南祁連野牛脊山地區(qū)早志留世侵入巖的巖石成因：巖石 地球化學(xué)和鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)制約

于小亮，蔡成龍，張世龍，魏小林，劉溪溪

(1.青海省地質(zhì)調(diào)查局，青海 西寧 810001； 2.青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局七隊，青海 西寧 810007； 3. 青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 格爾木 816000)

祁連造山帶以北西西—南東東走向環(huán)繞于青藏高原的東北緣，是世界上典型的造山帶之一，也是中國中央造山系的重要組成部分。它經(jīng)歷了不同的時期、不同的構(gòu)造機制以及不同的動力學(xué)體系的長期構(gòu)造演化，是一個復(fù)合造山帶，礦產(chǎn)資源十分豐富。因此，歷來受到國內(nèi)外眾多專家、學(xué)者的高度重視(夏林圻等，1996；李文淵，2004；何世平等，2011)。南祁連位于祁連造山帶南部，以柴達(dá)木北緣斷裂、中祁連南緣斷裂及阿爾金左行走滑斷裂為界(潘桂堂等，2009)，由于其特殊的構(gòu)造位置形成于獨特的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和地球動力學(xué)背景，一直以來，對其構(gòu)造屬性和演化歷史的研究備受關(guān)注。而花崗巖類作為造山帶中普遍存在的酸性侵入體，記錄了板塊構(gòu)造及地殼演化過程的大量信息(胡萬龍等，2016)。通過對花崗質(zhì)侵入巖的特征研究可確定其成因及構(gòu)造環(huán)境，結(jié)合花崗質(zhì)侵入巖的定年結(jié)果可分析該地區(qū)經(jīng)歷的巖漿事件。因此，研究花崗質(zhì)巖石的構(gòu)造背景及成因類型，尤其是結(jié)合造山帶不同類型花崗質(zhì)巖的研究是判別構(gòu)造塊體動力學(xué)背景及其轉(zhuǎn)換的有效途徑(王濤，2007)。前人對北祁連造山帶的構(gòu)造演化和火山巖、花崗巖進(jìn)行了研究，各種構(gòu)造模式相繼被提出(張旗等，1997；宋述光等，1997；毛景文，2003；秦海鵬，2012)。但對南祁連的研究程度相對較低，對該地區(qū)的巖漿活動研究相對薄弱，年代學(xué)數(shù)據(jù)比較分散。筆者在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇出露于南祁連野牛脊山地區(qū)的花崗巖組合進(jìn)行巖石地球化學(xué)和鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)分析，探討了花崗巖的成因類型、形成的構(gòu)造環(huán)境和時代歸屬，為進(jìn)一步對南祁連野牛脊山地區(qū)巖漿侵入活動及構(gòu)造演化方面提供新的信息與依據(jù)。

1 地質(zhì)背景和巖石學(xué)特征

祁連造山帶位于秦祁昆巨型造山帶中段，北鄰阿拉善地塊，南接柴達(dá)木地塊，西被阿爾金斷裂所截，與塔里木地塊相隔，向東與北秦嶺相接，是典型的加里東期增生造山帶。由北往南依次為北祁連褶皺帶、中祁連地塊和南祁連褶皺帶3個次一級構(gòu)造單元，之間均由邊界斷裂相隔(馮益民等，1996)。南祁連地塊以北宗務(wù)隆斷裂為界，西接阿爾金斷裂，中經(jīng)剛查、青海湖和拉脊山，東至甘肅天水西秦嶺造山帶，南由柴達(dá)木北緣斷裂圍限(青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991)。

中南祁連弧盆系沿中祁連南緣斷裂(疏勒南山-拉脊山縫合帶主斷裂)又可劃分為拉脊山結(jié)合帶(Ⅲ-1)和南祁連巖漿弧(Ⅲ-2)2個三級構(gòu)造單元，筆者所研究區(qū)域構(gòu)造位置上處于南祁連巖漿弧內(nèi)(Ⅲ-2)，出露地層有石炭紀(jì)臭牛溝組火山巖碎屑巖碳酸鹽巖建造、二疊紀(jì)巴音河群碎屑巖碳酸鹽巖建造及第四紀(jì)沖洪積物(圖1)。區(qū)內(nèi)共發(fā)育4條后期脆性斷裂，且斷裂構(gòu)造具多期活動的特點，根據(jù)斷裂產(chǎn)出形態(tài)可劃分為北西—南東向、北西西—南東東向以及北東—南西向斷裂，并發(fā)育斷層破碎帶、斷層角礫巖等；受不同期次構(gòu)造應(yīng)力作用，巖體中次生節(jié)理、裂隙十分發(fā)育。侵入巖主要為早志留世花崗巖組合，分布于區(qū)內(nèi)野牛脊山地區(qū)，南北兩側(cè)均被第四紀(jì)沖洪積物覆蓋，西側(cè)延伸至圖外，東側(cè)與石炭紀(jì)臭牛溝組和二疊紀(jì)地層成角度不整合接觸。該巖體呈巖基狀產(chǎn)出，平面形態(tài)呈橢圓狀，總體出露面積約51.66 km2，其中花崗閃長巖(γδ)出露面積為27.63 km2，似斑狀花崗閃長巖(πγδ)出露面積為13.52 km2，似斑狀二長花崗巖(πηγ)出露面積為10.51 km2。筆者主要針對早志留世侵入巖進(jìn)行采樣和分析，所采樣品為花崗閃長巖、似斑狀花崗閃長巖及似斑狀二長花崗巖，各巖石特征描述如下。

圖1 南祁連野牛脊山地區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified geological map of Yeniujishan area of South Qilian

花崗閃長巖(γδ)：灰白色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由斜長石、鉀長石、石英及暗色礦物、不透明礦物和少量的鋯石、榍石、磷灰石等構(gòu)成。其中，斜長石呈半自形板狀晶，含量約48%，粒度為0.65～3.15 mm，具較強的絹云母化、綠泥石化和碳酸鹽化蝕變。由于蝕變較強，鉀長石呈他形粒狀晶，含量約16%，粒度大小在3.38～4.95 mm，具黏土化蝕變，顆粒表面顯污濁，見少量的石英、黑云母和斜長石顆粒分布其中；石英呈他形粒狀晶或不規(guī)則狀晶，含量約25%，粒度約0.45～3.35 mm，分布在其他礦物顆粒間；暗色礦物主要為黑云母，含量約10%，粒度為0.38～2.95 mm，絕大多數(shù)被綠泥石交代，少數(shù)被方解石和褐色黑云母交代，從保留的假象來看多為黑云母假象。副礦物主要為鋯石、榍石及磷灰石等，均呈包體分布，部分不透明礦物沿節(jié)理縫析出。巖石因受構(gòu)造應(yīng)力影響，發(fā)育很多很多裂紋、裂隙，后被方解石充填成脈，還見有黑云母解理縫發(fā)生曲折變形，以及石英所具的波狀消光假象。

似斑狀花崗閃長巖(πγδ)：灰白色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由似斑晶和基質(zhì)組成。斑晶為淺肉紅色鉀長石，呈半自形板狀晶，含量約15%，粒度為3.61～2.95 mm，具條紋構(gòu)造，為條紋長石，輕微黏土化蝕變，受動力影響顆粒較為破碎，細(xì)小的石英、黑云母等沿裂隙充填?；|(zhì)以斜長石為主，其次為石英、黑云母及部分不透明礦物和少量的鋯石、磷灰石、綠簾石等。

似斑狀二長花崗巖(πηγ)：巖石為肉紅色或灰白色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶為鉀長石和斜長石。其中，鉀長石呈半自形板狀晶，含量約20%，粒度為2.05～4.35 mm，具輕微的黏土化蝕變，顆粒表面略顯混濁，可見少許細(xì)小的他形粒狀石英、長石和片狀的黑云母分布其中；斜長石呈半自形板狀晶，含量約8%，粒度為2.55～3.50 mm，具較強的絹云母化、綠泥石化和碳酸鹽化蝕變，可見聚片雙晶?；|(zhì)以斜長石為主，其次為石英、鉀長石、黑云母及部分不透明礦物好和少量的鋯石、榍石、磷灰石等。受熱液作用，沿巖石裂隙充填在方解石及細(xì)粒石英中，呈脈狀存在。

2 分析方法

筆者采集該地區(qū)花崗閃長巖、似斑狀花崗閃長巖和似斑狀二長花崗巖共21件新鮮巖石樣品開展了主量、微量和稀土元素地球化學(xué)研究，測試單位為國土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心。除 H2O用重量法和FeO用容量滴定法測定外, 其余主量元素都用 X 螢光光譜儀測定, 分析精度(相對誤差)優(yōu)于1%。微量元素和稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定, 分析誤差小于5%。

對該地區(qū)新鮮的似斑狀二長花崗巖進(jìn)行了鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代學(xué)研究，測試單位為國土資源部天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所測試室。通過同位素實驗室激光燒蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)來測定(李懷坤等，2010)，采用質(zhì)譜儀為ThermoFisher公式制造的Neptune，激光剝蝕系統(tǒng)為ESI公司生產(chǎn)的UP193-FX ArF準(zhǔn)分子激光器，利用193nm FX激光器對鋯石進(jìn)行剝蝕，激光斑束35 μm，采用Adersen方法對普通鉛進(jìn)行校正，詳細(xì)分析方法及儀器參數(shù)見李懷坤等(2010)。原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理、年齡計算及繪圖使用ICPMS DataCal程序(LIU et al.，2010)和ISOPLOT程序(LUDWING，2003)。同位素比值誤差為1σ，年齡值選206Pb/238U年齡，加權(quán)平均年齡誤差為95%置信度誤差。

3 巖石地球化學(xué)

3.1 主量元素特征

本地區(qū)花崗閃長巖、似斑狀花崗閃長巖和似斑狀二長花崗巖的地球化學(xué)分析結(jié)果見表1，其巖石地球化學(xué)成分一致性較好。巖石中w(SiO2) 變化范圍不大但含量較高，為64.69%～78.03%，平均為67.66%，屬酸性巖范疇；w(Al2O3)含量為7.44%～14.16%，平均為12.97%；w(TiO2)、w(FeO)、w(CaO)、w(MgO)含量低，分別為0.55%～0.94%(平均為0.79%)、1.52%～5.00%(平均為4.10%)、1.11%～3.43%(平均為2.20%)、0.78%～2.49%(平均為1.98%)；w(Na2O+K2O)、w(K2O)含量較高，全堿含量為5.13%～7.92%(平均為6.36%)，w(K2O)含量為2.98%～5.23%(平均為4.05%)，w(Na2O)含量為0.43%～2.90%(平均為2.32%)。該巖石明顯具有高硅、富鋁、富鉀、富堿和貧鈦、鐵、鎂、鈣的特點，屬高鉀巖石。

表1 野牛脊山地區(qū)侵入巖主量元素分析結(jié)果及參數(shù)特征表Tab.1 Major elements composition analysis results and parameter characteristics of the intrusive rocks in Yeniujishan area

在SiO2- K2O圖(圖2)上顯示為高鉀鈣堿性系列。巖石的里特曼指數(shù)δ=0.91～2.89，為中強鈣堿性巖系。在AFM圖解(圖3)中均落在鈣堿性系列區(qū)內(nèi)，并且均沿AF線分布，同樣表現(xiàn)出富堿貧鐵鎂的特點；鋁飽和指數(shù)(A/CNK)=0.84～1.23，在鋁飽和指數(shù)圖解中分別落在準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)巖石(圖4)。

圖2 野牛脊山地區(qū)侵入巖SiO2-K2O圖解(底圖據(jù)PECCERILLO R et al.,1976)Fig.2 SiO2-K2O diagrams of the intrusive rocks in Yeniujishan area

圖3 野牛脊山地區(qū)侵入巖的AFM圖解(底圖據(jù)IRVINE et al.,1971)Fig.3 AFM diagrams for the intrusive rocks in Yeniujishan area

3.2 稀土和微量元素特征

巖石稀土元素及特征參數(shù)見表2。巖石稀土總量ΣREE為157.89×10-6～299.15×10-6，平均為244.32×10-6，明顯具有殼源特征；其中輕稀土含量LREE為141.57×10-6～267.57×10-6，重稀土含量HREE為16.32×10-6～31.58×10-6，輕重稀土比值LREE/HREE=7.02～9.96；(La/Sm)N值為3.55～5.63，(La/Yb)N值為6.85～14.71，(Gd/Yb)N值為1.30～2.02；在稀土元素分配曲線上顯示輕稀土元素曲線向右傾斜，重稀土元素呈平緩型(圖5a)，說明輕稀土元素分餾明顯，可能是受到巖漿源區(qū)內(nèi)斜長石、橄欖石或輝石的影響；中稀土元素分餾程度小于輕稀土大于重稀土，顯示巖漿源區(qū)的殘留礦物可能含有角閃石，因為中稀土的富集主要受角閃石的控制；重稀土元素則表現(xiàn)為平坦型，分餾不明顯。δEu=0.47～0.66，平均為0.55，顯示明顯的Eu負(fù)異常，說明源區(qū)在部分熔融過程中有斜長石殘留或巖漿演化過程中斜長石發(fā)生了結(jié)晶分異作用。各巖石稀土配分曲線近于平行，反映屬同源巖漿的產(chǎn)物。

圖4 野牛脊山地區(qū)侵入巖A/CNK-A/NK圖解(底圖據(jù)MANIA P D，1989)Fig.4 A/CNK-A/NK diagrams of the intrusive rocks in Yeniujishan area

巖石微量元素特征見表3，各巖石中Rb/Sr為0.52～2.55，呈降低趨勢，并且均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地殼值(0.24)。以洋脊(ORG)為標(biāo)準(zhǔn)的微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖5b)各巖石表現(xiàn)出相似的特征，Rb具有明顯富集， K、Th含量較高，Ba相對虧損，Ce、Hf、Zr、Sm、Y、Yb等明顯低于洋脊花崗巖，與阿曼同碰撞花崗巖的分布形式(PEARCE,1984)相似，反映出殼源花崗巖的特征。

表2 野牛脊山地區(qū)侵入巖巖石稀土元素分析結(jié)果及參數(shù)特征表Tab.2 REE analysis results and parameter characteristics of the intrusive rocks in Yeniujishan area

表3 野牛脊山地區(qū)侵入巖巖石微量元素分析結(jié)果表(10-6)Tab.3 Composition results of trace elements of the intrusive rocks in Yeniujishan area (10-6)

圖5 野牛脊山地區(qū)侵入巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖和微量元素洋脊花崗巖 標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)SUN et al.，1989；洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)PEARCE，1984)Fig.5 Chondrite-normalized REE diagram and ORG-normalized trace element spider diagram of the intrusive rocks in Yeniujishan area

4 鋯石U-Pb年代學(xué)

本次研究針對該地區(qū)的似斑狀二長花崗巖樣品選取了一件樣品進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測定。似斑狀二長花崗巖中的鋯石多為淺黃色、無色透明的短柱狀、中長柱狀晶體，少部分為半截狀，粒度多為80～200 μm，大多數(shù)鋯石長寬比介于1.5∶ 1～2∶1，個別鋯石長寬比為4∶1，邊界清晰、平直，柱面發(fā)育。陰極發(fā)光圖像表現(xiàn)出典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)，屬于典型的巖漿結(jié)晶產(chǎn)物。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。

本次測年樣品似斑狀二長花崗巖(IPm401Bb2-3)共測試24顆鋯石，獲得有效點24個，測試得到的同位素比值和年齡數(shù)據(jù)見表4，鋯石U含量為124×10-6～995×10-6，Pb含量為9×10-6～451×10-6，Th/U值為0.09～0.81，絕大部分大于0.4(平均為0.46)，顯示典型的巖漿成因鋯石(吳元保，2004)，說明鋯石U-Pb測年結(jié)果代表了巖體的形成時代。測試24個測點多數(shù)集中在一個小的范圍內(nèi)，且206Pb/238U 和207Pb/235U 的諧和性較好，表明了鋯石結(jié)晶以后它的U-Pb體系一直保持封閉狀態(tài)。加權(quán)平均年齡為(443.9±2.1)Ma(MSWD=0.19)(圖6)，代表了野牛脊山地區(qū)似斑狀二長花崗巖的結(jié)晶年齡，即該期侵入巖形成的地質(zhì)時期為早志留世。

圖6 似斑狀花崗閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖和同位素表明年齡加權(quán)平均值圖Fig.6 LA-ICP-MS Zircon U-Pb concordia diagram and the weighted mean age diagram of porphyritic granodiorite

5 討論

5.1 巖石成因

花崗巖成因類型判定是花崗巖研究中最重要的基礎(chǔ)問題，目前比較常用的花崗巖分類方案為I、S、M和A型花崗巖，已被地質(zhì)學(xué)家們廣泛應(yīng)用(吳福元等，2007)。野牛脊山地區(qū)侵入巖具有較高的SiO2含量(64.69%～78.03%)和全堿含量(Na2O+K2O=5.13%～7.92%)，里特曼指數(shù)小于3.3(δ=0.91～2.89)，鋁飽和指數(shù) (A/CNK)為0.84～1.23，P2O5含量為0.10%～0.27%，是一套高硅、富鋁、富堿的準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)巖石，SYLVESTER等(1998)研究也表明過鋁質(zhì)花崗巖是地殼硅鋁層物質(zhì)的重熔，以上特征均顯示出S型花崗巖的相關(guān)特征。在ACF圖解中(圖7)，全部樣品點均落在S型花崗巖區(qū)內(nèi)。因此，可以判斷該地區(qū)侵入巖為S型花崗巖，且來源于地殼物質(zhì)的重熔。

前人對花崗巖的源區(qū)做了大量的實驗研究，結(jié)果表明，如果是中基性巖石發(fā)生了部分熔融，通常會導(dǎo)致偏中性的花崗閃長質(zhì)的準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖類的形成；如果是碎屑沉積巖類發(fā)生了部分熔融，則一般會導(dǎo)致偏酸性的過鋁質(zhì)花崗巖類的形成；而如果是泥砂質(zhì)沉積巖類發(fā)生了部分熔融，則可能形成強烈富鋁和富鉀的花崗巖類(JOHANNES W et al，1996；PATIO DOUCE A E et al，1998；CASTRO A et al，1999)。SYLVESTER等(1998)研究表明，花崗巖的 CaO/Na2O值能夠有效示蹤其源區(qū)成分，一般來說貧長石、富黏土的泥質(zhì)巖部分熔融產(chǎn)生的熔體 CaO/Na2O較低(<0.30)，而富長石、貧黏土的砂質(zhì)巖部分熔融產(chǎn)生的熔體 CaO/Na2O較高(>0.30)。野牛脊山的花崗巖均為富 Al、富K的鈣堿性系列花崗巖，CaO/Na2O值為0.5～3.07，表明其源巖可能為黏土、長石含量較高的泥砂質(zhì)沉積巖類。

圖7 野牛脊山地區(qū)侵入巖ACF圖解(底圖據(jù)Irvine，1971)Fig.7 ACF diagram for the intrusive rocks in Yeniujishan area (after Irvine，1971)

前人對源巖的熔融機制的研究表明，變質(zhì)沉積巖的熔融作用主要有飽和水固相線上的熔融、白云母脫水熔融和黑云母脫水熔融 3種機制，不同的部分熔融機制通常會產(chǎn)生不同類型的熔體。通常由白云母脫水熔融產(chǎn)生的熔體具有較低 Fe、Mg、Ti以及較高的 K含量(BROWN M，2002；MCDERMOTT F et al，1996)；而黑云母脫水熔融產(chǎn)生的熔體通常具有較高的 Fe、Mg 以及Ti含量。野牛脊山似斑狀二長花崗巖具有較高的 TFe2O3+MgO+TiO2含量(3.25～4.55，平均為 3.87)， K2O 含量較低(2.98%～5.23%，平均為 4.05%),這說明野牛脊山的花崗巖源巖的部分熔融機制應(yīng)該是黑云母脫水熔融作用。

5.2 構(gòu)造環(huán)境分析

花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境是指形成時的地球動力學(xué)背景，PEACE等(1984)在研究花崗巖與板塊構(gòu)造關(guān)系時，將花崗巖分為4種基本類型：洋脊花崗巖(ORG)、火山弧花崗巖(VAG)、板內(nèi)花崗巖(WPG)和碰撞花崗巖(COLG)。本次研究樣品在w(Y)-w(Nb)構(gòu)造環(huán)境判別圖解(圖8)上，大部分樣品落在火山弧花崗巖和同碰撞花崗巖；在R1-R2構(gòu)造環(huán)境判別圖解中(圖9)，樣品幾乎全部落在同碰撞。總體顯示野牛脊山地區(qū)侵入巖具有同碰撞花崗巖的特征，侵入巖構(gòu)造環(huán)境應(yīng)屬同碰撞構(gòu)造環(huán)境。

圖8 野牛脊山地區(qū)侵入巖Y-Nb構(gòu)造環(huán)境判別圖解(底圖據(jù)PEARCE et al.，1984)Fig.8 Discrimination diagrams for tectonic settings of the intrusive rocks in Yeniujishan area(Y-Nb)

1.地幔分離；2.板塊碰撞前的；3.碰撞后的抬升；4.造山晚 期的；5.非造山的；6.同碰撞的；7.造山后的圖9 野牛脊山地區(qū)侵入巖R1-R2構(gòu)造背景圖解(底圖據(jù)BATCHELOR R A et al.,1985)Fig.9 Diagrams for tectonic settings of the intrusive rocks in Yeniujishan area(R1-R2)

前人對南祁連造山帶的結(jié)構(gòu)及地球動力學(xué)演化意見不統(tǒng)一(夏林圻等，1996；張旗等，1997；秦海鵬，2012)，認(rèn)為南祁連地區(qū)的地球動力學(xué)演化并非經(jīng)歷了多期“開-合構(gòu)造”旋回，而主要為由柴北緣洋-陸俯沖、陸-陸深俯沖、陸塊拼貼碰撞、中祁連陸內(nèi)裂谷拉張閉合并存的復(fù)合造山帶。其演化歷史主要經(jīng)歷了古元古代—中元古代末期古陸塊形成、新元古代陸塊差異性演化、加里東期柴北洋洋盆、南祁連洋盆開始閉合、微陸塊自南向北碰撞拼貼、華里西—印支期柴北帶縫合造山、華里西期宗務(wù)隆增生楔造山、中新生代北東向構(gòu)造-巖漿活動等階段。

其中加里東運動早期，有限洋盆發(fā)育階段，形成500～540 Ma的蛇綠巖(宋述光，1997)，古洋殼向微陸塊發(fā)生初次正向俯沖作用，形成加里東期活動陸緣島弧火山巖(514～486 Ma)(李懷坤等，2010；何世平等，2011)；接著古洋殼高角度的下插俯沖以及俯沖大洋巖石圈拖曳陸塊深俯沖作用，在30～60 km深度形成高壓-超高壓變質(zhì)帶，并伴隨形成與板塊俯沖及碰撞有關(guān)的I型和S型花崗巖(445～496 Ma)(賈群子，2006)。

結(jié)合野牛脊山地區(qū)花崗巖的地球化學(xué)特征和構(gòu)造圖解，該巖體應(yīng)該形成于加里東運動期，并經(jīng)歷了古洋殼高角度的下插俯沖以及俯沖大洋巖石圈拖曳陸塊深俯沖作用過程。

5.3 成巖時代

LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果表明，野牛脊山地區(qū)似斑狀二長花崗巖的結(jié)晶年齡為(443.9±2.1)Ma(MSWD=0.19)，形成的地質(zhì)時期為早志留世。在野外路線地質(zhì)調(diào)查及剖面測制工作中，見有巖體與早石炭世臭牛溝組、早二疊世草地溝組呈角度不整合接觸，依據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征、巖石組分、同位素測年及巖體空間接觸關(guān)系，將該巖體形成時代厘定為早志留世。

區(qū)域構(gòu)造演化特征表明，南祁連造山帶整體上為始特提斯洋盆閉合，微陸塊或地體自南向北不斷俯沖拼貼-聚合形成的一個具有多期次復(fù)合造山作用的碰撞造山帶。早志留世(435 Ma左右)時期，在南祁連與中祁連之間，由于大洋板塊的南向俯沖，將深海沉積物帶入到地幔處，同時深部的俯沖洋殼在高溫下發(fā)生脫水熔融，熔融的熔體上涌，幔源巖漿沿著深大斷裂不斷上升到中、上地殼底部，烘烤地殼物質(zhì)進(jìn)而發(fā)生部分熔融作用而形成了花崗巖體，野牛脊山地區(qū)花崗巖就形成于此時，最終在志留紀(jì)晚期—泥盆紀(jì)末期，中祁連與南祁連完成拼貼和碰撞(劉志武等，2006)。因此，認(rèn)為該地區(qū)花崗巖可能是由這種俯沖碰撞的地球動力學(xué)背景下形成的。

6 結(jié)論

(1)野牛脊山地區(qū)花崗巖主要由花崗閃長巖、似斑狀花崗閃長巖及似斑狀二長花崗巖組成，以高硅、富鋁、富鉀、富堿和貧鈦、鐵、鎂、鈣為特征，巖石里特曼指數(shù)δ=0.91～2.89，A/CNK為0.84～1.23，總體顯示為準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)的鈣堿性系列巖石；稀土和微量元素組成上，顯示大離子親石元素Rb、K、LREE和活潑不相容元素Th明顯富集，Ba相對虧損，Ce、Hf、Zr、Sm、Y、Yb等明顯低于洋脊花崗巖，具有明顯的Eu負(fù)異常，屬于S型花崗巖且來源于地殼物質(zhì)的重熔。另外，其地球化學(xué)特征表明，其源巖可能為黏土、長石含量較高的泥砂質(zhì)沉積巖類，源巖部分熔融機制應(yīng)該是黑云母脫水熔融作用。

(2)早志留世巖體在w(Y)-w(Nb)和R1-R2構(gòu)造環(huán)境判別圖解中，均落入同碰撞花崗巖，并結(jié)合地球化學(xué)特征和構(gòu)造圖解可推出該區(qū)花崗巖與南祁連造山帶加里東運動期的板塊碰撞有關(guān)，并經(jīng)歷了古洋殼高角度的下插俯沖以及俯沖大洋巖石圈拖曳陸塊深俯沖作用過程。

(3)野牛脊山地區(qū)似斑狀花崗閃長巖的鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(443.9±2.1)Ma，表明其形成于早志留世。結(jié)合該地區(qū)構(gòu)造演化，認(rèn)為野牛脊山地區(qū)侵入巖形成于板塊俯沖碰撞的地球動力學(xué)背景下。