塔什库尔干新生代A 型花岗岩2011柯珊.pdf

- 1 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 帕米尔构造结新生代塔什库尔干A型花岗岩 的厘定和成因 柯珊1,2* 基金项目教育部博士点新教师基金（20070491518）；GPMR 开放基金项目（GPMR0742） 作者简介柯珊（1975-），女，讲师，主要从事青藏高原岩浆作用与地球动力学研究. E-mail keshan （1. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 100083； 5 2. 中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083） 摘要塔什库尔干碱性杂岩分布在帕米尔构造结的中东部，沿喀喇昆仑断裂展布。本文通过 塔什库尔干碱性杂岩代表性岩体苦子干杂岩的野外地质、 岩相学和地球化学研究， 认为塔 什库尔干杂岩属于 A 型花岗岩类。同国内外典型 A 型花岗岩相比， 该岩体有着自己的特点， 主要受控于源区物质和熔融过程。该 A 型花岗岩类系加厚下地壳镁铁质榴辉岩的部分熔融，10 形成的过程中斜长石已不稳定存在，而且残余的矿物组合中石榴石为主要矿物。根据该 A 型花岗岩的特征和产出的特殊构造背景，该 A 型花岗岩是在造山过程中的局部拉张条件下 形成的，即在青藏高原总体为挤压的背景下，喀喇昆仑大断裂的强烈走滑运动形成。因此， 造山带 A 型花岗岩的出现不一定意味着造山作用的结束，也可以在造山过程中产生，但必 须具备拉张环境。 15 关键词帕米尔构造结；塔什库尔干碱性杂岩；苦子干杂岩；A 型花岗岩类 中图分类号P588 The ascertainment and petrogenesis of Cenozoic Taxkorgan A-type granitoids in Pamir Syntax 20 KE Shan1,2 1. State Key laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083; 2. School of Earth Science and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083 25 Abstract Taxkorgan alkaline complex, paralleling the Karakorum fault, is located in the middle-east Pamir Syntax. This complex is A-type granitoids based on filed observation, petrography and geochemistry of Kuzigan complex which is a representative pluton of Taxkorgan complex. Compared with typical world A-type granites, this complex has its own special characteristics, mainly controlled by its source rocks and melting conditions. Taxkorgan A-type granitoids were the product of partial 30 melting of mafic eclogite at the base of the thickened crust, with no plagioclase in the source but garnet in the residue. Because of its special tectonic setting, this kind of A-type granitoids was not ed at the end of orogeny. It is a magmatic product induced by the regional extension during the orogenic process, such as large scaled strike-slip movement of the Karakorum. Key words Pamir Syntax; Taxkorgan alkaline complex; Kuzigan complex; A-type granitoids 35 0 引言引言 帕米尔构造结位于喜马拉雅西北部， 是青藏高原挤压变形最强烈的地区之一， 也是陆陆 碰撞过程中地壳缩短增厚的典型地区[1-2]，至今仍在挤压造山过程中。由于剥蚀深度大，该 区高级变质岩及花岗岩岩基出露广泛[3]。在帕米尔构造结东侧，沿着喀喇昆仑断裂带及其次40 级断裂带， 就展布着 5 个新生代碱性杂岩体和数个花岗岩体， 其中塔什库尔干岩体是区内新 - 2 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 生代最大的碱性杂岩， 主要由正长岩和花岗岩组成。 作为大陆上地壳的主要组成部分和深部 地壳熔融的产物， 花岗岩类的成因和演化一直是探讨大陆岩石圈的结构、 组成和演化的重要 手段[4]。因此，塔什库尔干杂岩岩石类型的厘定和成因探讨，将对帕米尔构造结地区的岩石 圈组成、挤压缩短等构造演化提供重要的信息。 45 岩相学和岩石地球化学研究显示塔什库尔干杂岩可归属为 A 型花岗岩，但与典型的 A 型花岗岩相比，表现出一些不同的地球化学的特征，是其形成的源区、熔融条件及构造环境 使然。鉴于其产出的构造环境，塔什库尔干 A 型花岗岩的出现不代表着碰撞造山作用的结 束，而是形成于造山过程中的局部伸展。 1 地质概况和岩相学特征地质概况和岩相学特征 50 塔什库尔干杂岩位于中、南帕米尔交界处[5]的东部，沿喀喇昆仑大断裂展布，由苦子干 杂岩和卡日巴生岩体组成。在苦子干、赞坎、苏巴什、卡英迪等地均有出露，其中苦子干杂 岩辛滚沟剖面最具有代表性，岩石类型全，接触关系清晰。本文仅选择苦子干杂岩为代表， 探讨其岩石类型及成因。 苦子干杂岩，位于塔什库尔干县城西 7km，呈北西-南东向延展，面积约 200km2，平行55 于塔什库尔干断裂展布，分布于班公湖怒江缝合带北侧的喀喇昆仑地体内[6]。该岩体的年 龄数据虽不少，但多为 K-Ar 和 Ar-Ar 法，年龄跨度大（5411Ma）[7-11]。柯珊等[12-13]利用 高精度锆石 SHRIMP U-Pb 法测定苦子干杂岩，不同岩石类型的年龄均为∼ 11Ma。苦子干杂 岩岩石类型较多，以正长岩和正长花岗岩两大部分为主。野外可见二者呈涌动接触关系，没 有明显的接触界线，据穿插关系，正长岩形成略早。此外，岩体的层状节理较发育，表明岩60 体侵位较浅。 苦子干杂岩的正长岩种类多达十多种， 主要有暗色粗粒碱性正长岩、 暗色中细粒碱性正 长岩、球粒状碱性正长岩、中粒碱性正长岩、斑杂状碱性正长岩。详细的分类与描述见文献 [10][14]。总体来说，岩体以块状构造和中粒结构为主，部分岩石具似斑状结构。正长岩中晶 洞构造非常普遍，晶洞充填有深绿色的霓辉石，表明岩体侵位较浅。苦子干正长岩的主要矿65 物组成为石英（5％）、钾长石（50％65％， 部分为条纹长石）、 斜长石（10％，An≈20）、 霓辉石（1025％）（岩石局部暗色矿物富集）、偶见角闪石和黑云母，副矿物为磷灰石、 榍石、磁铁矿、烧绿石、钙钛矿、极少量方解石等。 苦子干花岗岩岩石类型较正长岩单一， 主要为透辉石正长花岗岩。 主要矿物种类与正长 岩相同，只是石英和斜长石明显增多，斜长石仍以更长石为主，而霓辉石含量明显减少，且70 霓辉石的霓石分子减少，渐以透辉石为主，含少量黑云母。正长岩和正长花岗岩类似的矿物 组合及其时空关系暗示着二者可能存在一定的成因联系。 2 地球化学特征地球化学特征 苦子干杂岩 SiO2含量 54.18∼74.81％， 变化范围较宽。 整个岩体全碱含量高 （K2O Na2O 7.29∼11.95），与岩体出现碱性暗色矿物完全吻合，属于碱性过碱性岩石系列。岩体75 K2O/Na2O1，A/CNK（Al/（CaNaK））0.85 或0.88 除一个样品为 0.80，其余为 0.85∼1.04 YNb 50∼55ppm 18∼120ppm 10000Ga/Al 2.6 2.7∼3.52，一个样品除外 ZrNbCeY 350ppm 398∼1952ppm，两个样品除外 Y/Nb 1.2 A2型，后造山 1.2，两个样品除外 REE 含量及其配分模式 碱性 A型花岗岩 REE 含量高， 过 铝质A型花岗岩REE含量相对较 低，二者稀土配分模式均具海鸥 式展布（显著的负 Eu 异常） REE 含量非常高，轻稀土富集右 倾配分模式，弱的负 Eu 异常 同位素 A型花岗岩 Sr、Nd、Pb、Hf、O 等同位素变化范围大，没有特征 的范围 87Sr/86Sr0.708143∼0.711045 εNd-8.47∼-14.03 注典型 A型花岗岩的地球化学特征 [24]；FeOTTotal FeO；苦子干 A型花岗岩地球化学参数 [12]。 熔体更富 K2O 而不是 Na2O。 随着压力的增大至 1.2GPa 时 （区域③） ， Opx 开始被 Grt 取代， 1.5-2.1GPa 时斜长石发生分解熔融直至消失，钠长石组分进入熔体，则残留体矿物是以 Cpx 为主而不是 Pl， 且此时的单斜辉石中只有极少量的硬玉组分， 因此该区形成的花岗岩富 Na2O195 而非 K2O，残留相为石榴石麻粒岩。所以 A 型花岗质熔体会随着压力的增高而逐渐消失， 即区域③不会再形成 A 型花岗岩。浅源花岗岩由于岩浆来源较浅，而且在其部分熔融过程 中，斜长石总是与之平衡，且残余矿物组合中无石榴石，所以该成因的 A 型花岗岩的微量 元素往往具有明显的负铕异常，Ba、Sr 丰度低和 La/Yb、Sr/Yb、La/NbN比值小的特征。 区域②，深源 A 型花岗岩。在加厚下地壳中，随着压力的增高，Pl 消失，Cpx 的成分200 从 0.4GPa 的低铝透辉石到 3.0GPa 的绿辉石，残留辉石中的硬玉组分大量增加，导致形成的 熔体又再次的富 K2O。Opx 分解形成 Grt，其释放的 Mg 则进入熔浆致使岩浆富镁，残留相 为榴辉岩矿物组合。深源 A 型花岗岩在形成的过程中，斜长石已不稳定存在，而且残余的 矿物组合中石榴石为主要矿物，所以加厚下地壳部分熔融形成的 A 型花岗岩无或弱的负铕 异常，Sr、Ba 丰度高，La/Yb、Sr/Yb 比值因石榴石的残留而变得较大。由此可见，深源和205 浅源 A 型花岗岩在地球化学特征上有着明显区别。 深源 A 型花岗岩可以较好地解释苦子干 A 型花岗岩的岩石化学和地球化学的特征，岩 浆来源较深， 至少来自斜长石不稳定区。 斜长石消失的最大压力限为 2.1GPa， 以 1Gpa ≈30km 的造山带压力梯度估算，苦子干正长岩和正长花岗岩岩浆形成的深度至少大于 60km，该结 论与稀土元素和微量元素的分析结果一致[12]。 210 - 9 - 中国中国科技论文在线科技论文在线 4 结论结论 （1）据岩石学、矿物学和地球化学特征，以苦子干杂岩为代表的塔什库尔干碱性杂岩 属于 A 型花岗岩。苦子干 A 型花岗岩相对于国内外典型的非造山和后造山 A 型花岗岩，有 着自己的特点，与源区物质和熔融过程有关。即来自加厚下地壳镁铁质榴辉岩的部分熔融， 形成的过程中，斜长石已不稳定存在，而且残余的矿物组合中石榴石为主要矿物。 215 （2）根据该 A 型花岗岩的特征和产出的构造背景，该 A 型花岗岩是在造山过程中的局 部拉张条件下形成的，即在青藏高原总体为挤压的背景下，∼12Ma 时喀喇昆仑大断裂的强 烈走滑（喀喇昆仑断裂由转换挤压带转变为转换伸展带）运动形成局部拉张，导致塔什库尔 干 A 型花岗岩类的形成和就位。因此，造山带 A 型花岗岩的出现不一定意味着造山作用的 结束，也可以在造山过程中产生，但必须具备拉张环境，塔什库尔干杂岩为此提供了一个很220 好的实例。 [参考文献参考文献] References [1] 肖序常，刘训，高锐，等. 西昆仑及邻区岩石圈结构构造演化塔里木南－西昆仑多学科地学端面简要 报道[J]. 地质通报，2002，21（2）63-68. 225 [2] Ducea MN, Lutkov V, Minaev VT, et al. 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