東昆侖中段灶火溝花崗巖鋯石U-Pb年代學(xué)、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義

菅坤坤，何元方，趙端昌，高 峰，王 星，袁 璋

(1. 陜西省地質(zhì)調(diào)查院，陜西 西安 710054； 2. 陜西省礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710068)

0 引 言

東昆侖造山帶位于青藏高原北部和中央造山帶西段，是中央造山帶的重要組成部分[1]，帶內(nèi)出露大量的花崗質(zhì)巖漿巖，以晚古生代—早中生代花崗巖為主體，記錄著東昆侖造山帶古特提斯洋的洋殼俯沖、陸陸(弧)碰撞和后碰撞等構(gòu)造巖漿事件，對(duì)于研究古特提斯洋的構(gòu)造巖漿演化具有重要意義。前人研究表明，東昆侖于晚石炭世開(kāi)始進(jìn)入古特提斯洋演化階段，由于古特提斯洋向北俯沖于東昆侖地體之下[2]，產(chǎn)生了大量與俯沖作用相關(guān)的弧巖漿巖，然而，目前對(duì)于洋殼俯沖的時(shí)限仍存在不同的認(rèn)識(shí)：國(guó)顯正等認(rèn)為洋殼向北俯沖的時(shí)限為晚二疊世—早三疊世[3-13]；李玉龍等認(rèn)為古洋殼于中二疊世已開(kāi)始向北俯沖[14-15]。另外，對(duì)于洋盆閉合的時(shí)限也存在不同的認(rèn)識(shí)：Huang等認(rèn)為古特提斯洋晚二疊世已經(jīng)閉合，早三疊世進(jìn)入到后碰撞階段[16-17]；陳國(guó)超等認(rèn)為東昆侖于中三疊世進(jìn)入同碰撞階段，中—晚三疊世進(jìn)入后碰撞階段，并形成了一系列具有同碰撞、后碰撞屬性的花崗巖類(lèi)以及A型花崗巖[18-23]。

目前，對(duì)于東昆侖晚古生代—早中生代花崗質(zhì)巖漿巖的研究主要集中在東段都蘭—清水泉—瑪沁一帶和西段祁漫塔格地區(qū)，對(duì)于東昆侖中段的研究相對(duì)薄弱，在一定程度上制約了對(duì)整個(gè)東昆侖造山帶構(gòu)造演化的認(rèn)識(shí)。東昆侖造山帶自然環(huán)境惡劣，研究程度很低，基于此，本文以東昆侖中段灶火溝花崗巖為研究對(duì)象，對(duì)巖體開(kāi)展了詳細(xì)的巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)和鋯石U-Pb年代學(xué)研究，探討其形成時(shí)代、成因及構(gòu)造環(huán)境，為東昆侖造山帶晚古生代—早中生代巖漿活動(dòng)及古特提斯洋構(gòu)造演化提供新的資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖體地質(zhì)特征

圖(b)中，Ⅰ為東昆中構(gòu)造混雜巖帶；Ⅱ?yàn)闁|昆南蛇綠混雜巖帶圖1 東昆侖大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖及灶火溝地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified Tectonic Framework of East Kunlun and Geological Sketch Map of Zaohuogou Area

東昆侖造山帶是經(jīng)歷了多期次的俯沖、碰撞形成的復(fù)雜造山帶，是中央造山帶的一部分[1]。研究區(qū)位于東昆侖中段，根據(jù)前人及本次地質(zhì)調(diào)查工作取得的成果，以東昆中構(gòu)造混雜巖帶為界將研究區(qū)劃分為東昆北構(gòu)造巖漿巖帶與東昆南構(gòu)造帶[24][圖1(b)]。東昆北構(gòu)造巖漿巖帶出露大面積中二疊世—中三疊世侵入巖、以及古元古界白沙河巖組和中元古界小廟巖組結(jié)晶基底巖系。其中，白沙河巖組主要巖性為黑云母斜長(zhǎng)片麻巖、白云質(zhì)大理巖、石榴石黑云母斜長(zhǎng)片麻巖、石英巖和云母石英片巖，其變質(zhì)程度可達(dá)高綠片巖相-角閃巖相。小廟巖組以石英巖、云母石英片巖、黑云母斜長(zhǎng)片麻巖和大理巖為主，其原巖為海相泥質(zhì)-砂質(zhì)-碳酸鹽巖和板內(nèi)火山巖-細(xì)粒陸源碎屑巖-碳酸鹽巖建造，并經(jīng)歷高達(dá)角閃巖相的中深變質(zhì)作用。王旭斌等在東昆侖東段塔妥地區(qū)通過(guò)LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年獲得了2 624～1 551 Ma的年齡譜，并分析確定小廟巖組形成于1 690～1 597 Ma，屬中元古代[25]。東昆中構(gòu)造混雜巖帶具有復(fù)雜的物質(zhì)組成和構(gòu)造變形，卷入地層單元主要包括中元古界萬(wàn)寶溝群、奧陶系—志留系納赤臺(tái)巖群，構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)巖漿巖主要有早志留世石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖。東昆南構(gòu)造帶出露地層主要為下寒武統(tǒng)沙松烏拉組、下—中三疊統(tǒng)洪水川組和中三疊統(tǒng)鬧倉(cāng)堅(jiān)溝組。

灶火溝花崗巖出露于東昆侖中段灶火溝北部，構(gòu)造位置處于東昆北構(gòu)造巖漿巖帶內(nèi)。巖體呈NW—SE向展布，與區(qū)域構(gòu)造線方向協(xié)調(diào)一致[圖1(a)]。研究區(qū)內(nèi)巖體南北寬5.0～8.5 km，東西向延伸大于30 km，出露面積約為225 km2，呈巖基狀產(chǎn)出。北部與古元古界白沙河巖組和中元古界小廟巖組呈侵入接觸關(guān)系，侵入界線截然，局部可見(jiàn)花崗巖體中發(fā)育片巖捕擄體；南部與東昆中構(gòu)造混雜巖帶呈斷層接觸。花崗巖整體呈塊狀構(gòu)造，受東昆中斷裂帶早中生代活動(dòng)影響，靠近斷裂帶附近花崗巖發(fā)生糜棱巖化。灶火溝花崗巖巖性主要為石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖，不同巖性之間呈漸變式接觸關(guān)系。其中，石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖中普遍發(fā)育鎂鐵質(zhì)暗色微粒包體[圖2(a)、(b)]，英云閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖中包體明顯減少。包體呈灰色—灰黑色，形態(tài)多呈長(zhǎng)條狀、橢圓狀、水滴狀等不規(guī)則狀，指示巖體可能經(jīng)歷了強(qiáng)烈的巖漿混合作用。

2 巖相學(xué)特征

Qz為石英；Pl為斜長(zhǎng)石；Kf為微斜長(zhǎng)石；Bi為黑云母；Hb為角閃石圖2 灶火溝花崗巖野外及典型結(jié)構(gòu)顯微照片F(xiàn)ig.2 Outcrop Photos and Microphotographs Showing the Typical Textures of Zaohuogou Granitoids

石英閃長(zhǎng)巖的巖石新鮮面呈灰黑色—灰色[圖2(a)]，具中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)(粒徑為0.2～3.0 mm)、塊狀構(gòu)造。巖石主要由斜長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)為40%～55%)、石英(5%～15%)、角閃石(10%～25%)和黑云母(10%～20%)組成，副礦物主要有磷灰石、鋯石和少量不透明礦物(1%～2%)。其中，斜長(zhǎng)石呈半自形板、柱狀，發(fā)育聚片雙晶，蝕變嚴(yán)重，多絹云母化[圖2(c)]；石英呈他形粒狀；黑云母呈片狀，發(fā)育一組極完全解理；角閃石呈長(zhǎng)柱狀。黑云母和角閃石多發(fā)生綠泥石化。

花崗閃長(zhǎng)巖的巖石新鮮面呈灰色—灰白色[圖2(b)]，具中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)(粒徑為0.8～4.5 mm)、塊狀構(gòu)造。巖石主要由石英(體積分?jǐn)?shù)為20%～30%)、斜長(zhǎng)石(35%～50%)、鉀長(zhǎng)石(5%～15%)、角閃石(5%～15%)和黑云母(5%～10%)組成，副礦物主要有磷灰石和鋯石(1%～2%)。其中，斜長(zhǎng)石多呈半自形板、柱狀，發(fā)育聚片雙晶[圖2(d)]、卡鈉復(fù)合雙晶，局部絹云母化；鉀長(zhǎng)石呈板狀，發(fā)育簡(jiǎn)單雙晶、格子雙晶；石英呈他形粒狀，表面干凈無(wú)蝕變；黑云母呈片狀，發(fā)育一組極完全解理，多發(fā)生綠泥石化；角閃石呈柱狀或長(zhǎng)柱狀，少量發(fā)育簡(jiǎn)單雙晶。

英云閃長(zhǎng)巖的巖石新鮮面呈淺灰色—灰白色，具中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)(粒徑為0.5～4.0 mm)、塊狀構(gòu)造。巖石主要由石英(體積分?jǐn)?shù)為20%～25%)、斜長(zhǎng)石(50%～60%)、鉀長(zhǎng)石(1%～5%)、角閃石(1%～5%)和黑云母(1%～5%)組成[圖2(e)]，副礦物主要為鋯石和磷灰石(1%～3%)。暗色礦物多發(fā)生綠泥石化。

二長(zhǎng)花崗巖的巖石新鮮面呈淺紅色，具中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)(0.5～4.5 mm)、塊狀構(gòu)造。巖石主要由斜長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)為25%～30%)、堿性長(zhǎng)石(30%～40%)、石英(20%～25%)和角閃石(5%～10%)組成，副礦物主要為磷灰石、鋯石和不透明礦物(1%～2%)。斜長(zhǎng)石多絹云母化，發(fā)育聚片雙晶；堿性長(zhǎng)石主要為正長(zhǎng)石，發(fā)育簡(jiǎn)單雙晶，次為微斜長(zhǎng)石，發(fā)育格子雙晶[圖2(f)]；石英呈他形粒狀，表面干凈無(wú)蝕變；黑云母呈片狀，蝕變嚴(yán)重，多發(fā)生綠泥石化；角閃石呈半自形柱狀或六邊形狀，橫切面可見(jiàn)菱形解理，多發(fā)生綠泥石化。

3 分析方法

3.1 鋯石U-Pb定年

用于鋯石U-Pb定年的樣品均采自野外新鮮的露頭，經(jīng)人工去除風(fēng)化面后由河北省廊坊市誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成鋯石挑選。首先，在雙目鏡下挑選不同晶型、不同顏色的鋯石顆粒粘在雙面膠上；然后，用無(wú)色透明的環(huán)氧樹(shù)脂固定，待環(huán)氧樹(shù)脂充分固化后對(duì)鋯石表面進(jìn)行拋光，直至鋯石內(nèi)部暴露。通過(guò)反射光、透射光、陰極發(fā)光圖像對(duì)鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，之后進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年。鋯石原位U-Pb同位素分析在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的LA-ICP-MS儀器上用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定程序進(jìn)行，測(cè)試儀器為Agilent 7500a型質(zhì)譜儀和GeoLas 2005型激光剝蝕系統(tǒng)，使用氦氣作為激光剝蝕物質(zhì)的載氣，激光束斑直徑為32 μm。數(shù)據(jù)處理利用ICPMSDataCal[26]完成，年齡采用Isoplot軟件計(jì)算。

3.2 全巖地球化學(xué)

用于全巖主量、微量元素分析的樣品均為研磨至200目以下的新鮮粉末樣品。主量元素分析采用湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所(武漢綜合巖礦測(cè)試中心)的RIX2100型X射線熒光光譜儀完成，樣品分析精度優(yōu)于5%。微量元素分析在武漢綜合巖礦測(cè)試中心利用Agilent 7500a型ICP-MS儀完成。用于ICP-MS分析的樣品處理步驟如下：①將研磨至200目以下的50 mg巖石粉末置于特氟龍(Teflon)坩堝中；②采用特氟龍溶樣彈將樣品用混合酸(HF+HNO3)在195 ℃條件下消解超過(guò)48 h;③將在120 ℃條件下蒸干除Si后的樣品用2% HNO3稀釋2 000倍，并定容于干凈的聚酯瓶中。樣品分析精度優(yōu)于5%～10%。

4 結(jié)果分析

4.1 鋯石U-Pb年代學(xué)特征

本次研究選取未發(fā)生蝕變的花崗閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行鋯石U-Pb定年，樣品編號(hào)分別為D2651-1(坐標(biāo)為(36°08′33.8″N，93°27′54″E))、18-0(36°07′13.2″N，93°43′46.9″E)、16-26(36°08′3.8″N，93°38′5.8″E)。二長(zhǎng)花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Tab.1 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Isotope

4.1.1 二長(zhǎng)花崗巖

二長(zhǎng)花崗巖(樣品16-26)中的鋯石顆粒均呈淡黃色或無(wú)色透明，大部分呈自形長(zhǎng)柱狀，少量呈短柱狀，長(zhǎng)為80～220 μm，長(zhǎng)寬比為4∶1～1.5∶1.0，陰極發(fā)光圖像[圖3(a)]上見(jiàn)明顯的鋯石韻律環(huán)帶，且具有較高的Th、U含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，Th含量為(205.88～800.73)×10-6,U為(459.19～777.52)×10-6，Th/U值為0.40～1.02，均大于0.40，具有典型的巖漿鋯石特征[27-28]。此次共測(cè)試了20個(gè)分析點(diǎn)，其中分析點(diǎn)16-26-5、16-26-14和16-26-16明顯偏離諧和曲線，不參與年齡諧和曲線作圖和加權(quán)平均年齡計(jì)算。在二長(zhǎng)花崗巖年齡諧和曲線[圖4(a)]上，其余17個(gè)分析點(diǎn)均投影在曲線上或附近區(qū)域，其206Pb/238U值為(263±2)～(259±2)Ma，加權(quán)平均年齡為(262.1±1.0)Ma[圖4(d)]，平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為0.37，代表二長(zhǎng)花崗巖的結(jié)晶年齡。

4.1.2 英云閃長(zhǎng)巖

英云閃長(zhǎng)巖(樣品18-0)中的鋯石顆粒均呈淡黃色或無(wú)色透明，大部分呈自形長(zhǎng)柱狀，少量呈短柱狀，長(zhǎng)為55～240 μm，長(zhǎng)寬比為3.5∶1.0～1.2∶1.0，陰極發(fā)光圖像[圖3(b)]上大部分鋯石具有繼承核，分析點(diǎn)18-0-1核部年齡為(441±4)Ma，與研究區(qū)出露的志留紀(jì)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖時(shí)代[29]一致。鋯石韻律環(huán)帶發(fā)育，所有分析點(diǎn)具有較高的Th、U含量，Th含量為(109.20～444.60)×10-6，U為(236.40～638.40)×10-6，Th/U值為0.43～0.71，與典型的巖漿鋯石特征[28]類(lèi)似。此次共完成了17顆鋯石18個(gè)分析點(diǎn)的測(cè)試，其中分析點(diǎn)18-0-1為繼承鋯石，分析點(diǎn)18-0-3明顯偏離年齡諧和曲線。在英云閃長(zhǎng)巖年齡諧和曲線[圖4(b)]上，其余16個(gè)分析點(diǎn)均投影在曲線上或附近區(qū)域，其206Pb/238U值為(261±3)～(258±2)Ma，加權(quán)平均年齡為(260.0±1.1)Ma[圖4(e)]，平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差為0.16，代表英云閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡。

圖3 鋯石陰極發(fā)光圖像及對(duì)應(yīng)年齡Fig. 3 CL Images of Zircons and Corresponding Ages

4.1.3 花崗閃長(zhǎng)巖

花崗閃長(zhǎng)巖(樣品D2651-1)中的鋯石顆粒均呈淡黃色或無(wú)色透明，大部分呈自形長(zhǎng)柱狀，少量呈短柱狀及粒狀，長(zhǎng)為80～280 μm，長(zhǎng)寬比為3∶1～1∶1。陰極發(fā)光圖像[圖3(c)]顯示鋯石具有明顯的韻律環(huán)帶。所有分析點(diǎn)均具有較高的Th、U含量，Th含量為(163.91～615.24)×10-6，U為(482.61～1 127.65)×10-6，Th/U值為0.33～0.55，平均值為0.41，與典型的巖漿鋯石特征[30-31]類(lèi)似。此次共完成了18顆鋯石18個(gè)分析點(diǎn)的測(cè)試，其中分析點(diǎn)D2651-1-1、D2651-1-10和D2651-1-11諧和度偏低，不參與年齡諧和曲線作圖和加權(quán)平均年齡計(jì)算。在花崗閃長(zhǎng)巖年齡諧和曲線[圖4(c)]上，其余15個(gè)分析點(diǎn)均投影在曲線上或附近區(qū)域，其206Pb/238U值為(263±4)～(260±3)Ma，加權(quán)平均年齡為(261.6±1.6)Ma[圖4(f)]，平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差為0.11，代表花崗閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡。誤差范圍內(nèi)，花崗閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖形成于同一時(shí)代。

圖4 鋯石U-Pb年齡諧和曲線及年齡分布Fig.4 Concordia Diagrams and Distributions of Zircon U-Pb Ages

4.2 地球化學(xué)特征

4.2.1 主量元素

東昆侖中段灶火溝花崗巖主量、微量和稀土元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。石英閃長(zhǎng)巖SiO2含量為60.94%～62.75%，MgO含量為2.44%～3.07%，Mg#值為44.16～48.98，TiO2含量為0.73%～0.82%，CaO含量為5.52%～6.36%，Na2O+K2O值為4.51%～5.33%，K2O/Na2O值為0.46～0.85，Al2O3含量為15.14%～16.22%，鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為0.87～0.90；花崗閃長(zhǎng)巖和英云閃長(zhǎng)巖SiO2含量為65.17%～73.16%，MgO含量為0.66%～1.97%，Mg#值為33.76～41.63，TiO2含量為0.26%～0.66%，CaO含量為2.09%～4.17%，Na2O+K2O值為5.35%～6.80%，K2O/Na2O值為0.34～1.07，Al2O3含量為13.63%～15.28%，鋁飽和指數(shù)為0.96～1.05；二長(zhǎng)花崗巖SiO2含量為71.07%～74.14%，MgO含量為0.40%～0.87%，Mg#值為26.47～34.08，TiO2含量為0.22%～0.36%，CaO含量為1.50%～3.22%，Na2O+K2O值為5.36%～7.61%，K2O/Na2O值為1.07～1.31，僅一個(gè)樣品為0.40，Al2O3含量為12.73%～14.50%，鋁飽和指數(shù)為1.00～1.05。

表2 主量、微量和稀土元素分析結(jié)果Tab.2 Analysis Results of Major, Trace and Rare Earth Elements

在花崗巖TAS圖解[圖5(a)]中，所有樣品落在閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-花崗巖區(qū)域，屬亞堿性系列巖石。巖石里特曼指數(shù)為1.02～1.92，均小于3.30，屬鈣堿性系列。在SiO2-K2O圖解[圖5(b)]中，所有樣品落在中鉀鈣堿性和高鉀鈣堿性系列區(qū)域。其中，石英閃長(zhǎng)巖落在中鉀鈣堿性系列區(qū)域，花崗閃長(zhǎng)巖和英云閃長(zhǎng)巖落在中—高鉀鈣堿性系列區(qū)域，二長(zhǎng)花崗巖主要落在高鉀鈣堿性系列區(qū)域，僅一個(gè)樣品落在中鉀鈣堿性系列區(qū)域。在A/NK-A/CNK圖解[圖6(a)]中，所有樣品落在準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域。其中，石英閃長(zhǎng)巖全部為準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域，花崗閃長(zhǎng)巖和英云閃長(zhǎng)巖落在準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域，二長(zhǎng)花崗巖全部為弱過(guò)鋁質(zhì)。在哈克圖解(圖7)中，F(xiàn)e2O3、FeO、MgO、TiO2、Al2O3、CaO、P2O5、MnO與SiO2含量成明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，Na2O與SiO2含量相關(guān)性不明顯，K2O與SiO2含量成正相關(guān)關(guān)系。不同巖性單元顯示連續(xù)的成分變化趨勢(shì)，具有同源巖漿演化的特點(diǎn)。

Ir線為堿性系列(上)和亞堿性系列(下)巖石分界線；圖(a)引自文獻(xiàn)[32];圖(b)引自文獻(xiàn)[33]圖5 TAS圖解和SiO2-K2O圖解Fig.5 Diagrams of TAS and SiO2-K2O

圖(a)引自文獻(xiàn)[34] 圖6 A/NK-A/CNK圖解和SiO2-P2O5圖解Fig.6 Diagrams of A/NK-A/CNK and SiO2-P2O5

圖7 哈克圖解Fig.7 Harker Diagrams

4.2.2 稀土和微量元素

灶火溝花崗巖稀土元素總含量較低((106.62～182.76)×10-6)，平均值為144.25×10-6。其中，石英閃長(zhǎng)巖稀土元素總含量為(131.68～181.36)×10-6，花崗閃長(zhǎng)巖和英云閃長(zhǎng)巖為(117.34～182.76)×10-6，二長(zhǎng)花崗巖為(106.62～168.35)×10-6。所有樣品(La/Yb)N值為3.78～27.41，(La/Sm)N值為2.29～8.60，(Gd/Yb)N值為1.01～2.39，表明巖石輕、重稀土元素之間分餾程度較高，且輕稀土元素分餾程度高于重稀土元素。其中，石英閃長(zhǎng)巖(La/Yb)N值為3.78～8.99，(La/Sm)N值為2.29～3.55，(Gd/Yb)N值為1.23～1.66；花崗閃長(zhǎng)巖和英云閃長(zhǎng)巖(La/Yb)N值為4.68～27.41，(La/Sm)N值為2.53～8.60，(Gd/Yb)N值為1.01～2.39；二長(zhǎng)花崗巖(La/Yb)N值為8.41～18.13，(La/Sm)N值為5.05～7.04，(Gd/Yb)N值為1.09～2.14。巖石Eu異常大部分為0.56～0.99，表現(xiàn)出中等—弱負(fù)Eu異常，僅兩個(gè)花崗閃長(zhǎng)巖樣品為1.05和1.09，表現(xiàn)出弱的正Eu異常。

ws為樣品含量；wc為球粒隕石含量；wp為原始地幔含量；同一圖中相同線條對(duì)應(yīng)不同樣品;球粒隕石和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[35]圖8 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土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

花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式[圖8(a)]中，所有樣品具有相似的趨勢(shì)，均顯示輕稀土元素富集、重稀土元素相對(duì)虧損的右傾型。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖[圖8(b)]中，所有樣品均具有富集大離子親石元素(Rb、Th、K)和輕稀土元素(La、Ce)、虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(Ta、Nb、Ti、P)的特征，同時(shí)又具有Ta、Nb、Ti的負(fù)異常。

5 討 論

5.1 巖石類(lèi)型

目前，從物源角度劃分為I、S、A和M型花崗巖的分類(lèi)方案已被大多數(shù)人接受[36-37]。東昆侖中段灶火溝花崗巖中未見(jiàn)堿性暗色礦物，可以排除堿性花崗巖的可能。其10 000Ga/Al值為1.9～2.6，Zr+Nb+Ce+Y值為(177～334)×10-6，均低于A型花崗巖的相應(yīng)值(10 000Ga/Al值為2.6,Zr+Nb+Ce+Y值為350×10-6)[38]，故東昆侖中段灶火溝花崗巖不是A型花崗巖。

研究表明，典型S型花崗巖是指含白云母、堇青石和石榴子石等礦物的強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖類(lèi)巖石，其A/CNK值大于1.1，剛玉含量大于1%[39]，而I型花崗巖的典型礦物是角閃石和輝石[40-41]。灶火溝花崗巖巖石組合為石英閃長(zhǎng)巖-英云閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖，屬準(zhǔn)鋁質(zhì)至弱過(guò)鋁質(zhì)系列，鋁飽和指數(shù)為0.87～1.05，全部小于1.1，CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中無(wú)剛玉或其含量小于1%，暗色礦物為角閃石和黑云母，具有明顯不同于S型花崗巖的特征。實(shí)驗(yàn)研究表明，S型花崗巖具有較高的P2O5含量，且隨著巖漿分異作用的進(jìn)行，P2O5含量具有遞增的演化趨勢(shì)[42]，I型花崗巖則表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。在SiO2-P2O5圖解[圖6(b)]中，灶火溝花崗巖的P2O5與SiO2含量之間表現(xiàn)出良好的負(fù)相關(guān)性，這明顯不同于S型花崗巖的特征。綜上所述，灶火溝花崗巖為I型花崗巖。

5.2 巖石成因

研究表明，巨量酸性巖類(lèi)的形成大多與地殼巖石的部分熔融有關(guān)[43]，而I型花崗巖的成因主要有鎂鐵質(zhì)熔體的結(jié)晶分異、殼?；旌虾蜌ぴ次镔|(zhì)的部分熔融3種[42]。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究結(jié)果表明，與變沉積巖起源的熔體相比，由變質(zhì)基性巖熔融形成的巖漿具有較低的(w(Na2O)+w(K2O))/(w(MgO)+w(FeO*)+w(TiO2))和w(CaO)/(w(FeO*)+w(MgO)+w(TiO2))，較高的w(Na2O)+w(K2O)+w(MgO)+w(FeO*)+w(TiO2)和w(CaO)+w(FeO*)+w(MgO)+w(TiO2)[44-45]。在花崗巖源區(qū)判別圖解(圖9)中，所有石英閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖和花崗巖閃長(zhǎng)巖樣品均落在角閃巖熔體區(qū)域，大部分二長(zhǎng)花崗巖樣品也落入角閃巖熔體區(qū)域，僅一個(gè)二長(zhǎng)花崗巖樣品落入變雜砂巖熔體區(qū)域。這可能是由于二長(zhǎng)花崗巖的分離結(jié)晶程度較高，隨著斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶，使得熔體中CaO含量偏低，導(dǎo)致源區(qū)判別圖解不能有效反映二長(zhǎng)花崗巖的源區(qū)信息。根據(jù)巖石地球化學(xué)特征，灶火溝花崗巖為同源巖漿演化的產(chǎn)物。綜上所述，灶火溝花崗巖源于下地殼基性巖的部分熔融。

圖(a)引自文獻(xiàn)[44];圖(b)引自文獻(xiàn)[45]圖9 源區(qū)判別圖解Fig.9 Source Discriminant Diagrams

灶火溝花崗巖大部分樣品Nb/Ta值為5.5～10.7，與大陸地殼Nb/Ta平均值(10.91)相近，明顯小于地幔Nb/Ta值(17.39～17.78)[46]，另外5個(gè)樣品的Nb/Ta值為11.9～15.2，介于大陸地殼及地幔之間；巖石Zr/Hf值大部分為29.9～33.5，低于或接近地殼Zr/Hf值(約33.0)[47-48]，僅兩個(gè)樣品的Zr/Hf值為34.0和35.0，介于地殼與幔源巖石(Zr/Hf值約為36.3)[48-49]之間。這表明幔源物質(zhì)對(duì)灶火溝花崗質(zhì)巖漿也有所貢獻(xiàn)。東昆侖晚古生代—早中生代巖漿作用過(guò)程中的殼幔混合現(xiàn)象已有大量報(bào)道[50-57]，且幔源玄武質(zhì)巖漿活動(dòng)持續(xù)長(zhǎng)達(dá)30 Ma[8,11,58]。結(jié)合花崗閃長(zhǎng)巖及石英閃長(zhǎng)巖中普遍發(fā)育鎂鐵質(zhì)暗色微粒包體的現(xiàn)象，可以認(rèn)為灶火溝花崗巖受到一定程度的殼幔混合作用。

在哈克圖解(圖7)中，Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、TiO2、P2O5與SiO2含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，K2O與SiO2含量成正相關(guān)關(guān)系，暗示巖漿在演化過(guò)程中存在結(jié)晶分異。Fe2O3、FeO、MgO含量隨SiO2含量的增加而明顯降低，可能與角閃石、黑云母的結(jié)晶分異有關(guān)。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖[圖8(b)]中，巖石的Ba、Sr、Nb、Ta、P、Ti、Eu表現(xiàn)出明顯的負(fù)異常。其中，Nb、Ta和Ti負(fù)異常與鈦鐵礦、榍石和金紅石等含鈦礦物的分離結(jié)晶有關(guān)；P負(fù)異常與磷灰石的結(jié)晶分異有關(guān)；Ba、Sr、Eu負(fù)異常與斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石的分離結(jié)晶有關(guān)，通常斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶導(dǎo)致Sr、Eu負(fù)異常，而鉀長(zhǎng)石的分離結(jié)晶導(dǎo)致Ba、Eu負(fù)異常[59]。在Sr-Rb/Sr圖解和Sr-Ba圖解[圖10(a)、(b)]中，巖石表現(xiàn)出斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石和黑云母分離結(jié)晶的趨勢(shì)；在Zr-TiO2圖解[圖10(c)]中，巖石表現(xiàn)出磁鐵礦和榍石的結(jié)晶分異趨勢(shì)；在La-(La/Yb)N圖解[圖10(d)]中，巖石表現(xiàn)出良好的正相關(guān)特征，表明巖漿經(jīng)歷了獨(dú)居石和褐簾石的分離結(jié)晶。

綜上所述，灶火溝花崗巖體形成于下地殼基性巖的部分熔融，其成因?yàn)獒Ｔ磶r漿的底侵導(dǎo)致下地殼基性巖的部分熔融，隨后殼源熔體與幔源熔體發(fā)生不同程度的混合作用形成母巖漿，而后經(jīng)歷了較高程度的結(jié)晶分異，最終固結(jié)成巖。

5.3 構(gòu)造環(huán)境及地質(zhì)意義

研究表明，從早石炭世開(kāi)始，東昆侖進(jìn)入古特提斯洋演化階段，石炭紀(jì)—二疊紀(jì)是古特提斯洋發(fā)展的主要時(shí)期，布青山一帶發(fā)育的石炭紀(jì)蛇綠巖、二疊紀(jì)洋島/海山玄武巖組合[60-64]以及阿尼瑪卿地區(qū)出露的石炭紀(jì)蛇綠巖[65]均支持東昆侖在晚古生代已進(jìn)入古特提斯洋演化階段，此時(shí)北部的東昆中構(gòu)造混雜巖帶和東昆北地塊為濱淺海環(huán)境或相對(duì)穩(wěn)定的板內(nèi)環(huán)境，沉積地層發(fā)育石炭系大干溝組和締敖蘇組碎屑巖-碳酸鹽巖-火山巖。

Cpx為黃銅礦；Opx為斜方輝石；Mgt為磁鐵礦；Tit為榍石；Ap為磷灰石；Mon為獨(dú)居石；Allan為褐簾石圖10 Sr-Rb/Sr圖解、Sr-Ba圖解、Zr-TiO2圖解和La-(La/Yb)N圖解Fig.10 Diagrams of Sr-Rb/Sr, Sr-Ba, Zr-TiO2 and La-(La/Yb)N

已有研究表明，古特提斯洋于晚二疊世開(kāi)始向北俯沖于東昆侖地體之下，受洋殼俯沖誘發(fā)產(chǎn)生了大量與俯沖作用相關(guān)的巖漿巖，時(shí)代集中在260～240 Ma[2,66-68]，俯沖作用一直持續(xù)到中三疊世。巖石類(lèi)型包括中基性巖漿巖、中—高鉀鈣堿性花崗巖，如巴隆花崗巖[55]、哈拉尕吐花崗巖[69]、約格魯巖[52]、按納格角閃輝長(zhǎng)巖[70]、扎瑪休瑪正長(zhǎng)花崗巖[3]、都蘭熱水花崗巖[4]、大格勒花崗巖[71]以及大灶火溝晚二疊世陸緣火山巖[72]，均為洋殼俯沖的產(chǎn)物。區(qū)域上發(fā)育的下—中三疊統(tǒng)洪水川組大地構(gòu)造屬性為弧前盆地，其陸緣碎屑巖主要來(lái)自昆北—昆中地區(qū)的弧巖漿巖，砂巖源區(qū)為陸緣弧背景區(qū)，進(jìn)一步證明了早—中三疊世東昆侖構(gòu)造帶仍處于俯沖背景下的陸緣弧-盆體系[73-76]。中三疊世中晚期，俯沖結(jié)束，東昆侖進(jìn)入同碰撞階段，形成了具有同碰撞屬性的花崗巖類(lèi)[18,20]；中—晚三疊世，區(qū)域上廣泛發(fā)育高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列花崗巖組合[77-78]，且具有后碰撞花崗巖和A型花崗巖的屬性[21-22]；另外，研究區(qū)北部發(fā)育的上三疊統(tǒng)鄂拉山組陸相火山巖、南部的上三疊統(tǒng)八寶山組磨拉石建造與下伏地層的角度不整合接觸等，均支持研究區(qū)于晚三疊世碰撞造山結(jié)束進(jìn)入板內(nèi)演化階段。

東昆北構(gòu)造巖漿巖帶大面積出露晚古生代—早中生代花崗巖類(lèi)，巖石呈近EW向展布，與其南部布青山—阿尼瑪卿蛇綠構(gòu)造混雜巖帶近平行狀產(chǎn)出。前人通過(guò)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算東昆侖中二疊世至中三疊世中酸性火成巖分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該套花崗巖的形成與古特提斯洋的俯沖作用有關(guān)[7,66-67]，且?guī)r石具有安第斯型活動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造屬性[66-77]。灶火溝花崗巖構(gòu)造位置處于東昆北構(gòu)造巖漿巖帶內(nèi)，形成于中二疊世晚期，在花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(圖11)中，所有樣品落在火山弧花崗巖區(qū)域。巖石La/Nb平均值為3，而活動(dòng)大陸邊緣地區(qū)火成巖La/Nb值通常大于2[79]，其圍巖為古元古界白沙河巖組和中元古界小廟巖組結(jié)晶基底巖系，且英云閃長(zhǎng)巖鋯石中普遍發(fā)育古老的繼承鋯石。綜合以上特征表明，灶火溝花崗巖形成于大陸弧環(huán)境。

底圖引自文獻(xiàn)[80]圖11 構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.11 Tectonic Setting Discriminant Diagrams

灶火溝花崗巖巖石組合為石英閃長(zhǎng)巖-英云閃長(zhǎng)巖-花崗巖閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖，屬中—高鉀鈣堿性I型花崗巖，形成時(shí)代為262～260 Ma，屬中二疊世晚期，形成于大陸弧環(huán)境，表明古特提斯洋于中二疊世晚期已開(kāi)始向北俯沖。

6 結(jié) 語(yǔ)

(1)東昆侖中段灶火溝花崗巖為一套石英閃長(zhǎng)巖-英云閃長(zhǎng)巖-花崗巖閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖的巖石組合，屬中—高鉀鈣堿性I型花崗巖。

(2)LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年獲得灶火溝花崗巖形成于262～260 Ma，屬中二疊世晚期。

(3)地質(zhì)、地球化學(xué)研究表明，灶火溝花崗巖形成于大陸弧環(huán)境，指示古特提斯洋于中二疊世晚期已開(kāi)始向北俯沖。

(4)灶火溝花崗巖的巖石成因?yàn)樵诠盘靥崴寡蟾_背景下，幔源巖漿的底侵作用導(dǎo)致下地殼部分熔融，隨后殼源熔體與幔源熔體發(fā)生不同程度的混合作用形成母巖漿，而后經(jīng)歷了一定程度的結(jié)晶分異，最終固結(jié)成巖。