南祁連敖果吞烏蘭侵入巖鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義

張新遠(yuǎn)，王春濤，歐陽光文，李瑞保

(1.青海省地質(zhì)調(diào)查院 青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室，青海 西寧 810012；2.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054)

0 引 言

祁連造山帶位于青藏高原東北部，它作為中央造山帶的重要組成部分記錄了古生代的板塊構(gòu)造演化史，包括從地幔柱上涌導(dǎo)致大陸巖石圈拉伸、減薄，形成擴(kuò)張的洋盆，到洋殼俯沖、消減直至大洋閉合、板塊碰撞造山[1]。南祁連位于祁連造山帶和柴達(dá)木盆地北緣構(gòu)造帶的結(jié)合部位，近年研究表明它同樣保存類似于北祁連洋的地質(zhì)記錄，在早古生代經(jīng)歷了洋殼俯沖、消減直至陸塊碰撞的過程。大道爾吉—黨河南山蛇綠巖、木里蛇綠巖和拉脊山蛇綠混雜巖被認(rèn)為是南祁連洋存在的證據(jù)[2-5]，以黨河南山奧陶紀(jì)火山巖為代表的島弧火山巖是南祁連洋俯沖作用過程中的產(chǎn)物[6-8]，而黨河南山北斷裂處的3個洼塘地區(qū)花崗巖和肅北東山灣巖體的形成時代為晚奧陶世—晚志留世，是造山晚期俯沖-碰撞過程的產(chǎn)物[9-11]。

南祁連野牛脊山、柴達(dá)木山一帶均分布著規(guī)模較大的加里東晚期花崗巖體，其中柴達(dá)木山花崗巖的研究程度較高。吳才來等通過SHRIMP鋯石 U-Pb定年獲得柴達(dá)木山巖體形成時代為446 Ma，認(rèn)為巖體屬典型的S型花崗巖，形成于陸-陸碰撞環(huán)境[12]；周賓等通過LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年及Hf同位素研究，認(rèn)為柴達(dá)木山巖體形成時代為(436～437)Ma，是陸-陸碰撞環(huán)境下巖漿多期侵位的產(chǎn)物，其原巖來自柴達(dá)木板塊基底下地殼[13]；盧欣祥等通過SHRIMP鋯石U-Pb定年獲得柴達(dá)木山塔塔楞環(huán)斑花崗巖的成巖年齡為(440±14)Ma，形成于造山向后碰撞過渡環(huán)境[14]；胡能高等通過巖相學(xué)、地球化學(xué)特征研究，進(jìn)一步將塔塔楞環(huán)斑花崗巖劃分為一個由3期同源侵入體構(gòu)成的復(fù)式巖體，并認(rèn)為晚期環(huán)斑花崗巖形成于后碰撞或后造山環(huán)境[15-16]。相比之下，野牛脊山花崗巖體的研究程度相對較低。本文選取南祁連哈拉湖西側(cè)野牛脊山花崗巖體中的敖果吞烏蘭侵入巖為研究對象，通過巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)、同位素年代學(xué)等方法對其進(jìn)行詳細(xì)研究，探討敖果吞烏蘭侵入巖時代歸屬、成因類型及形成構(gòu)造環(huán)境，為進(jìn)一步制約南祁連的構(gòu)造演化提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景和巖體地質(zhì)特征

野牛脊山構(gòu)造位置處于秦祁昆造山系、中—南祁連弧盆系，三級構(gòu)造單元屬南祁連巖漿弧[17]，其北側(cè)為疏勒南山—拉脊山蛇綠混雜巖帶，南側(cè)與宗務(wù)隆裂谷相鄰(圖1)。區(qū)域內(nèi)出露地層有青白口系(龔岔群其他大阪組)變質(zhì)碎屑巖建造、奧陶系(吾力溝組、鹽池灣組)火山碎屑巖建造、志留系(巴龍貢嘎爾組)陸源碎屑巖建造、石炭系(臭牛溝組)濱淺海相碳酸鹽巖夾碎屑巖建造、二疊系—三疊系陸表海沉積建造、古近系—新近系山麓河湖相沉積建造以及第四系。斷裂構(gòu)造以NW向或近EW向為主。巖漿活動以加里東期中酸性侵入巖為代表，在野牛脊山一帶形成規(guī)模較大的花崗巖基，與區(qū)域上志留系呈侵入或斷層接觸。

圖1 南祁連西段地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological Sketch Map of the Western Segment of South Qilian

本文研究的敖果吞烏蘭侵入巖屬于野牛脊山花崗巖體的一部分，位于南祁連哈拉湖西側(cè)約50 km處(圖1)。前人曾開展了1∶200 000哈拉湖幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，確定其為黑云母花崗巖體，但未開展年代學(xué)研究工作[18]。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)該巖體在敖果吞烏蘭一帶呈規(guī)模較大的巖基產(chǎn)出，平面形態(tài)呈不規(guī)則狀，出露面積約51.4 km2。巖體分布與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致，總體呈NW—SE向帶狀展布。巖體東北側(cè)被第四系覆蓋，東南側(cè)被石炭系或二疊系角度不整合覆蓋(圖2)，向西延伸至野牛脊山一帶。

圖2 敖果吞烏蘭侵入巖地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological Sketch Map of Aoguotunwulan Pluton

2 巖相學(xué)特征

敖果吞烏蘭侵入巖主要由角閃黑云母花崗閃長巖、似斑狀黑云母花崗閃長巖[圖3(a)]和似斑狀黑云母二長花崗巖[圖3(b)]等3種巖性組成，出露面積分別約為27.6、13.5、10.3 km2。角閃黑云母花崗閃長巖與似斑狀黑云母花崗閃長巖呈涌動接觸，似斑狀黑云母二長花崗巖與似斑狀黑云母花崗閃長巖呈脈動接觸，二者接觸界線外傾[圖3(c)]，總體顯示角閃黑云母花崗閃長巖→似斑狀黑云母花崗閃長巖→似斑狀黑云母二長花崗巖的巖漿演化趨勢。

角閃黑云母花崗閃長巖呈灰白色，具中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造。主要礦物特征為：斜長石(體積分?jǐn)?shù)為45%～48%)呈半自形板狀，發(fā)育聚片雙晶；石英(25%～30%)呈他形粒狀或不規(guī)則狀，具波狀消光[圖3(d)]；鉀長石(10%～16%)呈半自形—他形板狀，具條紋構(gòu)造；黑云母(10%～14%)呈片狀，多數(shù)被綠泥石、方解石交代。

似斑狀黑云母花崗閃長巖呈灰白色，具似斑狀結(jié)構(gòu)、中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)及塊狀構(gòu)造。斑晶為鉀長石(體積分?jǐn)?shù)為10%～12%)，粒度為3.6 mm×8.5 mm～23.0 mm×47.0 mm，呈半自形板狀，具條紋構(gòu)造?；|(zhì)(體積分?jǐn)?shù)為88%～90%)主要礦物特征為：斜長石(40%～49%)呈半自形板狀，鏡下可見細(xì)密平直的聚片雙晶[圖3(e)]，An牌號為27，為更長石；石英(20%～35%)呈他形粒狀或不規(guī)則狀；鉀長石(5%)呈半自形—他形粒狀，少數(shù)呈半自形板狀；黑云母(5%～15%)呈鱗片狀；普通角閃石(7%)呈粒狀或片狀，具強多色性。

似斑狀黑云母二長花崗巖的風(fēng)化面為肉紅色，新鮮面為淺肉紅色、灰白色，具似斑狀結(jié)構(gòu)、中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)及塊狀構(gòu)造。斑晶(體積分?jǐn)?shù)為15%～20%)有鉀長石和斜長石兩種，粒度為6.7 mm×8.7 mm～18.0 mm×20.0 mm，鉀長石斑晶呈半自形板狀，為微斜條紋長石，具條紋構(gòu)造和格子雙晶[圖3(f)]，斜長石斑晶呈半自形板狀?；|(zhì)(體積分?jǐn)?shù)為85%)主要礦物特征為：斜長石(25%～36%)呈半自形板狀，發(fā)育聚片雙晶；鉀長石(17%～20%)呈半自形—他形粒狀，特征同斑晶；石英(18%～20%)呈他形粒狀；黑云母(10%～12%)呈鱗片狀，部分被綠泥石交代。

3 分析方法

3.1 鋯石U-Pb定年

用于測定鋯石年齡的樣品采自敖果吞烏蘭侵入巖的似斑狀黑云母花崗閃長巖，采樣編號為IPm401U-Pb2-3，采樣點地理坐標(biāo)為(38°12′15″N，97°01′55″E)，采樣位置見圖2。定年樣品的采集選取弱變形、弱蝕變且無后期巖脈穿插的新鮮巖石，采樣質(zhì)量大于5 kg。

鋯石分選工作由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所礦物分離實驗室完成。挑選裂隙相對較少且透明度和晶形相對較好的鋯石約100粒制作樣品靶并進(jìn)行加工。鋯石反射光、透射光及陰極發(fā)光(CL)圖像在北京離子探針中心完成，鋯石U-Pb定年在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心應(yīng)用激光燒蝕多接收器等離子體質(zhì)譜(LA-MC-ICP-MS)儀進(jìn)行微區(qū)原位U-Pb同位素測定。采用GJ-1作為外部鋯石年齡標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 U-Pb 同位素分餾校正，采用ICPMSDataCal程序和Isoplot 2.49程序[19]進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用208Pb校正法對普通Pb進(jìn)行校正，利用NIST612玻璃標(biāo)樣作為外標(biāo)計算鋯石樣品的Pb、U、Th含量[20]。詳細(xì)的實驗原理、流程及儀器參考文獻(xiàn)[20]～[24]。

3.2 主、微量元素分析

本次在敖果吞烏蘭侵入巖中采集巖石地球化學(xué)樣品共計10件，樣品均采自基巖露頭，樣品新鮮、無(弱)蝕變、無后期巖脈穿插，樣品巖性均一，具有代表性。樣品主、微量元素分析由國土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成。其中，主量元素利用四硼酸鋰熔片-XRF法和硫酸-氫氟酸溶礦-重鉻酸鉀滴定法在X熒光光譜儀(MagixPro2440)上分析，稀土元素利用王水提取ICP-MS法在質(zhì)譜儀(ThermoelementalX7)上分析，微量元素利用四酸溶礦-ICP-MS法、四酸溶礦-ICP-OES法和過氧化鈉熔融-ICP-MS法等，分別在質(zhì)譜儀(ThermoelementalX7)、等離子體發(fā)射光譜儀(ICAP6300)、X熒光光譜儀(XRF-1800)、光柵光譜儀(WG-100))和雙道原子熒光光度計(820)等儀器上分析，方法檢出限和分析精度完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)[23]。

圖3 野外和顯微鏡下照片F(xiàn)ig.3 Field Photographs and Microphotographs

4 鋯石U-Pb年代學(xué)特征

4.1 鋯石特征

似斑狀黑云母花崗閃長巖樣品(IPm401U-Pb2-3)中的鋯石多為無色透明至淺黃色，呈自形程度較好的短柱狀、中長柱狀、雙錐狀，少部分呈半截錐狀(圖4)。晶體長80～200 μm，寬50～150 μm，長寬比大都介于3∶2～2∶1之間，個別可達(dá)4∶1。陰極發(fā)光圖像顯示大多數(shù)鋯石具有典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)，屬于巖漿結(jié)晶產(chǎn)物[25-29]。鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單，部分鋯石顆粒具有窄的淺色邊和港灣狀的溶蝕邊，但大多數(shù)鋯石顯示出清晰的巖漿環(huán)帶特征，淺色邊可能為后期的變質(zhì)增生邊[28]。

4.2 結(jié)果分析

24個有效分析點的同位素比值和表面年齡數(shù)據(jù)見表1，年齡諧和曲線見圖5(a)、(b)。由表1和圖5(a)可見，除18號分析點明顯偏離一致線外，其余23個分析點都落在一致線上，顯示較好的諧和性。這23個分析點中有16個分析點(6～13、15、16、19～24號)的206Pb/238U年齡相當(dāng)集中，表明這些鋯石在形成后其U-Pb體系一直保持在封閉狀態(tài)，基本上沒有Pb丟失[圖5(b)]，其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(443.9±2.1)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為0.19)[圖5(c)]，可以代表似斑狀黑云母花崗閃長巖的巖漿結(jié)晶年齡。另外7個諧和的206Pb/238U年齡都大于470 Ma，被認(rèn)為是捕虜晶鋯石年齡[30]。因此，敖果吞烏蘭侵入巖的侵位年齡可確定為約440 Ma，形成時代屬早志留世初期。

圖4 似斑狀黑云母花崗閃長巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.4 CL Images of Zircons of Porphyritic Biotite Granodiorite

分析點w(206Pb)/10-6w(238U)/10-6N(207Pb)/N(206Pb)n(207Pb)/n(235U)n(206Pb)/n(238U)207Pb/206Pb年齡/Ma207Pb/235U年齡/Ma206Pb/238U年齡/Ma1202210.068 4±0.001 40.875 5±0.017 70.092 8±0.000 9882±42639±13572±62131630.058 1±0.001 50.608 1±0.016 10.075 9±0.000 7533±56482±13472±53262970.058 8±0.001 00.611 9±0.010 90.075 5±0.000 7559±36485±9469±54172200.056 7±0.001 00.589 1±0.010 80.075 4±0.000 7478±38470±9469±55401240.099 3±0.001 23.878 1±0.052 70.283 4±0.002 71 610±231 609±221 608±156141780.056 7±0.001 80.557 2±0.018 30.071 2±0.000 7481±71450±15444±47192470.057 1±0.001 00.565 4±0.010 80.071 8±0.000 7495±40455±9447±48101320.057 1±0.001 50.566 1±0.015 30.071 9±0.000 7496±57455±12448±49172290.055 9±0.001 60.545 5±0.016 50.070 8±0.000 7448±65442±13441±41091290.056 1±0.002 80.550 0±0.028 20.071 1±0.000 8455±110445±23443±511233370.055 9±0.001 30.546 2±0.013 40.070 9±0.000 7448±51443±11441±412607990.056 0±0.000 70.549 9±0.007 40.071 3±0.000 7451±27445±6444±413263530.056 1±0.000 90.549 6±0.009 10.071 1±0.000 7456±34445±7443±4144517770.167 7±0.001 911.104 4±0.145 30.480 2±0.004 62 535±192 532±332 528±2415507290.056 0±0.000 70.550 6±0.008 00.071 4±0.000 7451±29445±7444±416283470.055 8±0.001 00.545 4±0.010 90.070 9±0.000 7444±41442±9442±4172639950.095 2±0.001 13.448 2±0.048 40.262 6±0.002 81 533±221 515±211 503±1618523030.117 4±0.001 42.675 1±0.048 20.165 2±0.002 21 917±221 322±24986±1319182380.056 5±0.001 20.554 7±0.012 90.071 3±0.000 7470±48448±10444±420233100.056 0±0.001 00.552 3±0.010 90.071 5±0.000 7454±41447±9445±421121500.056 8±0.001 90.558 3±0.019 20.071 3±0.000 7483±75450±15444±422152120.056 4±0.001 90.556 5±0.019 50.071 5±0.000 7470±76449±16445±423222990.056 7±0.001 20.558 4±0.012 90.071 5±0.000 7478±48450±10445±424364480.056 4±0.000 80.554 3±0.008 50.071 2±0.000 7469±31448±7444±4

注：w(·)為元素或化合物含量;N(·)/N(·)為同一元素同位素比值,N(·)為該元素的原子豐度;n(·)/n(·)為不同元素同位素比值,n(·)為元素的物質(zhì)的量。

圖5 似斑狀黑云母花崗閃長巖LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和曲線和年齡分布Fig.5 Concordia Diagrams and Distribution of LA-MC-ICP-MS Zircon U-Pb Ages for Porphyritic Biotite Granodiorite

5 巖石地球化學(xué)特征

敖果吞烏蘭侵入巖3種巖性的主、微量元素分析結(jié)果見表2。

5.1 主量元素

敖果吞烏蘭侵入巖的SiO2含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為65.72%～69.87%，平均為67.12%，在R1-R2巖石類型分類圖解[圖6(a)]中樣品點落在花崗閃長巖區(qū)域和二長花崗巖區(qū)域附近，與野外(室內(nèi))定名結(jié)果吻合；全堿含量(w(Na2O)+w(K2O))為5.13%～6.70%，其中w(K2O)/w(Na2O)值為1.28～1.88，顯示富鉀特征；里特曼指數(shù)為1.12～1.89，均低于3.3，在AFM圖解[圖6(b)]中樣品均落在鈣堿性系列區(qū)域，在SiO2-K2O圖解[圖7(a)]中樣品均落在高鉀鈣堿性系列區(qū)域；Al2O3含量較高且變化范圍較小，介于12.69%～13.82%之間，鋁飽和指數(shù)(A/CNK)大多(8件樣品)介于0.96～1.11之間，另2件樣品為1.16和1.20，因此，絕大多數(shù)樣品顯示為弱過鋁質(zhì)Ⅰ型花崗巖；在A/CNK-A/NK圖解[圖7(b)]中，大多數(shù)樣品點落入弱過鋁質(zhì)區(qū)域，個別樣品點落在準(zhǔn)鋁質(zhì)(1件樣品)和強過鋁質(zhì)區(qū)域(2件樣品)。綜上所述，敖果吞烏蘭侵入巖屬于弱過鋁質(zhì)—強過鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性系列。

5.2 稀土元素

敖果吞烏蘭侵入巖的稀土元素總含量較高((190.43～284.35)×10-6)，其中輕稀土元素總含量為(166.68～257.23)×10-6，重稀土元素總含量為(22.99～27.82)×10-6，輕、重稀土元素總含量之比為7.02～9.49，輕稀土元素相對富集而重稀土元素相對虧損(w(La)N/w(Yb)N值為6.84～11.36)，中等負(fù)Eu異常(δEu,0.47～0.62)。巖石輕稀土元素內(nèi)部分餾(w(La)N/w(Sm)N值為3.60～4.05)略強于重稀土元素內(nèi)部分餾(w(Gd)N/w(Yb)N值為1.30～1.98)。

從球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式[圖8(a)]上可以看出，敖果吞烏蘭侵入巖3種巖性具有相似的稀土元素分布特征，總體顯示出輕稀土元素富集、重稀土元素相對虧損的右傾特征，其中輕稀土元素內(nèi)部分餾較為明顯，重稀土元素內(nèi)部分餾弱，與上地殼物質(zhì)的稀土元素配分模式[31]相似，但稀土元素總含量較上地殼物質(zhì)稍高，暗示敖果吞烏蘭侵入巖物源區(qū)為上地殼。

5.3 微量元素

敖果吞烏蘭侵入巖大離子親石元素Ba含量為(520～1 101)×10-6，Rb含量較高((113～190)×10-6)，Sr含量相對較高((157～234)×10-6)，Th含量較高((15.3～23.1)×10-6)。高場強元素中，Nb、Ta、Hf含量普遍較低，分別為(11.7～17.9)×10-6、(1.43～2.17)×10-6和(5.84～11.00)×10-6,Zr含量較高((179～301)×10-6)。

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖[圖8(b)]上，敖果吞烏蘭侵入巖明顯富集大離子親石元素K、Rb、Ba、Th，虧損高場強元素Nb、Ta，并具有明顯的Sr、P、Ti負(fù)異常，這與中地殼、上地殼物質(zhì)的微量元素蛛網(wǎng)圖[31]相似，微量元素蛛網(wǎng)圖具有碰撞型花崗巖的特征，總體表明其形成過程與大陸碰撞、地殼增厚密切相關(guān)。

6 討 論

6.1 巖石成因類型

目前較多研究人員將花崗巖成因類型劃分為I型、S型、M型和A型[36]。I型和S型花崗巖分別指源巖為火成巖和成熟沉積巖部分熔融產(chǎn)生的花崗質(zhì)巖漿形成的花崗巖。高度分異的I型、S型和A型花崗巖因其礦物組成和化學(xué)組成都接近于低共熔花崗巖而在化學(xué)組成上部分重疊，所以不易區(qū)分其成因類型，需要結(jié)合各方面特征予以綜合判定[37]。在礦物學(xué)特征上，角閃石、堇青石和堿性暗色礦物分別是判斷I型、S型、A型花崗巖的重要礦物學(xué)標(biāo)志[38]。敖果吞烏蘭侵入巖缺乏這些標(biāo)志性礦物，無法從礦物學(xué)角度劃分其成因類型。在地球化學(xué)特征上，鋁飽和指數(shù)是區(qū)分I型與S型花崗巖的重要參數(shù)，S型花崗巖的鋁飽和指數(shù)大于1.1，而I型花崗巖小于1.1[39]。敖果吞烏蘭侵入巖10件樣品的A/CNK值除2件樣品為1.16～1.20(高于1.10)外，其余8件樣品為0.96～1.11，多數(shù)落入I型花崗巖范圍[圖7(b)]，為弱過鋁質(zhì)巖石，顯示I型花崗巖成因類型特征。該侵入巖的SiO2含量為65.72%～69.87%，全堿含量為5.13%～6.70%，計算的分異指數(shù)為67.51～78.71，表明巖石僅發(fā)生了低程度的結(jié)晶分異。敖果吞烏蘭侵入巖的w(FeO*)/w(MgO)值在2.21～3.00之間，不顯示A型花崗巖的富鐵特征(w(FeO*)/w(MgO)>10)[40]。實驗研究表明：在準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)巖漿中，磷灰石的溶解度很低，并在巖漿分異過程中隨SiO2含量的增高而降低；而在強過鋁質(zhì)巖漿中，磷灰石溶解度變化趨勢與此相反，隨SiO2含量的增加而增高或基本保持不變[41]。磷灰石在I型和S型花崗巖漿中的這種行為已被成功地用于區(qū)分I型和S型花崗巖[42-45]。敖果吞烏蘭侵入巖的P2O5含量較低(0.12%～0.21%，平均0.18%)，明顯不同于S型花崗巖常具有較高P2O5含量(>0.20%)[48]的特征。另外，在Th-Rb圖解[圖9(a)]上，敖果吞烏蘭侵入巖樣品Rb、Th之間成正消長演化趨勢，與I型花崗巖演化趨勢一致[41,49]。綜上所述，敖果吞烏蘭侵入巖應(yīng)屬低程度結(jié)晶分異的I型花崗巖。

表2 主、微量元素分析結(jié)果Tab.2 Analysis Results of Major and Trace Elements

注：wtotal為主量元素總含量；wREE為稀土元素總含量；w(·)N為元素含量球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的值;上地殼、中地殼、下地殼數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[31]。

圖(a)底圖引自文獻(xiàn)[32]；圖(b)底圖引自文獻(xiàn)[33]圖6 R1-R2巖石類型分類圖解和AFM圖解Fig.6 Diagrams of R1-R2 Rock Classification and AFM

圖(a)底圖引自文獻(xiàn)[34]；圖(b)底圖引自文獻(xiàn)[35]圖7 SiO2-K2O圖解和A/CNK-A/NK圖解Fig.7 Diagrams of SiO2-K2O and A/CNK-A/NK

ws為樣品含量；wc為球粒隕石含量；wp為原始地幔含量；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[46]；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[47]；同一圖中相同線條對應(yīng)巖體的不同巖性樣品圖8 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.8 Chondrite-normalized REE Pattern and Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram

圖(a)底圖引自文獻(xiàn)[49]，箭頭分別代表I型、S型花崗巖演化趨勢；圖(b)底圖引自文獻(xiàn)[60]圖9 Th-Rb圖解及(La/Yb)N-δEu圖解Fig.9 Diagrams of Th-Rb and (La/Yb)N-δEu

6.2 源區(qū)特征

研究表明，源區(qū)的巖石性質(zhì)控制著花崗巖基本特征[50]。早期研究認(rèn)為，I型花崗巖的源巖是地殼深部中基性變火成巖[51-52]。近年研究發(fā)現(xiàn)，受幔源巖漿改造的沉積物重融同樣可以形成I型花崗巖[53]，此外，在地殼重融過程中沉積物貢獻(xiàn)的減少和火成巖等成分的增多同樣可以使巖漿成分由S型向I型轉(zhuǎn)變，形成I型或者I、S過渡類型巖漿[54]。敖果吞烏蘭侵入巖主量元素總體顯示富硅、富堿、貧鐵和貧鎂的特征，微量元素表現(xiàn)為富集大離子親石元素(U、Th、Pb)和輕稀土元素，虧損高場強元素(Nb、Ta)，表明它們具有殼源的地球化學(xué)屬性。w(Nb)/w(U)值(4.88～9.24，平均7.45)、w(Nb)/w(Ta)值(7.75～10.38，平均9.53)、w(Zr)/w(Hf)值(27.34～30.65，平均28.65)與殼源巖石較為接近(分別約為10[55-56]、11[57-58]、33[57,59])，w(Rb)/w(Sr)值(0.60～1.11，平均0.80)、w(Rb)/w(Nb)值(6.69～14.69，平均9.92)則明顯高于全球上地殼的平均值(分別為0.32和4.50)[57]，同樣暗示了巖石的殼源屬性。巖石富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，具明顯的Eu負(fù)異常，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式與上地殼物質(zhì)類似[圖8(a)]；在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上，巖石富集K、Rb、Ba、Th、U等元素，與中地殼、上地殼物質(zhì)的微量元素特征相似，與具有相對低Rb、Th和U含量的下地殼物質(zhì)特征不同[圖8(b)][31]。在(La/Yb)N-δEu圖解[圖9(b)]中，所有樣品均落入殼源范圍內(nèi)，表明侵入巖在巖漿源區(qū)或者侵位過程中很少受到幔源組分的影響。在La/Sm-La圖解[圖10(a)]中，樣品的w(La)與w(La)/w(Sm)值成正相關(guān)關(guān)系，表明巖漿從源區(qū)巖石局部熔融后并沒有發(fā)生明顯的結(jié)晶分異[61]，這與小的分異指數(shù)(67.51～78.71)是相對應(yīng)的。在A/MF-C/MF圖解[圖10(b)]中，樣品點大多落在變質(zhì)雜砂巖部分熔融區(qū)域，說明巖體源區(qū)原巖以變質(zhì)雜砂巖為主。

圖(a)底圖引自文獻(xiàn)[62]；圖(b)底圖引自文獻(xiàn)[63]圖10 La/Sm-La圖解及A/MF-C/MF圖解Fig.10 Diagrams of La/Sm-La and A/MF-C/MF

圖(a)底圖引自文獻(xiàn)[66]；圖(b)底圖引自文獻(xiàn)[67]圖11 R1-R2圖解及Rb/10-Hf-3Ta圖解Fig.11 Diagrams of R1-R2 and Rb/10-Hf-3Ta

6.3 構(gòu)造環(huán)境及地質(zhì)意義

花崗巖的微量元素組合類型同其形成的構(gòu)造環(huán)境有明顯的聯(lián)系[64]。在R1-R2圖解[圖11(a)]中，敖果吞烏蘭侵入巖3種巖性樣品投點在板塊碰撞前區(qū)域和同碰撞期區(qū)域，在Rb/10-Hf-3Ta圖解[圖11(b)]中大多數(shù)落在碰撞花崗巖區(qū)域，2件樣品落在碰撞花崗巖與板內(nèi)花崗巖交界區(qū)域。此外，Pearce等通過對不同構(gòu)造環(huán)境下花崗巖的微量元素研究，提出一系列的構(gòu)造環(huán)境判別方案[65]。敖果吞烏蘭侵入巖3種巖性樣品在Rb-Y+Nb圖解[圖12(a)]中落入后碰撞花崗巖(Post-COLG)區(qū)域；在Nb-Y圖解[圖12(b)]中，樣品點大多落在火山弧花崗巖和同碰撞花崗巖區(qū)域。綜上所述，敖果吞烏蘭侵入巖總體顯示后碰撞或同碰撞構(gòu)造環(huán)境特征。

底圖引自文獻(xiàn)[80]圖12 Rb-Y+Nb圖解及Nb-Y圖解Fig.12 Diagrams of Rb-Y+Nb and Nb-Y

南祁連造山帶位于秦祁昆造山系的中部，夾持于北祁連造山帶與柴達(dá)木板塊之間[68]。近年對南祁連造山帶的研究包括南祁連黨河南山—拉脊山蛇綠混雜巖帶、奧陶紀(jì)島弧火山巖及其間分布的俯沖-碰撞型花崗巖等，揭示南祁連確有洋盆存在，并經(jīng)歷了類似于北祁連洋的生成、擴(kuò)張發(fā)展和俯沖消減過程[5-11,69-70]。從寒武紀(jì)至早奧陶世，整個祁連造山帶處于大陸裂解、洋底擴(kuò)張至大洋盆地形成發(fā)展階段。在該時期，中—南祁連元古代基底伸展裂解，逐漸從大陸向洋盆發(fā)生轉(zhuǎn)化[1,71]，現(xiàn)今的大道爾吉—黨河南山蛇綠巖中的鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)雜巖(形成于早奧陶世)[3,72]、拉脊山蛇綠混雜巖中的輝綠巖塊(年齡為(462.9±5.1)Ma)[5,73]均為南祁連洋殼的殘塊，證明了大洋盆地的形成[74]。中奧陶世洋盆開始出現(xiàn)俯沖消減，在拉脊山分布的中奧陶世鈣堿性基性—中性—酸性火山巖系列和黨河南山吾力溝組中基性—中酸性火山巖、晚奧陶世多索曲組中基性火山巖，以及黨河南山東段烏里溝中酸性侵入巖(年齡為(457.0±6.3)Ma)[75]皆為該時期俯沖作用的產(chǎn)物。早志留世南祁連洋逐漸閉合，兩側(cè)陸塊進(jìn)入碰撞造山階段，在黨河南山賈公臺、振興梁地區(qū)形成增厚地殼型埃達(dá)克質(zhì)奧長花崗巖(年齡分別為(442.7±6.8)、(437.6±8.1)Ma)[76-77]。敖果吞烏蘭侵入巖的形成時代為早志留世(約440 Ma)，是該階段巖漿作用的產(chǎn)物。早志留世晚期至中志留世，南祁連發(fā)生碰撞造山后伸展，形成黨河南山和當(dāng)金山巴龍貢噶爾組塊狀玄武巖(年齡為(424.5±6.6)Ma)[1]和杏仁狀玄武巖，并在黨河南山西段形成具有A型花崗巖特征的石塊地似斑狀二長花崗巖((420±12)Ma)[77-78]。最終在志留紀(jì)晚期—泥盆紀(jì)晚期，中祁連和南祁連完成拼貼和碰撞[10,79]。

7 結(jié) 語

(1)南祁連敖果吞烏蘭侵入巖由角閃黑云母花崗閃長巖、似斑狀黑云母花崗閃長巖和似斑狀黑云母二長花崗巖組成，其中在似斑狀黑云母花崗閃長巖中獲得LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(443.9±2.1)Ma(MSWD值為0.19)，指示該巖體的侵位發(fā)生在早志留世初期。

(2)南祁連敖果吞烏蘭侵入巖屬弱過鋁質(zhì)—強過鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性系列I型花崗巖；稀土元素總含量較高，輕稀土元素富集，重稀土元素虧損，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式呈輕稀土元素內(nèi)部分餾較強、重稀土元素內(nèi)部分餾弱、明顯Eu負(fù)異常的右傾特征；巖石中大離子親石元素K、Rb、Ba、Th富集，高場強元素Nb、Ta虧損，并具有明顯的Sr、P、Ti負(fù)異常，總體具碰撞型花崗巖的特征，反映其與大陸碰撞、地殼增厚密切相關(guān)。

(3)南祁連敖果吞烏蘭侵入巖具同碰撞構(gòu)造環(huán)境特征。結(jié)合區(qū)域資料認(rèn)為，巖體屬于早志留世初期南祁連洋閉合，兩側(cè)陸塊發(fā)生碰撞，進(jìn)入碰撞造山階段的產(chǎn)物。