東昆侖大水溝一帶花崗巖體鋯石年齡、巖石地球化學特征及地質意義

鄧紅賓, 李培龍, 何文勁, 楊鵬濤, 官云彬

(四川省地質礦產勘查開發(fā)局川西北地質隊, 四川 綿陽 621000)

0 引 言

東昆侖造山帶主要構造-巖漿演化由加里東期、華力西-印支期兩個構造巖漿旋回構成[1-2], 主要巖石類型為英云閃長巖、花崗閃長巖以及花崗巖, 其次為閃長巖和二長花崗巖[3], 巖漿巖較為豐富, 是中國一條重要的構造巖漿活動帶, 其中酸性侵入巖廣泛出露[2, 4]。中酸性侵入巖體以巖基、巖株及帶狀產出, 時限可主要從泥盆紀—三疊紀。大水溝一帶大地構造背景屬北昆侖巖漿弧帶, 帶內大面積分布泥盆紀侵入巖體, 主要巖石類型有角閃閃長巖、石英閃長巖、二長花崗巖等, 其與俯沖作用有關[5]。區(qū)域上眾多的花崗巖體顯示大水溝一帶的巖漿活動并不是一個孤立的巖漿事件。

東昆侖造山帶是青海省找礦前景最好的地區(qū)之一, 成礦條件優(yōu)越, 礦產豐富, 眾多專家學者對東昆侖花崗巖進行了大量的研究。迄今為止, 東昆侖造山帶內起主導并同巖漿作用有關的成礦與火成巖巖石組合之間的關系研究未查閱到相關文獻, 火成巖類成巖與成礦作用的實質聯(lián)系尚未查明[6-7], 區(qū)域上針對花崗巖中礦質元素的研究亦極少。近年來東昆侖造山帶在基礎地質調查中取得了一系列成果和認識, 應在已獲得資料中認真梳理巖漿作用與成礦有關的有利地段, 重視火成巖類成巖與成礦實質聯(lián)系, 進一步尋找礦產突破口。

大水溝一帶花崗巖地處東昆侖造山帶中段, 位于尕牙合溝至大格勒溝一帶即東昆中與東昆北斷裂之間[8], 距格爾木市東側約50 km。在本次工作中，通過野外較詳細的地質調查, 進一步細化了研究區(qū)侵入巖的巖石類型、時空分布、巖石學及巖石地球化學特征, 加強了各侵入巖體間接觸關系觀察, 但對花崗巖體缺乏系統(tǒng)的巖石地球化學與成礦作用的關聯(lián)研究。在剖面測制時, 采用連續(xù)揀塊方式采集了部分巖體巖石地球化學樣品進行光譜分析, 以區(qū)分構造巖漿期次及巖石類型, 根據巖石樣品中元素含量, 簡要分析侵入巖體中礦質特征與成礦的直接、間接關系, 以提高該地區(qū)巖漿成巖成礦背景認識, 為總結區(qū)域成礦規(guī)律提供事實依據。

1 區(qū)域地質背景及巖體地質

研究區(qū)大地構造位置屬東昆侖弧盆系北昆侖巖漿弧帶, 北側以東昆北斷裂為界與柴達木地塊斷層接觸, 南側與康西瓦-南昆侖-瑪多-瑪沁對接帶布爾汗布達蛇綠混雜巖帶相鄰[5](圖1), 成礦區(qū)帶屬昆侖(造山帶)東昆侖石棉成礦帶東昆侖北部(斷隆/巖漿弧)石棉成礦亞帶[9]。

圖1 大水溝地區(qū)中酸性侵入巖分布圖(據文獻[8]修改)Fig.1 Distribution map of intermediate-acid intrusive rocks in Dashuigou area1—第四系; 2—奧陶系; 3—中-新元古界; 4—古元古界; 5—輝長巖; 6—正長花崗巖; 7—二長花崗巖; 8—英云閃長巖; 9—花崗閃長巖; 10—石英閃長巖; 11—閃長巖; 12—斷層及編號; 13—同位素年齡樣采集點; 14—剖面位置及編號; 15—金礦點/銅礦點; 16—鉬礦化點; 17—1∶50萬化探綜合異常

與花崗巖體接觸地層主要為古元古界金水口巖群(黑云)二長片麻巖、長英質片巖及長英質變粒巖; 零星出露有中-新元古界長城系小廟巖組石英巖與白云石英片巖夾大理巖, 薊縣系狼牙山組大理巖化細晶灰?guī)r為主夾多層凝灰?guī)r及青白口系邱吉東溝組變質砂巖夾板巖等; 東昆中斷裂帶南地層為奧陶系納赤臺群淺變質玄武巖、玄武安山巖、砂質泥巖、碳酸鹽巖組合。構造線為NWW(近EW)、NW向， 少量NE向。

野外花崗巖體基巖裸露, 平面形態(tài)長軸方向呈不規(guī)則狀、橢圓狀近EW向展布, 多呈巖基、巖株狀產出, 少量呈小巖瘤狀。巖體侵位于金水口巖群、小廟巖組等變質地層中, 接觸界線不平整, 多具角巖化蝕變, 邊緣泥化強烈。主要出露巖性有正長花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖和英云閃長巖, 以英云閃長巖、正長花崗巖為主, 見少量閃長巖、輝長巖體[10]。在正長花崗巖與英云閃長巖和花崗閃長巖接觸邊界， 偶見少量后期正長花崗巖脈穿插或花崗閃長巖及英云閃長巖包體, 為超動接觸關系, 與二長花崗巖接觸界線較清楚, 界面波狀彎曲, 為脈動接觸關系; 英云閃長巖與花崗閃長巖及石英閃長巖接觸界線模糊或呈漸變過渡, 為脈動接觸關系[8]。其中正長花崗巖、二長花崗巖及花崗閃長巖特征如下:

正長花崗巖呈肉紅色, 具細—粗?；◢徑Y構, 塊狀構造(圖2a)。礦物成分為正長石(57%±)、斜長石(5%±)、石英(35%±)和黑云母(2%～3%±)(圖2b)。斜長石呈半自形-自形板狀, 粒徑0.5～1 mm, ⊥(0/0)晶帶最大消光角法測得An=15～20, 為更長石, 部分斜長石發(fā)生絹云母化； 正長石呈他形粒狀, 粒徑1～6 mm；石英呈他形粒狀, 粒徑0.1～2 mm； 黑云母呈片狀, 棕色。

二長花崗巖呈淺肉紅色、淺灰紫色, 中-細?；◢徑Y構, 塊狀構造(圖2c)。礦物成分為正長石(42%±)、斜長石(33%±)、石英(20%±)、黑云母(5%±)(圖2d)。斜長石呈半自形-自形板狀, 粒徑1～4 mm, 具鈉長雙晶和卡鈉雙晶, ⊥(010)晶帶最大消光角法測得An=15～35, 為更-中長石, 部分長石發(fā)生鈉黝簾石化或絹云母化； 正長石呈他形粒狀, 粒徑4～11 mm；石英呈他形粒狀, 粒徑0.3～5 mm； 黑云母呈片狀, 棕色。

花崗閃長巖呈灰-灰白色, 中-粗?；◢徑Y構, 塊狀構造(圖2a)。礦物成分為斜長石(50%±)、正長石(10%±)、石英(30%±)、黑云母(5%±)、微斜長石(5%±)。斜長石呈半自形板狀, 粒徑3～7 mm, 具聚片雙晶、環(huán)帶構造, 斜消光, ⊥(010)晶帶最大消光角法測得An=25～40, 為中長石, 部分表面有輕微絹云母化； 微斜長石他形粒狀, 可見格子狀雙晶； 正長石呈他形粒狀, 部分與石英相交生形成文象結構； 石英呈他形粒狀, 粒徑為1.5～6 mm, 充填于斜長石等礦物間； 黑云母呈棕褐色-淺褐色, 片狀, 粒徑為1～3 mm。

圖2 大水溝一帶正長花崗巖、二長花崗巖野外接觸關系及顯微照片F(xiàn)ig.2 Field contact relationship and microphotograph of syenogranite and monzogranite in Dashuigou areaKfs—鉀長石; Qtz—石英; Bt—黑云母; Pl—斜長石

2 鋯石 U-Pb年齡測定

2.1 樣品分析與測試

本次在大格勒東支溝中游實測剖面PM11上(圖1)獲取測年樣品, 巖體裸露, 采集巖性為正長花崗巖, 采樣編號為PM11-25-U-Pb1，經緯度坐標為E95°41′58″、N36°06′06″。LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年測試分析在中國地質科學院礦產資源研究所MC-ICP-MS實驗室完成。數據處理采用ICPMSDataCal程序[11], 測量過程中絕大多數分析點206Pb/204Pb>1 000, 未進行普通鉛校正,204Pb由離子計數器檢測,204Pb含量異常高的分析點可能受包體等普通Pb的影響, 對204Pb含量異常高的分析點在計算時剔除, 鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.0程序獲得[12]。

2.2 鋯石U-Pb年齡

通過詳細對比、分析鋯石的透反射光和陰極發(fā)光CL顯微圖像, 選取鋯石測定部位, 多數鋯石自形程度較好、晶形特征相似, 表面較光滑, 內部結構清晰且震蕩環(huán)帶發(fā)育。測定中隨時將數據投影至諧和曲線圖中進行合理的現(xiàn)場判斷, 選取合適的鋯石及其部位進行測定。樣品同位素分析結果見表1, 主要測點的陰極發(fā)光圖像及鋯石U-Pb年齡諧和曲線如圖3和圖4所示。

表1 大水溝一帶正長花崗巖LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年結果(樣品PM11-25-U-Pb1)Table 1 LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb dating results of syenogranite in Dashuigou area(Sample PM11-25-U-Pb1)

圖3 鋯石陰極發(fā)光圖像和年齡值Fig.3 Cathodoluminescence images and age of zircon

圖4 鋯石U-Pb年齡諧和圖及加權平均值Fig.4 Zircons U-Pb age concordia and weighted average

對正長花崗巖樣品進行了20個鋯石測點的同位素數據測試, 結果比較復雜, 具有2組年齡信息。鋯石中的Th/U值是判斷其成因的有效參數, 當該值大于0.10時, 被作為巖漿成因鋯石區(qū)別于變質成因鋯石的標志[13]。其中測點2～7、9、10、15、20號鋯石： Th 和 U 含量分別為(56～659)×10-6和 (92～730)×10-6, 正相關性較為明顯, 變化范圍較大; Th/U 值在 0.61～0.92, 數據較為集中, 總體表現(xiàn)為線性相關特征, Th/U值相對穩(wěn)定; 鋯石校正后獲得的206Pb/238U年齡值在391～400 Ma, 年齡數據比較集中, 在鋯石U-Pb一致曲線上均接近諧和線(圖4a), 給出的加權平均年齡值為395±3 Ma(MSWD=0.60,n=10)。 測點8、11、12、17～19號鋯石： Th和U含量分別為(30～206)×10-6和(34～284)×10-6, 正相關性較為明顯, 變化范圍不大; Th/U 值為0.68～0.86, 數據較為集中, 總體表現(xiàn)為線性相關特征, Th/U值相對穩(wěn)定； 鋯石年齡值在415～439 Ma(MSWD=2,n=6), 年齡值在鋯石U-Pb一致曲線上近于諧和但不集中(圖4a),MSWD大于1, 數據不理想, 且鋯石環(huán)帶不清晰, 影響進一步探究正長花崗巖生長環(huán)帶成因。 測點1號鋯石： 雖具有明顯的巖漿振蕩環(huán)帶也代表巖體的結晶年齡, 在測試時捕獲鋯石放射性成因U或Pb含量流失, 導致鋯石年齡數據偏小且水平偏離諧和線, Th/U值為0.54, 是鋯石測點數據值中最低的, 與其他的鋯石年齡數據差較大并為單點, 可信度不高。 測點14、16號鋯石：年齡值分散為孤立點, 地質意義不明確。因此, 395±3 Ma年齡結果能代表正長花崗巖的侵入結晶年齡, 與區(qū)域地質背景相吻合。

3 巖石地球化學特征

3.1 樣品采集與測試方法

研究區(qū)巖石地球化學樣在剖面PM09、PM10、PM11、PM12中巖體的不同部位采集(圖1), 元素分析在國土資源部武漢礦產資源監(jiān)督檢測中心完成。巖石檢測溫度25 ℃, 濕度55%RH, 主量元素采用四硼酸鋰熔片-XRF法用X熒光光譜儀(MagiX pro 2440)進行分析測試, 其中FeO采用硫酸-氫氟酸溶礦-重鉻酸鉀滴定法， H2O+采用高溫加熱-濃硫酸吸收-重量法， CO2采用非水滴定法, 誤差范圍均在0.02%～0.05%。 稀土元素分析儀器是質譜儀(Thermo Elemental X7), 采用HNO3、H2SO4、HClO4、HF溶礦及王水提取 ICP-MS, 誤差范圍(0.005～0.2)×10-6。 微量元素中， Nb、Ta、Zr、Hf元素用過氧化鈉融熔-ICP-MS, 分析儀器是質譜儀(Thermo Elemental X7), 誤差范圍(0.1～1.5)×10-6； Sr、V、Ba元素分析儀器是等離子體發(fā)射光譜儀(iCAP 6300), 用四酸溶礦-ICP-OES, 誤差范圍(2～5)×10-6； Sc、Cr、Li、U、Cs、Th、Rb元素分析儀器是質譜儀(Thermo Elemental X7), 采用四酸溶礦-ICP-MS, 誤差范圍(0.05～3)×10-6。分析結果及主要巖石化學參數見表2、表3。

表2 大水溝一帶花崗巖體主量元素分析結果Table 2 Analysis results of major elements of granites in Dashuigou areawB/%

表3 大水溝一帶花崗巖體微量元素、稀土元素分析結果Table 3 Analysis results of trace elements and REE of granites in Dashuigou areawB/10-6

3.2 主量元素特征

大水溝一帶花崗巖主量元素中, 正長花崗巖SiO2含量在70.78%～75.14%, 全堿含量范圍在7.90%～8.66%, 堿飽和指數NK/A在0.58～0.68, Na2O/K2O值在0.43～0.75, 顯示為富鉀特點。 二長花崗巖SiO2含量主要在67.93%～70.41%, 全堿含量為4.80%～7.33%, 堿飽和指數NK/A在0.37～0.50, Na2O/K2O值1個為0.73, 其余3個介于1.04～1.35, 總體顯示為富鈉特點。 在SiO2-K2O圖解中, 巖石屬鈣堿性-鉀玄巖系列巖石[14](圖5a); 在TAS圖解[15]中，11件落于Irvine分界線下方的花崗巖1個區(qū)域中, 1件在花崗閃長巖區(qū)域中； 采用An-Ab-Or標準礦物分類方案[16](圖5b)，與QAP分類結果總體較為一致。

圖5 大水溝一帶花崗巖SiO2-K2O圖解(a仿文獻[14])與An-Ab-Or分類圖解(b仿文獻[16])Fig.5 SiO2-K2O diagram(a) and An-Ab-Or classification diagram(b) of granites in Dashuigou area

3.3 微量元素和稀土元素特征

大水溝花崗巖微量元素原始地幔標準化蛛網圖見圖6a。據張旗等研究，在微量元素分布圖上, Sr、Ba、Ti、P是強烈虧損的,而REE圖最重要的

圖6 微量元素原始地幔標準化蛛網圖(a)與稀土元素球粒隕石標準化配分圖(b)(標準化數值據文獻[17])Fig.6 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams(a) and chondrite-normalized REE patterns(b) of granites

看點是強烈虧損Eu, Yb一般較高, 但也可以較低(<10×10-6)，這是A型花崗巖最重要的地球化學特征[18]。 本區(qū)正長花崗巖及二長花崗巖的樣品， 微量元素分析除無Ti元素外, 其余元素特征較為吻合。中酸性巖漿巖Sr和Yb是兩個非常有意義的地球化學指標, 以質量分數Sr=400×10-6, Yb=2×10-6為界將花崗巖劃分為5類[19], 即: 高Sr低Yb型(Sr>400×10-6, Yb<2×10-6)、低Sr低Yb型(Sr<400×10-6, Yb<2×10-6)、低Sr高Yb型(Sr<400×10-6, Yb>2×10-6)、高Sr高Yb型(Sr>400×10-6, Yb>2×10-6)以及非常低Sr高Yb型(Sr<100×10-6, Yb>2×10-6)花崗巖。研究區(qū)花崗巖體具有低Sr(18.1×10-6～291.1×10-6)、高Yb(2.000×10-6～17.380×10-6)特征; 低Sr高Yb型花崗巖形成的壓力可能非常低(小于0.5 GPa), 許多A型花崗巖和高分異花崗巖屬于此類[20]。

巖石LaN/YbN值在2.40～44.11, LREE/HREE值在2.94～18.92，稀土元素球粒隕石標準化配分圖中(圖6b), 也反映巖漿巖輕稀土相對富集; 正長花崗巖δEu為0.01～0.07, 二長花崗巖δEu為0.12～0.66, 屬于銪虧損型，正長花崗巖銪虧損更顯著; δCe為0.94～1.19, 整體顯示鈰為無異?；蚵蕴潛p。

4 巖石成因與構造環(huán)境

4.1 巖石成因

不同成因類型的花崗巖都與特定構造環(huán)境有關。大水溝花崗巖體中正長花崗巖與二長花崗巖FeOT/MgO 值分別為4.88～18.00(均值11.21)及1.26～6.15(均值3.15), 與澳大利亞Lachlan褶皺帶中的鋁質A型花崗巖的FeOT/MgO 變化范圍(4.16～35.2)[21]相近, 明顯不同于一般I型(991個樣品平均值 2.27)、S型(578個樣品平均值 2.38)和M型(17個樣品平均值 2.37)花崗巖[22]; 相對于A型花崗巖, 高分異的S型花崗巖具有更高的P2O5(均值為0.14%)和更低的Na2O(均值為2.81%), 隨著分異程度的增加, P2O5含量也增加, 表現(xiàn)出與A型花崗巖相反的趨勢[21], 研究區(qū)正長花崗巖P2O5值在0.04%～0.09%(均值0.07%), Na2O值在2.54%～3.59%(均值3.25%), 二長花崗巖P2O5值在0.11%～0.24%(均值0.195%), Na2O值在2.54%～3.73%(均值2.97%), 與高分異的S型花崗巖截然不同。 一般來說，A型花崗巖全鐵(FeOT)含量大于1.00%, 而高分異I型花崗巖全鐵(FeOT)小于1.00%, 且具有高的Rb含量(大于270×10-6), 相對低Ba、Sr、Zr+Nb+Ce+Y、Ga含量和Ga/Al值[23]。 研究區(qū)正長花崗巖FeOT值在1.62%～4.15%, Rb含量平均值為264×10-6, 但Ba、Sr相對低等; 二長花崗巖FeOT值在2.42%～4.50%, Rb含量平均值為138×10-6, 但Ba、Sr也相對低等。

兩種巖性與王強等[23]提出的鑒別特征既有不同也有相同之處, 不易判別。正長花崗巖及二長花崗巖具富集輕稀土、高場強元素Zr、Hf、U、Th、Ce及大離子親石元素K、Rb, 虧損Ba、Sr、P和Eu元素, 主量元素鋁飽和指數A/CNK=0.95～1.22, Al2O3飽和度值變化大, 與S型花崗巖的強烈富鋁有差別, 顯示出A型花崗巖的地球化學特征; 里特曼指數σ值在0.82～2.53, 屬鈣堿性系列巖石[24]。

巖石CIPW標準礦物組合，8件正長花崗巖樣品中：含剛玉標準分子有5件, 范圍為0.13～2.78, 大于1%的3件, 小于1%的2件； 含透輝石標準分子樣品3件, 范圍為0.58～1.27。 4件二長花崗巖含剛玉標準分子, 范圍為0.27～2.58, 大于1%的1件, 小于1%的3件, 顯示礦物成分缺少角閃石, 與典型的I型花崗巖具有較大的區(qū)別[25-26]。 巖石明顯富集高場強元素(HFSE)Zr、Hf、U、Th、Ce, 相對虧損的大離子親石元素(LILE)Sr、Ba等, 其中出現(xiàn)Ba、Sr、P和Eu元素明顯的低谷, 顯示出A型花崗巖的巖漿特征[27]。

各稀土元素配分曲線幾乎一致, 顯示同源巖漿演化特點, Eu負異常特征明顯, 顯著較深的Eu谷顯示具典型的海鷗式REE分配模式, 所有數據表現(xiàn)為右傾緩傾斜型, 輕稀土曲線較陡, 重稀土曲線趨于平緩的特征, 不同巖石類型存在少量差異, 巖漿分異特征明顯。

高度分異的I型和S型花崗巖(SiO2>74%)與A型花崗巖在化學成分上有類似的特征, 在Zr+Nb+Ce+Y-FeOT/MgO圖解中(圖7a), 樣品均落入A型花崗巖區(qū), 在Zr+Ce+Y-Rb/Ba圖解中(圖7b), 樣品顯示Zr+Ce+Y與Rb/Ba呈分散特征, 無任何相關關系, 與高分異的I型和S型花崗巖Zr+Ce+Y與Rb/Ba值具負相關不同。Eby[28]根據化學成分將A型花崗巖類分為A1型和A2型, 其中A1型(Y/Nb<1.2)與大陸裂谷或板內環(huán)境有關, A2型(Y/Nb>1.2)形成于造山后或碰撞環(huán)境。本區(qū)正長花崗巖Y/Nb值在2.8～3.88(均值3.39),二長花崗巖Y/Nb值在2.41～4.65(均值3.26),兩類巖性的Y/Nb值皆>1.2屬A2型； Y/Nb-Yb/Ta圖解[28](圖7c)樣品主要落在島弧玄武巖(IAB)和洋島玄武巖(OIB)之間的A2區(qū), Nb-Y-Ce圖解(圖7d)樣品全落入A2范圍, 兩個圖解判別屬A2型, 表明巖石為殼-幔源巖漿特征。對于區(qū)分A型花崗巖及高分異I、S型花崗巖, 不同專家學者提出不同的劃分標準[22, 29-30], 東昆侖造山帶相繼發(fā)現(xiàn)了A型花崗巖: 如烏蘭烏珠爾與拉陵灶火地區(qū)發(fā)現(xiàn)了早-中泥盆世A2型花崗巖[31-32], 喀雅克登塔格南坡正長花崗巖體鋯石U-Pb年齡在357～369.8 Ma, 具有A型花崗巖的特點[6], 楚魯套海酸性侵入體具晚二疊世A型花崗巖特征[33], 祁漫塔格地區(qū)晚三疊世A2型正長花崗巖[34]等。綜合上述結合區(qū)域特征, 認為大水溝花崗巖體整體顯示為A2型花崗巖的特點。

圖7 大水溝一帶花崗巖成因判別圖解(a、b仿文獻[15]); c、d仿文獻[28])Fig.7 Discrimination diagrams of granite genesis in Dashuigou area

在前人工作的基礎上, 吳鎖平等[27]繪制了一定量A型花崗巖的εNd-εSr相關圖解, 識別出了虧損、原始、富集地幔及殼-幔、殼源等多種物源類型, 表明了A型花崗巖物源的多樣性。A型花崗巖不可能是單一的地殼來源[35], A型花崗巖很可能是多源多成因的[36]?；◢弾r中Sr的負異常有兩種可能, 一種源區(qū)長石礦物的分離, 另一種是源區(qū)Sr含量低(下地殼Sr含量低), 具Eu負異常的中酸性火成巖形成于陸殼, 兩方面表明物質來源具有殼?；旌系某煞諿37], 大水溝一帶花崗巖的Sr為負異常, 表明物質來源應有殼?；旌系某煞?。原生幔源巖漿的Mg#值變化范圍為0.65～0.75[37], 下地殼巖石部分熔融形成的熔體Mg#值<45[38], 大水溝一帶花崗巖Mg#值9.19～60.84, 平均值25.11, 表明花崗巖并非原生幔源巖漿且不全為下地殼熔融; 大水溝一帶花崗巖體δEu值為0.01～0.66, 負Eu異常明顯, 可能在巖石部分熔融或分離結晶作用過程

中斜長石及正長石大量存在或晶出殘留源區(qū), 多階段的分離結晶可形成大的Eu負異常(δEu<0.1), 正長花崗巖就屬于此。δCe值為0.94～1.19, Ce無異?；蚵蕴潛p, 表明巖漿源于地殼上部的重熔, 部分巖石具下地殼或上地幔物質混染的特征[31]。巖石中強烈虧損Sr、Ba、P、Eu, 說明巖漿結晶分異在演化過程中的主導作用。

Nb/Ta可作為指示殼-幔體系地球化學作用指標[39]。原始地幔Nb/Ta值為17.39, Zr/Hf為36.25[17], 而下地殼Nb/Ta值為8.33, Zr/Hf為35.79[40]。地幔直接派生的OIB玄武巖(夏威夷、大西洋巖石省)Nb/Ta值接近原始地幔值, 但IAB玄武巖、火山弧花崗巖和A2亞型花崗巖由于有陸殼參與熔融或受其混染, 此值明顯下降, 如IAB玄武巖為8～28, 同碰撞花崗巖為5～12, A2亞型花崗巖4～9.5, I型花崗巖1.5～22[39, 41-42]。研究區(qū)的正長花崗巖: Nb含量(21.4～50.1)×10-6, 平均30.9×10-6; Ta在(1.95～5.41)×10-6, 平均2.62×10-6; Nb/Ta值為9.26～15.37, 平均12.27; Zr在(473～1 189)×10-6, 平均887×10-6; Hf在(22.92～28.14)×10-6, 平均24.72×10-6; Zr/Hf值20.64～46.29, 平均35.62。二長花崗巖: Nb含量(8.1～12.7)×10-6, 平均10.7×10-6; Ta在(0.95～1.44)×10-6, 平均1.15×10-6; Nb/Ta值為7.86～10.74, 平均9.36; Zr(265～1 509)×10-6, 平均588×10-6; Hf(8.29～32.64)×10-6, 平均14.65×10-6; Zr/Hf值30.59～46.23, 平均35.93。顯示正長花崗巖源區(qū)Nb/Ta值(12.27)低于原始地幔值(17.39)接近IAB玄武巖值(8～28)范圍, 但高于下地殼值(8.33), Zr/Hf值(35.62)略低于原始地幔值(36.25)但接近下地殼值(35.79), 說明其源區(qū)物質來源為殼-?；旌衔镔|, 受地殼組分影響相對小; 二長花崗巖源區(qū)Nb/Ta值(9.36)低于原始地幔值(17.39)接近A2亞型花崗巖值(4～9.5)范圍, 也略高于下地殼值(8.33), 但Zr/Hf值(35.93)略低于原始地幔值(36.25)及略高于下地殼值(35.79), 說明其源區(qū)物質來源為殼-?；旌衔镔|, 受地殼組分影響略大。綜上特征顯示, 正長花崗巖及二長花崗巖的源區(qū)物質來源為殼-?；旌衔镔|, 與僅受地殼成分的影響不同, 二長花崗巖更接近A2亞型花崗巖。

4.2 構造環(huán)境

本次在大格勒溝正長花崗巖中獲得鋯石U-Pb年齡為395±3 Ma, 英云閃長巖鋯石U-Pb年齡為402±3 Ma[10], 大格勒富含暗色微粒包體的二長花崗巖的鋯石U-Pb年齡為403±3 Ma(據馬昌前等, 未刊資料)， 鄰區(qū)躍進山花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡為407±3 Ma[43], 時代屬早泥盆世, 均能代表研究區(qū)內巖體年齡。

A型花崗巖不僅限于板內裂谷的非造山環(huán)境, 還包括了造山晚期、造山后期等多種與俯沖有關的構造環(huán)境[28, 36]。A型花崗巖進一步劃分為兩個亞型: A1亞型為非造山環(huán)境的堿性花崗巖, 主要與上地幔熱柱和裂谷作用有關, A2亞型為后造山堿性花崗巖, 主要與大陸邊緣地殼伸展作用或陸內剪切作用產生的拉張環(huán)境有關[28, 44]。大水溝正長花崗巖及二長花崗巖構造判別圖解中, 在Rb-(Yb+Ta)判別圖解上(圖8a), 樣品投點靠近同碰撞花崗巖與火山弧花崗巖區(qū)域邊界, 具有同碰撞花崗巖的地球化學特征, 是一種造山型花崗巖; 在圖8b、c圖解[46]上, 巖石皆落入IAG+CAG+CCG區(qū), 顯示為造山環(huán)境。區(qū)域上東昆侖喀雅克登塔格早泥盆世花崗巖屬后碰撞花崗巖[47], 拉陵灶火地區(qū)發(fā)現(xiàn)的中泥盆世 A2型花崗巖已處于伸展階段[32], 躍進山地區(qū)早泥盆世二長花崗巖和花崗閃長巖形成后碰撞環(huán)境中[43], 表明東昆侖造山帶東段和西段出現(xiàn)的大量早泥盆世花崗巖進入了碰撞造山階段。結合區(qū)域上研究成果, 大水溝一帶花崗巖屬于擠壓應力環(huán)境中造山事件的地質體, 表明地殼屬不穩(wěn)定狀態(tài), 正在以變形作用為特征, 形成華力西期早期具有造山環(huán)境A2型花崗巖。

圖8 大水溝一帶花崗巖構造環(huán)境判別圖解(a仿文獻[45]; b、c仿文獻[46])Fig.8 Discriminant diagram of granite tectonic environment in Dashuigou areaIAG—島弧花崗巖類; CAG—大陸弧花崗巖類; CCG—大陸碰撞花崗巖類; POG—后造山花崗巖類; RRG—與裂谷有關的花崗巖類; CEUG—與大陸的造陸抬升有關的花崗巖類

東昆侖造山帶演化不是一個簡單的俯沖碰撞增生過程, 而是一個具多旋回復雜演化歷史的造山帶, 經歷過多旋回的洋陸轉化, 碰撞后的陸內演化也很復雜[48-50]。結合區(qū)域構造演化及地質年代討論, 東昆侖造山帶主要經歷了始特提斯和古特提斯兩期重要的構造演化過程。東昆侖始特提斯洋的打開和擴張應發(fā)生在早寒武世之前[51], 早寒武世末到晚奧陶世, 東昆侖地區(qū)存在明顯的始特提斯洋持續(xù)的俯沖消減過程, 吐木勒克西南晚奧陶世藍閃石片巖與其伴生的輝長巖(Ar-Ar 年齡為 445±2 Ma)的出現(xiàn)作為洋盆主體關閉和陸殼俯沖碰撞開始的標志[2, 43], 牦牛山組磨拉石建造形成晚志留世—早泥盆世(鋯石U-Pb年齡值400～423 Ma)代表地層沉積形成時限[52], 早泥盆世躍進山花崗巖巖漿活動均具有典型后碰撞巖漿作用[43]、曲龍山及大灶火東南花崗巖組合進入弧-陸碰撞階段[7]等。大水溝一帶花崗巖的構造判別圖解結果與區(qū)域構造巖漿演化較為一致。

5 花崗巖體礦質元素與成礦作用

不同成因類型的花崗巖各有其成礦作用特點, 研究花崗巖中礦質元素的豐度及其規(guī)律, 對巖性的含礦特征具有重要意義。礦質元素的含量反映了巖石的物質基礎, 是成礦物質的來源、濃集機制及成礦環(huán)境問題, 巖石礦質元素含量是侵入巖體成礦的基本要素及其蘊含的地質意義。野外地質調查期間在正長花崗巖、二長花崗巖體實測剖面測制中采集了相應的光譜樣品, 獲得了10種礦質元素分析數據, 按構造巖漿期次及各巖石類型的元素含量進行統(tǒng)計(表4), 因區(qū)域上針對花崗巖的成礦元素分析極少, 故僅與中國花崗巖、青海省主要成礦帶及附近各成礦帶平均元素豐度值進行對比(表5、圖9), 大致了解華力西構造巖漿期次主要巖石類型平均元素含量, 分析花崗巖的礦質特征。

表4 大水溝一帶花崗巖體主要巖石類型及區(qū)域成礦單元成礦元素含量平均值Table 4 Average content of metallogenic elements in main rock types of granite in Dashuigou area and regional metallogenic unit

表5 大水溝一帶花崗巖體主要巖石類型成礦元素的富集系數Table 5 Enrichment factors of ore-forming elements of main rock types in Dashuigou granite

富集系數常用于判斷地球化學元素的富集或貧化, 一般情況下: <1, 顯示元素的次生貧化; >1, 表示該元素次生富集, 地質找礦意義相對較大。正長花崗巖與二長花崗巖成礦元素與各成礦帶對比(圖9)表明: 在正長花崗巖中元素Y、Nb、Sb、Sn的含量相對富集, 其次為元素Zn; 二長花崗巖中相對富集的元素為Co、Y、Nb, 其次為Zn、Mo。

圖9 大水溝一帶正長花崗巖(a)及二長花崗巖(b)富集系數(相對于各成礦帶)曲線Fig.9 Curves of enrichment coefficients of syenogranite(a) and monzogranite(b) in Dashuigou area(relative to various metallogenic belts)

隨著地質調查及科研工作不斷深入, 東昆侖造山帶發(fā)現(xiàn)了一大批與金屬礦形成有密切關系的中酸性巖體。晚華力西-印支期旋回的侵入巖分布廣、規(guī)模大, 在花崗巖漿-構造事件序列中扮演著非常重要的角色[56-57]。東昆侖造山帶祁漫塔格地區(qū)花崗巖類成礦專屬性中，富鉀的A型和S型花崗巖類與鎢、錫、鈮、鉭、稀土元素等礦化相關性強, 富鈉的I型花崗巖類與銅、鉬礦化關系密切[58]; 祁漫塔格地區(qū)早志留世以A型花崗巖為主的白干湖、戛勒賽等地與矽卡巖-云英巖-石英脈型鎢錫成礦密切相關, 早-中泥盆世以 I 型花崗巖為主的野馬泉北帶等與區(qū)內的矽卡巖型鐵多金屬成礦密切相關, 與斑巖型銅鉬(卡而卻卡等)、矽卡巖型鐵多金屬(尕林格等)、層控矽卡巖型鉛鋅(維寶、虎頭崖等)成礦密切相關的主要以 I+A 型花崗巖為主, 晚三疊紀末與稀有礦化(于溝子)關系密切為 A 型花崗巖[59]; 中-晚三疊世以碰撞-后碰撞階段的垂向增生為主, 與成礦有關的巖漿巖主要為中-晚三疊世石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、正長花崗巖、花崗斑巖等, 以I 型、A 型花崗巖為主, 成礦時代集中于248～210 Ma[60]; 夏日哈木銅鎳礦床為中國第二大鎳礦床, 形成時代為志留紀—泥盆紀, 這意味著志留紀—泥盆紀是我國第3個鎳礦主成礦期, 表明在東昆侖祁漫塔格地區(qū)華力西期存在一次構造-巖漿事件[61]; 野馬泉地區(qū)與景忍堿性A型正長花崗巖有關的鐵、銅、多金屬的主要成礦期為印支期[62]; 野馬泉矽卡巖型鐵多金屬礦床多數分布在印支期晚三疊世A 型正長花崗巖的外接觸帶上[63]; 已發(fā)現(xiàn)哈西亞圖、野馬泉、尕林格、它溫查漢、它溫查漢西等多處大、中型礦床與三疊紀花崗質巖漿侵入活動有關的矽卡巖鐵多金屬成礦系列, 哈西亞圖鐵多金屬礦是該類矽卡巖礦床的典型代表之一, 與石英閃長巖、花崗閃長巖關系密切[64-65]; 野馬泉鐵多金屬礦床的富硅富鉀過鋁質鈣堿性、具有殼幔混合特征的I型花崗巖巖石具有良好的成礦性[66]。

6 結 論

(1)在東昆侖大格勒溝中獲得正長花崗巖鋯石U-Pb年齡值為395±3 Ma, 屬早泥盆世。

(2)巖石地球化學特征顯示, 花崗巖體中正長花崗巖及二長花崗巖的輕稀土元素相對富集, 明顯富集高場強元素Zr、Hf、U、Th、Ce, 相對虧損大離子親石元素Sr、Ba， 出現(xiàn)Ba、Sr、P和Eu元素明顯的低谷； 鋁飽和指數A/CNK=0.95～1.22, Al2O3飽和度值變化大, REE分配模式具顯著較深的Eu谷且呈典型海鷗式, 表現(xiàn)為同源巖漿演化且?guī)r漿分異特征明顯; 巖體具低Sr高Yb型花崗巖, 源區(qū)物質來源為殼-?；旌衔镔|, 整體顯示為A2型花崗巖的特點, 巖石構造環(huán)境判別圖顯示屬造山型花崗巖。

(3)花崗巖體形成時代屬早泥盆世, 區(qū)域上有與成礦密切且成因相關的酸性侵入巖體, 具有與成礦事實相對富集的礦質元素Y、Nb、Sb、Sn、Zn、Co等。

(4)在實測剖面中獲得正長花崗巖及二長花崗巖10種成礦元素分析數據, 與中國花崗巖、青海省主要成礦帶及附近成礦帶平均元素豐度值進行對比, 顯示有與區(qū)域相匹配的富集元素, 初步得到不同巖性、不同類型花崗巖富集的礦質元素, 指示了找礦方向。結合區(qū)域目前已有的研究資料, 認為研究區(qū)有較好的找礦前景, 應引起足夠的重視。