青海冷湖鹽場北山黑云母二長花崗巖年代學(xué)、地球化學(xué)及其地質(zhì)意義

董增產(chǎn),楊 成,辜平陽,王 紅,查顯鋒,陳銳明,張海迪

(1.西安地質(zhì)調(diào)查中心(西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所)巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710054;2.青海煤炭地質(zhì)勘查院,青海 西寧 810000;3.河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054000)

柴北緣古生代巖漿巖分布廣泛,斷續(xù)出露于塞什騰山、大柴旦、綠梁山以及錫鐵山等地。其中,早古生代巖漿巖最為發(fā)育。研究表明大體可分為三階段,且對(duì)應(yīng)于三種類型:第一階段為俯沖型(晚寒武世-早中奧陶世),形成了灘間山弧火山巖(496±6 Ma,袁桂邦等,2002)、祁連南緣嗷嘮山花崗巖(473±15 Ma,吳才來等,2001a)以及柴北緣西端大柴旦地區(qū)賽什騰巖體(465.4 Ma)、團(tuán)魚山巖體(469.7 Ma),具島弧或活動(dòng)陸緣花崗巖屬性(吳才來等,2008;Wu et al.,2009);第二階段為碰撞型(晚奧陶世),如柴達(dá)木山花崗巖(446±4 Ma,吳才來等,2001c);第三階段為碰撞后拉張型(晚志留世-早泥盆世),如塔楞河環(huán)斑花崗巖(440±14 Ma,盧欣祥等,2007)、錫鐵山中部花崗巖(428±1 Ma,孟繁聰?shù)?2005)、綠梁山西側(cè)志留紀(jì)花崗巖(Song et al.,2004)以及野馬灘花崗巖(397±4 Ma,吳才來等,2004)。由此可見,柴北緣早古生代巖漿巖可能保存了一個(gè)較為完整的巖漿構(gòu)造旋回記錄。然而,較之早古生代,柴北緣晚古生代巖漿巖分布面積相對(duì)較小,且較為零散。目前,地表出露主要為晚泥盆世和二疊紀(jì)花崗巖。其中,晚泥盆世巖體被認(rèn)為是造山后隆起階段的產(chǎn)物(吳才來等,2007),如嗷嘮河石英閃長巖(372 Ma,吳才來等,2008)、巴嘎柴達(dá)木湖巖體(374±4 Ma)和大頭羊溝巖體(374±4 Ma)。另外,柴北緣地區(qū)缺失早、中泥盆世沉積記錄的事實(shí)表明,區(qū)內(nèi)在該時(shí)期已經(jīng)處于隆升狀態(tài)(郝國杰等,2004;辛后田等,2006)。之后,由于受到柴達(dá)木地塊以南古特提斯洋擴(kuò)張影響,全區(qū)轉(zhuǎn)為擠壓的構(gòu)造背景,出現(xiàn)了260～270 Ma早-中二疊世花崗閃長巖(郝國杰等,2004;吳才來等,2001b,2008)。

近年來,筆者通過野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在柴北緣西端發(fā)育大量二疊紀(jì)侵入巖,包括基性和中酸性巖體。其中,中酸性巖體分布面積相對(duì)較廣,主要表現(xiàn)為石英閃長巖-花崗巖閃長巖-英云閃長巖-黑云母二長花崗巖-正長花崗巖等巖石組合。本文選擇黑云母二長花崗巖為研究對(duì)象,試圖通過分析其年代學(xué)、巖石地球化學(xué)等特征,確定巖體形成時(shí)代,及巖體成因類型,討論巖體形成的構(gòu)造背景,為進(jìn)一步研究柴北緣晚古生代地質(zhì)構(gòu)造演化提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于青藏高原北部邊界,地處阿爾金造山帶、柴達(dá)木地塊,祁連地塊等構(gòu)造單元銜接部位(圖1),阿爾金左行走滑斷裂橫貫其中,地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。該區(qū)地層僅出露古元古代達(dá)肯大坂巖群,為一套片巖、片麻巖組合。在片麻巖中發(fā)育大量的花崗巖脈和長英質(zhì)脈巖。經(jīng)野外地質(zhì)調(diào)查,脈體為后期巖漿侵入產(chǎn)物或變質(zhì)分異脈。本文研究的黑云母二長花崗巖局部以脈體的形式沿片理或構(gòu)造面理灌入片麻巖之中,與達(dá)肯大坂巖群為明顯的侵入接觸關(guān)系。除了黑云母二長花崗巖外,鹽場北山還發(fā)育不同時(shí)期的志留紀(jì)石英閃長巖、早二疊世花崗閃長巖,少量閃長巖及基性-超基性巖等。其中,黑云母二長花崗巖是本次從石英閃長巖中解體出來的侵入巖,與石英閃長巖、花崗閃長巖均為侵入接觸關(guān)系;而輝長巖位于該巖體東西兩側(cè),露頭可見黑云母二長花崗巖呈脈狀侵位于輝長巖中,兩者侵入接觸關(guān)系明顯。

圖1 青海冷湖鹽場北山地區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological sketch map of the Yanchangbeishan area in Lenghu,Qinghai

2 巖石學(xué)特征

黑云母二長花崗巖樣品采集于冷湖鎮(zhèn)北西約80 km 的鹽場北山地區(qū)(圖1),地理坐標(biāo)為 E90°53′12″;N39°06′04″。巖石風(fēng)化面呈灰褐色,新鮮面呈灰白色,半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物組成為鉀長石(34%)、斜長石(27%)、石英(26%)、黑云母(10%)、石榴子石(3%)和少量副礦物(圖2)。斜長石粒徑介于 0.3～2 mm,半自形板狀或他形粒狀,聚片雙晶發(fā)育,具輕微綠泥石和絹云母化。鉀長石多為微斜長石,可見格子雙晶,少量為條紋長石,晶體形狀呈不規(guī)則粒狀,粒徑大小介于 0.5～3.2 mm,局部見微斜長石交代斜長石現(xiàn)象。黑云母呈片狀或集合體,少數(shù)晶體被綠泥石交代。石榴子石呈粒狀,自形程度較高,無交代蝕變現(xiàn)象,粒徑介于0.1～0.5 mm。

3 分析測試方法

圖2 黑云母二長花崗巖巖石學(xué)特征Fig.2 Petrologic features of the biotite adamellite

對(duì)采集的6件黑云母二長花崗巖樣品利用X射線熒光法(XRF)進(jìn)行主量元素測試分析,用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ⅠCP-MS)法進(jìn)行微量及稀土元素測試分析。測試工作在西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)室完成。首先將挑選鋯石的樣品在實(shí)驗(yàn)室粉碎至80～100目,經(jīng)常規(guī)浮選和磁選方法分選后,在雙目鏡下先根據(jù)鋯石的顏色、自形程度、形態(tài)等特征初步分類,挑選出具有代表性的鋯石作為測定對(duì)象。將分選出的鋯石分組置于 DEVCON環(huán)氧樹脂中,待固結(jié)后將其拋磨至粒徑的大約二分之一,使鋯石內(nèi)部充分暴露,然后進(jìn)行鋯石顯微(反射光和透射光)照相、陰極發(fā)光(CL)顯微圖像研究及鋯石微區(qū) U-Pb同位素年齡測定。鋯石CL圖像、U-Pb測年工作分別在西北大學(xué)掃描電鏡實(shí)驗(yàn)室和西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ⅠCP-MS)上完成。詳細(xì)分析步驟和數(shù)據(jù)處理方法參考有關(guān)文獻(xiàn)(柳小明等,2002;Gao et al.,2002;袁洪林等,2003)。

4 地球化學(xué)

4.1 主量元素特征

巖石主量元素(表1)SiO2含量變化于 73.92%～75.98%,平均74.85%;Al2O3變化于13.49%～14.57%,Na2O 含量為 3.53%～4.31%,K2O=3.71%～4.78%,Na2O+K2O=7.87%～8.52%,平均為8.30%。在侵入巖TAS巖石分類圖上樣品落入亞堿性系列花崗巖區(qū)(圖3);里特曼指數(shù)σ=1.91～2.32,屬于鈣堿性巖系。鋁飽和指數(shù)A/CNK介于1.03～1.11,平均為1.05,具強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖特征(圖4a);剛玉標(biāo)準(zhǔn)分子含量介于0.3%～1.4%,平均為1%。巖體總體高硅、高鉀、高鋁,富堿特征,所有樣品均屬鉀玄巖系列(圖4b)。

圖3 鹽場北山黑云二長花崗巖TAS巖石分類圖解(底圖據(jù)Cox et al.,1979;Wilson,1989)Fig.3 TAS diagram for the Yanchangbeishan biotite adamellite

表1 鹽場北山黑云母二長花崗巖主量元素(%)和微量元素(×10-6)豐度Table1 Major (%)and trace element (×10-6)contents of the Yanchangbeishan biotite adamellite

4.2 微量元素特征

分析結(jié)果顯示(表2)鹽場北山花崗巖體稀土總量較低(∑REE)=80.99×10-6～35.86×10-6,輕重稀土分餾變化范圍較大(LREE/HREE=3.1～9.2,(La/Yb)N=10.83～46.35);輕稀土分餾相比重稀土更明顯((La/Sm)N=4.23～5.87,(Gd/Yb)N=1.2～5.1);銪異常不明顯(δEu=0.79～1.10),表明巖漿分離結(jié)晶作用較弱,在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分圖上,呈弱負(fù)銪異常的右傾型(圖5a)。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖5b)顯示樣品富集大離子親石元素(Rb、Th、U)、虧損高場強(qiáng)元素 Nb;除了一個(gè)樣品虧損 Ta外,其他樣品均富集 Ta、Zr、Hf。另外,樣品明顯虧損相容元素 Sr、弱不相容元素 Ti、P及強(qiáng)不相容元素Ba。

圖4 鹽場北山黑云二長花崗巖A/CNK-A/NK圖解(a)及Na2O-K2O圖解(b)Fig.4 A/CNK vs A/NK (a),and Na2O vs K2O (b)diagrams for the biotite adamellite in the Yanchangbeishan area

表2 鹽場北山黑云二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù)(樣品D1037)Table2 LA-ICP-MS U-Pb results for zircons from the Yanchangbeishan biotite adamellite

圖5 鹽場北山巖體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值引自Boynton et al.,1984;原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值引自McDonough &Sun,1995)Fig.5 Chondrite normalized REE patterns (a)and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b)for the Yanchangbeishan biotite adamellite

5 年代學(xué)分析

5.1 鋯石特征

根據(jù)鋯石反射光可將其分為兩類,第一類為渾圓狀或短柱狀,粒徑介于30～70 μm,CL圖像呈灰-深灰色,發(fā)育核邊結(jié)構(gòu),邊部較窄,可能為后期增生所致(如鋯石1、2、3、9、19),核部可見巖漿震蕩環(huán)帶(如鋯石9),具繼承性鋯石特征。第二類呈長柱狀,CL圖像顯示其整體呈深灰色,自形程度高,粒徑約 130～250 μm,長寬比介于 5∶1～8∶1,鋯石不發(fā)育震蕩環(huán)帶,且具弱分帶或無分帶特征(如 4、6、7、8、10、12、13、14 號(hào)等鋯石)。

5.2 分析結(jié)果

根據(jù)前述鋯石測年方法,對(duì)30粒鋯石進(jìn)行了測試分析,獲得總測點(diǎn)數(shù)31個(gè),去除其中206Pb/238U年齡諧和大于10%的年齡外,獲得有效年齡數(shù)據(jù)20個(gè),206Pb/238U年齡變化于275～242 Ma。在諧和曲線上形成了兩個(gè)較大的年齡集中區(qū)(圖6),加權(quán)平均年齡分別為 272±5 Ma(n=5,MSWD=1.4)和 254±4 Ma(n=15,MSWD=4.5),結(jié)合測年鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征,年齡為270 Ma左右的鋯石為第一類(如鋯石1、2、3、9、19),而 254 Ma左右年齡數(shù)據(jù)來自第二類(如鋯石4、6、7、10、12、13、14等)。兩類鋯石 Th/U=0.1～0.4,均為巖漿鋯石年齡。然而,由于一類鋯石具有明顯的增生邊,可能為后期熱事件改造所致,推測其來自于區(qū)內(nèi)較早形成的花崗閃長巖體(待刊),具有捕虜鋯石特征。據(jù)此,筆者認(rèn)為254±4 Ma的年齡應(yīng)為巖體的形成時(shí)代。

圖6 鹽場北山黑云二長花崗巖測年鋯石CL圖像及U-Pb年齡諧和圖Fig.6 Cathodeluminescence images and U-Pb concordia diagram for zircons from the Yanchangbeishan biotite adamellite

6 討 論

6.1 巖體成因類型分析

花崗巖成因類型通常包括 Ⅰ、S、A、M 型,前人在研究澳大利亞東部拉克蘭褶皺帶中古生代花崗巖時(shí),根據(jù)花崗巖成巖物質(zhì)來源將花崗巖劃分為 Ⅰ型和S型(Chappell and White,1974,1992)。S型花崗巖主要源自沉積巖,是上地殼物質(zhì)直接熔融的產(chǎn)物;Ⅰ型花崗巖源巖多為火成巖,主要來自下地殼物質(zhì)的部分熔融;A型花崗巖物源具有多樣性(吳鎖平等,2007;Frost and Frost,1997;王德滋和周新民,2002);M 型花崗巖則為幔源,如洋殼型蛇綠巖套中的斜長花崗巖和洋島玄武巖中的花崗巖。眾所周知,A型花崗巖首次提出就被賦予無水的、非造山環(huán)境的屬性(Loiselle and Wones,1979),而且可通過Ga/Al比值進(jìn)行判別(Collins et al.,1982),一般 A型花崗巖10000×Ga/Al＞2.6(Collins et al.,1982;Whalen et al.,1987),而且在(Yb+Nb)-Rb判別圖上多位于板內(nèi)花崗巖區(qū)域(圖7a)。另外,Whalen et al.(1987)在總結(jié)了A花崗巖特征后,提出了一系列A型花崗巖判別圖解。鹽場北山黑云母二長花崗巖 10000×Ga/Al介于1.84～1.95,明顯低于2.6,所有樣品在Whalen et al.(1987)給出的A型花崗巖判別圖上,均落在Ⅰ、S型區(qū)域(圖8),而且在(Yb+Nb)-Rb和Y-Nb判別圖上落在火山弧花崗巖區(qū)(圖7),表明巖體不屬于A型花崗巖。然而,Ⅰ型和 S型兩類花崗巖不僅巖石化學(xué)存在很大差異,而且形成的源區(qū)、深度和組成均不同。如 S型花崗巖不含角閃石,富含黑云母及堇青石、矽線石、紅柱石和石榴子石等富鋁礦物(Sylvester,1998),鋁飽和指數(shù)大于1.1,是強(qiáng)過鋁質(zhì)的,剛玉標(biāo)準(zhǔn)分子一般大于 1%,而 Ⅰ型花崗巖是弱過鋁質(zhì)的,一般含有角閃石和磁鐵礦等副礦物。

圖7 花崗巖(Y+Nb)-Rb (a)和Y-Nb (b)構(gòu)造環(huán)境判別圖(底圖據(jù)Pearce et al.,1984)Fig.7 Y+Nb vs Rb (a),and Y vs Nb (b)tectonic discrimination diagrams of granite

圖8 黑云二長花崗巖成因分類圖(底圖據(jù)Whalen et al.,1987)Fig.8 Discrimination diagrams for the biotite adamellite

巖相學(xué)表明,鹽場北山黑云母二長花崗巖富含黑云母和富鋁礦物石榴子石,而且不含角閃石。鏡下特征表明石榴子石基本無蝕變和交代現(xiàn)象,推測為巖漿演化過程中原生礦物。鋁飽和指數(shù)A/CNK介于 1.03～1.11,為強(qiáng)過鋁質(zhì),剛玉標(biāo)準(zhǔn)分子平均約為1%,具有 S型花崗巖特征。羅萬林和胡正言(1983)通過對(duì)滇西112個(gè)巖體的519件樣品進(jìn)行了巖石化學(xué)資料分析和巖石成因類型劃分,統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明:S型花崗巖 SiO2含量介于 65%～77%,平均為 72.2%,K2O/Na2O＞1.2～1.3;Ⅰ型花崗巖 SiO2含量變化于56%～69%,平均為 63.0% ,K2O/Na2O＜1.2～1.3,認(rèn)為S型花崗巖較 Ⅰ型花崗巖具有高的 SiO2含量和K2O/Na2O比值。本次研究的巖體 SiO2含量平均為74.8%,K2O/Na2O比值平均為1.2,與滇西S型花崗巖巖石化學(xué)成分較為一致。另外,李獻(xiàn)華等(2007)認(rèn)為,可根據(jù)SiO2-P2O5相關(guān)性來區(qū)分Ⅰ型和S型花崗巖。Ⅰ型花崗巖的SiO2-P2O5呈負(fù)相關(guān)性,S型花崗巖的P2O5隨SiO2的增加無明顯降低趨勢。本文巖體 SiO2含量變化于 73.92%～75.98%,P2O5含量介于0.06%～0.07%,兩者呈正相關(guān)性(圖略),與Ⅰ型花崗巖不同。除此之外,利用Rb與Th、Y的相關(guān)性,亦可區(qū)分巖體類型,如分異的 S型花崗巖 Th、Y含量低,且與Rb呈負(fù)相關(guān)性;分異的Ⅰ型花崗巖Th、Y含量高,與Rb呈正相關(guān)性(李獻(xiàn)華等,2007)。樣品地球化學(xué)分析表明Th、Y含量隨Rb含量增加而減少(圖略),呈負(fù)相關(guān)性。一般認(rèn)為S型花崗巖的物源來自下地殼物質(zhì)的直接熔融,源巖多為沉積巖。在Rb/Sr-Rb/Ba源巖判別圖上(圖9),樣品落在砂頁巖源區(qū),可能與其圍巖達(dá)肯大坂巖群黑云斜長片麻巖、黑云角閃斜長片麻巖等有關(guān)。綜上所述,鹽場北山黑云母二長花崗巖應(yīng)為S型花崗巖。

6.2 源區(qū)判別

圖9 Rb/Sr-Rb/Ba關(guān)系圖(據(jù) Sylvester,1998)Fig.9 Rb/Sr vs Rb/Ba diagram

眾多資料表明,中酸性巖漿巖的Sr和Y元素含量及其比值可能與花崗巖源區(qū)的殘留相組成有關(guān)(Defant and Drummond,1990;Defant et al.,2002;Kay and Kay,2002;張旗等,2005、2006)。然而,隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)Sr和Yb的含量相對(duì)Sr/Y(Sr/Yb)比值判別花崗巖源區(qū)更加重要(張旗等,2008)。Sr相對(duì)于 Rb具有更小的離子半徑而更加穩(wěn)定,Yb為高場強(qiáng)元素在各種地質(zhì)環(huán)境中均比較穩(wěn)定,花崗巖中能夠容納Yb或Y的礦物主要有角閃石、石榴子石及少量副礦物等(張旗等,2008),容納Sr的礦物主要為斜長石。黑云母二長花崗巖中貧 Yb(0.16×10-6～0.22×10-6,平均為 0.57×10-6)、Sr(41.8×10-6～90.0×10-6,平均為 70.62×10-6),源區(qū)殘留相可能為角閃石和石榴子石。Kay and Kay (2002)標(biāo)定 Sr=400×10-6和Yb=1.9×10-6作為高Sr和低Sr、高Yb和低Yb的界線,本次研究的巖體為低Sr和低Yb型花崗巖,在花崗巖 Yb-Sr分類圖上,落入喜馬拉雅型花崗巖區(qū)域(圖10),而且地球化學(xué)特征與冀北中生代低Sr低Yb型花崗巖較為一致(李承東等,2004)。另外,由于巖體較為新鮮,蝕變較弱,Sr的虧損可能與巖體自身斜長石的含量有關(guān)。巖體具有微弱的負(fù)Eu異常,說明殘留相中可能有富Ca的斜長石存在,致使熔融的巖漿貧Ca和Sr(Hollccher et al.,2002)。低Yb說明花崗巖熔融的源區(qū)有石榴子石存在,HREE和Y的含量低也表明源區(qū)有石榴子石存在(李承東等,2004)。綜上認(rèn)為,花崗巖的源區(qū)熔融后的殘留相由斜長石+石榴子石+角閃石組成。

6.3 構(gòu)造環(huán)境及地質(zhì)意義

圖10 花崗巖Yb-Sr分類圖(據(jù)張旗等,2008)Fig.10 Granite classification on the basis of Yb vs Sr contents

花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境是指形成時(shí)的地球動(dòng)力學(xué)背景,主要包括了洋脊環(huán)境、島弧環(huán)境,洋島環(huán)境和裂谷環(huán)境。也有人提出了碰撞前、同碰撞、后碰撞和陸內(nèi)四種構(gòu)造環(huán)境(張旗等,2008)。Simonen (1960)在研究瑞芬造山帶花崗巖時(shí),將造山過程從早期到晚期分為同造山、晚造山、后造山與非造山四個(gè)階段。Maniar and Piccoli (1989)認(rèn)為花崗巖類巖石形成的構(gòu)造環(huán)境總體可分為造山和非造山兩類。其中造山花崗巖類又細(xì)劃為島弧花崗巖類(ⅠAG)、大陸弧花崗巖類(CAG)、大陸碰撞花崗巖類(CCG)和后造山花崗巖類(POG);非造山花崗巖類可分為與裂谷有關(guān)的花崗巖類(RRG)、大陸的造陸抬升花崗巖類(CEUG)以及大洋斜長花崗(OP)巖類(Maniar and Piccoli,1989)。不同構(gòu)造環(huán)境的花崗巖巖石化學(xué)不同。CAG、 CCG、CAG 、POG和OP為鈣堿性,CEUG、 RRG為堿性,本文黑云母二長花崗巖里特曼指數(shù)平均為 2.17,為鈣堿性火成巖系列,鋁飽和指數(shù)平均為1.05,與RRG和CEUG具堿性和強(qiáng)過鋁質(zhì)(A/CNK＞1.15)的特性不同,結(jié)合巖體礦物組合特征堿性長石含量低而區(qū)別于大洋斜長花崗巖類(OP),在R1-R2圖解中(圖11),樣品投在同碰撞、造山晚期邊界區(qū),認(rèn)為巖體與造山作用關(guān)系密切。在Maniar and Piccoli (1989)構(gòu)造環(huán)境判別圖上(圖12a、b),樣品落入造山后花崗巖和弧型花崗巖混合區(qū),具有后造山和弧型花崗巖的共同特征;而圖12c和12d又將巖體明顯地劃歸于弧型花崗巖區(qū)。說明黑云母二長花崗巖可能產(chǎn)于與板塊俯沖作用有關(guān)的巖漿弧環(huán)境,與 (Y+Nb)-Rb和 Y-Nb構(gòu)造環(huán)境判別圖(圖7)給出的結(jié)果較為一致。晚泥盆世古特提斯洋的打開,柴北緣處于拉伸的構(gòu)造環(huán)境,至晚石炭世-早二疊世,古特斯洋關(guān)閉,進(jìn)而發(fā)生陸內(nèi)俯沖,引起柴北緣隆升(郝國杰等,2004;吳才來等,2008)。吳才來等(2001b)認(rèn)為柴北緣晚古生代的隆升與柴達(dá)木地塊向祁連地塊的俯沖碰撞有關(guān),且在柴北緣發(fā)育海西期巖漿巖,

圖11 R1-R2圖解(據(jù)Batchelor and Bowderr,1985)Fig.11 R1 vs R2 diagram

圖12 花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖(據(jù)Maniar and Piccoli,1989)Fig.12 Discriminant diagrams for tectonic setting of granites

如冷湖海西期花崗閃長巖和二長花崗巖就形成于活動(dòng)板塊或板塊碰撞前消減到碰撞后隆起階段,具有島弧花崗巖性質(zhì)(吳才來等,2001b)。也有學(xué)者認(rèn)為中石炭世-早二疊世巴顏喀拉洋的擴(kuò)張是導(dǎo)致柴北緣構(gòu)造應(yīng)力場由拉張轉(zhuǎn)為收縮的主要原因,進(jìn)而使柴達(dá)木地塊中-下地殼重熔侵位(辛后田等,2006)。研究區(qū)位于柴北緣西端,在晚二疊世,可能受到巴顏喀拉洋擴(kuò)張的遠(yuǎn)程效應(yīng)影響使柴達(dá)木地塊向祁連地塊俯沖碰撞,下插的俯沖板片流體交代地幔楔源區(qū)的部分熔融形成玄武質(zhì)巖漿,即產(chǎn)生研究區(qū)內(nèi)與黑云母二長花崗巖伴生的基性巖漿巖,如輝長巖等(董增產(chǎn)等,2014)。該基性巖漿上升底侵導(dǎo)致區(qū)域熱流值升高,為地殼巖石發(fā)生熔融提供熱源,

從而引發(fā)低熔點(diǎn)的源巖(如沉積巖)開始熔融,進(jìn)而形成花崗質(zhì)巖漿。至此認(rèn)為,柴北緣至晚二疊世處于俯沖消減機(jī)制下的構(gòu)造背景,具有活動(dòng)大陸邊緣性質(zhì)。

7 結(jié) 論

(1)青海冷湖鹽場北山黑云母二長花崗巖形成于254±4 Ma,為晚二疊世巖漿活動(dòng)產(chǎn)物。

(2)巖體高硅、富鉀,貧鎂、鈣,屬鈣堿性巖石系列;鋁飽和指數(shù) A/CNK 介于 1.03～1.11,A/NK=1.61～1.75,為強(qiáng)過鋁質(zhì) S型花崗巖,源巖為沉積巖;巖體Sr和Yb含量低,具低Sr低Yb喜馬拉雅型花崗巖特征。

(3)巖體形成于俯沖消減機(jī)制下的島弧構(gòu)造環(huán)境,是玄武質(zhì)巖漿底侵作用引發(fā)上覆地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物,揭示晚二疊世柴北緣具有活動(dòng)大陸邊緣性質(zhì)。

致謝:本文實(shí)驗(yàn)測試部分得到了西北大學(xué)張瑞英、張宇昆碩士的幫助,長安大學(xué)李永軍教授以及本單位校培喜教授級(jí)高工、陳奮寧工程師等在本文撰寫過程中給予了建議和幫助;兩位審稿人提出的大量中肯和建設(shè)性的修改意見,對(duì)本文的改進(jìn)和最終定稿起到了重要的作用,在此一并表示衷心感謝。

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