韩琼 赵同阳 郑加行 孙耀锋 李平 唐智

摘  要：阿尔泰造山带依列克塔斯岩组为一套深变质片麻岩为主的岩石建造，岩石变质变形强烈，构造复杂。该岩组为副变质岩，原岩为沉积岩，岩性为富铝质长英质粘土、泥质砂岩、泥质粉砂岩、泥岩和页岩等，局部夹杂有中基性岩火山岩或同质凝灰质碎屑岩。主量元素表明其原岩为沉积化学成分，具高硅、过铝质钙碱性系列特征。微量元素含量显示Ta，Nb，Sr，P和Ti明显亏损，大离子亲石元素Rb，Ba，K富集，U，La，Ce，Nd，Zr，Hf元素相对富集。稀土元素为轻稀土富集，重稀土亏损，具“V”型分布特点。原岩可能为活动大陆边缘的大陆岛弧环境下的杂砂岩经搬运沉积成岩，后经多期变质作用。

关键词：阿尔泰造山带;片麻岩;依列克塔斯岩组;副片麻岩;地球化学特征

阿尔泰造山带位于西伯利亚板块和哈萨克斯坦-准噶尔板块之间，属西伯利亚板块南缘部分，为中亚造山带重要组成部分（图1-a）。该区大面积发育的变质岩，阿尔泰变质岩系出露于阿尔泰山南坡，从喀纳斯湖以南地区向东延伸到蒙古阿尔泰山南坡，组成哈龙-巴利尔斯、青河、达罕第尔-苏普特、富蕴背斜及切尔切克断块，统称为冲乎尔-青河构造建造带[1]。该套变质岩为一套复理石建造，厚度巨大，岩相多变。西部变质程度较浅，东部变质程度较深，混合岩化强烈，构造变动复杂[2]。目前对该套中深变质岩时代归属及所代表的沉积环境存在两种不同认识：一种认为其形成的构造背景属被动陆缘沉积环境[3-4];另一种认为属活动大陆边缘[5-6]。鉴于此，本次在1∶5万区域地质矿产调查基础上，以依列克塔斯岩组变质岩为研究对象，结合岩石地球化学数据，探讨其形成环境和构造演化历史。

1  区域地质背景

研究区位于阿尔泰造山带北部，大地构造分区属天山-兴蒙造山系阿尔泰弧盆系，阿尔泰古生代陆缘弧之喀纳斯被动陆缘带（图1-b，d）[7]。喀纳斯一带大面积出露一套中深变质岩，1∶20万区调将其划归为哈巴河群❶，王广耀将其厘定为喀纳斯群[8-9]，定义为不整合于东锡勒克组之下，主要为一套灰绿夹紫红色、变质轻微、厚度巨大的薄-中厚层状细砂岩、粉砂岩不均匀互层，为一套巨厚的复理石建造。新疆地质调查院在喀纳斯一带开展区域地质调查，认为岩石组合变质变形特征等与原始定义不符，在区域对比基础上，结合同位素测年，将原厘定的震旦系—下寒武统喀纳斯群解体划分，自下而上划为中寒武—下奥陶统依列克塔斯岩组、中寒武—下奥陶统贝留特岩组和中寒武—下奥陶统喀纳斯群（图1-c）❷，并將中寒武—下奥陶统喀纳斯群进一步解体为苏木代尔格组和哲里开特组[10-12]。其中寒武—下奥陶统依列克塔斯岩组在研究区以NE向为主（图1-c），主要为一套深变质片麻岩建造，主要岩石类型为角闪斜长片麻岩、黑云母斜长片麻岩、二云母斜长片麻岩、绢云母化、绿泥石化红柱石黑云母斜长片麻岩、含十字石黑云母斜长片麻岩、含红柱石矽线石黑云母斜长片麻岩夹少量结晶片岩。

2  岩石特征

2.1  变质岩变形特征

依列克塔斯岩组为深变质片麻岩类，变形变质较强，岩石变形以韧性、脆-韧性为主。构造变形强烈，片麻理、片理、条带状构造、褶皱变形非常发育，主构造线呈NNW向，原始层理（S0）已不存在，构造面理置换较彻底，多为“I”型置换，先期面理几乎全部被改造并平行于新生面理，仅少数褶皱残留于新生面理中（图2-a，b，c），部分岩石发育有石英脉褶，石英脉为变质分异形成，后经变质变形形成α型脉褶，透入轴面面理。片麻岩发育地段可见变质岩韧性变形的一些特殊构造，如石香肠构造（图2-d）、眼球构造等。区内岩层普遍遭受劈理化作用，以流劈理为主，一些相对脆性的岩层中，还可见到破劈理存在。

2.2  变质岩岩石学特征

依列克塔斯岩组变质岩为一套深变质片麻岩类，主要岩石特征如下：

黑云母斜长片麻岩  岩石风化面呈灰色，新鲜面呈深灰色，岩石由变质重结晶矿物斜长石组成，含量59%，粒度0.2～0.7 mm，分布少量石英，含量25%，粒度0.2～0.85 mm，黑云母含量15%、少量白云母、红柱石、微量磷灰石、磁铁矿、锆石（图3-a）。斜长石呈他形板状，微高岭土化，石英呈他形粒状，具波状消光，石英、长石长轴定向分布。黑云母、白云母呈鳞片状、平行间片状分布于长石、石英之间，黑云母、长石、石英之间分布有少量他形粒状红柱石。磷灰石呈他形粒状、短柱状，磁铁矿呈他形粒状，分布于黑云母、长石、石英之间，少量磷灰石分布于黑云母中。锆石呈浑圆粒状、微柱状，分布于黑云母中。

含红柱石黑云母斜长片麻岩  岩石风化面、新鲜面均呈灰色，主要矿物为黑云母，含量27%，粒度0.06～2.6 mm、斜长石含量32%，粒度0.02～1.1 mm，石英含量31%，粒度0.06～0.6 mm。少量白云母，含量2%，粒度0.1～0.8 mm，红柱石含量8%，粒度0.2～1 mm及金属矿物等（图3-b）。黑云母呈片状，粒径较粗，多在0.2 mm以上，个别达2.4 mm，分布不均，部分呈团块状和条带状产出，粒间见有少量白云母。斜长石呈半自形-他形粒状、板状，粒径0.3 mm以上，部分沿延长方向定向排列，内部纯净，常见双晶。石英他形粒状，粒径较长石细，呈集合体分布于长石粒间。红柱石呈半自形-他形粒状，被次生白云母、绿泥石取代。金属矿物呈半自形-他形粒状、板状，星点状分布，镜下见微量磷灰石、锆石及电气石。

含红柱石二云母斜长片麻岩  岩石主要矿物为斜长石，含量38%，粒度0.3～1.4 mm，石英，含量36%，粒度0.05～0.65 mm及黑云母，含量16%，粒度0.1～1.6 mm。少量白云母，含量3%，粒度0.1～0.75 mm，绿泥石，含量1%，粒度0.06～0.15 mm，红柱石，含量6%，粒度0.3～0.8 mm及金属矿物等（图3-c）。黑云母呈片状，粒径0.2～0.6 mm，分布不均匀，多呈条带状平行排列。白云母呈片状，与黑云母连生，部分交代红柱石。斜长石呈半自形-他形粒状，粒径0.4～1 mm，内部较纯净，双晶发育。石英他形粒状，粒径较细，呈集合体分布于长石粒间，部分沿延长方向定向排列。红柱石半自形-他形粒状，粒径0.3～0.8 mm，已被次生绿泥石、白云母等取代。金属矿物半自形-他形粒状、板状，多分布于云母粒间。绿泥石片状，粒径细，多交代白云母。

角闪斜长片麻岩  岩石由变质重结晶矿物斜长石，含量57%，粒度0.2～1.2 mm组成，分布少量角闪石，含量25%，粒度0.1～1.6 mm，黑云母含量5%，石英含量10%，粒度0.1～0.8 mm，绿帘石含量2%，粒度0.1～0.6 mm，微量磷灰石、榍石（图3-d）。斜长石呈他形粒状，和石英呈条带状分布。斜长石、石英之间分布有少量角闪石、黑云母，角闪石呈他形粒状、柱状，黑云母呈鳞片状，多呈条带状分布于斜长石、石英条带之间，呈片麻状构造。角闪石、黑云母之间分布有少量他形粒状、柱状绿帘石。磷灰石呈他形粒状、柱状，分布于斜长石、角闪石之间。榍石呈他形板状，具白钛石化，相对集中串珠状，分布于角闪石之间。

白云母二长片麻岩  岩石由变质重结晶矿物钾长石，含量45%，粒度0.1～0.8 mm，石英，含量30%，粒度0.06～1.2 mm，斜长石，含量20%，粒度0.12～1.6 mm组成，少量白云母、微量黑云母、绿帘石。岩石中粒状矿物呈条带状分布，石英又相对呈条带状分布长石于之间，斜长石微绢云母化，钾长石主要由微斜长石组成，分布少量条纹长石。白云母、黑云母呈细条带状，平行分布于长石、石英条带之间，个别白云母条带中分布微量黑云母。绿帘石呈他形粒状，分布个别白云母条带中。

黑云母斜长变粒岩  岩石由变质重结晶矿物石英，含量57%，粒度0.06～0.8 mm组成，分布少量斜长石，含量15%，粒度0.04～0.2 mm，黑云母，含量18%，微量白云母、磷灰石、个别电气石（图3-f）。石英呈他形粒状，大部分呈细粒状，少部分的呈微粒状，具波状消光。斜长石呈微粒状，分布于微粒石英之间，微高岭土化，在重结晶石英中有少量的石英还保留有砂屑圆状外形，推断原岩应为砂岩。黑云母、白云母呈鳞片状，杂乱分布于石英、长石之间。磷灰石呈浑圆粒状，分布于黑云母、石英之间。电气石呈他形柱状，局部分布于黑云母、石英之间，另见有个别锆石呈放射晕状分布黑云母中。

3  地球化学特征

本次研究在依列克塔斯岩组中采集片麻岩岩石化学样品9件，其中5件为黑云母斜长片麻岩，2件为绢云母化红柱石绿泥石黑云母斜长片麻岩，2件为含红柱石黑云母斜长片麻岩，测试结果及特征参数见表1，2。

3.1  主量元素

依列克塔斯巖组片麻岩主量元素分析测果及特征参数见表1。SiO2含量60.21%～71.78%，Al2O3含量12.26%～17.02%，Fe2O3含量5.16%～7.45%，FeO含量2.76%～4.6%，MgO含量2.89%～4.68%，Na2O含量0.99%～2.45%，K2O含量1.69%～2.93%，显示出高SiO2、Fe2O3、K2O、Al2O3，低Na2O、MgO特征。岩石K2O大于Na2O为钾质，显示依列克塔斯岩组片麻岩原岩为沉积岩。在CIPW标准矿物中（表1），所有样品均出现刚玉（C），只有1件样品（YQ-4047）未出现石英（Q），其余石英（Q）含量相对较高， 表明依列克塔斯岩组片麻岩为过铝质和SiO2过饱和。在岩石化学指数和尼格里克参数中（表1），组合指数（σ）为0.47～1.27，小于4，为钙碱性系列（太平洋型）;分异指数（DI）为51～71.93，分异指数变化范围大。岩石铝饱和系数（t）为11.78～19.12，均大于0，说明岩石为铝过饱和系列;岩石的硅饱和系数（qz）为38.08～128.46，为硅过饱和型。主量元素特征表明依列克塔斯岩组片麻岩原岩为沉积化学成分，具高硅、过铝质钙碱性系列特征。

3.2 微量元素

微量元素含量见表2，所有样品含量较接近，但Rb，Th，K，U，Ba含量较高。在微量元素原始地幔标准化蛛网图中（图4），曲线波动较大，具较好的一致性，样品具Ta，Nb，Sr，P和Ti明显亏损，大离子亲石元素Rb，Ba，K富集，U，La，Ce，Nd，Zr，Hf相对富集，整体与岛弧构造环境相似。

3.3  稀土元素

稀土元素测试结果及特征参数见表2。ΣREE在119.35×10-6～148.36×10-6，为中等稀土总量。LREE/HREE为7.32～9.07，平均8.05，比值大于1，反映轻稀土富集，重稀土亏损。δCe值为0.93～1.05，YQ-0708和YQ-2938的δCe小于1，为Ce弱负异常，其余样品均大于1。δEu值为0.69～0.84，均小于1，显示出Eu的负异常。LaN/YbN为7.02～10.04，平均8.36大于1，反映LREE富集，HREE亏损特征。在稀土元素球粒陨石标准化图蛛网图中（图5），曲线整体上表现为向右倾斜的“V”字型分布形式，一致性较好。表明轻稀土分馏较好，重稀土分馏较差，与太古代页岩分布型式一致。稀土元素总体继承母岩特征较多，显示研究区碎屑岩物源受陆缘岛弧的影响较大，构造背景可能为大陆岛弧。

4  原岩恢复

研究区岩石变质较深，原岩构造已破坏殆尽，仅根据野外地质特征已不易恢复原岩，利用岩石化学特征研究变质岩特征，对分析不同变质岩的原岩化学成分、演化规律、恢复原岩变质矿物与原岩化学成分之间关系等方面具有重要意义。对原岩化学特征、地球化学特征的详细研究还有助于了解变质作用过程中物质的带入带出情况。

在尼格里系数（al-alk）-c图解中（图6-a），所有样品投入“长石质粘土和杂砂岩”区域，较集中，具沿长石演化线均匀分布特征。结合野外观察，可能原岩为碎屑沉积岩。在变质岩A-C-F图解中（图6-b），所有样品落在“2”区内，为粘土和页岩区域，较集中，并向杂砂岩过渡，原岩可能为碎屑沉积岩。在尼格里系数西蒙南（al+fm）-（c+alk）-Si图解中（图7-a），所有样品均落入“中厚层泥岩”区域，说明岩石原可能为泥质碎屑沉积。在微量元素Zr/TiO2-Ni图解中（图7-b），所有样品均落入“沉积岩”区，进一步说明依列克塔斯岩组片麻岩原岩为沉积岩。

同时从矿物学及薄片详细鉴定结果可知，依列克塔斯岩组片麻岩中变质矿物主要为黑云母、角闪石、红柱石、白云母、钾长石及斜长石，副矿物主要磷灰石、榍石等。部分岩石中含有红柱石、石榴子石等富铝质矿物，进一步说明原岩可能为富铝质的长英质粘土砂岩或页岩。

据Shaw（1972）建立的SiO2大于53.5%的变质岩性质判别式公式：DF=10.44-0.21SiO2-0.32TFe2O3-0.98;MgO+0.55CaO+1.46Na2O+0.54K2O，研究区依列克塔斯片麻岩岩石化学计算DF均小于0，为副变质岩。在Werner P2O5/TiO2-MgO/CaO图解（图8）中，所有样品均落在“P”区内，为副变质岩，说明其原岩由变质岩形成。

以上特征表明依列克塔斯岩组片麻岩为副变质岩，其原岩为沉积岩，岩性为富铝质的长英质粘土、泥质砂岩、泥质粉砂岩、泥岩和页岩等，局部夹杂有中基性岩火山岩或同质凝灰质碎屑岩。

5  成岩环境探讨

通过对中寒武—下奥陶统依列克塔斯岩组的变质片麻岩类原岩恢复，该套片麻岩类整体为一套泥质碎屑岩建造，岩性为泥质砂岩、泥质粉砂岩、泥岩等，局部可能夹杂有中基性岩火山岩或同质凝灰质碎屑岩，选用沉积岩构造图解，反演物源区构造背景，可以较好反映成岩时的构造环境。

在K2O/Na2O-SiO2沉积岩构造环境图解中（图9-a），所有样品均集中在“ACM”区，属活动大陆边缘。在SiO2/Al2O3-K2O/Na2O沉积构造环境图解中（图9-b），所有样品较集中分布在“A2”和“ACM”区内，属演化岛弧向活动大陆边缘过渡。在La-Th沉积岩构造环境图解中（图10-a），所有样品较集中在“B”区或其附近，属大陆岛弧内。在Th-Hf-Co沉积构造环境图解中（图10-b），所有样品集中在“E”区或其附近，属杂砂岩（弧）。上述图解表明依列克塔斯岩组碎屑岩物源可能为活动大陆边缘的大陆岛弧环境下的杂砂岩经搬运沉积，后经多期变质作用。

本次研究在依列克塔斯岩组黑云母斜长片麻岩中采集锆石U–Pb年龄样品2件，在谐和图上，测年数据出现5个峰值，5组年龄分别为（415.7±28） Ma、（487.5±2.9） Ma、（516.5±5.7） Ma、（850±38） Ma、（1460±250） Ma，以上數据与区域上的热事件年代基本上对应，其中（415.7±28） Ma与晚志留—早泥盆世的侵入活动相对应[13-15];（487.5±2.9） Ma与中晚奥陶世的侵入活动对应[12，14];（850±38） Ma年龄为罗丁尼亚超大陆裂解事件的岩石学记录[16-18];仅有5颗锆石的加权平均年龄为（1 460±250） Ma，反映依列克塔斯岩组物源有来自于中元古代的结晶基底。以上5组年龄说明，（516.5±5.7） Ma可代表依列克塔斯岩组沉积下限。该套地层在区域上被410～475 Ma的岩浆侵入，加之其被上奥陶统东锡勒克组火山岩（450 Ma左右）不整合覆盖，说明该套地层形成应不晚于早奥陶世，据此将依列克塔斯岩组的形成时代为定为中寒武—早奥陶世。

据区域构造演化，在中寒武—早奥陶世西伯利亚古地块（板块）西南部（缘）发生开裂，形成早古亚洲洋，阿尔泰地区从西伯利亚地块西南缘裂离出来，成为早古亚洲洋中一个亲西伯利亚的微陆块。该微陆块两侧为被动陆缘，发育巨厚的陆源碎屑岩类复理石建造（喀纳斯群群），沉积环境为大陆坡位置，形成一套浊积岩建造，岩石中保留大量鲍马序列、波痕构造、底膜构造等。鉴于该地区远离西伯利亚地块，其沉积物不可能源自西伯利亚地块，也不太可能源自遥远的“泛塔里木地块”[19]，而很可能来自紧邻的阿尔泰微陆块。同时在依列克塔斯岩组之上的喀纳斯群哲里开特组变质砂岩中碎屑锆石加权平均年龄分别为（509.1±8.5）Ma、（797±53）Ma、（1 657±220）Ma，其中最古老锆石年龄为18.98亿年，反映其沉积物源有来自古元古代晚期的物质，反映阿尔泰山地区可能存在古元古代变质基底[11]。但是中寒武—下奥陶统依列克塔斯岩组原岩为一套正常沉积的富铝的砂泥岩建造，说明此时研究区整体为一套沉积于大陆斜坡的正常碎屑岩建造，形成于活动大陆边缘的陆缘岛弧环境。

6  结论

（1）依列克塔斯岩组片麻岩为副变质岩，其原岩为沉积岩，岩性为富铝质的长英质粘土、泥质砂岩、泥质粉砂岩、泥岩和页岩等，为一套巨厚的陆缘碎屑岩建造。

（2）依列克塔斯岩组片麻岩原岩由杂砂岩经搬运沉积在大陆斜坡上沉积成岩，后经过多期变质作用。

（3）依列克塔斯岩组片麻岩形成于活动大陆边缘的陆缘岛弧环境。

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Geochemical Characteristics and Formation Environment of Yiliketasi Rock Group Gneiss in Altay Orogenic Belt

Han Qiong，Zhao Tongyang，Zheng Jiaxing，Sun Yaofeng，Li Ping，Tang Zhi

（Xinjiang Institute of Geological Survey，Urumqi，Xinjiang，830000，China）

Abstract： The Yilieketasi rock group of Altay orogenic belt of is a set of deep metamorphic gneiss-based rock structures with strong metamorphic deformation and complex tectonic effects.It is a negative gneiss whose primary rocks are sedimentary rocks， lithology is aluminum-rich felsic clay，argillaceous sandstone， argillaceous siltstone， mudstone and shale， etc.，partially interbedded with medium-basic rock volcanic rocks or homogenous condensation.Gray matter clastic rock.The main element indicates that the original rock is a sedimentary chemical component and has the characteristics of a high-silicon，over-aluminum calc-alkaline series.The trace element content showed that Ta， Nb， Sr， P and Ti were obviously depleted， and the large ion lithophile elements Rb， Ba and K were enriched，and U，La，Ce，Nd，Zr and Hf were relatively enriched.The rare earth elements are light rare earth enriched，heavy rare earths are depleted， and have the characteristics of "V" type distribution.The original rock may be sedimentary diagenesis of the mixed sandstone in the continental island arc environment on the active continental margin，and then undergoes multi-stage metamorphism.

Key Words： Altay orogenic belt;Gneiss;Yiliketasi rock group;Negative gneiss;Geochemical characteristics