劉寶山，蔡進(jìn)福，雷曉清，王泰山，孟紅

(1.青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海省青藏高原北部地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810012；2.青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 格爾木 816000)

?

北祁連玉龍灘地區(qū)寒武紀(jì)花崗巖地質(zhì)地球化學(xué)特征

劉寶山1，蔡進(jìn)福2，雷曉清1，王泰山1，孟紅1

(1.青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海省青藏高原北部地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810012；2.青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 格爾木 816000)

玉龍灘地區(qū)寒武紀(jì)花崗巖主要巖石組合為二長(zhǎng)花崗巖-石英正長(zhǎng)巖-正長(zhǎng)花崗巖，LA-MC-ICP-MS測(cè)定年齡分別為(502.1±1.7)Ma和(492.7±1.9)Ma，巖石具有過(guò)鋁質(zhì)、高鉀(K2O>Na2O)特征，屬于鈣堿性系列。構(gòu)造環(huán)境判別形成于同碰撞構(gòu)造環(huán)境。綜合分析后，認(rèn)為寒武紀(jì)花崗巖應(yīng)當(dāng)是南部盆地?cái)U(kuò)張階段，北部浪士當(dāng)微地塊遭受擠壓導(dǎo)致陸殼部分熔融而形成的產(chǎn)物。

北祁連；寒武紀(jì)；花崗巖；地球化學(xué)

研究區(qū)位于北祁連構(gòu)造帶和中祁連地塊結(jié)合部位，受多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，巖漿活動(dòng)頻繁，形成了巖石類型各異、時(shí)空分布不同、規(guī)模不等的各類侵入巖，尤其以加里東期巖漿巖最為發(fā)育，具有分布面積廣泛、多期次、群居性較好的特征，它們真實(shí)記錄了大量地質(zhì)構(gòu)造演化歷史的信息，是研究、反演祁連造山帶形成演化過(guò)程中地球動(dòng)力學(xué)的重要建造標(biāo)志。筆者通過(guò)研究試圖查明玉龍灘地區(qū)寒武紀(jì)花崗巖類型、空間分布、地質(zhì)地球化學(xué)特征，探討花崗巖形成演化機(jī)制及其大地構(gòu)造指示意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及花崗巖分布

玉龍灘地區(qū)位于祁連山東段，由北至南縱跨北祁連構(gòu)造帶和中祁連地塊2個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，主體在北祁連構(gòu)造帶。寒武紀(jì)花崗巖位于北祁連構(gòu)造帶的次級(jí)構(gòu)造單元——浪士當(dāng)元古宙殘余微陸塊內(nèi)。單元內(nèi)古元古代托賴巖群占絕大部分，巖石組合劃分為片麻巖巖組、片巖巖組和大理巖巖組3部分，變質(zhì)程度為低角閃巖相，原巖為一套陸緣泥砂質(zhì)巖-中基性火山巖-碳酸鹽巖沉積建造。單元內(nèi)部沒(méi)有發(fā)現(xiàn)早古生代沉積地層，顯然該階段處于隆起階段。晚古生代沉積了一套穩(wěn)定河流-湖沼相含煤碎屑巖。陸內(nèi)疊覆造山期的蓋層沉積少，出露少量早白堊世河湖相碎屑巖建造。

寒武紀(jì)花崗巖出露在甘禪口北東部、下樂(lè)窩、浪士當(dāng)溝南部等地，共見(jiàn)大小11個(gè)侵入體，巖性有淺灰白色中細(xì)粒石英正長(zhǎng)巖、淺灰白色中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖、淺灰白色中細(xì)粒斑狀二長(zhǎng)花崗巖、淺肉紅色中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖4種類型，都呈巖株、巖瘤狀侵入于古元古代托賴巖群變質(zhì)地層中，出露總面積約3.1 m2。平面形態(tài)多呈不規(guī)則狀橢圓狀、團(tuán)塊狀，長(zhǎng)軸方向多呈北西西—南東東向，局部近于北東向或近東西向展布(圖1)。

1.第四紀(jì)沉積物；2.河口群碎屑巖建造；3.羊虎溝組碎屑巖建造；4.老君山組磨拉石建造；5.扣門子組沉積-火山巖建造；6.大梁組碎屑巖建造；7.陰溝群火山-沉積巖建造；8.托賴巖群變質(zhì)碎屑巖-火山巖-碳酸鹽巖建造；9.晚志留世花崗閃長(zhǎng)巖；10.晚志留世花崗閃長(zhǎng)巖；11.晚奧陶世二長(zhǎng)花崗巖；12.晚奧陶世花崗閃長(zhǎng)巖；13.早奧陶世正長(zhǎng)花崗巖；14.晚寒武世正長(zhǎng)花崗巖；15.晚寒武世石英正長(zhǎng)巖；16.晚寒武世斑狀二長(zhǎng)花崗巖；17.晚寒武世二長(zhǎng)花崗巖；18.中元古代片麻狀石英二長(zhǎng)巖；19.中元古代眼球狀二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖；20.地質(zhì)界線角度不整合界線；21.平行不整合界線；22.斷裂構(gòu)造；23.推測(cè)構(gòu)造混雜帶邊界斷裂；24.韌性剪切帶；25.角巖化帶；26.取樣位置及編號(hào)圖1 寒武紀(jì)花崗巖出露位置圖Fig.1 Location map of the metamorphic and intrusive rock

2 巖石學(xué)特征

寒武紀(jì)花崗巖根據(jù)侵入體地質(zhì)特征、巖石組合、接觸關(guān)系及巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征等資料，以及巖漿由基性至酸性演化的順序，由早到晚劃分為4個(gè)單元。巖石特征依次描述如下。

石英正長(zhǎng)巖：中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石礦物組成主要為鉀長(zhǎng)石(70%)、斜長(zhǎng)石(18%)、石英(10%)、黑云母(2%)等。淺灰白色二長(zhǎng)花崗巖：中細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)、中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石礦物組成為鉀長(zhǎng)石(25%～45%)、斜長(zhǎng)石(35%～24%)、石英(25%～29%)、黑云母(0%～5%)，少量金屬礦物等。淺灰白色斑狀二長(zhǎng)花崗巖：斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石由斑晶和基質(zhì)兩部分組成，斑晶由微斜長(zhǎng)石(10%)或由斜長(zhǎng)石(10%)和黑云母(1%)組成， 基質(zhì)由微斜長(zhǎng)石(23%～30%)、斜長(zhǎng)石(30%～34%)、石英(22%)、黑云母(2%～5%)及少量磷灰石、褐簾石、鋯石等組成。淺灰白色正長(zhǎng)花崗巖：淺肉紅色，中-細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石由鉀長(zhǎng)石(53%～62%)、斜長(zhǎng)石(10%～15%)、石英(22%～30%)、黑云母(2%)少量不透明礦物、磷灰石等組成。

3 巖石化學(xué)特征

3.1 主量元素

巖石地球化學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)表1。SiO2含量為68.35%～77.40%，屬酸性巖；Al2O3含量為11.95%～15.97%。其中石英正長(zhǎng)巖的Al2O3、K2O含量最高，與中國(guó)花崗巖(據(jù)黎彤等，1962)相比，具有高Al2O3，貧Na2O，高K2O的特征，且具K2O>Na2O、Al2O3>CaO+Na2O+K2O，A/CNK為0.91～1.47，為鋁過(guò)飽和類型。

表1 主量元素、稀土元素、微量元素特征表

續(xù)表1

序號(hào)稀土豐度(10-6)LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu35691101244397530895616090850309592970411276039243828269893727660715680104615121365056136005045580119139492869075275912062511630805093280481627948250016620326214417369412839405233610572序號(hào)主要參數(shù)ΣREELREEHREELREE/REEδEu(La/Yb)N11388412573131195905099529975804019354150463253250972313719601181039138941997617624235274903071552730924954235510600281192610329099995329630340455211序號(hào)微量元素豐度(10-6)ZrNbBaHfTaNiThUTiScCoCuMoAuRb114517015655618518226536965937504127103201189237026178611520715146340117859403841124310177327515975387816121536038519325481802280470216241332106626071792352074446282033271840540411451421404344731814654196441858873408281034021876923219448235130081468519160181305233753603190維氏值200208301358183523003520145200

在SiO2-Na2O+K2O圖解中(圖2)，4個(gè)單元巖石投點(diǎn)樣品均落入亞堿性系列巖區(qū)；在AFM圖解上落入鈣堿性系列區(qū)域(圖3)， 且分布于靠近A端的AF線附近，顯示出貧鐵、鎂而富堿的特征；在鋁飽和參數(shù)圖解中(圖4)，樣品投點(diǎn)大多數(shù)落于過(guò)鋁質(zhì)質(zhì)花崗巖區(qū)分布。

圖2 SiO2-Na2O+K2O圖解Fig.2 SiO2Na2O+K2O diagram

圖3 AFM圖解Fig.3 AFM diagram

圖4 鋁飽和指數(shù)圖解Fig.4 Diagram of aluminum saturation index

以上特征表明寒武紀(jì)花崗巖為高鉀、過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性系列巖石，具S型花崗巖特征。

3.2 稀土元素

樣品稀土總量∑REE為1 032.90×10-6～99.75×10-6，其中石英正長(zhǎng)巖的總量(∑REE)高達(dá)1 032.90×10-6，與富鉀玄武巖的稀土總量可有一比，反映該類巖石分離結(jié)晶過(guò)程及物源的復(fù)雜性；其他巖石的稀土總量平均值為185.6×10-6，低于上地殼平均值(210×10-6)；各單元絕大部分巖石輕重稀土比值(LREE/HREE)為4.15～11.81，而石英正長(zhǎng)巖高達(dá)30.34，反映各類巖石輕稀土富集，重稀土虧損，而且石英正長(zhǎng)巖輕稀土極強(qiáng)烈富集。δEu為0.28～0.50，均小于1，具Eu負(fù)異常特征；(La/Yb)N=3.25～52.11，其中早期2個(gè)單元巖石的(La/Yb)N>10，晚期2個(gè)單元巖石的(La/Yb)N<10，與涂光熾(1980)總結(jié)的我國(guó)花崗巖稀土分布特征比較，早期單元巖石中似乎混有幔源物質(zhì)，而晚期單元巖石基本與殼型花崗巖晚期相似。

在以球粒隕石為標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式圖(圖5)中，曲線呈右傾斜的輕稀土富集型式， Eu具明顯的虧損特征，反映巖石經(jīng)歷了強(qiáng)烈的分離結(jié)晶作用。除石英正長(zhǎng)巖輕稀土強(qiáng)烈富集，呈向右陡傾之外，其他各巖石曲線近于平行，顯示同源巖漿特征。

總之，上述各項(xiàng)稀土特征與殼源花崗巖(S型)很相似，表明該些花崗巖為地殼部分熔融同源巖漿演化而成的產(chǎn)物。

3.3 微量元素

樣品微量元素值與維氏(1962)花崗巖平均值相比，花崗巖的U、Hf、Sc、Th元素高于維氏值，Zr、Nb兩元素各有3個(gè)樣品其值大于維氏值，另外3件樣品低于維氏值，其余元素豐度值基本普遍低于維氏值。

在以洋脊花崗巖為標(biāo)準(zhǔn)的微量元素比值蛛網(wǎng)圖中(圖6)，Rb、Th、K2O明顯富集，其他元素不同程度相對(duì)虧損，曲線呈右傾的鋸齒狀，分布型式與PEARCE等(1984)劃分的同碰撞花崗巖的分布型式接近，顯示殼源花崗巖的特征。

圖5 稀土配分模式圖Fig.5 REE distribution pattern

圖6 微量元素比值蛛網(wǎng)圖Fig.6 the spider diagram of trace element ratio

4 成巖時(shí)代及成因

本次工作在中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖(ηγ∈3)中采用鋯石U-Pb激光探針等離子體質(zhì)譜法(LA-MC-ICP-MS)測(cè)年，獲得了(492.7±1.9)Ma的U-Pb年齡值，表明侵位時(shí)代為晚寒武世?，F(xiàn)將二長(zhǎng)花崗巖同位素測(cè)年結(jié)果介紹如下(表2)。

表2 二長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年齡測(cè)試數(shù)據(jù)表

注：1.表中所列誤差均為1σ誤差；2.樣品測(cè)試單位：天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所；樣號(hào):IJD(U-Pb)4002，巖性:中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖。

樣品采自下樂(lè)窩中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖中，共挑選25顆鋯石進(jìn)行了測(cè)試分析，其分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。其中除1、25號(hào)點(diǎn)之外，其余2～24號(hào)共23個(gè)樣點(diǎn)206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為(492.7±1.9)Ma，鋯石U-Pb同位素諧和圖見(jiàn)圖7。在鋯石陰極發(fā)光照片中(圖8)，其中選擇測(cè)年的鋯石大部分呈自形-半自形長(zhǎng)柱狀或短柱狀，淡棕色，透明。絕大部分鋯石發(fā)育明顯的振蕩環(huán)帶，環(huán)帶窄而細(xì)密，個(gè)別鋯石中出現(xiàn)出現(xiàn)扇形分帶的結(jié)構(gòu)，具有巖漿成因巖漿型鋯石的重要特征。個(gè)別鋯石中有繼承鋯石的殘留核(25號(hào))，反映巖石中有繼承鋯石存在。

如前述巖石化學(xué)特征分析(表1)，晚寒武世花崗巖屬于高鉀、過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性系列巖石，具S型花崗巖特征；稀土特征也反映巖漿來(lái)源于殼源物質(zhì)的部分熔融。微量元素特征與同碰撞花崗巖相似。因此，巖石成因應(yīng)屬殼型(S型)花崗巖。

圖7 鋯石U-Pb年齡諧和圖(據(jù)樣品IJD4002)Fig.7 U-Pb age of zircon Concordia diagram(According to the sample IJD4002)

圖8 鋯石陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig.8 Zircon cathode luminescence

利用R1-R2圖解進(jìn)行構(gòu)造環(huán)境判別(圖9)，早期甘禪口單元投點(diǎn)落入造山晚期和非造山區(qū)的界線上，可能反映了早期單元源區(qū)物質(zhì)的復(fù)雜性；其余3個(gè)單元投點(diǎn)集中于同碰撞區(qū)，總體反映出活動(dòng)大陸邊緣的特征。利用MANIAR和PICCOLI(1989)的構(gòu)造環(huán)境判別圖解進(jìn)行投點(diǎn)，在(Al2O3-Na2O-K2O)-TFeO-MgO圖解(圖10)及(Al2O3-Na2O-K2O)-(TFeO+MgO)-CaO圖解(圖11)中，所有單元樣點(diǎn)均集中落入IAG+CAG+CCG區(qū)。前述巖石化學(xué)特征反映了該序列巖石A/CNK為0.91～1.47，平均為1.17，大于1.1，并出現(xiàn)剛玉分子(C>1)?？傮w化學(xué)成分與MANIAR等(1989)劃分的CCG型(大陸碰撞型)花崗巖近似。因此，筆者認(rèn)為晚寒武世甘禪口序列花崗巖應(yīng)當(dāng)形成于同碰撞構(gòu)造環(huán)境。

圖9 R1-R2圖解Fig.9 R1-R2 diagram

圖10 (Al2O3-Na2O-K2O)-TFeO-MgO圖解Fig.10 (Al2O3-Na2O-K2O)-TFeO-MgO diagram

圖11 (Al2O3-Na2O-K2O)-(TFeO+MgO)-CaO圖解Fig.11 (Al2O3-Na2O-K2O)-(TFeO+MgO)-CaO diagram

5 討論及結(jié)論

晚寒武世花崗巖主要巖石組合為二長(zhǎng)花崗巖-石英正長(zhǎng)巖-正長(zhǎng)花崗巖，屬于高鉀、過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性系列巖石，具S型花崗巖特征。LA-MC-ICP-MS測(cè)定年齡為(492.7±1.9)Ma。

從寒武紀(jì)花崗巖產(chǎn)出的構(gòu)造位置及區(qū)域地質(zhì)分析，它的形成在空間上和時(shí)間上都應(yīng)在測(cè)區(qū)南部北祁連與中祁連之間的結(jié)合部位，即與大坂山弧后盆地的伸展擴(kuò)張作用有關(guān)，應(yīng)當(dāng)是在南部盆地?cái)U(kuò)張階段，北部浪士當(dāng)微地塊遭受擠壓導(dǎo)致陸殼部分熔融而形成的產(chǎn)物，類似于弧陸碰撞花崗巖。

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Discovery and Geological Significance of Early Permian Mafic Dike Intrusive into Tuolai Paleo-proterozic Rockin Yulongtan Region

LIU Baoshan1, CAI Jinfu2, LEI Xiaoqing1, WANG Taishan1, MENG Hong1

(1.Qinghai Institute of Geological Survey, Qinghai Province Key Laboratory of Geological Process and Mineral Resources of Northern Qinghai-Tibet Plateau, Xining 810012,Qinghai,China; 2.Comprehensive Geological and Mineral Exploration Institute of Qinghai Province,Golmud 816000,Qinghai,China)

The Precambrian granite rock in Yulongtan region is composed ofmonzonitic granite, quartz syenite and yenogranite.The LA-MC-ICP-MA ages of this granite rockare (502.1+1.7)Ma and (492.7+1.9)Ma. This granite rocks show the geochemical characteristic of aluminum and potassium (K2O>Na2O), belonging to the calc-alkaline series.Tectonic environment discrimination shows that this granite rock was formed in the syn-collision tectonic environment.After comprehensively analyzing the related geological data, it is concluded that the Cambrian granite should be formed in the expansion phase of the basin in the south, and caused by the melting of the continental crust in the north when the Langshidang micro block was subjected to extrusion.

Northern Qilian; Cambrian; granite; geochemistry

2016-01-10；

2016-07-14

青海1∶5萬(wàn)玉龍灘、抓什究、賀爾、橋頭幅區(qū)調(diào)(1212011121192)

劉寶山(1983-)，男，工程師，從事礦產(chǎn)勘查及綜合研究工作。E-mail:lbs830226.163.com

P588.121；P612

A

1009-6248(2016)04-0043-08