師江朋,霍騰飛,來 強,彭祥華,杜孫巖,楊德彬*

1)吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,吉林長春 130061; 2)中國煤炭地質(zhì)總局特種技術(shù)勘探中心,北京 100073

南祁連北緣東段早志留世剛察大寺花崗巖的成因
——鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)和巖石地球化學(xué)制約

師江朋1),霍騰飛1),來 強2),彭祥華2),杜孫巖2),楊德彬1)*

1)吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,吉林長春 130061; 2)中國煤炭地質(zhì)總局特種技術(shù)勘探中心,北京 100073

南祁連北緣東段剛察大寺花崗巖的形成時代和成因一直存在爭議。本文對其進行了鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究,進而約束其巖石成因和形成的構(gòu)造背景。結(jié)果表明,剛察大寺花崗巖主要由花崗閃長巖和黑云母二長花崗巖組成; 花崗閃長巖中鋯石自形程度較好,陰極發(fā)光圖像顯示振蕩生長環(huán)帶,具有較高的Th/U比值(0.27～0.91),表明其為巖漿成因; 最小一組巖漿鋯石的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(435±4) Ma,即巖體形成于早志留世; 花崗閃長巖和黑云母二長花崗巖具有類似的地球化學(xué)屬性,主量元素具有高硅、富堿、富鋁和貧鎂的特征,其SiO2=65.52％～74.23％、(K2O+Na2O)=6.95％～8.24％、Al2O3=12.33％～15.26％、MgO=0.31％～1.32％,A/CNK介于0.85～1.05之間,為準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)的亞堿性系列巖石; 整體富集輕稀土元素和大離子親石元素(Rb、Ba、K)、虧損重稀土元素和高場強元素(Nb、Ta),具有Eu的負(fù)異常(δEu=0.51 ～ 0.80)和Sr、P、Ti的明顯虧損。南祁連北緣東段剛察大寺花崗巖為I型花崗巖,起源于高溫低壓條件下中、上地殼物質(zhì)的部分熔融,結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化暗示,剛察大寺早志留世花崗巖形成于活動大陸邊緣的構(gòu)造背景。

早志留世; 花崗巖; 鋯石U-Pb年代學(xué); 地球化學(xué); 剛察大寺; 南祁連

祁連—昆侖造山帶具有極為復(fù)雜的大地構(gòu)造演化歷史,成為近年來研究的熱點地區(qū)之一(圖1a) (王荃和劉雪亞,1976; 雍擁等,2008a; Song et al.,2009,2013)。南祁連與北祁連、中祁連有著共同的前寒武紀(jì)結(jié)晶基底(李文淵,2004),其構(gòu)造演化普遍被認(rèn)為是在北祁連和中祁連發(fā)生大陸裂解后,裂陷逐漸向南遷移,進而引起南祁連與中祁連的分離,進一步發(fā)育成洋盆,而后在加里東末期又與中祁連發(fā)生俯沖-碰撞完成剪刀式拼合,總體具有西段晚于東段的特征(王荃和劉雪亞,1976; 劉志武等,2006)。但是,作為祁連造山帶的重要組成部分,中祁連與南祁連俯沖-碰撞的時限和機制目前仍存在爭議,從而限制了對祁連造山帶構(gòu)造演化的制約。近年來,雖然對柴北緣和北祁連中段的花崗巖進行了鋯石SHRIMP U-Pb年代學(xué)研究,表明它們形成于444 ～ 477 Ma之間,具有島弧和活動陸緣的構(gòu)造屬性(吳才來等,2006,2008,2010),但是,對南祁連巖漿活動的研究相對較弱,年代學(xué)數(shù)據(jù)比較分散。剛察大寺花崗巖是南祁連地區(qū)出露的典型巖體,前人基于巖體與圍巖的接觸關(guān)系推測其形成于晚志留世(青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1991),最近對剛察大寺東部巖體的年代學(xué)研究發(fā)現(xiàn)其具有晚奧陶世(458 Ma; Xie et al.,2014)和晚二疊世、中三疊世(255 Ma、236 Ma;謝其鋒等,2014)的年齡,因此,該花崗巖的時代和巖石成因仍需進一步的研究。基于此,本文選擇出露于剛察大寺西部的花崗巖(本文稱為剛察大寺花崗巖),進行鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)和巖石地球化學(xué)分析,探討了花崗巖的時代歸屬、成因類型和形成的構(gòu)造環(huán)境,為進一步制約南祁連的構(gòu)造演化提供了依據(jù)。

祁連山系位于青藏高原的北部,是阿拉善地塊與柴達木地塊之間的復(fù)合造山帶。阿拉善地塊是華北克拉通的一部分,主要由早前寒武紀(jì)基底和早古生代沉積蓋層組成,柴達木地塊則主要由中生代沉積巖組成,而西部的敦煌地塊發(fā)育太古代的古老結(jié)晶基底(Song et al.,2009,2013)。作為祁連山系的重要組成部分——南祁連地塊位于中祁連早古生代造山帶以南,以北宗務(wù)隆斷裂為界,西接阿爾金斷裂,中經(jīng)剛察、青海湖和拉雞山,東至甘肅天水一帶,南由柴達木北緣斷裂圍限,其與中、北祁連地塊具有相似的構(gòu)造演化歷史。南祁連地塊出露的最老地層為前寒武系,其次為奧陶系的火山巖和火山碎屑巖,同時還存在志留系、石炭系和中生代地層(劉志武等,2006)。本文研究區(qū)位于南祁連地塊與中祁連地塊相結(jié)合的部位,區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動強烈,巖漿作用較為發(fā)育,形成了加里東期和晚華力西—印支期北西—南東向展布的巖漿巖帶。巖漿活動以發(fā)育大量的花崗巖和少量的中-基性巖為主要特征(青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1991)。剛察大寺巖體位于南祁連北緣東段,大地構(gòu)造位置屬于南祁連地塊,總體呈北西—南東向展布。巖體北臨疏勒南山—拉雞山斷裂,該斷裂為早古生代縫合帶主斷裂,呈北西—南東向展布,東西兩端延入甘肅。該巖體南側(cè)侵入元古代變質(zhì)巖基底和志留系,巖體內(nèi)部可見圍巖的捕虜體,北側(cè)是二疊紀(jì)一套淺海相碎屑沉積地層,與巖體呈斷層接觸。巖體主要由黑云母二長花崗巖和花崗閃長巖組成,少量為英云閃長巖,本文采集的花崗閃長巖和黑云母二長花崗巖樣品位于青海省剛察縣剛察大寺西南約6 km處(圖1b)。

圖1 南祁連地塊剛察大寺花崗巖的大地構(gòu)造(a)和地質(zhì)簡圖(b)Fig. 1 Tectonic location (a) and geological map (b) of the Gangchadasi granites in the South Qilian block

花崗閃長巖,新鮮面灰白色,中細粒半自形粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造(圖2a)。主要由斜長石(～ 50％)、條紋長石(～ 10％)、石英(～ 20％)、黑云母(～ 10％)和普通角閃石(～10％)組成。斜長石呈半自形板狀,粒度為0.7～2.4 mm; 條紋長石粒度變化于1.8～4 mm之間,局部發(fā)生高嶺土化; 石英它形粒狀,發(fā)育波形消光,粒度多為1～4 mm; 黑云母粒度為1～2 mm; 普通角閃石呈黃綠色多色性,粒度為1.4～4 mm。副礦物為磷灰石、鋯石、榍石。黑云母二長花崗巖,巖石呈淺粉色,中細粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造(圖2b)。主要由正長石(～20％)、條紋長石(～10％)、斜長石(～40％)、石英(～25％)和黑云母(～5％)組成。副礦物為鋯石、磷灰石和榍石。

1 分析方法

野外采集新鮮無蝕變的花崗巖樣品5 kg。將樣品粉碎至200目,用電磁分離和重液分選方法挑選出鋯石,將晶形較好的鋯石顆粒粘在雙面膠上,套上樣品靶環(huán)后灌注環(huán)氧樹脂,烘干后拋光露出鋯石表面。對鋯石進行反射光、透射光和陰極發(fā)光(CL)圖像采集。在此基礎(chǔ)上進行鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年。U-Pb同位素分析在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所完成。采樣方式為單點剝蝕,數(shù)據(jù)采集選用跳峰方式,國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo),標(biāo)準(zhǔn)玻璃NIST610作為內(nèi)標(biāo)校正鋯石的微量元素,分析結(jié)果采用Glitter 4.0處理和計算。全巖主量元素和微量元素分析在國土資源部保定礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心(河北省地礦中心實驗室)完成。主量元素采用玻璃熔片X-射線熒光光譜法(XRF)分析,樣品含量由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)雙變量擬合的工作曲線確定,校正程序為Traill-Lachance程序,分析精度小于5％。微量元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法,用HNO3和HF酸溶樣后制備測試溶液,并使用 USGS標(biāo)準(zhǔn)W-2和G-2及國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GSR-1、GSR-2和GSR-3來校正所測樣品的元素含量,分析精度優(yōu)于10％,詳細的實驗流程見文獻Hu等(2012)。

圖2 剛察大寺花崗巖的礦物組成和花崗結(jié)構(gòu)Fig. 2 Mineral assemblages and granitic texture for the Gangchadasi granites

圖3 剛察大寺花崗閃長巖的鋯石CL圖像(a)和U-Pb年齡諧和圖(b)Fig. 3 Representative zircon CL images (a) and U-Pb concordia diagrams (b) for the Gangchadasi granodiorite

2 分析結(jié)果

2.1 鋯石U-Pb年代學(xué)

剛察大寺花崗閃長巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果見表1。花崗閃長巖中鋯石的CL圖像顯示,鋯石呈半自形-自形晶,長柱狀,長寬比介于1:2～1:4之間,內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰,部分鋯石發(fā)育核-邊結(jié)構(gòu),它們均具有典型的振蕩環(huán)帶特征,暗示其為巖漿成因(圖3a),這也得到相對高的Th/U比值(0.27 ～ 0.91) 的支持。在鋯石U-Pb年齡諧和圖中(圖3b),所有的測試數(shù)據(jù)大體可以分成兩組,一組為巖漿鋯石邊部測試的數(shù)據(jù)(圖3a),年齡集中在諧和線的下部,多數(shù)位于諧和線上,少量沿水平方向偏離諧和線,主要是由于對鋯石的207Pb測不準(zhǔn)造成的,但是它們的206Pb/238U年齡比較均一,其206Pb/238U年齡介于433～439 Ma之間,加權(quán)平均年齡為(435± 4) Ma(n=9,MSWD=0.3),代表了巖體的形成時代;另一組為鋯石核部測試的數(shù)據(jù)(圖3a),年齡相對偏高和分散,其206Pb/238U年齡介于456～530 Ma之間,代表了該地區(qū)早期的巖漿事件(劉志武等,2006; Xie et al.,2014)。而偏離諧和線較遠的點(GC-3-10點),誤差較大可能存在Pb的丟失,沒有地質(zhì)意義。

表1 剛察大寺花崗閃長巖的鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)Table 1 Zircon U-Pb data for the Gangchadasi granodiorite

圖4 剛察大寺花崗巖TAS(a)和鋁飽和指數(shù)圖解(b)Fig. 4 Diagrams of TAS (a) and aluminum saturation indices (b) for the Gangchadasi granites

2.2 主量元素

剛察大寺花崗閃長巖和黑云母二長花崗巖的主量元素和微量元素分析結(jié)果列于表2。花崗閃長巖和黑云母二長花崗巖整體具有類似的地球化學(xué)屬性,主量元素具有高硅、富堿、富鋁和貧鐵、鎂的特征,其中,花崗閃長巖的SiO2=65.52％ ～ 68.36％、(K2O+Na2O)=6.95％～7.54％、K2O/Na2O=0.93～1.09、Al2O3=13.92％～15.26％、CaO=2.57％～4.28％、TiO2=0.58％～0.72％、MgO=0.31％～1.32％、 FeOT=4.20％～4.97％,A/CNK介于0.85～1.03之間;黑云母二長花崗巖的SiO2=72.79％～74.23％、(K2O+Na2O)=7.69％～8.64％、K2O/Na2O=1.24～1.99、Al2O3=12.33％～13.60％、CaO=1.34％～1.37％、TiO2=0.22％～0.40％、MgO=0.31％～0.57％、FeOT=1.68％～2.75％,A/CNK介于0.91～1.05之間。在TAS圖解上(圖4a),花崗閃長巖投影在花崗閃長巖及其與石英二長巖相交的區(qū)域,黑云母二長花崗巖則投影在花崗巖區(qū)域,它們均屬于亞堿性系列巖石。在鋁飽和指數(shù)圖解上(圖4b),花崗閃長巖和黑云母二長花崗巖樣品均落在準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)區(qū)域。

2.3 微量元素

剛察大寺花崗閃長巖和黑云母二長花崗巖具有類似的稀土元素和微量元素組成(表2)。從球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分型式圖中可以看出,剛察大寺花崗巖的稀土元素配分型式呈右傾型(圖5a),輕重稀土元素分餾明顯,(La/Yb)N介于10.4 ～ 22.6之間,平均為15.14,輕稀土元素(LREEs)相對富集,重稀土元素(HREEs)相對虧損,具有明顯的Eu負(fù)異常(δEu=0.51 ～0.80)。其中花崗閃長巖的稀土元素總量較黑云母二長花崗巖相對偏高,整體與上地殼物質(zhì)的稀土元素配分型式相似(Rudnick and Gao,2003)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中富集大離子親石元素(LILEs) (Rb、Ba、K)、虧損高場強元素(HFSEs)(Nb、Ta),具有明顯的Sr、P、Ti負(fù)異常(圖5b),這與中、上地殼物質(zhì)的微量元素蛛網(wǎng)圖模式相似,而不同于下地殼物質(zhì)的組成(Rudnick and Gao,2003)。

表2 剛察大寺花崗巖的主量元素(％)和微量元素(10-6)組成Table 2 Major (％) and trace element (10-6) compositions of the Gangchadasi granites

圖5 剛察大寺花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分型式(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)Fig. 5 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized spider diagram of trace elements (b) for the Gangchadasi granites

圖6 剛察大寺花崗巖成因類型判別圖解(據(jù)Chappell and White,1992)Fig. 6 Genetic type discrimination diagrams for the Gangchadasi granites (after Chappell and White,1992)

3 討論

3.1 巖體的形成時代

剛察大寺花崗巖的形成時代一直存在爭議。最近,對剛察大寺東部巖體的鋯石U-Pb年代學(xué)研究發(fā)現(xiàn)其具有晚奧陶世(458 Ma; Xie et al.,2014)和晚二疊世、中三疊世(255 Ma、236 Ma; 謝其鋒等,2014)的年齡,由此可見,剛察大寺地區(qū)的花崗巖可能不是一個單一的巖體,而存在多期巖漿活動。鑒于此,本文對剛察大寺西部的花崗閃長巖進行了鋯石U-Pb年代學(xué)分析,結(jié)果表明,花崗閃長巖中鋯石均為巖漿成因,其邊部的年齡代表了巖體的結(jié)晶時代,最小一組鋯石的206Pb/238U年齡介于433～439 Ma之間,加權(quán)平均年齡為(435±4) Ma,即剛察大寺花崗巖形成于早志留世,而非前人基于野外關(guān)系推測的晚志留世,同時與東部巖體的測年結(jié)果(Xie et al.,2014; 謝其峰等,2014)明顯不同。剛察大寺早志留世花崗巖的形成時代與中祁連肅北、石包城花崗巖的年齡((435±4) Ma; 李建鋒等,2010)相一致,同時與中祁連湟源新店黑云母二長花崗巖((446±1) Ma;雍擁等,2008b)、南祁連裕龍溝黑云母角閃輝石巖ID-TIMS鋯石U-Pb年齡((442±2) Ma; 高永寶等2012)以及車路溝巖體的鋯石U-Pb年齡((446±3) Ma;賈群子等,2007)相類似,反映了南祁連地區(qū)存在一期 435 Ma左右的巖漿事件(毛景文,2003)。結(jié)合剛察大寺東部巖體的年代學(xué)研究結(jié)果暗示,剛察大寺花崗巖可能是一個不同時代巖漿侵位的復(fù)式巖體。剛察大寺地區(qū)的早古生代(435 ～ 458 Ma; Xie et al.,2014)、晚二疊世(255 Ma)和中三疊世(236 Ma) (謝其鋒等,2014)巖漿事件,與中祁連和南祁連地區(qū)報道的古生代和中生代巖漿活動相一致(毛景文,2003;劉志武等,2006)。

3.2 成因類型和源區(qū)性質(zhì)

花崗巖的成因類型目前比較常用的分類方案為I、S、A和M型花崗巖,已被地質(zhì)學(xué)家們廣泛應(yīng)用(吳福元等,2007)。剛察大寺巖體以花崗閃長巖和黑云母二長花崗巖為主要巖石類型,暗色礦物為黑云母和普通角閃石; 主量元素以高硅、富堿為特征,具有明顯的Eu負(fù)異常; 微量元素富集大離子親石元素和輕稀土元素,虧損重稀土元素和高場強元素,具有明顯的Eu和Ba、Sr、P、Ti的虧損,暗示它們具有高分異I型花崗巖或者A型花崗巖的部分特征。剛察大寺花崗巖中暗色礦物以黑云母和普通角閃石為主,屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)巖石,顯示出I型花崗巖的相關(guān)特征。此外,Rb/Sr比值多數(shù)小于0.9,平均為0.80,也表現(xiàn)為I型花崗巖的屬性(王德滋等,1993)。在SiO2-P2O5圖解中(圖6a),SiO2與P2O5呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,明顯不同于S型花崗巖的分布趨勢,而與I型花崗巖的趨勢一致。在SiO2-Y(圖6b)和SiO2-Ce(圖6c)的成因類型判別圖解中,剛察大寺花崗巖主要落入I型花崗巖范圍內(nèi),與A型花崗巖特征明顯不同。因此,綜合上述判別標(biāo)準(zhǔn)我們認(rèn)為剛察大寺花崗巖屬于I型花崗巖。

圖7 剛察大寺花崗巖微量元素判別圖解(據(jù)Sauders et al.,1988)Fig. 7 Trace element discrimination diagrams for the Gangchadasi granites (after Sauders et al.,1988)

剛察大寺花崗巖以高硅、富堿、貧鐵和貧鎂為特征,結(jié)合LREE和U、Th、Pb元素的富集以及HFSE(Nb、Ta)的虧損,表明它們具有陸殼來源的地球化學(xué)屬性。剛察大寺花崗巖的Nb/U比值介于6.38 ～ 15.94之間,與大陸地殼物質(zhì)(Nb/U=10左右)相接近,也暗示了它們的殼源屬性(Hofmann,1997,2007)。那么,剛察大寺花崗巖的巖漿源區(qū)為下地殼、中地殼還是上部陸殼物質(zhì),這可以從它們的稀土元素和微量元素組成得到回答。剛察大寺花崗巖富集LREE、虧損HREE,具有明顯的Eu負(fù)異常,這與中、上地殼物質(zhì)的稀土元素配分型式相類似,而不同于下地殼物質(zhì)(圖5a)。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中,它們富集LILE(Rb、Ba、K)和Th、U元素,與中、上地殼物質(zhì)的微量元素特征相似,而與具有相對低的Rb、Th和U元素特征的下地殼物質(zhì)模式不同(圖5b)(Rudnick and Gao,2003),上述結(jié)果表明,剛察大寺花崗巖的源區(qū)主要為中、上地殼物質(zhì)的部分熔融。在δEu-(La/Yb)N圖解中(圖7a),除1個樣品落在殼?；旌显磁c殼源的分界線處外,其它樣品均落入殼源范圍內(nèi),表明剛察大寺花崗巖在巖漿源區(qū)或者侵位過程中很少受到幔源組分的影響,這與花崗巖高硅和低鐵、鎂含量相一致。在La-La/Y圖解中(圖7b),樣品的La與La/Y比值呈正相關(guān)關(guān)系,表明巖漿演化過程中以部分熔融作用為主,而分離結(jié)晶作用相對較弱。剛察大寺花崗巖中Sr、Eu的明顯虧損暗示巖漿源區(qū)可能存在斜長石的殘留,而P、Ti的強烈虧損則表明巖漿源區(qū)可能存在磷灰石和鈦鐵礦等礦物的殘留。

3.3 構(gòu)造背景

剛察大寺早志留世花崗巖的礦物組成和主量元素、微量元素特征已經(jīng)表明,其具有I型花崗巖的成因特征,通常形成于洋殼向大陸地殼之下俯沖的活動大陸邊緣構(gòu)造背景或者陸-陸俯沖碰撞之前洋盆閉合的構(gòu)造環(huán)境,它們的共同特點是在俯沖洋殼之上存在厚度可達70 km的大陸地殼,而與洋-洋匯聚的島弧環(huán)境不同(Pitcher,1983)。剛察大寺花崗巖在微量元素Y+Ta-Rb和Yb-Ta構(gòu)造環(huán)境判別圖解上,均投影于火山弧花崗巖區(qū)域內(nèi),暗示它們具有活動大陸邊緣或者島弧的構(gòu)造背景。然而,剛察大寺I型花崗巖具有高硅和相對富鋁、富鉀的地球化學(xué)特征,巖石中富集石英和堿性長石礦物,這與島弧火成巖的特征不同(吳福元等,2007),表明它們可能形成于活動大陸邊緣的構(gòu)造背景。結(jié)合該地區(qū)的構(gòu)造背景表明(Song et al.,2009,2013),南祁連北緣和中祁連南緣在寒武紀(jì)晚期至奧陶紀(jì)早期處于洋盆擴張期,而于早奧陶世晚期之后逐漸轉(zhuǎn)化為洋盆消減體制; 北祁連地塊則在中—晚奧陶世處于俯沖背景下的匯聚時期(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989; 楊建國等,2005; 吳才來等,2010)。早古生代晚期,隨著伊利運動的發(fā)生,以太古代變質(zhì)巖為基底的中祁連地塊快速向南運移,洋殼逐漸向南祁連地塊之下消亡,并在南祁連北緣山前坳陷地帶形成廣泛的志留紀(jì)復(fù)理石沉積建造(王荃和劉雪亞,1976)。早志留世(435 Ma左右)時期,在南祁連與中祁連之間,由于大洋板片的南向俯沖,將深海沉積物帶入到地幔深處,同時深部的俯沖洋殼在高溫下發(fā)生脫水熔融,熔融的熔體上涌交代上覆地幔橄欖巖形成玄武質(zhì)巖漿,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)進而發(fā)生部分熔融作用形成剛察大寺早志留世花崗巖,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)。

4 結(jié)論

(1)剛察大寺花崗巖主要由花崗閃長巖和黑云母二長花崗巖組成?；◢忛W長巖的鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(435±4) Ma,表明其形成于早志留世。

(2)剛察大寺花崗巖以高硅、富鉀、富鋁和貧鐵、鎂為特征,富集LREEs和LISEs(Rb、Ba、K)、虧損HREEs和HFSEs(Nb、Ta),具有Eu的負(fù)異常和Sr、P、Ti的明顯虧損,顯示了I型花崗巖的地球化學(xué)屬性。

(3)剛察大寺I型花崗巖起源于高溫、低壓條件下中、上地殼物質(zhì)的部分熔融,形成于活動大陸邊緣的構(gòu)造背景。

致謝: 野外工作和室內(nèi)整理得到中國煤炭地質(zhì)總局特種技術(shù)勘探中心宋宗偉總經(jīng)理、喬樹巖和王致山高工的熱情幫助,三位匿名審稿專家和編輯提供了建設(shè)性意見,謹(jǐn)此一并表示感謝。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (No. 1212011221145),Program for New Century Excellent Talents in University (No. NCET-12-0237) and National Natural Science Foundation of China (No. 41472052).

甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 1989. 甘肅省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京: 地質(zhì)出版社.

高永寶,李文淵,張照偉,李超,周利敏,郭周平,張江偉,李侃,錢兵,王亞磊,譚文娟. 2012. 南祁連裕龍溝銅鎳硫化物礦床Re-Os同位素物質(zhì)來源示蹤研究[J]. 地球?qū)W報,33(6): 899-906.

賈群子,楊忠堂,肖朝陽. 2007. 祁連山銅金鎢鉛鋅礦床成礦規(guī)律和成礦預(yù)測[M]. 北京: 地質(zhì)出版社.

李建鋒,張志誠,韓寶福. 2010. 中祁連西段肅北、石包城地區(qū)早古生代花崗巖年代學(xué)、地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義[J].巖石學(xué)報,26(8): 2431-2444.

李文淵. 2004. 祁連山主要礦床組合及其成礦動力學(xué)分析[J]. 地球?qū)W報,25(3): 313-320.

劉志武,王崇禮,石小虎. 2006. 南祁連黨河南山花崗巖類特征及其構(gòu)造環(huán)境[J]. 現(xiàn)代地質(zhì),20(4): 545-554.

毛景文. 2003. 北祁連山西段銅金鐵鎢多金屬礦床成礦系列和找礦評價[M]. 北京: 地質(zhì)出版社.

青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 1991. 青海省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京: 中國紡織出版社.

王德滋,劉昌實,沈渭洲,陳繁榮. 1993. 桐廬I型和相山S型兩類碎斑熔巖的對比[J]. 巖石學(xué)報,9(1): 44-54.

王荃,劉雪亞. 1976. 我國西部祁連山區(qū)的古海洋地殼及其大地構(gòu)造意義[J]. 地質(zhì)科學(xué),1: 42-55.

吳才來,郜源紅,吳鎖平,陳其龍,WOODEN J L,MAZADAB F K,MATTINSON C. 2008. 柴北緣西段花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb定年及其巖石地球化學(xué)特征[J]. 中國科學(xué): 地球科學(xué): 38(8): 930-949.

吳才來,徐學(xué)義,高前明,李向民,雷敏,郜源紅,FROST R B,WOODEN J L. 2010. 北祁連早古生代花崗質(zhì)巖漿作用及構(gòu)造演化[J]. 巖石學(xué)報,26(4): 1027-1044.

吳才來,姚尚志,楊經(jīng)綏,曾令森,陳松永,李海兵,戚學(xué)祥,WOODEN J L,MAZADAB F K. 2006. 北祁連洋早古生代雙向俯沖的花崗巖證據(jù)[J]. 中國地質(zhì),33(9): 1197-1208.

吳福元,李獻華,楊進輝,鄭永飛. 2007. 花崗巖成因研究的若干問題[J]. 巖石學(xué)報,23(6): 1217-1238.

謝其峰,周立發(fā),劉羽. 2014. 青海剛察大寺地區(qū)花崗巖類LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義[J]. 地質(zhì)通報,33(9): 1379-1390.

楊建國,楊林海,任有祥,李智佩,宋忠寶. 2005. 北祁連山寒山金礦床成礦作用同位素地質(zhì)年代學(xué)[J]. 地球?qū)W報,26(4): 315-320.

雍擁,肖文交,袁超,李繼亮,閆臻,毛啟貴. 2008b. 中祁連東段花崗巖LA-ICPMS鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義[J]. 新疆地質(zhì),26(1): 62-70.

雍擁,肖文交,袁超,閆臻,李繼亮. 2008a. 中祁連東段古生代花崗巖的年代學(xué)、地球化學(xué)特征及其大地構(gòu)造意義[J]. 巖石學(xué)報,24(4): 855-866.

CHAPPELL B W,WHITE A J R. 1992. I- and S-type granites in the Lachan fold belt[J]. Geological Society of America Special Papers,272: 1-26.

HOFMANN A W. 2007. Sampling mantle heterogeneity through oceanic basalts: Isotopes and trace elements[J]. Treatise on Geochemistry,2: 61-101.

HOFMANN A W. 1997. Mantle geochemistry: The message from oceanic volcanism[J]. Nature,385(6613): 219-229.

HU Zhao-chu,LIU Yong-sheng,GAO Shan,LIU Wen-gui,WEN Zhang,TONG Xi-run,LIN Lin,ZONG Ke-qing,LI Ming,CHEN Hai-hong,ZHAO Lian,YANG Lu. 2012. Improved in situ Hf isotope ratio analysis of zircon using newly designed X skimmer cone and jet sample cone in combination with the addition of nitrogen by laser ablation multiple collector ICP-MS[J]. Journal of Analytical Atomic Spectrometry,27(9): 1391-1399.

Gansu Geology and Mineral Resources Bureau. 1989. Regional geological record of Gansu province[M]. Beijing: Geological Publishing House(in Chinese).

GAO Yong-bao,LI Wen-yuan,ZHANG Zhao-wei,LI Chao,ZHOULi-min,GUO Zhou-ping,ZHANG Jiang-wei,LI Kan,QIAN Bing,WANG Ya-lei,TAN Wen-juan. 2012. Re-Os Isotopic Analysis of the Yulonggou Cu-Ni Sulfide Deposit in the South

Qilian Mountain[J]. Acta Geoscientica Sinica,33(6): 899-906(in Chinese with English abstract).

JIA Qun-zi,YANG Zhong-tang,XIAO Chao-yang. 2007. The metallogenic regularity and metallogenic prediction of copper,gold and tungsten deposits in Qilian mountain[M]. Beijing: Geological Publishing House(in Chinese).

LI Jian-feng,ZHANG Zhi-cheng,HAN Bao-fu. 2010. Geochronology and geochemistry of Early Paleozoic granitic plutons from Subei and Shibaocheng areas,the western segment of central Qilian and their geological implications[J]. Acta Petrologica Sinica,26(8): 2431-2444(in Chinese with English abstract).

LI Wen-yuan. 2004. Main Mineral Deposit Associations in the Qilian Mountains and Their Metallogenic Dynamics[J]. Acta Geoscientica Sinica,25(3): 313-320.

LIU Zhi-wu,WANG Chong-li,SHI Xiao-hu. 2006. Granitoids Characteristics and Tectonic Setting of Danghenanshan Area in South Qilian Mountains[J]. Geoscience,20(4): 545-554(in Chinese with English abstract).

MAO Jing-wen. 2003. The copper,gold,iron and tungsten polymetallic metallogenic series of ore deposits and prospecting evaluation in northwestern Qilian mountain[M]. Beijing: Geological Publishing House(in Chinese).

PITCHER W S. 1983. Granite type and tectonic environment[M]. Mountain Building Processes,Academic Press: 19-40.

Qinghai Geology and Mineral Resources Bureau. 1991. Regional geological record of Qinghai Province[M]. Beijing: China Textile Press: 1-128(in Chinese).

RUDNICK R,GAO S. 2003. Composition of the continental crust[M]. Traetise on Geocheemistry,3: 1-64.

SAUNDERS A D,NORRY M J,TARNEY J. 1988. Origin of MORB and chemically-depeted mantle reservoirs: Trace element costrants[J]. Journal of Prtrology,1: 415-445.

SONG Shu-guang,NIU Yao-ling,SU Li,XIA Xiao-hong. 2013. Tectonics of the north Qilian orogen,NW China[J]. Gondwana Research,23(4): 1378-1401.

SONG Shu-guang,NIU Yao-ling,ZHANG Li-ren,WEI Chun-jing,LIOU J G,SU Li. 2009. Tectonic evolution of early Paleozoic HP metamorphic rocks in the north Qilian mountains,NW China: New perspectives[J]. Journal of Asian Earth Sciences,35: 334-353.

WANG De-zi,LIU Chang-shi,SHEN Wei-zhou,CHEN Fan-rong. 1993. The contrast between Tonglu I-type and Xiangshan S-type clastoporphyritic lava[J]. Acta Petrologica Sinica,9(1): 44-54(in Chinese with English abstract).

WANG Quan,LIU Xue-ya. 1976. Paleo-oceanic crust of the Chiliebshan region,western China and tectonic significance[J]. Scientia Geologica Sinica,1: 42-55(in Chinese with English abstract).

WU Cai-lai,HAO Yuan-hong,WU Suo-ping,CHEN Qi-long,WOODEN J L,MAZADAB F K,MATTINSON C. 2008. The zircon SHRIMP U-Pb dating and geochemistry characteristics of western part of northern Qaidam granite[J] Science in China: Earth Science,38(8): 930-949(in Chinese).

WU Cai-lai,XU Xue-yi,GAO Qian-ming,LI Xiang-min,LEI Min,GAO Yuan-hong,FROST R B,WOODEN J L. 2010. Early Palaezoic grranitoid magmatism and tectonic evolution in north Qilian,NW China[J]. Acta Petrologica Sinica,26(4): 1027-1044(in Chinese with English abstract).

WU Cai-lai,YAO Shang-zhi,YANG Jing-sui,ZENG Ling-sen,CHEN Song-yong,LI Hai-bing,WEI Xue-xiang,WOODEN J L,MAZADAB F K. 2006. Double subduction of the Early Paleozoic north Qilian oceanic plate: Evidence from granites in the central segment of north Qilian,NW China[J]. Geology in China,33(9): 1197-1208(in Chinese with English abstract).

WU Fu-yuan,LI Xian-hua,YANG Jin-hui,ZHENG Yong-fei. 2007. Discussions on the petrogenesis of granites[J]. Acta Petrologica Sinica,23(6): 1217-1238(in Chinese with English abstract).

XIE Qi-feng,ZHOU Li-fa,LIU Yu. 2014. Geochronology,geochemistry and tectonic implications of granites in Gangchadasi area from Qinghai Province[C]//International Conference on Continental Dynamics: ICCD. IAGR Conference Series,18: 270.

XIE Qi-feng,ZHOU Li-fa,LIU Yu. 2014. LA-ICP-MS zircon U-Pb ages of Gangchadasi granite in Qinghai province and their geological significance[J]. Geological Bulletin of China,33(9): 1379-1390(in Chinese with English abstract).

YANG Jian-guo,YANG Lin-hai,REN You-xiang,LI Zhi-pei,SONG Zhong-bao. 2005. Isotopic Geochronology of the Ore-forming Process in the Hanshan Gold Deposit of the North Qilian Mountains[J]. Acta Geoscientica Sinica,26(4): 315-320(in Chinese with English abstract).

YONG Yong,XIAO Wen-jiao,YUAN Chao,LI Ji-liang,YAN Zhen,MAO Qi-gui. 2008b. LA-ICPMS zircon U-Pb ages of granitic plutons from the eastern sector of the central Qilian and their geologic implication[J]. Xinjiang Geological,26(1): 62-70(in Chinese with English abstract).

YONG Yong,XIAO Wen-jiao,YUAN Chao,LI Ji-liang. 2008a. The dating,geochemical charateristics and tectonic significance of granitic plutons from the eastern sector of the central Qilian[J]. Acta Petrologica Sinica,24(4): 855-866(in Chinese with English abstract).

Petrogenesis of Early Silurian Gangchadasi Granites in the Eastern Segment of the Northern South Qilian Block: Constraints from LA-ICP-MS Zircon U-Pb Geochronology and Geochemistry

SHI Jiang-peng1),HUO Teng-fei1),LAI Qiang2),PENG Xiang-hua2),DU Sun-yan2),YANG De-bin1)*
1) College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun,Jilin 130061; 2) Special Technical Exploration Center of China Coal Geological Bureau,Beijing 100073

The formation age and petrogenesis of the Gangchadasi granites in the eastern segment of the northern South Qilian block remain controversial. New LA-ICP-MS zircon U-Pb dating and whole-rock geochemical analysis were conducted in this study to constrain the petrogenetic and tectonic processes during the formation of the granites. The Gangchadasi granites are mainly composed of granodiorite and biotite-monzogranite. Zircons from the granodiorite show euhedral shape,oscillatory CL zoning and high Th/U ratios (0.27 ～ 0.91),indicative of a magmatic origin. The weighted mean of the youngest group of concordant206Pb/238U ages yielded an emplacement age of (435±4) Ma. The granodiorite and biotite-monzogranite share similar geochemical characteristics,such as high content of SiO2(65.52％ ～ 74.23％),total alkali ((Na2O+K2O)=6.95％ ～ 8.24％),and aluminum (Al2O3=12.33％ ～ 15.26％),and low amounts of magnesium (MgO=0.31％ ～ 1.32％). Their A/CNKratios range from 0.85 to 1.05,indicating a transitional composition between metaluminous and peraluminous. The granites are enriched in large ion lithophile elements (e.g.,Rb,Ba,and K) and light rare earth elements and depleted in high field strength elements (e.g.,Nb and Ta) and heavy rare earth elements,and exhibit prominent negative Eu anomaly (δEu=0.51 ～ 0.80) and depletion of Sr,P,and Ti. It is held that the Gangchadasi granites are I-type granites derived from partial melting of a middle-upper continental crust under the condition of high temperatures and low pressures. In combination with regional tectonic evolution,the authors suggest that the Gangchadasi granites probably formed in an active continental margin during Early Silurian.

Early Silurian; granite; zircon U-Pb dating; geochemistry; Gangchadasi; South Qilian block

P597.1; P588.121

A

10.3975/cagsb.2015.06.10

本文由中國地質(zhì)調(diào)查局地調(diào)工作項目(編號: 1212011221145)、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃(編號: NCET-12-0237)和國家自然科學(xué)基金(編號: 41472052)聯(lián)合資助。

2015-04-21; 改回日期: 2015-07-09。責(zé)任編輯: 閆立娟。

師江朋,男,1990年生。碩士研究生。主要從事火成巖石學(xué)研究。

*通訊作者: 楊德彬,男,1979年生。博士,副教授。主要從事巖石學(xué)研究。通訊地址: 130061,長春市建設(shè)街2199號。E-mail: yangdb@jlu.edu.cn。