北巴顏喀拉大場(chǎng)花崗巖類巖石學(xué)、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造環(huán)境

邊 飛，吳柏林，馬 曄

北巴顏喀拉大場(chǎng)花崗巖類巖石學(xué)、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造環(huán)境

大場(chǎng)花崗巖類巖體直接侵入到已發(fā)生褶皺的三疊紀(jì)地層中,巖石類型主要為花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖，2者呈漸變過(guò)渡關(guān)系，巖石具粗粒結(jié)構(gòu)或斑狀結(jié)構(gòu)。對(duì)礦區(qū)東部扎日加-扎日尕一帶花崗巖體巖相學(xué)、地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究，分析了大場(chǎng)地區(qū)構(gòu)造演化和巖漿活動(dòng)的地質(zhì)歷史。研究顯示, 該花崗巖類具有高硅(SiO2含量為66.29%～73.03%)、高堿(ALK為6.59～9.26)、過(guò)鋁質(zhì)(ASI為 1.45～1.648)的特征,指示其為殼源型高鉀鈣堿性系列的強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖。在主量元素構(gòu)造判別圖解FeO*/(FeO*+ MgO)-SiO2和R1-R2及微量元素構(gòu)造判別圖解Rb-(Y-Nb)、Rb-(Yb+Ta)、Ta-Yb、Nb-Y上，所有點(diǎn)均落于同碰撞或后碰撞花崗巖區(qū)，表明大場(chǎng)地區(qū)花崗巖形成于巴顏喀拉山造山帶陸內(nèi)碰撞造山階段的同碰撞期至后碰撞初期，為擠壓向拉張構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變的過(guò)渡時(shí)期，以擠壓構(gòu)造環(huán)境為主。

巴顏喀拉；大場(chǎng)花崗巖；地球化學(xué)；構(gòu)造環(huán)境

北巴顏喀拉山構(gòu)造上隸屬松潘-甘孜褶皺帶，它不但是褶皺造山的典型代表，同時(shí)也成為一條重要的金屬成礦帶，大場(chǎng)金礦便是北巴顏喀拉成礦帶中一個(gè)超大型金礦，因而該區(qū)的地質(zhì)演化受到研究者的廣泛關(guān)注。由于巖漿作用與地球動(dòng)力學(xué)和成礦過(guò)程存在著密切的聯(lián)系，拉造山帶內(nèi)廣泛出露的花崗巖類則是探討該造山帶區(qū)域地質(zhì)演化過(guò)程的重要研究對(duì)象。筆者通過(guò)對(duì)礦區(qū)東部扎日加-扎日尕一帶花崗巖體巖相學(xué)、地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，分析大場(chǎng)地區(qū)構(gòu)造演化和巖漿活動(dòng)的地質(zhì)歷史，為北巴顏喀拉造山帶的演化及大場(chǎng)金礦的成因分析提供參考。

1 大場(chǎng)花崗巖的巖石學(xué)特征

注：Kfs為鉀長(zhǎng)石; Pl為斜長(zhǎng)石; Bi為黑云母; Q為石英; Am為角閃石。

大場(chǎng)地區(qū)位于北巴顏喀拉造山帶，其北部以布青山斷裂為界與阿尼瑪卿縫合帶毗鄰[1]，礦區(qū)出露地層簡(jiǎn)單，主要為三疊系巴顏喀拉山群中亞群(Tby)砂巖、板巖互層的復(fù)理石淺變質(zhì)沉積巖[2]，火山活動(dòng)弱，侵入巖不發(fā)育，僅在大場(chǎng)礦區(qū)東北緣扎日加-扎日尕一帶出露有花崗質(zhì)巖體。該巖體在平面上呈不規(guī)則形狀，整體呈東北向展布，長(zhǎng)軸走向約北東50°，與區(qū)域構(gòu) 造線走向成約40°夾角，位于甘德-瑪多逆沖斷裂裂北側(cè)的上盤，且被后期一條北東走向的后期斷裂所切割。野外觀察顯示,大場(chǎng)巖漿巖體明顯侵入到已褶皺的三疊紀(jì)地層內(nèi), 巖株產(chǎn)出，與圍巖的接觸面較陡，說(shuō)明花崗巖類巖體的侵位是在三疊紀(jì)地層褶皺變形之后發(fā)生的。該巖體為復(fù)式巖體，包含2個(gè)小的侵入單元，巖性主要為扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖和扎日加二長(zhǎng)花崗巖，花崗閃長(zhǎng)巖體位于二長(zhǎng)花崗巖體的東北側(cè)，兩者的巖性無(wú)截然界限，具漸變過(guò)渡關(guān)系。扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖采于N35°11′49.5″、E96°38′2.8″，深度4727m。呈灰白色-灰黑色，具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，高嶺土化(見圖1(a))，主要礦物成分為石英(20%)+斜長(zhǎng)石(35%)+鉀長(zhǎng)石(20%)+角閃石(10%)+黑云母(15%)，副礦物主要為鋯石、磁鐵礦、榍石和磷灰石等。鉀長(zhǎng)石主要為微斜長(zhǎng)石和正長(zhǎng)石，發(fā)育格子雙晶和克氏雙晶。扎日加二長(zhǎng)花崗巖采于N35°11′39″、E96°37′2.3″，深度4704m。表面為淡紅色、灰白色，半自-自形粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(見圖1(b))，礦物組成為石英(25%)+斜長(zhǎng)石(30%)+鉀長(zhǎng)石(30%)+黑云母(10%)+角閃石(2%)組成，副礦物以鋯石、榍石、磁鐵礦為主。花崗閃長(zhǎng)石中斜長(zhǎng)石呈自行板狀，具環(huán)帶結(jié)構(gòu)，發(fā)育聚片雙晶(見圖1(c))。二長(zhǎng)花崗巖中鉀長(zhǎng)石多為微斜長(zhǎng)石和正長(zhǎng)石，有少量的條紋長(zhǎng)石，發(fā)育格子雙晶和克氏雙晶(見圖1(d))。斜長(zhǎng)石呈自行板狀，發(fā)育聚片雙晶，呈他形分布,波狀消光。花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖的礦物成分大致相同，但是從花崗閃長(zhǎng)巖體向二長(zhǎng)花崗巖體過(guò)渡的過(guò)程中，暗色礦物明顯減少，巖石的顏色由灰黑-灰白色變?yōu)榛野咨偷t色，顏色由深變淺，石英含量增加，長(zhǎng)石斑晶減少。

2 地球化學(xué)特征

巖石地球化學(xué)特征顯示大場(chǎng)花崗巖類巖體中SiO2、Al2O3、K2O和Na2O的含量較高，CaO、MgO、Fe2O3和TiO2的含量較低,Al2O3隨著K2O的含量增加而增加,呈較好的線性關(guān)系，具陸殼重熔型花崗巖的特征。扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖SiO2含量為66.29%～72.18%,扎日加二長(zhǎng)花崗巖SiO2含量為70.39%～73.03%，兩者都為典型的酸性侵入巖?；◢忛W長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖的K2O、Na2O含量相當(dāng)，K2O/Na2O幾乎都在1.1以上，均相對(duì)富鉀，具S型花崗巖的特征?；◢忛W長(zhǎng)巖里特曼指數(shù)δ為0.0882～0.1167，二長(zhǎng)花崗巖里特曼指數(shù)δ為0.0767～0.0939，兩者里特曼指數(shù)很相近，變化范圍均比較小，應(yīng)劃分為鈣堿性系列。在SiO2-K2O 圖解(見圖2)中鈣堿性都落在高鉀，二花花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖-鉀玄巖區(qū),屬高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列。扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖鋁飽和度指數(shù)ASI(A/CNK)為1.513～1.648, 扎日加二長(zhǎng)花崗巖鋁飽和度指數(shù)ASI(A/CNK)為1.45～1.637,兩者的鋁飽和指數(shù)ASI均大于1.1，具典型的S型花崗巖特征[3]。在A/CNK-A/NK圖解上樣品全部落入過(guò)鋁質(zhì)花崗巖區(qū)域，并且所有樣品投點(diǎn)均在位于I-S Line(I型花崗巖和S型花崗巖分界線)的右側(cè)(見圖3),為強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)系列[4]。扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖TFe2O3含量1.44%～4.41%之間, MgO含量為0.52%～1.61%，兩者均表現(xiàn)出貧鐵鎂。上述特征表明，大場(chǎng)巖漿巖體整體具有富硅和鋁、貧鐵和鎂的特點(diǎn),總體顯示高鉀鈣堿性強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖的特征。

3 構(gòu)造環(huán)境判別

3.1主量元素的構(gòu)造環(huán)境判別

在R1-R2[5]圖解中 (見圖4(a))，扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖和扎日加二長(zhǎng)花崗巖大多落在同碰撞區(qū),僅1個(gè)二長(zhǎng)花崗巖、2個(gè)花崗閃長(zhǎng)巖樣品的投點(diǎn)落在晚造山區(qū)，顯示花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖都具有同碰撞和晚造山花崗巖的特點(diǎn)，指示花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖形成的時(shí)期為同碰撞期到晚造山期，反映一種以同碰撞為主并開始向晚造山過(guò)渡的構(gòu)造環(huán)境。在TFe2O3/(TFe2O3+ MgO)-SiO2圖 (見圖4(b))中，扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖和扎日加二長(zhǎng)花崗巖均位于島弧花崗巖、大陸弧花崗巖、大陸碰撞花崗巖區(qū)[6]。造山階段的同造山和晚造山時(shí)期分別對(duì)應(yīng)于同碰撞(主碰撞)和后碰撞時(shí)期[7]，因而扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖和扎日加二長(zhǎng)花崗巖均形成于同碰撞的擠壓環(huán)境向后碰撞的伸展環(huán)境轉(zhuǎn)化過(guò)渡階段，以擠壓環(huán)境為特征的同碰撞階段為主。

圖2 大場(chǎng)花崗巖類的SiO2-K2O 圖解

圖3 大場(chǎng)花崗巖類A/CNK-A/NK分類圖解

注:RRG 為與裂谷有關(guān)的花崗巖；CEUG 為大陸造山隆起花崗巖；POG 為后造山花崗巖；IAG 為島弧花崗巖；CAG 為大陸弧花崗巖；CCG為大陸碰撞花崗巖。

3.2微量元素的構(gòu)造環(huán)境判斷

注: Syn-COLG為同碰撞花崗巖；VAG為火山弧花崗巖；WPG為板內(nèi)花崗巖；ORG為洋脊花崗巖。

在花崗巖形成環(huán)境的微量元素判斷方面，Pearce[8]的花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖(見圖5)在花崗巖的構(gòu)造環(huán)境判別方面的準(zhǔn)確率超過(guò)了95%，取得了很好的效果，特別是在造山帶花崗巖的判別上效果更為明顯。Rb-(Y-Nb)圖解上多數(shù)樣品落在同碰撞區(qū)，少部分位于后碰撞花崗巖區(qū)，在Rb-(Yb+Ta)、Ta-Yb和Nb-Y圖解中扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖和扎日加二長(zhǎng)花崗巖都集中位于同碰撞花崗巖區(qū)，Nb-Y中僅1個(gè)別樣品向板內(nèi)過(guò)渡(見圖5)，總體反映了一種以同碰撞為主并開始向后碰撞過(guò)渡的構(gòu)造環(huán)境。上述分析表明, 扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖和扎日加二長(zhǎng)花崗巖形成環(huán)境是一致的，這2類巖石均為造山型花崗巖，指示一種碰撞造山的形成環(huán)境，兩者都形成于碰撞造山的同碰撞期-后碰撞初期，總體以擠壓環(huán)境為主開始向伸展環(huán)境過(guò)渡，這與S型花崗巖的形成環(huán)境也相符合。

4 討 論

扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖和扎日加二長(zhǎng)花崗巖在空間接觸關(guān)系上是漸變過(guò)渡的，并無(wú)截然的界限。另外，通過(guò)對(duì)扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖和扎日加二長(zhǎng)花崗巖巖石學(xué)特征和主、微量元素特征的綜合分析，不難看出2類巖石的礦物組成基本相同，各類礦物的含量的變化符合正常的巖序演化規(guī)律。由花崗閃長(zhǎng)巖到二長(zhǎng)花崗巖，SiO2的含量逐漸增加，鐵鎂含量逐漸減少，顯示巖石的酸性逐漸增強(qiáng)，也符合正常的巖漿演化規(guī)律，并且這2種巖石之間的這些變化均呈漸變性，并無(wú)截然的界限。花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境分析也表明兩者形成的構(gòu)造環(huán)境基本一致，表明扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖和扎日加二長(zhǎng)花崗巖為同源巖漿結(jié)晶分異的結(jié)果，巖漿結(jié)晶分異先形成花崗閃長(zhǎng)巖之后形成二長(zhǎng)花崗巖。因此，該地區(qū)花崗巖類巖石具有富硅和鋁、貧鐵和鎂的特點(diǎn),總體顯示了高鉀鈣堿性強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖的特征，稀土和主微量元素特征指示該扎日尕花崗閃長(zhǎng)巖和扎日加二長(zhǎng)花崗巖為上地殼沉積巖重熔形成的。

在區(qū)域地質(zhì)演化上，巴顏喀拉洋形成于早三疊世，中三疊世隨著巴顏喀拉洋的洋殼向北俯沖，產(chǎn)生了NS向的擠壓，巴顏喀拉洋由拉張轉(zhuǎn)為收縮。晚三疊世，隨著巴顏喀拉洋的最后封閉，巴顏喀拉地塊與柴達(dá)木地塊南緣發(fā)生強(qiáng)烈碰撞[9-10]，自晚三疊世-早侏羅以后進(jìn)入了陸內(nèi)造山階段[11]。從花崗巖體與該區(qū)地層的接觸關(guān)系可以看出，該花崗巖的侵位時(shí)間為早-中三疊以后，據(jù)此筆者認(rèn)為大場(chǎng)巖漿巖體為造山型花崗巖，該巖體形成于巴顏喀拉造山帶陸內(nèi)碰撞造山階段的同碰撞-后碰撞初期，總體以碰撞擠壓環(huán)境為主，并開始向后碰撞的伸展環(huán)境過(guò)渡，很可能是陸塊碰撞擠壓作用下地殼增厚，進(jìn)而使下地殼發(fā)生拆沉，軟流圈巖漿上涌，從而導(dǎo)致上地殼局部熔融的結(jié)果。

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[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.010

P597.3

A

1673-1409(2012)04-N029-04

2012-02-28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41173060)；陜西省“13115”重大科技專項(xiàng)(2008ZDKG-48);大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科技部專項(xiàng)；青海省大場(chǎng)地區(qū)金礦整裝勘查項(xiàng)目。

邊飛(1985-)，男， 2009年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事礦物學(xué)巖石學(xué)礦床學(xué)專業(yè)方面的研究工作。