中天山地块南缘两类混合岩的成因及其地质意义*

王信水 江拓 高俊 高强 李继磊 张喜

1. 中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源院重点实验室，北京 1000292. 地质过程与矿产资源国家重点实验室，中国地质大学地球科学学院，武汉 4300743. 中国地质调查局武汉地质调查中心同位素地球化学研究室，武汉 4302054. 中国地质环境监测院，北京 1000815. 中国五矿集团，北京 1000101.

混合岩(migmatite)是由芬兰地质学家Sederholm (1907)首次引入的术语，用来描述一类外表很不均匀，由面理化的变质岩基体和顺层或沿裂隙分布的花岗质脉体相互混杂而成的岩石。随后Sawyer (2008)重新对混合岩定义，提出该类岩石主要发育在中高级变质区域，在微观到宏观尺度上具有不均一性，且由两种或多种不同的岩相组分构成。其中一个组分必须由部分熔融形成，并且包含成因相关的两部分，即浅色体和暗色体。混合岩在古老陆块基底或造山带高级变质地体中常见，且与花岗岩存在紧密的时空关系，因此，混合岩研究涉及混合岩和花岗岩的成因联系、大陆地壳演化以及混合岩化和造山作用的时空关系等关键科学问题(Mehnert, 1968; 程裕淇, 1987; Brown, 1994; Sawyer, 1996; Fosteretal., 2001; Johannesetal., 2003; Yangetal., 2005; Kruckenbergetal., 2011)。大量岩石学、地球化学和实验岩石学研究表明，混合岩存在多种成因机制，包括地壳深熔(或者部分熔融)、变质分异、岩浆注入和交代作用(Turner, 1941; Sclar, 1965; Johannes and Gupta, 1982; Sawyer and Robin, 1986; Johannesetal., 1995; Kriegsman, 2001)。可见，查明混合岩的原岩性质和形成时代、不同组分的空间关系和岩石组构以及混合岩化作用的活动期次和时代，限定混合岩的形成机制，是深入探讨变质作用-岩浆作用-造山作用的成因关系的基础。

中亚造山带是全球最大的增生型造山带，由众多的微陆块、岛弧、洋岛、海山及增生杂岩等不同属性的地体碰撞拼贴而成(Windleyetal., 2007; Xiaoetal., 2009, 2015; Wilhemetal., 2012)。但是，目前对于不同块体的构造属性尚存争议，尤其是对于微陆块的分布和构造亲缘性具有很大分歧，严重制约了对中亚造山带的大地构造格局和增生造山方式的重建(Kröneretal., 2013, 2017b; Wangetal., 2014a, 2017; 龙晓平和黄宗莹, 2017; Heetal., 2018b)。近年来随着高精度定年技术的快速发展，原先多被认为代表前寒武纪微陆块结晶基底的高级变质岩系被证实是由古生代地质体经历高级变质作用形成(Rojas-Agramonteetal., 2013; Kröneretal., 2017a; 高俊等, 2019)。不过，经过高精度年代学研究，吉尔吉斯中天山地块南缘的Kuilyu杂岩被证实是古元古代结晶基底的变质岩系，主要由经历角闪岩相变质的混合岩、斜长角闪岩、片麻岩、片岩以及2.33～1.85Ga混合岩化花岗片麻岩构成(Kröneretal., 2017a)。因此，混合岩作为高级变质地体的重要组成部分，为探讨中亚造山带内不同块体的构造属性和演化历史提供了重要窗口。

我国西天山造山带位于中亚造山带的西南缘，其形成标志着塔里木和西伯利亚克拉通的最终对接，是探讨中亚造山带西段构造演化历史的关键地区(Gaoetal., 1998; Xiaoetal., 2013; Wangetal., 2018a)。作为我国西天山造山带的重要组成部分，伊犁地块和中天山地块被认为是两个具有前寒武纪结晶基底的微陆块。目前，对于它们的基底形成时代、地壳演化历史和构造亲缘性还存在长期争议(罗发祚, 1989; Huetal., 1998; 高俊等, 2009; Wangetal., 2014a, b, 2017; Huangetal., 2016, 2017; 龙晓平和黄宗莹, 2017)。因此，伊犁地块和中天山地块的混合岩以及相关高级变质岩系在近年来获得了广泛关注和研究。伊犁地块北缘的温泉杂岩最初划归于温泉群，被认为代表伊犁地块的太古代至古元古代结晶基底(新疆维吾尔自治区地质矿产局, 1993)，但是近期研究显示其中的眼球状片麻岩和混合岩的浅色体主要形成于920～904Ma，表明温泉杂岩主体形成于新元古代(胡霭琴等, 2010; Wangetal., 2012, 2014b)。中天山地块南缘的那拉提杂岩(最初定义为那拉提群)也被认为是早前寒武纪结晶基底岩系，主要由花岗片麻岩、混合岩、角闪片岩、变泥质岩和基性麻粒岩透镜体构成(Gaoetal., 1995; 李强和张立飞, 2004)。但精细年代学研究揭示其中的混合岩记录了～400Ma、～290Ma和～270Ma三期地壳深熔事件，与中天山地块和塔里木之间的俯冲-碰撞密切相关(Xiaetal., 2014)。同样，在中天山地块乌拉斯台-乌兰莫仁构造带的高级变质杂岩(包括石英片岩、斜长角闪岩、混合岩化花岗岩和变质花岗闪长岩等)原先划归为古元古代星星峡群，但研究表明其实为经历晚石炭世韧性剪切变形和动力变质作用的早泥盆-晚石炭世沉积岩和同期岩浆岩(Heetal., 2018a)。近期，笔者在中天山地块南缘乌瓦门地区识别了一套经历角闪岩相变质作用并叠加强烈混合岩化的高级变质杂岩(命名为乌瓦门杂岩)，其中混合岩古成体(即黑云斜长角闪片麻岩和黑云二长片麻岩)的原岩形成时代为2.53～2.47Ga，角闪岩相变质作用时代为1.82～1.81Ga，而混合岩浅色体(即浅色花岗质脉体)的形成时代为787～785Ma，故而提出中天山地块存在确切的新太古代-古元古代结晶基底(Wangetal., 2014a, 2017)。为了进一步探讨中天山地块的早前寒武纪地壳演化历史，本文对乌瓦门杂岩的两类条带状混合岩进行了系统的岩石学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素以及岩石地球化学研究，以期限定它们的成因机制以及形成的地球动力学背景。

1 地质背景

我国西天山造山带经历了古生代多块体的复杂增生造山过程以及中新生代以来的陆内造山活化(Gaoetal., 1998; 王博等, 2007; 高俊等, 2009; Xiaoetal., 2013)。基于蛇绿岩、高压变质岩、岩浆作用和区域地层的最新研究成果，本文将我国西天山造山带自北向南依次划分为北天山增生杂岩、伊犁地块、中天山地块、南天山构造带和塔里木克拉通等构造单元(图1; Gaoetal., 2009; Xiaoetal., 2013; Wangetal., 2018a)。

图1 西天山造山带大地构造简图(据Gao et al., 2009; 高俊等, 2009; Wang et al., 2018a修改) 大地构造单元：NTAC-北天山增生杂岩；KYB-哈萨克斯坦-伊犁地块；KNTS-吉尔吉斯北天山地块；CTB-中天山地块；STS-南天山构造带Fig.1 Simplified geological map showing the tectonic divisions of the Western Tianshan Orogen and adjacent regions (modified after Gao et al., 2009; Wang et al., 2018a) Tectonic units: NTAC-North Tianshan Accretionary Complex; KYB-Kazakhstan-Yili Block; KNTS-Kyrgyz North Tianshan Block; CTB-Central Tianshan Block; STS-South Tianshan Belt

北天山增生杂岩是晚古生代北天山洋向伊犁地块之下俯冲过程中形成的，代表准噶尔地体和伊犁地块之间的缝合带(Wangetal., 2006; 高俊等, 2009)。伊犁地块呈楔形向东尖灭，其前寒武纪基底以前述的温泉杂岩为代表，主体形成于新元古代早期。值得一提的是，伊犁地块西延的哈萨克斯坦Anrakhai地区Uzunbulak花岗质片麻岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为2791±24Ma(上交点年龄)和Serektas河花岗片麻岩的Pb-Pb蒸发法年龄为1789±0.6Ma(Kröneretal., 2007)，暗示伊犁地块存在确切的太古代和古元古代结晶基底。结晶基底变质岩系之上为新元古代晚期浅变质碳酸盐岩、陆源碎屑岩和冰碛岩。古生代地层以活动大陆边缘型火山-沉积建造为主，尤其是晚古生代大哈拉军山组火山-沉积地层在整个伊犁地块广泛分布(朱永峰等, 2006; Zhangetal., 2015)。此外，古生代侵入岩类型多样，侵位时代贯穿整个古生代(490～280Ma)，形成于洋陆俯冲、陆陆碰撞和后碰撞伸展等多种地球动力学背景(Longetal., 2011a; Wangetal., 2012, 2018b)。

中天山地块呈丝带状夹持于那拉提北坡断裂带和中天山南缘缝合带之间(图1)。那拉提北坡断裂带向西与吉尔吉斯斯坦的帖尔斯克依蛇绿岩带相连，代表帖尔斯克依洋俯冲消减并最终闭合的界线(高俊等, 2009)。那拉提北坡夏特蛇绿岩中T-MORB型玄武岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为～516Ma，被～470Ma埃达克质闪长岩侵入，表明中天山地块和伊犁地块在晚奥陶世碰撞拼贴构成统一的哈萨克斯坦陆块(Qianetal., 2009)。中天山地块的前寒武纪结晶基底岩系主要分布在那拉提和巴仑台地区。前已述及，那拉提杂岩主体是在古生代俯冲-碰撞过程中形成。巴仑台地区高级变质岩系分布范围较广，在原先1:20万区域地质图中均被划归为前寒武纪地层(新疆维吾尔自治区地质矿产局, 1993)。然而，近期研究显示其中的变沉积岩含有大量古生代碎屑岩浆锆石，结晶时代与区域内强烈的岩浆活动相吻合(Maetal., 2012a; Heetal., 2018a)。此外，笔者获得这套变质岩系的花岗片麻岩、黑云二长片麻岩和片麻理化花岗闪长岩原岩形成时代为早寒武世至早志留世(532～441Ma; 未发表数据)，进一步表明该套变质岩系是由古生代地层经历高级变质变形作用形成。不过，中天山南缘乌瓦门杂岩中部分正片麻岩的原岩形成时代为2.53～2.47Ga，普遍叠加1.82～1.81Ga角闪岩相变质作用(Maetal., 2013a; Wangetal., 2014a, 2017)，仍然暗示中天山地块存在太古代至古元古代结晶基底，只是野外露头有限。中天山地块还发育新元古代早期(0.97～0.88Ga)眼球状花岗片麻岩和片麻理化花岗闪长岩，被认为与Rodinia超大陆聚合相关(Gaoetal., 2015; Huangetal., 2015)。早古生代地层普遍经历强烈变质变形作用，晚古生代地层则未发生变质变形，两者之间以角度不整合面接触，笔者限定该不整合面形成于早泥盆世(～410Ma; 未发表数据)。中天山地块从寒武纪至二叠纪均发育强烈的岩浆活动，与帖尔斯克依洋和南天山洋的俯冲闭合密切相关(Gaoetal., 2009; Longetal., 2011a; Wangetal., 2018a)。

中天山南缘缝合带(或南天山缝合带)分隔中天山地块和南天山构造带，沿巴仑台断裂-那拉提南坡断裂展布，与境外阿特巴什-伊内里切克断裂相连(图1)。该缝合带以蛇绿混杂岩(乌瓦门和古洛沟)和高压-超高压变质岩(阿克牙孜沟和阿特巴什)为特征，代表南天山洋北向俯冲消减并最终闭合的界线。蛇绿岩、(超)高压变质岩、岩浆岩和构造变形的综合研究表明该缝合带形成于320～310Ma左右，即西南天山的碰撞造山作用开始于晚石炭世(王博等, 2007; Gaoetal., 2011; Wangetal., 2018a)。南天山构造带主要由中低级变质、强烈变形的晚奥陶世-石炭纪陆源碎屑岩、碳酸盐岩和中基性火山岩构成，局部发育二叠纪陆相火山-沉积岩系(Gaoetal., 1998; 高俊等, 2009)。南天山构造带早期被视为南天山洋北向俯冲过程中形成的宽阔增生杂岩(Xiaoetal., 2013)或者塔里木北部被动大陆边缘的组成部分(Gaoetal., 1998)。但是，最近研究发现南天山构造带和塔里木北缘存在440～388Ma大陆弧岩浆作用(Geetal., 2012)，且沉积岩中含有大量同期碎屑岩浆锆石(Huangetal., 2013; Hanetal., 2015)。南天山构造带南侧发育米斯布拉克、阿尔腾柯斯、色日克牙依拉克等SSZ型蛇绿岩，形成时代为450～392Ma，表明南天山构造带和塔里木北缘在早古生代时期构成“沟-弧-盆”体系，与南天山洋南向俯冲相关(Wangetal., 2011; Jiangetal., 2014)。随着弧后洋盆在晚古生代关闭，南天山构造带增生到塔里木克拉通，并转变成被动大陆边缘(Hanetal., 2015; Wangetal., 2018a)。

塔里木克拉通北缘发育新太古代-古元古代结晶基底及中-新元古代浅变质沉积盖层(Geetal., 2013a, 2014a)。早前寒武纪结晶基底以TTG片麻岩为主，还包括斜长角闪岩、角闪片岩、黑云母石英片岩等构成的变质火山-沉积建造。其中侵入岩形成时代为2.7～2.45Ga，被1.94～1.93Ga花岗岩侵入，普遍经历1.9～1.8Ga角闪岩相变质作用(Geetal., 2013a, 2014a)。值得指出的是，新元古代岩浆活动在塔里木北缘广泛发育，以基性-超基性杂岩体、巨量基性岩墙群、双峰式杂岩和花岗岩为主，形成时代在830～615Ma之间，被认为形成于弧后拉张环境(Geetal., 2014b)或者与Rodinia超大陆裂解相关的板内伸展背景(Zhangetal., 2007)。塔里木北缘库鲁克塔格地区早古生代(458～388Ma)大陆弧岩浆岩的发现表明在此期间南天山洋存在南向俯冲(Geetal., 2012)。

2 混合岩地质特征

中天山地块南缘乌瓦门蛇绿混杂岩位于和静县巴仑台镇南约14km的乌瓦门地区(图2)，呈北西-南东向展布，出露宽度约2km。通过大比例尺构造-岩性填图查明该蛇绿混杂岩与两侧岩石单元均为构造接触关系。北侧中天山地块复式岩体主要由片麻理化闪长岩组成，发育大量后期花岗质小岩体、花岗岩脉以及辉绿岩脉。片麻理化闪长岩及后期岩脉的锆石U-Pb年龄为475～416Ma，显示大陆弧岩浆岩地球化学特征(Maetal., 2013b; Zhongetal., 2015)。南侧南天山构造带主要由云母(绿泥石)石英片岩、千枚岩、钙质片岩夹薄层状灰岩和大理岩化灰岩构成，发育朝南或者南西倾的糜棱面理以及向南东倾伏的水平拉伸线理，旋转碎斑、S-C组构等运动学标志指示由南向北逆冲推覆并叠加后期右行走滑剪切(Wangetal., 2018a, c)。浅变质砂岩碎屑锆石U-Pb年龄集中在3663～369Ma之间，表明该套地层沉积时代为晚古生代(Maetal., 2012b)。

图2 中天山南缘乌瓦门地区构造-岩性地质图(据Wang et al., 2017, 2018a修改) 岩性及年龄数据来源：a据Wang et al. (2014a)；b据Gao et al. (2015)；c据Wang et al. (2017)Fig.2 Geological map of the Wuwamen area in the southern Chinese Central Tianshan (modified after Wang et al., 2017, 2018a) Rocks and age data from references: a from Wang et al. (2014a); b from Gao et al. (2015); c from Wang et al. (2017)

乌瓦门蛇绿混杂岩主要由构造岩块和基质组成，两者均发生强烈韧性剪切变形，糜棱面理总体朝南倾，拉伸线理近东西向倾伏(Wangetal., 2018a)。基质主要为黑云石英片岩、绿泥石英片岩、绢云石英片岩、千枚岩等，局部可见层序保存良好的浊积复理石。近期，笔者在绢云母石英片岩中获得大量481～319Ma碎屑岩浆锆石，且侵入基质的花岗岩脉形成时代为～321Ma，因此限定乌瓦门蛇绿混杂岩形成时代为～320Ma(Wangetal., 2018a)。构造岩块成分相对复杂，除蛇纹岩化或碳酸盐化地幔橄榄岩、玄武岩和硅质岩等蛇绿岩组分外，还包括灰岩/大理岩、海相碎屑岩、新元古代双峰式侵入岩和乌瓦门杂岩等(Wangetal., 2014a, 2018a)。岩块大小从数米到数百米，呈布丁状或串珠状构造混杂在基质中，总体上沿北西-南东向排列。矿物地球化学特征表明地幔橄榄岩来源于亏损地幔的低程度部分熔融，结合玄武岩具有类似正常洋中脊玄武岩的地球化学特征，限定乌瓦门蛇绿岩形成于洋中脊环境(Wangetal., 2018a)。此外，地幔橄榄岩被～440Ma岛弧型辉长岩和斜长花岗岩小岩株侵入，表明该蛇绿岩的形成和构造就位时代均早于440Ma(Wangetal., 2018a)。新元古代双峰式侵入岩由辉长岩和花岗岩脉组成，两者侵位时代为733～730Ma，岩石地球化学和锆石Hf同位素特征显示它们形成于板内伸展环境，可能与Rodinia超大陆裂解密切相关(Gaoetal., 2015)。

值得指出的是，乌瓦门杂岩出露范围较大且相对连续，尽管无法确定是单一块体或由多个小岩块构成，该套杂岩代表中天山地块的前寒武纪结晶基底，是在古生代俯冲-碰撞造山过程中卷入缝合带的。系统的野外填图表明，乌瓦门杂岩主要由条带状混合岩、混合岩化片麻岩、(黑云)斜长角闪片麻岩、(黑云)角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、角闪岩透镜体、黑云二长片麻岩、斜长石英片岩、黑云母石英片岩以及少量大理岩夹层等构成。由于强烈变质变形，不同岩石单元接触关系不清楚，推测原岩是一套火山-沉积岩建造，并被古生代花岗岩墙和小岩体侵入(Wangetal., 2014a, 2017)。其中，混合岩和混合岩化片麻岩呈现复杂多变的构造样式，包括网状构造、条带状构造、石香肠构造、褶皱构造、肠状构造、斑痕状构造和析离状构造等。前期笔者对石膏矿处和羊圈处的混合岩化片麻岩进行了详细年代学和岩石地球化学研究，获得黑云斜长角闪片麻岩和黑云二长片麻岩原岩形成时代为2.53～2.47Ga，形成于洋陆俯冲环境，并且叠加1.82～1.81Ga角闪岩相变质作用；侵入其中的变基性岩墙(变质为黑云斜长角闪岩)时代为1.72Ga，形成于后碰撞伸展环境；混合岩化过程中形成的浅色体(即浅色花岗质脉体)时代为787～785Ma，可能与Rodinia超大陆裂解或弧后拉张有关(Wangetal., 2014a, 2017)。

图3 中天山南缘乌瓦门桥处条带状混合岩的野外露头和显微镜下照片 矿物缩写：Ep-绿泥石；Mt-磁铁矿；Pl-斜长石；Qtz-石英；Hbl-角闪石Fig.3 Field photos and photomicrographs of the stromatic migmatities near the Wuwamen Bridge in the southern Chinese Central Tianshan Mineral abbreviations: Ep-epidote; Mt-magnetite; Pl-plagioclase; Qtz-quartz; Hbl-hornblende

本文选取乌瓦门桥处和羊圈处东南侧的条带状混合岩进行了详细的野外观察和室内研究(图2)。乌瓦门桥处条带状混合岩由于靠近韧性剪切带的强变形中心发生了强烈糜棱岩化。该处混合岩由宽50～80cm不等的浅色体条带(长英质糜棱岩)和古成体条带(斜长角闪质糜棱岩)相间而成，两者呈渐变过渡接触关系，且古成体条带中穿插大量更细的浅色体条带(图3a)。此外，宽大的浅色体条带中还可以观察到暗色体(角闪岩)透镜体，主要由角闪石组成，系混合岩化过程中新生成的残余体(图3b)。浅色条带(样品12W60-1、-2、-3、-4)具有细粒粒状变晶结构，主要矿物为斜长石+石英(75%～80%)、绿帘石(10%～20%)、绿泥石(约5%)以及少量不透明矿物。由于强烈韧性变形作用，矿物细粒化显著，石英呈丝带状集合体平行糜棱面理排列，且具有明显波状消光。绿帘石和绿泥石可能是角闪石在后期糜棱岩化过程中退变质形成(图3c)。古成体条带(样品12W60-5、-6、-7、-8)具细粒柱状粒状变晶结构，主要包括角闪石(50%～55%)、斜长石(30%～35%)、石英(15%～20%)及少量绿帘石(<5%)。矿物细粒化显著，仅见少量角闪石和斜长石呈旋转碎斑分布在基质中(图3d)。角闪石定向明显，顺糜棱面理分布。斜长石残斑可见聚片双晶，发生轻微绢云母化。石英呈拉长丝带状集合体或锯齿状颗粒，具明显亚晶粒化和波状消光，表明该岩石遭受显著的动力变质作用。

图4 中天山南缘羊圈处东南侧条带状混合岩的野外露头和显微镜下照片 矿物缩写：Bt-黑云母Fig.4 Field photos and photomicrographs of the stromatic migmatities in the southeastern Yangjuan of the southern Chinese Central Tianshan Mineral abbreviations: Bt-biotite

羊圈处东南侧条带状混合岩古成体由互层状黑云角闪斜长片麻岩和黑云斜长角闪片麻岩组成，由于强烈变质变形，原始接触关系不清楚；浅色体(花岗质脉体)沿片麻理分布，宽度不均一，未发生明显变形，与古成体呈突变接触关系。此外，数条暗黑色变基性岩墙(变质为黑云斜长角闪岩)顺片麻理展布，宽20～80cm，延伸达数十米。从野外穿插关系可知，变基性岩墙侵入到古成体中，两者同时被浅色体穿插(图4)。黑云角闪斜长片麻岩(样品13W44-1、-2、-3、-4)受韧性变形叠加呈现典型S-C组构，具有细粒鳞片粒状柱状变晶结构，主要由黑云母(15%～20%)、角闪石(15%～20%)、斜长石(35%～40%)、石英(20%～25%)和少量绿帘石(～1%)、不透明矿物等组成(图4e)。S面理主要由透镜状角闪石和斜长石残斑构成，C面理由细小鳞片状黑云母和针柱状角闪石定向排列构成。斜长石残斑多呈核幔结构，石英发生显著动态重结晶，常呈多晶条带沿面理定向展布。从矿物组合推断原岩可能是中酸性火山岩，并经历角闪岩相变质作用。黑云斜长角闪片麻岩(样品13W44-10、-11、-12、-13)具有相同组构，主要由黑云母(3%～5%)、角闪石(40%～45%)、斜长石(30%～40%)、石英(10%～15%)和少量绿泥石、绿帘石、不透明矿物(均<1%)组成(图4f)。透镜状角闪石残斑构成S面理，常包裹长石、石英等细小颗粒。石英由于动态重结晶呈他形细粒状，亚晶粒化和波状消光显著，与细粒斜长石构成浅色条带沿C面理定向分布。可能是由中基性火山岩经历角闪岩相变质作用形成。变基性岩墙(样品13W44-6、-7、-8、-9)发生糜棱岩化，呈细粒鳞片粒状柱状变晶结构，主要由黑云母(5%～10%)、角闪石(50%～60%)、斜长石(25%～30%)、石英(<5%)和磁铁矿(5%～10%)组成(图4g)。自形-半自形角闪石和斜长石以及黑云母沿糜棱面理定向排列。浅色体具有典型的花岗斑状结构，矿物细粒化显著，主要由黑云母(10%～15%)、斜长石(30%～35%)、钾长石(10%～15%)、石英(25%～30%)和少量绿泥石、绿帘石、白云母、不透明矿物组成(图4h)。碎斑以长石为主，边部被细粒长石、石英和黑云母集合体包绕。

3 分析方法

3.1 锆石U-Pb定年

用于锆石U-Pb定年的5个岩石样品(12W60-1、12W60-5、13W44-1、13W44-10和13W44-6)采用重选和磁选技术初步分选后，在双目镜下手工分离锆石。锆石靶制备完成后，先对待测锆石进行透射光和反射光显微照片拍摄，随后进行阴极发光(CL)图像采集，详细研究待测锆石内部结构。CL图像拍摄在中国科学院地质与地球物理研究所电子探针与扫描电镜实验室的德国LEO1450VP扫描电子显微镜配上MiniCL阴极发光装置完成。

样品12W60-1和12W60-5的SIMS锆石U-Pb定年在中国科学院地质与地球物理研究所离子探针实验室的Cameca IMS-1280型二次离子质谱仪(SIMS)上进行，详细分析流程参考Lietal. (2009)。用强度为10nA一次O2-离子束通过-13kV加速电压轰击样品表面，束斑大小约为20μm×30μm。待测锆石的Pb/U比值用标准锆石TEMORA 2进行校正。Th和U含量用标准锆石91500(Th=29×10-6, U=80×10-6; Wiedenbecketal., 1995)通过校正获得。普通Pb含量采用实测的204Pb含量进行校正。

样品13W44-1、13W44-10和13W44-6的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年在中国科学院地质与地球物理研究所多接收-电感耦合等离子体质谱实验室GeoLas Plus型紫外激光剥蚀系统和Agilent 7500a型四级杆电感耦合等离子体质谱仪完成。激光波长193nm，脉冲宽度15ns，激光束直径32μm或44μm。实验过程中，采用高纯He作为剥蚀物质的载气，每10个点测定一组标样，包括91500、GJ-1、NIST610。每个分析点的气体背景采集时间约20s，信号采集时间约60s。所测单点的同位素比值和元素含量采用GLITTER 4.0程序进行数据处理，年龄计算时以标准锆石91500为外标进行同位素比值分馏校正，元素含量计算采用NIST610作外标，Si作内标。普通铅校正采用Andersen (2002)的方法。

最后利用Isoplot 3.0程序对输出数据进行谐和图制作以及加权平均年龄计算(Ludwig, 2003)。单个测点的同位素比值和年龄误差(标准偏差)为1σ，加权平均年龄按95%置信度给出。数据处理过程中，对于小于1000Ma的锆石优先采用206Pb/238U表面年龄，而对于大于1000Ma的锆石优先采用207Pb/206Pb表面年龄，进行加权平均年龄计算。

3.2 锆石Lu-Hf同位素

锆石Lu-Hf同位素在中国科学院地质与地球物理研究所多接收-电感耦合等离子体质谱实验室的配备了Geolas-193型紫外激光剥蚀系统的Neptune型多接收电感耦合等离子体质谱仪完成。分析点选在锆石U-Pb分析点上或附近。激光剥蚀脉冲速率8～10Hz，激光束直径40μm，激光束能量密度15J/cm2。分析过程中采用静态信号采集模式，背景采集时间约20s，剥蚀时间约26s，采集200组数据，总计约60s。详细分析流程见Wuetal. (2006)。采用176Lu/177Hf实测值及176Lu衰变常数1.867×10-11yr-1(Söderlundetal., 2004)进行Hf模式年龄计算。模式年龄计算假定大陆地壳的176Lu/177Hf平均值为0.015，球粒陨石和亏损地幔现今176Hf/177Hf和176Lu/177Hf比值分别为0.282785和0.0336、0.28325和0.0384 (Vervoort and Blichert-Toft, 1999; Griffinetal., 2004; Bouvieretal., 2008)。

3.3 全岩主微量元素

全岩主量元素分析在中国科学院地质与地球物理研究所岩矿制样与分析实验室完成，采用顺序式X射线荧光光谱仪(AXIOS Minerals)测试。准确称取岩石粉末样品0.5g，在高温炉内保持在恒温1000℃灼烧60min，测定待测样品烧失量(LOI)。随后将样品和5g无水高纯四硼酸锂转移至玛瑙研钵中研磨至混合均匀，利用M-4燃气自动熔样机制成玻璃片。采用国家一级岩石标样GBW07101-07114作为基本效应校正，每10个样品带1个平行样品。利用标准曲线法校正，分析误差优于0.2%。

全岩微量元素分析在武汉上谱分析科技有限责任公司利用Agilent 7700e ICP-MS分析完成。准确称取岩石粉末样品50mg，多次加入HNO3和HF，确保样品全部溶解。接着将样品溶液转入聚乙烯料瓶中，并用2% HNO3稀释至100g以备ICP-MS测试。测试过程中每10个待测样品选取1个样品作为平行样，一批样品中加做1～2个空白样。以GSR1、GSR2、GSR3为标样进行质量监控，采用标准曲线法校正微量元素含量，以In内标校正仪器漂移。元素含量大于10×10-6的分析精度优于5%，小于10×10-6的分析精度优于10%。

4 年代学结果

4.1 乌瓦门桥处混合岩

浅色体长英质糜棱岩样品12W60-1(42°37′34″N、86°15′43″E)的锆石形态复杂，主要为浑圆状、次圆状和他形不规则状(图5)。CL图像显示锆石可分为两类，一类具有结构相对均匀、无环带、中等阴极发光特征；另一类具有明显核边结构，核部和边部界线不规则且渐变过渡，核部呈暗黑色阴极发光，具弱分带或模糊岩浆环带，而边部阴极发光相对较强，和第一类锆石类似(图5)。37个SIMS锆石U-Pb分析点获得变化范围较大的Th(3×10-6～565×10-6)和U(15×10-6～945×10-6)含量及Th/U比值(0.03～6.55；表1)。所有测点的207Pb/206Pb表面年龄为2558～1763Ma，具有不同的谐和度，表明遭受了后期不同程度Pb丢失(图5a)。谐和度较好的测点落在2400～2000Ma和1800Ma附近，位于1800Ma附近的9个测点获得谐和年龄为1811.8±14Ma(MSWD=0.6；图5a)。

表1乌瓦门桥处条带状混合岩的浅色体和古成体的SIMS锆石U-Pb同位素组成

Table 1 SIMS zircon U-Pb isotopic data of the leucosome and paleosome of the stromatic migmatite near the Wuwamen Bridge

续表1

Continued Table 1

测点号UTh(×10-6)Th/U同位素比值同位素年龄 (Ma)207Pb206Pb1σ (%)207Pb235U1σ (%)206Pb238U1σ (%)t207/2061σt207/2351σt2062381σ7c12562.00.500.17671.111.94121.90.49001.62622182600182571338r16.02.000.100.13141.97.36462.60.40651.82117342157242199349c31084.00.270.18181.212.01762.00.47941.526702026061925253210c5291190.220.18530.513.83431.60.54151.52701827381527903411c70859.00.080.13710.57.26141.70.38421.6219192144152096291211377.00.680.13470.87.41571.70.39941.521591421631621672813c12942150.170.16220.79.17471.70.41021.524791223561622162814r30.011.00.370.10921.94.83562.40.32121.517863417912117962415c52731.00.060.15890.48.99231.60.41041.5244472337152217291615049.00.330.18011.011.95141.80.48121.62654162601172533331714782.00.560.17400.911.96671.80.49891.62596152602172609331895.035.00.370.16801.310.87672.00.46951.525382125131924823119c42.08.000.180.11582.35.32592.70.33361.518924018732418562420r16158.00.360.14701.27.66502.00.37811.52312212193182068272181.033.00.410.14832.38.19702.80.40101.52326392253252174282212180.00.670.12881.86.17752.30.34801.520813120012119252523c1671250.750.15321.59.00842.10.42661.5238125233920229129241491080.720.15261.58.61182.10.40921.52376262298202211282551.023.00.450.17331.011.53061.80.48251.52590172567172538322688.057.00.650.12221.35.93322.00.35231.51988231966181945262740.022.00.550.11211.64.96972.20.32171.51833281814191798242875.050.00.670.13071.26.92881.90.38451.5210721210217209827291421471.040.15740.99.60661.80.44271.5242815239816236330

注：“c”代表锆石核部；“r”代表锆石边部

图5 乌瓦门桥处条带状混合岩中浅色体(长英质糜棱岩12W60-1)和古成体(斜长角闪质糜棱岩12W60-5)的典型锆石阴极发光图像和SIMS锆石U-Pb谐和图Fig.5 The representative zircon CL images and SIMS U-Pb concordia diagrams for the leucosome (quartzofeldspathic mylonite 12W60-1) and paleosome (plagioclase-amphibole mylonite 12W60-5) of the stromatic migmatite near the Wuwamen Bridge in the southern Chinese Central Tianshan

古成体斜长角闪质糜棱岩样品12W60-5(42°37′34″N、86°15′43″E)的锆石形态和CL图像同样复杂。CL图像显示部分长柱状锆石发育良好的岩浆环带，而部分锆石无明显分带或呈云雾状结构，偶见继承锆石核(图5)。29个SIMS锆石U-Pb测点的Th(2×10-6～320×10-6)和U(16×10-6～1698×10-6)含量变化很大，相应Th/U比值为0.06～1.08(表1)。它们的207Pb/206Pb表面年龄在2701～1786Ma之间，大部分测点位于谐和线下方，表明经历了不同程度Pb丢失。谐和度较好的测点落在2600～2500Ma、2200～2100Ma和1800Ma附近，位于1800Ma附近的4个测点获得谐和年龄为1828±8.6Ma(MSWD=1.7；图5b)。

4.2 羊圈处东南侧混合岩

古成体黑云角闪斜长片麻岩样品13W44-1(42°40′12″N、86°04′43″E)中锆石呈椭球状、浑圆状或碎片状。CL图像显示锆石可分为两类，第一类具有明显核边结构，核部岩浆振荡环带清晰，边部结构均匀，并截切核部环带；第二类无分带或呈微弱云雾状结构，与第一类锆石边部类似(图6)。34个LA-ICP-MS锆石U-Pb分析点的Th、U含量变化大，锆石继承核的Th、U含量整体高于增生边和第二类锆石，Th/U比值为0.09～1.39(表2)。所有测点的207Pb/206Pb表面年龄为2547～1636Ma，均落在谐和线附近或下方，表明经历不同程度的Pb丢失。其中25个分析点构建的不一致线获得上交点年龄2594±86Ma和下交点年龄1775±58Ma(MSWD=1.00)，另外一条由9个第二类锆石分析点构建的不一致线获得上交点年龄1827±69Ma和下交点年龄495±940Ma(MSWD=0.76)，下交点年龄没有确切地质意义(图6a)。第一条不一致线上交点附近4个分析点的加权平均年龄为2533±14Ma(MSWD=0.7)，第二条不一致线上交点附近6个分析点获得加权平均年龄1822±24Ma(MSWD=0.16)。Lu-Hf同位素分析表明所有锆石的176Hf/177Hf比值均在0.28111～0.28135之间，没有明显差别(表3；图7a)。利用t=2533Ma计算得到εHf(t)值为-2.2～+6.4，相应两阶段模式年龄(tDM2)为3173～2649Ma，加权平均值为2979±40Ma(n=34，MSWD=72)。

图6 中天山南缘羊圈处东南侧条带状混合岩古成体(黑云角闪斜长片麻岩13W44-1和黑云斜长角闪片麻岩13W44-10)和后期侵入的变基性岩墙(13W44-6)的典型锆石阴极发光(CL)图像和LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄图解Fig.6 The representative zircon CL images and LA-ICP-MS U-Pb concordia diagrams for the paleosome (13W44-1 and 13W44-10) of the stromatic migmatite and the intruding meta-mafic dyke (13W44-6) in the southeastern Yangjuan of the southern Chinese Central Tianshan

图7 中天山南缘羊圈处东南侧混合岩化片麻岩的锆石176Hf/177Hf比值、εHf(t)值和两阶段Hf模式年龄(tDM2) 部分数据引自Wang et al. (2014a, 2017)Fig.7 Zircon 176Hf/177Hf ratios, εHf(t) and two-stage Hf model ages (tDM2) for the stromatic migmatitic gneisses in the southeastern Yangjuan of the southern Chinese Central Tianshan Some data are compiled from Wang et al. (2014a, 2017)

古成体黑云斜长角闪片麻岩样品13W44-10中锆石同样多为椭球状、浑圆状和碎片状。CL图像显示多数锆石没有分带或呈弱云雾状分带，少量锆石具有核边结构，核部锆石残留岩浆环带，边部没有分带，结构均匀(图6)。30个LA-ICP-MS锆石分析点的Th、U含量和Th/U比值分别为2.56×10-6～204×10-6、7.53×10-6～259×10-6和0.27～1.68(表2)。它们的207Pb/206Pb表面年龄在2526～1816Ma之间，其中21个测点构建的不一致线获得上交点年龄2502±120Ma和下交点年龄1709±100Ma(MSWD=0.55)，上交点附近的4个较谐和分析点获得加权平均年龄2504±24Ma(MSWD=0.72)。另外具有相对较年轻年龄的12个分析点拟合的不一致线上交点年龄为1822±70Ma(MSWD=0.03)，和它们的加权平均年龄1827±21Ma(MSWD=0.09)在误差范围内一致(图6b)。所有分析点的176Hf/177Hf比值在很小的范围内变化，均为0.281241～0.281461之间(图7a)。利用t=2504Ma计算获得εHf(t)值为+1.7～+9.8，对应两阶段模式年龄为2910～2419Ma(表3)，加权平均值为2711±52Ma(MSWD=91)。

表2羊圈处东南侧条带状混合岩化片麻岩和后期侵入的变基性岩墙的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素组成

Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic data of the stromatic migmatitic gneisses and the intruding meta-mafic dyke in the southeastern Yangjuan

测点号类型含量(×10-6)ThUTh/U同位素比值同位素年龄(Ma)207Pb/206Pb±1σ207Pb/235U±1σ206Pb/238U±1σt207/206±1σt207/235±1σt206238±1σ13W44-1 黑云角闪斜长片麻岩1Ⅰ50.72730.190.12320.00195.93420.06570.34940.00362003271966101932172Ⅰ50.387.80.570.13230.00276.63530.12770.36380.00622129152064172000293Ⅰ65.947.51.390.16690.003511.14140.22740.48430.00942527152535192546414Ⅱ14.929.50.510.11240.00394.79700.15490.30970.00711838291784271739355Ⅱ6.5425.20.260.11150.00444.86770.18380.31670.00761824361797321774376Ⅰ45.81720.270.15520.00409.08830.18750.42480.00662404452347192282307Ⅰ30.41820.170.16900.003511.13830.22460.47820.00932547152535192520408Ⅱ63.459.81.060.12530.00625.87050.27050.34000.01202032381957401886589Ⅰ24.62700.090.13090.00215.36350.06180.29710.003321112918791016771610Ⅰ46.22510.180.14320.00246.93740.08570.35140.003922662921031119411911Ⅰ75.91830.420.12320.00245.61020.09960.33030.005020031419181518402412Ⅱ32.01350.240.12610.00356.13930.14070.35310.005720445119962019492713Ⅰ51.169.10.740.14490.00287.82440.14230.39160.006622871422111621303014Ⅰ1013480.290.15640.00299.05340.12480.41980.005124173223431322592315Ⅱ18.357.60.320.11070.00334.23900.11490.27780.005818112316822215802916Ⅱ29.046.20.630.11410.00575.23090.23660.33240.007318669318583918503517Ⅱ13.842.30.330.11050.00424.65800.16750.30590.007118073417603017203518Ⅰ56.41140.490.16660.00269.34720.13610.40710.005825241123731322022619Ⅰ1262790.450.13110.00346.55850.14190.36290.005221134720541919962520Ⅰ1071590.670.11720.00435.60610.18080.34680.005719146719172819202721Ⅱ10.739.40.270.10070.01004.10650.37150.29590.0120163619116567416716022Ⅰ59.52630.230.13540.00246.99260.09590.37450.004421693221101220512023Ⅱ46.21170.390.13680.00437.06660.18580.37470.006621875621202320523124Ⅱ15.547.60.330.10270.00564.27280.20780.30180.0076167310416884017003725Ⅱ10.337.10.280.11170.00385.06580.16410.32900.007918282818302718333826Ⅱ36.467.60.540.13720.00526.55390.21560.34650.006721926820532919183227Ⅰ23.835.20.680.11350.00785.42830.34480.34680.0087185712718895419194228Ⅰ61.21580.390.11200.00205.04590.08410.32680.0046183314182714182322

续表2Continued Table 2测点号类型含量(×10-6)ThUTh/U同位素比值同位素年龄(Ma)207Pb/206Pb±1σ207Pb/235U±1σ206Pb/238U±1σt207/206±1σt207/235±1σt206238±1σ29Ⅱ10.632.90.320.11160.00475.02080.19890.32650.008718263618233418224230Ⅱ9.2148.60.190.12980.00616.79300.26990.37960.009820958520853520744631Ⅰ67.41030.660.15330.00298.67300.15600.41060.006623831423041622183032Ⅰ56.61120.510.16870.004311.12910.27720.47880.011025451925342325224833Ⅱ15.448.50.320.15160.00548.11030.23920.38800.007723646222432721133634Ⅰ1151450.790.14010.00427.59890.20000.39350.005822285321852421392713W44-10 黑云斜长角闪片麻岩173.243.51.680.16680.005211.21720.34720.48790.0135252623254129256159250.873.80.690.12130.00745.98000.32590.35750.00951976111197347197045342.173.00.580.16250.004710.55070.30020.47110.0122248121248426248854427.449.10.560.11350.00674.88900.27040.31250.013118564718004717536452042590.790.13100.00396.35940.17870.35230.008321112220272519454069.3121.30.440.11170.00614.24870.21540.27580.0096182846168342157049719.928.30.700.12770.00686.00190.30350.34110.0125206643197644189260825.544.10.580.11110.00424.93370.17420.32210.0086181830180830180042973.51180.620.16470.005810.58380.36440.46600.0145250526248732246664108.7320.00.440.11210.00574.53120.21740.29320.0099183443173740165749112.567.530.340.16530.007010.80420.45010.47420.01632510322506392502711211.418.90.600.11800.00935.51870.39260.33920.01161926146190461188356137.8616.90.460.11160.00644.57320.24530.29730.0110182548174445167855145.3916.00.340.12450.00885.98210.37120.34840.01202022129197354192757158.6116.70.520.11270.00654.53560.24680.29200.01041843501738451651521642.653.20.800.11140.00304.42280.10990.28800.0055182221171721163228171311241.050.13610.00357.01280.17280.37370.0079217819211322204737188.9916.80.530.11120.00534.71630.21010.30760.0100181939177037172949197.0917.30.410.11100.00514.72790.20370.30890.0095181638177236173547206.8117.70.380.12880.00796.04040.35010.34020.01532082471982501888742148.41180.410.12090.00425.52880.18010.33160.0087197027190528184642227.3213.00.560.11180.00674.97940.28640.32300.0123182953181649180460236.0316.00.380.11130.00674.84270.27350.31560.01291821491792481768632484.11620.520.12480.00335.74140.14390.33370.0069202620193822185633256.1916.50.370.12570.00545.94830.23970.34340.0108203833196835190352264.5717.10.270.13250.00586.58700.27480.36060.01172131342058371985552762.082.70.750.14070.00797.79620.38650.40180.010822361002208452177502850.681.40.620.14500.00447.75690.22390.38800.0098228822220326211345296.0316.20.370.11280.00574.38480.20800.28200.00901845431709391601463010.118.10.560.12160.00876.26580.40690.37370.0113198013120145720475313W44-6 变基性岩墙1Ⅰ15.370.60.222Ⅰ7.441320.060.10610.00424.35680.16130.29800.00831733321704311681413Ⅱ3405440.630.10600.00284.22480.10200.28930.00551731201679201638284Ⅰ0.6667.20.015Ⅱ2053090.660.10490.00424.39720.16350.30410.0085171332171231171242

表3羊圈处南东侧条带状混合岩化片麻岩的锆石Hf同位素成分

Table 3 Zircon Hf isotopic compositions of the stromatic migmatitic gneisses in the southeastern Yangjuan

测点号年龄(Ma)176Yb/177Hf2σ176Lu/177Hf2σ176Hf/177Hf2σ176Hf/177HfiεHf(0)εHf(t)2σtDM1 (Ma)tDM2 (Ma)2σfLu/Hf13W44-1黑云角闪斜长片麻岩-0125330.011860.000040.000510.000000.281210.000020.28118-560.80.72814298827-0.98-020.008220.000330.000330.000010.281190.000020.28117-560.60.72823300425-0.99-030.001440.000150.000060.000010.281190.000020.28118-570.90.62810298724-1.00-040.010180.000340.000420.000010.281160.000020.28113-58-0.80.72876308928-0.99-050.002640.000100.000120.000010.281150.000020.28114-58-0.60.62865307524-1.00-060.001150.000020.000050.000000.281220.000020.28121-562.00.72769292027-1.00-070.003780.000070.000160.000000.281260.000020.28125-543.20.72721284128-1.00-080.003980.000310.000160.000010.281210.000020.28120-561.70.82781293829-1.00-090.007780.000080.000330.000000.281110.000020.28110-59-2.20.72927317327-0.99-100.010660.000130.000450.000010.281130.000020.28111-58-1.70.72910314528-0.99-110.009180.000290.000370.000010.281200.000020.28118-560.70.62819299824-0.99-120.010640.000180.000460.000010.281170.000020.28114-57-0.50.72863306825-0.99-130.012770.000070.000560.000000.281160.000020.28113-58-1.00.72883309928-0.98-140.007630.000150.000320.000010.281230.000020.28122-552.20.72763290827-0.99-150.009940.000290.000400.000010.281140.000020.28112-58-1.30.82895312029-0.99-160.018880.000360.000840.000020.281160.000020.28112-58-1.50.72905313128-0.98-170.004070.000020.000170.000000.281330.000030.28132-515.90.92623268133-0.99-180.004830.000020.000210.000000.281200.000020.28118-561.00.72807298127-0.99-190.003350.000050.000140.000000.281230.000020.28123-552.40.82753289331-1.00-200.015120.000490.000680.000020.281210.000020.28118-560.80.82817299131-0.98-210.004310.000440.000180.000020.281350.000030.28134-516.40.92604264933-0.99-220.006630.000290.000290.000010.281160.000020.28114-58-0.60.72866307628-0.99-230.003870.000030.000160.000000.281250.000020.28124-543.00.92731285632-1.00-240.017720.000040.000760.000000.281240.000020.28121-541.70.82781293331-0.98-250.004490.000090.000190.000000.281190.000030.28118-570.60.92819300033-0.99-260.004800.000020.000210.000000.281320.000030.28131-525.51.12636270240-0.99-270.004690.000060.000200.000000.281270.000020.28126-543.70.82705281429-0.99-280.005650.000030.000240.000000.281230.000020.28122-552.10.82765291229-0.99-290.005970.000050.000250.000000.281210.000020.28120-561.40.82793295629-0.99-300.013680.000110.000600.000000.281160.000020.28113-57-0.80.92878309132-0.98-310.009370.000490.000400.000020.281250.000020.28123-542.60.72746287927-0.99-320.011010.000390.000490.000020.281170.000020.28114-57-0.60.72866307325-0.99-330.018160.000600.000740.000020.281240.000020.28120-551.50.72792295027-0.98

续表3

Continued Table 3

测点号年龄(Ma)176Yb/177Hf2σ176Lu/177Hf2σ176Hf/177Hf2σ176Hf/177HfiεHf(0)εHf(t)2σtDM1 (Ma)tDM2 (Ma)2σfLu/Hf-3425330.013190.000570.000540.000020.281150.000020.28113-58-1.10.72886310427-0.98-350.007340.000160.000310.000010.281250.000020.28124-542.90.62736286324-0.99-360.023910.000100.000970.000000.281260.000020.28121-541.90.82777292431-0.9713W44-10 黑云斜长角闪片麻岩-0125040.003910.000030.000170.000000.281260.000020.28125-542.50.72724286428-1.00-020.004280.000030.000180.000000.281300.000020.28129-534.00.82668277129-0.99-030.011290.000140.000520.000010.281290.000020.28127-533.20.62699282024-0.98-040.003200.000040.000120.000000.281300.000020.28129-534.10.72663276425-1.00-050.013240.000210.000540.000010.281280.000020.28126-532.80.92714284432-0.98-060.004880.000010.000200.000000.281460.000030.28145-479.81.02452241936-0.99-070.003930.000010.000170.000000.281260.000020.28125-542.70.82715284929-1.00-080.002080.000020.000080.000000.281330.000020.28132-525.20.82624270129-1.00-090.002080.000020.000080.000000.281280.000020.28128-533.50.72686280328-1.00-100.004550.000010.000190.000000.281430.000020.28142-488.70.82492248531-0.99-110.001360.000010.000050.000000.281280.000030.28128-533.60.92682279535-1.00-120.007570.000330.000310.000010.281280.000020.28126-533.10.72704282927-0.99-130.004950.000060.000210.000000.281400.000020.28139-497.40.92539256132-0.99-140.000820.000020.000030.000000.281290.000020.28129-534.00.72667277127-1.00-150.005580.000040.000230.000000.281400.000020.28138-497.40.82542256631-0.99-160.001600.000020.000060.000000.281320.000020.28131-524.80.72636272028-1.00-170.004090.000070.000170.000000.281340.000020.28133-515.60.72607267328-0.99-180.004350.000100.000190.000000.281370.000020.28136-506.70.82568260931-0.99-190.005560.000100.000240.000010.281460.000020.28145-479.60.92457242732-0.99-200.002560.000020.000110.000000.281410.000030.28140-498.10.92514252035-1.00-210.004150.000030.000180.000000.281310.000020.28130-524.30.72656275228-0.99-220.003790.000090.000160.000000.281380.000020.28138-507.10.72553258427-1.00-230.004700.000010.000200.000000.281360.000020.28135-506.20.92585263632-0.99-240.007500.000070.000310.000000.281240.000020.28123-551.70.72753291028-0.99-250.006660.000070.000300.000000.281270.000020.28126-542.80.82712284329-0.99-260.009930.000010.000410.000000.281380.000020.28136-506.50.82574261730-0.99-270.002630.000070.000100.000000.281290.000020.28129-534.00.82668277329-1.00-280.007260.000050.000310.000000.281240.000020.28123-541.90.72749290328-0.99-290.004320.000020.000190.000000.281440.000020.28144-479.20.82473245431-0.99-300.007560.000100.000310.000000.281350.000020.28133-515.50.72611267927-0.99

变基性岩墙样品13W44-6的锆石较小，大小为50～80μm，呈自形-半自形长柱状，和岩浆锆石相似。CL图像显示两种不同类型，第I类锆石具有明亮的阴极发光，内部呈海绵状，边部参差不齐；第II类锆石呈暗灰色阴极发光，显示模糊环带及补丁状结构，系沿内部裂隙发生局部重结晶而成(Corfuetal., 2003)(图6)。选取20颗锆石进行LA-ICP-MS分析，第一类锆石具有很低的Th(0.23×10-6～15.3×10-6)和U(51.9×10-6～132×10-6)含量(表2)，无法获取有效的U-Pb年龄。第二类锆石的Th和U含量分别为137×10-6～994×10-6和190×10-6～1159×10-6，Th/U比值为0.33～1.22(表2)。其中13个分析点(仅包括1个第一类锆石)的207Pb/206Pb表面年龄在1734～1713Ma之间，构建的不一致线上交点年龄为1721±32Ma(MSWD=0.02)，和加权平均年龄1723±13Ma(MSWD=0.07)在误差范围内一致(图6)。

5 岩石地球化学特征

5.1 乌瓦门桥处混合岩

3件长英质糜棱岩具有较高的SiO2(71.71%～74.59%)、Al2O3(13.00%～14.48%)、Na2O(3.82%～6.33%)和较低的Fe2O3T(1.41%～3.81%)、MgO(0.06%～0.82%)、K2O(0.07%～0.14%)含量(表4)，与岩石主要由长英质矿物构成相吻合。稀土元素总量为71.1×10-6～94.4×10-6，具有向右陡倾的稀土配分模式图，表现为轻稀土富集、重稀土亏损(图8a)。轻重稀土分馏明显((La/Yb)N=35.6～54.2)，轻稀土内部也发生显著分异((La/Sm)N=6.28～9.88)，且均表现强烈的正Eu异常(Eu/Eu*=1.34～1.71)，与斜长石的高含量密切相关。在原始地幔标准化的微量元素图解上，样品相对富集大离子亲石元素和亏损高场强元素，呈现Sr正异常和Nb-Ta-Ti负异常(图8b)。

图8 中天山南缘两类混合岩中不同岩石单元的球粒陨石标准化稀土配分图解和原始地幔标准化微量元素蛛网图(标准化值及N-MORB、E-MORB和OIB引自Sun and McDonough, 1989)Fig.8 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element spidergrams for the studied rock units of the migmatites in the southern Chinese Central Tianshan (normalization values, N-MORB, E-MORB and OIB values after Sun and McDonough, 1989)

3件斜长角闪质糜棱岩的SiO2含量较为分散，其中12W60-7和12W60-8具有相对一致且偏低的SiO2(52.89%～54.01%)和CaO(8.96%～9.37%)，及偏高的TiO2(3.59%～3.64%)、Fe2O3T(12.79%～13.62%)、MgO(4.52%～4.80%)和Na2O(2.82%～2.93%)含量(表4)。相较而言，样品12W60-6具有较高的SiO2(66.69%)和CaO(11.24%)，及较低的TiO2(0.61%)、Fe2O3T(6.65%)、MgO(1.34%)和Na2O(0.84%)含量。它们稀土和微量元素同样存在显著差别。12W60-7和12W60-8稀土总量为245×10-6～246×10-6，具有轻稀土富集、重稀土亏损的右倾型稀土配分模式图((La/Yb)N=7.54～9.09)，且轻重稀土内部发生中等程度分馏，表现轻微负Eu异常(Eu/Eu*=0.84～0.87；图8a)。在微量元素图解上，这2件样品表现大离子亲石元素(如Th、U和LREE)富集和轻微Nb-Ta-Ti负异常，整体微量元素含量较高(图8b)。样品12W60-6稀土总量为122×10-6，也具有富集轻稀土、亏损重稀土的右倾型稀土配分图((La/Yb)N=15.9)，但是轻稀土内部分馏明显((La/Sm)N=5.28)，而重稀土内部相对平缓，且表现正Eu异常(Eu/Eu*=1.11；图8a)。该样品富集大离子亲石元素和亏损高场强元素，具有明显的Nb、Ta、Ti负异常(图8b)。

5.2 羊圈处东南侧混合岩

古成体黑云角闪斜长片麻岩的3件样品SiO2含量为59.15%～65.76%，具有高Al2O3(15.64%～17.10%)、高Na2O(4.41%～4.87%)和低MgO(1.77%～2.68%)、低K2O(0.82%～1.03%)含量，相应Mg#为42.9～44.3，K2O/Na2O比值为0.17～0.23(表4)。在Nb/Y-Zr/TiO2图解中样品落入玄武岩和安山岩区域，在Al-Fetotal+Ti-Mg图解中则落入钙碱性安山岩和英安岩范围(图9)。样品稀土总量为56.6×10-6～117×10-6，轻重稀土之间发生强烈分异((La/Yb)N=10.5～23.1)，呈显著向右陡倾的稀土配分模式图，表现中等Eu正异常(Eu/Eu*=1.03～1.35；图8c)。样品具有相对较低的Cr(23.4×10-6～32.0×10-6)、Co(12.2×10-6～19.3×10-6)和Ni(15.2×10-6～26.9×10-6)含量(表4)。此外，它们具有较高Sr(617×10-6～706×10-6)、较低Y(8.59×10-6～13.2×10-6)和Yb(0.75×10-6～1.08×10-6)含量，以及较高Sr/Y比值(46.7～76.0)。样品富集大离子亲石元素、亏损高场强元素，并且显示明显的Sr正异常和Nb、Ta、Ti负异常(图8d)。

图9 中天山南羊圈处南东侧混合岩中不同岩石单元的地球化学判别图解 (a) Zr/TiO2-Nb/Yb图解(Winchester and Floyd, 1977)；(b) Al-Fetotal+Ti-Mg三元图解(Rollinson, 2014)；(c) AFM图解(Irvine and Baragar, 1971)；(d) Nb/Yb-Th/Yb图解(Pearce, 2008)；(e) Zr/4-2Nb-Y图解(Meschede, 1986)；(f) Th-Hf/3-Nb/16图解(Wood, 1980)Fig.9 Geochemical discrimination diagrams for the studied rock units of the migmatites in the southeastern Yangjuan of the southern Chinese Central Tianshan (a) Zr/TiO2 vs. Nb/Yb diagram (Winchester and Floyd, 1977); (b) Al-Fetotal+Ti-Mg ternary diagram (Rollinson, 2014); (c) AFM ternary diagram (Irvine and Baragar, 1971); (d) Nb/Yb vs. Th/Yb diagram (Pearce, 2008); (e) Zr/4-2Nb-Y ternary diagram (Meschede, 1986); (f) Th-Hf/3-Nb/16 ternary diagram (Wood, 1980)

古成体黑云斜长角闪片麻岩的3件样品具有较低SiO2(54.77%～55.12%)、Al2O3(13.22%～15.34%)、Na2O(2.78%～3.94%)和K2O(0.39%～0.54%)含量，而MgO含量较高，为5.27%～6.90%，相应Mg#为55.4～57.9(表4)。在Nb/Y-Zr/TiO2和Al-Fetotal+Ti-Mg图解中均落入钙碱性玄武岩区域(图9)。样品具有较高稀土总量(106×10-6～160×10-6)，同样显示轻稀土富集、重稀土亏损的右倾型稀土配分图，但轻重稀土分馏中等((La/Yb)N=6.89～9.92)，表现轻微Eu异常(Eu/Eu*=0.91～1.12；图8c)。样品具有很高的Cr(257×10-6～487×10-6)、Co(32.2×10-6～41.5×10-6)和Ni(116×10-6～152×10-6)含量(表4)。它们的Sr含量也较高(496×10-6～736×10-6)，以及较高的Y(19.0×10-6～21.8×10-6)和Yb(1.78×10-6～1.86×10-6)含量，Sr/Y比值较低(22.8～38.7)。在微量元素图解上，样品富集大离子亲石元素、亏损高场强元素，并且显示明显的Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf、Ti负异常(图8d)。

表4中天山南缘乌瓦门高级变质杂岩中混合岩的各岩石单元的主量(wt%)和微量(×10-6)元素成分

Table 4 Major (wt%) and trace (×10-6) element compositions of the migmatites from the Wuwamen metamorphic complex in the southern Chinese Central Tianshan

样品号12W60-212W60-312W60-412W60-612W60-712W60-813W44-213W44-313W44-413W44-1113W44-1213W44-1313W44-713W44-813W44-9岩石类型长英质糜棱岩斜长角闪质糜棱岩黑云角闪斜长片麻岩黑云斜长角闪片麻岩变基性岩墙SiO272.8774.5971.7166.6952.8954.0159.8565.7659.1554.7755.1254.5944.9242.9944.57TiO20.270.320.280.613.593.640.790.530.810.750.780.753.783.813.54Al2O313.0014.1614.4811.5712.6712.4016.8815.6417.1013.2215.3413.8812.8612.9313.10Fe2O3T3.811.413.056.6513.6212.796.674.676.639.918.3810.3719.6920.1319.34MnO0.020.010.020.050.160.150.090.060.090.150.130.160.250.280.26MgO0.060.070.821.344.524.802.681.772.646.905.276.575.035.765.47CaO5.852.763.5411.249.378.966.125.006.559.327.878.478.709.508.86Na2O3.826.335.690.842.822.934.484.414.872.783.943.102.292.042.24K2O0.070.090.140.020.250.211.030.960.820.390.440.540.820.850.94P2O50.080.130.130.160.400.400.220.160.160.260.200.210.740.700.63LOI0.660.420.500.940.320.300.640.580.640.800.580.760.440.440.56Total100.51100.29100.36100.12100.61100.5999.4599.5399.4699.2498.0699.4199.5299.4499.50Mg#3.08.934.728.539.642.644.342.944.157.955.455.633.636.135.9Be0.310.380.450.251.041.180.900.910.751.070.930.982.251.831.93Sc3.751.011.8312.427.025.911.99.2911.430.325.028.533.736.033.5V53.124.439.310429731110263.9116165152161345393378Cr49.329.023.614511913132.028.923.436425748759.592.687.8Co10528.130.342.437.045.719.312.218.038.732.241.560.047.752.7Ni14.948.237.743.497.093.626.915.226.114211615275.187.287.5Ga17.29.1414.424.424.224.918.617.118.717.017.917.324.023.422.7Rb0.250.361.870.051.020.2419.517.412.93.634.976.1012.010.114.6Sr7672945081105668623617706653496736555383344339Cs0.390.390.570.050.330.230.550.460.280.080.140.150.360.350.48Ba42.735.268.028.411093.0668677508160234276533382576Y4.423.563.5311.441.937.813.29.708.5921.819.020.162.356.550.1Nb1.871.491.624.5523.024.15.234.224.105.764.815.4133.428.727.1

续表4

Continued Table 4

样品号12W60-212W60-312W60-412W60-612W60-712W60-813W44-213W44-313W44-413W44-1113W44-1213W44-1313W44-713W44-813W44-9岩石类型长英质糜棱岩斜长角闪质糜棱岩黑云角闪斜长片麻岩黑云斜长角闪片麻岩变基性岩墙Ta0.080.080.070.321.481.590.280.180.240.260.220.231.901.661.57Zr11513612954231833210812776.174.747.743.4155121108Hf2.953.553.2411.08.588.902.603.042.002.071.461.403.973.242.97Pb3.722.513.244.242.472.739.709.018.013.675.203.715.543.354.10Th0.080.070.161.364.734.720.930.620.140.140.060.122.161.961.77U0.110.080.120.221.081.110.150.170.090.090.100.080.680.460.49La24.319.723.428.138.539.418.828.411.025.317.118.351.847.142.5Ce36.730.243.352.188.790.937.850.622.265.340.245.8125113103Pr3.673.404.425.9812.412.74.445.442.728.475.416.2715.814.313.0Nd12.412.216.422.555.956.717.820.511.236.123.526.768.162.256.6Sm1.591.712.413.4412.212.13.543.312.337.114.885.4514.013.011.7Eu0.810.740.881.153.273.281.111.280.911.871.671.573.913.433.31Gd1.321.311.682.9411.511.03.062.542.085.604.284.6312.811.610.9Tb0.160.160.190.381.751.610.460.360.310.810.630.681.981.831.65Dy0.840.760.832.129.728.622.571.931.714.423.623.8611.610.69.76Ho0.190.150.140.461.861.630.470.330.320.790.700.712.162.021.82Er0.530.390.361.294.493.971.320.930.842.131.912.026.005.635.13Tm0.080.050.050.190.600.520.180.130.130.310.280.280.910.810.74Yb0.490.330.311.273.663.111.080.880.751.831.781.865.324.924.61Lu0.080.050.050.210.530.440.170.130.100.280.270.280.820.750.70∑REE83.271.194.412224524692.811756.6160106118320291265Eu/Eu∗1.711.511.341.110.840.871.031.351.260.911.120.960.890.850.90(La/Yb)N35.642.854.215.97.549.0912.523.110.59.926.897.066.986.876.61(La/Sm)N9.887.436.285.282.032.103.435.543.052.302.262.172.392.342.35(Gd/Yb)N2.233.284.481.922.592.912.342.392.292.531.992.061.991.951.96

变基性岩墙的3件样品具有很低的SiO2(42.99%～44.92%)，中等的Al2O3(12.86%～13.10%)、Na2O(2.04%～2.29%)和MgO(5.03%～5.76%)，以及异常高的TiO2(3.54%～3.81%)和Fe2O3T(19.34%～20.13%)含量(表4)。因此，在Nb/Y-Zr/TiO2图解中样品均落入玄武岩区域，且在Al-Fetotal+Ti-Mg三元图解中则落入拉斑玄武岩系列的高铁玄武岩范围(图9)。样品稀土总量高达265×10-6～320×10-6，显示轻稀土富集、重稀土亏损的右倾型稀土配分图((La/Yb)N=6.61～6.98)，重稀土内部无明显分异，表现轻微Eu负异常(Eu/Eu*=0.85～0.90；图8e)。样品具有较高的Cr(59.5×10-6～92.6×10-6)、Co(47.7×10-6～60.0×10-6)和Ni(75.1×10-6～87.5×10-6)含量(表4)。值得注意的是，它们均具有很高的Nb(27.1×10-6～33.4×10-6)和Ta(1.57×10-6～1.90×10-6)含量。在微量元素图解上，除了显著的Sr和Zr-Hf负异常外，样品显示向右缓倾的平坦图解，类似于OIB，但重稀土含量整体偏高(图8f)。

6 讨论

6.1 乌瓦门桥处混合岩成因

乌瓦门桥处条带状混合岩的浅色体和古成体的锆石形态和CL图像均复杂多样，既有结构相对均一、无环带或云雾状结构的锆石颗粒或边部，类似变质成因锆石；也有残留模糊岩浆环带的锆石颗粒或继承核，类似岩浆成因锆石(Corfuetal., 2003)。浅色体和古成体的锆石207Pb/206Pb表面年龄具有相同的变化范围，在2700～1760Ma之间，显示不同的谐和度(图5)，暗示它们在单一或者多次变质事件中遭受不同程度Pb丢失。锆石结构和年龄的多样性指示混合岩的原岩应该是沉积岩，而古成体的矿物组合主要为角闪石和斜长石，表明其原岩经历了角闪岩相变质作用。浅色体和古成体均有一组最年轻的锆石U-Pb年龄落在1800Ma附近，较谐和测点获得的谐和年龄分别为1811.8±14Ma(n=9)和1828±8.6Ma(n=4)。鉴于这些测点均位于无环带或云雾状结构的锆石颗粒或边部，属于变质成因锆石，因此这两个谐和年龄可以代表混合岩原岩经历的角闪岩相变质作用时代，即1828～1812Ma。

那么，对于其他具有更老年龄(主要为2700～2100Ma)的锆石存在以下三种不同的成因解释。第一，它们都是碎屑锆石，考虑到既有变质成因也有岩浆成因的锆石，表明它们的源区相对复杂，岩浆岩、变质岩和沉积岩都有贡献。在这种情况下，混合岩的原岩沉积时代应介于变质作用时代和最年轻碎屑锆石年龄，即2100～1800Ma之间。第二，其中的变质成因锆石是在～1800Ma角闪岩相变质过程中由于发生不同程度Pb丢失形成的，而岩浆成因锆石的年龄集中在2700～2500Ma之间，来源于碎屑源区的岩浆岩。此种情况下，只能限定混合岩的原岩沉积时代在2500～1800Ma间的某个时间点。第三，一组2300～2100Ma的谐和年龄主要由变质成因锆石获得，代表原岩沉积之后经历的一次构造-热事件，其余锆石则为碎屑锆石，那么该混合岩的原岩沉积时代在2500～2300Ma之间。

野外观察显示，乌瓦门桥处条带状混合岩与石英片岩、黑云斜长片麻岩和角闪片岩等岩石单元互层产出，进一步表明该混合岩的原岩为沉积岩。考虑到古成体斜长角闪质糜棱岩主要由角闪石和斜长石构成，且全岩SiO2含量低至52.89%～54.01%，本文推测其原岩应为中基性岩屑砂岩。由于浅色体和古成体具有一致的锆石结构和年龄范围，且浅色体的锆石并没有显示熔体中新生锆石特有的岩浆环带特征，可以排除该浅色体是由古成体发生部分熔融或者由外来岩浆注入而形成。此外，交代作用似乎很难解释浅色体中角闪岩透镜体的成因，因此，本文倾向于认为乌瓦门处条带状混合岩的成因机制为变质分异作用。在～1800Ma角闪岩相变质过程中，构造差应力导致混合岩原岩(即古成体)的易熔组分(主要为长石和石英)在亚固相条件下发生活化迁移，形成富长石和石英的浅色体条带以及富角闪石的残余体(Sawyer, 2008)。该成因机制也得到了浅色体和古成体岩石地球化学特征的支持，浅色体相对古成体具有较高的SiO2、Na2O和较低的TiO2、Fe2O3、MgO、CaO等主量元素含量，且浅色体整体表现偏低的稀土和微量元素含量，与主要矿物组成为长石和石英密切相关。这正好可以解释样品12W60-6的稀土和微量元素含量介于浅色体和其他古成体样品之间，是因为在两者渐变接触的位置采样造成浅色体不同程度的混入。

6.2 羊圈处东南侧混合岩成因

羊圈处东南侧混合岩中古成体黑云角闪斜长片麻岩的锆石具有两种不同类型的CL图像，具有核边结构的第一类锆石的继承核保留清晰的岩浆环带，属于岩浆成因锆石；而边部和第二类锆石类似，显示无分带或云雾状结构，属于变质成因锆石(图6)。值得指出的是，尽管大多数锆石分析点由于经历后期变质作用发生U-Pb同位素体系不同程度的重置(即显示不同的207Pb/206Pb表面年龄)，但是176Hf/177Hf比值在小范围变化，即Lu-Hf同位素体系仍然保持封闭，表明变质成因锆石是由原岩岩浆锆石发生不同程度的固态重结晶而成(Martinetal., 2008; Gerdes and Zeh, 2009)。因此，第一条不一致线上交点附件4个分析点获得的加权平均年龄2533±14Ma可以解释为黑云角闪斜长片麻岩的原岩形成时代，而第二条不一致线上交点附近6个分析点获得的加权平均年龄1822±24Ma则被视为该岩石经历角闪岩相变质作用的时代。岩石地球化学特征表明，黑云角闪斜长片麻岩具有高SiO2、高Na2O(4.41%～4.87%)、低K2O/Na2O比值(0.17～0.23)、高Sr(617×10-6～706×10-6)、低Y和高Sr/Y比值(46.7～76.0)，与高硅埃达克岩非常相似，通常被认为是在岛弧或者活动陆缘环境下由俯冲洋壳或者基性下地壳发生高压部分熔融形成，源区残留相为榴辉岩或石榴角闪岩，斜长石很少或没有(Martinetal., 2005; Moyen and Martin, 2012)。玄武岩部分熔融实验表明，脱水熔融条件下形成的熔体贫Na，类似基性下地壳部分熔融形成的熔体特征，而有水条件下则形成富Na质熔体，与俯冲板片熔融相吻合(Prouteauetal., 2001; Martinetal., 2005)。此外，考虑到黑云角闪斜长片麻岩的锆石εHf(t)值为-2.2～+6.4，相应两阶段模式年龄为3173～2649Ma，明显大于其原岩形成时代，因此，本文认为其岩浆源区为相对古老的俯冲洋壳。

古成体黑云斜长角闪片麻岩的锆石同样具有两种不同类型的锆石CL图像，即保留岩浆环带的岩浆锆石继承核以及结构均一或呈弱云雾状分带的变质成因锆石边和颗粒(图6)。所有锆石分析点的176Hf/177Hf比值在0.281241～0.281461之间变化，与207Pb/206Pb表面年龄没有相关性，表明变质成因锆石是在角闪岩相变质过程中由原岩岩浆锆石发生不同程度的固态重结晶形成。因此，其中4个较谐和的岩浆继承核分析点获得的加权平均年龄2504±24Ma代表原岩结晶年龄，而12个变质成因锆石分析点获得的加权平均年龄1827±21Ma代表角闪岩相变质作用时代。黑云斜长角闪片麻岩具有较高MgO(5.27%～6.90%)、Cr(257×10-6～487×10-6)、Co(32.2×10-6～41.5×10-6)和Ni(116×10-6～152×10-6)含量，表明其岩浆源区为地幔。同时，它们显示轻稀土和大离子亲石元素富集、重稀土和高场强元素亏损及显著Nb-Ta-Ti负异常，与岛弧玄武岩的地球化学特征类似，说明其岩浆源区是受俯冲交代富集的地幔(Hawkesworthetal., 1993)。但是，由于较低的Th和Zr含量，在Th/Yb-Nb/Yb、Nb-Zr-Y和Hf-Th-Nb构造环境判别图解上它们均落在N-MORB和E-MORB的过渡区域(图9)，暗示其地幔源区受俯冲交代富集的程度较低。该推论也得到了黑云斜长角闪片麻岩的锆石Hf同位素组成的支持，其锆石εHf(t)值均为正值(+1.7～+9.8)，相应单阶段模式年龄为2753～2452Ma，加权平均值为2631±32Ma，稍微大于其原岩形成时代。因此，本文认为其岩浆源区为受俯冲交代富集的新生岩石圈地幔。

变基性岩墙的岩浆锆石获得的加权平均年龄1723±13Ma可以代表其侵位时代。变基性岩墙样品具有很低的SiO2(42.99%～44.92%)以及异常高的TiO2(3.54%～3.81%)和Fe2O3T(19.34%～20.13%)含量，属于典型Fe-Ti玄武岩，遵循拉斑玄武质系列的Fenner分异趋势，表现为富Fe贫Si的演化趋势(Fenner, 1929)。Fe-Ti异常富集的原因在于随着结晶分异进行Fe-Ti氧化物没有分离结晶，被认为与母岩浆的低氧逸度和低含水量密切相关(Harper, 2003; Kelley and Cottrell, 2009)。而岩浆的低水含量会导致斜长石分离结晶，使残余熔体的SiO2和Al2O3降低，同时出现Sr和Eu负异常，和变基性岩墙样品的地球化学特征一致。此外，它们的Cr(59.5×10-6～92.6×10-6)、Co(47.7×10-6～60.0×10-6)和Ni(75.1×10-6～87.5×10-6)含量均低于典型的原始基性岩浆(Freyetal., 1978)，印证确实经历了一定程度的结晶分异作用，分离结晶相为橄榄石和单斜辉石(Fenner, 1929)。变基性岩墙与OIB相比，具有相似的轻稀土和大离子亲石元素组成，但是重稀土和高场强元素含量更高且相对平坦(图8)，表明其岩浆源区的部分熔融深度较OIB源区浅，可能是尖晶石相二辉橄榄岩构成的软流圈地幔。该类Fe-Ti玄武岩在全球其他地区也有报道，比如峨眉山溢流玄武岩(Xuetal., 2003)、我国华北～1.78Ga基性岩墙群(彭澎等, 2004)、格陵兰Skaergaard基性层状侵入体(Thyetal., 2009)以及江南造山带的赣东北蛇绿岩(Wangetal., 2015)，多被认为形成于伸展背景下。鉴于变基性岩墙的侵位时代(～1.72Ga)稍晚于～1.8Ga碰撞造山相关的角闪岩相变质作用(Maetal., 2013a; Wangetal., 2014a, 2017)，本文倾向于认为其形成于后碰撞伸展背景。

尽管本文没有对该处混合岩的浅色体进行锆石U-Pb年代学和岩石地球化学研究，但是该处不同岩石单元的野外接触关系、原岩形成时代和角闪岩相变质时代和前期笔者报道的羊圈处各岩石单元几无差别(Wangetal., 2017)。例如，羊圈处～787Ma浅色体也是同时穿插～2.5Ga混合岩化片麻岩(包括黑云二长片麻岩JT10-1和黑云斜长角闪片麻岩13W39-4)和同属于Fe-Ti玄武岩的～1.72Ga变基性岩墙(Wangetal., 2017)。因此，本文认为该处混合岩中浅色体和羊圈处混合岩中浅色体同期形成，即混合岩化时代为～787Ma。野外观察表明浅色体与古成体和变基性岩墙呈突变接触关系，且未发现原位部分熔融产生的暗色体，排除浅色体是由直接围岩部分熔融产生，而是来自于脱离熔融区域并发生迁移的熔体(Sawyer, 2008)。综上所述，本文认为羊圈处东南侧条带状混合岩的成因机制为外来岩浆注入。

6.3 构造意义

中天山地块作为天山造山带的重要组成部分，其基底属性和构造亲缘性能够为恢复天山造山带的古生代构造演化和大地构造格局提供有效制约。由于早前寒武纪结晶基底岩系长期受构造-岩浆作用的影响发生埋藏、剥蚀或重熔，使得可靠的研究对象变得极其有限，为此近期研究转而采用变沉积岩的碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素来探讨中天山地块的基底形成时代和构造亲缘性。但是，不同的研究给出了截然不同的结论，部分学者根据变沉积岩中太古代碎屑锆石记录提出中天山地块存在太古代结晶基底，并通过碎屑锆石年龄谱图和Hf同位素对比认为中天山地块具有塔里木亲缘性(Maetal., 2012a; Heetal., 2018a)；而部分学者认为太古代碎屑锆石记录太少，且中-新元古代(1.4～0.88Ga)花岗质片麻岩均具有古元古代锆石Hf模式年龄，据此提出中天山地块不存在太古代结晶基底，也不起源于塔里木(Heetal., 2015; Huangetal., 2017; 龙晓平和黄宗莹, 2017)。上述争议表明碎屑锆石年龄和Hf同位素组成受限于物源区的不确定性和岩石保存能力的差异性(Hawkesworthetal., 2009)，并不能真实反映中天山地块早前寒武纪地壳演化历史。因此，笔者在中天山地块南缘新近发现的乌瓦门杂岩为揭示中天山地块的基底形成时代和构造属性提供了绝佳的窗口。

本文和前期研究结果显示，乌瓦门杂岩的黑云角闪斜长片麻岩(样品13W44-1)、黑云斜长角闪片麻岩(样品13W44-10、12W93-7、13W39-4)和黑云二长片麻岩(样品JT10-1)的原岩形成时代为2.53～2.47Ga，是目前中天山地块内报道的最古老岩浆活动，表明中天山地块存在确切的新太古代-古元古代结晶基底(Wangetal., 2014a, 2017)。岩石地球化学特征和锆石Hf同位素组成表明这些～2.5Ga正片麻岩主要来自俯冲洋壳或者富集岩石圈地幔的部分熔融，指示它们均形成于洋陆俯冲构造背景下，并且代表了中天山地块一次显著的地壳生长事件。这次地壳生长事件在全球主要克拉通广泛发育，如华北克拉通、塔里木克拉通、印度克拉通和西非Man地盾等(Condieetal., 2009; Geetal., 2014a)。值得注意的是，这些～2.5Ga正片麻岩的锆石两阶段Hf模式年龄集中在3.4～2.4Ga之间，明显老于它们的原岩形成时代，侧面证实中天山地块可能存在更古老的结晶基底。

此外，这些～2.5Ga正片麻岩均记录了1827～1809Ma角闪岩相变质作用，与乌瓦门桥处条带状混合岩(原岩为沉积岩)的浅色体和古成体条带记录的1828～1812Ma角闪岩相变质作用基本同期，证实～1.8Ga变质事件在中天山地块普遍发育。尽管目前尚未报道同期岩浆岩，但中天山花岗质片麻岩、混合岩和其他高级变质岩的全岩Nd和锆石Hf模式年龄集中在1.8～1.6Ga(Huetal., 1998; Gaoetal., 2015)，间接说明中天山地块广泛存在同期岩浆活动，只是在后期经历了强烈重熔再造作用。2.1～1.8Ga岩浆-变质-造山作用在全球范围内广泛分布，如北美、东欧、西伯利亚、华北和塔里木克拉通等，被认为是对哥伦比亚超大陆聚合的响应(Zhaoetal., 2002; Wanetal., 2015)。据此，本文认为乌瓦门杂岩记录的～1.8Ga角闪岩相变质作用是中天山地块参与哥伦比亚超大陆聚合过程中碰撞造山事件的产物，伴随造山事件的变质分异作用促使乌瓦门桥处条带状混合岩的形成。后期侵入到～2.5Ga正片麻岩的变基性岩墙形成于～1.72Ga，且表现Fe-Ti玄武岩的地球化学特征，起源于伸展环境下的软流圈地幔，本文倾向于认为它们形成于～1.8Ga碰撞造山结束后的后碰撞伸展环境。

乌瓦门杂岩还广泛经历了新元古代混合岩化作用，如石膏矿处、羊圈处及其东南侧正片麻岩被大量787～785Ma花岗质浅色体侵入，表明混合岩化时代为787～785Ma(Wangetal., 2014a, 2017)。近期研究获得塔里木东北缘库鲁克塔格地区的基性高压麻粒岩记录了830～790Ma峰期变质作用，可能与洋壳俯冲或碰撞造山相关(Heetal., 2012; Geetal., 2016)。同样，塔里木西北缘的阿克苏蓝片岩地体发生蓝片岩相变质的时代在820～760Ma之间(张传林等, 2012; 张健等, 2014)，表明中亚造山带西南缘的微陆块(包括中天山地块)与塔里木北缘在～790Ma发生碰撞拼贴(Gaoetal., 2015)。鉴于乌瓦门杂岩经历的新元古代混合岩化作用稍晚于碰撞造山作用，且塔里木北缘记录强烈的同期基性-超基性岩浆活动(Zhangetal., 2007)，本文认为该期混合岩化可能是造山带加厚岩石圈拆沉引发软流圈地幔上涌并促使基性下地壳发生部分熔融的产物。当然，也不能排除是洋壳俯冲背景下板片回撤导致软流圈上涌而引发陆缘弧地壳深熔作用或者板内环境下(Geetal., 2014b)与Rodinia超大陆裂解相关的地幔柱活动引发的地壳深熔作用(Longetal., 2011b)。

最后，本文和前期研究表明，中天山地块记录的～2.5Ga岩浆活动、～1.8Ga变质作用和～790Ma混合岩化作用均可以和塔里木北缘进行对比(Geetal., 2013a, b, 2014a; Wangetal., 2014a, 2017)，因此，中天山地块与塔里木克拉通存在亲缘性。部分学者根据中天山地块和塔里木克拉通的沉积岩和前寒武纪岩浆岩的锆石Hf同位素特征存在明显区别而提出中天山地块不是起源于塔里木(Huangetal., 2015, 2017; 龙晓平和黄宗莹, 2017)。但是，鉴于中天山地块位于塔里木边缘，更容易遭受长期的俯冲-碰撞造山作用的影响，古老地壳或者岩石圈地幔会逐渐剥蚀或拆沉并被新生岩石圈所取代(例如华北克拉通的岩石圈减薄)，从而导致后期岩浆作用显示更多新生物质贡献的信号，因此其锆石Hf同位素特征偏离塔里木克拉通地壳演化趋势也在情理之中，并不能据此否认中天山地块和塔里木克拉通的构造亲缘性。

7 结论

(1)中天山地块南缘的乌瓦门杂岩主要由混合岩、混合岩化片麻岩、(黑云)斜长角闪片麻岩、(黑云)角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、黑云二长片麻岩、黑云母石英片岩以及少量大理岩夹层等构成，原岩是一套火山-沉积岩建造，代表中天山地块的早前寒武纪结晶基底。

(2)乌瓦门桥处条带状混合岩由浅色体(长英质糜棱岩)和古生体(斜长角闪质糜棱岩)条带构成，原岩为中基性岩屑砂岩，记录与哥伦比亚超大陆聚合相关的～1.8Ga角闪岩相变质作用，混合岩化的成因机制为变质分异作用。

(3)羊圈处东南侧条带状混合岩的古成体(黑云角闪斜长片麻岩和黑云斜长角闪片麻岩)原岩形成于～2.5Ga，在～1.8Ga发生角闪岩相变质作用，是洋陆俯冲背景下俯冲洋壳和岩石圈地幔部分熔融的产物。侵入其中的变基性岩墙形成于～1.72Ga，具有Fe-Ti玄武岩的地球化学特征，起源于后碰撞伸展环境下的软流圈地幔。根据野外接触关系推断混合岩化作用发生在～787Ma，是由外来岩浆注入形成，可能是造山带垮塌引发地壳深熔作用的产物。

(4)中天山地块是一个具有确切新太古代-古元古代结晶基底的微陆块，其早前寒武纪地壳演化可以和塔里木克拉通进行类比，因此与塔里木克拉通存在构造亲缘性。

恰逢著名构造地质学家肖序常院士90华诞和从事地质工作70周年，谨以此文衷心祝愿先生健康长寿！先生孜孜不倦的工作精神、乐观豁达的人生态度将时刻激励晚辈在地球科学的道路上不断努力前进。