东天山觉罗塔格造山带土古土布拉克岩组构造环境探讨

张　超，帕拉提·阿布都卡迪尔，郭华春，樊　奇，刘男卿

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830046；2.新疆财经大学，新疆乌鲁木齐830012；3.新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆乌鲁木齐830000）

东天山觉罗塔格造山带土古土布拉克岩组构造环境探讨

张超*1，帕拉提·阿布都卡迪尔1.2，郭华春3，樊奇1，刘男卿1

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830046；2.新疆财经大学，新疆乌鲁木齐830012；3.新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆乌鲁木齐830000）

土古土布拉克岩组是觉罗塔格造山带一个重要的构造单元分组，土古土布拉克岩组的研究对觉罗塔格造山带构造格局的厘定具有较强的佐证作用。通过地球化学方面的测试分析可知样品微量元素显示大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、Th和轻稀土La、Ce等明显富集，高场强元素Nb、Ta、P、Ti相对亏损，岩浆成分变化主要受结晶分离作用的影响，源区可能是亏损地幔，是在岛弧环境下形成的。

东天山；觉罗塔格；土古土布拉克岩组；岛弧环境

1　概述

土古土布拉克岩组位于中亚造山带中的东天山觉罗塔格造山带，此造山带是塔里木板块和古亚洲洋碰撞对接的关键部位。关于东天山觉罗塔格造山带的古生代构造格局，前人在该地段做了大量的科学研究，并且提出了各自的观点：肖序常等（1992）认为觉罗塔格构造带属于晚古生代拉张环境；马瑞士等（1993）认为觉罗塔格构造带中的雅满苏组为塔里木板块北缘活动陆缘弧，与博格达岛弧相对应，期间是康古尔弧间盆地，俯冲带为卡拉麦里蛇绿岩带；何国琦等（1994）认为觉罗塔格构造带为岩浆型被动大陆边缘；周济元等（1994，2001）提出康古儿断裂为塔里木板块和准格尔板块的缝合带，在古生代发生双向俯冲，南北两侧分别形成觉罗塔格增生岛弧带和大南湖—头苏泉岛弧；陈富文（2003）认为觉罗塔格造山带应为拉张型构造/岩浆岩带；侯广顺（2006）认为觉罗塔格构造带中康古尔断裂两侧发育2个石炭纪的岛弧带，且康古尔塔格断裂为俯冲—缝合带，并且在石炭纪向两侧发生双向俯冲。总结前人的研究成果，可针对该带的大地构造认识分为3类：裂谷裂陷槽等拉张环境、俯冲带环境，被动陆缘环境。土古土布拉克岩组位于觉罗塔格造山带的第三个构造单元：阿齐克—雅满苏带，出露地层主要为下石炭统雅满苏组和上石炭统土古土布拉克组。雅满苏组分布在阿齐克—雅满苏带北部，主要由玄武岩、安山岩、英安岩、石英角斑岩、流纹岩、火山碎屑岩、岩屑砂岩、粉砂岩类等组成，其火山岩以钙碱性系列为主，土古土布拉克组主要分布于阿其克库都克断裂南北两侧，近东西展布，通过对土古土布拉克岩组的地球化学研究及构造环境的探讨，从而丰富该岩组的研究资料，进而为觉罗塔格造山带构造格局的厘定提供强有力的证据。

2　区域地质

本次研究的土古土布拉克组为阿其克库都克大断裂以北部分，通过对土古土布拉克岩组的剖面组合特征研究，土古土布拉克岩组主体岩性分上下2段，下段为凝灰岩夹灰岩、砾岩，含海相蜓类化石，海相火山碎屑岩堆积，其间未见火山喷发中心，火山碎屑为异地火山喷发降落相产物，凝灰岩与沉积岩为互层，该火山岩堆积盆地总体呈现2类岩性，凝灰岩和灰岩及灰岩质砾岩，未见含陆源碎屑岩沉积，灰岩中含海相蜓超科化石，为海相火山弧间或弧前火山堆积盆地；上段为一套火山岩堆积，未见沉积夹层，火山岩岩石组合以溢流相安山岩、玄武岩为主，夹有爆发相凝灰岩、火山角砾岩、集块岩及潜火山岩。

3　岩石化学及岩石地球化学特征

3.1岩石化学特征

通过对土古土布拉克岩组火山岩岩石化学成分分析，岩石化学成分整体看SiO244.98%～53.24%，Na2O2.97%～3.5%，K2O0.70%～1.08%，将 SiO2、Na2O＋K2O，通过TAS投图[Bae等(1986)、IUGS (1989)]分析可知，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77号样投到S2区，为玄武质粗面安山岩，ⅩⅩⅤ-80号样投到B区为玄武岩，它的SiO244.98%，TiO21.62%，TFeO10.14%，MgO6.39%，CaO8.73%，K2O0.7%，表现出玄武岩的地球化学特征，判断该样品为玄武岩。利用Irvine等(1971)的硅碱图来判别，3个样均投到A与S分界处靠A区一方，岩石略偏碱性，为碱性系列。利用里特曼组合指数(σ)和K2O、Na2O相对含量来划分岩石类型，土古土布拉克组火山岩ⅩⅩⅤ-80件样品Na2O＞K2O，里特曼组合指数ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77号的σ＜4为太平洋型，ⅩⅩⅤ-80号样σ为5～7为弱大西洋型(亚钙钠型)。利用岩石中SiO2、K2O、Na2O含量进行分析，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77号样投到正常区，ⅩⅩⅤ-80号样投到钠质区靠近正常区一侧。根据LeBas(1986)的划分方法，ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77号样Na2O＞K2O，而Na2O－2＞K2O为正常型，ⅩⅩⅤ-80号样Na2O－2＞K2O为钠质类型。综上所述，土古土布拉克组火山岩ⅩⅩⅤ-76、ⅩⅩⅤ-77号样为正常类型，ⅩⅩⅤ-80号样为钠质类型。

3.2微量元素特征（表1）

表1　土古土布拉克组火山岩微量成分(氧化物10-2，其他为10-6)

通过对微量元素丰度表分析可知，与Condie(1989)研究的不同构造环境安山岩的微量元素特征对比，Th的值域为（3～5.3）×10-6，1、3号样Th为3×10-6，为岛弧安山岩，2号样Th为5.3×10-6，为大陆边缘弧安山岩，La（5.95～32.09）×10-6为岛弧安山岩；La/Yb为13.3、2.8、5.12，2号样为岛弧安山岩，1、3号样为安第斯安山岩；Zr/Y为8.6、2.8、6.5，1号样为大陆边缘弧安山岩，2号样为原始弧安山岩，3号样为岛弧安山岩；Ti/Zr为34、84、59，1号样为安第斯安山岩，2、3号样为原始弧安山岩。

将3件样品经N-MORB标准化后做图（图1），Sr、K、Rb、Ba、Th富集，尤其富集Rb和Th，Nb、Zr、Ti亏损，图式与岛弧玄武岩图式一致，显示岛弧玄武岩特征。

图1　岩石N-MORB标准化微量元素蛛网图

经由微量元素丰度表分析可知2、3号样为原始弧安山岩，故将2、3号样品经原始地幔(Wood，1979)标准化的比值蛛网图做图，结果显示2号样Rb、Ba、Th、K、Sr富集，Nb、La、Ce、P、Zr、Ti、Y、Yb亏损，与岛弧玄武岩图式相同；3号样Rb-Sm富集，Sr、Ti、Y、Yb亏损，Nb相对亏损，图式与大陆拉斑玄武岩图式相似。

3.3稀土元素特征

土古土布拉克组3件样品的稀土元素成分见表2。由图表分析可知稀土总量区间为∑REE64.42～ 183.82，2号样的稀土总量最低64.42×10-6,3号样133.63×10-6，1号样183.82×10-6，稀土总量具中等偏高，同时稀土总量的高低与SiO2的高低未成正比。3号样SiO2低于2号样，然而2号样的∑REE却低于3号样。L/H为1.2～3.7，LaN/YbN为1.8～8.8，CeN/YbN为1.6～ 6.8，都显示出为轻稀土富集，重稀土亏损，分配图式为右倾式，δCe为0.91～0.95，为小的负异常，基本为平坦型，δEu0.84～1.3，为基本平坦型，Eu/Sm为0.26～ 0.43，岩浆分异程度不高，为幔源岩浆。

表2　土古土布拉克组火山岩稀土元素成分(10-6)

稀土元素丰度经球粒陨石标准化(Leedy)后做稀土配分型式图(图2)，分配形式均为右倾式，轻稀土富集，重稀土亏损，轻稀土分馏好，重稀土分馏差。1、3号样具岛弧钙碱性岩系稀土分配特征，2号样具岛弧拉斑玄武岩特征，分配形式平坦，又与过渡型洋中脊玄武岩的分配形式一致。根据岩石化学特征，2号样TiO20.67%、Al2O317.97%、TFe9.39%、MgO4.05%、K2O1.67%，为低TiO2、MgO，高Al2O3、K2O，是典型的消减带火山岩。

图2　土古土布拉克组火山岩稀土元素球粒陨石标准化分布曲线1.XXV-76；2.XXV-77；3.XXV-80

综上所述，土古土布拉克组火山岩的稀土元素丰度、稀土参数特征、稀土分配形式均显示出火山弧火山岩特征

4　构造环境分析

根据Pearce(1977)的研究的FeO※-MgO-Al2O3图解，将3件样品投入图中(图3)，1、2号样投在3区为造山带(消减带)，3号样投在1区为洋中脊及洋底，靠近造山带一侧，总体显示造山带特征。

图3　土古土布拉克组火山岩FeO*-MgO-Al2O3图解

根据Mullen(1983)研究的TiO2-10MnO-10P2O5图解，将3件样品投入图中(图4)，1、2号样投在CAB区为钙碱性玄武岩，3号样投到IAT区为岛弧拉斑玄武岩，3点均靠近IAT与CAB分界线处，显示为IAT与CAB过渡类型。

利用Pearce(1973)的不同构造玄武岩Ti-Zr-Sr判别图，将样品中Ti、Zr、Sr投入图5中，2件样品投到C区为钙碱性玄武岩，1件样品投到A和C交界处，为岛弧拉斑玄武岩与钙碱性玄武岩过渡，总体显示岛弧火山岩特征。

图4　土古土布拉克组火山岩TiO2-10MnO-10P2O5图解(E.D. Mullen,1983)

图5　不同构造玄武岩的Ti/100-Zr-Sr/2判别(Pearce,1973)

综上所述，土古土布拉克组火山岩构造环境具火山弧特征，大多显示岛弧环境，少部分显示活动陆缘环境。结合稀土、微量元素特征，土古土布拉克组火山岩显示岛弧构造环境。

5　结论

（1）从陆壳岩石组合特点研究，显示岩石组合为玄武岩—安山岩及少量流纹岩，岩性以安山岩为主，由下向上岩浆成分呈中基性向酸性的规律变化，喷发方式符合夏威夷溢流式喷发向普宁尼式强烈的爆发式喷发演化的特点。

（2）从岩石化学和地球化学特征研究表明，岩石为碱性系列，岩石类型为正常类型，稀土元素Nb显示，其含量高低与SiO2之间无明显相关性，证明研究区岩浆的形成不是混染和混合作用产生的，稀土配分型式较平坦，具有较低的总稀土丰度，轻稀土明显富集，从而判断岩浆成分变化主要受结晶分离作用的影响。

（3）研究显示土古土布拉克组样品微量元素显示大离子亲石元素（例如Cs、Rb、Ba、Th）和轻稀土(La、Ce等)的明显富集，而高场强元素（例如Nb、Ta、P、Ti）的相对亏损,岩石组合多为碱性系列，表明该岩组在岛弧环境形成的。

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A

1004-5716(2016)11-0166-04

2015-12-14

2015-12-21

张超（1988-），男（汉族），河南鲁山人，新疆大学地质与矿业工程学院在读硕士研究生，研究方向：综合勘查成矿预测。