甘肅中祁連冬草溝花崗巖基巖石地球化學(xué)特征

趙吉昌，楊鎮(zhèn)熙，張立濤

（甘肅地礦局第四勘查院，甘肅　酒泉　735000）

甘肅中祁連冬草溝花崗巖基巖石地球化學(xué)特征

趙吉昌，楊鎮(zhèn)熙，張立濤

（甘肅地礦局第四勘查院，甘肅酒泉735000）

冬草溝花崗巖基位于中祁連西段 ，屬于加里東中期構(gòu)造巖漿旋回的組成部分。本文通過對該巖基巖石地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，結(jié)果顯示巖體中大離子親石元素Ba、Th、Rb含量較高，K2O、Ba、Th、Rb等不相容元素強(qiáng)烈富集，Ce具正異常；巖體中稀土總量均變化較大，輕稀土較富集，呈減少趨勢演化，重稀土含量變化較大，具弱負(fù)銪或正銪異常。通過構(gòu)造環(huán)境判別，該巖體屬島弧鈣堿性花崗巖類（KCG），為板塊俯沖之產(chǎn)物，其形成于陸緣島弧環(huán)境。

花崗巖；地球化學(xué)；構(gòu)造環(huán)境；中祁連

1　概述

冬草溝花崗巖基大地構(gòu)造位置位于中祁連中間地塊，其北部與北祁連早古生代褶皺帶南緣斷裂相接，西部被巨大具左旋走滑的阿爾金斷裂所截，南側(cè)與南祁連早古生代褶皺帶相接（如圖1（A）所示）［1，2］。整個(gè)巖基在地表呈不規(guī)則長橢圓狀侵位于北大河巖群老變質(zhì)巖系中，長軸與區(qū)域構(gòu)造線一致，出露面積約166km2。根據(jù)巖體巖性特征，將其解體為中細(xì)粒閃長巖體、細(xì)粒石英閃長巖體、中細(xì)粒花崗閃長巖體、中細(xì)粒黑云母二長花崗巖體和斑狀二長花崗巖花崗體。巖基中的所有巖體都屬于加里東中期構(gòu)造巖漿旋回的組成部分。根據(jù)巖石物質(zhì)成分相似特點(diǎn)，判斷其為同源巖漿不同期次的產(chǎn)物，第一次由中細(xì)粒閃長巖體、細(xì)粒石英閃長巖體構(gòu)成；第二次由中細(xì)粒花崗閃長巖體、中細(xì)粒黑云母二長花崗巖體和斑狀二長花崗巖花崗體構(gòu)成，侵入第一次花崗巖中（如圖1（B）所示）。下面本文著重對該巖基的巖石地球化學(xué)特征進(jìn)行淺析。

圖1　研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖（A）及地質(zhì)簡圖（B）

2　區(qū)域地質(zhì)背景

2．1地層

研究區(qū)地層屬秦祁昆地層區(qū)，祁連—北秦嶺地層分區(qū)，中祁連地層小區(qū)［3］，由老至新依次出露早古生界、長城系、薊縣系、古近系、第四系。其中北大河巖群分布廣泛，是一套裂谷—島弧—?dú)埩艉Ｅ铇?gòu)造環(huán)境中形成的火山巖—碎屑巖的巖石組合，受區(qū)域變質(zhì)作用，形成了高綠片巖相—角閃巖相的變質(zhì)地層，是冬草溝巖基的主要圍巖。

2．2巖漿巖

研究區(qū)侵入巖在區(qū)內(nèi)大面積分布，以中酸性侵入巖為主，呈巖基、巖體侵位于北大河巖群老變質(zhì)巖系中；區(qū)內(nèi)火山巖比較發(fā)育，主要有古元古代、長城紀(jì)火山巖，其中以古元古代火山巖最為發(fā)育。

2．3構(gòu)造

研究區(qū)位于中祁連西段，區(qū)內(nèi)不同的地質(zhì)體均經(jīng)歷了多期，不同時(shí)段構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加，構(gòu)造變形十分復(fù)雜。早元古代經(jīng)過深熔作用、變質(zhì)作用和巖漿侵入的構(gòu)造—熱事件，形成了早元古代結(jié)晶基底；中新元古代的變質(zhì)基底則代表了陸塊—聯(lián)合陸塊的發(fā)展過程［4，5］。這兩個(gè)過程，使得古老大陸地殼基底具有雙層結(jié)構(gòu)特征。早古生代受北祁連古洋向南俯沖，在中祁連形成了規(guī)模巨大的巖漿弧帶；中生代—新生代受陸內(nèi)造山機(jī)制的控制，形成了目前的構(gòu)造格局［5-9］。

2．4區(qū)域礦產(chǎn)分布特征

區(qū)域金屬礦產(chǎn)以鐵、銅、鎢為主［2，9］，次為金、鉬等。其中，鐵礦主要類型為產(chǎn)于薊縣紀(jì)花兒地組地層中的沉積變質(zhì)型鐵礦，代表性礦床有德勒諾爾鐵礦；銅鎢礦主要類型為產(chǎn)于北大河巖群一巖組上巖段斜長角閃巖中的受變質(zhì)—熱液疊加型銅鎢多金屬礦床，主要分布于南冬草溝—羊門溝一帶，找礦前景較好。

區(qū)域上非金屬礦產(chǎn)主要有菱鎂礦、白云巖及石膏等礦產(chǎn)。

3　冬草溝巖基巖石地球化學(xué)特征

3．1地質(zhì)特征

3．1．1細(xì)粒閃長巖體

該巖體從查干烏拉東—南冬草溝—羊門溝西南一帶呈北西西向帶狀展布，出露寬約0.3～3.5km，長約23km，主要由5個(gè)侵入體組成，區(qū)內(nèi)出露面積約34.6km2，受構(gòu)造控制，其長軸方向與區(qū)域構(gòu)造線一致，局部被冬草溝斷裂、南冬草溝斷裂截切。巖體主要分布在南冬草溝巖基的邊部以及羊門溝斷裂一帶，靠近斷裂局部受到強(qiáng)烈的韌性—脆性應(yīng)力作用改造，具較強(qiáng)的糜棱巖化［10］。巖體侵位于北大河巖群老變質(zhì)巖系中，由于與圍巖混染作用較強(qiáng)，接觸面產(chǎn)狀一般不清楚，并被同期不同次中細(xì)粒黑云母花崗閃長巖、中細(xì)粒黑云母二長花崗巖侵入。

3．1．2細(xì)粒石英閃長巖體

該巖體由多個(gè)侵入體組成，主要呈不規(guī)則狀分布于巖基的邊部，區(qū)內(nèi)出露面積約11km2。巖體局部侵入北大河巖群地層及中細(xì)粒閃長巖體中，與中細(xì)粒閃長巖體呈涌動(dòng)侵入接觸，接觸面產(chǎn)狀不清楚。局部被同期不同次中細(xì)粒黑云母花崗閃長巖侵入。

3．1．3中細(xì)?；◢忛W長巖體

該巖體呈不規(guī)則狀分布于查干烏拉東、月牙達(dá)坂、羊門溝一帶，區(qū)內(nèi)出露面積達(dá)68.8km2，羊門溝一帶出露面積占該巖體的80%以上，具環(huán)形構(gòu)造的特征。巖體侵位于北大河巖群老變質(zhì)巖系中，由于與圍巖混染作用較弱，接觸面產(chǎn)狀比較清楚，巖體中見有大量的大理巖、斜長角閃巖、二云石英片巖殘留頂蓋。

3．1．4中細(xì)粒黑云母二長花崗巖體、斑狀二長花崗巖體

該巖體分布于冬草溝一帶，區(qū)內(nèi)出露面積達(dá)51.8km2，北西西向帶狀展布，受構(gòu)造控制，其長軸方向與區(qū)域構(gòu)造線一致。巖體侵入于北大河巖群二巖組和同期不同次的中細(xì)粒閃長巖體、細(xì)粒石英閃長巖體中。巖體中見有大量的大理巖、斜長角閃巖、二云石英片巖殘留頂蓋。

3．2巖石地球化學(xué)特征

3．3．1巖石化學(xué)特征

從表1可以看出，巖石化學(xué)成分中SiO2介于55.2%～64.37%之間，屬中酸性侵入巖體，標(biāo)準(zhǔn)礦物中普遍見有石英分子（3.12%～24.05%），A/NCK值介于1.06～1.62之間，標(biāo)準(zhǔn)礦物中見有剛玉分子（0.35～1.78），屬鋁過飽和中酸性巖類，里特曼指數(shù)δ=1.89～6.41，巖石屬鈣—鈣堿性系列巖石［11-13］。

巖體中細(xì)粒閃長巖的分異指數(shù)DI為39.99、52.85，固結(jié)指數(shù)SI為25.63、23.58，反映了巖漿分異演化極不徹底，酸性程度低；中細(xì)粒花崗閃長巖的分異指數(shù)DI為66.07、73.48、91.41，固結(jié)指數(shù)SI為17.28、8.75、4.51，具規(guī)律性演化的趨勢，反映了巖漿分異由不徹底向徹底演化，酸性程度也是由低逐漸變高；中細(xì)粒黑云母二長花崗巖的分異指數(shù)DI為66.61、66.91，固結(jié)指數(shù)SI為12.12、16.14，反映了巖漿分異演化不夠徹底，酸性程度偏低；斑狀二長花崗巖的分異指數(shù)DI為67.81，固結(jié)指數(shù)SI為12.91，反映了巖漿分異演化不夠徹底，酸性程度偏低。

表1　冬草溝巖基主量元素分析數(shù)據(jù)

3．3．2微量元素

從表2中可以看出，巖體中的微量元素的差異比較明顯。大離子親石元素Ba、Th、Rb含量較高，在洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化圖式中 （如圖2所示）表現(xiàn)為K2O、Ba、Th、Rb等不相容元素的強(qiáng)烈富集，Ce具正異常，與火山弧花崗巖配分圖式較為相似（after Pearce，1984）［14-15］。

表2　　冬草溝巖基微量元素分析數(shù)據(jù)

圖2　花崗巖/洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化模式圖

3．3．3稀土元素

巖體中稀土總量均變化較大（見表3），∑REE介于 43．12×10-6－331．01×10-6，LREE/HREE=3．24-19．7，（La/Yb）N=2.3-33.3，輕稀土較富集（如圖3所示），呈減少趨勢演化，重稀土含量變化較大，反映隨著巖漿演化輕－重稀土之間的分異程度較好。δEu＝0.77-1.28，具弱負(fù)銪或正銪異常。稀土配分曲線右傾（如圖4所示），輕重稀土分餾明顯，具有造山帶島弧鈣堿性侵入巖體的一般特征［16］。

圖3　花崗巖稀土配分三角圖解

圖4　巖石稀土元素/球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化

3．3．4副礦物特征

該巖體主要的副礦物為組合為磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、方鉛礦、榍石、磷灰石、鋯石（鋯石特征見表4），次為赤鐵礦、鈦鐵礦、白鎢礦等。

表4　冬草溝巖基鋯石特征

4　冬草溝巖侵入時(shí)代及成因分析

4．1侵入時(shí)代分析

在該巖體中采集到鋯石U-Pb同位素樣四件，斑狀二長花崗巖同位素年齡為450.4±1.1Ma，中細(xì)粒黑云母二長花崗巖同位素年齡為470.5±1.5Ma，中細(xì)粒黑云母花崗閃長巖同位素年齡為461Ma± 1Ma，中細(xì)粒閃長巖同位素年齡為448±1Ma，樣品年齡落在中奧陶世，屬于加里東中期侵入巖。

4．2成因探討

據(jù)中田節(jié)也（1979）研究劃分為I型花崗巖（圖5），屬于分異的火成巖部分融熔而成的巖漿結(jié)晶出的花崗巖石；據(jù)花崗質(zhì)巖漿成因分析圖解，該巖體為交代成因的花崗巖 （如圖6所示）；據(jù)劉英?。?982），同熔型與改造型花崗巖判別圖解，該巖體為同熔型花崗巖（如圖7所示）。

圖5　ACF判別圖解

圖6　花崗質(zhì)巖漿成因分析圖解

圖7　同熔型與改造型花崗巖判別圖解

4．3構(gòu)造環(huán)境分析

從構(gòu)造部位分析，該巖體處于中祁連巖漿弧帶，在Y－Nb及Y－Ta圖解（如圖8所示）中均投入火山弧花崗巖區(qū)，按Barbarin構(gòu)造分類，屬島弧鈣堿性花崗巖類（KCG），為板塊俯沖之產(chǎn)物，據(jù)此分析認(rèn)為其形成于陸緣島弧環(huán)境。

圖8　南冬草溝巖基構(gòu)造判別圖

5　結(jié)論

1）冬草溝巖基屬于加里東中期構(gòu)造巖漿旋回的產(chǎn)物，為同源巖漿演化序列。

2）在該巖體中獲得鋯石U-Pb同位素年齡為448± 1Ma-470.5±1.5Ma，侵入時(shí)代為加里東中期。屬島弧鈣堿性花崗巖類（KCG），為板塊俯沖之產(chǎn)物，其形成于陸緣島弧環(huán)境。

［1］1∶20萬《別蓋幅》區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告［R］．甘肅省地質(zhì)局區(qū)測二隊(duì)，1973．

［2］張新虎．甘肅省區(qū)域成礦與找礦［M］．地質(zhì)出版社，2013．

［3］甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局．甘肅省巖石地層［M］．北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1997．

［4］趙茹石．甘肅省板塊構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨捌錁?gòu)造演化［J］．中國區(qū)域地質(zhì)，1994．

［5］馮益民，何世平．祁連山大地構(gòu)造與造山作用［M］．地質(zhì)出版社，1996．

［6］潘桂堂．中國大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐郑跩］．中國地質(zhì)，2009．

［7］左國朝，毛景文．北祁連西段早古生代構(gòu)造演化史［J］．甘肅地質(zhì)學(xué)報(bào)，1999．

［8］李文淵．祁連山巖漿作用有關(guān)金屬硫化物礦床成礦與找礦［M］．地質(zhì)出版社，2006．

［9］毛景文，張招崇．北祁連山西段銅金鐵鎢多金屬礦床成礦系列和找礦評價(jià)［M］．地質(zhì)出版社，2003．

［10］高秉璋，洪大衛(wèi)，鄭基儉，等.花崗巖區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)填圖方法指南［M］．北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1991．

［11］甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局酒泉地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查隊(duì)，1∶5萬《扣克烏送達(dá)坂幅、月牙湖幅》區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告［R］. 1999．

［12］邱家驤．巖漿巖巖石學(xué)［M］．地質(zhì)出版社，1985．

［13］邱家驤，林景仟．巖石化學(xué)［M］．北京：地質(zhì)出版社，1992．

［14］趙振華．微量元素地球化學(xué)原理［M］．北京：科學(xué)出版社，1997．

［15］李昌年．火成巖微量元素巖石學(xué)［M］．北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社（北京），1992．

［16］陳德潛，陳剛．實(shí)用稀土元素地球化學(xué)［M］．北京：冶金工業(yè)出版社，1990．

P588．12