東昆侖造山帶大水溝中酸性侵入巖的形成時(shí)代及巖石地球化學(xué)特征

鄧紅賓， 謝啟興， 魏華財(cái)， 孫 萍， 姚 波

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川西北地質(zhì)隊(duì)，綿陽 621000)

0 引言

東昆侖造山帶在長期構(gòu)造演化過程中，構(gòu)造巖漿活動極為強(qiáng)烈，是青藏高原內(nèi)可與岡底斯相媲美的又一條巨型構(gòu)造巖漿巖帶[1]。泥盆紀(jì)—白堊紀(jì)中酸性巖漿巖均有分布[2]。大水溝中酸性侵入巖地處東昆侖造山帶東段，斷裂構(gòu)造多密集成束分布，主體構(gòu)造線以NWW向?yàn)橹?，?gòu)造變形強(qiáng)烈。目前研究區(qū)花崗巖體缺乏系統(tǒng)的巖石地球化學(xué)和構(gòu)造成因環(huán)境的研究，以及高精度鋯石U-Pb同位素測年。野外實(shí)地調(diào)查期間，加強(qiáng)了對大水溝一帶(尕牙合東溝—大格勒溝)中酸性侵入巖各侵入體間接觸關(guān)系的觀察研究，通過巖石地球化學(xué)特征和U-Pb同位素年代學(xué)資料綜合研究，揭示了巖石成因和成巖構(gòu)造背景，厘定其形成時(shí)代。這一研究有助于提高對該地區(qū)巖漿演化和成巖成礦背景方面的認(rèn)識。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖體地質(zhì)

以東昆中斷裂為界，研究區(qū)大地構(gòu)造位于秦祁昆造山系之東昆侖弧盆系北昆侖巖漿弧，是一條十分醒目的巖漿巖帶[3]，且是一個(gè)經(jīng)歷多期構(gòu)造活動的復(fù)雜造山帶[4-5]，東昆侖花崗質(zhì)巖漿活動極其強(qiáng)烈而廣泛。大水溝一帶中酸性侵入巖分布于尕牙合東溝—大格勒溝，位于東昆中斷裂帶與東昆北斷裂帶之間[6](圖1)。研究區(qū)屬北昆侖巖漿弧帶的一部分，主要物質(zhì)組成以前寒武紀(jì)島弧基底為特征，為一套古元古代金水口巖群(黑云)二長片麻巖、長英片巖及長英變粒巖； 零星有中—新元古界長城系小廟組石英巖、白云石英片巖夾大理巖、薊縣系狼牙山組大理巖化細(xì)晶灰?guī)r為主夾多層凝灰?guī)r及青白口系邱吉東溝組變質(zhì)砂巖夾板巖等。構(gòu)造線呈NWW(近EW)向、NW向，少量NE向，不同規(guī)模斷裂構(gòu)成網(wǎng)結(jié)狀，發(fā)育韌性剪切帶、脆性逆沖斷裂等構(gòu)造變形，動力熱流變質(zhì)強(qiáng)烈。野外巖體基巖裸露，平面形態(tài)長軸方向呈不規(guī)則狀、橢圓狀近EW向分布，多呈巖基、巖株?duì)町a(chǎn)出，少量呈小巖瘤狀。巖體侵位于金水口巖群及小廟組等地層中，接觸界線不平整，多具角巖化蝕變，邊緣泥化強(qiáng)烈。主要出露巖性有正長花崗巖、二長花崗巖、英云閃長巖、石英閃長巖和花崗閃長巖，以英云閃長巖和正長花崗巖為主，見少量閃長巖和輝長巖體。

1.第四系； 2.石炭系； 3.奧陶系； 4.中—新元古界； 5.古元古界； 6.輝綠巖； 7.正長花崗巖； 8.二長花崗巖； 9.英云閃長巖； 10.花崗閃長巖； 11.石英閃長巖； 12.閃長巖； 13.斷層及編號； 14.同位素地質(zhì)年齡樣； 15.剖面位置及編號

圖1大水溝中酸性侵入巖分布

Fig.1Distributionofintermediate-acidintrusiverocksinDashuigou

2 樣品描述、分析與測試

樣品主要在實(shí)測剖面PM12上獲取(圖1)，采樣地點(diǎn)巖體裸露，位于大格勒溝中游，采樣編號(經(jīng)緯度坐標(biāo))為PM012-13-U-Pb1(E95°40′55″，N36°09′33″)。PM012-13-U-Pb1樣品薄片下定名為英云閃長巖。巖石呈灰色、灰白色，具中—細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分由斜長石(50%左右)、角閃石(小于3%)、石英(31%左右)和黑云母(13%左右)等組成。長石以斜長石為主，偶見正長石，斜長石無色、板狀-它形粒狀，由粒徑為0.2～1.2 mm的顆粒組成； 正長石無色、板狀，由粒徑為0.3 mm左右的顆粒組成。石英無色，它形粒狀，由粒徑為0.12～2.0 mm的顆粒組成，充填于斜長石等礦物間。局部可見普通角閃石，柱狀、褐綠色—綠色，由粒徑為0.1～0.3 mm的顆粒組成。黑云母呈浸染狀分布，棕褐色—淺褐色，片狀，由粒徑為0.1～0.8 mm的顆粒組成。

LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年測試在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所MC-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal[7]程序，測量過程中絕大多數(shù)分析點(diǎn)206Pb/204Pb>1 000，未進(jìn)行普通鉛校正，204Pb由離子計(jì)數(shù)器檢測，204Pb含量異常高的分析點(diǎn)可能受包體等普通Pb的影響，在計(jì)算時(shí)應(yīng)予以剔除，鋯石年齡諧和圖采用Isoplot 3.0程序獲得[8]。

3 鋯石U-Pb年齡測年結(jié)果

通過詳細(xì)對比分析鋯石的透反射光和陰極發(fā)光CL顯微圖像，選取鋯石測定部位，多數(shù)鋯石自形程度較好，晶形特征相似，表面較光滑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰且震蕩環(huán)帶發(fā)育。測定中隨時(shí)將數(shù)據(jù)投影至諧和曲線圖中進(jìn)行合理的現(xiàn)場判斷，選取合適的鋯石及其部位進(jìn)行測定。PM012-13-U-Pb11樣品同位素分析結(jié)果見表1，主要測點(diǎn)的陰極發(fā)光圖像及鋯石U-Pb年齡諧和曲線分別如圖2和圖3所示。

表1 大水溝英云閃長巖LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果

(a) 鋯石1 (b) 鋯石2(c) 鋯石3(d) 鋯石4

(402.6±4)Ma(405±11)Ma(404±4)Ma (406.7±3.7)Ma

(e) 鋯石5 (f) 鋯石7(g) 鋯石8(h) 鋯石10 (i) 鋯石12

(404.9±4.5)Ma (401.1±4)Ma (404.9±5)Ma (379.9±6)Ma(406±5.8)Ma

(j) 鋯石13 (k) 鋯石14(l) 鋯石15(m) 鋯石16 (n) 鋯石19

(400±4)Ma(400±4.1)Ma(401.8±5.6)Ma(399.3±4)Ma(401.8±5.9)Ma

圖2英云閃長巖中部分鋯石的陰極發(fā)光圖像

Fig.2Cathodeluminescenceimagesofpartofzirconsintonalite

(a) 諧和曲線 (b) 平均值

圖3英云閃長巖中鋯石U-Pb年齡諧和圖

Fig.3ConcordiadiagramofU-Pbagesforzirconsintonalite

對PM012-13-U-Pb1樣品英云閃長巖進(jìn)行了20個(gè)鋯石測點(diǎn)的同位素?cái)?shù)據(jù)測試，其中有6個(gè)測點(diǎn)偏離諧和線，206Pb/238U表面年齡偏大，加權(quán)平均時(shí)剔除6個(gè)不諧和點(diǎn)； 校正后獲得的206Pb/238U年齡介于397.9～406.1 Ma之間，年齡數(shù)據(jù)比較集中，在U-Pb一致曲線上均接近諧和線，加權(quán)平均年齡為(402.4±2.5) Ma(MSWD=0.34，n=14)，年齡結(jié)果能代表巖石的結(jié)晶年齡。

4 巖石地球化學(xué)特征

在研究區(qū)實(shí)測剖面(PM11，PM12和PM13)上不同位置共采集14件巖石地球化學(xué)樣品進(jìn)行分析，元素分析在國土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心(武漢綜合巖礦測試中心)完成。巖石主量元素、稀土元素、微量元素及主要巖石化學(xué)參數(shù)特征見表2和表3。

表2 大水溝一帶中酸性侵入巖體的主量元素分析結(jié)果

表3 大水溝一帶中酸性侵入巖體稀土元素、微量元素分析結(jié)果及巖石化學(xué)相關(guān)參數(shù)特征

不同巖性巖石SiO2含量存在一定的差異性，花崗閃長巖SiO2含量主要在70.24%～72.83%之間，二長花崗巖SiO2含量主要在70.22%～73.25%之間，主要巖性英云閃長巖和正長花崗巖的SiO2含量在67.93%～75.14%之間。分析樣品全堿含量范圍4.88%～8.66%，投在TAS圖解中分析數(shù)據(jù)皆落于Irvine分界線下方的花崗巖和花崗閃長巖2個(gè)區(qū)域中，采用O’Connor(1965)An-Ab-Or標(biāo)準(zhǔn)礦物分類方案[9-10](圖4)與礦物名稱總體較為一致。

在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖中(圖5(a))，Eu負(fù)異常特征明顯，所有數(shù)據(jù)表現(xiàn)為右傾緩傾斜型的特征。微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖解(圖5(b))上，輕稀土顯示富集，輕重稀土比值LREE/HREE為2.94～18.93； δEu為0.01～0.85，屬于Eu虧損型； δCe在0.95～1.23之間，反映出無異?！p微富集。LaN/YbN在2.40～44.11之間，反映巖漿巖體輕稀土相對重稀土元素相對富集。

圖4 大水溝中酸性侵入巖An-Ab-Or分類圖解

(a) 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖 (b) 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

圖5大水溝中酸性侵入巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖與微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

Fig.5Rareearthelementschondrite-normalizedpatternandtraceelementsprimitivemantlespiderdiagramofintermediate-acidintrusiverocksinDashuigou

5 討論

5.1 巖體形成時(shí)代的確定及其意義

前人研究表明，尕牙合東溝至大格勒溝一帶中酸性侵入巖體中黑云母的K-Ar及Rb-Sr年齡為230～244 Ma，原劃歸為印支期[11]。而本次定年結(jié)果顯示，該區(qū)中酸性侵入巖的年齡為(402±2) Ma，應(yīng)為早泥盆世華力西期。研究區(qū)東曲龍英云閃長巖-花崗閃長巖組合獲得4組鋯石U-Pb年齡，集中在382～413 Ma之間，形成時(shí)代以早泥盆世為主，可能部分到晚泥盆世，大灶火東南正長花崗巖中鋯石U-Pb年齡為(409±2) Ma[12]。德爾塔格西英云閃長巖鋯石U-Pb年齡為(413±14) Ma，喀雅克登塔格石英閃長巖和二長花崗巖的鋯石U-Pb年齡分別為(408±8) Ma和(408±5) Ma，祁漫塔格山北側(cè)東溝二長花崗巖鋯石U-Pb年齡為(410±2) Ma[13]。祁漫塔格地區(qū)石英二長閃長巖和二長花崗巖鋯石U-Pb 年齡分別為(408±2) Ma和(408±5) Ma[14]。祁漫塔格阿達(dá)灘正長花崗巖鋯石U-Pb年齡為(412.9±2.1) Ma[15]。躍進(jìn)山花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡為(407±3) Ma[16]，五龍溝地區(qū)4組二長花崗巖鋯石U-Pb年齡在(417.7±2.0)～(419.7±2.3) Ma之間[17]。研究區(qū)正長花崗巖樣品形成的年齡在395.4～402 Ma之間，屬早泥盆世華力西期。

綜上所示，本文尕牙合東溝至大格勒溝一帶中酸性侵入巖的巖漿活動并不是一個(gè)孤立的巖漿事件，在東昆侖造山帶存在著較多的早泥盆世巖漿活動，顯示早泥盆世時(shí)期整個(gè)東昆侖造山帶中存在大規(guī)模的巖漿事件。

5.2 巖石成因

MISA(即M、I、S和A型)是目前最常用的花崗巖成因的分類方案[18]，Chapell等根據(jù)巖漿源區(qū)性質(zhì)將澳大利亞Laachlon造山帶的花崗巖分為I型和S型2類[19]。研究區(qū)主要為英云閃長巖和正長花崗巖，其次為花崗閃長巖和二長花崗巖。14件樣品主量元素Al飽和指數(shù)A/CNK集中在0.946～1.077之間，堿飽和指數(shù)NK/A集中在0.31～0.68之間，為偏鋁質(zhì)巖石類型。所有樣品的里特曼組合指數(shù)σ43指數(shù)在0.86～2.53之間，屬里特曼劃分的鈣性—鈣堿性巖類型[20]。巖石CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物組合中主體樣品含剛玉標(biāo)準(zhǔn)分子，其范圍為0.13～2.3之間，大于1%的6件，小于1%的5件，含透輝石標(biāo)準(zhǔn)分子樣品3件，范圍為0.58～1.27之間； 在SiO2-P2O5圖解(圖6(a))中，樣品的P2O5含量隨著SiO2含量增加而降低，與 I型花崗巖變化趨勢相一致[21-22]，這些特征與典型的S型花崗巖相區(qū)別[23-24]。在花崗巖成因類型ACF圖解(圖6(b))中，樣品主要投在I型花崗巖中，少量落入S型花崗巖內(nèi)。綜上特征，巖體整體顯示以I型花崗巖為主的特點(diǎn)。

(a) SiO2-P2O5相關(guān)性圖解 (b) 成因類型ACF圖解

圖6大水溝中酸性侵入巖成因分析

Fig.6Originanalysisofintermediate-acidintrusiverocksinDashuigou

5.3 巖石構(gòu)造環(huán)境的確定

巖漿巖研究的許多理論和判別圖解思路來源于玄武巖的研究成果，花崗巖判別圖可否用來判別花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境一直存在疑問[25]。由于構(gòu)造判別圖解常具多解性，對巖漿巖體形成的構(gòu)造背景應(yīng)納入整個(gè)區(qū)域構(gòu)造演化歷程中討論。大水溝一帶中酸性侵入巖以英云閃長巖、正長花崗巖為主，其圖解如圖7所示。

(a) Nb-Y判別圖解[26](b) Rb-(Yb +Ta)判別圖解[27](c) Hf-Rb/30-Ta×3判別圖解[28]

圖7判別圖解

Fig.7Discriminantdiagrams

巖石在Nb-Y判別圖解(圖7(a))上，位于火山弧花崗巖+同碰撞花崗巖區(qū)(VAG+syn-COLG)與板內(nèi)花崗巖(WPG)之間的界線附近，在Rb-(Yb+Ta)判別圖解(圖7(b))上，位于板內(nèi)花崗巖(WPG)和火山弧花崗巖(VAG)范圍內(nèi)； 在Hf-Rb/30-Ta×3判別圖解(圖7(c))上，巖石主體位于火山弧花崗巖區(qū)，少量位于板內(nèi)花崗巖區(qū)。綜上所述，大水溝一帶中酸性侵入巖顯示屬于后碰撞造山花崗巖。

東昆侖造山帶主要經(jīng)歷了始特提斯和古特提斯2期重要演化過程。東昆侖始特提斯洋的打開和擴(kuò)張應(yīng)發(fā)生在早寒武世之前[29]。早寒武世末到晚奧陶世，東昆侖地區(qū)存在明顯的始特斯洋持續(xù)的俯沖消減過程，志留紀(jì)為陸殼俯沖碰撞[16]。早泥盆世躍進(jìn)山花崗巖巖漿活動均具有典型后碰撞巖漿作用[16]、曲龍山及大灶火東南花崗巖組合進(jìn)入弧-陸碰撞階段[12]等。大水溝一帶中酸性侵入巖大地構(gòu)造背景地處北昆侖巖漿弧帶，帶內(nèi)大面積分布的泥盆紀(jì)巖體主要巖石類型角閃閃長巖、石英閃長巖和二長花崗巖與俯沖作用有關(guān)[3]，顯示早泥盆世存在著大量巖漿活動。結(jié)合區(qū)域特征，研究區(qū)中酸性侵入巖是東昆侖造山帶北昆侖巖漿弧帶內(nèi)早泥盆世巖漿活動的新增證據(jù)。

6 結(jié)論

(1)經(jīng)測定，英云閃長巖的鋯石U-Pb年齡為(402.4±2.5) Ma，屬早泥盆世華力西期，而不是以前所認(rèn)為的印支期。

(2)大水溝中酸性侵入巖鋁飽和指數(shù)A/CNK集中在0.946～1.077之間； 其輕重稀土比值LREE/HREE在2.94～18.93范圍，顯示輕稀土富集； δEu在0.01～0.85之間，屬于銪虧損型； δCe在0.95～1.23之間，反映出無異?！p微富集； 巖體整體顯示以I型花崗巖為主的特點(diǎn)。

(3)研究區(qū)中酸性侵入巖屬東昆侖早泥盆世后碰撞造山花崗巖，是形成東昆侖造山巖漿活動早泥盆世中的一部分。

致謝： 野外工作及室內(nèi)綜合研究過程中得到了青海地質(zhì)調(diào)查局田承盛副局長、常革紅院長的指導(dǎo)，楊鵬濤、何文勁、廖徐生、鐘剛、易軍、龐仁俊等參與了該項(xiàng)目的野外地質(zhì)調(diào)查工作，論文成稿和修改過程中匿名審稿專家提出了寶貴修改意見，在此表示真誠的謝意！

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