作者：杜晓敏
1 引 言
位于中国西北部的天山造山带长约1500 km，专乌拉尔一天山造山带在中国境内的延伸，被认为毛分割西伯利亚克拉通和华北克拉通的重要造山亏．记录了欧亚大陆的形成和演化。根据天山造山带中蛇绿岩的分布，将天山造山带自南向北划分为中天山南缘缝合带、中天山北缘缝合带和北天山北缘缝合带。
中天山南缘缝合带被认为是南天山洋向伊犁一中天出微陆块俯冲闭合的洋壳和上地幔的残余，沿该缝合带出露的长阿吾子、乌瓦门和库米什等蛇绿岩，以及相关的中酸性岩体为南天山洋的扩张和消亡提供了很好的证据，然而精确限定南天山洋的洋一陆构造演化历史还存在一些问题，如长阿吾子蛇绿岩中辉长岩的辉石40Ar/39Ar年龄为439Ma，代表长阿吾子蛇绿岩的形成年龄；库米什地区铜花山、榆树沟斜长岩和斜长花岗岩的锆石U-Pb年龄分别为(435.1±2.8)Ma和（439.3±1.8）Ma，代表铜花山一榆树沟蛇绿岩的形成年龄，该年龄与西段长阿吾子蛇绿岩的年龄一致，但小于周鼎武等（2004）报道的榆树沟蛇绿混杂岩中二辉麻粒岩锆石的核部SHRIMP U-Pb年龄(452～640 Ma)，也小于乌瓦门蛇绿岩中与洋底扩张有关的玄武岩锆石U-Pb年龄(460.3士1.3Ma)（牛晓露等，待发表）。总之，位于长阿吾子和铜花山一榆树沟蛇绿岩之间的乌瓦门蛇绿岩的时代略早于东西段，那么在中天山南缘缝合带是否记录南天山洋向伊犁一中天山微陆块俯冲过程中存在中部早、东西段晚的岩浆活动，是反演南天山洋洋一陆演化的重要证据之一。因此，寻找巴仑台乌瓦门地区的洋-陆俯冲相关的岩石，对限定乌瓦门蛇绿岩与长阿吾子和铜花山一榆树沟蛇绿岩的关系以及南天山洋的构造演化过程具有重要意义。
笔者在乌瓦门蛇绿岩北约5 km的老巴仑台镇附近发现的闪长岩体，采样点地理坐标为42°3852.96"N, 86016，15.06”E（图1）。本文开展了闪长岩的岩石学、岩石地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究，确定其成因和构造背景，进而探讨乌瓦门蛇绿岩与中天山南缘缝合带中其它蛇绿岩的关系。
2 区域地质概况和闪长岩特征
巴仑台闪长岩位于伊犁一中天山微陆块的南缘，其南侧为乌瓦门蛇绿岩，北侧为古老的结晶基底和古生代的沉积盖层（图1）。乌瓦门蛇绿混杂岩出露于和静县北约40 km，以构造岩片出露宽度约2 km，呈北西西走向，南北两侧分别以断裂或韧性剪切带与南天山晚古生界和中天山前寒武系接触。乌瓦门蛇绿岩主要由地幔橄榄岩、辉长岩、辉绿岩脉、玄武岩等组成，基性岩普遍被石英正长岩脉侵入，前者发生绿片岩化，后者无变形。结晶基底主要为元古宙长城系星星峡群，包括片麻岩、花岗片麻岩、石英岩、石英片岩夹结晶灰岩、白云岩和大理岩等。泥盆系为一套中酸性火山岩和浅变质板岩、白云岩、大理岩。石炭系为一套灰岩、板岩、钙质粉砂岩以及中酸性火山灰凝灰岩、砾岩等。
巴仑台闪长岩体出露面积约80 km2，位于老巴仑台镇以南（约2 km），岩体呈近东西向展布，与区域构造线方向一致，岩体比较新鲜，呈灰绿色，细粒结构，块状构造，可见暗色矿物略具定向排列于浅色矿物之间呈条带状（图2）。岩体内部普遍可见宽0.2～0.5 m不等的石英正长岩脉侵入其中，两者接触关系截然。
闪长岩主要成分为斜长石、角闪石、石英和黑云母，含量分别为60%、35%、3%和2%左右。斜长石多呈粒状、板状，发育聚片双晶，部分斜长石表面可见高岭土化，粒径2 mm左右(图3-a)。角闪石为柱状、粒状，干涉色为绿色到黄绿色，粒径1.5 mm。石英呈粒状嵌于长石和角闪石颗粒之间，粒径0.5mm。黑云母较少，呈鳞片或者叶片状，分布在其他矿物颗粒间隙当中。在镜下可以清晰地看到岩石发生了轻微的定向改造(图3-a)，由于变形作用，斜长石可见由于发生位错而形成的机械双晶，石英呈波状消光（图3-c、d），部分颗粒粗大的角闪石中有规律地镶嵌他形石英颗粒，构成象形文字状的文象结构（图3-b）。
3 样品及分析方法
选择新鲜的闪长岩样品进行锆石U-Pb定年、Hf同位素和全岩地球化学分析。锆石分选在河北省廊坊市宇恒岩石矿物分选技术服务有限公司完成，将样品粉碎成60目后，经浮选和电磁选方法，在双目镜下挑选锆石颗粒。锆石阴极发光(CL)照相在北京锆年领航科技有限公司电子探针实验室采用扫描电镜完成，加速电压为15 kV。锆石原位U-Pb同位素年龄测定在中国地质调查局天津地质调查中心完成，锆石定年分析所用仪器为FinniganNeptune型MC-ICP-MS及与之配套的NewwaveUP 193激光剥蚀系统。激光剥蚀斑束直径为35 um，激光剥蚀样品的深度为20～40 um。锆石年龄计算采用国际标准锆石91500作为外标，元素含量采用人工合成硅酸盐玻璃NIST SRM610作为外标，29Si作为内标元素进行校正。数据处理采用ICPMSDataCal 4.3程序，并采用软件对测试数据进行普通铅校正，年龄计算及谐和图绘制采用ISOPLOT(3.0版)软件完成。
锆石原位Hf同位素分析在中国科学院广州地球化学研究所完成，分析点与锆石U-Pb测试点一致或稍有偏差，但保证在同一颗锆石内。锆石原位Lu-Hf同位素分析仪器为Neptune Plus多吸收ICP-MS和RESOlution M-50激光剥蚀系统。激光参数如下：斑束45 um，重复率8 Hz，能量80 mJ的He作为载气并加入少量氮气以提高样品信号。样品正常信号分析包括30 s的空白气体收集和30 s的激光剥蚀。积分时间为0.131 s，约有200个周期数据被收集。173Yb和175SLu被用于纠正176Yb和176Lu对176Hf的干扰。176Hf/177Hf用质量偏差校正指数定律标准化为179Hf/177Hf 0.7325。Penglai锆石作为标样用于分析测试中。详细方法见Wuetal．(2006)。
全岩地球化学分析在国家地质实验测试中心完成，其中主量元素采用X-射线荧光光谱法(XRF)测定（型号：PE300D），并采用等离子光谱和化学法测定进行互检。微量元素和稀土元素采用等离子质谱法(ICP-MS)测定(型号：PW4400)，同时分析2个国家标样（GSR3和GSR5）和3个平行样以保证分析结果的准确度。岩石地球化学全岩分析数据中都含有少量H2O、CO2等，所以，对这些样品的主量元素分析结果在扣除烧失量之后进行归一化，下面的作图和讨论均按照归一化后的“干”成分进行。
4样品测试分析结果
4.1锆石特征及分析结果
样品所选锆石数量大于200颗，均呈自形柱状、板状结构，粒径100～200 um，长宽比2～3。锆石内部较纯净，基本无裂纹和包裹体。锆石阴极发光图像显示锆石颗粒具清晰的岩浆震荡环带，显示岩浆锆石的特征（图4）。
对巴仑台闪长岩样品锆石进行分析，分析结果见表1，除19.1点给出的Th/U值为0.0628外，其他23个分析点锆石的Th/U值较集中，为0.4120～0.7433，均大于0.4，24个分析点Th/U平均值为0.5392，是岩浆锆石的典型特征。24个分析点给出的206Pb/238U谐和年龄为（430.1±1.1）Ma（图5），即早志留世，代表巴仑台闪长岩体的结晶年龄。
4.2地球化学特征
地球化学分析结果见表2。闪长岩Si02含量51.84%～59.8%，平均54.20%，为一套中性岩石。(Na20+K20)=4.14%~7.05%，平均5.59%，除了一个异常样品外，其他K20/Na：O均小于1，为0.44～0.89，平均0.75，这与典型的铁铜沟闪长岩体类似。Al203含量较高，为14.62%～17.35%，平均16.45%。在Si02- (Na20+K20)图（图6）中样品投影在闪长岩区域内，Si0：-K20图（图6）显示为高钾钙碱系列岩石。根据图解与地球化学主量元素的特征，该岩石为一套高钾钙碱性系列闪长岩。
闪长岩稀土元素含量为l82.62xl0-6～258.22x10-6，平均203.03 x10-6，稀土总量较高，对其进行球粒陨石标准化，稀土配分曲线呈明显的右倾分布，岩石(La/Yb)N平均10.46，富集轻稀土，重稀土比较平缓（图7）。轻微的Eu负异常，8Eu=0.76，表明岩石经历了斜长石的分离结晶作用。
原始地幔标准化后的蛛网图（图8）显示：岩石富集大离子亲石元素（如：K、Rb、Ba等），亏损高场强元素（如：Nb、Ta、Ti、P、HREE等），表现出明显的岛孤特征，而Sr元素亏损，可能是岩石后期遭受蚀变或者与残余斜长石有关。
Rb、Y（与Yb相似）和Nb（与Ta相似）是被用来区分花岗岩类型最有效的的依据，在Pearce( 1984)的构造判别Nb-Y和Ta-Yb图解上，该闪长岩均落人岛弧岩石系列，指示巴仑台闪长岩体形成于岛弧环境（图9）。
4.3 Hf同位素测试结果
锆石由于其封闭温度较高，抗风化能力强，同时锆石内部Hf含量高，Lu/Hf比值很低，后期由l6Lu衰变产生的176Hf基本可以忽略不计。所以通过Hf同为素追踪物质来源和演化历史是现今研究过程中比较常用的方法。
巴仑台闪长岩Hf同位素原位分析选取的锆石内部比较均匀，所以可以认为Hf同位素和锆石U-Pb年龄是对应的，在计算Hf同位素的相关数据时，采用的是同一颗锆石的U-Pb年龄。对该样品锆石选取12颗进行Hf同位素原位分析，结果见表3。
巴仑台闪长岩体的锆石具有较低的176Lu/177Hf比值，变化范围0.000458～0.001320，平均0.000774，表明锆石在形成以后具有很低的放射性Hf积累，所测的176Hf177Hf比值代表锆石结晶时岩浆体系的Hf同位素组成。
巴仑台闪长岩锆石Hf同位素测试结果（表3）表明：锆石”6Hf/”7Hf值为0.282152～0.282297，平均0.286227。εHf(t)=-12.7～-7.6，二阶段Hf模式年龄TDM2为1895～2219 Ma，相对比较集中，代表闪长岩体为单一来源，同时锆石二阶段模式年龄与锆石年龄差值较大，代表该源区物质在地壳中保存的时间较长。从图10中我们可以看出：巴仑台闪长岩εHf(t)远离亏损地幔线，是来源于古老的亏损地幔熔融产物经过后期的地质事件产生的岩浆作用。
5讨论
5.1巴仑台闪长岩体成因
闪长岩SiO2含量为51.84%～59.8%，平均54.20%, (Na20+K20)=4.14%—7.05%，平均5.59%,
K20/Na：O比值平均为0.75，Al2O3平均含量为16.45%，为一套高钾钙碱性系列闪长岩。岩石富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，指示闪长岩体具有岛弧特征。在Pearce(1984)的构造判别(Y+Nb) -Rb和Yb -Ta图解上，闪长岩样品均落入岛弧岩石系列（图9），与其具有相似微量元素特征的西藏羌塘地体南缘改则嘎布扎花岗闪长岩也与巴仑台闪长岩吴有相似的构造产出背景，说明闪长岩形成于岛弧环境。锆石176Hf/177Hf值平均0.286227，εHf(t)=-12.7～-7．6，指示具有壳源特征。在εHf(t)与锆石U-Pb年龄关系图解（图8）中，εHf(t)远离亏损地幔线，二阶段Hf模式年龄TDM2为1895～2219 Ma，说明闪长岩浆来源于古老地壳部分熔融的产物。Hu et al.(1998)对闪长岩围岩星星峡群片麻岩和温泉群斜长角闪岩研究表三亏，星星峡群片麻岩和一个斜长角闪岩Sm-Nd等时线年龄为（1829±143）Ma以及温泉群10个斜长角闪雷样的Sm-Nd参考等时线年龄为1726 Ma等，与本文闪长岩二阶段Hf模式年龄近乎一致，说明巴仑台闪长岩可能是南天山洋北向俯冲导致伊犁一中天山微陆块基底物质部分熔融形成的岩浆产物。
5.2巴仑台闪长岩地质意义
前人对巴仑台地区出露的花岗质类岩石研究结果表明，巴仑台地区存在南天山洋向北俯冲的岛弧岩浆产物，然而对初始俯冲的时限还存在着争论。杨天南等(2006)对巴仑台北部地区花岗质糜棱岩进行地球化学及锆石SHRIMP定年研究，得出年龄为405～416 Ma，提出早泥盆世南天山洋已经开始向北俯冲于伊犁一中天山微陆块之下并形成火山弧型花岗岩；而陈义兵等(2012)认为中天山南缘洋盆在中泥盆世向北俯冲，证据来自乌瓦门一带的片麻状花岗闪长岩锆石定年结果，确定该片麻状花岗闪长岩结晶年龄为389 Ma。而笔者本次对巴仑台闪长岩进行锆石U-Pb测年，首次得出其结晶年龄为(430.1±1.1)Ma，即早志留世，可能说明
南天山洋的俯冲作用从早志留世就已经开始。值得注意的是，王守敬等(2010)对巴仑台地区的钾长花岗岩进行地球化学和锆石U-Pb年龄研究，得出这套具有岛弧性质的花岗岩的年龄为369 Ma并认为南天山洋向伊犁一中天山微陆块之下的俯冲至少延续到晚泥盆世。
5.3巴仑台闪长岩体对乌瓦门蛇绿岩形成时代的
限定
沿中天山南缘缝合带分为东段（干沟、榆树沟一铜花山）、中段（乌瓦门和古洛沟）和西段（那拉提山达鲁巴依和长阿吾子）蛇绿岩，然而前人对该缝合带中蛇绿岩的形成时代还存在着争论。朱志新(2009)对西段蛇绿岩研究中提到新疆地矿局第二区调队2001年报道那拉提山达鲁巴依蛇绿岩的辉长岩和玄武岩的锆石U-Pb年龄分别为590 Ma和600 Ma，是迄今获得的天山造山带中蛇绿岩的最古老年龄。夏林圻对天山及邻区震旦纪一早寒武世地层进行对比研究，认为早寒武世为天山古生代洋盆开启时限的下限，并强调天山山脉前身的古生代洋盆在震旦纪中期就已具有一定的规模。然而，郝杰等(1993)对中天山南缘缝合带西段的长阿吾子蛇绿岩套辉长岩中辉石40Ar/39Ar同位素年龄研究，结果为439 Ma，代表蛇绿岩的形成年龄。中天山南缘缝合带东段蛇绿岩的形成年龄普遍认为形成于440 Ma左右，与西段长阿吾子蛇绿岩类似，如王润三等(1998)对榆树沟麻粒岩相蛇绿岩地体相关岩类进行锆石U-Pb同位素定年，获得440 Ma和364 Ma两个年龄，分别代表榆树沟蛇绿岩套的形成年龄和第一期（角闪岩相或麻粒岩相）变质作用的时代。榆树构蛇绿混杂岩中麻粒岩锆石的核部
SHRIMP U-Pb年龄为452～640 Ma，代表榆树沟蛇绿岩的形成时代。杨经绥等提出铜花山一榆树沟蛇绿岩形成构造背景为洋脊型，斜长岩和斜长花岗岩的锆石U-Pb年龄分别为(435.1±2.8)Ma、(439.3±1.8)Ma，代表铜花山一榆树沟蛇绿岩的形成年龄。
中天山南缘缝合带中段目前还没有蛇绿岩的年龄报道，限制了整个缝合带的对比研究。然而，可以通过对比缝合带北侧与大洋或洋陆俯冲的岩浆事件来探讨中段蛇绿岩的时代。
中段与西段那拉提山北缘断裂以北的灰白色二长花岗岩和那拉提山确鹿特达坂一带的闪长岩和花岗岩进行锆石SHRIMP定年和岩性分析，分别得到年龄为436 Ma、370 Ma和316 Ma，代表其形成于志留纪和泥盆纪与洋岩石圈板块俯冲有关的活动陆缘。郝杰等在那拉提花岗岩体中取样，测得黑云母单矿物的40Ar/39Ar坪年龄为355.1 Ma，推测在晚泥盆一石炭纪期间伊犁一中天山微陆块南缘存在和发育一个岛弧带，它是南天山古大洋向伊犁一中天山微陆块下俯冲的产物。对哈布腾苏和科布尔特地区岛弧火山岩进行锆石同位素分析研究，得
到年龄为420～427 Ma。对中天山南缘比开地区花岗岩进行地球化学和年代学研究，发现其形成与南天山洋向北俯冲作用有关，年龄为401～479 Ma，峰期岩浆作用时限为401～419 Ma。穹库什太蓝闪石片岩中获得的多硅白云母40Ar/39Ar年龄为(415.37±2.71)Ma，代表俯冲杂岩进入俯冲带发生蓝片岩相变质作用的年龄，变质时间为早古生代末期，反映南天山洋闭合于志留—早泥盆世，进一步的研究表明南天山洋于晚石炭世完成俯冲作用，西南天山进入陆内造山演化阶段。
杨经绥等( 2011)对中天山南缘东段铜花山蛇绿岩体附近的铜花山英安岩和铜花山花岗闪长岩进行锆石SHRIMP年代学研究，得出同位素年龄分别为422 Ma和423 Ma，代表岩体的形成年龄，对其进行岩石地球化学研究表明，其形成与洋壳俯冲削减有关，是典型的岛弧型岩浆岩。在南天山北缘库米什地区铜花山南部的研究表明：该地区黄尖石山岩体是早古生代早志留世晚期由先存中元古代幔源基性地壳物质熔融的产物，指示是活动大陆边缘俯冲带岛弧演化到正常大陆弧环境的产物，说明早古生代志留纪南天山洋发生俯冲形成强烈的岩浆作用，因此，该岩体的形成标志着南天山洋盆于晚志留世时期已进入俯冲消减的活动大陆边缘演化阶段。
中天山南缘中段巴仑台镇乌瓦门地区出露的花岗质类岩石研究结果表明，巴仑台地区存在南天山洋向北俯冲的岛弧岩浆产物（如图11）。而本文得到巴仑台闪长岩锆石U-Pb年龄为(430.1±l.l)Ma，代表了大陆岛弧的岩浆事件，说明乌瓦门南天山洋的俯冲作用应该早于430 Ma。此外，乌瓦门蛇绿混杂岩中有包括来自中天山结晶基底的巴仑台群的片麻岩、斜长角闪岩等构造块体，这些构造块体均呈无根状裹入泥盆纪萨阿尔明组云母石英片岩之中，说明乌瓦门蛇绿岩形成的时代至少在泥盆纪之前，并不是与泥盆系相当或者稍晚，该结论也印证了乌瓦门南天山洋的扩张作用早于早泥盆世，与乌瓦门蛇绿岩中与洋底扩张有关的玄武
岩锆石U-Pb年龄(460.3±1.3 Ma)（牛晓露等，待发表）相吻合。总之，乌瓦门蛇绿岩形成时代略早于长阿吾子蛇绿岩、铜花山一榆树沟蛇绿岩和库勒湖蛇绿岩形成的时代。
6结论
(1)巴仑台闪长岩体U-Pb年龄(430.1±1.1)Ma，岩体为一套高钾钙碱性系列岛弧闪长岩，为早志留世南天山洋北向俯冲的产物。(2)巴仑台闪长岩的Hf同位素εHf(t)=一12.7～-7．6．二阶段Hf模式年龄tDM2为1895～2219 Ma，岩石原区为富集源区，是俯冲板片脱水导致伊犁一中天山微陆块古老地壳部分熔融的产物。
(3)巴仑台地区乌瓦门蛇绿岩形成的时代略早于长阿吾子、铜花山一榆树沟蛇绿岩。
7提要：
巴仑台闪长岩反映的大洋俯冲信息为对比乌瓦门蛇绿岩与西侧长阿吾子和东侧库米什蛇绿岩的关系，探讨南天山洋的洋一陆演化过程具有重要意义。闪长岩具高碱和高铝特征，(Na_O+K20)=4.14%~7.05%,Al203为14,62%~17.35%，为一套高钾钙碱性系列岩石，(La/Yb)N平均10.46，以富集轻稀土元素和大离子亲石元素（如K、Rb、Ba、Pb等）、亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素为特征，形成于岛弧环境。闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为（430.1±1.1）Ma，锆石εHf(t)=-12.7~-7.6，二阶段Hf模式年龄TDM2为1895~2219 Ma，指示巴仑台闪长岩为早志留世南天山洋北向俯冲，导致中天山古老结晶基底部分熔融形成。
