東昆侖祁漫塔格地區(qū)小尖山輝長巖地球化學特征、U-Pb年代學及其構造意義

奧　琮， 孫豐月 李碧樂 王　冠， 李　良 李世金， 趙俊偉

（1.吉林大學 地球科學學院， 吉林 長春 130061； 2.天津地質礦產(chǎn)研究所， 天津 300170； 3.四川鑫順礦業(yè)股份有限公司， 四川 成都 610041； 4.青海省地質調查局， 青海 西寧 810008； 5.青海省第五地質礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810008）

東昆侖祁漫塔格地區(qū)小尖山輝長巖地球化學特征、U-Pb年代學及其構造意義

奧琮1，2， 孫豐月1， 李碧樂1， 王冠3， 李良1， 李世金4， 趙俊偉5

（1.吉林大學 地球科學學院， 吉林 長春 130061； 2.天津地質礦產(chǎn)研究所， 天津 300170； 3.四川鑫順礦業(yè)股份有限公司， 四川 成都 610041； 4.青海省地質調查局， 青海 西寧 810008； 5.青海省第五地質礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810008）

東昆侖地區(qū)基性-超基性巖石的研究十分薄弱， 對東昆侖西段小尖山輝長巖體進行巖相學、年代學、地球化學和構造環(huán)境分析， 有助于豐富對東昆侖幔源巖漿活動及巖漿演化的整體認識。LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年代學指示該巖體侵位年齡為227.8±0.9 Ma。巖石具有較低的SiO2（43.72%～50.92%， 平均為47.07%）含量和較高的Mg#（60～75）值， 屬于鈣堿性系列巖石。微量和稀土元素分析結果顯示， 巖石具有較高的V（68.0×10-6～182×10-6）和Cr（60.0×10-6～430×10-6）含量， 較低的Sr（456×10-6～600×10-6， 平均526×10-6）含量和Rb/Sr比值（0.03～0.10， 平均值0.06）； 稀土總量低， 稀土配分曲線為輕稀土富集的右傾型， 具有弱正Eu異常（ΣREE=13.6×10-6～62.5×10-6， La/YbN=3.95～6.17， δEu=1.08～1.68）； 富集大離子親石元素（如Rb、Ba）和不相容元素（如Th、U）， 相對虧損高場強元素（如Nb、Ta）。地球化學特征顯示小尖山輝長巖巖漿源區(qū)應為俯沖板片脫水交代的巖石圈地幔。結合區(qū)域構造背景綜合分析， 認為小尖山輝長巖形成于造山后伸展的構造環(huán)境，為印支晚期伸展體制下幔源巖漿活動的產(chǎn)物。

輝長巖； 幔源巖漿； 鋯石U-Pb年齡； 地球化學特征； 東昆侖祁漫塔格

卷（Volume）39， 期（Number）6， 總（SUM）149

頁（Pages）1176～1184， 2015， 12（December， 2015）

0　引　言

東昆侖造山帶是青藏高原內可與岡底斯相媲美的又一條巨型構造巖漿巖帶（莫宣學等， 2007）， 帶內不同時代的侵入體均有出露， 海西-印支旋回巖漿活動受到國內外地質學界的廣泛關注（諶宏偉等，2005； 莫宣學等， 2007； 李碧樂等， 2012； 豐成友等，2012）。然而， 前人對于東昆侖地區(qū)巖漿活動的研究多集中于花崗質巖石， 而對區(qū)內基性-超基性巖石的研究十分薄弱， 在一定程度上限制了對東昆侖地區(qū)巖漿演化和巖漿型礦床成礦作用的整體認識。基性-超基性巖不僅包含著豐富的幔源信息， 而且可以作為衡量構造轉換時間的標尺（Hoek and Seitz，1995）， 對于形成巖漿礦床十分有利。已有研究顯示，東昆侖地區(qū)顯生宙以來經(jīng)歷了早-中泥盆世（403～394 Ma）和中-晚三疊世（240～226 Ma）兩期重要的幔源巖漿活動（羅照華等， 2002； 莫宣學等， 2007）。2011年青海省發(fā)現(xiàn)的世界級超大型巖漿熔離型銅鎳硫化物礦床——夏日哈木鎳礦， 為東昆侖成礦帶首次發(fā)現(xiàn)，成礦巖體鋯石U-Pb年齡為393.5±3.4 Ma （李世金等，2012）， 屬早泥盆世。該礦床的發(fā)現(xiàn)暗示區(qū)內具有形成與基性-超基性巖體有關的巖漿礦床的巨大潛力，啟示我們在今后的找礦工作中應對東昆侖地區(qū)不同時期幔源巖漿活動的研究加以充分的重視。本文對出露于東昆侖祁漫塔格地區(qū)東段的小尖山輝長巖體進行了巖石學、年代學和地球化學等方面的研究，探討了巖石成因、巖漿源區(qū)和成巖構造環(huán)境， 旨在為東昆侖地區(qū)印支期的巖漿演化和成礦地質背景提供有益的資料。

圖1　小尖山地區(qū)地質簡圖（據(jù)青海省地質調查院， 2011修編）Fig.1　Sketch geological map of the Xiaojianshan area

1　地質背景

東昆侖造山帶位于中國大陸中央造山帶西段，柴達木陸塊南緣， 由北向南發(fā)育三條近東西向區(qū)域性大斷裂， 分別為昆北、昆中和昆南斷裂帶（黃汲清等， 1977； 黃汲清， 1984； 姜春發(fā)等， 1992）。孫豐月等（2003）根據(jù)這三條斷裂帶將東昆侖由北向南依次劃分為昆北加里東弧后裂陷帶、昆中基底隆起花崗巖帶和昆南復合拼貼帶。

研究區(qū)位于祁漫塔格地區(qū)東段， 大地構造位置屬昆北弧后裂陷帶。區(qū)內出露地層主要為古元古界金水口群白沙河組條帶狀大理巖夾斜長角閃片巖；上奧陶統(tǒng)祁漫塔格群（灘間山群）玄武巖、變砂巖夾硅質巖； 上泥盆統(tǒng)牦牛山組復成分礫巖夾中酸性火山巖。區(qū)內斷裂構造發(fā)育， 以北西向逆沖斷裂為主， 次為北東及北北東向， 形成網(wǎng)狀斷裂系統(tǒng)。區(qū)內巖漿活動強烈， 具有多期次的特征。主要發(fā)育燕山早期正長花崗巖， 印支晚期二長花崗巖、石英閃長巖、閃長巖和輝長巖， 海西早期二長花崗巖。其中， 印支晚期二長花崗巖和石英閃長巖大面積分布， 出露面積約12 km2。本次重點研究的小尖山輝長巖體呈小巖株狀， 出露面積約為1.5 km2， 南側被第四系覆蓋，西側被石英閃長巖侵入， 北側和東側被二長花崗巖侵入（圖1）， 接觸面近直立。巖體中見礦物不均勻分布， 表明具混染現(xiàn)象， 而且具明顯的巖相分帶， 中心為橄欖輝長巖， 邊部為輝長巖（青海省地質調查院，2011）， 反映巖體的中心比邊部基性程度更高。

2　巖相學特征

進行年代學及巖石地球化學測試的7件樣品為采自拉陵灶火西小尖山地區(qū)出露的基性巖體邊部的輝長巖（圖2a、b）， 測年樣品取樣位置坐標為E93°11′33″， N36°41′04″。巖石呈深灰色， 中細粒半自形輝長結構、含長結構（圖2c、d）， 塊狀構造。礦物成分主要為： 斜長石55%～65%， 普通輝石及紫蘇輝石25%～30%， 普通角閃石5%～10%， 另含少量黑云母、榍石及金屬礦物。斜長石自形程度好， 呈長柱狀， 可見聚片雙晶， 根據(jù)Np′∧（010）最大消光角法測定其An≈55～70， 為拉-倍長石； 輝石以單斜輝石為主（20%～25%）， 且多轉化為角閃石。

圖2　小尖山輝長巖野外（a， b）及鏡下（c， d）照片F(xiàn)ig.2　Photos of the outcrop （a， b） and photomicrographs （c， d） of the Xiaojianshan gabbro

3　測試方法

3.1鋯石LA-MC-ICP-MS年代學

鋯石U-Pb同位素測年樣品在河北省廊坊市區(qū)域地質調查研究所運用標準重礦物分離技術分選完成鋯石的挑選。全巖樣品經(jīng)破碎、淘洗和磁選后， 分離出鋯石顆粒， 然后在雙目鏡下仔細挑選表面平整光潔且具不同長寬比例、不同柱錐面特征、不同顏色的鋯石顆粒用于制靶， 并對其進行拋光， 直到樣品露出一個光潔的平面。樣品測定之前用酒精輕擦樣品表面， 以除去可能的污染。

鋯石樣品靶制作完成后， 進行陰極發(fā)光（CL）照相， 作為同位素分析時的選點依據(jù)。鋯石U-Pb同位素年齡測定在中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室完成。采用New wave UP 213激光剝蝕系統(tǒng)和帶有多個離子計數(shù)器（multi ion counters）的Finnigan Neptune型多接收電感耦合等離子體質譜儀（MC-ICP-MS）組成的LA-MC-ICP-MS系統(tǒng)進行鋯石微區(qū)U-Pb定年。采樣方式為單點剝蝕， 數(shù)據(jù)采集采用所有信號同時靜態(tài)方式接收， 測試采用的激光剝蝕光斑直徑為30 μm， 使用鋯石GJ-1作為外標， 元素含量采用鋯石M127（Liu et al.， 2008）作為外標樣， 每分析10個樣品點， 分析2次GJ-1。測試流程參見侯可軍等（2009）。普通鉛校正采用Andersen （2002）推薦的方法；樣品的同位素比值及元素含量計算采用ICP-MS-DATECAL程序（Liu et al.， 2008， 2010）， 年齡計算及諧和圖的繪制采用Ludwing （2003）編寫的Isoplot完成。

3.2巖石地球化學分析

樣品的主量、微量和稀土元素測試均由澳實分析檢測（廣州）有限公司完成。主量元素由荷蘭PANalytical生產(chǎn)的Axios儀器利用熔片X-射線熒光光譜法（XRF）測定， 并采用等離子光譜和化學法測定進行互相檢測。微量元素和稀土元素采用美國Perkin Elmer公司生產(chǎn)的Elan 9000型電感耦合等離子質譜儀（ICP-MS）測定。主量元素分析精度優(yōu)于5%，微量和稀土元素分析精度優(yōu)于10%。

4　測試結果

4.1鋯石LA-MC-ICP-MS年代學

樣品L01-N1中的鋯石的自形程度均較好， 透明至半透明， 金剛光澤， 晶體多為長柱狀和粒狀。鋯石長100～200 μm， 寬50～100 μm， 長寬比為1∶1～2∶1。陰極發(fā)光（CL）圖像（圖3）顯示， 大部分鋯石的條帶狀環(huán)帶清晰， 表明為巖漿結晶鋯石。19個分析點Th、U含量分別為69.8×10-6～1496.0×10-6和50.8×10-6～857.3×10-6， Th/U比值為1.03～2.26，均大于1（表1）， 顯示巖漿結晶鋯石的特點。所有分析點均投影在諧和線上或其附近（圖4）， 鋯石的206Pb/238U年齡變化于225～230 Ma之間， 加權平均年齡為227.8±0.9 Ma， MSWD=0.47， 屬中三疊世末期。

圖3　小尖山輝長巖中鋯石CL圖像（圓圈代表U-Pb分析點）Fig.3　CL images of zircons from the Xiaojianshan gabbro

圖4　小尖山輝長巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4　Zircon U-Pb concordia diagram for the Xiaojianshan gabbro

4.2地球化學特征

4.2.1主量元素特征

小尖山輝長巖主量元素測試結果見表2。巖石的SiO2含量較低（43.72%～50.95%， 平均值為47.07%）， 屬基性巖， TiO2含量介于0.19%～0.86%之間， Al2O3含量介于19.75%～25.02%之間， MgO含量介于5.22%～7.88%之間， Mg#為60～75。在TAS圖解中， 樣品全部落入亞堿性區(qū)域， 輝長巖范圍之內（圖5）； 在F1-F2圖解（圖6a）和F2-F3圖解（圖6b）中， 樣品主要落入鈣堿性系列區(qū)域， 顯示其屬于鈣堿性系列巖石。

4.2.2微量元素特征

小尖山輝長巖的稀土元素總量較低（ΣREE= 13.55×10-6～62.48×10-6）， 在稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖（圖7a）中呈現(xiàn)輕稀土元素富集、重稀土元素虧損的右傾配分型式（La/YbN=3.95～6.17）。樣品具有弱的正銪異常（δEu=1.08～1.68）， 暗示存在較強的斜長石堆晶作用。

表1　小尖山輝長巖（L01-N1） LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年分析結果Table 1　LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb dating results of sample L01-N1 from Xiaojianshan gabbro

表2　小尖山輝長巖的主量（%）、稀土和微量元素（×10-6）分析結果Table 2　Major （%）， REE and trace element （×10-6） concentrations of the Xiaojianshan gabbro

圖5　輝長巖的TAS圖解（據(jù)Middlemost， 1994）Fig.5　TAS diagram for the gabbro

在微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖中（圖7b），輝長巖顯示富集LILE（Rb、Ba、K）和不相容元素（Th、U、Sr）， 相對虧損HFSE（Nb、Ta和Ti）的特征。Sr的富集受控于斜長石， 說明有斜長石的堆晶作用， 與弱的正銪異常吻合。

圖6　輝長巖F1-F2（a）和F2-F3（b）圖解（據(jù)Pearce， 1976）Fig.6　F1vs. F2（a）， and F2vs. F3（b） diagrams for the gabbro

5　討　論

5.1巖漿源區(qū)

小尖山輝長巖具有較低的SiO2含量（43.72%～ 50.92%）、較高的Mg#值（60～75）和V、Cr含量（V=68.0 × 10-6～182×10-6， Cr=60.0×10-6～430×10-6）， 顯示幔源巖漿的成分特征。但樣品的Sr含量（456×10-6～600×10-6）顯著高于地幔值（17.8×10-6， Taylor and McLennan， 1985）， 指示巖漿源區(qū)并不是單一來自地幔， 可能受到圍巖混染或者俯沖板片流體交代作用的影響， 而使其Sr含量增高（McCulloch and Gamble，1991； Hawkesworth et al.， 1993）。

我們認為， 本區(qū)輝長巖巖漿主要起源于由俯沖板片脫水形成的流體交代巖石圈地幔， 巖漿運移過程中未經(jīng)歷明顯的地殼混染。主要基于以下考慮： （1）地殼混染通常會導致巖漿的SiO2、K2O、Rb含量的增高， 而本區(qū)輝長巖具有較低的SiO2、K2O和Rb含量， 以及低的Rb/Sr比值（0.03～0.10）與上地幔平均值（0.034）（Taylor and McLennan， 1995）十分接近， 反映巖漿形成過程中未經(jīng)歷明顯的地殼混染； （2）巖石具有顯著的Nb、Ta、Ti、P的負異常， 暗示巖漿源區(qū)受到俯沖板片影響（McCulloch and Gamble， 1991；Woodhead et al.， 1993）； （3）由于LILE在流體中具有比HFSE更高的活動性， 因此， 俯沖板片脫水形成的流體往往富含LILE虧損HFSE（Sajona et al.， 2000；Defant and Kepezhinskas， 2001）。巖石明顯富集LILE和LREE， 并且具有低鉀和虧損HFSE的特征， 反應俯沖板片脫水交代的巖石圈地幔可能是本區(qū)輝長巖的巖漿源區(qū)。

圖7　輝長巖稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖（a， 標準化值據(jù)Boynton， 1984）和微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖（b，標準化值據(jù)Sun and Mcdonough， 1989）Fig.7　Chondrite-normalized REE patterns （a） and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams （b） of the gabbro

5.2成巖時代和構造意義

青海1∶5萬拉陵灶火地區(qū)地質礦產(chǎn)調查報告中提到該巖體Sm-Nd等時線年齡為484±14 Ma， 將其歸屬于早奧陶世， 但未見其原始數(shù)據(jù)。本次通過高精度LA-MC-ICP-MS年代學研究顯示其206Pb/238U加權平均年齡為227.8±0.9 Ma， 屬中三疊世末期。已有研究顯示， 東昆侖地區(qū)顯生宙以來經(jīng)歷了早-中泥盆世（403～394 Ma）和中-晚三疊世（240～226 Ma）兩期重要的幔源巖漿活動（羅照華等，2002； 莫宣學等， 2007）。羅照華等（2002）報道了石灰溝外灘巖體蛇紋石化橄欖巖-輝長巖的角閃石Ar-Ar坪年齡為226.4±0.4 Ma、等時線年齡為222.2±3.3 Ma Liu et al. （2004）報道了加魯河輝長巖的鋯石SHRIMP年齡為239±6 Ma。另外， 在五龍溝、加魯河、喀雅克登塔格等地均有該類巖體出露， 這類巖體（脈）在東昆侖的其他地區(qū)也廣泛分布， 往往侵位于印支期及其以前的花崗巖中（莫宣學等， 2007）。

已有研究表明， 東昆侖地區(qū)存在晚古生代大洋（阿尼瑪卿洋）， 屬于古特提斯洋的一部分。姜春發(fā)等（1992）報道了瑪積雪山蛇綠巖中的火山巖同位素年齡為260 Ma， 代表大洋擴張的時代。海西晚期-印支早期， 洋殼向北俯沖， 在東昆侖南緣形成三疊紀前陸堆積， 同時形成大規(guī)模與俯沖有關的的弧巖漿作用， 該時期東昆侖地區(qū)處于安第斯型活動大陸邊緣的構造環(huán)境（孫豐月等， 2003）。白日其利角閃輝長巖、淺色輝長巖和金水口附近煌斑巖鋯石U-Pb年齡介于253～242 Ma之間， 為早三疊世阿尼瑪卿古特提斯洋俯沖階段巖漿活動的產(chǎn)物（陸松年等， 2006； 熊富浩等， 2011； Xiong et al.， 2013）。

根據(jù)豐成友等（2012）對祁漫塔格中晚三疊世花崗巖的研究， 在228～220 Ma期間， 祁漫塔格地區(qū)存在A型富鉀高分異花崗巖， 表明該時期本區(qū)構造體制已由陸內造山擠壓體制轉變?yōu)榕鲎埠笊煺贵w制?；猿詭r體是一種特殊的構造巖漿類型， 形成于拉張背景下， 代表了一種伸展巖漿活動， 并且可以劃分為造山后伸展和俯沖環(huán)境伸展等類型（羅照華等， 2006； Khan et al.， 2007； French and Heaman，2010； Mir et al.， 2010； Girardi et al.， 2012）。小尖山輝長巖年齡為227.8±0.9 Ma， 結合區(qū)域構造演化， 我們認為其形成于造山后伸展構造環(huán)境， 為印支晚期伸展體制下幔源巖漿活動的產(chǎn)物。

6　結　論

（1） 小尖山輝長巖LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為227.8±0.9 Ma， 屬中三疊世末期。

（2） 巖石地球化學特征顯示， 小尖山輝長巖屬于鈣堿性系列巖石。具有較高的Mg#值、較高的V和Cr含量， 較低的SiO2、Rb和Rb/Sr比值， 富集LILE（如Rb、Ba）、LREE和不相容元素（如Th、U）， 相對虧損HFSE（如Nb、Ta）的特征， 顯示其巖漿源區(qū)應為俯沖板片脫水交代的巖石圈地幔。

（3） 小尖山輝長巖體為東昆侖地區(qū)印支晚期伸展體制下幔源巖漿活動的產(chǎn)物。

致謝： 中國地質大學（北京）羅照華教授和另一位匿名審稿人提出了寶貴的修改意見和建議。青海省第五地質礦產(chǎn)勘查院夏日哈木項目部楊啟安、馬吉雄、王彬、王治安等對野外工作的鼎力支持和中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所侯可軍博士在樣品鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素年齡測試上所給予的大力幫助。在此一并表示衷心的感謝。

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U-Pb Dating， Geochemistry and Tectonic Implications of Xiaojianshan Gabbro in Qimantage Mountain， Eastern Kunlun Orogenic Belt

AO Cong1，2， SUN Fengyue1， LI Bile1， WANG Guan3， LI Liang1， LI Shijin4and ZHAO Junwei5
（1. College of Earth Sciences， Jilin University， Changchun 130061， Jilin， China； 2. Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources， Tianjin 300170， China； 3. Sichuan Xinshun Mineral Limited Liability Corporation，Chengdu 610041， Sichuan， China； 4. Qinghai Geological Survey， Xining 810008， Qinghai， China； 5. Institute of the Fifth Geologic Exploration and Mineral Resource of Qinghai Province， Xining 810008， Qinghai， China）

The basic-ultrabasic rocks in the Eastern Kunlun area not well documented mainly because of the harsh natural environment. Researches on petrography， geochronology， geochemistry and tectonic setting of the Xiaojianshan gabbro will be of significance for the understanding of mantle magmatism in East Kunlun. LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb dating shows that the gabbro in the Xiaojianshan area was formed at ～227 Ma. The rocks are calc-alkaline and characterized by low SiO2（43.72%-50.92%， average value is 47.07%）， high Mg#（60- 75）， high V （68.0×10-6- 182×10-6） and Cr （60.0×10-6- 430×10-6） contents， and low Sr （456×10-6- 600×10-6， average value is 526×10-6）， Rb/Sr ratio （0.03～0.10， average value is 0.06）. The rocks have low REE contents， slightly enriched in LREE with positive Eu anomalies （ΣREE=13.6×10-6-62.5×10-6， （La/Yb）N=3.95- 6.17，δEu=1.08- 1.68）， besides， all rocks are enriched in LILE （Rb and Ba）， incompatible elements （Th and U） and depleted in HFSE （Nb and Ta）. Geochemical features of the rocks indicate that the Xiaojianshan gabbro was originated from partial melting of the metasomatized lithospheric mantle caused by the dehydration of the subducting slab. Combined with regional tectonic setting， we propose that the Xiaojianshan gabbro is mantle origin formed in extensional regime of the Late Indosinian.

gabbro； mantle-derived magma； zircon U-Pb age； geochemistry characteristics； Qimantage of eastern Kunlun

P597； P595

A

1001-1552（2015）06-1176-009

10.16539/j.ddgzyckx.2015.06.016

2013-10-28； 改回日期： 2014-04-28

項目資助： 中國地質調查局地質大調查項目“柴達木周緣及鄰區(qū)找礦問題研究”（12120111086020）資助。

奧琮（1990-）， 男， 助理工程師， 主要從事礦床學研究。Email： a_o_cong@163.com