東昆侖造山帶低山頭二長(zhǎng)花崗巖形成時(shí)代 及巖石地球化學(xué)特征

鄧紅賓，何龍，姚波，官云彬，唐華

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

東昆侖造山帶是中國(guó)一條重要的構(gòu)造巖漿活動(dòng)帶，中酸性侵入巖出露廣泛(莫宣學(xué)等，2006，2007)，主要巖石類(lèi)型為英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖以及花崗巖，其次為閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖(杜玉良等，2012)。巖漿巖體較為豐富，是一個(gè)經(jīng)歷多期構(gòu)造活動(dòng)的復(fù)雜造山帶(古鳳寶等，1994，豐成友等,2004),低山頭一帶分布著大量的中酸性侵入巖，是一個(gè)值得關(guān)注的區(qū)域。

低山頭二長(zhǎng)花崗巖地處東昆侖造山帶中段，由于工作環(huán)境差，構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的研究程度一直較低，無(wú)巖石地球化學(xué)及可靠的測(cè)年結(jié)果。以近期開(kāi)展的1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作為基礎(chǔ)，通過(guò)野外較詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查，在侵入巖體剖面測(cè)制時(shí)采集了鋯石測(cè)年及巖石地球化學(xué)樣品進(jìn)行分析測(cè)試，探討其成因及構(gòu)造背景，為區(qū)域構(gòu)造-巖漿活動(dòng)提供進(jìn)一步證據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景及巖體特征

1.1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于綏拉海溝至大干溝一帶東昆中與東昆北斷裂之間(鄧紅賓等，2016)，大地構(gòu)造位置屬東昆侖弧盆系北昆侖巖漿弧帶，北側(cè)以東昆北斷裂為界與柴達(dá)木地塊斷層接觸，南側(cè)與康西瓦-南昆侖-瑪多-瑪沁對(duì)接帶布爾汗布達(dá)蛇綠混雜巖帶相鄰(潘桂棠等，2013)(圖1)。

1.第四紀(jì)；2.侏羅紀(jì)；3.三疊紀(jì)；4.石炭紀(jì)；5.泥盆紀(jì)；6.中—新元古代；7.正長(zhǎng)花崗巖；8.二長(zhǎng)花崗巖；9.輝長(zhǎng)巖；10.花崗閃長(zhǎng)巖； 11.英云閃長(zhǎng)巖；12.似斑狀石英閃長(zhǎng)巖；13.石英閃長(zhǎng)巖；14.斷層及編號(hào)；15.同位素地質(zhì)年齡樣及位置；16.剖面位置及編號(hào)圖1 低山頭中酸性侵入巖分布圖Fig.1 Dishantou intermediateacid intrusive rock distribution

與侵入巖體接觸的地層主要為中元古代長(zhǎng)城系小廟組，巖性以石英巖、石榴子石黑云變粒巖、淺粒巖夾石英透輝石巖為主。薊縣系狼牙山組為灰?guī)r與灰質(zhì)白云巖互層巖性；晚古生代泥盆系牦牛山組以安山巖為主夾英安巖、火山角礫巖，見(jiàn)少量砂礫巖。石炭系大干溝組以粉砂巖、不等粒含礫砂巖夾復(fù)成分細(xì)礫巖為主；中生代侏羅系采石嶺組巖性為巖屑長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石粉砂巖夾少量礫巖、灰?guī)r。侵入巖對(duì)地層侵吞殆盡，多見(jiàn)小殘塊產(chǎn)出。斷裂構(gòu)造北西—北西西向斷裂發(fā)育，其次為北東向。

研究區(qū)侵入巖體野外基巖裸露，平面形態(tài)長(zhǎng)軸方向呈不規(guī)則狀、楔狀、長(zhǎng)條狀等形態(tài)，北東—南西向分布，多呈巖基、巖株?duì)町a(chǎn)出。巖體與侵位地層接觸界線不平整，局部被后期斷層改造而呈斷層接觸，多具角巖化蝕變，邊緣泥化強(qiáng)烈。主要出露巖性有正長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖，以石英閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖為主，見(jiàn)少量輝長(zhǎng)巖體。

1.2 巖體特征

晚三疊世二長(zhǎng)花崗巖位于研究區(qū)大部分區(qū)域，面積約為62.8 km2，平面形態(tài)呈不規(guī)則狀、橢圓狀。巖體長(zhǎng)軸方向顯示為北東向。巖石呈淺肉紅色，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分為正長(zhǎng)石(35%±)、斜長(zhǎng)石(35%±)、石英(25%±)、黑云母(1%～3%)。主晶正長(zhǎng)石可見(jiàn)卡式雙晶或格子狀雙晶，客晶為鈉長(zhǎng)石，部分包裹斜長(zhǎng)石和黑云母，條紋呈規(guī)則脈狀分布于主晶中，為析離成因。斜長(zhǎng)石無(wú)色，板狀-他形狀，部分被條紋長(zhǎng)石包裹，具聚片雙晶或環(huán)帶構(gòu)造，由粒徑為1～4mm左右的顆粒組成。條紋長(zhǎng)石無(wú)色，表面渾濁，半自形-他形狀，多由粒徑為4～11mm左右的顆粒組成。石英無(wú)色，他形粒狀，由粒徑為0.3～5mm左右的顆粒組成，多在巖石中呈團(tuán)塊狀富集。黑云母呈褐色，片狀，在巖石中呈稀疏浸染狀分布。

2 樣品分析與測(cè)試

測(cè)年樣品在實(shí)測(cè)剖面PM13上獲取(圖1)，采樣地點(diǎn)位于低山頭西側(cè)小支溝中，巖體裸露，采樣編號(hào)及經(jīng)緯度坐標(biāo)為PM013-15-U-Pb1(E94°35′33″，N36°03′49″)。LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年測(cè)試分析在中國(guó)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程序(LIU YS，2009)，測(cè)量過(guò)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(cè)，204Pb含量異常高的分析點(diǎn)可能受包體等普通Pb的影響，對(duì)204Pb含量異常高的分析點(diǎn)在計(jì)算時(shí)剔除，鋯石年齡諧和圖用Isoplot3.0程序獲得(侯可軍等，2009)。

3 鋯石U-Pb年齡測(cè)年結(jié)果

通過(guò)詳細(xì)對(duì)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(cè)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(cè)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(chǎng)判斷，選取合適的鋯石及其部位進(jìn)行測(cè)定。PM013-15-U-Pb1樣品同位素分析結(jié)果見(jiàn)表1。主要測(cè)點(diǎn)的陰極發(fā)光圖像及鋯石U-Pb年齡諧和曲線分別見(jiàn)圖2和圖3。

對(duì)PM013-15-U-Pb1樣品二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行20個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)的同位素?cái)?shù)據(jù)測(cè)試，測(cè)定鋯石比較復(fù)雜，具有多組年齡信息，其中2、4、5、8、9、14、15號(hào)鋯石校正后獲得的206Pb/238U年齡值為224.8～226.4 Ma，年齡數(shù)據(jù)比較集中，在U-Pb一致曲線上均接近于諧和線，給出的加權(quán)平均年齡值為(225.52±0.76)Ma(MSWD=0.22，n=7)；3、6、7、10-13、18號(hào)鋯石年齡值為252.4～254.8 Ma，年齡值雖集中，但在U-Pb一致曲線上向右偏離諧和線，且鋯石環(huán)帶不清晰，無(wú)法判定是否屬于多階段生長(zhǎng)；1、11、16、17、20號(hào)鋯石年齡值為206.4～207.8Ma，年齡值雖集中但在U-Pb一致曲線上向右偏離諧和線且MSWD=18，是一條明顯的誤差等時(shí)線；19號(hào)鋯石年齡值分散，地質(zhì)意義不明確。因此，(225.52±0.76)Ma年齡結(jié)果能代表二長(zhǎng)花崗巖巖石的侵入年齡，與區(qū)域地質(zhì)背景相吻合。

4 巖石地球化學(xué)特征

在研究區(qū)實(shí)測(cè)剖面(PM12、PM13)上不同位置共采集7件二長(zhǎng)花崗巖巖石地球化學(xué)樣進(jìn)行分析，元素分析在國(guó)土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心(武漢綜合巖礦測(cè)試中心)完成。巖石主量元素見(jiàn)表2，稀土元素、微量元素及主要巖石化學(xué)參數(shù)特征見(jiàn)表3。

表1 低山頭二長(zhǎng)花崗巖LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果表Tab.1 Dishantou Monzonitic granite LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb decides the year results

二長(zhǎng)花崗巖SiO2含量為66.80%～73.45%，屬酸性巖系列，Al2O3含量為14.73%～16.42%，里特曼組合指數(shù)σ43值為1.18～1.46，顯示巖石屬鈣堿性系列巖漿巖(邱家驤，1991)；K2O/Na2O<1，顯示巖漿具有明顯的富鈉、貧鉀的特點(diǎn)；A/NCK值主要為0.94～0.99，1件為1.04，屬偏鋁質(zhì)巖漿巖，具輕微過(guò)鋁質(zhì)巖漿巖特性；全堿含量范圍(K2O+Na2O)為5.75%～6.29%，堿飽和指數(shù)NK/A為0.35～0.41，<0.9，屬鈣堿性巖石(洪大衛(wèi)等，1987)。采用Q-A-P圖解分類(lèi)與命名方案(STRECKEISEN，1973)(圖4)與礦物名稱總體較為一致。

在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖解上(圖5a)，巖石中大離子親石元素(LILE)富集Rb、K、Sr、Ba，高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)富集Th、U、La、Ce，而Nb、Ti明顯虧損，顯示二長(zhǎng)花崗巖具有島弧火山巖漿作用形成的特點(diǎn)。輕稀土顯示富集，其輕重稀土比值LREE/HREE為6.06～16.98；δEu為0.51～0.92，僅1件樣品為1.03，總體屬于Eu虧損型；δCe為0.95～0.99，顯示為負(fù)異常。(La/Yb)N為7.46～28.35。反映巖漿巖體輕稀土對(duì)于重稀土元素相對(duì)富集。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖中(圖5b)，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，輕稀土元素較陡，重稀土元素部分趨于平緩的特征，巖漿分異特征明顯。

圖2 二長(zhǎng)花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.2 Monzonitic granite zircon cathodoluminescence images

圖3 (a)二長(zhǎng)花崗巖中鋯石U-Pb年齡諧和圖和(b)平均值圖Fig.3 (a)Monzonitic granite in zircon U - Pb age harmonic Figure and (b)average Figure

樣品編號(hào)SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5H2O+CO2TotalPM013-1573.450.0814.730.320.530.020.413.383.992.010.090.420.4099.83PM012-4168.130.4115.880.543.050.070.903.703.642.430.130.620.2599.75PM012-6370.410.1615.890.191.100.040.464.113.872.420.150.590.3699.75PM012-6770.280.2016.080.451.020.050.474.273.842.190.160.480.2899.77PM012-6969.810.2016.280.211.220.040.504.453.962.160.150.480.3299.78PM012-7170.800.1915.900.351.070.040.534.214.041.900.160.410.1999.79PM012-7466.800.3916.420.842.300.081.175.053.801.950.170.520.2799.76

表3 低山頭二長(zhǎng)花崗巖體稀土元素微量元素(10-6)分析結(jié)果及巖石化學(xué)相關(guān)參數(shù)特征表Tab.3 Dishantou Monzonitic granite rock mass of rare earth elements (10-6) the results of the analysis of trace element and petrochemistry related parameters

圖4 低山頭二長(zhǎng)花崗巖Q-A-P分類(lèi)圖解Fig.4 Dishantou Monzonitic granite Q - A - P classification diagram

5 巖石成因與構(gòu)造環(huán)境確定

5.1 巖體形成時(shí)代確定及意義

本次定年結(jié)果顯示，低山頭二長(zhǎng)花崗巖年齡為(225.52±0.76 )Ma，為晚三疊世印支期。隨著近年地質(zhì)工作不斷開(kāi)展，區(qū)域上東昆侖造山帶在納木龍地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖獲得鋯石U-Pb年齡為(231±2.5 )Ma(張智勇等，2001)，景忍—迎慶溝與矽卡巖型鐵銅多金屬礦化相關(guān)的二長(zhǎng)花崗巖的鋯石U-Pb年齡 為(219. 2±1. 4 )Ma(豐成友等，2010)，多登二長(zhǎng)花崗巖獲得鋯石U-Pb年齡為(224±4)Ma(郭通珍等，2011)，巴音呼都森二長(zhǎng)花崗斑巖、似斑狀二長(zhǎng)花崗巖的鋯石U-Pb年齡值為(212±1)Ma、(217±2)Ma(韓海臣等，2018)；在熱水二長(zhǎng)花崗巖獲得鋯石U-Pb年齡為(231±1)Ma(國(guó)顯正等，2016)；顯示低山頭一帶二長(zhǎng)花崗巖的巖漿活動(dòng)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印支期巖漿活動(dòng)。

5.2 巖石成因

研究區(qū)7件樣品巖石CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物組合中主體樣品含剛玉標(biāo)準(zhǔn)分子，含剛玉標(biāo)準(zhǔn)分子的范圍為0.37～1.44，大于1%的1件，小于1%的5件，含透輝石標(biāo)準(zhǔn)分子樣品1件，值為0.21；在SiO2-P2O5圖解(圖6a)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(shì)相一致(CHAPPELL B W.1992,1999)，這些特征與典型的S型花崗巖相區(qū)別(CHAPPELL BW，1992,2001)。在花崗巖成因類(lèi)型K2O-Na2O圖解中(COLLINS W J et al.,1982，圖6b)，樣品投入在I型花崗巖內(nèi)。綜上特征，巖體整體顯示為I型花崗巖。

圖5 (a)低山頭二長(zhǎng)花崗巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖與(b)稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖Fig.5 (a)Dishantou Monzonitic granite Primitive mantle standardization spider diagram of trace element and(b)rare earth elementschondrite standardized distribution diagram

a.SiO2-P2O5相關(guān)性圖解;b.成因類(lèi)型K2O-Na2O圖解圖6 低山頭二長(zhǎng)花崗巖成因分析圖Fig.6 Dishantou Monzonitic granite genesis analysis

5.3 巖石構(gòu)造環(huán)境確定

構(gòu)造判別圖解常具多解性，低山頭一帶二長(zhǎng)花崗巖構(gòu)造判別圖解見(jiàn)圖7。

巖石在Nb-Y判別圖解上(PEARCE JA et al.,1984，圖7a)，主要位于火山弧花崗巖+同碰撞花崗巖區(qū)(VAG+syn-COLG)界線內(nèi)，在Rb-(Y +Nb)判別圖解上(PEARCE J A et al., 1984，圖7b)位于火山弧花崗巖(VAG)范圍內(nèi)；在Hf-Rb/30-Ta×3判別圖解上(HARRIS NB et al.,1986，圖7c)，巖石主體位于火山弧花崗巖區(qū)。綜上所述，低山頭一帶二長(zhǎng)花崗巖顯示屬于火山弧型花崗巖，巖漿活動(dòng)可能是島弧形成過(guò)程中的產(chǎn)物。

6 結(jié)論

(1)低山頭二長(zhǎng)花崗巖的鋯石U-Pb年齡為(225.52±0.76)Ma，屬晚三疊世印支期。

a.Nb-Y判別圖解;b.Rb-(Y +Nb)判別圖解;c.Hf-Rb/30-Ta×3判別圖解；WPG.板內(nèi)花崗巖；ORG.洋中脊花崗巖； VAG.火山弧花崗巖；syn-COLG.同碰撞花崗巖圖7 二長(zhǎng)花崗巖構(gòu)造判別圖解Fig.7 Discrimination diagram

(2)二長(zhǎng)花崗巖屬鈣堿性系列偏鋁質(zhì)巖漿巖，具有明顯的富鈉貧鉀的特點(diǎn)；大離子親石元素及高場(chǎng)強(qiáng)元素特征顯示具有島弧火山巖漿作用特性。輕稀土對(duì)于重稀土元素相對(duì)富集輕稀土顯示富集，總體屬Eu虧損型。Eu負(fù)異常特征顯示巖漿分異明顯。巖體屬I(mǎi)型花崗巖。

(3)研究區(qū)二長(zhǎng)花崗巖屬東昆侖晚三疊世火山弧型花崗巖，巖漿活動(dòng)可能是島弧形成過(guò)程中的產(chǎn)物，是形成東昆侖造山巖漿活動(dòng)晚三疊世中的一部分。

致謝：該項(xiàng)目野外地質(zhì)調(diào)查工作中得到了楊鵬濤、何文勁、廖徐生、鐘剛、徐琳、母永鴻等同志的幫助，論文成稿和修改過(guò)程中匿名審稿專家提出了寶貴修改意見(jiàn)，在此表示真誠(chéng)的謝意！