新疆巴音布鲁克地区奥陶纪侵入岩地球化学特征及其构造意义

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.03.04

现代地质 ›› 2019, Vol. 33 ›› Issue (03): 501-513.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.03.04

新疆巴音布鲁克地区奥陶纪侵入岩地球化学特征及其构造意义

刘祥¹(), 弓小平¹, 刘洋洋¹, 王哲², 凤骏², 刘世杰¹, 韩秉峻¹, 齐锐¹

1.新疆大学地质与矿业工程学院,新疆乌鲁木齐 830047
2.新疆维吾尔自治区地质调查院,新疆乌鲁木齐 830000

收稿日期:2018-01-11 修回日期:2018-12-08 出版日期:2019-06-23 发布日期:2019-06-24
通讯作者: 弓小平
作者简介:弓小平,男,教授级高级工程师,博士,1963年出生,地球探测与信息技术专业,主要从事综合信息成矿预测。Email: gxiaoping01@163.com。
刘祥,男,硕士研究生,1993年出生,地质工程专业,主要从事成矿预测研究。Email: 1064755273@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目“新疆东准噶尔卡拉麦里金矿带成矿流体特征及其与侵入体的关系研究”(41462004);中国地质调查局大调查项目“新疆巴伦台1∶5万K45E006010、K45E007010、K45E007011、K45E008010、K45E008011五幅区域地质调查”(1212011140058)

Geochemical Characteristics and Tectonic Significance of Ordovician Intrusions in Bayanbulak, Xinjiang,China

LIU Xiang¹(), GONG Xiaoping¹, LIU Yangyang¹, WANG Zhe², FENG Jun², LIU Shijie¹, HAN Bingjun¹, QI Rui¹

1. College of Geology and Mining Engineering, Xinjiang University,Urumqi,Xinjiang 830047, China
2. Geological Survey Institute of Xinjiang Uygur Autonomous Region,Urumqi,Xinjiang 830000, China

Received:2018-01-11 Revised:2018-12-08 Online:2019-06-23 Published:2019-06-24
Contact: GONG Xiaoping

摘要/Abstract

摘要：

巴音布鲁克地区位于中天山地块中天山多期复合陆缘岩浆弧。通过研究发现,该地区奥陶纪侵入岩岩性主要为石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩。通过锆石U-Pb定年识别出中奥陶世(462.7±6.2) Ma、(463.4±2.8) Ma、(471.5±5.9) Ma侵入体,岩石地球化学结果表明岩体具有准铝质钙碱性系列岩石特征。稀土元素配分型式呈明显的右倾模式,具负Eu异常,微量元素显示出大离子亲石元素富集、高场强元素亏损的配分模式。地球化学特征指示侵入体形成于俯冲碰撞环境,其岩浆来源为壳幔混源岩浆。综合分析认为,南天山洋盆初始向北发生俯冲作用的时间为中奥陶世早期,与俯冲过程中的右旋运动有关,岩浆活动在中天山地区显示出由西部逐步向东部扩展演化的规律。

关键词: 巴音布鲁克地区, 侵入岩, 奥陶纪, 壳幔混源, 南天山洋盆

Abstract:

The Bayinbuluk area is located in the multi-stage composite continental arc in the Middle Tianshan Complex. Our study found that the Ordovician intrusions include mainly quartz diorite, granodiorite and monzogranite. Zircon U-Pb dating yielded Middle Ordovician ages (462.7±6.2 Ma, 463.4±2.8 Ma, 471.5±5.9 Ma) intrusions, and geochemical analysis shows metaluminous and calc-alkaline affinities. Chondrite-normalized REE patterns show clear right-inclining pattern and negative Eu anomalies. Trace element analysis results show large ion lithophile element (LILE) enrichments and high field strength element (HFSE) depletions. Geochemical characteristics indicate that the intrusions were formed in a subduction-collisional setting, and the magma may have been derived from a crust-mantle mixed source. Comprehensive analysis suggests that the South Tianshan ocean basin started to subduct northward in the early Middle Ordovician, which may have been related to the regional dextral movement. Magmatism in the Middle Tianshan shows a gradual eastward migration and expansion.

Key words: Bayinbuluk area, intrusion, Ordovician, crust-mantle mixed source, South Tianshan ocean basin

中图分类号:

P588.1

刘祥, 弓小平, 刘洋洋, 王哲, 凤骏, 刘世杰, 韩秉峻, 齐锐. 新疆巴音布鲁克地区奥陶纪侵入岩地球化学特征及其构造意义[J]. 现代地质, 2019, 33(03): 501-513.

LIU Xiang, GONG Xiaoping, LIU Yangyang, WANG Zhe, FENG Jun, LIU Shijie, HAN Bingjun, QI Rui. Geochemical Characteristics and Tectonic Significance of Ordovician Intrusions in Bayanbulak, Xinjiang,China[J]. Geoscience, 2019, 33(03): 501-513.

图/表 15

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样品岩性	样品编号	SiO₂	TiO₂			Al₂O₃		Fe₂O₃			FeO			MnO		MgO		CaO		Na₂O		K₂O		P₂O₅		烧失量		总量
二长花岗岩	PM4-2/1	70.97	0.39			14.28		0.90			1.71			0.04		0.82		1.09		2.66		5.18		0.09		1.16		100.00
石英闪长岩	PM7-3/1	62.48	0.67			15.27		1.37			3.43			0.09		2.02		3.65		3.24		4.16		0.17		2.38		100.00
黑云母二长花岗岩	PM10-3/1	74.10	0.10			13.77		0.56			1.28			0.02		0.30		0.55		2.33		5.60		0.04		0.71		99.99
细粒二长花岗岩	15XF-BY-19	72.29	0.25			13.54		3.06			2.12			0.04		0.33		0.94		3.27		5.30		0.06		0.16		99.99
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-20	72.04	0.24			13.59		2.52			1.80			0.05		0.47		1.62		3.15		5.02		0.09		0.72		99.99
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-21	64.83	0.58			14.86		5.77			3.88			0.08		2.09		2.33		3.24		5.18		0.18		1.15		100.00
黑云斜长片岩	15XF-BY-22	62.47	0.71			15.68		6.66			4.95			0.09		2.67		2.60		3.75		3.91		0.22		0.95		99.99
样品岩性	样品编号	石英	钙长石			钠长石		正长石			碱长石			斜长石		A/CNK		σ		SI		Rb		Ba		Th		U
二长花岗岩	PM4-2/1	32.14	4.91			22.94		31.2			51.02			8.03		1.07		2.18		7.28		228		683		30.6		2.29
石英闪长岩	PM7-3/1	16.47	15.37			28.40		25.46			43.17			26.06		0.95		2.71		14.21		177		955		24.2		3.88
黑云母二长花岗岩	PM10-3/1	37.30	2.50			19.99		33.55			52.15			3.89		1.08		2.01		2.98		232		519		24.2		3.71
细粒二长花岗岩	15XF-BY-19	29.09	4.22			27.36		30.97			55.05			7.50		0.96		2.52		2.35		267		743		25.4		3.80
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-20	29.36	7.41			26.51		29.51			50.7			12.73		0.94		2.30		3.64		249		520		28.2		4.71
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-21	15.73	10.09			26.65		29.76			49.66			16.84		0.94		3.35		10.44		198		1 120		17.35		2.66
黑云斜长片岩	15XF-BY-22	13.11	11.07			30.65		22.32			42.81			21.23		1.05		3.16		12.27		174.5		965		13.2		2.20
样品岩性	样品编号	K		Ta			Nb		Sr			P			Zr		Hf		Ti		La		Ce		Pr	Nd	Sm
二长花岗岩	PM4-2/1	42 982.98		1.75			16.5		151			392.96			267		7.66		2 340		60.9		116		14.6	48.1	9.02
石英闪长岩	PM7-3/1	34 519.15		1.09			11.4		362			742.25			148		4.7		4 020		44.9		87		11.2	42.3	6.82
黑云母二长花岗岩	PM10-3/1	46 468.09		1.23			15.0		96.5			174.65			114		4.06		600		45.5		81.3		9.67	34.3	5.84
细粒二长花岗岩	15XF-BY-19	43 978.72		1.8			17.6		120			261.97			178		5.3		1 500		54.4		102.5		9.4	30.5	4.87
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-20	41 655.32		1.9			17.7		147			392.96			139		4.1		1 440		48.0		92.3		9.45	31.7	5.43
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-21	42 982.98		1.2			13.1		299			785.92			167		4.7		3 480		41.4		83.8		8.85	31.5	5.40
黑云斜长片岩	15XF-BY-22	32 444.68		1.0			12.2		277			960.56			183		5.1		4 260		39.9		79.8		8.41	30.8	5.25
样品岩性	样品编号	Eu	Gd			Tb		Dy			Ho			Er		Tm		Yb		Lu		Y		ΣREE		LREE		HREE
二长花岗岩	PM4-2/1	1.19	7.52			1.19		6.27			1.33			3.7		0.62		4.01		0.63		13.9		275.08		249.81		25.27
石英闪长岩	PM7-3/1	1.29	5.35			0.73		3.84			0.75			2.07		0.33		2.07		0.33		26.6		208.98		193.51		15.47
黑云母二长花岗岩	PM10-3/1	0.89	4.28			0.56		3.04			0.57			1.49		0.23		1.50		0.23		23.0		189.4		177.5		11.90
细粒二长花岗岩	15XF-BY-19	0.65	3.74			0.65		3.73			0.76			2.21		0.35		2.21		0.34		17.7		216.31		202.32		13.99
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-20	0.63	4.36			0.69		3.83			0.77			2.25		0.34		2.23		0.35		21.9		202.33		187.51		14.82
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-21	1.18	4.25			0.64		3.60			0.70			2.13		0.34		2.06		0.31		24.1		186.16		172.13		14.03
黑云斜长片岩	15XF-BY-22	1.17	4.21			0.66		3.49			0.71			2.05		0.3		1.89		0.28		13.3		178.92		165.33		13.59
样品岩性	样品编号	LREE/HREE			La_N/Yb_N					δEu			δCe
二长花岗岩	PM4-2/1	9.89			10.89					0.43			0.92
石英闪长岩	PM7-3/1	12.51			15.56					0.63			0.93
黑云母二长花岗岩	PM10-3/1	14.92			21.76					0.52			0.9
细粒二长花岗岩	15XF-BY-19	14.46			17.66					0.45			1.02
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-20	12.65			15.44					0.38			1.00
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-21	12.27			14.42					0.73			1.02
黑云斜长片岩	15XF-BY-22	12.17			15.14					0.74			1.02

样品岩性	样品编号	SiO₂	TiO₂			Al₂O₃		Fe₂O₃			FeO			MnO		MgO		CaO		Na₂O		K₂O		P₂O₅		烧失量		总量
二长花岗岩	PM4-2/1	70.97	0.39			14.28		0.90			1.71			0.04		0.82		1.09		2.66		5.18		0.09		1.16		100.00
石英闪长岩	PM7-3/1	62.48	0.67			15.27		1.37			3.43			0.09		2.02		3.65		3.24		4.16		0.17		2.38		100.00
黑云母二长花岗岩	PM10-3/1	74.10	0.10			13.77		0.56			1.28			0.02		0.30		0.55		2.33		5.60		0.04		0.71		99.99
细粒二长花岗岩	15XF-BY-19	72.29	0.25			13.54		3.06			2.12			0.04		0.33		0.94		3.27		5.30		0.06		0.16		99.99
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-20	72.04	0.24			13.59		2.52			1.80			0.05		0.47		1.62		3.15		5.02		0.09		0.72		99.99
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-21	64.83	0.58			14.86		5.77			3.88			0.08		2.09		2.33		3.24		5.18		0.18		1.15		100.00
黑云斜长片岩	15XF-BY-22	62.47	0.71			15.68		6.66			4.95			0.09		2.67		2.60		3.75		3.91		0.22		0.95		99.99
样品岩性	样品编号	石英	钙长石			钠长石		正长石			碱长石			斜长石		A/CNK		σ		SI		Rb		Ba		Th		U
二长花岗岩	PM4-2/1	32.14	4.91			22.94		31.2			51.02			8.03		1.07		2.18		7.28		228		683		30.6		2.29
石英闪长岩	PM7-3/1	16.47	15.37			28.40		25.46			43.17			26.06		0.95		2.71		14.21		177		955		24.2		3.88
黑云母二长花岗岩	PM10-3/1	37.30	2.50			19.99		33.55			52.15			3.89		1.08		2.01		2.98		232		519		24.2		3.71
细粒二长花岗岩	15XF-BY-19	29.09	4.22			27.36		30.97			55.05			7.50		0.96		2.52		2.35		267		743		25.4		3.80
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-20	29.36	7.41			26.51		29.51			50.7			12.73		0.94		2.30		3.64		249		520		28.2		4.71
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-21	15.73	10.09			26.65		29.76			49.66			16.84		0.94		3.35		10.44		198		1 120		17.35		2.66
黑云斜长片岩	15XF-BY-22	13.11	11.07			30.65		22.32			42.81			21.23		1.05		3.16		12.27		174.5		965		13.2		2.20
样品岩性	样品编号	K		Ta			Nb		Sr			P			Zr		Hf		Ti		La		Ce		Pr	Nd	Sm
二长花岗岩	PM4-2/1	42 982.98		1.75			16.5		151			392.96			267		7.66		2 340		60.9		116		14.6	48.1	9.02
石英闪长岩	PM7-3/1	34 519.15		1.09			11.4		362			742.25			148		4.7		4 020		44.9		87		11.2	42.3	6.82
黑云母二长花岗岩	PM10-3/1	46 468.09		1.23			15.0		96.5			174.65			114		4.06		600		45.5		81.3		9.67	34.3	5.84
细粒二长花岗岩	15XF-BY-19	43 978.72		1.8			17.6		120			261.97			178		5.3		1 500		54.4		102.5		9.4	30.5	4.87
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-20	41 655.32		1.9			17.7		147			392.96			139		4.1		1 440		48.0		92.3		9.45	31.7	5.43
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-21	42 982.98		1.2			13.1		299			785.92			167		4.7		3 480		41.4		83.8		8.85	31.5	5.40
黑云斜长片岩	15XF-BY-22	32 444.68		1.0			12.2		277			960.56			183		5.1		4 260		39.9		79.8		8.41	30.8	5.25
样品岩性	样品编号	Eu	Gd			Tb		Dy			Ho			Er		Tm		Yb		Lu		Y		ΣREE		LREE		HREE
二长花岗岩	PM4-2/1	1.19	7.52			1.19		6.27			1.33			3.7		0.62		4.01		0.63		13.9		275.08		249.81		25.27
石英闪长岩	PM7-3/1	1.29	5.35			0.73		3.84			0.75			2.07		0.33		2.07		0.33		26.6		208.98		193.51		15.47
黑云母二长花岗岩	PM10-3/1	0.89	4.28			0.56		3.04			0.57			1.49		0.23		1.50		0.23		23.0		189.4		177.5		11.90
细粒二长花岗岩	15XF-BY-19	0.65	3.74			0.65		3.73			0.76			2.21		0.35		2.21		0.34		17.7		216.31		202.32		13.99
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-20	0.63	4.36			0.69		3.83			0.77			2.25		0.34		2.23		0.35		21.9		202.33		187.51		14.82
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-21	1.18	4.25			0.64		3.60			0.70			2.13		0.34		2.06		0.31		24.1		186.16		172.13		14.03
黑云斜长片岩	15XF-BY-22	1.17	4.21			0.66		3.49			0.71			2.05		0.3		1.89		0.28		13.3		178.92		165.33		13.59
样品岩性	样品编号	LREE/HREE			La_N/Yb_N					δEu			δCe
二长花岗岩	PM4-2/1	9.89			10.89					0.43			0.92
石英闪长岩	PM7-3/1	12.51			15.56					0.63			0.93
黑云母二长花岗岩	PM10-3/1	14.92			21.76					0.52			0.9
细粒二长花岗岩	15XF-BY-19	14.46			17.66					0.45			1.02
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-20	12.65			15.44					0.38			1.00
蚀变二长花岗岩	15XF-BY-21	12.27			14.42					0.73			1.02
黑云斜长片岩	15XF-BY-22	12.17			15.14					0.74			1.02

样品编号	样品岩性	年龄/Ma	侵位时代	测试方法
2014TWS-PM10-3/1	灰白色中细粒黑云母二长花岗岩	462.7±6.2(n=7,MSWD=1.3)	中奥陶世	LA-ICP-MS锆石U-Pb
2014TWS-PM7-3/1	灰白色中细粒石英闪长岩	463.4±2.8(n=18,MSWD=0.48)	中奥陶世	LA-ICP-MS锆石U-Pb
2014TWS-PM4-2/1	灰白色中粗粒二长花岗岩	471.5±5.9(n=8,MSWD=1.4)	中奥陶世	LA-ICP-MS锆石U-Pb

样品编号	样品岩性	年龄/Ma	侵位时代	测试方法
2014TWS-PM10-3/1	灰白色中细粒黑云母二长花岗岩	462.7±6.2(n=7,MSWD=1.3)	中奥陶世	LA-ICP-MS锆石U-Pb
2014TWS-PM7-3/1	灰白色中细粒石英闪长岩	463.4±2.8(n=18,MSWD=0.48)	中奥陶世	LA-ICP-MS锆石U-Pb
2014TWS-PM4-2/1	灰白色中粗粒二长花岗岩	471.5±5.9(n=8,MSWD=1.4)	中奥陶世	LA-ICP-MS锆石U-Pb

样品岩性	测点编号	比值						年龄/Ma
样品岩性	测点编号	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ	²⁰⁷Pb/ ²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁷Pb/ ²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/ ²³⁸U	1σ
灰白色中细粒黑云母二长花岗岩	PM10-3/1-12	0.057 02	0.001 08	0.580 37	0.008 22	0.073 82	0.000 93	492	43	465	5	459	6
	PM10-3/1-14	0.056 11	0.000 63	0.591 53	0.008 11	0.076 46	0.000 99	457	14	472	5	475	6
	PM10-3/1-16	0.056 47	0.000 66	0.584 85	0.008 23	0.075 11	0.000 98	471	14	468	5	467	6
	PM10-3/1-17	0.057 45	0.000 63	0.585 35	0.007 90	0.073 90	0.000 95	509	13	468	5	460	6
	PM10-3/1-18	0.057 09	0.000 66	0.588 57	0.008 20	0.074 77	0.000 97	495	14	470	5	465	6
	PM10-3/1-19	0.056 74	0.000 75	0.573 27	0.008 75	0.073 27	0.000 96	481	15	460	6	456	6
	PM10-3/1-20	0.057 04	0.000 70	0.577 26	0.008 39	0.073 40	0.000 96	493	14	463	5	457	6
灰白色中细粒石英闪长岩	PM7-3/1-02	0.056 43	0.001 61	0.583 70	0.014 76	0.075 01	0.001 00	470	65	467	9	466	6
	PM7-3/1-03	0.055 30	0.000 93	0.567 66	0.010 36	0.074 45	0.001 01	424	19	457	7	463	6
	PM7-3/1-04	0.055 99	0.000 70	0.568 56	0.008 39	0.073 65	0.000 97	452	15	457	5	458	6
	PM7-3/1-05	0.056 50	0.000 81	0.576 21	0.009 28	0.073 97	0.000 98	472	16	462	6	460	6
	PM7-3/1-06	0.055 81	0.000 74	0.576 18	0.008 81	0.074 88	0.000 99	445	15	462	6	465	6
	PM7-3/1-07	0.055 80	0.000 84	0.575 07	0.009 63	0.074 75	0.001 00	444	17	461	6	465	6
	PM7-3/1-08	0.056 60	0.000 94	0.574 49	0.010 39	0.073 62	0.001 00	476	19	461	7	458	6
	PM7-3/1-09	0.056 76	0.000 73	0.579 52	0.008 67	0.074 06	0.000 97	482	15	464	6	461	6
	PM7-3/1-10	0.055 87	0.000 88	0.581 63	0.010 07	0.075 51	0.001 02	447	18	466	6	469	6
	PM7-3/1-11	0.055 63	0.000 74	0.564 57	0.008 74	0.073 61	0.000 98	438	15	454	6	458	6
	PM7-3/1-12	0.055 87	0.000 75	0.573 42	0.008 92	0.074 43	0.000 99	447	16	460	6	463	6
	PM7-3/1-13	0.056 45	0.000 81	0.585 27	0.009 53	0.075 20	0.001 01	470	16	468	6	467	6
	PM7-3/1-15	0.056 45	0.000 76	0.570 08	0.008 84	0.073 25	0.000 98	470	15	458	6	456	6
	PM7-3/1-16	0.055 58	0.000 87	0.575 56	0.009 96	0.075 10	0.001 02	436	18	462	6	467	6
	PM7-3/1-17	0.055 12	0.000 79	0.567 46	0.009 25	0.074 67	0.001 00	417	17	456	6	464	6
	PM7-3/1-18	0.055 92	0.000 79	0.577 09	0.009 31	0.074 85	0.001 00	449	16	463	6	465	6
	PM7-3/1-19	0.055 72	0.000 76	0.582 05	0.009 13	0.075 76	0.001 01	441	16	466	6	471	6
	PM7-3/1-20	0.054 71	0.000 78	0.563 83	0.009 10	0.074 74	0.001 00	400	16	454	6	465	6
灰白色中粗粒二长花岗岩	PM4-2/1-01	0.057 13	0.000 76	0.586 50	0.009 03	0.074 47	0.000 99	497	15	469	6	463	6
	PM4-2/1-02	0.056 75	0.000 79	0.604 91	0.009 62	0.077 31	0.001 04	482	16	480	6	480	6
	PM4-2/1-03	0.059 52	0.000 71	0.617 25	0.008 83	0.075 22	0.000 99	586	14	488	6	468	6
	PM4-2/1-04	0.058 12	0.000 85	0.624 93	0.010 24	0.078 00	0.001 05	534	16	493	6	484	6
	PM4-2/1-08	0.056 59	0.000 70	0.585 75	0.008 62	0.075 07	0.000 99	476	15	468	6	467	6
	PM4-2/1-10	0.058 22	0.000 80	0.611 57	0.009 64	0.076 20	0.001 02	538	15	485	6	473	6
	PM4-2/1-12	0.055 07	0.000 75	0.571 32	0.008 97	0.075 25	0.001 01	415	16	459	6	468	6
	PM4-2/1-13	0.055 49	0.000 77	0.577 42	0.009 19	0.075 48	0.001 01	432	16	463	6	469	6

新疆巴音布鲁克地区奥陶纪侵入岩地球化学特征及其构造意义

Geochemical Characteristics and Tectonic Significance of Ordovician Intrusions in Bayanbulak, Xinjiang,China

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