德令哈雜巖地質(zhì)地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境探討

姚鋒　張鵬暉　樊吉利　王龍杰　王莉麗　張紅

摘要：德令哈雜巖與達(dá)肯大坂巖群共同構(gòu)成柴達(dá)木盆地北緣歐龍布魯克微陸塊的變質(zhì)基底，主要由肉紅色塊狀、眼球狀花崗片麻巖組成，屬于鈣堿性-酸性過渡的巖漿巖系列，獲得鋯石U-Pb法同位素年齡為2318±15Ma，時(shí)代歸屬古元古代，巖石地球化學(xué)特征顯示其為島弧型花崗巖。

關(guān)鍵詞：德令哈雜巖；同位素年齡；地球化學(xué)；構(gòu)造環(huán)境

中圖分類號(hào)：P588 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）26-0079-04

德令哈雜巖最早由陸松年先生提出，其與達(dá)肯大坂巖群共同構(gòu)成柴達(dá)木盆地北緣歐龍布魯克微陸塊的變質(zhì)基底，主要由肉紅色塊狀、眼球狀花崗片麻巖組成，斜長(zhǎng)角閃巖以規(guī)模形態(tài)不等的包體賦存其中。本次在德令哈一帶開展的1∶50000區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查過程中，詳細(xì)地填繪出德令哈雜巖并對(duì)其地質(zhì)、地球化學(xué)和同位素年齡進(jìn)行了較為深入的研究，對(duì)于確定該區(qū)前寒武紀(jì)地層系統(tǒng)和構(gòu)造格架有重要的意義。

1 地質(zhì)特征

在本調(diào)查區(qū)，德令哈雜巖（圖1）分布于烏吞那仁幅及紅山煤礦幅南部，根據(jù)巖性組合的不同將其劃分為兩個(gè)巖體：花崗閃長(zhǎng)片麻巖和黑云母花崗片麻巖。由于遭受了多期變質(zhì)變形作用，二者接觸界限多數(shù)為過渡接觸，原生接觸關(guān)系已經(jīng)完全破壞。但是從空間分布特征及局部可見黑云母花崗片麻巖包含花崗閃長(zhǎng)巖變質(zhì)侵入體的殘塊推測(cè)，黑云母花崗片麻巖為后期侵入到花崗閃長(zhǎng)片麻巖中。而且二者巖性相似，多處均為過渡關(guān)系，推測(cè)二者為涌動(dòng)接觸關(guān)系。

圖1 德令哈雜巖分布圖

主要巖性特征如下：

碎粒重結(jié)晶綠簾石化黑云母花崗閃長(zhǎng)巖（花崗閃長(zhǎng)片麻巖）：花崗變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。其主要成分為碎粒重結(jié)晶之后的石英、斜長(zhǎng)石、黑云母、鉀長(zhǎng)石。其中石英含量約21%，全部碎?；?，部分包于斜長(zhǎng)石內(nèi)部；黑云母含量約12%，碎?；?，多被綠泥石交代；斜長(zhǎng)石含量約61%，均被絹云母交代；鉀長(zhǎng)石含量較少，約6%，碎?；Ｋ械V物首先經(jīng)歷了以綠簾石化為主的蝕變作用，然后再經(jīng)歷碎?；癁橹鞯膭?dòng)力變質(zhì)作用，后一次的碎?；瘜?duì)巖石影響較大，巖石礦物基本均為原地碎?；象w，但是基本未改變各種礦物在巖石中的位置及空間分布。

碎粒重結(jié)晶二云母花崗巖：花崗變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造-片麻狀構(gòu)造，礦物多以碎?；象w形出現(xiàn)，原地破碎，未改變?cè)Y(jié)晶特征。其主要礦物為石英、斜長(zhǎng)石、白云母、鉀長(zhǎng)石、黑云母。其中石英含量約24%，全部碎?；亟Y(jié)晶；斜長(zhǎng)石含量約27%，全部重結(jié)晶，其中充填部分鉀長(zhǎng)石；鉀長(zhǎng)石基本未破碎，可見包裹的碎粒斜長(zhǎng)石，可認(rèn)定為鉀長(zhǎng)石在碎粒巖化之后結(jié)晶；黑云母、白云母含量約5%，多以集合體形式分布于斜長(zhǎng)石及鉀長(zhǎng)石之間，白云母基本由黑云母退變而成，黑云母多綠泥石化。

碎粒重結(jié)晶二長(zhǎng)花崗巖：花崗變晶結(jié)構(gòu)，塊狀-片麻狀構(gòu)造。礦物成分基本是碎粒重結(jié)晶。主要由鉀長(zhǎng)石、石英、斜長(zhǎng)石、白云母組成。斜長(zhǎng)石含量約24%強(qiáng)烈破碎，形成碎粒化并且重結(jié)晶；鉀長(zhǎng)石含量約38%，其破碎后又活化，并對(duì)斜長(zhǎng)石膠結(jié)并溶蝕，石英含量約31%全部被擠壓，形成條帶狀消光及條帶狀分布，黑云母全部被白云母交代，定向排列。

2 巖石地球化學(xué)特征

2.1 主要氧化物特征

由表1可以看出，德令哈雜巖采集的10個(gè)樣品，1～3號(hào)樣品SiO2含量較少，在55%～65%之間，屬于中性巖，其余7件樣品均大于65%，屬于酸性巖，整體來說，德令哈雜巖屬于中酸性侵入體。

2.2 巖石系列

由表2可以看出，除3號(hào)樣品外，其余樣品里特曼指數(shù)σ<3.3，屬于鈣堿性系列，下方的硅-堿圖也證實(shí)了這一點(diǎn)，1～5號(hào)樣品固結(jié)指數(shù)較高，在7～15之間，相當(dāng)于日本火山巖中的英安巖-安山巖，屬于中酸性系列，6～10的固結(jié)指數(shù)均小于2，相當(dāng)日本火山巖中的英安巖，屬于酸性系列。該套樣品其長(zhǎng)英指數(shù)和鎂鐵指數(shù)都比較大，說明巖漿分離結(jié)晶作用強(qiáng)烈。

表1 巖石化學(xué)分析數(shù)據(jù)表

表2 德令哈雜巖特征參數(shù)表

2.3 巖石類型

從QAP圖（圖2及圖3）中可看出，德令哈雜巖較為明顯地分為兩套巖性，其中1～5號(hào)樣品主要巖性為花崗閃長(zhǎng)巖，6～10號(hào)樣品主要巖性為二長(zhǎng)花崗巖。另外從參數(shù)特征表可以看出，該套樣品1～5號(hào)樣品和6～10號(hào)樣品數(shù)據(jù)有明顯的差異，驗(yàn)證了我們這次工作對(duì)德令哈雜巖的

解體。

圖2 德令哈雜巖QAP圖 圖3 德令哈雜巖R1-R2圖

在Na2O-K2O判別圖（圖4）上，德令哈雜巖有三個(gè)樣品落入到了判別圖范圍之外，在范圍內(nèi)部的各點(diǎn)也比較分散，但是大致可以看出德令哈雜巖基本以I型和S型為主，投點(diǎn)較為分散可能是該變質(zhì)侵入體時(shí)代較為久遠(yuǎn)，曾經(jīng)遭受多期次的區(qū)域變質(zhì)和動(dòng)力變質(zhì)作用，局部遭受混合巖化作用，使得該巖體顯示不同的成因特征。

在A/MF-C/MF判別圖（圖5）中，1～5號(hào)樣品大部分落入了C區(qū)域，為基性火山巖部分熔融，6～10落入到了B區(qū)域，為變質(zhì)砂巖部分熔融。該圖進(jìn)一步證實(shí)了此次工作中解體出的德令哈雜巖至少含有兩種不同成因的變質(zhì)侵入體。再結(jié)合Na2O-K2O判別圖，最終確認(rèn)1～5號(hào)樣品所代表的花崗巖類型為I型，6～10號(hào)樣品所代表的花崗巖類型為S型或者A型。鑒于A型花崗巖分類并非以成因類型為組，暫定6～10號(hào)花崗巖為S型花崗巖，其為沉積巖部分熔融

而來。

圖4 德令哈雜巖 圖5 德令哈雜巖

Na2O-K2O圖 A/MF-C/MF圖

3 微量元素地球化學(xué)特征

由圖6可看出，德令哈雜巖的親石元素Sc、Hf、Th含量普遍比較高，Th元素為放射性元素，普遍高于維氏值，說明巖漿形成時(shí)候溫度較高，1～5號(hào)樣親鐵元素Sr含量較高，6～10號(hào)元素含量較低，但整體低于維氏值，說明德令哈雜巖受到了地殼下部硅鎂層和上部硅鋁層的熱交換作用，導(dǎo)致地幔富集的一些親鐵元素在這個(gè)熱交換過程中，一部分流失到了地殼中。亦有可能為混合巖化造成的地幔物質(zhì)的流失。Rb、Ba等低場(chǎng)強(qiáng)元素普遍高于維氏值，說明德令哈雜巖形成過程中可能有流體的加入。

圖6 德令哈雜巖微量元素蜘蛛網(wǎng)圖解

在微量元素蜘蛛網(wǎng)圖上，可看到其曲線基本為平緩式，略微右傾，其顯現(xiàn)出較大的Ba異常，Rb、Th、hf和Sm富集程度較高，Ce在曲線中呈微弱的正異常。

4 稀土元素地球化學(xué)特征

由圖7可以看出，德令哈雜巖的稀土總量在51～262之間，不同樣品差別較大，其中1～3號(hào)樣品屬于稀土富集型，4～10號(hào)樣品屬于稀土虧損型?？傮w來說，德令哈雜巖稀土是虧損型，∑LREE/∑HREE在8.28～15.84之間說明輕稀土比重稀土要富集得多。

（La/Sm）N值：即輕稀土元素分餾度。其值越大表明輕稀土元素之間分餾程度越好，輕稀土元素越富集。在德令哈雜巖中其值介于3.25～7.35之間，指示該序列輕稀土元素之間分餾程度較高，輕稀土元素很富集。

（Gd/Yb）N值：即重稀土元素分餾度。其值越小表明重稀土元素之間分餾程度越好，重稀土元素越富集。在德令哈雜巖中其值介于2.15～4.59之間，指示該序列重稀土元素之間分餾程度差，重稀土元素虧損。

稀土配分曲線（圖7）總體為略向右傾的平緩曲線，也表明德令哈雜巖中輕稀土略為富集，同時(shí)也說明其形成深度較大，局部熔融程度高。

圖7 德令哈雜巖稀土元素曲線圖解

巖漿分異度δEu值：巖漿分異程度愈高則δEu值愈小，銪虧損愈強(qiáng)烈。德令哈雜巖中的δEu值變化較大，從0.65到1.54不等，當(dāng)總體趨勢(shì)都接近1而小于1，說明庫勒薩依序列整體為銪輕度虧損型，巖漿分異程度較高。Eu在稀土配分曲線中呈微弱的負(fù)異常，也可以說明銪在該序列中輕度虧損。

5 德令哈雜巖時(shí)代討論

圖8 德令哈雜巖TW3樣品鋯石CL圖像

鋯石樣品（TW3）共分析測(cè)試了20個(gè)點(diǎn)。其中TW3-16明顯偏離諧和線。點(diǎn)TW3-6的206Pb/238U諧和年齡為2138.8±26Ma，點(diǎn)TW3-14的206Pb/238U諧和年齡為2141±24.7±12.5Ma。其余17個(gè)點(diǎn)在鋯石U-Pb諧和圖中構(gòu)成非常集中的主鋯石群，其207Pb/235U的加權(quán)平均年齡為2318±15Ma（MSWD=1.2，95%置信度），主鋯石群在U-Pb一致曲線圖中集中分布于諧和線上，說明這些鋯石在構(gòu)造演化中沒有發(fā)生Pb明顯的丟失，這里我們就將17個(gè)沒發(fā)生鉛同位素丟失的測(cè)試點(diǎn)的207Pb/235U表面年齡加權(quán)平均值2318±15Ma（MSWD=1.2，95%置信度）作為樣品的結(jié)晶年齡。

圖9 德令哈雜巖 圖10 德令哈雜巖

TW3樣品年齡圖（一） TW3樣品年齡圖（二）

由上可知，德令哈雜巖同位素年齡確定為2318±15Ma，時(shí)代歸屬古元古代。

6 德令哈雜巖地質(zhì)意義及構(gòu)造環(huán)境探討

本次確定的德令哈雜巖年齡與以往工作同位素的年齡數(shù)據(jù)基本保持一致，此年齡小于王勤燕、陳能松等人測(cè)定的達(dá)肯大坂巖群中碎屑物鋯石年齡（2467+28/-26）和（2474+66/-52）Ma，說明德令哈雜巖普遍較達(dá)肯大坂巖群形成時(shí)代要晚，且在工作中多處發(fā)現(xiàn)了達(dá)肯大坂巖群中的大理巖呈殘塊賦存于德令哈雜言的鉀長(zhǎng)花崗片麻巖中，說明德令哈雜巖侵入到達(dá)肯大坂巖群是可信的。

由于德令哈雜巖遭受了多期次熱變質(zhì)、動(dòng)力變質(zhì)及混合巖化作用，其巖石的元素也有較多次數(shù)的變化，部分已經(jīng)無法反映其原始的元素組合特征，因此，在氧化物和微量元素為基礎(chǔ)的構(gòu)造環(huán)境判別圖的準(zhǔn)確性亦值得進(jìn)一步商榷。這里就這次工作所采集的10個(gè)樣品進(jìn)行一些構(gòu)造環(huán)境判別的圖件制作，受限于工作量及工作手段以及項(xiàng)目工作組對(duì)德令哈雜巖的認(rèn)識(shí)所限，對(duì)德令哈雜巖構(gòu)造環(huán)境僅做一些探討。

圖11 德令哈雜巖 圖12 德令哈雜巖

R1-R2構(gòu)造環(huán)境圖 Yb-Ta判別圖解

圖13 德令哈雜巖 圖13 德令哈雜巖

Y-Nb判別圖解 Y+Nb-Rb判別圖解

由圖11至圖14可知，德令哈雜巖在R1-R2圖解中，大部分落入了造山期后A型花崗巖、晚造山區(qū)花崗巖和同碰撞花崗巖的交匯區(qū)域，說明了該樣品主量元素受到后期影響變化較大，導(dǎo)致R1-R2投影有較大的偏移，判斷效果欠佳，后面的微量元素圖解則相對(duì)規(guī)律性較好，基本都落入了火山弧花崗巖中，由此可以推測(cè)，德令哈花崗巖應(yīng)該屬于火山弧花崗巖，由于古元古代原始大陸剛剛形成，很多地方僅出現(xiàn)陸核，大陸弧花崗巖出現(xiàn)的可能性較小，因此推測(cè)德令哈雜巖為島弧型花崗巖。

7 結(jié)論及探討

（1）德令哈雜巖與達(dá)肯大坂巖群共同構(gòu)成柴達(dá)木盆地北緣歐龍布魯克微陸塊的變質(zhì)基底，主要由肉紅色塊狀、眼球狀花崗片麻巖組成，屬于鈣堿性-酸性過渡的巖漿巖系列。

（2）采用鋯石U-Pb法同位素測(cè)年，獲得鋯石U-Pb法同位素年齡為2318±15Ma，時(shí)代歸屬古元古代。

（3）德令哈雜巖普遍較達(dá)肯大坂巖群形成時(shí)代要晚，兩者為侵入接觸關(guān)系。

（4）巖石地球化學(xué)特征顯示其為島弧型花崗巖。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：姚鋒，男，陜西西安人，西安地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院副總工，地質(zhì)高級(jí)工程師，研究方向：區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、金屬礦產(chǎn)勘查。