北祁連玉石溝地區(qū)奧陶紀硅質(zhì)巖特征及大地構(gòu)造意義

陸靜云, 王志勵， 杜理科， 張宏遠， 徐偉鈞， 王遠群

(1.浙江省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊， 浙江 寧波 315012； 2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院， 北京 100083)

北祁連玉石溝地區(qū)奧陶紀硅質(zhì)巖特征及大地構(gòu)造意義

陸靜云1,2, 王志勵1， 杜理科1， 張宏遠2， 徐偉鈞1， 王遠群1

(1.浙江省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊， 浙江 寧波 315012； 2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院， 北京 100083)

北祁連玉石溝地區(qū)位于青藏高原北緣北祁連構(gòu)造帶內(nèi)，處于阿拉善地塊與柴達木地塊之間，是古洋盆研究的熱點地區(qū)。北祁連加里東期的構(gòu)造背景和構(gòu)造演化，一直存在裂陷盆地和大洋盆地的不同認識，許多學(xué)者對北祁連奧陶紀早期是否形成了成熟的大洋和溝-孤-盆體系，還是繼續(xù)裂谷的演化歷史具有不同看法。本文以北祁連玉石溝地區(qū)采集到的硅質(zhì)巖樣品為研究對象，用X 射線熒光光譜儀測試主量元素，用X Serise2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測試微量及稀土元素。研究結(jié)果表明，玉石溝兩處共11件硅質(zhì)巖樣品Al/(Al+Fe+Mn)平均比值分別為0.56、0.60，Al/(Al+Fe)平均比值分別為0.57、0.61，(La/Yb)SN平均值分別為0.89、1.2，δCeSN平均值分別為0.88、0.93，δEuSN平均值分別為1.15、1.08，球粒隕石標(biāo)準化稀土元素配分曲線表現(xiàn)為明顯右傾的LREEs相對富集配分模式。這些比值特征反映了與玉石溝俯沖雜巖共生的硅質(zhì)巖成因的構(gòu)造背景是部分靠近、部分遠離陸源的大陸邊緣或者其周圍的深海盆地，為多島洋的構(gòu)造背景。

北祁連； 陰溝群； 硅質(zhì)巖； 構(gòu)造背景； 地球化學(xué)

北祁連造山帶是橫貫中國東西的秦祁昆巨型褶皺系的組成部分之一，其發(fā)展和演化與古祁連洋的閉合、青藏高原的隆升及阿爾金斷裂的活動息息相關(guān)。北祁連加里東期造山帶位于華北板塊與中祁連地塊之間，北界為走廊南山斷裂，南緣為中祁連北緣斷裂，西端被阿爾金左行走滑斷裂所截切，北祁連造山帶自北向南由弧后盆地、島弧、俯沖雜巖和消減洋殼殘片等不同單元構(gòu)成[1]。大洋中的硅質(zhì)巖和硅質(zhì)沉積物對構(gòu)造環(huán)境有著較好的指示作用，是對復(fù)雜構(gòu)造環(huán)境進行詳細劃分的一種有效工具。許多學(xué)者對該區(qū)域進行過仔細研究，并且取得了豐碩的成果。這些研究主要集中于北祁連造山帶蛇綠巖、火山巖、藍片巖、高壓變質(zhì)帶和俯沖雜巖變形和變質(zhì)作用及其大地構(gòu)造意義[1-3]。北祁連加里東期的構(gòu)造背景和構(gòu)造演化，一直存在裂陷盆地和大洋盆地的不同認識[4]。一般認為，北祁連從新元古代末期在晚元古代Rodinia聯(lián)合大陸基礎(chǔ)上裂解，經(jīng)由寒武紀華北板塊南緣裂谷盆地起開始裂陷從而形成裂谷盆地，但對奧陶紀早期形成了成熟的大洋和溝-孤-盆體系還是繼續(xù)裂谷的演化歷史存在不同看法[4-7]。對于北祁連早古生代構(gòu)造背景的不同認識的主要原因在于奧陶紀的盆地成因類型的認識不同。北祁連造山帶奧陶紀硅質(zhì)巖巖石地球化學(xué)特征顯然已經(jīng)引起一些學(xué)者的重視，而且研究歷史較為久遠，研究成果較為豐碩，但總體來看，對于這一地區(qū)硅質(zhì)巖形成的大地構(gòu)造環(huán)境還沒有得到系統(tǒng)的認識。

本文以北祁連玉石溝地區(qū)采集到的硅質(zhì)巖樣品為研究對象，主量元素用Axiosmax X射線熒光光譜儀測試，微量及稀土元素用X Series 2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測試，綜合分析各項實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合前人的研究成果，通過對比北祁連造山帶各地區(qū)硅質(zhì)巖地球化學(xué)特征，綜合探討該區(qū)硅質(zhì)巖形成的大地構(gòu)造環(huán)境，進而對闡述北祁連造山帶大地構(gòu)造環(huán)境有積極的意義。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于青海省北部，處于西域板塊東北部的中祁連陸塊，并隔北祁連構(gòu)造帶與阿拉善陸塊相鄰。大地構(gòu)造上位于西域板塊祁連山構(gòu)造帶中祁連陸塊中西部。中祁連地塊為西域板塊東部中祁連-柴達木次級板塊的一部分，是中元古代早期從華北板塊分裂出來的一個小型板塊北緣隆起的一個地塊，其北緣以托來南山北坡深斷裂與北祁連分界(圖1)。

圖 1 研究區(qū)大地構(gòu)造簡圖(據(jù)Smith等[8]修改)Fig.1 Geotectonic schematic map of the studied area (modified after Smith et al [8])

研究區(qū)所出露地層主要有古元古界托賴巖群(Pt1T，可分為下、上兩巖組)、中元古界南白水河群(Pt2n)、中元古界薊縣系花兒地組(Jxh)、早奧陶系陰溝群(O1y)、上泥盆統(tǒng)-下石炭統(tǒng)阿木尼克組(D3C1a)、下石炭統(tǒng)黨河南山組(C1dh)、上石炭統(tǒng)羊虎溝組(C2y)、上二疊統(tǒng)忠什公組(P3z)、下-中三疊統(tǒng)下環(huán)倉組(T1-2x)、下-中三疊統(tǒng)江河組(T1-2j)、上三疊統(tǒng)阿塔寺組(T3a)、侏羅系大西溝組(J3d)、侏羅系窯街組(J1-2y)、下白堊統(tǒng)新民堡群河口組(K1h)、漸新統(tǒng)-中新統(tǒng)白楊河組(E3-N1b)及第四系早更新統(tǒng)玉門組(Qp1y)。區(qū)內(nèi)巖漿巖的時空分布規(guī)律性明顯，巖漿活動以加里東期為主。中酸性巖主要分布在中祁連陸塊北緣，呈規(guī)模不等的串珠狀，基性巖、超基性巖主要分布在北祁連縫合帶南緣。

2 樣品特征與測試方法

本次共采集11件硅質(zhì)巖樣品，采集地點為北祁連造山帶東段玉石溝地區(qū)與早奧陶世海相沉積環(huán)境有關(guān)的圍巖中，部分樣品沉積環(huán)境為深海盆地成因(圖2)。

圖 2 研究區(qū)地質(zhì)簡圖(局部)及采樣點(據(jù)托萊牧場幅1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查圖2009修改)Fig.2 Simplified geological map (partial) and the sampling points of the studied area (modified after regional geological survey map with the scale of 1/250000 of The Tuolai, 2009)Qh—全新世；Qp3—晚更新世；C2y—上石炭統(tǒng)羊虎溝組；P1-2d—上二疊統(tǒng)大黃溝組； O1yb—下奧陶統(tǒng)陰溝群火山巖組；O1ya—下奧陶統(tǒng)陰溝群碎屑巖組；Pt1Ta—古元古代托賴巖群片麻巖組；ηγS3—古生代晚志留世二長花崗巖；ν∈—古生代寒武紀輝長巖；σ∈—古生代寒武紀橄欖巖；★—具體采樣點。

2.1 樣品野外特征

研究區(qū)所采下奧陶統(tǒng)陰溝群硅質(zhì)巖主要夾于基性火山巖、火山碎屑巖或細粒至中粗粒沉積巖中，多與層狀或者塊狀玄武巖、灰?guī)r、粉砂巖伴生，與圍巖之間多為斷層接觸關(guān)系。硅質(zhì)巖呈褐色、褐黃色，泥質(zhì)薄層狀，風(fēng)化面顯紅褐色、灰黑色，呈條帶狀、透鏡狀發(fā)育，內(nèi)部破碎較為強烈。多夾條帶薄層狀粉砂巖，局部夾似層透鏡狀中粗粒雜砂巖，表面呈波狀不平，局部可見水平紋層(圖3a、b、c、d)。

硅質(zhì)巖的顯微薄片分析表明，巖石呈隱晶質(zhì)或微晶狀，內(nèi)部有破碎裂隙(圖3e、f)，出現(xiàn)疑似化石(圖3g、h)，未見重結(jié)晶現(xiàn)象，與野外觀察一致，反映巖石未經(jīng)重結(jié)晶成巖作用和變質(zhì)作用改造。

2.2 樣品測試方法

首先用清水洗凈11件硅質(zhì)巖樣品表面的風(fēng)化殘余物，進行粗粉碎，選取新鮮樣品送樣。對11件硅質(zhì)巖樣品分別進行主量元素、微量和稀土元素分析，所有測試均在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室(省級重點實驗室)完成。主量元素及Zr用Axiosmax X射線熒光光譜儀測試，按GB/T 14506.28—2010 標(biāo)準執(zhí)行，精度優(yōu)于2%～3%；燒失量(LOI)用P1245 電子分析天平測定，按DZG20-1標(biāo)準執(zhí)行；稀土元素及微量元素用X Series 2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測試，按GB/T 14506.30—2010標(biāo)準執(zhí)行，當(dāng)元素含量>10×10-6時，其精度優(yōu)于5%，當(dāng)元素含量<10×10-6時，其精度優(yōu)于10%。

圖 3 硅質(zhì)巖的野外宏觀照片和顯微鏡下微觀照片F(xiàn)ig.3 The field outcrops photos and microscope photos of siliceous rocks

本文采用Boynton[9]推薦的球粒隕石REEs數(shù)據(jù)作為標(biāo)準化數(shù)值。(La/Yb)CN代表硅質(zhì)巖中輕稀土(LREEs)和重稀土(HREEs)相對富集程度；CeCN異常δCeCN=(Ce/Ce*)=2Ce/CeCN/(Sm/SmCN+Gd/GdCN)，Eu異常采用相類似的公式。CN表示球粒隕石標(biāo)準化。

3 硅質(zhì)巖地球化學(xué)特征

3.1 樣品測試結(jié)果

采集的11件硅質(zhì)巖樣品均送至河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室分別進行主量、微量和稀土元素分析，測試結(jié)果見表1和表2。

表 1 玉石溝奧陶紀硅質(zhì)巖主量元素含量

Table 1 Major elements content of Ordovician siliceous rocks from Yushigou

樣品編號含量(%)SiO2Al2O3TiO2Fe2O3FeOCaOMgOK2ONa2OMnOP2O5H2O+H2O-LOI含量總和(%)YSG-182．796．710．220．543．500．301．650．840．480．190．062．270．202．5199．78YSG-284．156．720．211．182．280．131．330．910．750．130．031．860．162．1299．93YSG-380．309．130．360．632．660．121．431．790．530．080．062．510．412．7799．86YSG-476．539．660．400．903．330．602．041．531．430．220．112．650．433．0399．78YSG-573．9910．560．461．243．180．982．231．781．380．290．122．960．543．5899．78YSG-670．5213．260．611．003．620．442．252．471．680．150．173．250．703．5799．73YSG-780．559．120．400．471．960．481．201．841．320．100．121．930．492．1399．68YSGXG-179．915．360．240．902．612．211．900．610．070．110．152．390．285．4699．53YSGXG-277．526．580．351．052．832．191．670．790．070．110．163．170．366．4999．82YSGXG-372．139．410．480．303．472．002．051．550．080．190．103．090．387．9399．69YSGXG-481．937．820．293．270．810．110．351．650．090．060．082．790．463．3499．80

表 2 玉石溝奧陶紀硅質(zhì)巖微量元素和稀土元素含量

Table 2 Trace elements and rare earth elements content of Ordovician siliceous rocks from Yushigou

樣品編號含量(μg/g)ScCrCoRbSrZrCsHfThLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuYYSG-111．178．111．630．222．641．32．01．65．69．116．72．27．61．50．31．30．21．40．30．90．21．20．28．7YSG-25．541．56．315．510．940．21．21．52．68．313．71．64．90．80．20．70．10．80．20．60．10．90．25．1YSG-315．0120．420．464．919．172．14．32．710．017．333．04．314．32．70．52．20．42．30．51．40．31．80．313．4YSG-413．982．216．360．765．7147．05．34．916．831．060．57．423．84．20．93．40．62．90．61．70．31．90．416．3YSG-515．190．417．171．671．6167．66．85．719．737．976．89．430．65．51．14．40．73．90．82．20．42．50．520．9YSG-619．2110．118．695．971．2220．17．97．424．145．194．011．637．96．61．45．10．84．30．92．60．52．90．623．5YSG-713．981．916．971．060．4128．04．94．215．231．462．67．724．94．51．03．50．63．10．61．70．32．00．416．8YSGXG-19．340．17．818．152．152．31．81．61．911．619．22．59．41．80．51．70．31．90．41．10．21．20．212．9YSGXG-211．761．48．923．949．872．42．42．33．415．225．13．211．72．30．52．20．42．20．41．20．21．50．214．6YSGXG-315．264．914．444．696．383．32．82．75．817．632．84．115．53．00．62．80．52．80．61．60．32．00．317．0YSGXG-412．2115．74．650．528．974．82．92．46．013．321．42．48．21．20．31．20．21．40．31．00．21．50．29．3

3.2 樣品測試結(jié)果分析

主量元素中Fe、Mn、Al的含量可以用來區(qū)分熱液成因硅質(zhì)巖與生物成因硅質(zhì)巖。硅質(zhì)巖中Al的富集與陸源物質(zhì)參與有關(guān)，而Fe、Mn的富集則與熱液物質(zhì)介入有關(guān)[10]。

研究所采集11件硅質(zhì)巖樣品的主量元素測試數(shù)據(jù)，Al/(Al+Fe+Mn)值均大于0.4，甚至有的樣品比值達0.71(YSG-7，見表3)。玉石溝6件樣品的平均比值為0.60(剔除樣品YSG-7)；玉石溝(西溝)4件硅質(zhì)巖樣品中，只有1件大于0.6(YSGXG-3)，平均比值為0.56(表3)，說明玉石溝奧陶紀硅質(zhì)巖以碎屑成因為主，基本未受熱液影響。

從Al/(Al+Fe)比值來看，總計11件樣品中，5件樣品大于0.6，1件樣品大于0.7(YSG-7)，為大陸邊緣成因，其他5件樣品比值落在0.5～0.6之間(表3)。玉石溝6件樣品平均比值為0.61(剔除樣品YSG-7)，反映奧陶紀硅質(zhì)巖成因主要為大陸邊緣成因；玉石溝(西溝)4件硅質(zhì)巖樣品平均比值為0.57(表3)，反映其成因接近于大陸邊緣成因。

將研究區(qū)11件硅質(zhì)巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)換算后投入100*(Fe2O3/SiO2)-100*(Al2O3/SiO2)圖解中，玉石溝(西溝)4件樣品，除了樣品YSGXG-3投點遠離大陸邊緣外，其他3件樣品投點基本落入大陸邊緣盆地及附近地區(qū)(圖4a)；玉石溝7件樣品，其中樣品YSG-4、YSG-5、YSG-6由于數(shù)據(jù)偏差，其投點不在標(biāo)準圖解中，樣品YSG-3和YSG-7投點遠離大陸邊緣，其余2件樣品投點落在大陸邊緣及附近地區(qū)(圖5a)。這兩幅投點圖圖解表明該區(qū)硅質(zhì)巖主要形成于大陸邊緣盆地的構(gòu)造背景，部分接近遠洋盆地的背景。

在 Fe2O3/(100-SiO2)- Al2O3/(100-SiO2)圖解中，樣品YSGXG-3和YSG-3不在大陸邊緣圖解范圍內(nèi)，而落在其附近，其他9件樣品基本落入大陸邊緣盆地及附近地區(qū)(圖4b、圖5b)。這兩幅投點圖圖解表明該區(qū)硅質(zhì)巖主要形成于大陸邊緣盆地的構(gòu)造背景。

表 3 玉石溝奧陶紀硅質(zhì)巖不同構(gòu)造環(huán)境特征比值及部分微量元素比值特征

Table 3 Different tectonic settings and ratios of rare earth elements of Ordovician cherts from Yushigou

樣品編號Al/(Al+Fe)Al/(Al+Fe+Mn)ΣREEsLREEs/HREEs(La/Yb)SN(La/Yb)CNδEuSNδEuCNδCeSNδCeCNEuSNEuCNCeSNCeCNYSGXG-10．520．5151．956．420．886．311．370．880．850．810．447．090．2923．75YSGXG-20．540．5466．356．960．986．991．150．740．850．810．467．40．3831．04YSGXG-30．630．6284．386．790．856．091．040．670．920．890．548．710．4940．65YSGXG-40．590．5852．927．850．8461．020．650．880．830．223．610．3226．51平均值0．570．56--0．89---------YSG-10．530．5243．046．610．715．111．050．660．880．850．264．140．2520．65YSG-20．580．5733．128．150．835．971．120．710．880．830．152．370．2116．96YSG-30．660．6581．237．920．926．570．980．620．910．880．436．940．5040．84YSG-40．610．6139．5410．91．5511．11．110．70．950．910．7612．180．9174．88YSG-50．630．61176．8210．471．4310．251．080．680．960．930．9615．391．1595．03YSG-60．670．66214．0811．141．4510．421．110．70．980．951．1718．751．41116．31YSG-70．720．71144．3110．821．510．771．110．70．960．920．812．910．9477．49平均值0．610．60--1．20---------洋中脊0．12±---3～4---------遠洋盆地0．32±---1～2．5---------大陸邊緣0．60±---0．5～1．5---------

圖 4 玉石溝(西溝)奧陶紀硅質(zhì)巖形成環(huán)境判別圖Fig.4 Discrimination diagrams for Ordovician cherts from the Western Yushigou

研究11件樣品在Fe2O3/TiO2- Al2O3/(Al2O3+ Fe2O3)圖解中的投點情況可發(fā)現(xiàn)，玉石溝(西溝)樣品YSGXG-3不在大陸邊緣圖解范圍內(nèi)，而落在其附近，其他3件樣品均落在大陸邊緣圖解范圍內(nèi)(圖4c)；玉石溝7件樣品，樣品YSG-2投點落入大陸邊緣范圍內(nèi)，樣品YSG-1、YSG-4和YSG-5投點在大陸邊緣附近，其他3件投點落入遠離大陸邊緣范圍內(nèi)(圖5c)。這兩幅投點圖圖解表明該區(qū)硅質(zhì)巖主要形成于大陸邊緣盆地的構(gòu)造背景，部分樣品接近于遠洋盆地的背景。

在(La/Ce)SN- Al2O3/(Al2O3+ Fe2O3)圖解中，玉石溝(西溝)樣品YSGXG-4投點落在大陸邊緣和深海盆地的交界處，其他3件樣品投點落入大陸邊緣附近(圖4d)；玉石溝樣品YSG-1、YSG-2、YSG-3和YSG-7投點落在遠離大陸邊緣，靠近深海盆地，樣品YSG-4、YSG-5和YSG-6投點落在大陸邊緣附近(圖5d)。這兩幅投點圖圖解表明該區(qū)硅質(zhì)巖主要形成于大陸邊緣盆地的構(gòu)造背景，部分樣品接近于遠洋盆地的構(gòu)造背景。

圖 5 玉石溝奧陶紀硅質(zhì)巖形成環(huán)境判別圖Fig.5 Discrimination diagrams for Ordovician cherts from Yushigou

分析所采11件硅質(zhì)巖樣品的微量元素數(shù)據(jù)：玉石溝(西溝)4件樣品，Cr、Zr含量較高，平均值分別達70.53 μg/g和70.70 μg/g，而Rb平均值僅為34.28 μg/g；玉石溝7件樣品，Cr、Zr含量平均值分別為85.37 μg/g和116.60 μg/g，Rb平均值為58.54 μg/g(表2)。結(jié)合主量元素分析結(jié)果，Cr、Zr主要為陸源輸入，而Rb主要受熱液活動影響。研究區(qū)硅質(zhì)巖形成主要受陸源物質(zhì)影響，為大陸邊緣構(gòu)造背景。

參考碎屑巖沉積物微量元素判別圖解La-Th-Sc圖解和Th-Sc-Zr/10圖解[11]。在La-Th-Sc判別圖解中，玉石溝(西溝)4件樣品，樣品YSGXG-3投點落入大陸島弧邊緣和大洋島弧邊緣交界處，更接近于大洋島弧邊緣，其余3件樣品投點均落入大陸島弧區(qū)域(圖4e)；玉石溝7件樣品，其中樣品YSG-1投點落入大洋島弧邊緣，其余6件樣品投點全部落入大陸島弧范圍內(nèi)(圖5e)。這兩幅投點判別圖解表明該區(qū)硅質(zhì)巖主要形成于大陸邊緣的構(gòu)造背景，部分樣品接近于遠洋盆地的背景。

在Th-Sc-Zr/10判別圖解中，玉石溝(西溝)4件樣品，除樣品YSGXG-1投點落入大洋島弧區(qū)域，樣品YSGXG-2投點落入大洋島弧和大陸島弧的交界處，其余2件樣品投點都在大陸島弧區(qū)域內(nèi)(圖4f)；玉石溝7件樣品投點偏差較大，樣品YSG-1、YSG-3、YSG-6不在判別圖解有效范圍內(nèi)，樣品YSG-2投點落入大陸島弧區(qū)域，其余3件樣品投點落入活動大陸邊緣范圍內(nèi)(圖5f)。這兩幅投點判別圖解表明除了部分樣品投點接近深海盆地構(gòu)造背景之外，其他樣品成因為大陸邊緣的構(gòu)造背景。

研究區(qū)所采11件硅質(zhì)巖稀土元素總量(∑REEs)除個別幾件變化較大，其他幾件差異不是很大。玉石溝(西溝)4件硅質(zhì)巖樣品稀土元素總量(∑REEs)最小為51.59 μg/g(YSGXG-1)，最大為84.38 μg/g(YSGXG-3)；玉石溝7件樣品的∑REEs有明顯差異，4件樣品的∑REEs>100 μg/g，最大為214.08 μg/g(YSG-6)，2件樣品小于50 μg/g(表3)。數(shù)據(jù)表明玉石溝(西溝)硅質(zhì)巖成因為典型大陸邊緣的構(gòu)造背景，玉石溝硅質(zhì)巖成因推測應(yīng)為介于大陸邊緣和大洋盆地的構(gòu)造背景。

研究區(qū)所采奧陶紀陰溝群硅質(zhì)巖(La/Yb)SN值所反映的輕重稀土分異差別不大。玉石溝(西溝)4件硅質(zhì)巖樣品(La/Yb)SN值介于0.84～0.98，平均為0.89；玉石溝7件樣品(La/Yb)SN值平均為1.2(表3)。(La/Yb)SN值反映北祁連玉石溝地區(qū)奧陶紀陰溝群硅質(zhì)巖主要受程度不同的陸源影響的大陸邊緣構(gòu)造背景，部分樣品構(gòu)造成因介于大陸邊緣和大洋盆地之間。

玉石溝(西溝)4件奧陶紀硅質(zhì)巖樣品的δCeSN值為0.85～0.92，平均值為0.88，δEuSN值為1.02～1.37，平均值為1.15；δCeCN值介于0.81～0.89，平均值為0.83，δEuCN值為0.65～0.88，平均值為0.74(表3)。球粒隕石標(biāo)準化稀土元素配分曲線表現(xiàn)為明顯右傾的LREEs相對富集配分模式(圖6a)，呈現(xiàn)出弱的Ce負異常和明顯的Eu負異常。

玉石溝7件奧陶紀硅質(zhì)巖樣品δCeSN值為0.88～0.98，平均值為0.93，δEuSN值為0.98～1.12，平均值為1.08；δCeCN值介于0.83～0.95，平均值為0.90，δEuCN值為0.62～0.71，平均值為0.68(表3)。球粒隕石標(biāo)準化稀土元素配分曲線表現(xiàn)為明顯右傾的LREEs相對富集配分模式(圖6b)，無明顯的Ce異常，表現(xiàn)出明顯的Eu負異常。

圖 6 玉石溝地區(qū)奧陶紀硅質(zhì)巖形成環(huán)境判別圖Fig.6 Chondrite-normalized REEs plots for Ordovician cherts from Yushigoua—玉石溝(西溝)硅質(zhì)巖球粒隕石標(biāo)準化稀土元素配分曲線；b—玉石溝硅質(zhì)巖球粒隕石標(biāo)準化稀土元素配分曲線。

綜合稀土元素Ce、Eu的異常情況和球粒隕石標(biāo)準化的稀土元素配分曲線所反映的現(xiàn)象，北祁連玉石溝地區(qū)早奧陶世陰溝群硅質(zhì)巖形成主要為遠離陸源的大陸邊緣的構(gòu)造背景。

4 區(qū)域構(gòu)造意義討論

硅質(zhì)巖巖石地球化學(xué)特征研究由來已久，早在上世紀80年代初，Sugisaki等[12]認為MnO含量可以反映硅質(zhì)巖所受熱液活動影響程度的大小，TiO2含量則反映混入碎屑物質(zhì)成分的多少，因此MnO/TiO2比值可以用來反映硅質(zhì)巖巖石形成環(huán)境：形成于大陸邊緣的硅質(zhì)巖MnO/TiO2比值為<0.1；形成于邊緣海硅質(zhì)巖巖石的MnO/TiO2比值為0.3～0.5；形成于深海盆地硅質(zhì)巖巖石的MnO/TiO2比值為0.5～3.5。到了上世紀90年代，Murrary等[13-14]、Girty等[15]提出硅質(zhì)巖中的TiO2、Fe2O3、Th、Sc和稀土元素含量的變化不受成巖作用、接觸變質(zhì)作用和區(qū)域變質(zhì)作用的影響。通過這些元素含量變化特征分析，可以進行硅質(zhì)巖物源和形成環(huán)境分析：Al2O3、TiO2一般在陸緣或者島弧源區(qū)沉積物中含量較高，是源區(qū)碎屑物質(zhì)成分的判別標(biāo)志；Fe2O3在金屬礦物、近洋中脊附近沉積物中含量較高，反映了大洋擴張中脊的熱液活動。Murrary[16]于1994年研究認為，硅質(zhì)巖中La和Ce北美頁巖標(biāo)準化比值(La/Ce)SN和Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)不受成巖作用的影響，因此上述兩種比值可以客觀地反映硅質(zhì)巖巖石形成環(huán)境：形成洋中脊、深海盆地和陸緣環(huán)境硅質(zhì)巖巖石(La/Ce)SN比值分別為3～4、1～2.5和0.5～1.5；Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值分別為0.05～0.4、0.4～0.7、0.55～0.9。Girty等[15]在1996年提出相似理論，認為海水中的稀土元素一般溶解于粉沙或者黏土物質(zhì)中，因此可以根據(jù)細粒沉積物中的稀土元素特征來判別其形成于陸緣、深海盆地還是洋中脊周圍，并且提出一套標(biāo)準：通常情況下，大陸邊緣弧相關(guān)的沉積物(La/Ce)SN<1，大洋深海沉積物(La/Ce)SN介于2.0～3.0，靠近洋中脊的沉積物(La/Ce)SN>3.5。

北祁連奧陶紀硅質(zhì)巖同時也吸引了國內(nèi)許多地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注，對其巖石地球化學(xué)特征研究也早已開展。早在1994年馮益民等[17]得出結(jié)論：形成于大洋中脊、近弧環(huán)境和深海盆地的硅質(zhì)巖巖石化學(xué)成分存在明顯差異，硅質(zhì)巖巖石化學(xué)成分存在明顯的指相意義。2001年錢青等[18]對北祁連老虎山地區(qū)硅質(zhì)巖巖石地球化學(xué)特征進行研究，認為該地區(qū)硅質(zhì)巖形成于弧后盆地中靠近陸緣的環(huán)境。2003年徐學(xué)義等[19]通過對北祁連不同地質(zhì)環(huán)境與火山巖相伴生硅質(zhì)巖稀土元素特征的分析，證明產(chǎn)于不同地質(zhì)環(huán)境硅質(zhì)巖巖石稀土元素數(shù)值，特別是∑REEs、δCe(Ce/Ce*)、(La/Yb)SN具有特定的規(guī)律性變化，可以利用硅質(zhì)巖稀土元素的巖石地球化學(xué)特征判定古老造山帶構(gòu)造環(huán)境。2006年杜遠生等[20-21]在北祁連肅南一帶、永登石灰溝地區(qū)采集硅質(zhì)巖樣品，并對其巖石地球化學(xué)特征進行了詳細研究，認為該地區(qū)硅質(zhì)巖形成于大陸邊緣盆地的構(gòu)造背景，但硅質(zhì)巖稀土元素特征反映其受陸源影響不明顯，應(yīng)為遠離陸源的深水盆地沉積，推測北祁連奧陶紀處于多島洋的構(gòu)造背景，北祁連奧陶紀存在寬闊、多島的古洋盆。2007年朱杰等[22]在北祁連造山帶老虎山地區(qū)取得奧陶系硅質(zhì)巖樣品，通過對其地球化學(xué)研究表明老虎山地區(qū)在早奧陶世為相對穩(wěn)定的被動大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境；中、晚奧陶世柴達木板塊向華北板塊俯沖，在弧后產(chǎn)生離散型活動大陸邊緣，形成弧后盆地。同年杜遠生等[10]總結(jié)了前人在北祁連造山帶各地區(qū)所采硅質(zhì)巖樣品的地球化學(xué)特征，認為北祁連寒武紀-奧陶紀與裂谷、洋殼、島弧、弧后盆地火山巖共生的硅質(zhì)巖巖石構(gòu)造背景不是典型的遠洋盆地和洋中脊，而是部分靠近、部分遠離陸源的大陸邊緣深水盆地的多島洋背景。北祁連及相鄰的柴達木微板塊周緣地區(qū)存在多條早古生代的蛇綠巖帶說明該地區(qū)處于原特提斯洋東側(cè)的多島洋背景。而在2008年閆臻等[23]也在北祁連石灰溝地區(qū)采集了奧陶紀硅質(zhì)巖樣品，其地球化學(xué)特征研究表明源區(qū)為其形成提供了豐富的碎屑物質(zhì)來源，從而表現(xiàn)為輕稀土LREEs富集，Eu*CN負異常特征，得出石灰溝地區(qū)硅質(zhì)巖形成于陸緣環(huán)境，并非深海或者洋中脊環(huán)境的結(jié)論。

本文通過玉石溝附近硅質(zhì)巖巖石地球化學(xué)特征分析得到的結(jié)果與上述觀點不完全相同。北祁連下奧陶統(tǒng)陰溝群火山巖以溢流相為主，火山噴發(fā)經(jīng)歷產(chǎn)生的正常沉積物在沉積-強烈噴發(fā)-寧靜噴溢-正常沉積物的過程中形成，以塊狀和枕狀熔巖為主?；鹕絿姲l(fā)由強到弱，火山沉積物由多到少，上部正常沉積的碳酸鹽巖、碎屑巖增多，屬于間歇性噴發(fā)。夏林圻等[24]在玉石溝做的蛇綠巖研究分析認為玉石溝蛇綠巖帶組成的深層俯沖雜巖代表奧陶紀大洋-海溝俯沖的雜巖組合。本文所采集樣品玉石溝(西溝)4件樣品Al/(Al+Fe+Mn)平均比值為0.56，Al/(Al+Fe)平均比值為0.57，(La/Yb)SN平均值為0.89，δCeSN平均值為0.88，δEuSN平均值為1.15(表3)，球粒隕石標(biāo)準化稀土元素配分曲線表現(xiàn)為明顯右傾的LREEs相對富集配分模式(圖5a)；玉石溝7件樣品的Al/(Al+Fe+Mn)平均比值為0.60(剔除受熱液影響的樣品YSG-7)，Al/(Al+Fe)平均比值為0.61，(La/Yb)SN平均值為1.2，δCeSN平均值為0.93，δEuSN平均值為1.08(表3)，球粒隕石標(biāo)準化稀土元素配分曲線表現(xiàn)為明顯右傾的LREEs相對富集配分模式(圖5b)。這些比值特征反映與玉石溝俯沖雜巖共生的硅質(zhì)巖成因既不是典型的大洋盆地，也不是洋中脊構(gòu)造背景，而是介于大陸邊緣和遠洋盆地的構(gòu)造背景；稀土元素配分曲線特征顯示玉石溝地區(qū)為不是開放洋盆的明顯HREEs富集的配分模式，而是呈現(xiàn)明顯右傾的LREEs富集配分模式的大陸邊緣構(gòu)造背景。綜上所述，結(jié)合各類特征比值數(shù)據(jù)，本文研究區(qū)域玉石溝附近的硅質(zhì)巖的構(gòu)造背景是部分靠近、部分遠離陸源的大陸邊緣或者其周圍的深海盆地，極有可能為多島洋的構(gòu)造背景。

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The Characteristics and Tectonic Significance of Ordovician Siliceous Rocks in the Yushigou Area, North Qilian

LUJing-yun1,2,WANGZhi-li1,DULi-ke1,ZHANGHong-yuan2,XUWei-jun1,WANGYuan-qun1

(1.Zhejiang Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Ningbo 315012, China; 2.School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China)

The Yushigou area in North Qilian, which is a research hotspot of thr paleo-oceanic basin, is located at the tectonic zone between the Alashane block and the Qaidam block at the north margin of the Qinghai-Tibet Plateau. The tectonic setting and the tectonic evolution of early Caledon at North Qilian is controversial, between rifted basin and oceanic basin. Some scholars believe that the north Qilian formed the matured ocean and the trench-arc-basin system in the early Ordovician period, while others insist that it just continued its rift valley evolution. In this study, the Axiosmax X-ray Fluorescence Spectrometer was used to measure the content of major elements and the X-Series 2 Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry to measure the content of the trace elements and REE of the siliceous rocks collected from North Qilian. The results show that the mean ratio of Al/(Al+Fe+Mn) is 0.56 and 0.60, Al/(Al+Fe) is 0.57 and 0.61, (La/Yb)SNis 0.89 and 1.2,δCeSNis 0.88 and 0.93 andδEuSNis 1.15 and 1.08, for samples collected from two sites at Yushigou, respectively. Chondritic Standardized REEs distribution plot is a LREEs enrichment pattern which shows an outstanding rightward decreasing tendency. This evidence indicates that the tectonic settings of the siliceous rocks associated with subduction complex in Yushigou have a tectonic background of archipelagic ocean, of which some parts are close or far from the continental margin or the surrounding sea basin.

North Qilian; Yingou Group; siliceous rocks; tectonic background; geochemistry

2014-03-03；

2014-03-26; 接受日期： 2014-04-08

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金資助(53200959380)；中國地質(zhì)調(diào)查局柴達木周緣及鄰區(qū)成礦帶地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評價項目(1212011121188)

陸靜云，助理工程師，碩士研究生，主要從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)勘查。
E-mail： 13466799422@163.com。

0254-5357(2014)05-0747-11

P585

A