新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟花岗岩锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征及地质意义

鲁浩，刘欢，万鹏，薄军委，李金涛，孙景耀

1)山东省第三地质矿产勘查院，山东烟台，264004；2)长安大学地球科学与资源学院，西安，710054

内容提要:碎石沟花岗岩体位于东昆仑造山带西段木孜塔格地区，是该地区几个主要花岗岩体之一。为了查明该岩体的成因类型、物质来源及形成时代，并在此基础上进一步探讨木孜塔格地区的区域构造演化过程及东昆仑造山带地球动力学背景，对该岩体进行了详细的岩石学、地球化学及锆石U-Pb年代学研究。岩石学特征表明，碎石沟花岗岩主要由灰白色中细粒二长花岗岩组成，在岩体边部可见少量灰白色花岗闪长岩。岩石地球化学研究表明，该岩体具有高硅(SiO2=67.54 %～71.56 %)、高碱(Na2O=3.08%～4.50%、K2O=3.05%～4.20%)、富铝的特点(Al2O3=14.26%～16.58%)，属于准铝质—弱过铝质高钾钙碱性系列；稀土元素含量较高(126.31×10-6～160.13×10-6)，总体表现出轻稀土富集，重稀土亏损的右倾式配分模式，具有Eu的弱负异常(δEu=0.68～0.85)；微量元素相对富集Rb、Th、K等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Hf、Sr等高场强元素，显示出 I 型花岗岩的特征。本次研究获得碎石沟岩体二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为208.0±1.1 Ma(MSWD=1.0)，属于晚三叠世岩浆活动产物。结合区域构造演化特征，碎石沟花岗岩来源于下地壳物质部分熔融，并且在形成过程中存在幔源岩浆底侵及壳幔岩浆混合作用，其构造背景为后碰撞环境。

东昆仑造山带位于中央造山系西段，青藏高原北缘，是经历了多期构造运动的复合型大陆造山带(莫宣学等，2007)，因其独特的构造演化史，受到了地质学者的广泛关注。东昆仑造山带南邻巴颜喀拉地块，北邻柴达木地块，西部通过阿尔金断裂与西昆仑造山带衔接，东部通过温泉断裂与共和盆地相连，东西延伸约1500 km。以祁漫塔格—香日德蛇绿混杂岩带、阿其克库勒湖—昆中蛇绿混杂岩带、木孜塔格—布青山—阿尼玛卿蛇绿混杂岩带为界，前人将东昆仑造山带自北向南依次划分为北祁漫塔格构造带(东昆北)、东昆中构造带和东昆南构造带(殷鸿福等，1997；潘桂堂等，2013；吴才来等，2014；Meng Fancong et al．，2015；陈国超等，2017a，2019；Dong Yunpeng et al.，2018；高栋等，2019)。在长期的地质演化过程中，东昆仑造山带经历了复杂多样的构造演化，广泛出露不同时代、不同成因的花岗岩。这些花岗岩从时代上看主要分为早古生代和晚古生代—早中生代两个阶段，尤其是早中生代(印支期)岩体普遍发育，几乎遍布全区，多以岩株、岩脉的形式在空间上呈不规则状、透镜状或长条状沿NW—SE向区域性断裂分布(莫宣学等，2007；丰成友等，2012 ；Ding Qingfeng et al.,2014；Huang Hui et al.,2014；马昌前等，2015；胡朝斌等，2018；陈国超等，2018；陈邦学等，2019；李猛等，2020)。

大部分学者认为，东昆仑造山带三叠纪花岗岩类为后碰撞伸展背景下伴随加厚地壳拆沉作用的产物(罗照华等，2002；陈国超等，2013，2018；奥琮等，2015；邵凤丽，2017；高永宝等，2017；王疆涛，2017)。东昆仑地区在晚三叠世已经进入后碰撞阶段，地壳增厚使下地壳物质部分熔融，“相对松弛”的应力背景使下地壳发生拆沉，引发软流圈物质上涌底侵至下地壳底部，与壳源花岗质岩浆发生不同程度的混合，从而形成东昆仑地区晚三叠世花岗岩类(谌宏伟等，2005；丰成友等，2012；孔会磊等，2016；菅坤坤等，2017；汤鸿伟等，2018；陈国超等，2019)。另有少部分学者认为东昆仑地区在中三叠世以前已经进入后碰撞阶段，花岗岩的形成的主导方式不是岩浆混合作用，而是早期俯冲洋壳部分熔融形成的，并且在这一时期形成具A型花岗岩特征的岩脉(Huang Hui et al.,2014；Ding Qingfeng et al.,2014)。

通过对现有资料的研究，东昆仑造山带三叠纪花岗岩类的研究主要集中在东段(刘成东等，2002；罗明非等，2014；Xia Rui et al.,2014；Ding Qingfeng et al.,2014；陈国超等，2019)，对东昆仑造山带西段三叠纪花岗岩类的研究相对薄弱，而且主要集中在东昆北构造带中的祁漫塔格地区(谌宏伟等，2005；刘云华等，2006；吴祥珂等，2011；丰成友等，2012；李猛等，2020)，而对位于东昆南构造带的木孜塔格地区三叠纪花岗岩类研究很少，仅有少量关于木孜塔格蛇绿混杂岩带(吴峻等，2001；兰朝利等，2002)和新生代火山岩的相关报道(涂其军等，2007；岳跃破等，2020)，指出古特提斯洋于二叠纪—晚三叠世北向俯冲消亡过程中，在木孜塔格地区形成了较成熟的沟—弧—盆体系(吴峻等，2001)，但对于该地区洋盆闭合时限及三叠纪构造—岩浆演化特征鲜有报道。

东昆仑造山带西段木孜塔格地区中生代花岗岩类出露相对较少(图1)，本文研究的碎石沟花岗岩，是该地区仅有的几个出露面积较大的中生代花岗岩体之一。作者在野外地质调查的基础上，对碎石沟岩体进行详细的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学研究，通过查明该岩体的成因类型、岩浆物质来源及其形成机制，讨论碎石沟花岗岩体与古特提斯构造演化的关系，进一步了解木孜塔格地区洋陆转换及壳幔相互作用过程，从而为东昆仑造山带三叠纪构造—岩浆演化的研究提供相关地质证据。

图1 东昆仑造山带中生代岩浆岩分布图(据Dong Yunpeng et al.,2018修改)Fig.1 Distribution of Mesozoic magmatic rocks in the East Kunlun orogenic belt(modifeid from Dong Yunpeng et al.,2018)

1 地质背景及岩石学特征

东昆仑造山带自北向南主要由东昆北(祁漫塔格)弧后盆地、东昆中微陆块(复合岩浆弧)、昆南增生杂岩带和巴颜喀拉前陆盆地组成(李荣社等，2008)，分别对应前述的北祁漫塔格构造带、东昆中构造带和东昆南构造带。

木孜塔格地区在大地构造区划上位于东昆仑造山带西段南缘(吴峻等，2001)，属于昆南增生杂岩带。区内地层较发育，以晚古生代—中生代地层为主，主要为中泥盆统布拉克巴什组(D2bl)、下石炭统托库孜达坂组(C1tk)、下二叠统碧云山组(P1by)、中二叠统卡尔瓦组(P2krw)、上三叠统桃湖组(T3th)等，局部出露少量中元古代变质基底(长城系小庙组(Chx))及新生代地层。区内岩浆活动频繁，自元古代至中生代均有岩浆岩活动，活动方式为火山喷发和岩浆侵入，形成一系列侵入岩及火山岩，但普遍规模不大，侵入岩多以岩株、岩脉形式产出，主要岩性有花岗闪长岩、二长花岗岩、闪长岩、辉长岩等。区内构造活动强烈，均具有多期性、继承性特点，其中昆北断裂带、昆中断裂带及昆南断裂带的发生、发展及演化控制着本区的构造岩浆活动、沉积作用及成矿作用。

碎石沟岩体位于木孜塔格峰北东约100 km处碎石沟沟口一带，岩体产出状态明显受其北侧向阳泉—花海滩断裂控制，呈北西—南东向展布，东西长约9 km，南北宽约800 m，出露面积约4 km2。岩体主体侵入于下石炭统托库孜达坂组(C1tk)，该组主要为一套碎屑岩夹碳酸盐岩及含放射虫硅质岩组合，局部可见火山岩断块出露，由南向北岩石变质作用逐渐增强，岩性由岩屑砂岩、变质岩屑砂岩向碎裂岩化岩屑砂岩、弱糜棱岩化岩屑砂岩过渡。碎石沟岩体与围岩地层总体呈侵入接触关系，局部与蚀变玄武岩、硅质岩呈断层接触(图2)，由于受到后期构造运动影响，岩石普遍较破碎，野外露头较差，岩体岩性相对较单一，主要为灰白色中细粒二长花岗岩，边部可见少量灰白色花岗闪长岩，二者野外特征相似，接触界线不明显，推测二者可能为渐变过渡关系。岩体内部偶见闪长岩、闪长玢岩、花岗斑岩等，均呈细脉状产出。

图2 新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟花岗岩地质简图Fig.2 Geological map of the Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

灰白色中细粒二长花岗岩：岩石表面风化呈浅灰色、土黄色，新鲜面呈灰白色，局部浅肉红色，中细粒花岗结构，块状构造。岩石主要由斜长石(40%～45%)、钾长石(35%～40%)、石英(20%～25%)和黑云母(0～10%)等组成。副矿物主要为磁铁矿、磷灰石、锆石。斜长石呈半自形板状，中细粒，双晶发育，可见韵律环带，部分具轻微—中等程度绢云母化、隐晶帘石化，种属为奥长石(An=25～30)；钾长石呈半自形—他形板状，中细粒，呈不规则状充填，不均匀分布，常见钠质条纹，种属为微斜条纹长石；石英多呈他形粒状，细粒，呈不规则状充填孔隙，不均匀分布；黑云母呈半自形鳞片状，中细粒，星散状分布，多发生绿泥石化蚀变(图3a、b)。

图3 新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟花岗岩野外手标本及镜下照片:(a)、(b)二长花岗岩；(c)、(d)花岗闪长岩Fig.3 Photographs and microscopic photos of Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang:(a),(b)monzogranite;(c),(d)granodioriteBi—黑云母；Kf—钾长石；Pl—斜长石；Q—石英 Bi—biotite；Kf—potash feldspar；Pl—plagioclase；Q—quartz

灰白色(碎裂状)中细粒花岗闪长岩：岩石呈灰白色、灰黄色，中细粒花岗结构—碎裂结构，块状构造。岩石主要由斜长石(55%～60%)、钾长石(5%～10%)、石英(20%～25%)、黑云母(10%～15%)组成，偶见角闪石。副矿物主要为磁铁矿、锆石、磷灰石。斜长石呈半自形板状，中细粒，镶嵌状、杂乱分布，常见聚片双晶、卡钠复合双晶，种属为奥长石(An=25～30)。钾长石近半自形—他形粒状，中细粒，星散状、填隙状分布。内常见格子双晶、钠质条纹，条纹微细脉状，为固溶体出溶产物，种属为微斜条纹长石。石英他形粒状，中粒，填隙状分布。黑云母片状，中粒，星散状分布。个别样品见少量蚀变暗色矿物(<5%)，半自形柱状，粒度<1.5～0.5 mm，已完全程度绿泥石化、绿帘石化，残留晶形，判断原矿物为角闪石或黑云母等，不均匀分布(图3c，d)。

2 样品采集及分析方法

用于锆石U-Pb测年、主量元素、微量元素、稀土元素分析的花岗岩样品均采于碎石沟岩体，其中二长花岗岩样品6件，花岗闪长岩样品3件，所有样品采自于地表花岗岩露头，岩石新鲜。

主量、微量和稀土元素的测试工作由山东省第三地质矿产勘查院实验测试中心完成。主量元素利用TAS-990F型原子吸收分光光度计进行测试，FeO由氢氟酸、硫酸溶样，采用重铬酸钾滴定的容量法进行测试，误差小于等于2%；微量和稀土元素利用ICAP Q型电感耦合等离子质谱仪完成，误差小于等于5%。分析结果见表1。

表1 新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟花岗岩主量元素(%)和稀土、微量(×10-6)分析结果Table 1 Analysis results of major elements (%),rare earth and trace elements (×10-6)of the Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

样品号16YQ4417YQ1417YQ1817YQ1917YQ2717YQ3016YQ6217YQ2317YQ24岩性二长花岗岩花岗闪长岩Th11.21 9.60 11.10 10.10 10.00 11.00 11.77 10.00 10.20 Ga18.85 19.80 18.00 19.20 20.40 18.80 18.81 18.20 18.30 V5.82 9.86 7.91 6.17 9.36 7.63 4.39 5.94 6.08 Hf1.65 5.70 5.10 5.30 5.40 5.20 1.65 5.10 5.50 Cs4.67 10.20 5.01 6.33 7.20 6.67 5.95 6.03 6.99 Sc2.19 3.60 3.10 3.08 3.81 2.98 2.19 2.42 3.24 Ta1.04 0.87 3.28 0.83 0.97 0.93 1.04 1.00 0.81 U1.90 1.42 1.51 2.32 1.49 1.34 1.15 1.36 1.73 K2.83 2.60 2.34 2.75 2.36 2.42 2.82 2.48 2.68 Na2.62 2.18 2.07 2.09 2.34 2.20 2.24 2.02 2.24 Ti1979 2648 2511 2491 2580 2677 1952 2595 2654 P410.6 445.5 410.9 514.7 482.4 575.8389.7430.3431.7Nb/Ta13.02 10.49 2.82 10.92 9.68 10.05 12.65 9.20 11.15 Zr/Hf92.00 28.58 30.94 29.81 31.65 31.44 81.15 31.96 29.33 Rb/Sr0.44 0.41 0.44 0.52 0.41 0.49 0.48 0.40 0.57 Rb/Ba0.32 0.22 0.20 0.24 0.24 0.25 0.35 0.20 0.24

同位素测年样品的锆石挑选和制靶由河北廊坊峰泽源实验测试有限公司承担完成。岩石破碎后用常规浮选和电磁选方法进行分选，然后在双目镜下挑选出晶型和透明度较好、无包裹体、无裂痕的锆石颗粒，用于制靶。对其进行透射光、反射光及阴极发光CL照相，避开内部裂隙和包裹体的干扰，选定锆石测试点位，以获得准确年龄。锆石测年在中国地质调查局天津地质调查中心实验室进行，测年仪器为美国Thermo Fisher公司制造的Neptune 型MC-ICP-MS及与之相配套的Newwave UP 193 nm激光剥蚀系统。激光束斑直径为35 μm，剥蚀深度为20～40 μm，能量密度为13～14 J/cm2，频率为8 Hz。锆石年龄标样为GJ-1，以NIST SRM610为外标计算Pb、U、Th元素含量，普通铅由208Pb校正法进行校正(李怀坤等，2009)。数据处理采用ICP-MS DataCal程序，锆石U-Pb谐和图用Isoplot程序绘制(Ludwig，2003)。测得锆石U-Pb同位素数据见表2，数据误差均为1σ。

表2 新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟二长花岗岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年分析结果表Table 2 LA-MC-ICP-MS Zircon U-Pb dating results of Suishigou monzogranite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

3 分析结果

3.1 岩石地球化学特征

岩石样品主量元素分析结果见表1，对样品的主量元素在去除烧失量后进行百分化处理，以下的讨论和作图均按照归一化后的数据进行。从分析结果上看，碎石沟花岗岩总体具有高硅、高碱、富铝的特点。其中：

二长花岗岩样品SiO2含量介于69.00%～71.56%，平均70.38%；Na2O为3.30%～3.93%，平均3.65%；K2O为3.05%～3.77%，平均3.43%。在TAS图解中，样品点主体落入花岗岩和花岗闪长岩范围(图4a)；二长花岗岩里特曼指数(σ)为1.46～2.23，平均1.84，碱度率(AR)为2.17～2.59，属高钾钙碱性系列(图4b)；Al2O3为14.26%～16.02%，平均14.90%；铝饱和指数(A/CNK)为0.93～1.10，平均1.00，为准铝质—弱过铝质花岗岩(图4c)。

图4 新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟花岗岩SiO2—(Na2O+K2O)分类图解(底图据 Middlemost，1994)、Si—K2O图(底图据Maniar and Piccoli，1989)及A/CNK—A/NK图解(底图据Irvnet and Baragar，1971)Fig.4 SiO2—(Na2O + K2O)classification diagram (after Middlemost,1994),Si—K2O diagram (after Maniar and Piccoli,1989)and A/CNK—A/NK diagram (after Irvnet and Baragar,1971)of Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

花岗闪长岩样品SiO2含量介于67.54%～70.83%，平均69.43%；Na2O为3.08%～4.50%，平均3.84%；K2O为3.47%～4.20%，平均3.76%。在TAS图解中，花岗闪长岩样品点主体落入花岗岩和花岗闪长岩范围(图4a)；样品里特曼指数(σ)为1.54～3.08，平均2.25，碱度率(AR)为1.97～2.81，属高钾钙碱性系列(图4b)；Al2O3为15.22%～16.58%，平均16.07%；铝饱和指数(A/CNK)为1.01～1.25，平均1.09，属于弱过铝质花岗岩(图4c)。

碎石沟岩体二长花岗岩与花岗闪长岩化学成分基本相似，均为高钾钙碱性系列准铝质—弱过铝质花岗岩，Al2O3、CaO、Na2O、K2O、P2O5等氧化物含量与SiO2含量呈明显负相关，暗示可能存在矿物(斜长石、磷灰石等)的分离结晶。

稀土元素分析结果见表1，二长花岗岩与花岗闪长岩样品稀土总量相当，前者ΣREE=126.31×10-6～135.98×10-6，平均131.17×10-6，后者ΣREE=129.60×10-6～160.13×10-6，平均139.80×10-6；二长花岗岩LREE/HREE=18.02～20.56，平均19.56，(La/Yb)N=50.08，(La/Sm)N=3.97，(Gd/Yb)N=6.63，花岗闪长岩LREE/HREE=19.01～21.36，平均19.87，(La/Yb)N=51.14，(La/Sm)N=3.99，(Gd/Yb)N=6.59，二者稀土元素配分曲线特征类似，均表现为轻稀土富集，重稀土亏损的右倾模式(图5a)，而且二者轻重稀土分异程度较高，轻重稀土内部均有一定程度分馏；二长花岗岩δEu=0.77～0.85，平均0.81，花岗闪长岩δEu=0.68～0.79，平均0.75，二者均表现为Eu弱负异常，可能与斜长石分离结晶有关。

图5 新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟花岗岩稀土元素球粒陨石标准化曲线(a)(标准化数值据Boynton,1984)及微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)(标准化数值据Sun and McDonough,1989)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns (a)(normalization values are from Boynton,1984)and primitive mantle-normalized trace-element spidergrams (b)(normalization values are from Sun and McDonough,1989)for the Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

样品微量元素原始地幔标准化蛛网曲线如图5b，从图上可以看出，碎石沟岩体二长花岗岩与花岗闪长岩样品微量元素特征类似，均富集Rb、Th、K等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Hf、Sr等高场强元素；曲线中Ba、Sr、Nb显示负异常，说明有斜长石的熔融残留相或结晶分离相存在，Ti明显亏损，可能与钛铁矿的分离结晶有关；相对于Rb与Th明显亏损Ba，显示出大陆弧背景下造山型花岗岩的特征(李昌年，1992)；二长花岗岩Nb/Ta平均为9.50、Rb/Ba平均为0.25、Zr/Hf平均为40.74、Rb/Sr平均为0.44，花岗闪长岩Nb/Ta平均为11.00、Zr/Hf平均为47.48、Rb/Ba平均为0.27、Rb/Sr平均为0.48，与地壳相关元素比值接近(Nb/Ta=8.3～16.7、Zr/Hf=35.5、Rb/Ba=0.12、Rb/Sr=0.5；Rudnick et al.,2014)。

3.2 锆石U-Pb年龄

本次选择岩体中部新鲜样品(二长花岗岩)进行测年，锆石形态以长柱状为主，个别呈椭圆状，在阴极发光图像上可见清晰的震荡环带结构(图6)。分析结果显示，锆石的U和Th含量分别为91.1～347.3、249.9～1212.3，Th/U值介于0.11～0.46，均大于0.1，具有岩浆锆石的特征(吴元保等，2004)。本次共测定35个点，据锆石U-Pb定年结果显示，大部分锆石测点数据都位于谐和线上(图7)，分布较集中，n(206Pb)/n(238U)年龄范围介于203～212 Ma，其加权平均值为208.0 ± 1.1 Ma(MSWD =1.0)，可以代表碎石沟岩体的形成年龄。

图6 新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟二长花岗岩锆石阴极发光图Fig.6 Zircon cathodoluminescence diagram in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

图7 新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟二长花岗岩锆石U-Pb谐和曲线图Fig.7 U-Pb concordance curves of Suishigou monzogranite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

4 讨论

4.1 岩石成因类型及源区特征

花岗岩成因类型的判定需要综合岩石的主要矿物组成及地球化学特征等综合考虑。一般来讲，角闪石、堇青石和碱性暗色矿物分别是判别I型、S型和A型花岗岩的重要矿物学标志(吴福元等，2007)。根据岩石学研究，碎石沟花岗岩体的主要矿物组成为斜长石、钾长石、石英、黑云母等，副矿物以磁铁矿、锆石、磷灰石为主，不含堇青石、白云母等富铝矿物，符合I型花岗岩矿物组合特征。根据实验岩石学研究，磷灰石在弱过铝质及准铝质熔体(I型)中含量很低并且与SiO2含量之间呈负相关关系，在过铝质熔体(S型)中与SiO2含量之间呈正相关关系(Wolf and London，1994)。在SiO2—P2O5图解中(图8a)，碎石沟花岗岩体样品SiO2与P2O5含量之间显示负相关关系。在SiO2—Y图解中，样品点落入I型花岗岩区域(图8b)。此外结合碎石沟花岗岩体高硅、高碱、准铝质—弱过铝质的地球化学特征以及在CIPW标准矿物中大部分刚玉分子含量小于1%的特征(Chappell and White，2001)，我们认为碎石沟花岗岩体的成因类型为I型花岗岩。

花岗岩一般认为是由地壳物质部分熔融形成的。由于地壳物质成分的不均一性，不同岩浆物质来源的花岗岩往往具有不同的地球化学特征。碎石沟岩体样品总体具有高硅、高碱、富铝、低镁铁(Mg#平均0.21)等壳源特征；在微量元素配分模式图上，碎石沟花岗岩体Rb—Th处呈峰型、Nb—Ta处呈槽型，Zr元素相对富集，Ti相对亏损，同样显示出壳源花岗岩的部分特征；而且二长花岗岩Nb/Ta、Rb/Ba、Zr/Hf平均值分别为9.50、0.25、40.74，花岗闪长岩Nb/Ta、Rb/Ba、Zr/Hf平均值分别为11.00、0.27、47.48，均与地壳相关元素比值接近(Nb/Ta=8.3～16.7、Zr/Hf=35.5、Rb/Ba=0.12、Rb/Sr=0.5；Rudnick et al.,2014)。根据前人研究，La/Yb—La协变关系可以判断花岗岩是由结晶分异作用形成还是由部分熔融作用形成(Allègre and Minster，1978；高栋等，2019)。在结晶分异作用中，La/Yb值一般不会随La含量的增加发生变化。碎石沟花岗岩样品La/Yb与La之间具有明显的线性关系(图8c)，说明形成碎石沟岩体的主要来源于地壳物质的部分熔融。

图8 新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟花岗岩体P2O5—SiO2(a)(据Chappell,1999)、SiO2—Y成因类型判别图解 (b)(据Collins et al.,1982)、La—(La/Yb)图解(c)(据Allègre and Minster，1978)、log(Ba)—log(Eu)图解(d)(底图据谢建成等，2016)、log(La/Yb)N—log(La)图解(e)(底图据谢建成等，2016)Fig.8 P2O5 —SiO2 discrimination diagram (a)(after Chappell et al.,1974),SiO2—Y discrimination diagram (b)(after Collins et al.,1982)of petrogenetic types;La—(La/Yb)diagram (c)(after Allègre and Minster，1978 ),log(Ba)—log(Eu)diagram(d)(after Xie Jiancheng et al.,2016)and log(La/Yb)N—log(La)diagram (e)(after Xie Jiancheng et al.,2016)for Suishigou granitoids in Muztag area,East Kunlun,XinjiangPl—斜长石；Kf—钾长石；Bt—黑云母;Aln—褐帘石；Mnz—独居石；Ap—磷灰石；Zrn—锆石Pl—plagioclase；Kf—K—feldspar；Bt—biotite;Aln—allantine；Mnz—monazite；Ap—apatite；Zrn—zirocn

Rb/Sr是表征源岩的一个重要参数，通常认为幔源岩浆Rb/Sr小于0.05，壳幔混合源介于0.05～0.5，大于0.5者则以壳源为主(Tischendorf，1986；张爱奎等，2016)。碎石沟岩体二长花岗岩样品Rb/Sr值为0.41～0.52，平均0.45，花岗闪长岩Rb/Sr值为0.40～0.57，平均0.48，推测样品源区可能有少量幔源物质的加入。在Harker图解中，样品Al2O3、FeOT、MgO、CaO、Na2O和K2O均与SiO2含量呈负相关(图9)，暗示岩体在形成时可能发生过壳源岩浆与幔源岩浆之间的岩浆混合作用(汤鸿伟等，2018)。

图9 新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟岩体Harker图解Fig.9 Harker diagrams for Suishigou pluton in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang

Harker图解中明显的线性关系反映出岩浆在演化过程中发生过明显的分异作用(图9)，Eu负异常可能是由于斜长石分离结晶造成的，钾长石分异则产生Ba负异常(谢建成等，2016)，低Mg#特征表明岩浆经历过铁镁矿物的分异作用(如黑云母)，在Log(Eu)—Log(Ba)图解(图8d)，显示碎石沟花岗岩样品发生过斜长石、钾长石和黑云母分异作用。副矿物受REE变异控制，在La—(La/Yb)N图解中(图8e)，碎石沟花岗岩在岩浆演化过程中，REE含量变化可能受到磷灰石和锆石分异作用控制。

通常认为，东昆仑地区三叠纪末古特提斯洋已经关闭，沿昆南断裂带发生了羌塘—东昆仑大陆碰撞(姜春发等，1992；郭正府等，1998)，在俯冲—碰撞的动力学背景下容易发生幔源岩浆的底侵作用(刘成东等，2002；谌宏伟等，2005；吴祥柯，2012)，这可以从东昆仑地区三叠纪花岗岩带中广泛分布的辉长岩得到证明，如石灰沟外滩岩体中的角闪辉长岩(226.4±0.4 Ma；罗照华等，2002)、加鲁河岩体中的角闪辉长岩(239±6 Ma；谌宏伟等，2005)、肯德可克岩体辉长闪长岩(218 Ma；吴祥柯，2012)。俯冲板片脱水产生富水和大离子亲石元素、亏损高场强元素的流体，流体交代上覆地幔楔引发其部分熔融，形成的岩浆底侵下地壳(徐博等，2019)，底侵岩浆带来的巨大热量导致地壳物质熔融，形成大规模的花岗质岩浆，同时幔源岩浆与壳源花岗质岩浆发生一定程度的混合(刘成东等，2002；莫宣学等，2007；高永宝等，2017；徐博等，2020)，最终形成晚三叠世花岗质岩体。

碎石沟二长花岗岩样品的锆石定年结果为208.0 ±1.1 Ma，为晚三叠世岩浆活动产物，区内灰绿色(碎裂)蚀变细中粒辉长岩年龄为211±1 Ma(未发表)❶，与前述东昆仑地区三叠纪花岗岩体具有相似性，结合岩石学、岩石地球化学特征，我们认为碎石沟岩体来源于下地壳物质的部分熔融，同时在形成过程中有少量幔源物质的混入，发生了一定程度的幔源岩浆底侵作用及壳幔岩浆混合作用。

4.2 构造背景分析

东昆仑造山带是一个多期次叠加的多旋回造山带(殷鸿福等，1997；钱兵等，2015)，经历了多次大洋俯冲到陆内碰撞的转换过程(陈加杰等，2016)。殷鸿福等(1997)认为在晚古生代—中生代期间，东昆仑地区经历了一次大洋俯冲(古特提斯洋)到陆内碰撞的转换过程，从而导致东昆仑地区广泛发育与古特提斯构造演化相关的花岗岩(Ding Qingfeng et al.,2014；Huang Hui et al.,2014；Xiong Fuhao et al.,2012；马昌前等，2015)。研究表明，中晚二叠世古特提斯洋北支洋盆开始由扩张状态转变为收缩汇聚状态，由南向北朝东昆仑地块之下俯冲(Xiong Fuhao et al.,2012)；早—中三叠世洋壳俯冲消减，洋盆消失，发生陆—陆斜向碰撞造山作用(郭正府等，1998；莫宣学等，2007；陈国超等，2017b)；中三叠世晚期—晚三叠世早期东昆仑地区巴颜喀拉地块和东昆仑地块处于陆—陆碰撞阶段(刘金龙等，2015)，这一时期内岩浆活动相对较弱；后碰撞造山作用发生在晚三叠世(235～204 Ma；莫宣学等，2007；张爱奎等，2012)；晚三叠世末期，碰撞结束，东昆仑地区逐渐进入陆内伸展造山阶段，整个区域上升成陆(丰成友等，2012)。

通常认为，洋盆闭合后，碰撞造山阶段，主体受挤压应力作用，而后碰撞阶段主体受拉张应力作用，这一阶段经历了挤压环境向陆内伸展—拉张环境的转换过程，同时在这一过程中，由于加厚地壳发生拆沉(离)作用，幔源岩浆底侵作用，导致地壳物质部分熔融，发生壳幔混合作用，形成一系列高钾钙碱性花岗岩(何成等，2018)。从东昆仑地区中晚三叠世形成的大量混合成因花岗岩及基性岩脉来看，该地区存在碰撞后拆沉作用及幔源岩浆底侵事件(邓晋福等，2004)，而且在这一时期内(中晚三叠世)区域构造体制由挤压转为伸展。高钾、碱性“A”型花岗岩的出现预示着碰撞造山期结束，即将进入陆内伸展阶段(丰成友等，2012)。

碎石沟花岗岩以二长花岗岩和花岗闪长岩为主，具有高硅、高碱、富铝、低镁铁特征，为准铝质—弱过铝质高钾钙碱性系列岩石；微量元素富集LREE、Rb、Th、U，亏损Nb、Ta、Sr、Hf等，暗示其来源于具有消减带特征的地壳源区。在Pearce 等(1984)的Nb—Y图解中(图10a)，碎石沟花岗岩体样品点主要落于同碰撞花岗岩与火山弧花岗岩交界处；在Th/Yb—Ta/Yb构造环境判别图解(图10b)，样品点主要集中在活动大陆边缘环境(Gordon and Schandl,2000)；在Rb/10—Hf—Ta×3图解中(图10c)，样品点落在具有碰撞大地构造背景上花岗岩范围内；在花岗岩构造环境R1—R2因子判别图解中(图10d)，样品点大多落在同碰撞区与碰撞后隆起区交界处附近，仅个别样品落在造山晚期范围内。总体反映出碎石沟花岗岩形成的构造环境是与碰撞—后碰撞有关的环境。根据Maniar等(1989)提出的构造环境判别方法，碎石沟花岗岩属于大陆弧花岗岩类(CAG)，是大洋板块俯冲到大陆板块之下形成的。根据Barbarin(1999)提出的构造环境判别方法，碎石沟花岗岩属于富钾及钾长石斑状钙碱性花岗岩类(KCG)，是一种壳幔混源花岗岩(I型)，其形成的地球动力学环境为一种构造体制转化环境。

图10 新疆东昆仑木孜塔格地区碎石沟花岗岩构造环境判别系列图解:(a)Rb—(Yb+Ta)(据Pearce et al.,1984)；(b)Th/Yb—Ta/Yb (据 Gorton and Schandl，2000)；(c)Hf—Rb—Ta (据Harris et al.,1986)；(d)R1—R2 (据Bachelor et al.,1985;R1=4n(Si)-11[n(Na)+n(K)]-2[n(Fe)+n(Ti)]，R2=6n(Ca)+2n(Mg)+n(Al))Fig.10 A series of diagrams for distinguishing tectonic environment of Suishigou granite in Muztag area,East Kunlun,Xinjiang:(a)Rb—(Yb+Ta)(after Pearce et al.,1984)；(b)Th/Yb—Ta/Yb (after Gorton and Schandl，2000)；(c)Hf—Rb—Ta (after Harris et al.,1986)；(d)R1—R2 (after Bachelor et al.,1985；R1=4n(Si)-11[n(Na)+n(K)]-2[n(Fe)+n(Ti)]，R2=6n(Ca)+2n(Mg)+n(Al)

张宇婷(2018)在充分收集东昆仑二叠纪至三叠纪岩浆岩信息基础上，总结出东昆仑地区印支期岩浆活动可以分为三个阶段，分别为俯冲阶段(240～260 Ma)、同碰撞阶段(230～240 Ma)、后碰撞阶段(210～235 Ma)。碎石沟花岗岩锆石U-Pb年龄为208.0±1.1 M a，总体处于后碰撞阶段，对比邻区同时代岩体，如尕林格花岗闪长岩(229.4±0.8 Ma，高永宝等，2012)、卡尔却卡二长花岗岩(227±2 Ma，丰城友等，2009)、玛兴达坂二长花岗岩(218±2 Ma，吴祥柯等，2011)、肯德可克外围二长花岗岩(229.0±0.5 Ma，肖晔等，2013)、野马泉二长花岗岩(229.5±2.2 Ma，刘建楠等，2017)，这些晚三叠世岩体岩石类型以I型花岗岩为主，个别为I—A过渡型(野马泉二长花岗岩，刘建楠等，2017)，形成环境相对松弛，总体处于后碰撞环境。碎石沟花岗岩与上述东昆仑造山带西段花岗岩在岩石地球化学特征、岩石类型及构造环境具有相似性，因此我们认为碎石沟花岗岩为后碰撞阶段产物。

5 结论

(1)碎石沟花岗岩岩性主要为二长花岗岩，锆石U-Pb年龄为208.0±1.1 Ma(MSWD=1.0)，代表了碎石沟花岗岩的侵位时代，属于晚三叠世岩浆活动产物。

(2)碎石沟花岗岩具有高硅、高碱、富铝、低铁镁的特征，属于准铝质—弱过铝质高钾钙碱性系列岩石，富集Rb、Th、K等大离子亲石元素，相对亏损Nb、Ta、Hf、Sr等高场强元素，轻稀土元素明显富集，轻重稀土元素分馏较强，弱负Eu异常，具有“I”型花岗岩特征，为下地壳物质部分熔融的产物，同时在形成过程中有少量幔源物质的混入，并且发生了一定程度的幔源岩浆底侵作用及壳幔岩浆混合作用。

(3)碎石沟花岗岩形成于晚三叠世古特提斯洋闭合后碰撞环境，为后碰撞阶段的产物。

注 释/Note

❶ 山东省第三地质矿产勘查院.2018.新疆若羌县大沙沟一带1∶5万(J45E019019、J45E020018、J45E020019、J45E021018、J45E021019)区域地质矿产调查报告.山东烟台：山东省第三地质矿产勘查院.