南天山洋闭合的时间：来自中国西北部天山西部缝合岩体的证据

研究通过Kezilekezitage花岗岩体的锆石U-Pb定年（276.1±2.3 Ma和275.3±2.4 Ma）和Hf同位素分析，结合地球化学特征，揭示该岩体作为缝合带缝合岩体形成的时代，证实南天山洋闭合早于早三叠世。

在地球科学领域，理解海洋盆地闭合的时间对于揭示区域构造演化和全球构造变化至关重要。以南天山洋为例，它是古亚洲洋的一个西南分支，其闭合时间对于中央亚洲造山带（CAOB）的形成过程具有决定性意义。然而，关于南天山洋闭合时间的解释却存在较大的争议，从晚二叠纪到早-中三叠纪均有不同观点。本文通过研究位于南天山造山带内的凯兹勒克泽提格岩浆岩体，提供了新的证据，表明南天山洋可能在早二叠纪之前就已经闭合。

凯兹勒克泽提格岩浆岩体位于北塔里木缝合带（即卡尔泰克断裂带）内，其地质位置具有特殊意义。该岩浆岩体向南侵入了塔里木克拉通内的二叠纪巴克勒克组，而向北则侵入了南天山造山带内的石炭纪卡尔扎赫尔吉亚组。因此，该岩浆岩体可被视为连接不同地质单元的“缝合岩浆岩体”，能够用于确定南天山洋闭合的时间。通过新的锆石铀-铅年代测定和铪同位素数据，以及整体岩石地球化学数据，本文对凯兹勒克泽提格岩浆岩体的形成时间、构造背景和演化过程进行了深入探讨。

研究结果显示，凯兹勒克泽提格岩浆岩体中锆石颗粒根据其形态和化学特征被划分为三种类型：第一种是自生的晶体锆石（zircon-1），其特征是低的轻稀土元素/重稀土元素（LREE/HREE）比值和显著的正的铈异常；第二种是不规则的前生锆石（zircon-2），其化学特征与zircon-1相似；第三种是规则的、受热液改造的锆石（zircon-3），其特征是高的LREE/HREE比值和几乎无铈异常。通过对这些锆石颗粒的铀-铅年代测定，研究发现zircon-1和zircon-3的形成时间分别为276.1±2.3 Ma和275.3±2.4 Ma，而zircon-2的形成时间则稍早，为290.5±4.4 Ma。这些数据表明，凯兹勒克泽提格岩浆岩体的形成时间与南天山洋的闭合时间密切相关。

从岩石成分来看，凯兹勒克泽提格岩浆岩体主要由钾长石（37%）、石英（35%）和斜长石（23%）组成，其中次要矿物包括黑云母。整体岩石的二氧化硅（SiO₂）含量较高（75.52–76.47 wt%），氧化钾（K₂O）含量也较高（4.82–5.31 wt%），而氧化铝（Al₂O₃）含量适中（11.81–12.44 wt%），氧化镁（MgO）和氧化钙（CaO）含量较低（0.04–0.06 wt% 和 0.35–0.48 wt%）。这些化学特征与A型花岗岩相似，显示出高铁氧化物/（铁氧化物 + 镁氧化物）比值（0.92–0.95），以及较高的锆、铌、铈和钇含量（370–527 ppm），同时具有较高的锆石饱和温度（平均为808°C）。这些特征进一步支持了该岩浆岩体的形成与特定地质条件相关。

通过分析锆石的铪同位素数据，研究发现其正的ε_Hf(t)值（+3.2至+4.9）以及相对年轻的两阶段模型年龄（T_DM2 = 916–1020 Ma）表明，该岩浆岩体可能代表了年轻地壳的部分熔融产物。这种特征与塔里木克拉通的北缘相似，而与南天山造山带的地质背景不同。因此，凯兹勒克泽提格岩浆岩体不仅具有重要的地质意义，还为南天山洋闭合时间的确定提供了新的证据。

在地球科学的研究中，缝合岩浆岩体是确定海洋盆地闭合时间的重要工具。这些岩浆岩体通常侵入于缝合带内，跨越不同的地质单元，能够提供关于碰撞事件和缝合带形成时间的关键信息。例如，在中国的北天山缝合带内，有 Sikeshu 岩浆岩体被用于确定该区域的构造演化（Han et al., 2010a）。而在东、西准噶尔地区的卡尔玛依断裂和叶尔羌断裂带内，有 Dishuiquan–Xumuban 和 Keluke 岩浆岩体被用于研究该区域的地质历史（Tian et al., 2016, Liu et al., 2018）。类似的，在美国的中央爱达荷地区、北美洲的阿巴拉契亚山脉和南美洲的拉克兰造山带等地，缝合岩浆岩体也为研究区域构造演化提供了重要的时间信息（Fleck and Criss, 1985; Mittwede, 1988; Van et al., 1998; Gray et al., 1997）。

南天山造山带（STOB）位于中央亚洲造山带（CAOB）的南部，其边界由塔里木克拉通和哈萨克-伊犁地块（KYB）构成，标志着CAOB南部边缘的最终汇聚（Han et al., 2011; Abuduxun et al., 2021; Biske et al., 2023）。该造山带被认为是由南天山洋的闭合所形成的，而南天山洋则是古亚洲洋的一个分支。然而，关于南天山洋闭合时间的精确数据仍然有限。大多数研究人员基于大量石炭纪放射虫化石的发现、二叠纪磨拉石沉积物的出现以及石炭纪蛇绿岩/蛇绿岩混杂岩的存在，认为南天山洋的闭合发生在晚石炭纪（Gao et al., 2009; Han et al., 2011; Jiang et al., 2014; Han et al., 2015; Han et al., 2019; Klemd et al., 2015; Wang et al., 2018; Alexeiev et al., 2019）。然而，也有研究者认为该洋的闭合发生在早-中三叠纪（Zhang et al., 2007; Xiao et al., 2013; Xiao et al., 2015; Tan et al., 2022; Wang et al., 2022）。这一观点主要基于以下证据：第一，西方天山的巴雷公地区发现了两个晚二叠纪的放射虫化石（Li et al., 2005）；第二，年轻的东天山弧可能向三叠纪的穆兹提克谢前弧沉积盆地提供了额外的沉积物（Tan et al., 2022）；第三，在南天山造山带的高压（HP）/超高压（UHP）带内发现了具有三叠纪变质年龄的榴辉岩（Zhang et al., 2007）。此外，少数研究者还提出南天山洋可能在晚泥盆纪至早石炭纪或晚泥盆纪就已经闭合（Wang et al., 2011b; Charvet et al., 2011）。

由于这些不同的观点，南天山洋闭合时间的确定仍存在不确定性。这种不确定性可能通过研究缝合岩浆岩体的形成时间和演化过程得到澄清。本文的研究表明，凯兹勒克泽提格岩浆岩体的形成时间与南天山洋的闭合时间密切相关。通过分析该岩浆岩体的矿物学、锆石铀-铅年代测定和铪同位素数据，以及整体岩石地球化学数据，可以更准确地确定南天山洋闭合的时间。

凯兹勒克泽提格岩浆岩体的形成环境和演化过程也具有重要意义。该岩浆岩体位于塔里木克拉通与南天山造山带之间的边界，即卡尔泰克断裂带内。这一位置表明该岩浆岩体可能是在构造活动活跃的背景下形成的。通过研究其化学成分和矿物学特征，可以推测其形成过程可能与地壳熔融和岩浆活动有关。例如，其高硅含量和低镁、钙含量表明其可能来源于地壳的部分熔融，而其高钾含量和低铁含量则可能与其形成环境中的特定地质条件相关。

此外，凯兹勒克泽提格岩浆岩体的地球化学特征也显示出与其他地质单元的差异。例如，其高FeO_T/(FeO_T + MgO)比值（0.92–0.95）表明其可能形成于高温高压的环境下，而其较高的Zr + Nb + Ce + Y含量（370–527 ppm）则可能与其形成过程中富集的微量元素有关。同时，其锆石饱和温度（平均为808°C）也与A型花岗岩的特征相似，进一步支持了其形成过程与特定构造背景的关联。

研究还发现，凯兹勒克泽提格岩浆岩体的化学成分显示出对某些元素的亏损和富集。例如，其Ba、Sr、P和Ti的亏损可能表明其形成过程中这些元素并未被广泛参与，而其Rb、Th、Nd和Hf的富集则可能与其形成环境中的热液活动有关。这些地球化学特征为理解该岩浆岩体的形成过程和构造背景提供了重要线索。

综上所述，凯兹勒克泽提格岩浆岩体作为缝合岩浆岩体，为南天山洋闭合时间的确定提供了新的证据。通过分析其形成时间、构造背景和地球化学特征，可以更准确地理解南天山洋闭合的时间和过程。这些研究结果不仅有助于揭示南天山造山带的地质演化，也为全球构造变化的研究提供了新的视角。