西昆侖麻扎巖體年代及巖石地球化學(xué)特征

湯鴻偉

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西昆侖麻扎巖體年代及巖石地球化學(xué)特征

湯鴻偉

（四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八二大隊，四川 德陽 618000 ）

通過對麻扎巖體巖石化學(xué)及地球化學(xué)特征研究表明，該巖體屬過鋁高鉀鈣堿性花崗巖類，成因類型為S型。該巖體屬輕稀土富集型，重稀土虧損型；相對富集Rb、K、LREE等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、P、Ti和HREE等高場強元素；源區(qū)物質(zhì)以殼源物質(zhì)為主。鋯石U-Pb年齡為204.23±0.51Ma，形成時代為晚三疊世。結(jié)合鋯石定年結(jié)果及巖體產(chǎn)出的區(qū)域地質(zhì)背景，認(rèn)為晚三疊世西昆侖地區(qū)已進入碰撞造山過程的后碰撞階段，麻扎巖體是在巖石圈伸展環(huán)境下形成的產(chǎn)物。

麻扎巖體；年代學(xué)；巖石地球化學(xué)；西昆侖

西昆侖造山帶位于青藏高原西北緣，是古亞洲構(gòu)造域和特提斯構(gòu)造域結(jié)合部位[1,2]，從元古宙到新生代經(jīng)歷了多期復(fù)雜的構(gòu)造演化過程，一直以來是研究青藏高原周緣造山帶及青藏高原早期演化的重點地區(qū)。西昆侖西段位于帕米爾高原的東部，是印度洋向北擴張擠壓應(yīng)力最為集聚的地帶之一。顯生宙以來，該區(qū)經(jīng)歷了強烈擠壓，地層缺失嚴(yán)重、構(gòu)造復(fù)雜，對其構(gòu)造單元劃分、歸屬及構(gòu)造演化目前尚無統(tǒng)一的觀點[3,4]。大約在早奧陶世晚期(485Ma)塔里木地塊開始與西昆侖地塊發(fā)生碰撞，形成了鳥依塔克-庫地北蛇綠巖帶，并使西昆侖地塊快速隆升[5]。在泥盆紀(jì)-早二疊世(388~292Ma)階段，西昆侖西段處于大洋演化的洋殼俯沖階段[6,7]。在240Ma時甜水海地體與南昆侖地體發(fā)生碰撞，228Ma處于造山后的伸展背景[8]；對西昆侖地層研究認(rèn)為碰撞事件發(fā)生在晚二疊世-中三疊世，晚三疊世已進入后碰撞階段[3]。234~210Ma屬于古特提斯碰撞造山作用之后的后碰撞伸展構(gòu)造環(huán)境[9]，對西昆侖造山帶同位素年齡數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，推測224.7~211.39Ma西昆侖還存在島弧構(gòu)造環(huán)境[10]。對麻扎-康西瓦斷裂西段變質(zhì)事件的研究，認(rèn)為碰撞造山作用發(fā)生在中-晚三疊世[11]。

通過本文本對麻扎巖體巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)的研究，討論晚三疊世花崗巖形成的地球動力學(xué)背景，為系統(tǒng)研究與西昆侖造山作用有關(guān)的構(gòu)造巖漿事件提供了重要資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景、巖體地質(zhì)及巖石學(xué)特征

西昆侖位于青藏高原西北緣，是探測和揭示青藏高原北部造山過程的理想地帶[12]。從北到南主要可以劃分為北昆侖地體、南昆侖地體和甜水海地塊，相互以庫地-其曼于特蛇綠構(gòu)造混雜帶和麻扎-康西瓦蛇綠構(gòu)造混雜帶為界[13,14]。西昆侖造山帶顯生宙以來總體上經(jīng)歷了原特提斯和古特提斯兩個演化階段[14,15]，與之伴隨有大量與俯沖消減、拼合碰撞和伸展拉張相關(guān)的火山巖和侵入巖，為揭示西昆侖造山帶構(gòu)造演化歷史提供了重要的地質(zhì)信息。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖

麻扎-康西瓦結(jié)合帶處于西昆侖和喀喇昆侖中段，秦祁昆造山系與巴顏喀喇北羌塘三江造山系之間，麻扎-康西瓦結(jié)合帶是西昆侖一條重要的構(gòu)造，以其為界將青藏高原北部劃分為兩個Ⅰ級構(gòu)造單元，即北部的古亞洲構(gòu)造域和南部的昆南-羌北縫合系。

研究區(qū)位于麻扎構(gòu)造混雜巖帶以南，巖體主要分布于麻扎一帶，在平面上呈不規(guī)則狀，北西-南東向展布，與構(gòu)造線方向一致。該巖體為復(fù)式巖體，主要由中粗粒花崗閃長巖、粗粒黑云母二長花崗巖和粗粒斑狀黑云母二長花崗巖三個侵入體組成。該巖體與志留系溫泉溝群呈侵入接觸，侵入界線清楚，圍巖發(fā)生明顯角巖化蝕變，局部與溫泉溝群D組下段斷層接觸（圖1），其巖石學(xué)特征如下：

1）中粗?；◢忛W長巖：灰-灰白色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；礦物：中性斜長石（約40%~45%），半自形粒狀，聚片雙晶發(fā)育；鉀長石（約15%~20%），局部包裹斜長石、角閃石，格子雙晶發(fā)育；角閃石（約15%~20%），解理明顯，具泥石化、碳酸鹽化、云母化；石英（約10%~15%），呈它形；黑云母（約10%），有綠泥石化，局部有角閃石蝕變殘余。

2）粗粒黑云母二長花崗巖：灰色，具粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；礦物；中酸性斜長石含量約36%，鉀長石含量約34%，石英含量約22%，黑云母含量約8%。巖石中含有棕色黑云母和中性斜長石，局部中性斜長石具有卡納連晶，鉀長石有微斜長石和文象長石和微斜條紋長石，含有微斜長石巨晶，鉀長石之間含有榍石，黑云母具有綠泥石化、綠簾石化和黝簾石化，中性斜長石具有水云母化，局部可見黑云母包裹磷灰石；副礦物主要為磷灰石、榍石。

3）粗粒斑狀黑云母二長花崗巖：灰色，具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由似斑晶和基質(zhì)組成；礦物：鉀長石含量約35%，中酸性斜長石含量約32%，石英含量約25%、黑云母含量約8%，巖石中斑晶成分有中酸性斜長石和鉀長石，含有斜長石的卡納連晶和棕色黑云母，具有碎裂縫，局部斜長石錯段被硅質(zhì)充填，黑云母具有波狀消光。

圖2 K2O-SiO2圖

圖3 A/NK-A/CKN判別圖

2 巖石化學(xué)特征

巖石主量元素含量見表1。花崗閃長巖SiO2含量58.99%~65.81%，黑云母二長花崗巖SiO2含量68.52%~72.42%。花崗閃長巖中Na2O含量2.563%~3.089%；里特曼指數(shù)σ﹦0.67~1.04，小于3.3，為鈣堿性系列；巖石固結(jié)指數(shù)SI﹦13.1~23.2，分異指數(shù)DI=50.56~70.98，說明其分異程度較差，AR在1.53~1.98之間；標(biāo)準(zhǔn)礦物分子出現(xiàn)剛玉，且剛玉含量均在0.06%~1.48%，A/CNK值在0.948~1.083。黑云母二長花崗巖Na2O含量2.01%~2.12%，小于K2O含量；里特曼指數(shù)σ﹦1.2~1.28，小于3.3，為鈣堿性巖；巖石固結(jié)指數(shù)SI﹦3.99~11.06，變化較大，分異指數(shù)DI=75.55~85.76，說明其分異程度中等，AR在1.92~2.2之間；標(biāo)準(zhǔn)礦物分子出現(xiàn)剛玉，且剛玉含量在4%~6.56%，A/CNK值在1.117~1.497。在SiO2-K2O圖中（圖2），各巖體樣品均落于高鉀鈣堿性巖系列；在A/NK-A/CNK判別圖中（圖3）4個樣品投影于過鋁質(zhì)內(nèi)，2個樣品投影于準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)，巖石屬過鋁高鉀鈣堿性花崗巖類。

表1 主量元素分析結(jié)果（wt%）

3 巖石地球化學(xué)特征

1）微量元素特征（表2），以原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素比值蛛網(wǎng)圖（Sun and McDonough，1989）（圖4）曲線鋸齒狀，左高右低，向右傾斜，可以看出，大離子親石元素Rb、K元素具有明顯的富集特征，Ba元素相對虧損，高場元素Nb、Ta、P、Ti元素明顯虧損，Sr元素明顯虧損。

2）稀土元素特征（表3），花崗閃長巖巖石稀土總量∑REE=110.50~139.88PPm，輕稀土含量LREE=（97.67~122.66）×10-6，重稀土含量HREE=（11.94~18.67）×10-6，稀土元素中∑LREE/∑HREE=6.40~10.27，屬輕稀土富集、重稀土虧損型。（La/Yb）N=7.267~15.35，大于1，巖石稀土分餾明顯，δEu=0.77~1.07。

表2 微量元素分析結(jié)果（×10-6）

黑云母二長花崗巖巖石的稀土總量∑REE=147.33~164.17PPm，輕稀土含量LREE=（138.59~152.19）×10-6，重稀土含量HREE=（8.74~11.98）×10-6，稀土元素中∑LREE/∑HREE=12.70~15.86，屬輕稀土富集、重稀土虧損型。（La/Yb）N=21.81~45.85，大于1，巖石中輕、重稀土分餾明顯。

巖體巖石樣δEu=0.41-1.07，其中僅1個樣品δEu=1.07＞1，其余樣品δEu均小于1，銪具負(fù)異常，為銪虧損型，在稀土元素配分圖中（圖5），巖石屬輕稀土富集型，曲線呈右傾，Eu處“V”字型谷，輕、重稀土分餾程度差異較為明顯，各曲線近相互平行，其特征說明同源巖漿的特征，巖漿演化過程中經(jīng)歷了斜長石的分離結(jié)晶作用。

圖4 微量元素比值蛛網(wǎng)圖

圖5 稀土元素配分模式圖

4 討論

表3 稀土元素分析結(jié)果（×10-6） 樣品號LaCePrNdSmEuGdTbDyHoEr D5130.25252.6024.98927.8115.2331.7714.6460.4523.1030.3881.636 D5126.78751.7564.96729.5066.5821.6196.0130.6785.1970.6882.885 D5223.14341.6263.98322.9664.571.3784.1810.453.4930.4752.033 D5326.20150.474.73728.0195.6461.5965.5530.625.030.6932.99 YM45-234.1263.427.7727.085.520.674.220.522.040.290.89 YM45-339.170.38.3285.530.964.650.613.060.491.47 樣品號TmYbLuYΣREELREEHREELREE/LaN/YbNδEuδCe D510.151.410.14814.68134.6122.6611.9410.2715.351.070.95 D510.282.650.28225.28139.88121.2218.676.497.260.771.02 D520.191.820.18817.8110.597.6712.837.619.120.950.97 D530.292.770.29323.3134.91116.6718.246.46.780.861.03 YM45-20.10.530.110.13147.33138.598.7415.8645.850.410.92 YM45-30.211.290.20.21164.17152.1911.9812.721.810.570.91

4.1 年代學(xué)特征

花崗閃長巖樣品（樣品號D7154-AGE1），獲得鋯石U-Pb測年年齡為204.23±0.51Ma。其同位素分析結(jié)果見表4，測試點206Pb/238U表面加權(quán)年齡平均值為204.23±0.51Ma（圖6）。樣品鋯石的大小一般在0.05~0.25mm之間，自形程度較好，鋯石呈無色至淺灰色，自形短柱為主，部分呈粒狀、長條狀，CL圖像中柱狀者多具清晰的震蕩環(huán)帶，部分具邊-核內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖7）。鋯石中的Th/U比值可以指示鋯石的成因，巖漿鋯石的Th/U比一般大于0.5，而變質(zhì)老鋯石的Th/U比值一般小于0.1，花崗閃長巖樣品鋯石中的Th/U=0.23-0.84，除2個測試點外，其余測試點均＞0.5，表明所選鋯石為巖漿成因鋯石，U-Pb定年結(jié)果可代表巖漿結(jié)晶年齡。綜上所述，麻扎巖體成巖時代為晚三疊世。

圖6 花崗閃長巖U-Pb同位素諧和圖

圖7 花崗閃長巖鋯石陰極發(fā)光圖像

4.2 巖石成因類型

前述巖石學(xué)及地球化學(xué)特征表明，麻扎巖體屬高鉀鈣堿性系列，過鋁質(zhì)花崗巖類，具S型花崗巖特征；A/CNK=0.948~1.497，具S型、I型花崗巖的雙重特點；黑云母二長花崗巖標(biāo)準(zhǔn)礦物中出現(xiàn)剛玉，且含量4%~6.56%，花崗閃長巖標(biāo)準(zhǔn)礦物剛玉含量0.06%~1.48%，且僅一件樣品出現(xiàn)透輝石，具S型花崗巖特征；巖石中δEu=0.41~1.07，在A-C-F判別圖中樣品主要投影于S型花崗巖范圍內(nèi)，綜上該巖體花崗巖成因類型為S型；巖漿源區(qū)主要為殼源物質(zhì)。

表4 花崗閃長巖鋯石 LA-ICP-MS U-Pb 分析結(jié)果

4.3 構(gòu)造環(huán)境及地質(zhì)意義

前人研究顯示麻扎-康西瓦結(jié)合帶所代表的大洋在震旦紀(jì)就已經(jīng)存在，中奧陶世開始俯沖消減，早志留世兩側(cè)陸塊碰撞造山，早石炭世沿該帶古特提斯洋開始擴張形成，中二疊世進入消減階段，早三疊世開始碰撞造山[16]。在賽力亞克達(dá)坂群中采集到了早三疊世孢粉化石組合，從而將麻扎-康西瓦結(jié)合帶演化結(jié)束的時間均確定在了早三疊世[16]。在240Ma時甜水海地體與南昆侖地體發(fā)生碰撞，含石榴子石片麻狀花崗巖是甜水海地體與西昆侖南帶晚古生代島弧沿麻扎-康西瓦縫合帶碰撞峰期的產(chǎn)物，228Ma塊狀含角閃石花崗巖可能形成于造山后的伸展背景[8]。對中三疊世安尼西期和晚三疊世卡尼期花崗巖及暗色微粒包體研究表明，西昆侖地體和甜水海地體之間的古特提斯洋盆最終閉合發(fā)生在中三疊世安尼西期(~243Ma)，而到了晚三疊世卡尼期(~234~227Ma)已進入碰撞后階段[17]。對慕士塔格巖體研究認(rèn)為古特提斯主碰撞作用發(fā)生在中三疊世晚期之前，之后開始進入古特提斯后碰撞階段[18]。地層方面，西昆侖地區(qū)整體明顯缺失晚二疊世-中三疊世沉積記錄，且晚二疊世之前以海相沉積為主，而中三疊世之后全部轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴喑练e，可能標(biāo)志其主碰撞作用的結(jié)束，表明主碰撞造山向后碰撞作用轉(zhuǎn)換期應(yīng)在中三疊世和晚三疊世之間[9]。樣品化學(xué)分析結(jié)果在Rb-(Y+Nb)構(gòu)造環(huán)境判別圖中（圖8），所有樣品均位于后碰撞花崗巖范圍。

圖8 Rb-（Y+Nb）判別圖

綜上所述研究區(qū)晚三疊紀(jì)應(yīng)為古特提斯后碰撞造山階段伸展構(gòu)造環(huán)境[8]。在西昆侖造山帶巖漿演化史中，海西晚期-燕山期早期是巖漿活動的高峰期，但在230~250Ma之間缺乏巖漿活動的年代學(xué)證據(jù)[9]，可能與碰撞造山過程中強烈的擠壓應(yīng)力下不利于巖漿上侵有關(guān)[18]，而當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)化為后碰撞伸展時形成了有利于巖石熔融和巖漿活動的減壓環(huán)境[18]，導(dǎo)致了強烈的巖漿活動事件的發(fā)生，隨著造山帶伸展崩塌產(chǎn)生大量熱，造成地殼物質(zhì)部分熔融，形成巖漿上升侵位，隨著巖石圈的不斷伸展減薄，大規(guī)模巖漿上侵從而形成了麻扎巖體。

5 結(jié)論

1）鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年結(jié)果表明，研究區(qū)花崗閃長巖成巖年齡為204.23±0.51Ma，時代為晚三疊世。

2）麻扎巖體巖石屬過鋁高鉀鈣堿性花崗巖類，巖石成因類型為S型；屬輕稀土富集型，重稀土虧損型；相對富集Rb、K、LREE等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、P、Ti和HREE等高場強元素；源區(qū)物質(zhì)以殼源物質(zhì)為主。

3）結(jié)合鋯石定年結(jié)果及巖體產(chǎn)出的區(qū)域地質(zhì)背景，認(rèn)為晚三疊世西昆侖地區(qū)已進入碰撞造山過程的后碰撞階段，麻扎巖體是在巖石圈伸展環(huán)境下形成的產(chǎn)物。

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Geochronology and Petrogeochemistry of the Mazha Pluton in the West Kunlun

TANG Hong-wei

(No. 282 Geological Party, Sichuan Bureau of Uranium Geology, Deyang, Sichuan 618000)

The Mazha pluton belongs to rich-K, peraluminous calc-alkaline S-type granitoid. The pluton is characterized by enrichment in LREE, Rb, K and depletion in Nb, Ta, P, Ti and HREE. The zircon U-Pb ages for biotite from the biotite granite are 204.23±0.51Ma which, in combination with regional geological setting, indicates that the Mazha pluton was the product of extensional environment of lithosphere in post-collision stage in Late Triassic.

western Kunlun; Mazha pluton;geochronology; petrogeochemistry

P588.1； P584

A

1006-0995（2017）02-0187-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.003

2016-11-14

中國地質(zhì)調(diào)查局1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項目(1212011220629)資助

湯鴻偉(1984- )，男，四川安岳人，碩士，工程師，從事地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查工作