明其来源于亏损地幔,或者来源于由亏损地幔分异演化时间不长形成的新生壳源物质部分熔融.早泥盆世花岗岩具有较高的H f(t)值,年轻的二阶段模式年龄与锆石结晶年龄相近,反映温泉地区早泥盆世花岗岩的岩浆主要来源于新元古代早古生代早期亏损地幔中形成的新生下地壳的部分熔融.a底图据文献 ;b底图据文献 .图温泉地区早泥盆世花岗岩w(KO)w(S i O)(a)和A/N KA/C N K(b)图解F i g w(KO)w(S i O)(a)a n dA/N K A/C N K(b)d i a g r a m so fE a r l yD e v o n i a ng r a n i t e s i nW e n q u a na r e a吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第 卷球粒陨石和原始地幔标准化数据据文献 .图温泉地区早泥盆世花岗岩球粒陨石标准化稀土元素配分图(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)F i g C h o n d r i t e n o r m a l i l z e dR E Ep a t t e r n(a)a n dp r i m i t i v em a n t l e n o r m a l i z e dt r a c ee l e m e n