鄧紅賓, 李培龍, 何文勁, 楊鵬濤, 官云彬

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川西北地質(zhì)隊(duì), 四川 綿陽 621000)

0 引 言

東昆侖造山帶主要構(gòu)造-巖漿演化由加里東期、華力西-印支期兩個(gè)構(gòu)造巖漿旋回構(gòu)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(gòu)造巖漿活動(dòng)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(chǎn)出, 時(shí)限可主要從泥盆紀(jì)—三疊紀(jì)。大水溝一帶大地構(gòu)造背景屬北昆侖巖漿弧帶, 帶內(nèi)大面積分布泥盆紀(jì)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(guān)[5]。區(qū)域上眾多的花崗巖體顯示大水溝一帶的巖漿活動(dòng)并不是一個(gè)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(chǎn)豐富, 眾多專家學(xué)者對東昆侖花崗巖進(jìn)行了大量的研究。迄今為止, 東昆侖造山帶內(nèi)起主導(dǎo)并同巖漿作用有關(guān)的成礦與火成巖巖石組合之間的關(guān)系研究未查閱到相關(guān)文獻(xiàn), 火成巖類成巖與成礦作用的實(shí)質(zhì)聯(lián)系尚未查明[6-7], 區(qū)域上針對花崗巖中礦質(zhì)元素的研究亦極少。近年來東昆侖造山帶在基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查中取得了一系列成果和認(rèn)識, 應(yīng)在已獲得資料中認(rèn)真梳理巖漿作用與成礦有關(guān)的有利地段, 重視火成巖類成巖與成礦實(shí)質(zhì)聯(lián)系, 進(jìn)一步尋找礦產(chǎn)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(cè)約50 km。在本次工作中，通過野外較詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查, 進(jìn)一步細(xì)化了研究區(qū)侵入巖的巖石類型、時(shí)空分布、巖石學(xué)及巖石地球化學(xué)特征, 加強(qiáng)了各侵入巖體間接觸關(guān)系觀察, 但對花崗巖體缺乏系統(tǒng)的巖石地球化學(xué)與成礦作用的關(guān)聯(lián)研究。在剖面測制時(shí), 采用連續(xù)揀塊方式采集了部分巖體巖石地球化學(xué)樣品進(jìn)行光譜分析, 以區(qū)分構(gòu)造巖漿期次及巖石類型, 根據(jù)巖石樣品中元素含量, 簡要分析侵入巖體中礦質(zhì)特征與成礦的直接、間接關(guān)系, 以提高該地區(qū)巖漿成巖成礦背景認(rèn)識, 為總結(jié)區(qū)域成礦規(guī)律提供事實(shí)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖體地質(zhì)

研究區(qū)大地構(gòu)造位置屬東昆侖弧盆系北昆侖巖漿弧帶, 北側(cè)以東昆北斷裂為界與柴達(dá)木地塊斷層接觸, 南側(cè)與康西瓦-南昆侖-瑪多-瑪沁對接帶布爾汗布達(dá)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(jù)文獻(xiàn)[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(diǎn); 14—剖面位置及編號; 15—金礦點(diǎn)/銅礦點(diǎn); 16—鉬礦化點(diǎn); 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(zhì)片巖及長英質(zhì)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(xì)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(zhì)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(zhì)玄武巖、玄武安山巖、砂質(zhì)泥巖、碳酸鹽巖組合。構(gòu)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?duì)町a(chǎn)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(zhì)地層中, 接觸界線不平整, 多具角巖化蝕變, 邊緣泥化強(qiáng)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(dòng)接觸關(guān)系, 與二長花崗巖接觸界線較清楚, 界面波狀彎曲, 為脈動(dòng)接觸關(guān)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(dòng)接觸關(guān)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(xì)—粗?；◢徑Y(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)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(xì)粒花崗結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)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-粗粒花崗結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)； 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(guān)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(shí)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(jīng)緯度坐標(biāo)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(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所MC-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal程序[11], 測量過程中絕大多數(shù)分析點(diǎn)206Pb/204Pb>1 000, 未進(jìn)行普通鉛校正,204Pb由離子計(jì)數(shù)器檢測,204Pb含量異常高的分析點(diǎn)可能受包體等普通Pb的影響, 對204Pb含量異常高的分析點(diǎn)在計(jì)算時(shí)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(xì)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(shù)鋯石自形程度較好、晶形特征相似, 表面較光滑, 內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰且震蕩環(huán)帶發(fā)育。測定中隨時(shí)將數(shù)據(jù)投影至諧和曲線圖中進(jìn)行合理的現(xiàn)場判斷, 選取合適的鋯石及其部位進(jìn)行測定。樣品同位素分析結(jié)果見表1, 主要測點(diǎn)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(jié)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(quán)平均值Fig.4 Zircons U-Pb age concordia and weighted average

對正長花崗巖樣品進(jìn)行了20個(gè)鋯石測點(diǎn)的同位素?cái)?shù)據(jù)測試, 結(jié)果比較復(fù)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(shù), 當(dāng)該值大于0.10時(shí), 被作為巖漿成因鋯石區(qū)別于變質(zhì)成因鋯石的標(biāo)志[13]。其中測點(diǎn)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(guān)性較為明顯, 變化范圍較大; Th/U 值在 0.61～0.92, 數(shù)據(jù)較為集中, 總體表現(xiàn)為線性相關(guān)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(shù)據(jù)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(quán)平均年齡值為395±3 Ma(MSWD=0.60,n=10)。 測點(diǎn)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(guān)性較為明顯, 變化范圍不大; Th/U 值為0.68～0.86, 數(shù)據(jù)較為集中, 總體表現(xiàn)為線性相關(guān)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(shù)據(jù)不理想, 且鋯石環(huán)帶不清晰, 影響進(jìn)一步探究正長花崗巖生長環(huán)帶成因。 測點(diǎn)1號鋯石： 雖具有明顯的巖漿振蕩環(huán)帶也代表巖體的結(jié)晶年齡, 在測試時(shí)捕獲鋯石放射性成因U或Pb含量流失, 導(dǎo)致鋯石年齡數(shù)據(jù)偏小且水平偏離諧和線, Th/U值為0.54, 是鋯石測點(diǎn)數(shù)據(jù)值中最低的, 與其他的鋯石年齡數(shù)據(jù)差較大并為單點(diǎn), 可信度不高。 測點(diǎn)14、16號鋯石：年齡值分散為孤立點(diǎn), 地質(zhì)意義不明確。因此, 395±3 Ma年齡結(jié)果能代表正長花崗巖的侵入結(jié)晶年齡, 與區(qū)域地質(zhì)背景相吻合。

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 樣品采集與測試方法

研究區(qū)巖石地球化學(xué)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(chǎn)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(jìn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(jié)果及主要巖石化學(xué)參數(shù)見表2、表3。

表2 大水溝一帶花崗巖體主量元素分析結(jié)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(jié)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(shù)NK/A在0.58～0.68, Na2O/K2O值在0.43～0.75, 顯示為富鉀特點(diǎn)。 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(shù)NK/A在0.37～0.50, Na2O/K2O值1個(gè)為0.73, 其余3個(gè)介于1.04～1.35, 總體顯示為富鈉特點(diǎn)。 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(gè)區(qū)域中, 1件在花崗閃長巖區(qū)域中； 采用An-Ab-Or標(biāo)準(zhǔn)礦物分類方案[16](圖5b)，與QAP分類結(jié)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(xiàn)[14])與An-Ab-Or分類圖解(b仿文獻(xiàn)[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(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖見圖6a。據(jù)張旗等研究，在微量元素分布圖上, Sr、Ba、Ti、P是強(qiáng)烈虧損的,而REE圖最重要的

圖6 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(a)與稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)文獻(xiàn)[17])Fig.6 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams(a) and chondrite-normalized REE patterns(b) of granites

看點(diǎn)是強(qiáng)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(xué)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(gè)非常有意義的地球化學(xué)指標(biāo), 以質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(biāo)準(zhǔn)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, 整體顯示鈰為無異常或略虧損。

4 巖石成因與構(gòu)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(gòu)造環(huán)境有關(guān)。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(zhì)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(gè)樣品平均值 2.27)、S型(578個(gè)樣品平均值 2.38)和M型(17個(gè)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(qiáng)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(qiáng)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(shù)A/CNK=0.95～1.22, Al2O3飽和度值變化大, 與S型花崗巖的強(qiáng)烈富鋁有差別, 顯示出A型花崗巖的地球化學(xué)特征; 里特曼指數(shù)σ值在0.82～2.53, 屬鈣堿性系列巖石[24]。

巖石CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物組合，8件正長花崗巖樣品中：含剛玉標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)分子樣品3件, 范圍為0.58～1.27。 4件二長花崗巖含剛玉標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(diǎn), Eu負(fù)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(shù)據(jù)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(xué)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(guān)關(guān)系, 與高分異的I型和S型花崗巖Zr+Ce+Y與Rb/Ba值具負(fù)相關(guān)不同。Eby[28]根據(jù)化學(xué)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(nèi)環(huán)境有關(guān), 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(gè)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(xué)者提出不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)[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(diǎn)[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(jié)合區(qū)域特征, 認(rèn)為大水溝花崗巖體整體顯示為A2型花崗巖的特點(diǎn)。

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

在前人工作的基礎(chǔ)上, 吳鎖平等[27]繪制了一定量A型花崗巖的εNd-εSr相關(guān)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(fù)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(fù)異常的中酸性火成巖形成于陸殼, 兩方面表明物質(zhì)來源具有殼幔混合的成分[37], 大水溝一帶花崗巖的Sr為負(fù)異常, 表明物質(zhì)來源應(yīng)有殼?；旌系某煞帧ＴＴ磶r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(fù)Eu異常明顯, 可能在巖石部分熔融或分離結(jié)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(jié)晶可形成大的Eu負(fù)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(zhì)混染的特征[31]。巖石中強(qiáng)烈虧損Sr、Ba、P、Eu, 說明巖漿結(jié)晶分異在演化過程中的主導(dǎo)作用。

Nb/Ta可作為指示殼-幔體系地球化學(xué)作用指標(biāo)[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I(xiàn)AB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(zhì)來源為殼-?；旌衔镔|(zhì), 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(zhì)來源為殼-幔混合物質(zhì), 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(zhì)來源為殼-?；旌衔镔|(zhì), 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(gòu)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(jù)馬昌前等, 未刊資料)， 鄰區(qū)躍進(jìn)山花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡為407±3 Ma[43], 時(shí)代屬早泥盆世, 均能代表研究區(qū)內(nèi)巖體年齡。

A型花崗巖不僅限于板內(nèi)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(guān)的構(gòu)造環(huán)境[28, 36]。A型花崗巖進(jìn)一步劃分為兩個(gè)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(guān), 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(nèi)剪切作用產(chǎn)生的拉張環(huán)境有關(guān)[28, 44]。大水溝正長花崗巖及二長花崗巖構(gòu)造判別圖解中, 在Rb-(Yb+Ta)判別圖解上(圖8a), 樣品投點(diǎn)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(xué)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(jìn)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(jìn)入了碰撞造山階段。結(jié)合區(qū)域上研究成果, 大水溝一帶花崗巖屬于擠壓應(yīng)力環(huán)境中造山事件的地質(zhì)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(gòu)造環(huán)境判別圖解(a仿文獻(xiàn)[45]; b、c仿文獻(xiàn)[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(guān)的花崗巖類; CEUG—與大陸的造陸抬升有關(guān)的花崗巖類

東昆侖造山帶演化不是一個(gè)簡單的俯沖碰撞增生過程, 而是一個(gè)具多旋回復(fù)雜演化歷史的造山帶, 經(jīng)歷過多旋回的洋陸轉(zhuǎn)化, 碰撞后的陸內(nèi)演化也很復(fù)雜[48-50]。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化及地質(zhì)年代討論, 東昆侖造山帶主要經(jīng)歷了始特提斯和古特提斯兩期重要的構(gòu)造演化過程。東昆侖始特提斯洋的打開和擴(kuò)張應(yīng)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(lán)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(guān)閉和陸殼俯沖碰撞開始的標(biāo)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(shí)限[52], 早泥盆世躍進(jìn)山花崗巖巖漿活動(dòng)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(jìn)入弧-陸碰撞階段[7]等。大水溝一帶花崗巖的構(gòu)造判別圖解結(jié)果與區(qū)域構(gòu)造巖漿演化較為一致。

5 花崗巖體礦質(zhì)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(diǎn), 研究花崗巖中礦質(zhì)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(zhì)元素的含量反映了巖石的物質(zhì)基礎(chǔ), 是成礦物質(zhì)的來源、濃集機(jī)制及成礦環(huán)境問題, 巖石礦質(zhì)元素含量是侵入巖體成礦的基本要素及其蘊(yùn)含的地質(zhì)意義。野外地質(zhì)調(diào)查期間在正長花崗巖、二長花崗巖體實(shí)測剖面測制中采集了相應(yīng)的光譜樣品, 獲得了10種礦質(zhì)元素分析數(shù)據(jù), 按構(gòu)造巖漿期次及各巖石類型的元素含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(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(jìn)行對比(表5、圖9), 大致了解華力西構(gòu)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(zhì)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(shù)Table 5 Enrichment factors of ore-forming elements of main rock types in Dashuigou granite

富集系數(shù)常用于判斷地球化學(xué)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(zhì)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(shù)(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(zhì)調(diào)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(guān)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(gòu)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(guān)性強(qiáng), 富鈉的I型花崗巖類與銅、鉬礦化關(guān)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(guān), 早-中泥盆世以 I 型花崗巖為主的野馬泉北帶等與區(qū)內(nèi)的矽卡巖型鐵多金屬成礦密切相關(guān), 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(guān)的主要以 I+A 型花崗巖為主, 晚三疊紀(jì)末與稀有礦化(于溝子)關(guān)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(guān)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(shí)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(shí)代為志留紀(jì)—泥盆紀(jì), 這意味著志留紀(jì)—泥盆紀(jì)是我國第3個(gè)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(gòu)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(guān)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(shù)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(jì)花崗質(zhì)巖漿侵入活動(dòng)有關(guān)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(guān)系密切[64-65]; 野馬泉鐵多金屬礦床的富硅富鉀過鋁質(zhì)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(jié) 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(xué)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(qiáng)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(shù)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(zhì)來源為殼-?；旌衔镔|(zhì), 整體顯示為A2型花崗巖的特點(diǎn), 巖石構(gòu)造環(huán)境判別圖顯示屬造山型花崗巖。

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

(4)在實(shí)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(shù)據(jù), 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(jìn)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(zhì)元素, 指示了找礦方向。結(jié)合區(qū)域目前已有的研究資料, 認(rèn)為研究區(qū)有較好的找礦前景, 應(yīng)引起足夠的重視。