Time constraints on the closure of the Proto-Tethys Ocean in the western part of the East Kunlun orogenic belt: Evidence from the syn-collision granites in the Muztag area, Xinjiang
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摘要:
通过对东昆仑造山带西段木孜塔格地区二长花岗岩的锆石U-Pb年龄和地球化学数据研究，探讨其成因及构造环境，为东昆仑造山带的构造演化提供新信息。对木孜塔格地区出露的中粗粒二长花岗岩和中细粒二长花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年，获得其206Pb/238U年龄加权平均值分别为415±4 Ma（MSWD=2.9）和419±6 Ma（MSWD=4.3），表明该花岗岩形成于早泥盆世。全岩地球化学分析结果显示，木孜塔格地区中粗粒和中细粒二长花岗岩均具有高硅、低镁和低钛特征，铝饱和指数大于1.0，主体为钙碱性弱过铝质花岗岩系列。稀土元素配分图和微量元素蛛网图显示，2类花岗岩富集轻稀土元素和Rb等元素，而亏损Nb、Ta、Yb、Y等高场强元素，结合CaO/Na2O和Al2O3/TiO2值及区域地质资料，推测木孜塔格地区花岗岩应形成于同碰撞构造环境，且岩浆源区为贫粘土沉积物的陆壳。综合造山带已有研究成果，提出东昆仑造山带原特提斯洋的闭合在时空上表现出差异性，整体呈现出纵向上北部和中部早于南部，横向上东段早于西段的特征。
Abstract:This paper discusses the rock genesis and tectonic environment of the monzonitic granite from the Muztag area in the western part of the East Kunlun orogenic belt, and provides new information for the tectonic evolution of the East Kunlun orogenic belt, through the study of zircon U-Pb ages and geochemical data.LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the medium-coarse and medium-fine grained monzogranites from the Muztag area yield 206Pb/238U ages of 415±4 Ma(MSWD=2.9) and 419±6 Ma(MSWD=4.3), respectively.These geochronological data show that the intrusive rocks were formed in the Early Devonian.Whole-rock geochemical results suggest that the monzonitic granite samples of the Muztag area are characterized by high silicon, low titanium and magnesium contents, as well as large Aluminum Saturation Index(A/CNK) values.These are indicative of calc-alkaline weakly peraluminous granitic series.Moreover, the monzonitic granite samples are relatively enriched in light rare earth elements(LREE) and Rb element, but depleted in high field-strength elements of Nb, Ta, Yb and Y.In combination with the moderate values of CaO/Na2O, low values of Al2O3/TiO2and regional geological data, it is proposed that monzonitic granite of the Muztag area could be formed in the syn-collision tectonic environment and be derived from the continental crust with characteristics of deficient-clay sediments.By compiling previous studies of the East Kunlun belt, it is suggested that closure time of the Proto-Tethys ocean in the East Kunlun orogenic belt has significant spatio-temporal difference characterized by trending from north and central to south direction vertically and by shifting from east to west in the horizontal direction.
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图 3 东昆仑造山带木孜塔格地区中粗粒和中细粒二长花岗岩SiO2-K2O(a)和A/CNK-A/NK图解(b)(据Peccerillo et al.，1976)(A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)摩尔比；A/NK=Al2O3/(Na2O+K2O)摩尔比)
Figure 3.
图 4 东昆仑造山带木孜塔格地区中粗粒和中细粒二长花岗岩稀土元素球粒陨石标准化分布模式图(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)(标准值据Sun et al.，1989)
Figure 4.
图 5 东昆仑造山带木孜塔格地区二长花岗岩Nb-Nb/Ta图解(a，底图据Barth et al.，2000)和Al2O3/TiO2-CaO/Na2O图解(b，底图据Jung et al.，2007)
Figure 5.
图 6 东昆仑造山带木孜塔格地区二长花岗岩R1-R2图解(a，据Batchelor et al.，1985)、(Y+Nb)-Rb(b)和Y-Nb(c)构造环境判别图解(据Pearce et al.，1984；Cox et al.，1995)
Figure 6.
表 1 东昆仑西段木孜塔格地区早泥盆世二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析结果
Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb analyses of the Early Devonian monzonitic granites from the Muztag area in the western part of the East Kunlun orogenic belt
点号 含量/10-6 Th/U 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/235U 206Pb/238U Pb* Th U 比值 1σ 比值 1σ 年龄/Ma 1σ 年龄/Ma 1σ 中粗粒二长花岗岩样品(TW3491-1) 1 97 543 1178 0.46 0.5709 0.0111 0.0658 0.0011 459 7 410 6 2 78 412 946 0.44 0.5655 0.0111 0.0658 0.0011 455 7 411 7 3 90 504 1090 0.46 0.5531 0.0106 0.0662 0.0011 447 7 413 7 4 67 316 794 0.40 0.5204 0.0177 0.0680 0.0011 425 12 424 7 5 79 485 955 0.51 0.5116 0.0101 0.0655 0.0011 420 7 409 6 6 119 782 1385 0.56 0.5782 0.0237 0.0605 0.0011 463 15 378 6 7 81 448 976 0.46 0.5533 0.0106 0.0666 0.0011 447 7 415 7 8 125 647 1541 0.42 0.5436 0.0171 0.0640 0.0011 441 11 400 6 9 66 263 819 0.32 0.5052 0.0154 0.0665 0.0011 415 10 415 7 10 74 338 871 0.39 0.5233 0.0172 0.0678 0.0011 427 11 423 7 11 69 335 809 0.41 0.5283 0.0177 0.0674 0.0011 431 12 420 7 12 66 394 769 0.51 0.5404 0.0202 0.0653 0.0011 439 13 408 7 13 80 456 932 0.49 0.5217 0.0100 0.0677 0.0011 426 7 422 7 14 97 524 1159 0.45 0.5564 0.0105 0.0662 0.0011 449 7 413 6 15 76 464 927 0.50 0.5260 0.0100 0.0643 0.0010 429 7 402 6 16 80 405 908 0.45 0.5402 0.0104 0.0700 0.0011 439 7 436 7 17 107 254 1388 0.18 0.5210 0.0095 0.0659 0.0011 426 6 411 6 18 53 235 614 0.38 0.5396 0.0179 0.0694 0.0012 438 12 433 7 19 85 418 1019 0.41 0.5313 0.0098 0.0668 0.0011 433 6 417 7 20 62 247 720 0.34 0.5308 0.0104 0.0699 0.0011 432 7 435 7 21 87 464 992 0.47 0.5228 0.0096 0.0696 0.0011 427 6 434 7 22 51 233 603 0.39 0.5311 0.0105 0.0685 0.0011 433 7 427 7 23 91 713 1117 0.64 0.5360 0.0100 0.0623 0.0010 436 7 390 6 24 88 352 1095 0.32 0.5131 0.0093 0.0656 0.0011 421 6 410 6 25 75 317 889 0.36 0.5168 0.0098 0.0684 0.0011 423 7 427 7 26 66 225 704 0.32 0.6165 0.0117 0.0768 0.0012 488 7 477 7 27 90 544 1033 0.53 0.5410 0.0198 0.0652 0.0011 439 13 407 7 28 76 350 911 0.38 0.4999 0.0092 0.0667 0.0011 412 6 416 6 29 86 549 950 0.58 0.5647 0.0221 0.0672 0.0012 455 14 419 7 30 76 368 926 0.40 0.5237 0.0097 0.0650 0.0011 428 6 406 6 中细粒二长花岗岩样品(TW7334-1) 1 97 700 1166 0.60 0.5153 0.0098 0.0638 0.0010 422 7 399 6 2 19 166 206 0.81 0.5517 0.0145 0.0662 0.0011 446 10 413 7 3 45 453 488 0.93 0.5135 0.0113 0.0668 0.0011 421 8 417 7 4 18 150 192 0.78 0.5291 0.0138 0.0680 0.0011 431 9 424 7 5 27 115 274 0.42 0.6811 0.0157 0.0777 0.0013 527 9 483 8 6 72 59 455 0.13 1.4162 0.0302 0.1331 0.0022 896 13 806 13 7 24 213 257 0.83 0.5240 0.0131 0.0681 0.0011 428 9 425 7 8 7 101 303 0.33 0.1326 0.0079 0.0190 0.0004 126 7 121 2 9 26 144 287 0.50 0.5676 0.0140 0.0714 0.0012 457 9 445 7 10 89 425 803 0.53 0.9012 0.0168 0.0807 0.0013 652 9 500 8 11 27 146 321 0.46 0.5328 0.0124 0.0659 0.0011 434 8 411 7 12 27 178 275 0.65 0.5861 0.0149 0.0746 0.0013 468 10 464 8 13 81 666 916 0.73 0.5215 0.0102 0.0666 0.0011 426 7 416 7 14 22 141 251 0.56 0.5164 0.0132 0.0674 0.0011 423 9 421 7 15 48 212 484 0.44 0.7245 0.0198 0.0775 0.0013 553 12 481 8 16 92 752 1094 0.69 0.6309 0.0138 0.0597 0.0010 497 9 374 6 17 39 288 421 0.68 0.7447 0.0153 0.0663 0.0011 565 9 414 7 18 40 260 419 0.62 0.8091 0.0190 0.0671 0.0011 602 11 419 7 19 28 328 264 1.24 0.5844 0.0144 0.0706 0.0012 467 9 440 7 20 75 667 843 0.79 0.5329 0.0110 0.0661 0.0011 434 7 412 7 21 72 465 856 0.54 0.5113 0.0102 0.0659 0.0011 419 7 412 7 22 40 243 466 0.52 0.5659 0.0131 0.0672 0.0011 455 8 419 7 23 45 216 512 0.42 0.5387 0.0139 0.0698 0.0012 438 9 435 7 24 67 444 785 0.57 0.5375 0.0114 0.0655 0.0011 437 8 409 7 25 52 291 566 0.51 0.5841 0.0125 0.0713 0.0012 467 8 444 7 26 65 429 769 0.56 0.5555 0.0118 0.0656 0.0011 449 8 409 7 27 66 499 788 0.63 0.5256 0.0109 0.0648 0.0011 429 7 404 6 28 66 625 757 0.83 0.5214 0.0106 0.0635 0.0011 426 7 397 6 29 24 242 232 1.04 0.5788 0.0147 0.0699 0.0012 464 9 436 7 30 63 405 692 0.58 0.5665 0.0118 0.0693 0.0012 456 8 432 7 
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表 2 东昆仑造山带西段木孜塔格地区早泥盆世二长花岗岩主量、微量和稀土元素分析结果
Table 2. Major, trace and rare earth element data of the Early Devonian monzonitic granites from the Muztag area in the western part of the East Kunlun orogenic belt
样品 中粗粒二长花岗岩 中细粒二长花岗岩 309-1 309-3 309-9 309-10 312-1 312-2 312-3 313-1 SiO2 69.97 71.28 71.42 71.04 71.92 72.18 72.63 69.47 TiO2 0.34 0.33 0.30 0.31 0.28 0.32 0.31 0.32 Ai2O3 14.59 14.23 14.28 14.37 14.89 14.61 14.48 14.21 Fe2O3 0.99 1.21 0.91 1.18 0.92 0.84 0.99 1.27 FeO 1.32 1.12 1.22 0.98 0.82 1.03 0.65 1.55 MnO 0.05 0.05 0.05 0.05 0.03 0.03 0.03 0.05 MgO 0.95 0.94 0.96 0.99 0.68 0.81 0.56 2.07 CaO 2.01 2.10 1.95 1.71 1.97 1.61 1.62 2.89 Na2O 3.91 3.84 3.72 3.64 4.37 4.35 4.39 3.85 K2O 3.12 3.24 3.43 3.74 2.89 2.54 2.72 2.45 P2O5 0.12 0.11 0.10 0.11 0.12 0.13 0.12 0.10 H2O+ 1.62 1.11 1.26 1.21 0.77 1.00 0.96 1.36 CO2 0.90 0.30 0.19 0.33 0.06 0.14 0.19 0.08 烧失量 2.27 1.18 1.29 1.51 0.57 1.20 1.17 1.36 总量 99.64 99.63 99.63 99.63 99.46 99.65 99.67 99.59 Cs 3.35 4.48 2.48 4.52 2.45 1.16 2.42 2.59 Rb 92.32 103.90 123.30 137.80 82.01 62.74 75.12 89.92 Sr 224.10 277.20 266.20 252.80 464.10 478.10 426.00 407.70 Ba 416.00 575.70 611.40 762.20 649.40 476.80 674.00 510.10 Ga 18.77 18.97 19.34 19.47 22.44 20.57 21.64 17.01 Nb 10.83 10.89 11.07 11.63 6.65 6.37 6.89 6.33 Ta 0.93 1.02 1.09 1.30 0.75 0.60 0.73 0.74 Zr 140.30 132.20 141.70 145.80 135.70 149.00 145.40 123.00 Hf 3.60 3.30 3.50 3.60 3.60 3.60 3.70 2.90 Th 13.30 13.62 15.02 17.19 11.62 18.19 12.29 9.25 V 38.25 34.21 32.62 33.46 28.57 31.08 28.7 60.03 Cr 9.65 13.15 10.38 9.67 6.41 7.28 9.23 94.27 Co 5.25 5.37 4.64 4.54 3.68 3.92 3.52 10.07 Ni 6.17 6.92 7.75 6.29 5.53 6.22 5.71 32.11 Li 35.47 48.67 35.55 32.24 25.44 22.23 17.28 21.24 Sc 6.55 5.93 8.60 5.77 4.03 4.82 3.81 9.31 U 8.67 2.92 2.24 4.98 0.79 2.68 2.43 1.67 La 29.45 26.57 28.17 27.87 26.14 33.95 26.62 22.35 Ce 50.67 46.79 42.24 47.98 44.58 53.80 44.08 29.74 Pr 5.48 4.96 5.01 4.97 4.76 5.78 4.76 4.08 Nd 18.49 16.78 16.63 16.56 15.52 18.78 15.86 13.65 Sm 3.04 2.88 2.81 2.86 2.46 2.87 2.60 2.41 Eu 0.78 0.75 0.77 0.69 0.70 0.80 0.69 0.61 Gd 2.41 2.32 2.45 2.26 1.89 2.26 2.09 1.89 Tb 0.34 0.35 0.36 0.34 0.27 0.29 0.30 0.30 Dy 1.60 1.73 1.79 1.65 1.23 1.26 1.24 1.49 Ho 0.29 0.32 0.33 0.30 0.21 0.21 0.22 0.29 Er 0.78 0.84 0.94 0.80 0.52 0.52 0.57 0.83 Tm 0.13 0.13 0.15 0.12 0.07 0.07 0.08 0.14 Yb 0.77 0.88 0.99 0.86 0.48 0.47 0.50 0.91 Lu 0.11 0.12 0.15 0.13 0.07 0.07 0.07 0.14 Y 8.02 8.69 10.07 8.78 5.86 5.89 6.28 8.27 ∑REE 122.36 114.11 112.86 116.17 104.76 127.02 105.96 87.10 注：主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量单位为10-6
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图(7)
表(2)
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