張世成，姚旭東，李云平

(青海省第五地質(zhì)勘查院，青海 西寧 810099)

0 前 言

地處共和盆地北側(cè)的青海南山，位于東昆侖、南祁連、西秦嶺造山帶和柴達木及歐龍布魯克地塊之間宗務(wù)隆—溝里—崗察陸緣裂谷中[1-2]，是秦、祁、昆等多級別地塊—洋盆的銜接、轉(zhuǎn)換、匯聚重組的重要地區(qū)。該地區(qū)地層研究和劃歸比較堅實[3-6]。寒武紀(jì)海底裂谷演化而形成的拉脊山小洋盆，使得中、南祁連陸塊分離，南祁連陸塊向南俯沖消減擠壓,進入陸內(nèi)造山階段,賽日欽微基巖地塊屬南祁連陸塊，以推覆體的形式產(chǎn)出，經(jīng)歷了興凱期、加里東期和海西—印支期等強烈的陸內(nèi)碰撞造山運動，巖漿活動頻繁，中酸性侵入巖散落分布賽日欽微地塊古元古代地層中，巖體數(shù)量較多。目前對于區(qū)內(nèi)巖漿事件研究比較薄弱，近年在該地區(qū)開展的1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中，對前人劃歸于晚奧陶世花崗閃長巖系通過巖石學(xué)和巖相學(xué)研究，認(rèn)為該巖體為一套花崗復(fù)式巖體，主要由石英閃長巖、花崗閃長巖、云英閃長巖及二長花崗巖組成。本文通過對賽日欽加里東期復(fù)式巖體的地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征及鋯石U-Pb同位素特征的研究，確定巖體形成時代、巖石成因及形成的構(gòu)造環(huán)境，對宗務(wù)隆構(gòu)造帶在加里東期構(gòu)造運動的認(rèn)識具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

花崗復(fù)式巖體位于青海南山賽日欽一帶，侵入于秦祁昆侖造山帶結(jié)合部的宗務(wù)隆—澤庫巖帶之賽日欽微基底巖塊中，微基底巖塊屬宗務(wù)隆山裂谷南祁連巖漿弧，以逆沖推覆體的形式產(chǎn)于早三疊世隆務(wù)河組地層之上，呈斷層接觸。北界為宗務(wù)隆—青海南山區(qū)域斷裂，南部以夏拉水庫隱伏斷裂為界，東南部以敦格爾隴哇斷裂為界。區(qū)域內(nèi)出露地層主要為古元古代化隆群，早二疊世果可山組、中二疊世甘家組，早三疊世隆務(wù)河組及第四紀(jì)[7]?；∪簽樵搮^(qū)老變質(zhì)結(jié)晶基底，為一套中深度副變質(zhì)巖，巖性主要為變粒巖、片巖、片麻巖夾大理巖[8]；二疊紀(jì)地層為一套火山巖—碳酸鹽巖組—碎屑巖組[9]；早三疊世隆務(wù)河組為一套以淺變質(zhì)或未變質(zhì)砂巖、板巖互層為主夾碳酸鹽巖等[10-11]；第四紀(jì)主要為松散砂礫石及卵石堆積、細(xì)砂等組成，掩蓋于其他地層之上。區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，侵入巖較發(fā)育，按時代可劃分為興凱期、加里東期、海西—印支期。興凱期侵入巖是同碰撞大陸增厚產(chǎn)物，呈巖株產(chǎn)出于古元古代老變質(zhì)巖結(jié)晶基底中，巖性為片麻狀花崗閃長巖，海西—印支期侵入巖為陸內(nèi)碰撞造山環(huán)境的產(chǎn)物，以巖基巖株的形式產(chǎn)出，巖性主要為石英閃長巖等。本文所述的加里東期侵入巖是侵入于古元古代老變質(zhì)巖結(jié)晶基底之中，是古老變質(zhì)巖系向南俯沖產(chǎn)物，呈巖株形式產(chǎn)出，巖石類型有二長花崗巖、花崗閃長巖、英云閃長巖及石英閃長巖。

2 巖體特征

賽日欽復(fù)式巖體由8個不連續(xù)且大小不等的巖體組成，總體面積約為21.18 km2，呈帶狀小型復(fù)式巖株集中分布于古元古代化隆巖群中，呈北西西向展布，受北西向的宗務(wù)隆—青海南山區(qū)域性斷裂控制極為明顯。巖體由東至西呈逐漸增多增大的趨勢，巖性也從單一到復(fù)雜的變化，主要有賽日欽單一巖體(花崗閃長巖)、代日扎復(fù)式巖體(花崗閃長巖、英云閃長巖和石英閃長巖組成)及亥乃亥貢瑪復(fù)式巖體(二長花崗巖和石英閃長巖組成)，巖體與圍巖為明顯的侵入接觸關(guān)系，界線清晰，巖體邊部見明顯的冷凝邊，圍巖發(fā)育較強的熱蝕變及角巖化現(xiàn)象，接觸面凹凸不平且外傾，傾角中等。在巖體內(nèi)接觸帶中見有無定向片麻巖包體，外接觸帶中見有與復(fù)式巖體相關(guān)巖脈、巖枝穿插。表明巖體具有被動就位的侵入機制特點，是受宗務(wù)隆—青海南山斷裂的影響，使下地殼物質(zhì)熔融形成巖漿，并誘發(fā)其沿斷裂帶上侵而就位。

復(fù)式巖體中，晚期的花崗閃長巖或二長花崗巖呈脈動型侵入于早期的石英閃長巖或英云閃長巖中，脈動接觸面較清晰，傾向早期巖體，傾角較大，在內(nèi)接觸帶附近，晚期巖體中存在少量的早期巖體的碎塊。在后期構(gòu)造應(yīng)力的作用下，巖體弱片麻狀構(gòu)造發(fā)育，部分巖石糜棱巖化特征明顯。

石英閃長巖：灰白色，中—細(xì)粒結(jié)構(gòu)，巖石主要由石英(17%)、斜長石(64%)、鉀長石(6%)、黑云母(13%)和少量的金屬礦物組成。斜長石：自形—半自形晶，板狀，為絹云母和粘土礦物所交代，部分斜長石后期受動力作用發(fā)生破碎。鉀長石：他形晶粒狀，具粘土化。石英：他形晶粒狀，分布于長石顆粒之間，部分石英受動力作用發(fā)生破碎并重結(jié)晶。黑云母：半自形晶鱗片狀，分布于其它礦物顆粒之間。

英云閃長巖：灰色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，巖石由斜長石(60%)、石英(20%)、黑云母(20%)組成，粒度在0.5～5.0 mm之間，定向分布。斜長石：呈他形晶粒狀，具環(huán)帶構(gòu)造，不均勻土化。石英：他形粒狀，呈單晶或集合體狀填隙于長石間，邊緣呈縫合線狀接觸，具拉長定向。黑云母：葉片狀，多色性很強，多定向分布。

花崗閃長巖：灰—灰白色，中?；◢徑Y(jié)構(gòu)，巖石主要由石英(22%)、斜長石(60%)、鉀長石(4%)、黑云母(14%)和少量的金屬礦物組成。斜長石：自形—半自形板狀，后期被絹云母和粘土礦物交代。鉀長石：他形粒狀分布，后期具粘土化。石英：他形粒狀，分布于長石顆粒之間，部分石英受后期動力作用發(fā)生破碎并重結(jié)晶。黑云母：半自形鱗片狀，分布于礦物顆粒之間，部分黑云母后期被綠泥石交代。

二長花崗巖：灰白色，中粒結(jié)構(gòu)，巖石主要由斜長石(31%)、鉀長石(34%)、石英(27%)、黑云母(8%)及少量金屬礦物組成。斜長石：半自形板狀—板粒狀，普遍具絹云母化和粘土化。鉀長石：半自形板粒狀，他形粒狀，主要為微斜長石，具輕微粘土化蝕變現(xiàn)象。石英：他形粒狀，分布于長石粒間。黑云母：自形—半自形晶，鱗片狀—片狀，具綠泥石化和少量簾石化蝕變現(xiàn)象，其分布于板粒狀礦物顆粒之間，呈鑲嵌接觸。金屬礦物：呈他形晶不規(guī)則粒狀，星點狀分布于巖石中。

3 地球化學(xué)特征

該復(fù)式巖體主量元素特征：巖石中SiO2含量在51.55×10-2～74.00×10-2之間，屬酸性巖；Al2O3含量在11.50×10-2～16.62×10-2間；Na2O含量為0.6×10-2～4.28×10-2，K2O含量為0.05×10-2～6.17×10-2，其均值高于Na2O含量。與中國花崗閃長巖平均化學(xué)成分相比，具中—高K2O，富FeO、Fe2O3、MgO、CaO的特點。巖石里特曼指數(shù)σ為0.69～2.8，σ<3.3，堿度指數(shù)(A/NK)為1.18～4.36之間，鋁過飽和指數(shù)(A/CNK) 為0.69～1.26之間，巖石屬中—高鉀的鈣堿性巖。

該復(fù)式巖體稀土元素以球粒隕石為參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化得到曲線圖(見圖1)，巖石中稀土∑REE總量在91.20×10-6～260.77×10-6間，顯高含量值； Sm/Nd比值在0.16～0.26之間，小于0.333，巖石屬輕稀土富集型。(La/Yb)N值為7.61～143.82之間，遠大于1，輕稀土元素為富集狀態(tài)，稀土元素配分圖中輕稀土元素部分呈較為明顯的右傾斜，重稀土部分呈較平滑曲線，總體上輕、重稀土分餾現(xiàn)象較為明顯；在二長花崗巖和花崗閃長巖中，Eu處“V”字型谷較為明顯，在英云閃長巖和石英閃長巖中Eu虧損較弱?？傮w上說明Eu中等虧損；鈰呈較弱的虧損；Eu/Sm無明顯變化。以上特征表明該復(fù)式巖體為地殼重熔型花崗巖，下地殼物質(zhì)的重熔是主要巖漿源。依據(jù)晚奧陶世侵入巖體巖石微量元素蛛網(wǎng)圖(見圖2)曲線趨勢可以反映出：強不相容元素K、Rb、Ba等強烈富集；中等不相容元素Nb、Zr、Ce、Hf等富集一般，Ta元素明顯虧損；弱不相容元素Y弱虧損。在洋中脊花崗巖ORG標(biāo)準(zhǔn)配分圖中，其特征同島弧巖漿一致。說明由于大陸俯沖碰撞，地逐殼漸增厚引發(fā)重熔而產(chǎn)生殼源型花崗巖。

圖1 復(fù)式巖體稀土元素配分圖

圖2 復(fù)式巖體微量元素蛛網(wǎng)圖

4 復(fù)式巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年

樣品采自PM05地質(zhì)剖面英云閃長巖體和D0239點花崗閃長巖體中，樣品重量分別為20 kg，樣品巖性分別為英云閃長巖和花崗閃長巖。鋯石分選工作由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室進行，粘片、分析由武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司完成。

4.1 鋯石特征

該復(fù)式巖體侵入古元古代化隆巖群結(jié)晶基底巖系中，在PM05和D0239U-Pb樣品中的鋯石較為完整，裂紋不發(fā)育，形態(tài)較為復(fù)雜，總體以半自形長柱狀為主，長寬比2∶1～3∶1，鋯石中振蕩環(huán)帶保留較明顯，表明為巖漿成因鋯石(見圖3～4)。

圖3 晚奧陶世英云閃長巖中鋯石的CL圖像(PM05U-Pb1)

圖4 晚奧陶世花崗閃長巖中鋯石的CL圖像(D0239U-Pb1)

4.2 分析結(jié)果及成因、構(gòu)造環(huán)境分析

在賽日欽復(fù)式巖體的英云閃長巖和花崗閃長巖中采集U-Pb同位素測年樣品，共采集二件；英云閃長巖體測得年齡為447.2 Ma±5.3 Ma(PM05，24點)，同位素測年結(jié)果見表1、圖5?；◢忛W長巖體測得年齡為446.1 Ma±3.5 Ma(D0239，28點)，同位素測年結(jié)果見表2、圖6。這兩件樣品由24～28個鋯石微區(qū)有效數(shù)據(jù)點組成，這些年齡的樣點206Pb/238U比值非常接近，說明該類鋯石結(jié)晶于巖漿同期。根據(jù)同位素測年值，確定巖體侵入體時代為晚奧陶世。

表1 英云閃長巖樣品PM05 U-Pb鋯石LA-ICP-MS法同位素測年結(jié)果

表2 花崗閃長巖樣品D0239 U-Pb中鋯石LA-ICP-MS法同位素測年結(jié)果

根據(jù)對晚奧陶世侵入巖體地質(zhì)特征及圍巖的研究認(rèn)識，青海南山老變質(zhì)巖及其出露的巖體為北部南祁連地質(zhì)體經(jīng)構(gòu)造運動所形成的推覆體，推覆構(gòu)造為北西向北傾逆沖斷裂。在斷裂構(gòu)造上盤侵入該時期的巖體，巖漿來源于下部地殼的熔融。巖石中普遍發(fā)育鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，定向構(gòu)造。巖石中Al2O3含量高達11.50%～16.62%，K2O含量在0.05%～6.17%，鋁過飽和指數(shù)為0.69～1.26，巖石屬中—高鉀鋁過飽和鈣堿性巖石。

圖6 花崗閃長巖鋯石U-Pb諧和圖

巖石中在R1-R2構(gòu)造判別圖解(見圖7)中所反映的構(gòu)造環(huán)境為板塊碰撞前的特征，微量元素ORG標(biāo)準(zhǔn)配分圖中反映復(fù)式巖體具有板塊碰撞前的特征；在TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2圖解(見圖8)中顯示為造山的環(huán)境，非活性元素的判別圖(見圖9)中顯示火山弧花崗巖類。綜合分析認(rèn)為晚奧陶世侵入巖構(gòu)造環(huán)境應(yīng)屬擠壓環(huán)境下的俯沖型花崗巖。

圖7 晚奧陶世侵入巖R1-R2圖解

圖8 侵入巖TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2圖解

圖9 侵入巖不同構(gòu)造環(huán)境花崗巖的非活性元素的判別(據(jù)Pearce等，1984)

5 結(jié) 論

1) 賽日欽花崗復(fù)式巖體的花崗閃長巖和二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為447.2 Ma±5.3 Ma和446.1 Ma±3.5 Ma，說明巖體形成于晚奧陶世。

2) 侵入化隆巖群的晚奧陶世俯沖型石英閃長巖—英云閃長巖—花崗閃長巖—二長花崗巖組合，具有高硅、中—富鉀和過鋁質(zhì)特征，屬中—高鉀鈣堿性I型花崗巖，說明拉脊山裂陷帶經(jīng)歷了由北向南的俯沖消減過程，古生代陸內(nèi)碰撞造成下地殼熔融而形成中酸性巖漿，宗務(wù)隆—青海南山斷裂誘發(fā)其沿斷裂帶上侵而就位，反映出俯沖造山時代為晚奧陶世。

3) 賽日欽復(fù)式巖體是由寒武紀(jì)海底裂谷于奧陶紀(jì)進化而來的拉脊山小洋盆由北向南俯沖消減，在晚奧陶世進入同陸碰撞擠壓環(huán)境下的產(chǎn)物。