岩石组合时空分布规律对构造演化阶段的约束

岩浆岩岩石组合时空分布规律对构造演化阶段约束~

（一）奥陶纪-早志留世构造岩浆阶段（洋陆俯冲阶段）
走廊域内北祁漫塔格构造岩浆岩带内三类早古生代海相火山岩的形成均具有弧后扩张的特点，已获得的资料证明这个与大洋俯冲相关的弧后裂张主要发生在奥陶纪，早志留世滩北雪峰组合（英云闪长岩＋花岗闪长岩组合）可确定走廊域洋陆俯冲阶段的上限是早志留世，由此也证实走廊域内已有的火成岩记录可以确定整个祁漫塔格走廊域在奥陶纪晚期-早志留世处于活动大陆边缘构造环境。
（二）晚志留世-早泥盆世构造岩浆阶段（陆陆碰撞阶段）
晚志留世十字沟及早泥盆世阿达滩两个强过铝质花岗岩组合的产出可确定陆块碰撞作用发生的时限，且从早期组合（高温型）向晚期组合（高压型）的演化暗示地壳加厚的过程。该阶段整个东昆仑地区缺失沉积记录，也代表了碰撞与隆升的特点。
（三）早泥盆世-早石炭世后碰撞及后造山阶段
走廊域内火成岩岩石构造组合记录无法严格从时间上将后碰撞及后造山两个阶段区分开来。但从岩浆的演化（不同类型岩石构造组合时空分布规律）可以划分出三个岩浆演化亚阶段。
1.早泥盆世布拉格期
北祁漫塔格构造岩浆岩带内所产出的莲花石组合及昆南构造岩浆岩带内的塔鹤托坂日组合均为富含铁镁质暗色微粒包体的壳幔混合型花岗岩，显然，该阶段这两个岩浆岩岩石组合的产出说明了晚志留世—早泥盆世陆陆碰撞阶段后构造体制发生了重大的变化，幔源岩浆底侵引发了壳幔岩浆的混合作用，因此早泥盆世布拉格期可视为后碰撞阶段开始。
2.早泥盆世埃姆斯期-中泥盆世吉维特期
从北祁漫塔格构造岩浆岩带到昆南构造岩浆岩带表现出了惊人的一致性，火成岩岩石组合可以分为两类，一类为高钾、高硅的碱性系列、钾玄岩系列的酸性花岗岩组合，另一类为中高钾、低硅、高钛的基性侵入岩组合与火山岩组合。幔源岩浆活动异常强烈，因此该阶段在走廊域内总体上表现为板内裂陷的构造环境，同时也说明祁漫塔格地区后碰撞阶段构造环境以持续性的伸展体制为主。
3.晚泥盆世法门期
侵入岩岩石构造组合略显复杂，但以高硅、高钾的碱性系列或钙碱性系列岩石为主，岩体中MME少见，显然幔源岩浆的参与是微弱的。A型花岗岩的产出说明该阶段总体上仍处于伸展的构造背景中，为早泥盆世埃姆斯期-中泥盆世吉维特期的延续，似代表了这一次板内伸展作用的后期阶段。另外，该阶段走廊域内形成了晚泥盆世陆相火山盆地，遗憾的是，该陆相火山-沉积盆地研究程度较低，无法提供更多有益的、可靠的信息。
从上述特征可以设想，早泥盆世布拉格期似可划分到后碰撞初期阶段，而早泥盆世埃姆斯期-中泥盆世吉维特期为后碰撞期主要时期，晚泥盆世法门期可划分到后造山阶段。本区从后碰撞阶段开始主要表现为区域的伸展构造环境，而这一广泛的区域性伸展作用与古特提斯洋的初始扩张似于同期，二者的关系值得探讨，是加里东造山系的岩石圈去根引起的伸展垮塌诱发了古特提斯洋的初始扩张，还是古特斯洋的扩张导致了东昆仑加里东造山带过早进到了大陆边缘的伸展裂陷阶段，从而促使加里东造山带过早地伸展垮塌，这需要进一步分析研究。当然，秦祁昆加里东阶段构造演化也可能是自组织体系，与其南部特提斯洋的演化并无关联。

（一）奥陶纪
奥陶纪岩浆活动主要集中于北祁漫塔格构造岩浆岩带（祁漫塔格结合带）、昆南构造岩浆岩带（昆中结合带）。北祁漫塔格构造岩浆岩带存在祁漫塔格双峰式火山岩组合、祁漫塔格富铌玄武岩组合、祁漫塔格拉斑玄武岩组合，这些组合特征列于表4-28，第三章第一节已对其形成的构造背景做了讨论，确定了祁漫塔格地区这三类岩石组合形成于弧后裂陷环境。

图4-72 奥陶纪-泥盆纪火成岩时空结构表

昆中构造岩浆岩带内主要为吐木勒克洋岛拉斑（碱性）玄武岩组合、吐木勒克岛弧拉斑玄武岩组合，特征列于表4-28，第三章第二节对这些火山岩的构造环境做了讨论，不再详述。
走廊域内该阶段深成侵入作用并不发育，尚未发现该时期侵入岩。莫宣学等（2007）认为东昆仑东部阿拉克湖岩体（全岩 Rb-Sr 年龄为508 Ma），德拉托郭勒岩体（全岩Rb-Sr等时年龄为476Ma）、万宝沟岩体（角闪石40Ar/39Ar年龄为450Ma）、石灰沟花岗岩（锆石U-Pb一致线年龄为471Ma和485Ma）为弧花岗岩，并以此推论确定东昆仑东部在早寒武世为洋盆形成及扩张阶段，中寒武世开始进入俯冲阶段，持续到晚奥陶世。如是，东昆仑造山带东西部在早古生代洋盆转化的时间阶段上应是有区别的，祁漫塔格及相邻地区东昆中洋形成洋盆与俯冲的时间可能要晚一些。
（二）早志留世
如图4-72所示，走廊域内早志留世阶段深成侵入岩浆作用也不发育，仅在北祁漫塔格构造岩浆岩带确定出了一个组合——滩北雪峰英云闪长岩＋花岗闪长岩组合，类似于TTG组合，但K2O-Na2O-CaO图解中（见图4-7）仍具有富钾的钙碱性演化趋势，而不具奥长花岗岩趋势，该组合Sr含量有一个较大变化区间（表4-29），部分样品具高Sr花岗岩的特点，普遍含有铁镁质微粒包体，从岩石地球化学面貌上看，这一类花岗岩通常形成于与俯冲作用相关的构造环境，高钾钙碱性的特征反映了地壳成分较多，但也有幔源岩浆的成分（MME）的混合，另外，从区域构造演化特征来看，早志留世阶段洋陆俯冲作用的存在并不难理解。
（三）晚志留世-早泥盆世
晚志留世-早泥盆世早期侵入岩岩石组合也仅见于北祁漫塔格岩带，可以确定出晚志留世十字沟组合、早泥盆世阿达滩组合，两个组合具有一定的相似性，均为强过铝质花岗岩组合。但早期十字沟组合特征接近于拉克伦带的特征，源岩为硬砂岩，可能反应了高温碰撞的特点，晚期阿达滩组合源岩中泥质岩的成分偏多，可能反映了高压碰撞的特点。这一演化似暗示从早志留世到早泥盆世碰撞造山体制有变化，可能反映了造山带持续加厚的过程。
（四）早中泥盆世
泥盆纪开始，深成侵入岩浆作用十分强烈，岩石组合类型复杂多样，不同构造岩浆岩带岩石组合类型具有明显差异性。
1.北祁漫塔格构造岩浆岩带
早泥盆世莲花石组合（闪长岩＋石英闪长岩组合）为一中性岩组合，这一组合的出现可能暗示着一个重要的构造转折期，在同一个构造岩浆岩带从早期的高硅、高钾组合到晚期的低硅、中低钾组合的反序演化可能说明了构造体制的重大转变。莲花石组合为钠质花岗岩组合（Na2O/K2O平均值为2.85），并具有TTG的演化趋势，这种特征通常是活动大陆边缘花岗岩组合的典型特征，但该组合具有高的TiO2（平均值1.55%）含量，与活动大陆边缘环境通常所见的低钛中性岩组合是不同的。
至早中泥盆世之交，北祁漫塔格构造岩浆岩带内出现了代表大陆伸展环境的滩北雪峰基性岩墙群，该阶段稍后时期产出的西大沟组合为该岩带的主体，西大沟花岗闪长岩＋（斑状）二长花岗岩＋正长花岗岩组合为偏铝质碱性岩和高钾钙碱性、钾玄岩系列岩石，该组合的产出应当与稍早一些的滩北雪峰基性岩墙的形成有构造环境的关联性，二者似组成双峰式岩浆岩组合。

表4-28 奥陶纪火成岩岩石组合特征

注：括号中数值为平均值。

表4-29 北祁漫塔格构造岩浆岩带岩石构造组合及特征


续表

注：括号中数值为平均值。

表4-30 南祁漫塔格构造岩浆岩带岩石构造组合及特征


续表

注：括号中数值为平均值。
因此，从早泥盆世开始，整个北祁漫塔格带处于伸展的构造环境。
2.南祁漫塔格构造岩浆岩带
南祁漫塔格构造岩浆岩带岩石组合较为复杂（表4-30），巴音郭勒基性杂岩的出现更直接的表明早中泥盆世开始，该地区具有较强烈的幔源岩浆活动，该杂岩体具有层状杂岩的特征，其中基性-超基性岩（橄长岩＋辉长岩）为拉斑玄武岩系列，具有高 Sr（205×10-6～579×10-6）、高钛（0.19%～3.41%）的特征，中性岩（辉长闪长岩＋闪长岩）同样也具有高Sr（285.4×10-6～596×10-6）、高TiO2（0.73%～1.79%）的特点。该岩带早中泥盆世阶段同时也发育早中泥盆世哈得尔甘组合，为高硅、高钾的碱性系列酸性岩，具有低Sr、高Yb的特征。从这几个岩石组合的特征来看，南祁漫塔格构造岩浆岩带内早中泥盆世侵入岩类同样具有双峰式火成岩组合的特征，与北祁漫塔格构造岩浆岩带相似。
3.昆南构造岩浆岩带（表4-31）
早泥盆世为塔鹤托坂日组合，为含有少量MME的弱过铝质高钾钙碱性岩，这一类岩石普遍见于后碰撞构造环境中。

表4-31 昆南构造岩浆岩带岩石构造组合及特征


续表

注：括号中数值为平均值。
同期或稍晚一些为中基性火山岩组合，为一套高钛的中基性海相火山岩组合，具有板内裂陷环境构造背景的特点。
4.早中泥盆世岩浆岩时间上的演化特征
早泥盆世阶段产出中高钾钙碱性花岗岩组合（莲花石组合）与高钾钙碱性塔鹤托坂日组合，两组合特征与更早时期的阿达滩碰撞环境下的强过铝质花岗岩明显不同，显示该时期已有幔源岩浆的加入，岩石中普遍含有暗色铁镁质微粒包体，因此该阶段构造体制已明显有别于碰撞阶段，稍晚一些（早中泥盆世之交）各构造岩浆岩带都广泛出现了伸展背景下的岩浆岩组合，幔源岩浆活动已变得异常活跃。该阶段也是祁漫塔格走廊域奥陶纪-泥盆纪岩浆活动最为强烈的时期。
（五）晚泥盆世-早石炭世
北祁漫塔构造岩浆岩带产出的东沟花岗闪长岩＋二长花岗岩组合为中高钾的碱性系列组合，Eu不具或具轻微的负异常是该组合的特征。
南祁漫塔格构造岩浆岩带内为巴音郭勒呼都森细粒正长花岗岩＋似斑状正长花岗岩组合，为一套高硅（SiO2含量73.31%～78%）的偏铝质-弱过铝质碱性花岗岩组合，类似于非常低Sr高Yb型花岗岩（张旗，2006），花岗岩Sr含量在（21.9～58.2）×10-6之间，Yb在（3.19～4.49）×10-6之间，具燕式REE分布型式以及非常明显的负铕异常（δEu为0.18～0.35），以及低CaO（0.62%～1.43%）、高Fe/Mg（4.25～14.24）特征，接近于A型花岗岩的特征，与许葆良等（1998）划分的造山期后A型花岗岩类或Eby（1992）划分的A2型A型花岗岩接近，A2亚型以碱性花岗岩和铝质A型花岗岩为主，主要与在大陆边缘地壳伸展作用或与陆内剪切作用产生的拉张环境有关。
昆南构造岩浆岩带内晚泥盆世侵入岩浆作用仍是较发育的，集中分布于昆中断裂南侧库鲁克彼捷里克塔格山脉一带，岩石组合为（石英闪长岩）＋英云闪长岩＋花岗闪长岩组合，从岩石组合特点来看似具TTG岩套的特征，但在K2O-Na2O-CaO图解中仍显示出明显富钾的钙碱性演化趋势，为偏铝质-弱过铝质高钾钙碱性岩，岩石主要显示低Sr特征，个别样品具高Sr的特点。昆南构造岩浆岩带内岩浆作用从早泥盆世到晚泥盆世Si、K含量具递减的趋势，呈反序的演化趋势，显示了泥盆纪阶段构造体制的复杂性。

图5-33 祁漫塔格地质走廊域晚古生代-早中生代侵入岩岩石组合时空分布特征

将祁漫塔格走廊域花岗岩类岩石组合按其发育的时间段及空间分布规律置于国际地层表（图5-33），可以清楚地看出，祁漫塔格走廊域晚古生代-早中生代地质演化阶段岩浆活动十分强烈，花岗岩在时间上呈脉动式集中形成于5个阶段，可以划分出5个构造岩浆阶段，由老到新分别是早中二叠世构造岩浆阶段，晚二叠世-中三叠世构造岩浆阶段（长兴期-安尼期），中三叠世构造岩浆阶段（安尼期晚期-拉丁初期），晚三叠世构造岩浆阶段（卡尼期-诺利期），晚三叠世-早侏罗世构造岩浆阶段（瑞替期-郝塘期），5个构造岩浆阶段在时间上近于连续，但不同阶段岩石组合差异明显，是同一构造旋回不同地球动力学演化阶段的产物。

（一）早中二叠世构造岩浆阶段

早中二叠世构造阶段走廊域内岩浆作用并不强烈，相对而言，昆南构造岩浆岩带火山岩浆作用要强烈一些，北部沿昆中断裂南侧克其克孜苏一带存在两个空间上紧密共生的岩石组合，克其克孜苏中酸性火山岩组合、伯拉克拉克里闪长岩＋石英闪长岩组合，该组合南部存在一个与前两者差异巨大的岩石构造组合苏鲁细碧-角斑岩组合。北祁漫塔格构造岩浆岩带内为西沟石英闪长岩＋（斑状）石英闪长岩组合。从岩石组合特征及岩石地球化学特征判断的结论看，该阶段岩石组合形成于洋陆俯冲的构造背景下。因此，早中二叠世构造岩浆阶段属于俯冲阶段。

（二）晚二叠世-中三叠世构造岩浆阶段

侵入岩集中分布于北祁漫塔格构造岩浆岩带与昆中构造岩浆岩带内。北祁漫塔格带为早二叠世豹子沟花岗闪长岩＋（斑状）二长花岗岩组合，昆中构造岩浆岩带内为晚二叠世-中三叠世求勉雷克塔格（斑状）二长花岗岩＋正长花岗岩组合，两者具有一定的相似性，均为高硅、高钾偏铝质-弱过铝质碱性系列或高钾钙碱性系列岩石，岩体中含有较丰富的MME。由于这些花岗岩属于陆壳成分占有主体的壳幔混合型花岗岩，其岩石地球化学的构造环境判别是不奏效的。但可以肯定一点，这些巨量产出的花岗岩组合与典型的陆陆碰撞环境的强过铝质花岗岩组合明显是不同的。从同一构造岩浆岩带中岩浆岩岩石组合的演化来看，从早中二叠世偏铝质中高钾钙碱性花岗岩组合到晚二叠世-中三叠世的偏铝质-弱过铝质碱性-高钾钙碱性花岗岩组合的演化显然应当代表了大陆边缘弧的一个成长过程，即岩浆向着高硅、高钾方向演化的一个过程，地壳成熟度和地壳厚度在增加，幔源物质参与在减少，因此，晚二叠世-中三叠世构造岩浆阶段仍属于洋陆俯冲阶段。

（三）中三叠世构造岩浆阶段（安尼期晚期-拉丁初期）

该阶段岩浆活动集中于那陵格勒河断裂以南的昆中构造岩浆岩带内，为一富含铁镁质暗色微粒包体的岩石组合——中三叠世莫斯图闪长岩＋石英闪长岩＋英云闪长岩＋花岗闪长岩组合。这个岩石组合形成持续的时间较短，但却是爆发的，这一组合在岩浆岩岩石组合面貌上类似于TTG组合，但是否与洋陆俯冲有关值得研究，因为，既然中三叠世陆缘弧已趋于成熟，那么接下来的岩石组合应当出现与陆陆碰撞相关的强过铝质花岗岩组合，而不是这样一个富含铁镁质微粒包体的岩石组合，这一反序的演化过程可能是祁漫塔格走廊域最为显著的一个特征。

中三叠世强烈的壳幔岩浆混合作用不仅发育在祁漫塔格地区，而可能是整个东昆仑造山带北侧（昆中陆块北部）最为强烈的一次壳幔岩浆混合作用事件，除区内莫斯图组合外，东昆仑东部约格鲁岩体也具有这种特征，约格鲁岩体中角闪辉长岩、暗色微粒包体与花岗闪长岩（寄主岩）的U-Pb年龄分别为239±6 Ma、241±5 Ma和242±6 Ma（刘成东等，2004），说明地幔物质与能量注入地壳并与其反应在东昆仑花岗岩成因中扮演了重要的角色，祁漫塔格走廊域中三叠世构造岩浆阶段这种地幔物质与能量的注入最好的解释就是幔源岩浆的底侵作用，然而这种底侵入作用的构造意义是什么？从走廊域岩浆演化来看（图5-33），至中三叠世东昆仑西段并不具备碰撞造山带加厚大陆岩石圈拆沉作用发生的条件，那么大洋俯冲岩石圈板片的断离应当是更为合理的解释，这种断离也被一些学者（Sacks et al.，1990）称为洋壳的拆沉作用，俯冲岩石圈板片的断离模型见图5-34。大洋岩石圈地幔拆沉进入地幔，所留下的空间被热的软流圈地幔迅速占据，从而引发一系列地质效应，例如，岩浆活动、地壳抬升以及随后的构造松弛和造山带垮塌（Bird，1978，1979；高山等，1997）。

图5-34 大洋岩石圈拆沉（大洋岩石圈板片断离）模型

（据Bird，1991）

（四）晚三叠世构造岩浆阶段（卡尼期-诺利期）

该阶段解体并确定了一个侵入岩岩石组合——冰沟石英二长闪长岩＋花岗闪长岩＋（斑状）二长花岗岩＋正长花岗岩组合，该阶段岩浆作用强烈且广泛，以南祁漫塔格构造岩浆岩带最为发育，在北祁漫塔格构造岩浆岩带及昆中构造岩浆岩带也有少量分布，不同构造岩浆岩带内岩石组合特征具有相似性。

该阶段也是走廊域内火山活动最为强烈的时期，沿卡尔塔阿拉南山至巴音郭勒河一带形成了规模巨大的陆相火山盆地。同时，该阶段岩石组合分布横切所有的构造岩浆岩带，岩浆侵位、分布不受构造单位的限制。上述特征均反映典型后碰撞高钾钙碱性-碱性花岗岩组合及火山岩组合的特征。

可能的解释：中三叠世俯冲岩石圈板片的断离诱发大规模的幔源岩浆底侵作用，由于自身密度及进一步的变质与密度的增大，导致重力不稳，发生拆沉作用，拆沉引起强烈的幔源岩浆的底侵作用，诱发形成又一阶段大规模壳幔混合型花岗岩的形成。

（五）晚三叠世-早侏罗世构造岩浆阶段（瑞替期-郝塘期）

该阶段岩浆活动已趋于缓和，岩石组合分布非常广泛，但岩体出露规模均较小，具有后造山小岩体群的特征。该阶段同时也形成了大量高位浅成-超浅成小岩体群或脉岩群，本书暂不讨论这一问题。

拆沉作用的直接结果是造成地壳的快速隆升、岩石圈减薄以及下地壳被迅速加热，造山带垮塌和盆地形成。

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