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

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.03.04

Abstract

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

CLC Number:

P588.1

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.

Figures/Tables 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