江俊

摘 要：新疆西天山科克赛岩体位于西天山北部，主要发育岩石为二长花岗斑岩，属高钾钙碱性系列。根据元素地球化学组成， 该二长花岗斑岩主量元素为SiO2、Al2O3和MgO，微量元素含Sr、Y和Yb，具有埃达克岩的化学特征，该二长花岗斑岩归属于埃达克岩。依据元素地球化学和同位素地球化学特征，判断科克赛岩体为新元古代增生的地壳物质部分熔融的产物，于晚石炭世后碰撞初期阶段形成。

关键词：新疆北部；埃达克岩；地球化学；西天山

引言

作为一种成因特征特殊的火成岩，埃达克岩的地球化学特征为：SiO2>56%， Al2O3>15%， MgO<3%；亏损重稀土，富集Sr，亏损Y和Yb。普遍认为只有当地壳厚度满足石榴角闪岩或榴辉岩最低深度时，埃达克岩才有产生的可能。21世纪以来，随着学者们对西天山埃达克岩成因的深入研究，有研究认为，西天山埃达克岩在二叠纪后的碰撞环境中形成，是底侵玄武岩的部分熔融；也有研究认为还可能形成于泥盆纪-早石炭世的岛弧环境，一直存在争议。

一、地质和岩体特征

西天山科克赛岩体位于赛里木地块，属于哈萨克斯坦板块的巴尔喀什-准尔微板块之巴尔喀什南缘活动陆缘。赛里木地块位于中、哈边境地区，形状长约350km（东西），宽60-80km（南北）。其东、北、西南面均被滨巴尔喀什泥盆纪一石炭纪残余洋盆包围，东南为博罗霍洛岛弧。地块为古元古代结晶基底，主要由角闪片岩、云母片岩、黑云母斜长片麻岩、云母石英片岩、眼球状片麻岩等组成。中、新元古界，即结晶基底上的第一层为碳酸盐岩-泥岩，由蓟县系库松木切克群和青白口系开尔塔斯群组成。往上，是不整合覆盖的震旦系砂岩、砂质泥岩和冰碛层；下古生界以灰岩、泥质-硅质岩、粉砂岩及含磷岩层为主，出露寒武系和奥陶系，不整合或平行不整合覆盖在震旦系之上；上古生界位于赛里木地块北部，从基底往上为中泥笼统汗吉尕组砾岩、砂岩、粉砂岩，上泥盆统托斯库 尔他乌组砂岩、粉砂岩、放射虫硅质泥质岩，下石炭统阿克萨克组砂岩、粉砂岩、含角砾晶屑巖屑凝灰岩，上石炭统东图津河组砂岩、粉砂岩，下二叠统辉石安山岩、玄武安山岩，上述岩种构成了汗吉尕拗裙带，而西天山的科克赛岩体处于该拗裙带地形中。

科克赛岩体长约600m（东西），宽约260m（南北），侵入于上泥盆统托斯库尔他乌组沉凝灰岩中。该岩体岩石类型与科克赛铜钼矿床的成矿相关。该岩体呈斑状结构，斑晶大概占总岩石量的80%，主要为石英、斜长石、钾长石和黑云母，其中石英斑晶占20%；斜长石斑晶占30%，钾长石斑晶占25%，黑云母占5%。微晶约占岩石总量的20%。

二、元素与同位素地球化学

2.1元素地球化学

科克赛岩体主要为二长花岗斑岩，其SiO2含量在70.56%～71.46%之间，Al2O3含量介于15.27%-16.01%之间，K2O/Na2O含量在0.92～1.66之间，绝大多数样品含量大于1%；MgO含量较低，为0.77%-1.02%；Mg'在46-56之间。铝指数（ASI）为1.23-1.39，均大于1.10。稀土元素总量介于64.87 *10-6～110.2*10-6之间。轻稀土富集，（La/Yb）N介于15.0-23.7之间，重稀土强烈亏损，Yb含量较低（0.60 × 10-6-0.72 × 10-6），δEu介于0.88～1.2，呈现微弱负铕异常和正铕异常。根据实际矿物含量QAP分类图解，全部样品落入二长花岗岩区域；SIO2-K2O全部落入高钾钙碱性区域。

科克赛岩富集Rb、Th、U、K和LREE等大离子亲石元素；亏损Nb、Ta、P、Ti、HREE等高场强元素；Sr呈弱富集特征，含量介于363 *10-6～577 *10-6之间；Y含量较低，介7.40*10-6～8.50 *10-6之间；Ba弱亏损；在微量元素蜘网图上呈现Nb、Ta、P、Ti的强烈亏损。

2.2同位素地球化学

通过对测试二长花岗斑岩样品的同位素数据，其ISr在0.705078-0.705572之间，主要落在0.7020-0.7060范围内，比大陆壳的ISr的平均值0.719低。二长花岗斑岩的εNd（t）范围为2.82-3.56，远高于华北克拉通古老下地壳的εNd（t）值（-44--32），而接近东北地区显生市花岗岩的εNd（t）值 （介于O-3.0之间），相对的Nd模式年龄为774-835 Ma，稀土元素Sm、Nd分馏不明显。

三、岩石成因

3.1岩石形成物质源来

西天山科克赛岩锶初始值较低，钕初始比值较高，推测出样品地区物质有较多的地幔成分或最近才增生的地壳物质。所有样品均从洋岛玄武岩区区域获取，研究区样品均在中亚造山带。因为中亚造山带显生市花岗岩类普遍具有较高的εNd（t）正值，前研究人员就提出了一系列推测结论：古生代-中生代花岗岩由新生的新元古代地壳深熔形成；古老地壳物质与高度分异的幔源岩浆混合，增生基性地壳物质与古老地壳物质混合；幔源基性岩浆同化古老地壳物质，产生结晶分异；大洋岩石圈与古老大地陆売混合物的熔融；幔源岩浆底侵、岩浆直接分异等。普遍认为，二长花岗斑岩不太可能由地幔部分直接熔融形成。

由二长花岗斑岩元素地球化学数据，及同期幔源岩浆形成的基性、超基性杂岩很难找到的实况，推测该岩主要由地壳物质部分熔融形成。岩石的锶初始比值较低，钕初始比值较高，具有正的εNd（t）值，亏损地幔Nd模式年龄较低，同古亚洲洋大规模扩张的时间（蛇绿岩和岛弧杂岩时代）大致相同，故该二长花岗斑岩可能是由亏损地幔在新元古代衍生。

3.2岩石成因

科克赛二长花岗斑岩的SiO2较高，Mg0、Cr、Ni含量较低，说明形成原因不会是拆沉下地壳的部分熔融，而可能是加厚下地売部分的熔融，高的Sr/Y和La/Yb值，重稀土元素的强烈亏损，加上中、重稀土之间无向下凹的分布特征，说明在熔融过程中，源区残留没有斜长石，导致Eu异常。由新生下地売部分熔融产生这种岩浆存在基本条件：地壳厚度必须能保持石榴石稳定。同时地売部分熔融需保证有一定的热度。西天山科克赛岩体具有地壳加厚背景，在石榴石残留相的稳定范围内。其次，软流圈地幔上涌的加热作用以及地壳增厚引发的热产生热量足够促使地壳部分熔融。

3.3成岩背景

前人认为西天山火成岩形成于裂谷或地幔柱环境，后来在在天山北部地区发现了石炭纪埃达克岩-高镁安山岩名-富Nb玄武岩组合，以及石炭纪巴音沟蛇绿岩，表明西天山地区在泥盆纪一早石炭世晚期仍处于洋壳俯冲阶段。在天山北蛇绿杂岩中发现的年龄为316Ma锆石U-Pb，表明北天山缝合带可能是在早一晚石炭世之交形成（325-316Ma）。北天山同碰撞构造背景介于325-316Ma之间，316～270Ma间属于后碰撞构造背景。在研究喇嘛苏-达巴特地区岩浆岩时，发现西北天山地区在晚泥盆世硪石炭世为大陆弧环境，在早二叠世为后碰撞阶段。还有学者认为该地区晚泥盆世一早石炭世的火山弧是从西向东渐渐消灭，并由晚石炭世的碰撞后富钾岩浆喷发取代。晚石炭世至后二叠纪，天山地区发育二叠纪双峄式火山岩，最后形成特色的大陆裂谷结构。

由上述研究可知该岩体不是俯冲洋売部分熔融的产物，所以不可能存在俯冲背景。二长花岗斑岩为主要岩石，研究岩石铝饱和指数较高，却并未爱薄片中发现白云母、堇青石、红柱石等富铝矿物，认为绢云母化蚀变导致了该岩体的过铝性。又因为科克赛岩体形成“钉合岩体”之后，先于北达巴特A型花岗岩，因此科克赛岩体于后碰撞初期阶段形成最有可能。

四、结论

西天山科克赛岩锶初始值较低，钕初始比值较高，Mg0、Cr、Ni含量较低，形成原因很可能是加厚下地売部分的熔融。科克赛岩体铝饱和指数较高，却并未爱薄片中发现白云母、堇青石、红柱石等富铝矿物，于后碰撞初期阶段形成最有可能。

参考文献：

[1]周罡.西天山阿吾拉勒科克赛铜矿地质特征与成矿背景研究[D].长安学，2016-08-11.

[2]解洪晶，武广，朱明田，钟伟，糜梅，刘军. 新疆西天山科克赛岩体成因及找矿意义[J].矿床地质，2010-07-10.

[3]赵振华，王强，熊小林，等. 新疆北部的两类埃达克岩[J]. 岩石学报，2016-09-16.