青海省巴龍貢噶爾組的重新劃分及地質(zhì)意義

潘建，李貴義，李廣鐵

吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，長(zhǎng)春130022

0 引言

祁連造山帶位于青藏高原的東北部，西段被阿爾金斷裂所截，東段與西秦嶺相連，北接阿拉善地塊，南與柴達(dá)木地塊相接，總體呈NWW向展布，由于受加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，形成了北祁連及柴達(dá)木北緣兩條俯沖-碰撞雜巖帶，在兩者間形成了性質(zhì)不同的各類地體，自北向南為北祁連造山帶、中祁連地塊、南祁連地塊和柴北緣高壓-超高壓變質(zhì)帶[1-8]。近年來(lái)，對(duì)北祁連及中祁連研究的較多[9-12]，工作程度相對(duì)較高，而對(duì)南祁連的研究相對(duì)較少，特別是其中廣泛分布的巴龍貢噶組，目前在劃分和歸屬方面尚有異議，該組為青海省地質(zhì)局石油普查大隊(duì)于1962年創(chuàng)建，1976年《1∶20萬(wàn)下環(huán)倉(cāng)幅、快日瑪鄉(xiāng)幅》[13]將其劃分為志留系下巖組(片巖類)，上巖組(變質(zhì)砂巖類)，1994年青海省巖石地層將該套地層改稱為巴龍貢噶爾組，地質(zhì)時(shí)代歸屬于志留紀(jì)，但也可能是晚奧陶世，由于缺少生物化石和可信的同位素年齡數(shù)據(jù)，該套地層確切的地質(zhì)時(shí)代始終沒(méi)有查清。近年來(lái)，有學(xué)者將巴龍貢噶爾組解體為早奧陶世和中新元古代，王國(guó)華等在南祁連北部解體出一套強(qiáng)變型的片巖[14]，劃分為中新元古代，與此同時(shí)，青海省地調(diào)局、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在南祁連地區(qū)開(kāi)展了多項(xiàng)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，均解體出一套中等程度變質(zhì)的巖石。2011—2013年筆者參加了《1∶5萬(wàn)陽(yáng)康等五幅》區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，通過(guò)詳細(xì)的野外觀測(cè)對(duì)比及精度較高的同位素測(cè)年，確定了該組中的片巖類與變質(zhì)砂巖類巖石不屬于同一地層系統(tǒng)，必須予以嚴(yán)格區(qū)分，將其中大量的片巖類劃歸為新元古代(陽(yáng)康片巖)，而原組中的變質(zhì)砂巖、板巖類仍稱為巴龍貢噶爾組，該片巖的重新劃定，填補(bǔ)了該區(qū)域未有新元古代地層的空白，確立了其與中祁連地塊具有同一基底的事實(shí)，對(duì)該區(qū)的構(gòu)造演化、年代學(xué)研究提供了充分的證據(jù)[15]。

1 區(qū)域地質(zhì)概況及巖石學(xué)特征

巴龍貢噶爾組屬祁連造山帶，南祁連弧盆系，分布于天峻、陽(yáng)康、哈拉湖南側(cè)，大地構(gòu)造位置位于南祁連巖漿弧的中西部，南與宗務(wù)隆山—溝里—?jiǎng)偛殛懢壛压认噜彛迸c中祁連陸塊相連(圖1)。

該組分為兩套巖性：其一為變質(zhì)砂巖、變質(zhì)粉砂巖；其二為二云石英片巖、黑云石英片巖、絹云石英片巖和角閃片巖等，以陽(yáng)康地區(qū)為例對(duì)其特征進(jìn)行描述。

(1)砂巖類地層體

該組普遍遭受區(qū)域變質(zhì)作用，形成了一套變質(zhì)砂巖、粉砂巖和板巖的組合，局布夾凝灰?guī)r，巖屑成分包括石英、長(zhǎng)石及云母片巖，基質(zhì)以鈣質(zhì)、泥質(zhì)為主，最顯著的巖相標(biāo)志顯示復(fù)理石韻律，表現(xiàn)為細(xì)砂與粉砂的粒序?qū)樱Ｐ驅(qū)酉虏繂卧嘤杉?xì)粒長(zhǎng)英質(zhì)砂巖組成，向上粒度變細(xì)，逐漸過(guò)渡為砂質(zhì)黏土層。頂部以起伏的沖刷面與上覆砂巖或粉砂巖接觸，標(biāo)志一個(gè)完整粒序結(jié)構(gòu)的結(jié)束，層理類型的垂向變化反映沉積組構(gòu)近似于濁流沉積，局部地段夾有少量的凝灰?guī)r。

在巴龍貢噶爾組中，采集到Glyptograptus，Pseudoclinacograptus,Pristiograptuscf.acinacesTornguist,P.nadtcsclapuortn,ClimacograptusSestangularisMocy.等筆石化石，所確定的時(shí)代為晚奧陶紀(jì)—志留紀(jì)[15]。

圖1 南祁連地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological structure sketch of South Qilian

(2)片巖類地層體(陽(yáng)康片巖)

區(qū)域上呈帶狀分布與巴龍貢噶爾組相伴而生，主要由二云石英片巖、黑云石英片巖、絹云石英片巖和角閃片巖等組成，變質(zhì)變形較強(qiáng)，小型褶曲、層間褶皺相當(dāng)發(fā)育，并且發(fā)育了較多的石英細(xì)脈，由于受變質(zhì)作用的影響，石英脈呈透鏡狀、長(zhǎng)條狀和石香腸構(gòu)造，順層理方向分布，局部較為密集，1 m內(nèi)有5～6條不等，脈寬約2～5 cm，黑云石英片巖、絹云石英片巖類巖石恢復(fù)原巖為砂泥質(zhì)巖石，屬碎屑巖類，角閃片巖恢復(fù)原巖為中基性火山巖類，巖石經(jīng)歷了多期變形，變質(zhì)程度達(dá)高綠片巖相[14-15],將其從巴龍貢噶爾組中解體出來(lái),時(shí)代為新元古代。

2 巖石地球化學(xué)特征(片巖)

2.1 主量元素特征

從表1可以看出氧化物含量變化范圍較大，SiO2含量在57.1%～68.74%之間，可能是從基性到中酸性均有，Al2O313.04%～14.98%，Al2O3>(K2O+Na2O+CaO)(分子數(shù))，>1，表明巖石為鋁過(guò)飽和系列巖石，里特曼指數(shù)(σ)為1.4～4.42，大多在2±，主要為鈣堿性系列[15]。

2.2 稀土、微量元素特征

稀土總量∑REE=186.17×10-6～203.79×10-6，總量為較高豐度型(表2)。

校企合作也是一種新型的教學(xué)模式，它是理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，能為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，在教學(xué)方面具有諸多益處[8-9]。

LREE/HREE值為10.94～12.21，為輕稀土富集，重稀土虧損。(La/Sm)N值為3.35～4.54，輕稀土分餾程度較好。(Gd/Yb)N值為1.66～2.28,重稀土分餾弱。δEu值為0.68～0.76，銪略虧損。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式配分曲線(圖2)為向右傾斜的輕稀土富集型，銪略虧損，具負(fù)異常， 顯示為火山巖的稀土配分曲線特點(diǎn)，微量元素豐度值見(jiàn)表2。親石元素Ba和Sr富集，而Rb強(qiáng)烈虧損，Rb/Sr比值為0.16～0.3，在圖2中，Ba相對(duì)Rb和Th、Ti相對(duì)于Sm和Y呈明顯負(fù)異常，反映出具有典型中基性-中酸性火山巖微量元素特征[15]。

表1 片巖主量元素成分

注：國(guó)土資源部長(zhǎng)春礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心分析。

表2 片巖稀土元素和微量元素成分

序號(hào) 樣號(hào)REELREE/HREEδEuδCe(Ce/Yb)N(La/Yb)N(Sm/Eu)N112Pm07-18192.9911.960.720.9611.4715.191.71212Pm07-18-1198.6311.540.780.9511.2314.411.60312Pm01-12203.7911.370.810.9410.6914.201.50412Pm07-21194.2112.210.750.9910.9114.111.62512PM12-2-1186.1710.940.570.978.4311.002.21

序號(hào) 樣號(hào)BeCrNiGaRbSrNbBaTaThZrSe112Pm07-181.4183.843.5018.065.93062.696340.187.203260.065212Pm07-18-11.2678.644.2015.766.74152.286080.157.532030.109312Pm01-120.8392.538.3014.536.13080.853470.106.342300.471412Pm07-211.3581.836.8017.267.72251.639620.117.581920.053512PM12-2-11.6915.67.6417.473.335112.807750.9311.601880.030

注：國(guó)土資源部長(zhǎng)春礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心分析。

圖2 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式曲線圖(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)Fig.2 Chondrite normalized REE distribution patterns (a) and primitive mantle normalized trace element spidergrams(b)

2.3 原巖恢復(fù)及構(gòu)造環(huán)境分析

在A-C-FM圖解中(圖3)，1、2、3、4號(hào)樣品落入基性火山巖區(qū)，5號(hào)樣品落入中酸性火山巖區(qū)，總體為一套基性-中酸性火山巖組合。在(al+fm)-(c-alk)原巖恢復(fù)圖解中(圖4)，所有樣品落入火山巖區(qū)。

Ⅲ.中性及堿性火山巖和雜砂巖；Ⅴ.凝灰質(zhì)粉砂巖；Ⅸ.原巖為基性火山巖；Ⅺ.原巖為泥灰質(zhì)沉積巖。圖3 A-C-FM圖解 Fig.3 Diagram of A-C-FM

圖例參見(jiàn)圖2圖4 [(al+fm)-(c+alk)]-Si圖解Fig.4 Diagram of[(al+fm)-(c+alk)]-Si

在logσ-logτ圖解上，落入造山帶火山巖區(qū)(圖5)。在(K2O/Na2O)-SiO2圖解中(圖6)分別落入活動(dòng)大陸邊緣接近于大洋島弧區(qū)，為典型的變質(zhì)中基-中酸性火山巖及沉積巖系構(gòu)成的火山-沉積建造，巖石形成于大陸裂谷的構(gòu)造環(huán)境，在當(dāng)時(shí)總體處在陸內(nèi)拉張的構(gòu)造背景之下，深部地幔呈隆升趨勢(shì)，由此導(dǎo)致上部地殼的拉張減薄，壓力的降低誘發(fā)上地幔局部熔融，形成了海底火山噴發(fā)[15]。

圖例參見(jiàn)圖2圖5 logσ-logτ圖解 Fig.5 Diagram of logσ-logτ

圖例參見(jiàn)圖2圖6 (K2O/Na2O)- SiO2圖解Fig.6 Diagram of (K2O/Na2O)- SiO2

3 采樣位置及測(cè)試方法

3.1 采樣位置

樣品PM01-12采自青海省天峻縣陽(yáng)康鄉(xiāng)附近，巖性為角閃片巖(圖1)。

3.2 測(cè)試方法

本次共采集1件同位素樣品，鋯石按常規(guī)方法分選，通過(guò)淘洗和使用重液等物理方法分離鋯石，

表3 角閃片巖LA--ICP--MS 鋯石 U--Pb分析結(jié)果

3.3 分析結(jié)果

角閃片巖樣品中(Pm01-12)鋯石多為短柱狀，長(zhǎng)寬比2∶1至3∶1，淡黃色、紫色，透明，大多保持較為完整的晶型，在陰極發(fā)光圖上具有明顯的環(huán)帶構(gòu)造，Th/U的比值均>0.1，大多>0.3，顯示了鋯石為巖漿成因的特征，在鋯石U-Pb年齡和諧圖上，大部分鋯石均分布在諧和線上，給出的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為819±2 Ma,代表該角閃片巖的形成年齡[18-19](不是變質(zhì)年齡)(圖7、8)。

4 討論

4.1 時(shí)代歸屬

前人定義的巴龍貢噶爾組實(shí)際上涵蓋了不同時(shí)代、不同變質(zhì)程度的地質(zhì)體，即有輕微變質(zhì)的變質(zhì)砂巖、粉砂巖及板巖，又有中低級(jí)變質(zhì)的各種片巖；如何認(rèn)識(shí)這些地質(zhì)單元，甄別其時(shí)代，并進(jìn)行解體，是目前的主要問(wèn)題。

青海省第一區(qū)測(cè)隊(duì)在尕洛合該套地層的板巖中采集的筆石化石，Glyptograptus,Pseudoclinacograptus,Pristiograptuscf.acinacesTornguist,P.nadtcsclapuortn,ClimacograptussestangularisMocy.所確定的時(shí)代為志留紀(jì)[13]；陜西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院在天峻縣織合瑪對(duì)該套地層的變質(zhì)砂巖、變質(zhì)粉砂巖及板巖進(jìn)行了研究，并在其中英安質(zhì)火山熔巖獲得了LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為457.6±2.4 Ma，形成時(shí)代為早志留世[7]。因此，南祁連地區(qū)的巴龍貢噶爾組為志留紀(jì)，巖性以變質(zhì)砂巖、變質(zhì)粉砂巖及板巖為主，研究區(qū)內(nèi)該套地層的巖石組合和巖石類型與區(qū)域上均具有可比性，劃定為巴龍貢噶爾組。

王國(guó)華等在拜興溝地區(qū)原巴龍貢噶爾組中發(fā)現(xiàn)一套中淺變質(zhì)、強(qiáng)變形的巖石，命名為“哈爾烏達(dá)”片巖，時(shí)代劃歸為中-新元古代[14]；計(jì)波等在黨河南山地區(qū)原巴龍貢噶爾組中發(fā)現(xiàn)的一套中基性火山巖中獲得玄武安山巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為734±8.5 Ma，命名為“拐仗山組”，劃歸為新元古代，王磊等(未發(fā)表)也在黨河南山地區(qū)原巴龍貢噶爾組中獲得中基性火山巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為713±4.6 Ma[8]，因此依據(jù)同位素的年齡數(shù)據(jù)，南祁連地區(qū)巴龍貢噶爾組中存在一套新元古代變質(zhì)地層，具有淺變質(zhì)、強(qiáng)變形的特點(diǎn)，陽(yáng)康地區(qū)的陽(yáng)康片巖應(yīng)為該套地層的組成部分，在角閃片巖中獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為819±2 Ma，時(shí)代為新元古代[15]。陽(yáng)康片巖的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了該區(qū)域未有新元古代地層的空白，為該套地層在區(qū)域上進(jìn)行劃分和對(duì)比提供了新的依據(jù)，對(duì)重塑南祁連的地層格架和大地構(gòu)造演化具有重要的地質(zhì)意義。

圖7 鋯石U--Pb年齡諧和圖Fig.7 Concordia diagrams of zircons U--Pb ages

圖8 鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.8 CL image of zircons

4.2 構(gòu)造環(huán)境分析

祁連陸塊包括中祁連陸塊和南祁連陸塊，是一個(gè)具有古生代蓋層和前寒武紀(jì)基底疊瓦狀逆沖帶，在新元古代中-晚期(848～604 Ma)主要發(fā)育有裂谷火山巖系，包括在中祁連西北部的朱龍關(guān)群大陸溢流火山巖(738～604 Ma)，東部的興龍山群裂谷火山巖(824～713 Ma)，全吉地塊中的全吉群裂谷火山巖(約800 Ma)等新元古代中-晚期裂谷火山巖[10]，而在南祁連陸塊中還未有裂谷火山巖，因此，新元古代陽(yáng)康片巖中的火山巖(819±2 Ma)與該時(shí)期的火山活動(dòng)密切相關(guān)，應(yīng)為同時(shí)期大陸裂谷作用的產(chǎn)物。

片巖中的黑云石英片巖、二云石英片巖原巖主要為成熟度較低的雜砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖，而角閃片巖原巖為中基性火山巖；大陸裂谷的形成時(shí)期主要依靠不斷隆起的大陸斷塊為其提供大量成熟度較低的碎屑巖，同時(shí)伴隨有火山噴發(fā)物質(zhì)。該物源特征與陽(yáng)康片巖物源特征較為吻合，該套片巖中還發(fā)現(xiàn)有基性輝長(zhǎng)巖侵入其中，本次工作對(duì)輝長(zhǎng)巖也進(jìn)行了同位素測(cè)年分析，其中206Pb/238U加權(quán)平均年齡730±3 Ma, 兩者之間互相印證，它們的確定反映了該地區(qū)與全球元古代Rodinia超大陸聚合事件的一致性[20-21]，因此陽(yáng)康片巖可能形成于陸內(nèi)裂谷盆地。

5 結(jié)論

(1)解體后的巴龍貢噶爾組主要由變質(zhì)砂巖、變質(zhì)粉砂巖和板巖等組成,變質(zhì)變形較弱，與巴龍貢噶爾組的原始含義相吻合，時(shí)代為志留紀(jì)；而其中的片巖類巖石，變質(zhì)變形較強(qiáng)，恢復(fù)原巖為火山巖和火山碎屑巖，具有典型中基性-中酸性火山巖微量元素特征。其中獲取的鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果表明其巖漿形成的時(shí)代為新元古代(819±2 Ma)(陽(yáng)康片巖)，該片巖的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了該區(qū)域未有新元古代歷史記錄的空白。

(2) 地層對(duì)比顯示，陽(yáng)康片巖與鄰區(qū)地層具有可比性，在南祁連普遍存在，且與興龍山群裂谷火山巖(824～713 Ma)，全吉地塊中的全吉群裂谷火山巖(約800 Ma)在巖石組合及形成時(shí)代上非常相似，表明其應(yīng)該是祁連陸塊前寒武基底的一部分，為中、南祁連陸塊在前寒武時(shí)期為同一個(gè)基底的事實(shí)提供了新的證據(jù)，其火山噴發(fā)類型和沉積建造具有大陸裂谷的特征，與全球元古代Rodinia超大陸聚合事件相吻合。