Ca. 2.5Ga granodioritic gneiss in Annanba area of southeastern Tarim and its petrogenesis
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摘要:
塔里木东南缘安南坝地区新发现的花岗闪长质片麻岩主要由斜长石、碱性长石、石英、角闪石、黑云母等组成。岩石SiO2（>70%）、Al2O3（>15%）、Na2O（3.56%~4.15%）含量较高；MgO（0.39%~0.59%）、Fe2O3（0.23%~0.36%）、FeO（0.76%~1.11%）含量、K2O/Na2O值（0.64~0.81）及Mg#值（19~27）均较低。花岗闪长质片麻岩稀土元素总量低（∑REE=28.81×10-6~68.51×10-6），（La/Yb）N=（46.27~98.27），轻、重稀土元素分异明显，球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表现为右倾型，Eu（δEu=1.57~2.00）呈明显的正异常。岩石Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素含量较高，Nb、Ta等高场强元素及Cr、Ni等相容元素含量较低。地球化学特征显示，该花岗闪长质片麻岩具有高铝型TTG和低重稀土元素系列TTG的地球化学特征。研究表明，阿克塞县安南坝地区花岗闪长质片麻岩可能是在榴辉岩相压力条件下，由加厚的玄武质下地壳部分熔融形成，源区残留相主要为石榴子石、金红石（少量）及角闪石。LA-ICP-MS锆石U-Pb上交点年龄为2555±11Ma，代表了花岗闪长质片麻岩的成岩时代，说明新太古代晚期是塔里木东南缘重要的陆壳增生期。此外，岩石中还获得了约2.44Ga、约1.96Ga的变质年龄，表明塔里木东南缘基底岩石在古元古代经历了2期构造-热事件的叠加改造。
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关键词:
- 太古宙 /
- 花岗闪长质片麻岩 /
- 地球化学 /
- LA-ICP-MS锆石U-Pb测年 /
- 安南坝地区
Abstract:The newly-discovered granodioritic gneiss is mainly composed of plagioclase, alkali feldspar, quartz, amphibolite and biotite in Ananab area, southeastern Tarim, characterized by high SiO2(>70%), Al2O3(>15%) and Na2O(3.56%~4.15%), and low MgO(0.39%~0.59%), Fe2O3(0.23%~0.36%), FeO(0.76%~1.11%), K2O/Na2O(0.64~0.81)and Mg#(19~27). Meanwhile, the granodioritic gneiss has lower content of ∑ REE, with strong fractionation of LREE/HREE((La/Yb)N=46.27~98.27); the chondrite-normalized REE patterns show right-inclined patterns with obvious positive Eu(δEu=1.57~2.00) anomalies. The rocks are enriched in LILE(such as Rb, Ba and Sr)and depleted in HFSE(such as Nb and Ta); in addition, the values of compatible elements(Cr, Ni)are relatively low. On the basis of the above data, the geochemical analyses indicate that granodioritic gneiss is characteristic of high-Al TTG series and low-HREE TTG. It is therefore held that the rocks might have been formed by partial melting of thickened mafic lower crust under the pressure condition of eclogite facies, with garnet, rutile and amphibole left in the residual magmas. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of granodioritic gneiss from Annanba area of Aksai yielded the formation time of 2555±11Ma, basically consistent with the age of magmatism of southeastern Tarim(2.5~2.6Ga), showing the significant continental crust accretion in late Neoarchean. In addition, the metamorphic ages of ca.2.44Ga and ca.1.96Ga were obtained for granodioritic gneiss, which implies that the basement rocks from southeastern Tarim were superimposed upon and reconstructed by two episodes of tectonic thermal events in Palaeoproterozoic.
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Keywords:
- Archean /
- granodioritic gneiss /
- geochemistry /
- LA-ICP-MS zircon U-Pb dating /
- Annanba area
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TTG是英云闪长岩（Tonalite）、奥长花岗岩（Trondhjemite）、花岗闪长岩（Granodiorite）的合称[1]，构成太古宙陆壳的主体[2-3]。资料显示，在南非克拉通太古宙TTG出露面积约占74%，而澳大利亚太古宙TTG出露面积超过太古宙克拉通总面积的50%，是研究地球早期大陆地壳形成、演化及动力学机制的重要对象[3-4]。
塔里木盆地是建立在前震旦纪变质基底之上的大型沉积盆地[5-7]，中心被中—新生代巨厚沉积物覆盖，基底变质岩主要出露在盆地东北缘的库鲁克塔格地区、西北缘的阿克苏—柯坪地区、西南缘的铁克里克地区及东南缘的北阿尔金—敦煌地区[7]。相对于其他地区，北阿尔金地区前寒武纪地质研究程度总体较低，其基底主要由新太古代米兰岩群（亦称为阿克塔什塔格杂岩）和以TTG为主的花岗质片麻岩组成[8-10]①。在塔里木东南缘阿克塔什塔格地区发现英云闪长质片麻岩，其成岩年龄为2604± 120Ma[11]、2567±32Ma[10, 12]，与安南坝地区英云闪长质片麻岩的形成时代（2658±51Ma）基本一致①。综合研究表明，新太古代晚期塔里木东南缘经历了重要的构造-岩浆事件[10, 12]①。近年来，笔者等在北阿尔金东段开展1:5万区域地质调查时，从米兰岩群中解体出花岗闪长质片麻岩，有效地补充了北阿尔金TTG岩石组合类型。但新发现的花岗闪长质片麻岩的形成时代、岩石地球化学特征及岩石成因尚不清楚。鉴于此，本文以甘肃阿克塞县安南坝地区花岗闪长质片麻岩为研究对象，在详细野外地质剖面测制、岩相学分析的基础上，开展锆石U-Pb测年、岩石地球化学研究，为塔里木东南缘早前寒武纪地质演化研究提供新的科学依据。
1. 区域地质背景
研究区位于塔里木盆地东南缘甘肃阿克塞县安南坝地区（图 1-a），亦属阿北地块[14]①，北侧被库姆塔格沙漠覆盖，南邻早古生代红柳沟-拉配泉蛇绿构造混杂岩带①。区内地质体呈北西—南东向展布，主要为新太古代米兰岩群变质表壳岩和以TTG为主的花岗片麻岩，二者构成早前寒武纪变质基底。研究区西部米兰岩群变质岩以规模不等的捕虏体赋存于变质古侵入体中，相对而言，研究区东部米兰岩群受岩体破坏程度较弱，岩石组合保存相对完整。野外调查显示，米兰岩群由片麻岩段和大理岩段组成，其中，片麻岩段岩石组合为条带状（石榴子石）黑云斜长片麻岩、条带状含榴斜长角闪片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、条带状变粒岩、浅粒岩、斜长角闪岩，以及少量二辉麻粒岩、紫苏斜长麻粒岩、石英岩等组成；大理岩段主要由云母大理岩、含透辉石大理岩等组成[10]①。米兰岩群与花岗片麻岩接触关系较明显，局部呈断层接触（图 1-b）。变质古侵入体主要岩石类型为新太古代英云闪长质片麻岩、花岗闪长质片麻岩、斜长角闪片麻岩（原岩为基性侵入体），中元古代钾化斜长花岗质片麻岩。区内岩石普遍混合岩化，发育条带状、肠状、网状长英质脉体，构造变形强烈，露头上可见中深层次的揉流褶皱、无根褶皱及片麻理紧闭同斜褶皱。晚期变辉长岩、变辉绿岩、浅肉红色二长花岗岩、碳酸岩等脉体呈北东—南西向和北西—南东向侵入①。
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1—米兰岩群片麻岩段；2—米兰岩群大理岩段；3—斜长角闪片麻岩；4—英云闪长质片麻岩；5—花岗闪长质片麻岩；6—斜长花岗质片麻岩；7—麻粒岩；8—上更新统冲洪积物；9—中更新统冰水堆积物；10—二长花岗岩脉；11—变辉长岩脉；12—变辉绿岩脉；13—碳酸岩脉；14—石英脉；15—断层；16—遥感解译断层；17—研究区；18—左行走滑断裂；19—采样位置Figure 1. Distribution of Precambrian metamorphic rocks around Tarim basin (a) and geological map of the study area (b)2. 宏观地质及岩相学特征
新厘定的花岗闪长质片麻岩分布在安南坝西约20km处，出露面积较小，呈北西—南东向展布，一组节理较发育（330°）（图 2-a），与英云闪长质片麻岩侵入接触关系明显。岩石中矿物定向明显，并发育长英质条带，与区域构造线方向一致。岩石风化面为浅肉红色（图 2-b），新鲜面为灰色，粒状变晶结构，块状或片麻状构造。花岗闪长质片麻岩由斜长石（50%~55%）、碱性长石（10%~15%）、石英（20%~25%）、角闪石和黑云母（5%~10%）组成，副矿物为少量磷灰石、锆石、金属矿物等。斜长石呈粒状，双晶发育，粒径一般为0.5~2.5mm，矿物普遍产生较强的绢云母化与帘石化。碱性长石主要为条纹长石，偶见微斜长石，晶体为粒状，粒径为0.3~ 2.6mm。石英多为不规则粒状，粒径变化于0.3~ 4mm之间。岩石中暗色矿物均被绿泥石和绿帘石交代。
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图 2 安南坝地区花岗闪长质片麻岩野外露头（a、b）及镜下显微照片（c、d）Qtz—石英；Pl—斜长石；Per—条纹长石；Hbl—角闪石；Bt—黑云母Figure 2. The outcrops（a,b）and minerals assemblage（c,d）of granodioritic gneiss in Annanba area3. 分析方法
锆石阴极发光图像（CL）分析、LA-ICP-MS锆石U-Pb微区测定在西北大学大陆动力学国家重点实验室进行。锆石阴极发光图像在FEI公司生产的场发射扫描电镜附属的Mono CL3+系统上进行。测试点的选取首先根据锆石反射光和透射光照片进行初选，再与CL图像反复对比，力求避开内部裂隙和包裹体，以获得较准确的年龄信息。LA-ICPMS锆石微区U-Pb年龄测定采用Agilent7500型ICP-MS和德国Lambda Physik公司的ComPex102 ArF准分子激光器（工作物质ArF，波长193nm），以及MicroLas公司的GeoLas200M光学系统联机进行。激光束斑直径为30μm，激光剥蚀深度为20~40μm。实验中氦气为剥蚀物质的载气，用NIST SRM610人工合成硅酸盐玻璃标准为参考物质调试仪器。锆石年龄采用91500和GJ-1为外部标准物质。采样方式为单点剥蚀，每5个测试样品前后，测试91500标样一次，每12个测试点前后测试1次NIST610和GJ-1。由于SiO2在锆石中的含量较恒定，选择29Si为内标来消除激光能量在点分析过程中及分析点之间的漂移，对于大多数元素单点分析的相对标准偏差为5%~15%。详细分析步骤和数据处理方法见参考文献[15]。采用Glitter（ver4.0，Macquarie University）程序对锆石的同位素比值及元素含量进行计算，并按照Anderson的方法[16]，用LAMICPMS Common Lead Correction（ver3.15）对其进行普通铅校正，年龄计算及谐和图采用Isoplot（ver3.0）完成[17]。
样品地球化学分析测试在中国地质调查局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，主量元素采用Panaly tical公司PW4400型X荧光光谱仪（XRF）测定，分析误差低于5%。微量和稀土元素采用Thermo Fisher公司X-seriesⅡ型电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）测定，相对标准偏差优于5%。
4. 分析结果
4.1 地球化学特征
安南坝花岗闪长质片麻岩地球化学分析结果显示（表 1），岩石SiO2、Na2O、Al2O3含量较高，分别为70.77% ~73.08%、3.56% ~4.15%、15.28% ~ 16.48%。Fe2O3、FeO、MgO含量均较低，分别为0.23% ~0.36%、0.76% ~1.11%、0.39% ~0.59%。TFeO + MgO为1.41% ~1.84%，TFeO/MgO值为2.20~3.28（平均2.62）。K2O含量为2.44%~3.01%，Na2O/K2O值为1.26~1.52，岩石为钠质系列。CaO含量为3.05%~3.96%，在K-Na-Ca图解（图 3-a）上，显示出钙碱性演化趋势，表明该岩石具有钙碱性岩石的特征。在An-Ab-Or图解上样品均落在花岗闪长岩区（图 3-b）。主量元素组成与太古宙典型TTG的岩石地球化学特征一致[1-3]。
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图 3 安南坝地区花岗闪长质片麻岩K-Na-Ca（a）和An-Ab-Or图解（b）Figure 3. Diagrams of K-Na-Ca (a) and An-Ab-Or (b) of granodioritic gneiss in Annanba area表 1 安南坝地区花岗闪长质片麻岩主量、微量和稀土元素含量分析结果Table 1. Major elements, trace elements and REE compositions of granodioritic gneiss in Annanba area元素 PM023-11-1 PM023-11-2 PM023-11-3 PM023-11-4 PM023-11-5 PM023-11-6 SiO2 73.08 70.92 71.27 72.13 72.45 70.77 TiO2 0.19 0.19 0.26 0.23 0.18 0.27 Al2O3 15.28 16.29 15.93 15.34 15.36 16.48 Fe2O3 0.32 0.23 0.34 0.26 0.29 0.36 FeO 0.88 0.76 0.94 1.11 1.02 0.95 MnO 0.03 0.03 0.04 0.03 0.04 0.04 MgO 0.53 0.44 0.59 0.41 0.39 0.48 CaO 3.25 3.47 3.89 3.15 3.05 3.96 Na2O 3.78 4.15 3.56 3.85 4.13 3.68 K2O 2.44 3.01 2.88 2.92 2.65 2.72 P2O5 0.04 0.06 0.07 0.03 0.04 0.05 Mg# 25 26 27 19 19 23 TFeO+MgO 1.70 1.41 1.84 1.75 1.67 1.75 TFeO/MgO 2.20 2.19 2.11 3.27 3.28 2.65 OR 14.46 17.88 17.07 17.37 15.74 16.13 Ab 32.00 35.23 30.16 32.72 35.05 31.18 An 15.93 16.95 18.94 15.55 14.97 19.41 Cu 7.26 9.91 15.00 15.00 9.99 10.40 Pb 12.70 13.50 15.30 13.40 17.20 12.40 Zn 12.70 14.00 17.40 16.00 12.60 20.20 Cr 4.68 10.60 15.80 9.36 5.70 17.70 Ni 10.10 11.80 23.80 11.20 10.90 12.40 Co 2.21 3.16 4.00 4.08 2.84 3.67 Li 4.14 5.10 5.16 5.50 4.27 5.44 Rb 59.40 72.90 62.00 64.80 104.00 52.90 Cs 0.17 0.16 0.20 0.18 0.20 0.17 Sr 454.00 603.00 498.00 578.00 574.00 591.00 Ba 3730.00 4130.00 3300.00 2360.00 4730.00 2000.00 V 27.40 22.10 20.00 18.10 22.20 29.80 Sc 0.84 1.27 1.36 3.02 1.36 2.74 Nb 1.80 1.22 2.36 1.86 1.64 3.61 Ta 0.10 0.08 0.15 0.10 0.10 0.23 Zr 94.90 162.00 154.00 117.00 129.00 136.00 Hf 2.36 4.03 3.94 2.97 3.22 3.48 Be 0.44 0.44 0.51 0.84 0.34 0.81 Ga 13.50 15.40 14.60 15.20 13.50 16.90 Ge 0.59 0.59 0.61 0.68 0.49 0.67 U 0.12 0.20 0.15 0.16 0.14 0.17 Th 0.68 0.46 1.07 1.26 0.73 1.52 La 7.51 13.70 12.90 18.40 12.50 20.50 Ce 12.80 20.60 23.00 28.40 18.50 31.30 Pr 1.28 1.80 2.31 2.68 1.77 3.10 Nd 4.11 5.31 7.98 8.63 5.33 9.37 Sm 0.60 0.68 1.28 1.04 0.81 1.18 Eu 1.69 2.02 1.70 1.44 2.20 1.32 Gd 0.35 0.44 0.86 0.75 0.54 0.81 Tb 0.04 0.04 0.09 0.06 0.05 0.08 Dy 0.22 0.20 0.46 0.36 0.27 0.38 Ho 0.04 0.04 0.09 0.07 0.05 0.08 Er 0.09 0.11 0.23 0.16 0.14 0.19 Tm 0.01 0.02 0.03 0.02 0.02 0.03 Yb 0.06 0.10 0.20 0.14 0.11 0.16 Lu 0.01 0.02 0.03 0.03 0.02 0.02 Y 0.95 1.28 2.42 1.84 1.60 2.09 I REE 28.82 45.07 51.15 62.19 42.31 68.51 LREE 27.99 44.11 49.17 60.59 41.11 66.77 HREE 0.83 0.96 1.98 1.60 1.20 1.74 LREE/HREE 33.88 45.94 24.79 37.84 34.40 38.37 5Eu 2.00 2.07 2.16 1.57 1.75 1.65 (La/Yb)N 89.78 98.27 46.26 94.27 81.51 91.90 注：主量元素含量单位为%， 微量和稀土元素为 10-6 安南坝花岗闪长质片麻岩微量元素分析结果显示（表 1），稀土元素总量较低（∑REE=28.81× 10-6~68.51×10-6），轻稀土元素富集（LREE=27.99× 10-6~66.77×10-6），重稀土元素亏损（HREE=0.82× 10-6~1.74×10-6），轻、重稀土元素分馏明显，（La/ Yb）N=（46.27~98.27），LREE/HREE=24~38，球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表现为右倾型（图 4-a）。Eu呈明显的正异常，δEu=1.57~2.00，显示无斜长石的分离结晶作用。微量元素原始地幔标准化蛛网图（图 4-b）显示，岩石富集大离子亲石元素Rb（52.90 × 10-6~104.00 × 10-6）、Ba（2000.00 × 10-6~ 4130.00×10-6）、Sr（454.00×10-6~603.00×10-6），亏损高场强元素Nb（1.64×10-6~3.61×10-6）、Ta（0.08× 10-6~0.23×10-6）。
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图 4 安南坝地区花岗闪长质片麻岩稀土元素球粒陨石标准化配分图（a）和微量元素原始地幔标准化蛛网图（b）[18]Figure 4. Chondrite-normalized REE patterns(a) and primitive mantle normalized spidergram(b) for granodioritic gneiss in Annanba area![]()
图 5 安南坝地区花岗闪长质片麻岩中代表性锆石阴极发光（CL）图像及年龄值(Ma)Figure 5. Representative zircon CL images and ages of granodioritic gneiss in Annanba area4.2 锆石U-Pb年龄
安南坝地区花岗闪长质片麻岩中锆石为透明-半透明，大多数呈为短柱状，少数为长柱状和浑圆状，粒度一般为100~300μm，长宽比多为1:1~3:1（图 5）。在阴极发光（CL）图像分析的基础上，选取不同种类且具代表性的锆石26粒进行同位素定年研究，测试结果见表 2。依据锆石内部结构，安南坝地区花岗闪长质片麻岩中的锆石可分为3种类型。其中，第一类锆石发育明显的核-边结构或核-幔-边结构，核部锆石具有弱的发光效应，可见不明显的岩浆韵律环带，边部锆石发光性相对较强，呈灰色-灰白色。该类锆石Th含量为99×10-6~325×10-6，U含量为127×10-6~1199× 10-6，Th/U值为0.19~0.97，平均0.44，具有岩浆锆石的特征。11粒锆石（核部）在207Pb/235U-206Pb/238U关系图解中构成一条线性很好的不一致线（图 6-a），其上交点年龄为2555 ± 11Ma（图 6-b）。207Pb/206Pb年龄介于2523±16~2566±18Ma之间，年龄加权平均值为2544±9Ma（图 6-b），二者在误差范围内一致。
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图 6 安南坝地区花岗闪长质片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和图Figure 6. LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams of granodioritic gneiss in Annanba area表 2 安南坝地区花岗闪长质片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析结果Table 2. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotopic analyses of granodioritic gneiss in Annanba area测点 同位素比值 同位素年龄/Ma 含量/10-6 Th/U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ Th U Pb PM023-11-1 0.1683 0.0016 10.0358 0.0998 0.4326 0.0026 0.0903 0.0023 2541 16 2438 24 2317 14 118 626 283 0.19 PM023-11-2 0.1591 0.0015 10.1096 0.1017 0.4610 0.0029 0.0946 0.0023 2446 16 2445 25 2444 15 42 112 55 0.38 PM023-11-3 0.1682 0.0015 9.4388 0.1091 0.4069 0.0031 0.1047 0.0024 2540 15 2382 28 2201 17 100 411 178 0.24 PM023-11-4 0.1199 0.0016 5.7984 0.0810 0.3509 0.0019 0.0720 0.0019 1954 24 1946 27 1939 11 86 48 22 1.77 PM023-11-5 0.1840 0.0017 13.0217 0.1237 0.5133 0.0029 0.1040 0.0030 2689 16 2681 25 2671 15 167 147 93 1.14 PM023-11-6 0.1213 0.0012 6.0037 0.0594 0.3588 0.0020 0.0775 0.0022 1976 17 1976 20 1977 11 285 100 54 2.86 PM023-11-7 0.1677 0.0017 7.9832 0.0751 0.3453 0.0027 0.0876 0.0023 2535 17 2229 21 1912 15 325 777 296 0.42 PM023-11-8 0.1799 0.0016 12.6149 0.1215 0.5085 0.0030 0.1151 0.0029 2652 15 2651 26 2650 15 108 172 100 0.63 PM023-11-9 0.1693 0.0017 10.7860 0.1508 0.4619 0.0037 0.1151 0.0037 2551 17 2505 35 2448 20 186 544 273 0.34 PM023-11-10 0.1708 0.0019 9.9371 0.1049 0.4219 0.0025 0.1436 0.0050 2566 18 2429 26 2269 13 153 239 122 0.64 PM023-11-11 0.1562 0.0015 9.7528 0.0993 0.4528 0.0028 0.1050 0.0036 2415 16 2412 25 2408 15 77 83 45 0.93 PM023-11-12 0.1619 0.0015 10.4379 0.1030 0.4675 0.0029 0.1194 0.0038 2476 16 2474 24 2473 16 356 635 336 0.56 PM023-11-13 0.1182 0.0012 5.7229 0.0568 0.3510 0.0019 0.0896 0.0026 1930 18 1935 19 1940 11 4 70 24 0.06 PM023-11-14 0.1578 0.0019 9.7258 0.1717 0.4471 0.0042 0.1161 0.0033 2432 20 2409 43 2382 22 55 157 76 0.35 PM023-11-15 0.1685 0.0016 10.8858 0.1031 0.4686 0.0025 0.1096 0.0032 2543 16 2513 24 2478 13 108 156 84 0.69 PM023-11-16 0.1836 0.0017 12.9045 0.1219 0.5098 0.0028 0.1109 0.0037 2685 15 2673 25 2656 14 176 161 101 1.09 PM023-11-17 0.1246 0.0018 6.1298 0.0719 0.3567 0.0024 0.0748 0.0028 2024 26 1995 23 1967 13 228 69 39 3.31 PM023-11-18 0.1672 0.0020 7.7825 0.0882 0.3376 0.0019 0.1134 0.0055 2530 20 2206 25 1875 10 111 322 121 0.34 PM023-11-19 0.1686 0.0016 9.9592 0.1088 0.4285 0.0027 0.0962 0.0034 2544 16 2431 27 2299 14 124 127 66 0.97 PM023-11-20 0.1666 0.0016 8.7980 0.1141 0.3831 0.0034 0.0909 0.0029 2523 16 2317 30 2091 19 138 574 233 0.24 PM023-11-21 0.1228 0.0020 6.1097 0.1011 0.3610 0.0021 0.0962 0.0031 1997 28 1992 33 1987 12 24 42 17 0.57 PM023-11-22 0.1205 0.0021 5.8810 0.1002 0.3540 0.0021 0.0744 0.0021 1964 30 1958 33 1954 11 123 28 18 4.36 PM023-11-23 0.1695 0.0016 10.2701 0.1060 0.4395 0.0028 0.0922 0.0031 2553 16 2459 25 2348 15 301 1199 558 0.25 PM023-11-24 0.1198 0.0012 5.8463 0.0602 0.3538 0.0019 0.0757 0.0023 1954 18 1953 20 1953 11 131 63 30 2.09 PM023-11-25 0.1863 0.0017 13.1971 0.1235 0.5137 0.0028 0.0978 0.0027 2710 15 2694 25 2672 15 106 346 192 0.31 PM023-11-26 0.1701 0.0016 10.8798 0.1021 0.4638 0.0026 0.0982 0.0031 2559 15 2513 24 2456 14 113 246 125 0.46 同时，在锆石边部（变质增生边）获得207Pb/206Pb年龄为2415±16~2476±16Ma，年龄加权平均值为2444±43Ma。第二类锆石阴极发光强度相对均一，表现为灰色-灰黑色，不显环带结构，推测为变质锆石。Th含量变化较大，为4×10-6~285×10-6；U含量为28×10-6~100×10-6；Th/U值为0.06~4.36，平均2.15。该类锆石测点的Th/U值（除1个测点为0.06外）明显大于正常高级变质锆石，可能是因为在高级变质作用条件下独居石、帘石等富Th副矿物不稳定而发生分解[19]，或者高级变质作用使流体从锆石体系向外带出，而U相对于Th更易进入流体相[20]。该类锆石中间部分颜色较浅，外部颜色较深（或在锆石边部发育窄的黑色边），说明可能是在富流体条件下U、Th在锆石中的局部重新分布所致[21]。通过测年获得207Pb/206Pb年龄为1930±18~ 2024±26Ma，年龄加权平均值为1965±27Ma。第三类锆石阴极发光强度不均一，表现为灰色-灰黑色，显弱的环带结构，锆石边部发育不完整的灰白色生长加大边，Th、U含量及Th/U值分别为106×10-6~ 176 × 10-6、147 × 10-6~346 × 10-6、0.31~1.14（平均0.79），表明该类锆石为岩浆锆石。207Pb/206Pb年龄为2652±15~2710±15Ma，可能为捕获的古老锆石或残留的古老锆石的年龄信息。
5. 讨论
5.1 成岩时代与变质时代
塔里木克拉通是中国三大克拉通之一，其周缘广泛发育2.6~2.5Ga的岩浆岩[10, 12, 22-27]①，说明新太古代晚期塔里木经历了明显的岩浆作用过程。本文通过锆石U-Pb测年，获得安南坝地区花岗闪长质片麻岩上交点年龄为2555±11Ma，代表了片麻岩原岩的结晶年龄，与塔里木周缘岩浆作用时代一致。结合区域变质古侵入体的形成时代[10-12]①，表明新太古代晚期是塔里木东南缘重要的陆壳增生期。随着研究程度的深入，近年来在塔里木东北缘、东缘陆续发现2.5~2.4Ga的花岗质片麻岩[14, 24, 26-27]。刘永顺等[12]在塔里木东南缘克孜勒塔格西黑云斜长片麻岩中获得2粒锆石边部207Pb/206Pb表面年龄分别为2403±22Ma和2461±27Ma，并认为约2.4Ga的变质年龄可能代表了原岩形成后较早一期热事件的时代。上述研究说明，塔里木存在2.5~2.4Ga的岩浆-变质事件。安南坝地区花岗闪长质片麻岩中4粒锆石白色生长加大边207Pb/206Pb年龄加权平均值为2444±43Ma，该期变质年龄可能是塔里木东南缘古元古代早期构造-热事件的地质记录。已有资料显示，塔里木周缘基底普遍存在2.0~1.8Ga的变质年龄及岩浆岩[9, 14, 20, 25, 27-33]。在安南坝地区花岗闪长质片麻岩中获得了约1.96Ga的变质年龄，表明塔里木东南缘基底变质岩经历了古元古代晚期构造-热事件的叠加改造。
5.2 岩石成因
实验岩石学和地球化学研究成果表明，TTG岩石由含水的变玄武岩在角闪岩相、榴辉岩相条件下部分熔融而成[34-37]。熔融温压条件的差异导致源区残留矿物组合不同，而源区残留矿物组合控制熔体的地球化学特征[37-38]。安南坝花岗闪长质片麻岩低Yb、Y含量，高（La/Yb）N、Sr/Y值，指示残留矿物中含石榴子石。Eu正异常及Sr富集表明源区无斜长石残留。岩石中Nb、Ta含量均较低，指示岩浆源区存在金红石。Nb/Ta值为15.25~18.60，在Nb/TaNb图解上投点沿残留相为石榴角闪岩、含金红石榴辉岩的演化线分布（图 7-a）。Zr/Sm值为112.50~ 238.24，在Zr/Sm-Nb/Ta图解上样品点落在残留含金红石榴辉岩和残留无金红石榴辉岩演化线之间（图 7-b）。前人将TTG分为高压（压力大于等于1.6GPa）、中压及低压（压力小于等于0.8GPa）3个系列，其中高压系列地球化学特征表现为亏损重稀土元素（HREE）、Nb、Ta，富集Sr，指示其残留相中含有大量石榴子石、少量金红石，不含斜长石[36]。结合本文岩石地球化学特征，综合推断安南坝花岗闪长质片麻岩可能是在榴辉岩相条件下由含水的变玄武岩部分熔融形成，源区残留相主要为石榴子石、金红石（少量）及角闪石。
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图 7 安南坝地区花岗闪长质片麻岩Nb-Nb/Ta（a）和Zr/Sm-Nb/Ta（b）关系图解[38]Figure 7. Plots of Nb-Nb/Ta (a) and Zr/Sm-Nb/Ta (b) for granodioritic gness generated from sources with different compositions in Annanba area资料显示，太古宙TTG岩石由俯冲的玄武质洋壳发生部分熔融形成[34, 39-40]，或起源于加厚下地壳的部分熔融[35, 41-42]。Mg#值是基性岩浆熔融过程中是否遭受地幔混染的指示剂，典型大洋中脊玄武岩Mg#值小于60，其部分熔融形成的溶体Mg#值小于45[41, 43]。安南坝花岗闪长质片麻岩Mg#值为19~23，Cr（4.68×10-6~15.80×10-6）、Ni（10.10×10-6~23.80× 10-6）含量均较低，表明岩石形成过程中地幔贡献很小，揭示安南坝花岗闪长质片麻岩并非由俯冲的玄武质洋壳发生部分熔融而成。前人研究认为高铝系列TTG由基性下地壳熔融而成[26, 41-42]，低HREE含量的TTG也可能形成于加厚下地壳的部分熔融[44]，且加厚下地壳部分熔融形成的溶体一般富K[45-46]，并会保留古老地壳的年龄信息[46-47]。本文研究的岩石高Al2O（3＞15%）、低HREE（0.93×10-6~ 1.98×10-6），具有高铝TTG和低重稀土元素系列TTG的地球化学特征[48]，K2O含量（2.44%~3.01%）明显高于太古宙TTG岩石K2O的平均含量（1.84%，620件样品）[3]，并获得了约2.7Ga古老岩浆锆石的年龄信息，因而综合判断，安南坝花岗闪长质片麻岩可能是在榴辉岩相条件下，由加厚下地壳含水变玄武岩部分熔融形成的。
6. 结论
（1）塔里木东南缘安南坝地区花岗闪长质片麻岩SiO2、Na2O、Al2O3含量较高，Fe2O3、FeO、MgO含量均较低，Na2O/K2O值大于1；富集轻稀土元素和大离子亲石元素Rb、Ba、Sr，亏损重稀土元素及高场强元素Nb、Ta，与太古宙典型TTG的地球化学特征一致。
（2）地球化学特征显示，花岗闪长质片麻岩源区残留相主要为石榴子石、金红石（少量）及角闪石，可能是在榴辉岩相条件下，由加厚下地壳含水变玄武岩部分熔融形成的。
（3）塔里木东南缘安南坝地区花岗闪长质片麻岩形成时代为2555±11Ma，显示新太古代晚期是塔里木东南缘重要的陆壳增生期。通过测年，本次还获得约2.44Ga和约1.96Ga两期变质年龄，表明塔里木东南缘基底经历了古元古代早期、晚期构造-热事件的叠加改造。
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图 1 塔里木盆地周缘前寒武纪变质岩分布图（a）[13]及研究区地质图（b）①
1—米兰岩群片麻岩段；2—米兰岩群大理岩段；3—斜长角闪片麻岩；4—英云闪长质片麻岩；5—花岗闪长质片麻岩；6—斜长花岗质片麻岩；7—麻粒岩；8—上更新统冲洪积物；9—中更新统冰水堆积物；10—二长花岗岩脉；11—变辉长岩脉；12—变辉绿岩脉；13—碳酸岩脉；14—石英脉；15—断层；16—遥感解译断层；17—研究区；18—左行走滑断裂；19—采样位置
Figure 1. Distribution of Precambrian metamorphic rocks around Tarim basin (a) and geological map of the study area (b)
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图 2 安南坝地区花岗闪长质片麻岩野外露头（a、b）及镜下显微照片（c、d）
Qtz—石英；Pl—斜长石；Per—条纹长石；Hbl—角闪石；Bt—黑云母
Figure 2. The outcrops（a,b）and minerals assemblage（c,d）of granodioritic gneiss in Annanba area
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图 3 安南坝地区花岗闪长质片麻岩K-Na-Ca（a）和An-Ab-Or图解（b）
Figure 3. Diagrams of K-Na-Ca (a) and An-Ab-Or (b) of granodioritic gneiss in Annanba area
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图 4 安南坝地区花岗闪长质片麻岩稀土元素球粒陨石标准化配分图（a）和微量元素原始地幔标准化蛛网图（b）[18]
Figure 4. Chondrite-normalized REE patterns(a) and primitive mantle normalized spidergram(b) for granodioritic gneiss in Annanba area
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图 5 安南坝地区花岗闪长质片麻岩中代表性锆石阴极发光（CL）图像及年龄值(Ma)
Figure 5. Representative zircon CL images and ages of granodioritic gneiss in Annanba area
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图 6 安南坝地区花岗闪长质片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和图
Figure 6. LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams of granodioritic gneiss in Annanba area
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图 7 安南坝地区花岗闪长质片麻岩Nb-Nb/Ta（a）和Zr/Sm-Nb/Ta（b）关系图解[38]
Figure 7. Plots of Nb-Nb/Ta (a) and Zr/Sm-Nb/Ta (b) for granodioritic gness generated from sources with different compositions in Annanba area
表 1 安南坝地区花岗闪长质片麻岩主量、微量和稀土元素含量分析结果
Table 1 Major elements, trace elements and REE compositions of granodioritic gneiss in Annanba area
元素 PM023-11-1 PM023-11-2 PM023-11-3 PM023-11-4 PM023-11-5 PM023-11-6 SiO2 73.08 70.92 71.27 72.13 72.45 70.77 TiO2 0.19 0.19 0.26 0.23 0.18 0.27 Al2O3 15.28 16.29 15.93 15.34 15.36 16.48 Fe2O3 0.32 0.23 0.34 0.26 0.29 0.36 FeO 0.88 0.76 0.94 1.11 1.02 0.95 MnO 0.03 0.03 0.04 0.03 0.04 0.04 MgO 0.53 0.44 0.59 0.41 0.39 0.48 CaO 3.25 3.47 3.89 3.15 3.05 3.96 Na2O 3.78 4.15 3.56 3.85 4.13 3.68 K2O 2.44 3.01 2.88 2.92 2.65 2.72 P2O5 0.04 0.06 0.07 0.03 0.04 0.05 Mg# 25 26 27 19 19 23 TFeO+MgO 1.70 1.41 1.84 1.75 1.67 1.75 TFeO/MgO 2.20 2.19 2.11 3.27 3.28 2.65 OR 14.46 17.88 17.07 17.37 15.74 16.13 Ab 32.00 35.23 30.16 32.72 35.05 31.18 An 15.93 16.95 18.94 15.55 14.97 19.41 Cu 7.26 9.91 15.00 15.00 9.99 10.40 Pb 12.70 13.50 15.30 13.40 17.20 12.40 Zn 12.70 14.00 17.40 16.00 12.60 20.20 Cr 4.68 10.60 15.80 9.36 5.70 17.70 Ni 10.10 11.80 23.80 11.20 10.90 12.40 Co 2.21 3.16 4.00 4.08 2.84 3.67 Li 4.14 5.10 5.16 5.50 4.27 5.44 Rb 59.40 72.90 62.00 64.80 104.00 52.90 Cs 0.17 0.16 0.20 0.18 0.20 0.17 Sr 454.00 603.00 498.00 578.00 574.00 591.00 Ba 3730.00 4130.00 3300.00 2360.00 4730.00 2000.00 V 27.40 22.10 20.00 18.10 22.20 29.80 Sc 0.84 1.27 1.36 3.02 1.36 2.74 Nb 1.80 1.22 2.36 1.86 1.64 3.61 Ta 0.10 0.08 0.15 0.10 0.10 0.23 Zr 94.90 162.00 154.00 117.00 129.00 136.00 Hf 2.36 4.03 3.94 2.97 3.22 3.48 Be 0.44 0.44 0.51 0.84 0.34 0.81 Ga 13.50 15.40 14.60 15.20 13.50 16.90 Ge 0.59 0.59 0.61 0.68 0.49 0.67 U 0.12 0.20 0.15 0.16 0.14 0.17 Th 0.68 0.46 1.07 1.26 0.73 1.52 La 7.51 13.70 12.90 18.40 12.50 20.50 Ce 12.80 20.60 23.00 28.40 18.50 31.30 Pr 1.28 1.80 2.31 2.68 1.77 3.10 Nd 4.11 5.31 7.98 8.63 5.33 9.37 Sm 0.60 0.68 1.28 1.04 0.81 1.18 Eu 1.69 2.02 1.70 1.44 2.20 1.32 Gd 0.35 0.44 0.86 0.75 0.54 0.81 Tb 0.04 0.04 0.09 0.06 0.05 0.08 Dy 0.22 0.20 0.46 0.36 0.27 0.38 Ho 0.04 0.04 0.09 0.07 0.05 0.08 Er 0.09 0.11 0.23 0.16 0.14 0.19 Tm 0.01 0.02 0.03 0.02 0.02 0.03 Yb 0.06 0.10 0.20 0.14 0.11 0.16 Lu 0.01 0.02 0.03 0.03 0.02 0.02 Y 0.95 1.28 2.42 1.84 1.60 2.09 I REE 28.82 45.07 51.15 62.19 42.31 68.51 LREE 27.99 44.11 49.17 60.59 41.11 66.77 HREE 0.83 0.96 1.98 1.60 1.20 1.74 LREE/HREE 33.88 45.94 24.79 37.84 34.40 38.37 5Eu 2.00 2.07 2.16 1.57 1.75 1.65 (La/Yb)N 89.78 98.27 46.26 94.27 81.51 91.90 注：主量元素含量单位为%， 微量和稀土元素为 10-6 
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表 2 安南坝地区花岗闪长质片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析结果
Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotopic analyses of granodioritic gneiss in Annanba area
测点 同位素比值 同位素年龄/Ma 含量/10-6 Th/U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ Th U Pb PM023-11-1 0.1683 0.0016 10.0358 0.0998 0.4326 0.0026 0.0903 0.0023 2541 16 2438 24 2317 14 118 626 283 0.19 PM023-11-2 0.1591 0.0015 10.1096 0.1017 0.4610 0.0029 0.0946 0.0023 2446 16 2445 25 2444 15 42 112 55 0.38 PM023-11-3 0.1682 0.0015 9.4388 0.1091 0.4069 0.0031 0.1047 0.0024 2540 15 2382 28 2201 17 100 411 178 0.24 PM023-11-4 0.1199 0.0016 5.7984 0.0810 0.3509 0.0019 0.0720 0.0019 1954 24 1946 27 1939 11 86 48 22 1.77 PM023-11-5 0.1840 0.0017 13.0217 0.1237 0.5133 0.0029 0.1040 0.0030 2689 16 2681 25 2671 15 167 147 93 1.14 PM023-11-6 0.1213 0.0012 6.0037 0.0594 0.3588 0.0020 0.0775 0.0022 1976 17 1976 20 1977 11 285 100 54 2.86 PM023-11-7 0.1677 0.0017 7.9832 0.0751 0.3453 0.0027 0.0876 0.0023 2535 17 2229 21 1912 15 325 777 296 0.42 PM023-11-8 0.1799 0.0016 12.6149 0.1215 0.5085 0.0030 0.1151 0.0029 2652 15 2651 26 2650 15 108 172 100 0.63 PM023-11-9 0.1693 0.0017 10.7860 0.1508 0.4619 0.0037 0.1151 0.0037 2551 17 2505 35 2448 20 186 544 273 0.34 PM023-11-10 0.1708 0.0019 9.9371 0.1049 0.4219 0.0025 0.1436 0.0050 2566 18 2429 26 2269 13 153 239 122 0.64 PM023-11-11 0.1562 0.0015 9.7528 0.0993 0.4528 0.0028 0.1050 0.0036 2415 16 2412 25 2408 15 77 83 45 0.93 PM023-11-12 0.1619 0.0015 10.4379 0.1030 0.4675 0.0029 0.1194 0.0038 2476 16 2474 24 2473 16 356 635 336 0.56 PM023-11-13 0.1182 0.0012 5.7229 0.0568 0.3510 0.0019 0.0896 0.0026 1930 18 1935 19 1940 11 4 70 24 0.06 PM023-11-14 0.1578 0.0019 9.7258 0.1717 0.4471 0.0042 0.1161 0.0033 2432 20 2409 43 2382 22 55 157 76 0.35 PM023-11-15 0.1685 0.0016 10.8858 0.1031 0.4686 0.0025 0.1096 0.0032 2543 16 2513 24 2478 13 108 156 84 0.69 PM023-11-16 0.1836 0.0017 12.9045 0.1219 0.5098 0.0028 0.1109 0.0037 2685 15 2673 25 2656 14 176 161 101 1.09 PM023-11-17 0.1246 0.0018 6.1298 0.0719 0.3567 0.0024 0.0748 0.0028 2024 26 1995 23 1967 13 228 69 39 3.31 PM023-11-18 0.1672 0.0020 7.7825 0.0882 0.3376 0.0019 0.1134 0.0055 2530 20 2206 25 1875 10 111 322 121 0.34 PM023-11-19 0.1686 0.0016 9.9592 0.1088 0.4285 0.0027 0.0962 0.0034 2544 16 2431 27 2299 14 124 127 66 0.97 PM023-11-20 0.1666 0.0016 8.7980 0.1141 0.3831 0.0034 0.0909 0.0029 2523 16 2317 30 2091 19 138 574 233 0.24 PM023-11-21 0.1228 0.0020 6.1097 0.1011 0.3610 0.0021 0.0962 0.0031 1997 28 1992 33 1987 12 24 42 17 0.57 PM023-11-22 0.1205 0.0021 5.8810 0.1002 0.3540 0.0021 0.0744 0.0021 1964 30 1958 33 1954 11 123 28 18 4.36 PM023-11-23 0.1695 0.0016 10.2701 0.1060 0.4395 0.0028 0.0922 0.0031 2553 16 2459 25 2348 15 301 1199 558 0.25 PM023-11-24 0.1198 0.0012 5.8463 0.0602 0.3538 0.0019 0.0757 0.0023 1954 18 1953 20 1953 11 131 63 30 2.09 PM023-11-25 0.1863 0.0017 13.1971 0.1235 0.5137 0.0028 0.0978 0.0027 2710 15 2694 25 2672 15 106 346 192 0.31 PM023-11-26 0.1701 0.0016 10.8798 0.1021 0.4638 0.0026 0.0982 0.0031 2559 15 2513 24 2456 14 113 246 125 0.46
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