地质通报  2019, Vol. 38 Issue (5): 834-844  
0

引用本文 [复制中英文]

辜平阳, 徐学义, 何世平, 赵惠博, 庄玉军, 陈锐明, 查方勇, 郭亚鹏. 塔里木东南缘安南坝地区约2.5Ga花岗闪长质片麻岩的发现及岩石成因[J]. 地质通报, 2019, 38(5): 834-844.
[复制中文]
Gu P Y, Xu X Y, He S P, Zhao H B, Zhuang Y J, Chen R M, Zha F Y, Guo Y P. Ca. 2.5Ga granodioritic gneiss in Annanba area of southeastern Tarim and its petrogenesis[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(5): 834-844.
[复制英文]

基金项目

陕西自然科学基金项目《青海阿尔金东段新太古代米兰岩群中麻粒岩成因及变质作用过程研究》(编号:2017JM4001)、《新疆克拉玛依岩浆混合岩体中长石矿物微区精细结构特征研究》(编号:2017JM4031)、国家自然科学基金项目《青藏高原羌塘地区地壳早期物质探索研究》(批准号:41002063)和中国地质调查局项目《青海阿尔金1:5万打柴沟等6幅区调》(编号:1212011121193)、《新疆1:5万喀伊车山口等3幅高山峡谷区填图试点》(编号:12120114042701)、《商丹—大柴旦地区区域地质调查》(编号:DD20190069)

作者简介

辜平阳(1982-), 男, 博士, 从事构造地质学、地球化学研究。E-mail:pingyang-322@163.com

文章历史

收稿日期: 2018-05-09
修订日期: 2018-06-15
塔里木东南缘安南坝地区约2.5Ga花岗闪长质片麻岩的发现及岩石成因
辜平阳1 , 徐学义2 , 何世平1 , 赵惠博1 , 庄玉军1 , 陈锐明1 , 查方勇3 , 郭亚鹏1     
1. 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, 陕西 西安 710054;
2. 中国地质调查局, 北京 100037;
3. 长安大学地球科学与资源学院/西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室, 陕西 西安 710054
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。
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    
Ca. 2.5Ga granodioritic gneiss in Annanba area of southeastern Tarim and its petrogenesis
GU Pingyang1, XU Xueyi2, HE Shiping1, ZHAO Huibo1, ZHUANG Yujun1, CHEN Runming1, ZHA Fangyong3, GUO Yapeng1     
1. Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits, MNR, Xi'an Geological Survey Center, CGS, Xi'an 710054, Shaanxi, China;
2. China Geological Survey, Beijing 100037, China;
3. Key Laboratory of Western China's Mineral Resources and Geological Engineering, Ministry of Education, Earth Science & Resources College of Chang'an University, Xi'an 710054, Shaanxi, China
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.
Key words: Archean    granodioritic gneiss    geochemistry    LA-ICP-MS zircon U-Pb dating    Annanba area    

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]。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。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]。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],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。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]。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

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) Fig.1 Distribution of Precambrian metamorphic rocks around Tarim basin (a) and geological map of the study area (b) 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
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。

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) Fig.2 The outcrops(a,b)and minerals assemblage(c,d)of granodioritic gneiss in Annanba area Qtz—石英;Pl—斜长石;Per—条纹长石;Hbl—角闪石;Bt—黑云母
3 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]

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) Fig.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

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)。

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] Fig.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) Fig.5 Representative zircon CL images and ages of granodioritic gneiss in Annanba area
4.2 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。

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 Fig.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

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],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],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。

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] Fig.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。

参考文献
[1]
Jahn B M, Glikson A Y, Peucat J J, et al. REE geochemistry and isotopic data of Archaean silica volcanics and granitoids from the Pilbara Block, Western Australia:Implications for the early crustal evolution[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1981, 45: 1633-1652. DOI:10.1016/S0016-7037(81)80002-6
[2]
Moyen J F, Martin H. Forty years of TTG research[J]. Lithos, 2012, 148: 312-336. DOI:10.1016/j.lithos.2012.06.010
[3]
张旗, 翟明国. 太古宙TTG岩石是什么含义?[J]. 岩石学报, 2012, 28(11): 3446-3456.
[4]
万渝生, 董春艳, 任鹏, 等. 华北克拉通太古宙TTG岩石的时空分布、组成特征及形成演化:综述[J]. 岩石学报, 2017, 33(5): 1405-1419.
[5]
何登发, 李德生. 塔里木盆地构造演化与油气聚集[M]. 北京: 地质出版社, 1996: 1-6.
[6]
贾承造. 中国塔里木盆地构造特征与油气[M]. 北京: 地质出版社, 1997: 29-92.
[7]
张建新, 李怀坤, 孟繁聪, 等. 塔里木盆地东南缘(阿尔金山)"变质基底"记录的多期构造热事件:锆石U-Pb年代学的制约[J]. 岩石学报, 2011, 27(1): 23-46.
[8]
刘永顺, 于海峰, 辛后田, 等. 阿尔金山地区构造单元划分和前寒武纪重要地质事件[J]. 地质通报, 2009, 28(10): 1430-1438. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2009.10.009
[9]
辛后田, 赵凤清, 罗照华, 等. 塔里木盆地东南缘阿克塔什塔格地区古元古代精细年代格架的建立及其地质意义[J]. 地质学报, 2011, 85(12): 1977-1993.
[10]
辛后田, 刘永顺, 罗照华, 等. 塔里木盆地东南缘阿克塔什塔格地区新太古代陆壳增生:米兰岩群和TTG片麻岩的地球化学及年代学约束[J]. 地学前缘, 2013, 20(1): 240-259.
[11]
陆松年, 袁桂邦. 阿尔金山阿克塔什塔格早前寒武纪岩浆活动的年代学证据[J]. 地质学报, 2003, 77(1): 61-68. DOI:10.3321/j.issn:0001-5717.2003.01.008
[12]
刘永顺, 辛后田, 周世军, 等. 阿尔金山东段拉配泉地区前寒武纪及古生代构造构造演化[M]. 北京: 地质出版社, 2010: 84-87.
[13]
Lu S N, Li H K, Zhang C L, et al. Geological and geochronological evidence for the Precambrian evolution of the Tarim Craton and surrounding continental fragments[J]. Precambrian Research, 2008, 160(1/2): 94-107.
[14]
校培喜, 高晓峰, 胡云绪, 等. 阿尔金-东昆仑西段成矿带地质背景研究[M]. 北京: 地质出版社, 2014: 48-51.
[15]
Gao S, Liu Xiaoming, Yuan Honglin, et al. Analysis of forty-two major and trace elements of USGS and NIST SRM Glasses by LAICPMS[J]. Geostand Newsl, 2002, 22: 181-195.
[16]
Anderson T. Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report 204Pb[J]. Chemical Geology, 2002, 192: 59-79. DOI:10.1016/S0009-2541(02)00195-X
[17]
Ludwig K R. 3.0-A geochronologycal toolkit for Micro-soft Excel[J]. Berkeley Geo chronology Certer, Special Publication, 2003(4): 1-70.
[18]
Sun S S, McDonough W F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and process[C]//Sauders A D, Norry M J. Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society Special Publication, 1989, 42: 3l3-345.
[19]
万渝生, 刘敦一, 董春艳, 等. 高级变质作用对锆石U-Pb同位素体系的影响:胶东栖霞地区变质闪长岩锆石定年[J]. 地学前缘, 2011, 18(2): 17-25.
[20]
朱文斌, 葛荣峰, 吴海林. 北阿尔金地区古元古代ca.2.0Ga岩浆-变质事件[J]. 岩石学报, 2018, 34(4): 1175-1190.
[21]
Ma M Z, Wan Y S, Santosh M, et al. Decoding multiple tectonothermal events in zircons from single rock samples:SHRIMP zircon U-Pb data from the Late Neoarchean rocks of Daqingshan, North China Craton[J]. Gondwana Research, 2012, 22(3/4): 810-827.
[22]
胡霭琴, 韦刚健. 塔里木盆地北缘新太古代辛格尔灰色片麻岩形成时代问题[J]. 地质学报, 2006, 80(1): 126-134. DOI:10.3321/j.issn:0001-5717.2006.01.014
[23]
邓兴梁, 舒良树, 朱文斌, 等. 新疆兴地断裂带前寒武纪构造-岩浆-变形作用特征及其年龄[J]. 岩石学报, 2008, 24(12): 2800-2808.
[24]
Long X P, Yuan C, Sun M, et al. Archean crustal evolution of the northern Tarim Craton, NW China:zircon U-Pb and Hf isotopic constrains[J]. Precambrian Research, 2010, 180(3/4): 272-284.
[25]
Zhang C L, Li H K, Santosh M, et al. Precambrian evolution and cratonization of the Tarim Block, NW China:Petrology, geochemistry, Nd-isotopes and U-Pb zircon geochronology from Archaean gabbro-TTG-potassic granite suite and Paleoproterozoic metamorphic belt[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2012, 47: 5-20. DOI:10.1016/j.jseaes.2011.05.018
[26]
Zhang J X, Gong J H, Yu S Y, et al. Neoarchean-Paleoproterozoic multiple tectonothermal events in the western Alxa block, North China Craton and their geological implication:Evidence from zircom U-Pb ages and Hf isotopic composition[J]. Precambrian Research, 2013, 235: 36-45. DOI:10.1016/j.precamres.2013.05.002
[27]
赵燕, 第五春荣, 孙勇, 等. 甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石的锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义[J]. 岩石学报, 2013, 29(5): 1698-1712.
[28]
Shu L S, Deng X L, Zhu W B, et al. Precambrian tectonic evolution of the Tarim Block, NW China:New geochronological insights from the Quruqtagh domain[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2011, 42(5): 774-790. DOI:10.1016/j.jseaes.2010.08.018
[29]
郭召杰, 张志诚, 刘树文, 等. 塔里木克拉通早前寒武纪基底层序与组合:颗粒锆石U-Pb年龄新证据[J]. 岩石学报, 2003, 5(3): 537-542.
[30]
董昕, 张泽明, 唐伟. 塔里木克拉通北缘的前寒武纪构造热事件——新疆库尔勒铁门关高级变质岩的锆石U-Pb年代学限定[J]. 岩石学报, 2011, 27(1): 47-58.
[31]
吴海林, 朱文斌, 舒良树, 等. Columbia超大陆聚合事件在塔里木克拉通北缘的记录[J]. 高校地质学报, 2012, 18(4): 686-700. DOI:10.3969/j.issn.1006-7493.2012.04.009
[32]
Lei R X, Wu C Z, Chi G X, et al. Petrogenesis of the Paleoproterozoic Xishankou pluton, northern Tarim block, northwest China:implications for assembly of the supercontinent Columbia[J]. International Geology Review, 2012, 54(15): 1829-1842. DOI:10.1080/00206814.2012.678045
[33]
辛后田, 罗照华, 刘永顺, 等. 塔里木东南缘阿克塔什塔格地区古元古代壳源碳酸岩的特征及其地质意义[J]. 地学前缘, 2012, 19(6): 167-178.
[34]
Foley S, Tiepolo M, Vannucci R. Growth of early continental crust controlled by melting of amphibolites in subduction zones[J]. Nature, 2002, 417(6891): 837-840. DOI:10.1038/nature00799
[35]
Condie K C. TTGs and adakites:Are they both slab melts?[J]. Lithos, 2005, 80(1/4): 33-44.
[36]
Moyen J F. The composite Archaean grey gneisses:Petrological significance and evidence for a non-uniqu tectonic setting for Archaean crustal growth[J]. Lithos, 2011, 123(1/4): 21-36.
[37]
Moyen J F, Martin H. Forty years of TTG research[J]. Lithos, 2012, 148: 312-336. DOI:10.1016/j.lithos.2012.06.010
[38]
Hoffmann J E, Munker C, Naeraa T, et al. Mechanisms of Archean crust formation inferred from high-precision HFSE systematics in TTGs[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2011, 75(15): 4157-4178. DOI:10.1016/j.gca.2011.04.027
[39]
Martin H, Moyen J F. Secular changes in tonalite-trondhjemitegranodiorite composition as markers of the progressive cooling of Earth[J]. Geology, 2002, 30(4): 319-322. DOI:10.1130/0091-7613(2002)030<0319:SCITTG>2.0.CO;2
[40]
Martin H, Smithies R H, Rapp R, et al. An overview of adakite, tonalite-trondhjemite-granodiorite(TTG), and sanukitoid:Relationships and some implications for crustal evolution[J]. Lithos, 2005, 79(1/2): 1-24.
[41]
Smithies R H. The Archaean tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG)series is not an analogue of Cenozoic adakite[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2000, 182(1): 115-125.
[42]
Whalen J B, Percival J A, Mcnicoll V J, et al. A mainly crustal origin for tonalitic granitoid rocks, superior province, Canada:Implications for Late Archean tectonomagmatic processes[J]. Journal of Petrology, 2002, 43(8): 1551-1570. DOI:10.1093/petrology/43.8.1551
[43]
Rapp R P, Shimizu N, Norman M D, et al. Reaction between slab-derived melts and peridotite in the mantle wedge:Experimental constraints at 3.8GPa[J]. Chemical Geology, 1999, 160: 335-356. DOI:10.1016/S0009-2541(99)00106-0
[44]
Tang J, Zheng Y F, Wu Y B, et al. Geochronology and geochemistry of metamorphic rocks in the Jiaobei terrane:Constraints on its tectonic affinity in the Sulu orogen[J]. Precambrian Research, 2007, 152(1/2): 48-82.
[45]
Martin H. Petrogenesis of Archaean teondhjemimes, tonalities and geanodiorites from Eeastern Finland:Major and trace element Geochemistry[J]. Journal of Petrology, 1987, 28: 921-953. DOI:10.1093/petrology/28.5.921
[46]
Gao S, Rudnick R L, Yuan H L, et al. Recycling lower continental crust in the North China Craton[J]. Nature, 2004, 432(7019): 892-897. DOI:10.1038/nature03162
[47]
Jiang N, Liu Y S, Zhou W G, et al. Derivation of Mesozoic adakitic magmas from ancient lower crust in the North China Craton[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2007, 71(10): 2591-2608. DOI:10.1016/j.gca.2007.02.018
[48]
Halla J, Hunen J V, Heilimo E, et al. Geochemical and numerical constraints on Neoarchean plate tectonics[J]. Precambrian Research, 2009, 174(1/2): 155-162.
辜平阳,董增产,陈锐明,等. 青海阿尔金 1∶5万打柴沟等 6幅区域地质调查报告. 2015.