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摘 要：中天山奎先达坂一带大量发育花岗质侵入岩，其中，晚志留世侵入岩位于研究区中部东侧，对其开展岩石学、岩石化学、地球化学及LA-ICP-MS锆石U-Pb测年研究，以探讨岩体成因类型、侵位时代及形成的构造背景，旨在对南天山洋盆俯冲时限，乃至中亚造山带构造演化提供新的科学依据。结果表明，奎先达坂一带晚志留世侵入岩为过铝质、高钾钙碱性 “S”型花岗岩。岩体富硅（67.22%～74.88%）、富碱（7.65%～8.66%）、富钾（K2O / Na2O =1.16～1.87），里特曼指数σ均小于3.3;铝饱和指数A/CNK为1.01～1.06;CIPW标准矿物中，均见有刚玉分子;具远高地壳均值的Rb/Sr比值;稀土元素富集轻稀土，发育中等铕负异常，稀土分布模式曲线为右倾 “海鷗”型曲线;微量元素与原始地幔相比，明显富集Rb，Th，La，Nd，Hf，亏损Ba，Sr，P，Ti。钾长花岗岩锆石206Pb/238U同位素加权平均年龄为（422.9±3.3） Ma，为晚志留世。结合前人研究成果和区域地质特征，认为奎先达坂一带晚志留世侵入岩为中天山北缘洋盆闭合后的陆陆碰撞和南天山洋的北向俯冲消减共同作用形成的，为造山晚期环境的陆缘火山弧花岗岩，表明南天山洋盆于晚志留世仍在向中天山地块之下俯冲。
关键词：中天山;花岗质侵入岩;岩石成因;构造环境
中国境内的天山造山带是中亚造山带的重要组成部分，天山造山带在古生代大地构造上形成于准噶尔、塔里木以及哈萨克斯坦等板块的俯冲-增生-碰撞过程[1-2]。其被两条西宽东窄呈楔状分布的具有古板块缝合性质的中天山南北缘断裂带划分为北天山地块、伊犁-中天山地块、南天山地块3个构造带。中天山地块是由准噶尔板块、伊犁微地块、塔里木板块经长期相互作用形成的具有一系列前寒武纪结晶基底的狭长造山带[3-5]。中天山构造演化的重建一直受制于中天山南、北缘古生代洋盆的性质、演化过程与时限、最终闭合时间等重大问题，尤其是中天山南缘南天山洋盆闭合时限，一直有晚泥盆世末期、泥盆纪晚期或石炭世早期、石炭世晚期、晚石炭世末期—二叠纪、二叠—三叠纪的不同认识[6-19]。区域地质调查表明，中天山地块内花岗质侵入岩占地表出露岩石的50%以上，巴伦台-库米什一带更是高达70%[20]。做为主要形成于俯冲带和碰撞造山带后造山的拉张构造背景中的花岗质侵入岩，其地球化学性质和形成时代的确定，能为南天山洋的俯冲方向和俯冲时限提供可靠的科学依据。中天山奎先达坂一带发育的大规模、不同时代的花岗质侵入体，大量学者对其进行地质测量和矿产调查工作，但对该区花岗质侵入岩缺乏精确年代学和地球化学资料。本文在收集前人研究资料的基础上，结合系统的野外地质调查，对志留纪侵入岩开展岩石学、岩石化学、地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb测年研究，探讨其岩体成因类型、侵位时代及形成构造背景，旨在对南天山洋盆俯冲时限，乃至中亚造山带构造演化提供新的科学依据。
1 区域地质背景和侵入岩地质特征
天山造山带是中亚造山带南缘一条重要的造山带，其被两条西宽东窄呈楔状分布的中天山南北缘断裂带划分为北天山地块、伊犁-中天山地块、南天山地块3个构造带，研究区位于天山山脉依连哈比尔尕山主脊东段奎先达坂一带，地理坐标为：东经86°45′～87°15′;北纬42°40′～43°00′，区内涉及奎先淖尔幅（K45E007012）、足兰达坂幅（K45E007013）、别尔根达坂幅（K45E008012）、哈木尔达坂幅（K45E008013）四幅国际图幅。大地构造位置属中国境内中天山地块（图1-a），北侧以冰达坂-夏热嘎断裂（中天山北缘断裂）为界，南侧以中天山南缘断裂为界，主要位于Ⅲ级构造单元博罗科努古生代复合岛弧带和Ⅱ级构造单元巴伦台-星星峡元古代离散地体内。地层归属于博罗霍洛地层小区，区内地层主要出露长城纪星星峡岩群和蓟县纪卡瓦布拉克岩群。区内侵入岩总体特点为空间呈近EW向展布，与区域构造线方向基本一致。不同类型侵入体具一定的群居关系，但特点不同。时间上以华力西早、中期侵入岩为主，以华力西早期侵入体分布最为广泛，加里东晚期侵入体次之，总体随时间推移，岩体侵位时代由南向北逐渐变新的特点。对比研究区相邻的巴伦台地区、西侧的艾尔宾山、比开地区及东部库米什等地的大量侵入岩，结果指示，中天山地区志留纪侵入岩主要形成于俯冲碰撞环境。奎先达坂一带晚志留世侵入岩为加里东晚期侵入体，主要位于研究区中部东侧，分布于奎先淖尔-足兰达坂-查汗萨拉断裂以南的德尔文托洛安赛-哈木尔达坂一带，出露面积约132.9 km2，岩体空间展布多呈NWW向，岩体侵入长城系星星峡岩群第二岩组、或与蓟县系卡瓦布拉克岩群呈断层接触（图1-b）。据岩体与围岩、岩体之间接触关系、岩体中矿物组成及结构、构造等差异，进一步划分为3种岩类的侵入体，由早到晚为中粗粒斑状二长花岗岩→中粒钾长花岗岩→中粒斑状钾长花岗岩。
2 岩石学特征
2.1 二长花岗岩
该类侵入体面积约为70.03 km2，岩石呈粉红色、粒度粗、以含较大长石斑晶为特征。岩石风化面呈粉红色，新鲜面呈肉红色，似斑状结构，基质为中粗粒花岗结构，块状构造。岩石由斑晶和基质组成。斑晶主要为钾长石，呈半自形板状，粒度为10～25 mm，含量5%～15%，土化，内具斜长石包体，交代斜长石。基质主要由斜长石、钾长石、石英、黑云母组成。斜长石呈半自形板状，粒度3～10 mm，含量30%～40%，土化、绢云母化明显，表面脏，具净边，杂乱分布。钾长石呈半自形-他形粒状，粒度4～12 mm，含量25%～35%，土化，内具斜长石包体，填隙状分布。石英呈他形粒状，粒度3～8 mm，含量20%～25%，波状消光，填隙状分布。褐色黑云母呈叶片状，局部绿泥石化，含量少于5%。副矿物有磷灰石、锆石、褐帘石、榍石等。
2.2 钾长花岗岩 该类侵入体按照结构可分为中粒花岗结构和似斑状结构，其中，中粒钾长花岗岩分布于奎先淖尔幅（K45E007012）东南部及哈木尔达坂幅（K45E008013）北部，面积约53.66 km2。该类侵入体以钾长石矿物含量高、暗色矿物含量少为特征。岩石呈肉红色，中粒花岗结构，块状构造。岩石主要由斜长石、钾长石、石英及少量暗色矿物组成。斜长石呈半自形板状，粒度2～4 mm，含量20%～25%，土化、轻绢云母化，内具膝折等构造，杂乱分布。钾长石呈他形粒状，粒度2～5 mm，含量45%～55%，土化，表面脏，内含斜长石等包体，填隙状分布，可见钠质补片。石英呈他形粒状，粒度2～4 mm，含量25%～30%，波状消光，填隙状分布。暗色矿物少量，主要呈黑云母、角闪石假像。斑状钾长花岗岩分布于哈莫尔达坂幅（K45E009014）北部，区内出露面积约9.2 km2。岩石以含长石斑晶，钾长石含量高为特征。岩石呈浅肉红色，似斑状结构，基质为中粒花岗结构，块状构造。岩石由斑晶、基质组成。斑晶主要为钾长石，粒度为8～12 mm，含量5%～10%，基质由斜长石、钾长石、石英及少量黑云母组成，斜长石呈半自形板状，粒度为2～4 mm，含量20%～25%，土化、绢云母化明显，表面脏，边界不规则，界限多不清晰，杂乱分布。钾长石呈半自形板状，粒度2～5 mm，含量50%～60%，边界不规则，土化，可见格子双晶，交代斜长石，内含斜长石等包体。石英呈它形粒状，粒度2～4 mm，含量20%～30%;填隙状分布，可见波状、带状消光。黑云母呈叶片状，粒度1～3 mm，含量约1%，绿泥石化，内含磷灰石包体，杂乱分布，副矿物主要有褐帘石、磷灰石、锆石等。
3 研究方法
通过对中天山奎先达坂一带进行系统的野外调查，在晚志留世侵入岩中共采集6件岩石地球化学分析样品和1件中粒钾长花岗岩锆石U-Pb定年样品。为确保测试数据准确，所采样品均为未风化、未蚀变、较新鲜的岩石。地球化学分析测试由河北省区域地质矿产调查研究所实验室测试完成，主量元素测试方法为X射线荧光光谱法，使用 AxiosmaxX 射线荧光光谱仪完成分析测试，分析精度高于5%，微量元素和稀土元素测试方法为ICP-MS方法，使用 X Serise 2 等离子体质谱仪完成测试，分析精度高于5%;锆石U-Pb同位素测定在西安兆年矿物测试技术有限公司LA -ICP-MS实验室完成，使用仪器参数见表1。因具体分析流程和数据处理均大同小异，本文不在累述，详见文献[21-22]。对于获得数据的离线处理，普通铅的校正采用Andersen（2002）方法进行处理[23]，样品同位素比值和元素含量计算采用GLITTER4.4软件处理，测定结果中的同位素比值和年龄误差均为1σ水平，锆石U-Pb谐和曲线和206Pb/238U加权平均年龄的计算采用ISOPLOT4.0宏程序完成。
4 测试结果
4.1 LA-ICP-MS锆石U-Pb分析结果
此次对钾长花岗岩定年样品中自形程度较好、环带较发育的15颗锆石进行了分析。LA-ICP-MS锆石U-Pb 年龄分析结果见表2，从阴极发光图像可看出，锆石发育有典型岩浆成因的震荡环带（图2）。且其Th/U比值变化范围为0.28～1.28，平均为0.65，其中绝大多数Th/U比值大于0.4，整体来看，此次定年锆石为岩浆成因[24]。U-Pb谐和曲线图及206Pb/238U年龄的加权平均年龄值见图3。在锆石U-Pb谐和曲线图上所有测点集中分布在谐和曲线上或附近，具可靠的年龄值。其206Pb/238U加权平均年龄为（422.9±3.3） Ma，代表了钾长花岗岩的结晶年龄，表明钾长花岗岩的侵位时代为晚志留世。
4.2 主量和微量元素特征
晚志留世侵入岩主量和微量元素分析结果见表3，SiO2含量为67.22%～74.88%，平均71.83%，Al2O3含量12.24%～14.45%，平均13.36%， K2O含量4.45%～5.44%，平均4.86%，Na2O含量2.67%～4%，平均3.37%，CaO含量0.67%～1.94%，平均1.18%，FeO含量0.48%～3.5%，平均1.72%，MgO含量0.31%～1.05%，平均0.55%。Na2O+ K2O=7.65%～8.66%， K2O / Na2O =1.16～1.87，平均1.48，显示岩石具有富硅、富碱、富钾的特征，A/KNC变化为1.01～1.06，显示出过铝质花岗岩特征。里特曼指数σ=2.56～2.60，表现为钙碱性系列。分异指数DI为79.71～94.04，平均88.38，固结指数SI为2.85～7.62，平均4.63，镁铁指数MF为72.43～88.99，平均81.59，拉森指数LI为19.3～27.37，平均24.47，显示出岩石的分异演化程度较高，酸度较大特点[25]。在TAS分类图解上，岩石样品分别落在亚碱性区域的花岗闪长岩，花岗岩区域（图4-a）;在SiO2-K2O图解上二长花岗岩落入高钾钙碱性区域与钾玄岩区域分界线上（图4-b），钾长花岗岩均落入高钾钙碱性区域（除1件斑状钾长花岗岩样品），且Si2O含量随K2O含量的增加呈现出先增后减的趋势，在A/KNC-A/NK图解中，样品显示出过铝质特征（图4-c）。综上所述，主量元素显示晚志留世侵入岩具过铝质、高钾钙碱性系列岩石特征。∑REE=69.60×10-6～508.08×10-6，平均268.41×10-6，LREE=47.51×10-6～447.57×10-6，HREE=8.20×10-6～32.29×10-6，LREE/HREE=5.70～16.22，平均9.67，显示轻稀土富集特征，（La/Yb）N=3.96～28.12，平均12.38，（La/Sm）N=2.81～4.84，平均3.83，（Gd/Yb）N=0.72～3.17，平均1.7，表明轻重稀土分异程度较高，轻稀土分馏程度较重稀土分馏程度略高，δEu平均为0.69，具中等的铕负异常，稀土分布模式曲线为向右倾的“海鸥”型曲线（图5-a）。微量元素与原始地幔相比，具明显富集Rb，Th，La，Nd，Hf，亏损Ba，Sr，P，Ti的特征（图5-b）。Rb/Sr比值为0.64～1.44，平均1.02，Ba/Sr比值为3.11～7.51，平均5.32。做為岩浆演化过程最明显指示剂的Rb/Sr比值高于地壳Rb/Sr比值均值（0.44），说明岩浆物质来源相对较浅[29]。 5 討论
5.1 岩石成因
晚志留世侵入岩为弱过铝质-高钾钙碱性岩石，具富硅、富碱、富钾，A/CNK均大于1，具全岩里特曼指数σ均小于3.3的特征，CIPW标准矿物中均可见有刚玉，微量元素亏损Ba，Sr，P，Ti等元素，与“S”型花岗岩地球化学特征类似，且Rb/Sr比值均高于陆壳Rb/Sr平均值，表明岩浆来源于上地壳熔融物。在ACF图解上，岩石样品均落在“S”型花岗岩区域（图6），综合分析认为，志留纪侵入岩为“S”型花岗岩。
5.2 构造环境
在（Yb+Nb）-Rb构造环境判别图中（图7-a），样品均落入火山弧花岗岩区域，在R1-R2图解上，除一个样品落入同碰撞区域外，所有样品均落入造山晚期花岗岩区域（图7-b）。本文推测，晚志留世侵入岩为中天山北缘洋盆闭合后的陆陆碰撞和南天山洋的北向消减俯冲共同作用形成的造山晚期环境的陆缘火山弧花岗岩。
董云鹏等通过对位于中天山北缘的干沟蛇绿混杂岩的研究[33]，证实了中天山北缘古洋盆的存在，并由干沟蛇绿混杂岩与下志留统米什沟组不整合的现象，限定了洋盆于早志留世之前关闭;同时，通过对发育于中天山内部的桑树园子韧性剪切带的研究，发现其北部存在一个被测定为早志留世的韧性变形，认为是中天山北缘古天山洋闭合后的陆陆碰撞在中天山内部的响应[34，35];陈义兵等通过巴伦台地区中天山北缘变质增生锆石边年龄的测定[6]，限定了中天山北缘古洋盆闭合与碰撞造山作用的时代为早志留世。以上事实表明，中天山北缘古生代洋盆于志留纪早期已闭合，并随之进入与中天山的陆陆碰撞阶段。与此同时，南天山洋也在持续向北侧中天山-伊犁地块之下俯冲。穆利修等通过对可能代表吉尔吉斯洋盆残片的乌兰莫仁构造混杂岩带研究[36]，综合区域地质及年代学分析得出，吉尔吉斯洋盆于晚志留—早泥盆世逐渐收缩、闭合，形成了中天山-伊犁地块，与此同时，南天山洋逐渐向北侧伊犁-中天山地块之下俯冲，在中天山南缘布然达坂形成了一系列钙碱性火山弧花岗岩。黄河等通过对巴伦台地区古生代花岗质岩石的Hf同位素研究[37]，得出南天山洋于早志留—早泥盆世开始持续双向俯冲，于中泥盆世晚期暂停，到晚泥盆世开启，此时为北向持续俯冲，并支持南天山洋于早、晚石炭世之间闭合的观点。李平等通过对中天山南缘巴音布鲁克及巴伦台地区的花岗质侵入体进行的LA-ICP-MS钻石U-Pb测年[38]，结合区域地质分析得出，早志留—中泥盆世阶段南天山洋盆持续向北俯冲。另外，对巴音布鲁克南侧的艾尔宾山志留纪花岗岩的研究，也支持该区域志留纪花岗岩是洋壳俯冲的产物[39]。龙灵利等通过对比该地区花岗岩类的年代学和地球化学研究[40]，得出南天山洋盆于晚志留—早泥盆世一直在向中天山地块之下俯冲;朱志新等通过对伊犁地块南缘志留纪和泥盆纪中酸性侵入体进行研究[10]，得出南天山洋在志留纪到早石炭世期间一直在向伊犁地块之下俯冲;杨天南等对中天山巴伦台-库米什地区花岗岩进行地球化学研究及锆石SHRIMP U-Pb法定年[12]，得出花岗岩侵位年龄为416～396 Ma，地球化学分析结果支持中天山变形花岗岩为钙碱性火山弧花岗岩，即于晚志留世，南天山洋已经在向中天山地块之下俯冲。这些资料均表明，晚石炭世时期南天山洋在向北侧中天山地块之下俯冲。
综上所述，笔者认为研究区晚志留世侵入岩为中天山北缘洋盆闭合后的陆陆碰撞和南天山洋的北向消减俯冲共同作用形成的造山晚期环境的陆缘火山弧花岗岩。
6 结论
（1） 中天山奎先达坂一带晚志留世侵入岩为一套高钾钙碱性过铝质侵入岩，其中，钾长花岗岩锆石206Pb/238U同位素的加权平均年龄为（422.9±3.3） Ma，表明其形成时代为晚志留世。
（2） 研究区晚志留世侵入岩为“S”型花岗岩，其Rb/Sr比值均高于陆壳Rb/Sr平均值，表明岩浆物质来源于上地壳的部分熔融物。
（3） 根据岩石地球化学分析和区域构造演化，综合分析认为，晚志留世侵入岩为中天山北缘洋盆闭合后的陆陆碰撞和南天山洋的北向消减俯冲共同作用形成的造山晚期环境的陆缘火山弧花岗岩，表明南天山洋盆于晚志留世仍在向中天山地块之下俯冲。
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Abstract： A large number of granitic intrusive rocks are developed in the Kuixiandaban area of the Central Tianshan Mountains， among which the Late Silurian intrusive rocks are located on the east side of the central part of the study area. Carry out petrology， petrochemistry， geochemistry， LA-ICP-MS zircon U-Pb dating studies on its Late Silurian intrusive rock， and explore its genetic type， emplacement age and the tectonic background of its formation. It provides a new scientific basis for the subduction time limit of the Southern Ocean Basin and even the tectonic evolution of the Central Asian Orogenic Belt. The results show that the Late Silurian intrusions in the Kuixiandaban area are peraluminous， high-potassium calc-alkaline S-type granites： Rich in silicon （67.22%～74.88%）， rich in alkali （7.65%～8.66%）， rich in potassium （K2O / Na2O = 1.16～1.87）， the whole rock Ritman index σ is less than 3.3; aluminum saturation index A/ CNK is between 1.01 and 1.06; corundum molecules are found in CIPW standard minerals; and the ratio of Rb/Sr is far higher than the average value of the crust; Rare earth elements are enriched in light rare earths， with moderate negative europium anomalies， and the rare earth distribution model curve is a right-dipping "seagull" curve; Compared with the original mantle， trace elements are obviously enriched in Rb， Th， La， Nd， Hf， and depleted in Ba， Sr， P， and Ti. The zircon 206Pb/238U isotope weighted average age of the potash feldspar granite is 422.9±3.3 Ma， which is the Late Silurian. Combining previous research results and regional geological characteristics， This paper believes that the Late Silurian intrusive rocks in the Kuixiandaban area are continental marginal volcanic arc granites formed in the late orogenic environment after the closure of the northern margin of the Central Tianshan Ocean Basin and the northward subduction and subduction of the South Tianshan Ocean， This indicates that the Southern Tianshan Ocean Basin was still subducting under the Zhongtianshan block in the Late Silurian.
Key words： Central Tianshan; Granitic intrusive rock; Rock origin; Tectonic environment
关键词：中天山;花岗质侵入岩;岩石成因;构造环境
中国境内的天山造山带是中亚造山带的重要组成部分，天山造山带在古生代大地构造上形成于准噶尔、塔里木以及哈萨克斯坦等板块的俯冲-增生-碰撞过程[1-2]。其被两条西宽东窄呈楔状分布的具有古板块缝合性质的中天山南北缘断裂带划分为北天山地块、伊犁-中天山地块、南天山地块3个构造带。中天山地块是由准噶尔板块、伊犁微地块、塔里木板块经长期相互作用形成的具有一系列前寒武纪结晶基底的狭长造山带[3-5]。中天山构造演化的重建一直受制于中天山南、北缘古生代洋盆的性质、演化过程与时限、最终闭合时间等重大问题，尤其是中天山南缘南天山洋盆闭合时限，一直有晚泥盆世末期、泥盆纪晚期或石炭世早期、石炭世晚期、晚石炭世末期—二叠纪、二叠—三叠纪的不同认识[6-19]。区域地质调查表明，中天山地块内花岗质侵入岩占地表出露岩石的50%以上，巴伦台-库米什一带更是高达70%[20]。做为主要形成于俯冲带和碰撞造山带后造山的拉张构造背景中的花岗质侵入岩，其地球化学性质和形成时代的确定，能为南天山洋的俯冲方向和俯冲时限提供可靠的科学依据。中天山奎先达坂一带发育的大规模、不同时代的花岗质侵入体，大量学者对其进行地质测量和矿产调查工作，但对该区花岗质侵入岩缺乏精确年代学和地球化学资料。本文在收集前人研究资料的基础上，结合系统的野外地质调查，对志留纪侵入岩开展岩石学、岩石化学、地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb测年研究，探讨其岩体成因类型、侵位时代及形成构造背景，旨在对南天山洋盆俯冲时限，乃至中亚造山带构造演化提供新的科学依据。
1 区域地质背景和侵入岩地质特征
天山造山带是中亚造山带南缘一条重要的造山带，其被两条西宽东窄呈楔状分布的中天山南北缘断裂带划分为北天山地块、伊犁-中天山地块、南天山地块3个构造带，研究区位于天山山脉依连哈比尔尕山主脊东段奎先达坂一带，地理坐标为：东经86°45′～87°15′;北纬42°40′～43°00′，区内涉及奎先淖尔幅（K45E007012）、足兰达坂幅（K45E007013）、别尔根达坂幅（K45E008012）、哈木尔达坂幅（K45E008013）四幅国际图幅。大地构造位置属中国境内中天山地块（图1-a），北侧以冰达坂-夏热嘎断裂（中天山北缘断裂）为界，南侧以中天山南缘断裂为界，主要位于Ⅲ级构造单元博罗科努古生代复合岛弧带和Ⅱ级构造单元巴伦台-星星峡元古代离散地体内。地层归属于博罗霍洛地层小区，区内地层主要出露长城纪星星峡岩群和蓟县纪卡瓦布拉克岩群。区内侵入岩总体特点为空间呈近EW向展布，与区域构造线方向基本一致。不同类型侵入体具一定的群居关系，但特点不同。时间上以华力西早、中期侵入岩为主，以华力西早期侵入体分布最为广泛，加里东晚期侵入体次之，总体随时间推移，岩体侵位时代由南向北逐渐变新的特点。对比研究区相邻的巴伦台地区、西侧的艾尔宾山、比开地区及东部库米什等地的大量侵入岩，结果指示，中天山地区志留纪侵入岩主要形成于俯冲碰撞环境。奎先达坂一带晚志留世侵入岩为加里东晚期侵入体，主要位于研究区中部东侧，分布于奎先淖尔-足兰达坂-查汗萨拉断裂以南的德尔文托洛安赛-哈木尔达坂一带，出露面积约132.9 km2，岩体空间展布多呈NWW向，岩体侵入长城系星星峡岩群第二岩组、或与蓟县系卡瓦布拉克岩群呈断层接触（图1-b）。据岩体与围岩、岩体之间接触关系、岩体中矿物组成及结构、构造等差异，进一步划分为3种岩类的侵入体，由早到晚为中粗粒斑状二长花岗岩→中粒钾长花岗岩→中粒斑状钾长花岗岩。
2 岩石学特征
2.1 二长花岗岩
该类侵入体面积约为70.03 km2，岩石呈粉红色、粒度粗、以含较大长石斑晶为特征。岩石风化面呈粉红色，新鲜面呈肉红色，似斑状结构，基质为中粗粒花岗结构，块状构造。岩石由斑晶和基质组成。斑晶主要为钾长石，呈半自形板状，粒度为10～25 mm，含量5%～15%，土化，内具斜长石包体，交代斜长石。基质主要由斜长石、钾长石、石英、黑云母组成。斜长石呈半自形板状，粒度3～10 mm，含量30%～40%，土化、绢云母化明显，表面脏，具净边，杂乱分布。钾长石呈半自形-他形粒状，粒度4～12 mm，含量25%～35%，土化，内具斜长石包体，填隙状分布。石英呈他形粒状，粒度3～8 mm，含量20%～25%，波状消光，填隙状分布。褐色黑云母呈叶片状，局部绿泥石化，含量少于5%。副矿物有磷灰石、锆石、褐帘石、榍石等。
2.2 钾长花岗岩 该类侵入体按照结构可分为中粒花岗结构和似斑状结构，其中，中粒钾长花岗岩分布于奎先淖尔幅（K45E007012）东南部及哈木尔达坂幅（K45E008013）北部，面积约53.66 km2。该类侵入体以钾长石矿物含量高、暗色矿物含量少为特征。岩石呈肉红色，中粒花岗结构，块状构造。岩石主要由斜长石、钾长石、石英及少量暗色矿物组成。斜长石呈半自形板状，粒度2～4 mm，含量20%～25%，土化、轻绢云母化，内具膝折等构造，杂乱分布。钾长石呈他形粒状，粒度2～5 mm，含量45%～55%，土化，表面脏，内含斜长石等包体，填隙状分布，可见钠质补片。石英呈他形粒状，粒度2～4 mm，含量25%～30%，波状消光，填隙状分布。暗色矿物少量，主要呈黑云母、角闪石假像。斑状钾长花岗岩分布于哈莫尔达坂幅（K45E009014）北部，区内出露面积约9.2 km2。岩石以含长石斑晶，钾长石含量高为特征。岩石呈浅肉红色，似斑状结构，基质为中粒花岗结构，块状构造。岩石由斑晶、基质组成。斑晶主要为钾长石，粒度为8～12 mm，含量5%～10%，基质由斜长石、钾长石、石英及少量黑云母组成，斜长石呈半自形板状，粒度为2～4 mm，含量20%～25%，土化、绢云母化明显，表面脏，边界不规则，界限多不清晰，杂乱分布。钾长石呈半自形板状，粒度2～5 mm，含量50%～60%，边界不规则，土化，可见格子双晶，交代斜长石，内含斜长石等包体。石英呈它形粒状，粒度2～4 mm，含量20%～30%;填隙状分布，可见波状、带状消光。黑云母呈叶片状，粒度1～3 mm，含量约1%，绿泥石化，内含磷灰石包体，杂乱分布，副矿物主要有褐帘石、磷灰石、锆石等。
3 研究方法
通过对中天山奎先达坂一带进行系统的野外调查，在晚志留世侵入岩中共采集6件岩石地球化学分析样品和1件中粒钾长花岗岩锆石U-Pb定年样品。为确保测试数据准确，所采样品均为未风化、未蚀变、较新鲜的岩石。地球化学分析测试由河北省区域地质矿产调查研究所实验室测试完成，主量元素测试方法为X射线荧光光谱法，使用 AxiosmaxX 射线荧光光谱仪完成分析测试，分析精度高于5%，微量元素和稀土元素测试方法为ICP-MS方法，使用 X Serise 2 等离子体质谱仪完成测试，分析精度高于5%;锆石U-Pb同位素测定在西安兆年矿物测试技术有限公司LA -ICP-MS实验室完成，使用仪器参数见表1。因具体分析流程和数据处理均大同小异，本文不在累述，详见文献[21-22]。对于获得数据的离线处理，普通铅的校正采用Andersen（2002）方法进行处理[23]，样品同位素比值和元素含量计算采用GLITTER4.4软件处理，测定结果中的同位素比值和年龄误差均为1σ水平，锆石U-Pb谐和曲线和206Pb/238U加权平均年龄的计算采用ISOPLOT4.0宏程序完成。
4 测试结果
4.1 LA-ICP-MS锆石U-Pb分析结果
此次对钾长花岗岩定年样品中自形程度较好、环带较发育的15颗锆石进行了分析。LA-ICP-MS锆石U-Pb 年龄分析结果见表2，从阴极发光图像可看出，锆石发育有典型岩浆成因的震荡环带（图2）。且其Th/U比值变化范围为0.28～1.28，平均为0.65，其中绝大多数Th/U比值大于0.4，整体来看，此次定年锆石为岩浆成因[24]。U-Pb谐和曲线图及206Pb/238U年龄的加权平均年龄值见图3。在锆石U-Pb谐和曲线图上所有测点集中分布在谐和曲线上或附近，具可靠的年龄值。其206Pb/238U加权平均年龄为（422.9±3.3） Ma，代表了钾长花岗岩的结晶年龄，表明钾长花岗岩的侵位时代为晚志留世。
4.2 主量和微量元素特征
晚志留世侵入岩主量和微量元素分析结果见表3，SiO2含量为67.22%～74.88%，平均71.83%，Al2O3含量12.24%～14.45%，平均13.36%， K2O含量4.45%～5.44%，平均4.86%，Na2O含量2.67%～4%，平均3.37%，CaO含量0.67%～1.94%，平均1.18%，FeO含量0.48%～3.5%，平均1.72%，MgO含量0.31%～1.05%，平均0.55%。Na2O+ K2O=7.65%～8.66%， K2O / Na2O =1.16～1.87，平均1.48，显示岩石具有富硅、富碱、富钾的特征，A/KNC变化为1.01～1.06，显示出过铝质花岗岩特征。里特曼指数σ=2.56～2.60，表现为钙碱性系列。分异指数DI为79.71～94.04，平均88.38，固结指数SI为2.85～7.62，平均4.63，镁铁指数MF为72.43～88.99，平均81.59，拉森指数LI为19.3～27.37，平均24.47，显示出岩石的分异演化程度较高，酸度较大特点[25]。在TAS分类图解上，岩石样品分别落在亚碱性区域的花岗闪长岩，花岗岩区域（图4-a）;在SiO2-K2O图解上二长花岗岩落入高钾钙碱性区域与钾玄岩区域分界线上（图4-b），钾长花岗岩均落入高钾钙碱性区域（除1件斑状钾长花岗岩样品），且Si2O含量随K2O含量的增加呈现出先增后减的趋势，在A/KNC-A/NK图解中，样品显示出过铝质特征（图4-c）。综上所述，主量元素显示晚志留世侵入岩具过铝质、高钾钙碱性系列岩石特征。∑REE=69.60×10-6～508.08×10-6，平均268.41×10-6，LREE=47.51×10-6～447.57×10-6，HREE=8.20×10-6～32.29×10-6，LREE/HREE=5.70～16.22，平均9.67，显示轻稀土富集特征，（La/Yb）N=3.96～28.12，平均12.38，（La/Sm）N=2.81～4.84，平均3.83，（Gd/Yb）N=0.72～3.17，平均1.7，表明轻重稀土分异程度较高，轻稀土分馏程度较重稀土分馏程度略高，δEu平均为0.69，具中等的铕负异常，稀土分布模式曲线为向右倾的“海鸥”型曲线（图5-a）。微量元素与原始地幔相比，具明显富集Rb，Th，La，Nd，Hf，亏损Ba，Sr，P，Ti的特征（图5-b）。Rb/Sr比值为0.64～1.44，平均1.02，Ba/Sr比值为3.11～7.51，平均5.32。做為岩浆演化过程最明显指示剂的Rb/Sr比值高于地壳Rb/Sr比值均值（0.44），说明岩浆物质来源相对较浅[29]。 5 討论
5.1 岩石成因
晚志留世侵入岩为弱过铝质-高钾钙碱性岩石，具富硅、富碱、富钾，A/CNK均大于1，具全岩里特曼指数σ均小于3.3的特征，CIPW标准矿物中均可见有刚玉，微量元素亏损Ba，Sr，P，Ti等元素，与“S”型花岗岩地球化学特征类似，且Rb/Sr比值均高于陆壳Rb/Sr平均值，表明岩浆来源于上地壳熔融物。在ACF图解上，岩石样品均落在“S”型花岗岩区域（图6），综合分析认为，志留纪侵入岩为“S”型花岗岩。
5.2 构造环境
在（Yb+Nb）-Rb构造环境判别图中（图7-a），样品均落入火山弧花岗岩区域，在R1-R2图解上，除一个样品落入同碰撞区域外，所有样品均落入造山晚期花岗岩区域（图7-b）。本文推测，晚志留世侵入岩为中天山北缘洋盆闭合后的陆陆碰撞和南天山洋的北向消减俯冲共同作用形成的造山晚期环境的陆缘火山弧花岗岩。
董云鹏等通过对位于中天山北缘的干沟蛇绿混杂岩的研究[33]，证实了中天山北缘古洋盆的存在，并由干沟蛇绿混杂岩与下志留统米什沟组不整合的现象，限定了洋盆于早志留世之前关闭;同时，通过对发育于中天山内部的桑树园子韧性剪切带的研究，发现其北部存在一个被测定为早志留世的韧性变形，认为是中天山北缘古天山洋闭合后的陆陆碰撞在中天山内部的响应[34，35];陈义兵等通过巴伦台地区中天山北缘变质增生锆石边年龄的测定[6]，限定了中天山北缘古洋盆闭合与碰撞造山作用的时代为早志留世。以上事实表明，中天山北缘古生代洋盆于志留纪早期已闭合，并随之进入与中天山的陆陆碰撞阶段。与此同时，南天山洋也在持续向北侧中天山-伊犁地块之下俯冲。穆利修等通过对可能代表吉尔吉斯洋盆残片的乌兰莫仁构造混杂岩带研究[36]，综合区域地质及年代学分析得出，吉尔吉斯洋盆于晚志留—早泥盆世逐渐收缩、闭合，形成了中天山-伊犁地块，与此同时，南天山洋逐渐向北侧伊犁-中天山地块之下俯冲，在中天山南缘布然达坂形成了一系列钙碱性火山弧花岗岩。黄河等通过对巴伦台地区古生代花岗质岩石的Hf同位素研究[37]，得出南天山洋于早志留—早泥盆世开始持续双向俯冲，于中泥盆世晚期暂停，到晚泥盆世开启，此时为北向持续俯冲，并支持南天山洋于早、晚石炭世之间闭合的观点。李平等通过对中天山南缘巴音布鲁克及巴伦台地区的花岗质侵入体进行的LA-ICP-MS钻石U-Pb测年[38]，结合区域地质分析得出，早志留—中泥盆世阶段南天山洋盆持续向北俯冲。另外，对巴音布鲁克南侧的艾尔宾山志留纪花岗岩的研究，也支持该区域志留纪花岗岩是洋壳俯冲的产物[39]。龙灵利等通过对比该地区花岗岩类的年代学和地球化学研究[40]，得出南天山洋盆于晚志留—早泥盆世一直在向中天山地块之下俯冲;朱志新等通过对伊犁地块南缘志留纪和泥盆纪中酸性侵入体进行研究[10]，得出南天山洋在志留纪到早石炭世期间一直在向伊犁地块之下俯冲;杨天南等对中天山巴伦台-库米什地区花岗岩进行地球化学研究及锆石SHRIMP U-Pb法定年[12]，得出花岗岩侵位年龄为416～396 Ma，地球化学分析结果支持中天山变形花岗岩为钙碱性火山弧花岗岩，即于晚志留世，南天山洋已经在向中天山地块之下俯冲。这些资料均表明，晚石炭世时期南天山洋在向北侧中天山地块之下俯冲。
综上所述，笔者认为研究区晚志留世侵入岩为中天山北缘洋盆闭合后的陆陆碰撞和南天山洋的北向消减俯冲共同作用形成的造山晚期环境的陆缘火山弧花岗岩。
6 结论
（1） 中天山奎先达坂一带晚志留世侵入岩为一套高钾钙碱性过铝质侵入岩，其中，钾长花岗岩锆石206Pb/238U同位素的加权平均年龄为（422.9±3.3） Ma，表明其形成时代为晚志留世。
（2） 研究区晚志留世侵入岩为“S”型花岗岩，其Rb/Sr比值均高于陆壳Rb/Sr平均值，表明岩浆物质来源于上地壳的部分熔融物。
（3） 根据岩石地球化学分析和区域构造演化，综合分析认为，晚志留世侵入岩为中天山北缘洋盆闭合后的陆陆碰撞和南天山洋的北向消减俯冲共同作用形成的造山晚期环境的陆缘火山弧花岗岩，表明南天山洋盆于晚志留世仍在向中天山地块之下俯冲。
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Abstract： A large number of granitic intrusive rocks are developed in the Kuixiandaban area of the Central Tianshan Mountains， among which the Late Silurian intrusive rocks are located on the east side of the central part of the study area. Carry out petrology， petrochemistry， geochemistry， LA-ICP-MS zircon U-Pb dating studies on its Late Silurian intrusive rock， and explore its genetic type， emplacement age and the tectonic background of its formation. It provides a new scientific basis for the subduction time limit of the Southern Ocean Basin and even the tectonic evolution of the Central Asian Orogenic Belt. The results show that the Late Silurian intrusions in the Kuixiandaban area are peraluminous， high-potassium calc-alkaline S-type granites： Rich in silicon （67.22%～74.88%）， rich in alkali （7.65%～8.66%）， rich in potassium （K2O / Na2O = 1.16～1.87）， the whole rock Ritman index σ is less than 3.3; aluminum saturation index A/ CNK is between 1.01 and 1.06; corundum molecules are found in CIPW standard minerals; and the ratio of Rb/Sr is far higher than the average value of the crust; Rare earth elements are enriched in light rare earths， with moderate negative europium anomalies， and the rare earth distribution model curve is a right-dipping "seagull" curve; Compared with the original mantle， trace elements are obviously enriched in Rb， Th， La， Nd， Hf， and depleted in Ba， Sr， P， and Ti. The zircon 206Pb/238U isotope weighted average age of the potash feldspar granite is 422.9±3.3 Ma， which is the Late Silurian. Combining previous research results and regional geological characteristics， This paper believes that the Late Silurian intrusive rocks in the Kuixiandaban area are continental marginal volcanic arc granites formed in the late orogenic environment after the closure of the northern margin of the Central Tianshan Ocean Basin and the northward subduction and subduction of the South Tianshan Ocean， This indicates that the Southern Tianshan Ocean Basin was still subducting under the Zhongtianshan block in the Late Silurian.
Key words： Central Tianshan; Granitic intrusive rock; Rock origin; Tectonic environment