王鳳林, 魏俊浩, 李小亮, 張新銘, 徐崇文, 李艷軍

東昆侖造山帶東段晚二疊世巖漿作用:來自尕之麻地區(qū)花崗巖的制約

王鳳林1, 2, 魏俊浩1*, 李小亮3, 張新銘1, 徐崇文1, 李艷軍1*

(1. 中國地質大學(武漢) 資源學院, 湖北 武漢 430074; 2. 青海省環(huán)境地質勘查局,青海 西寧 810008; 3. 青海有色地質礦產勘查局, 青海 西寧 810001)

東昆侖造山帶晚二疊世巖漿作用及構造背景研究薄弱。本文對東昆侖造山帶東段尕之麻地區(qū)那更康切爾花崗閃長巖和新識別出的二長花崗巖開展了巖石地球化學及鋯石Hf同位素分析, 并對二長花崗巖進行了年代學研究。鋯石U-Pb測年結果顯示, 二長花崗巖中11顆年輕鋯石U-Pb諧和年齡為256±2 Ma, 加權平均年齡為255±2 Ma, 兩者在誤差范圍內一致, 表明其形成于晚二疊世; 除此之外, 還獲得古元古代、早古生代等繼承鋯石和捕獲鋯石記錄。巖石地球化學結果顯示, 二長花崗巖具高SiO2(72.66%～73.74%)、Na2O(4.94%～6.73%)含量, 貧K2O和Fe2O3T, 屬低鉀?中鉀鈣堿性巖石; 富集大離子親石元素和輕稀土元素, 虧損高場強元素, 具Eu正異常?；◢忛W長巖SiO2=63.31%～65.05%, K2O=3.27%～3.66%, 屬高鉀鈣堿性準鋁質巖石; 富集Rb、K, 虧損Nb、P和Ti, 稀土元素配分型式呈明顯右傾型, 具有中等Eu負異常(0.53～0.58)。兩者的104×Ga/Al值分別為1.51～1.84和2.27～2.35, Zr+Nb+Ce+Y值分別為13.4×10?6～28.0×10?6和333×10?6～352×10?6。結合巖相學特征, 表明兩類巖石均屬于I型花崗巖。二長花崗巖中晚二疊世鋯石Hf()=?5.6～12.8, 二階段模式年齡DM2=1461～436 Ma; 花崗閃長巖鋯石Hf()=?5.6～?1.1,DM2=1456～1210 Ma。綜合研究表明, 殼?；旌献饔眯纬傻某跏紟r漿在上升過程中混染了早古生代和早二疊世地殼物質, 并經歷了巖漿分異結晶形成二長花崗巖和花崗閃長巖。二長花崗巖和花崗閃長巖地球化學特征差異也顯示了巖漿混合作用的不均一性。結合構造背景, 兩者均形成于大陸邊緣弧環(huán)境, 與早二疊世晚期?晚二疊世時期阿尼瑪卿洋板片北向俯沖作用有關。

I型花崗巖; 晚二疊世; 巖漿混合; 俯沖作用; 大陸邊緣弧; 東昆侖

增生造山帶因發(fā)育多階段弧?弧、弧?陸或陸?陸碰撞作用而記錄了大陸增生重要信息, 其間往往發(fā)育巖漿弧及與俯沖相關的花崗質巖石或火山巖(Xiao et al., 2003; 鄧晉福等, 2016)。弧花崗巖或弧火山巖通常用來識別俯沖增生造山帶, 如中亞造山帶(Xiao et al., 2003; 肖文交等, 2019)、班公湖?怒江縫合帶(劉一鳴等, 2019)、保山地塊西緣瀘水?潞西構造帶(毛曉長等, 2014)、華南海西?印支俯沖帶(Li et al., 2016)等。東昆侖造山帶是中央造山帶的重要組成部分(許志琴等, 2006), 其晚古生代?早中生代的構造巖漿活動與古特提斯演化密切相關(楊經綏等, 2005; Dong et al., 2018), 為典型俯沖增生造山帶類型, 發(fā)育蛇綠巖帶、弧前盆地、巖漿弧和弧后盆地等俯沖帶構造分區(qū)(Dong et al., 2018; 裴先治等, 2018)。大量的構造巖漿事件揭示該時期東昆侖造山帶發(fā)育大陸邊緣弧(吳芳等, 2010; Huang et al., 2014; Xiong et al., 2014; Dong et al., 2018; Li et al., 2020)或安第斯型弧(Li et al., 2018)。

盡管大量研究成果表明東昆侖地區(qū)早中生代構造巖漿事件與阿尼瑪卿洋俯沖或碰撞作用有關, 但是關于阿尼瑪卿洋閉合或俯沖作用結束時限仍存在爭論, 究竟是晚二疊世(殷鴻福和張克信, 1997; Huang et al., 2014)、早三疊世(楊經綏等, 2005; Shao et al., 2017)、早侏羅世(Roger et al., 2003), 還是中三疊世(Liu et al., 2004; 李瑞保等, 2012; Xia et al., 2015; Dong et al., 2018; 裴先治等, 2018; Li et al., 2020)？此外, 二疊紀巖漿巖在東昆侖地區(qū)分布相對較少, 尤其是其東端地區(qū)目前僅在那更康切爾礦區(qū)報道有晚二疊世花崗閃長巖(徐崇文等, 2020)。對于這些巖石的成巖機制也存在不同觀點, Zhang et al. (2012)和Xiong et al. (2014)認為晚二疊世花崗閃長巖為古老地殼重熔形成; 孫雨等(2009)和陳國超等(2018b)認為哈拉尕吐花崗閃長巖(256～253 Ma)由殼幔巖漿混合作用形成; 中?晚二疊世基性巖研究表明其源區(qū)為富集地幔(熊富浩等, 2011a; 羅文行等, 2013)、交代巖石圈地幔(胡朝斌等, 2018)和富集軟流圈地幔(Zhao et al., 2019)等。因此, 東昆侖地區(qū)晚二疊世巖漿巖的成巖機制及構造背景還有待進一步深入研究。為此, 本文選擇東昆侖造山帶東段尕之麻二長花崗巖及那更康切爾花崗閃長巖開展巖石地球化學和鋯石Hf同位素研究, 并對新識別的尕之麻二長花崗巖進行年代學研究, 探討它們的成因和及其動力學背景, 以期為晚二疊世巖漿作用研究提供制約。

1 地質背景

東昆侖造山帶夾持于柴達木地塊及巴顏喀拉?松潘?甘孜地體兩大構造單元之間, 北以紅柳泉?格爾木大斷裂(HGF)為界與柴達木地塊相鄰, 而南則以布青山?阿尼瑪卿縫合帶(BAM)為界與巴顏喀拉?松潘?甘孜地體接壤, 經歷了始特提斯和古特提斯兩期構造活動(Dong et al., 2018)。東昆侖造山帶被昆北(NKLF)和昆中(CKLF)兩條區(qū)域性深大斷裂劃分為昆北(NKLB)、昆中(CKLB)和昆南(SKLB)三個構造帶(圖1)。昆北帶和昆中帶以廣泛出露的元古宇金水口群和冰溝群變質基底, 及古生代?早中生代侵入巖和火山巖為特征。金水口群總體為一套角閃巖相?麻粒巖相深變質巖系, 由下部的白沙河組片麻巖、斜長角閃巖、片巖和上部的小廟組石英巖、片巖、片麻巖、大理巖組成。冰溝群主要由大理巖、砂巖、粉砂巖和硅質巖組成。碎屑鋯石U-Pb年代學研究表明金水口群形成于古元古代, 冰溝群則為中元古代(He et al., 2016a)。變質基底普遍經歷了455～ 401 Ma和246～212 Ma兩期變質作用(Liu et al., 2005; 陳能松等, 2007; He et al., 2016a)。昆南帶主要為中元古界苦海群和萬寶溝群火山?沉積巖, 多被古生代?中生代沉積蓋層覆蓋。

斷裂帶及構造單元代號: HGF. 紅柳泉?格爾木斷裂; NKLF. 昆北斷裂; CKLF. 昆中斷裂; BAM. 布青山?阿尼瑪卿縫合帶; NKLB. 昆北地體; CKLB. 昆中地體; SKLB. 昆南地體。文獻來源: 1. 王秉璋等(2009); 2. 胡朝斌等(2018); 3. 祁生勝(2015); 4. 羅文行等(2013); 5. 陳靜等(2013); 6. 史連昌等(2016); 7. 熊富浩等(2011a); 8. 李希等(2014); 9. Zhang et al. (2017); 10. 孫雨等(2009); 11. 李瑞保(2012); 12. Huang et al. (2014); 13. Zhao et al. (2019)。

東昆侖地區(qū)巖漿活動強烈, 發(fā)育少量中?新元古代S型花崗巖, 如西段祁漫塔格地區(qū)伯喀里克和?？囝^片麻狀花崗巖, 其形成時代為1006～938 Ma (孟繁聰?shù)? 2013; He et al., 2016b)。古生代巖漿事件集中于470～390 Ma, 與始特提斯的演化有關(Dong et al., 2018)。巖石類型主要有與俯沖作用相關的花崗閃長巖和閃長巖(Dong et al., 2018), 俯沖洋殼重熔的埃達克質花崗巖、花崗閃長巖和閃長巖(454～437 Ma;李瑞保等, 2014; 陳加杰等, 2016; Zhou et al., 2016), 板片折返相關的高鎂閃長巖和花崗閃長巖(～438 Ma; Zhang et al., 2014), 以及424～417 Ma后碰撞伸展背景下的I型(陸露等, 2013; 嚴威等, 2016)和A型(李希等, 2014; 王藝龍等, 2018)花崗巖。中二疊世?三疊紀中基性巖、酸性巖分布廣泛, 尤其是中?晚三疊世花崗閃長巖、二長花崗巖和閃長巖最為發(fā)育。二疊紀巖漿巖主要為輝長巖、輝綠巖、閃長巖、花崗閃長巖及少量的火山巖(圖1), 成巖機制有不同性質幔源物質熔融(熊富浩等, 2011a; Liu et al., 2014; 胡朝斌等, 2018; Zhao et al., 2019)、地殼物質重熔(Zhang et al., 2012; Xiong et al., 2014)和殼?；旌?孫雨等, 2009; 陳國超等, 2018a)等認識。中三疊世侵入巖以含有大量中基性包體為特征, 部分被認為是析離體(Huang et al., 2014; Shao et al., 2017), 但更多的是巖漿混合成因包體(Xia et al., 2015; Chen et al., 2017; Dong et al., 2018; Li et al., 2020)。該階段的巖漿巖大多具有弧花崗巖或弧火山巖特征, 但其成巖機制及動力學背景仍存在爭論(Li et al., 2020)。晚三疊世侵入巖主要為花崗閃長巖、二長花崗巖和鉀長花崗巖, 往往具有碰撞或后碰撞特征, 形成于古特提斯碰撞及后碰撞階段(Shao et al., 2017; 陳國超等, 2018a; 周紅智等, 2020)。

2 巖石學特征

尕之麻地區(qū)位于東昆侖造山帶最東端昆中地體內, 靠近昆中斷裂帶。尕之麻二長花崗巖體呈巖枝或巖脈狀侵入古元古界白沙河組中, 走向為300°～315° (圖2)。主巖體長約2.8 km, 寬20～250 m, 東端被第四系覆蓋, 出露面積為0.5 km2。其他二長花崗巖脈長200～850 m, 寬10～110 m, 面積為0.02～0.05 km2。巖石總體呈灰白色, 中粗?；◢徑Y構, 塊狀構造, 邊部發(fā)育少量片麻狀構造。本次研究的二長花崗巖樣品主要采自主巖枝上, 少量采自外圍巖脈。巖石由石英(30%±)、斜長石(35%±)、鉀長石(25%±)及黑云母(10%±)等組成(圖3a、b), 粒徑為1～7 mm。石英為不規(guī)則粒狀, 分布不均勻, 常呈團塊狀集合體產出于長石間隙。斜長石多為半自形長板狀, 見聚片雙晶, 局部不同程度發(fā)育顯微鱗片狀絹云母化。鉀長石以條紋長石?微斜長石為主, 多呈半自形板狀, 見格子雙晶, 部分發(fā)育弱絹云母化和高嶺土化。黑云母為片狀, 部分蝕變成絹云母和發(fā)生綠泥石化。

圖2 尕之麻二長花崗巖地質圖(據(jù)李艷軍等, 2017修改)

(a) 二長花崗巖野外照片; (b) 二長花崗巖中粗?；◢徑Y構; (c) 花崗閃長巖角閃石包含黑云母; (d) 花崗閃長巖斜長石包裹鉀長石呈反環(huán)帶。礦物代號: Q. 石英; Kfs. 鉀長石; Pl. 斜長石; Bt. 黑云母; Amp. 角閃石。

那更康切爾花崗閃長巖體呈橢圓狀(圖4), 出露面積約1.5 km2, 形成時代為252±1 Ma(徐崇文等, 2020)。該巖體西南部侵入金水口群片麻巖中, 東北部被上三疊統(tǒng)鄂拉山組流紋巖、安山巖和英安巖等(217±3 Ma; 國顯正等, 2019)覆蓋, 中部則被239±1 Ma的二長花崗巖侵入(徐崇文等, 2020)?；◢忛W長巖為灰白色, 中粗?；◢徑Y構, 塊狀構造, 主要組成礦物為斜長石(40%～45%)、石英(20%～25%)、鉀長石(10%～20%)、角閃石(5%～10%)及黑云母(5%～10%); 可見典型的角閃石包裹黑云母和斜長石包裹鉀長石反環(huán)帶(圖3c、d)。該巖體被NW向礦化帶和礦體切割, 斷裂帶附近發(fā)育綠泥石化、硅化和高嶺土化等蝕變。

3 測試方法

3.1 鋯石U-Pb定年及Lu-Hf同位素測試

用于鋯石U-Pb定年的尕之麻二長花崗巖樣品(GZM-5)采自主巖枝中部(圖2), 巖石較新鮮。樣品清洗干凈后送至河北省廊坊區(qū)域地質礦產調查研究所實驗室挑選鋯石。將挑選出的鋯石顆粒置于環(huán)氧樹脂中制靶, 然后磨蝕和拋光至鋯石核心出露。陰極發(fā)光(CL)照相在武漢上譜分析科技有限責任公司(WHSS)進行。結合反射光和透射光, 觀察鋯石的內部結構并確定測試點位。鋯石原位微區(qū)U-Th-Pb同位素及微量元素測試在WHSS激光剝蝕(COMPexPro 102 ArF系統(tǒng))等離子體質譜(Agilent 7700e ICP-MS)儀器上完成, 激光束斑直徑為24 μm。U-Th-Pb同位素組成及微量元素分析應用標準鋯石91500進行同位素分餾校正, 鋯石GJ-1和Ple?ovice為監(jiān)控樣, 并選用NIST610為外標、29Si為內標進行微量元素校正, 詳細分析流程和儀器參數(shù)見Liu et al. (2010)。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal軟件(Liu et al., 2010)。

尕之麻二長花崗巖鋯石Lu-Hf同位素分析在武漢上譜分析科技有限責任公司LA-MC-ICP-MS上進行, 激光剝蝕系統(tǒng)為德國Geolas HD excimer ArF, MC-ICP-MS為Neptune Plus型。那更康切爾花崗閃長巖Hf同位素分析在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室(GPMR)Neptune Plus型MC-ICP-MS上完成, 激光剝蝕系統(tǒng)為配備有193 nmArF準分子激光器的GeoLas 2005。激光束斑直徑為44 μm, 具體分析方法及儀器參數(shù)詳見Hu et al. (2012)。用179Hf/177Hf=0.7325和173Yb/171Yb=1.1248(Blichert- Toft and Albarède, 1997)用于計算Hf、Yb的質量分餾系數(shù)Hf、Yb。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal軟件(Liu et al., 2010)。

圖4 那更康切爾銀礦區(qū)地質圖(據(jù)徐崇文等, 2020修改)

3.2 巖石主量、微量元素測試

切取5件新鮮或蝕變較弱的二長花崗巖樣品50 g, 表面清洗干凈, 并全部粉碎至200目, 然后送至澳實(廣州)礦物實驗室進行主量、微量元素測試。主量元素利用荷蘭PAN alytical Axios Max熒光光譜儀采用ME-XRF26方法測試, 試樣煅燒后加入Li2B4O7- LiBO2助熔物, 充分混合后放置在自動熔煉儀中使之在1000 ℃以上熔融, 然后制成扁平玻璃片, 用X熒光光譜儀分析。除P2O5檢出限為0.001%外, 其他元素為0.01%, 相對誤差低于5%。微量元素和稀土元素采用ME-MS81方法測試, 將試樣加入到LiBO2熔劑中混合均勻, 在1000 ℃以上的熔爐中熔化后用硝酸定容, 在美國Perkin Elmer Elan 9000 等離子體質譜儀(ICP-MS)上完成分析, 分析精度高于10%。4件那更康切爾花崗閃長巖樣品主量元素于澳實(廣州)礦物實驗室采用ME-XRF26方法完成, 微量元素則于武漢上譜分析科技有限責任公司Agilent 7700e ICP-MS上完成, 分析精度優(yōu)于5%。

4 結 果

4.1 鋯石U-Pb年代學

尕之麻二長花崗巖中鋯石為淺黃色?無色透明, 以短柱狀為主, 其次為近等粒狀和長柱狀, 粒徑一般為80～100 μm, 大者可達200 μm以上, 長寬比為1.5∶1～5∶1。CL圖像顯示該樣品中的鋯石有兩種類型(圖5a): ①發(fā)育典型巖漿成因的生長振蕩環(huán)帶, 無晶核和增生邊; ②具有核邊結構, 包括具微弱環(huán)帶晶核和存在窄的次生增生邊。

對34顆代表性鋯石進行定年分析, 獲得23個有效數(shù)據(jù), 根據(jù)U-Pb年齡分布特征, 可分為5組(圖5b～ d)。①古元古代(=6): U和Th含量分別為426×10?6～ 2650×10?6和72.8×10?6～1713×10?6, Th/U值為0.07～0.65 (表1),207Pb/206Pb年齡為2050±43 Ma～1806±57 Ma。②寒武紀(GZM-5-11;=1): U和Th含量分別為3133×10?6和322×10?6, Th/U值為0.10,206Pb/238U年齡為512±3 Ma。③晚奧陶世?早志留世(GZM-5-05, 18, 19;=3): U和Th含量分別為1212×10?6～ 8275×10?6和154×10?6～787×10?6, Th/U值為0.04～ 0.27,206Pb/238U年齡為447±6 Ma～432±4 Ma。④早二疊世(GZM-5-03, 13;=2): U和Th含量分別為1343× 10?6～1776×10?6和774×10?6～973×10?6, Th/U值為0.55～0.58,206Pb/238U年齡為282±5 Ma和285±5 Ma。⑤晚二疊世(=11): U和Th含量分別為316×10?6～ 1353×10?6和377×10?6～894×10?6, Th/U值為0.38～ 1.83,206Pb/238U年齡為259±5 Ma～252±3 Ma, 11個點的諧和年齡為256±2 Ma(MSWD=0.5), 加權年齡為255±2 Ma(MSWD=0.7)(圖5d、e)。

4.2 巖石地球化學特征

二長花崗巖和花崗閃長巖主量和微量元素測試結果見表2。結果顯示, 尕之麻二長花崗巖總體表現(xiàn)為高硅特征, SiO2含量為72.66%～73.74%; Na2O含量較高, 為4.94%～6.73%, 但K2O含量較低且變化范圍較大(0.35%～2.54%), K2O+Na2O=6.82%～7.48%, K2O/Na2O=0.05～0.51, 屬低鉀?中鉀鈣堿性巖石系列(圖6a)。樣品中Al2O3含量為13.80%～16.66%, 鋁飽和指數(shù)A/CNK=0.98～1.14, 主體屬準鋁質?弱過鋁質(圖6b); 其中兩件樣品顯示出過鋁質特征(A/CNK=1.12～1.14), 可能與其發(fā)生弱絹云母化導致Al2O3含量升高有關。二長花崗巖稀土元素總量極低, 為4.06×10?6～8.62×10?6, LREE/HREE值為1.27～14.05 (表2), (La/Yb)N=1.16～15.54, 輕、重稀土元素分餾較明顯; (Gd/Yb)N變化不大, 集中在0.67～1.79之間; Eu/Eu*=1.26～21.92, 呈明顯Eu正異常。在球粒隕石標準化稀土元素配分圖中, 所有樣品呈輕稀土元素相對富集, 重稀土元素相對虧損的右傾模式(圖7a)。微量元素方面, 樣品富集大離子親石元素(LILE), 而虧損高場強元素(HFSE); 在原始地幔標準化微量元素蛛網圖上, 樣品表現(xiàn)出顯著Rb、Ba、K、Sr正異常和Th、Nb、P、Ti負異常(圖7b)。

圖5 尕之麻二長花崗巖體代表性鋯石陰極發(fā)光圖(a)、U-Pb年齡諧和圖(b～d)和加權平均年齡圖(e)

表1 尕之麻二長花崗巖(GZM-5)鋯石U-Pb年齡分析結果

表2 尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖主量(%)、微量元素(×10?6)組成

續(xù)表2:

圖6 尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖K2O-SiO2(a)和A/NK-A/CNK圖解(b)

數(shù)據(jù)來源: LCC引自Rudnick and Gao (2003); 白日其利鐵鎂質巖墻引自熊富浩等(2011b); 坑得弄舍輝長巖引自Zhao et al. (2019); 標準化數(shù)據(jù)引自Sun and McDonough (1989)。

那更康切爾花崗閃長巖SiO2含量為63.31%～ 65.05%, Na2O為3.21%～3.26%, 但K2O含量較高(3.27%～3.66%), 樣品均落在高鉀鈣堿性系列區(qū)域(圖6a)。樣品中Al2O3含量為15.24%～15.48%, 鋁飽和指數(shù)A/CNK=0.91～0.95, 屬準鋁質巖石(圖6b); MgO含量為2.05%～2.60%, Mg#值為47～51。那更康切爾花崗閃長巖稀土元素總量為197×10?6～206×10?6, LREE/HREE值變化于9.89～10.04之間, 具有中等Eu負異常(Eu/Eu*=0.53～0.58)。在球粒隕石標準化稀土元素配分圖上, 樣品呈相對富集LREE, 虧損HREE的右傾模式(圖7a)。微量元素方面, 樣品顯示LILE富集、HFSE虧損的特征; 在原始地幔標準化微量元素蛛網圖上, 樣品呈顯著的Rb、K正異常和Nb、P、Ti負異常(圖7b)。

4.3 鋯石Hf同位素

對尕之麻二長花崗巖18顆鋯石進行Lu-Hf原位同位素分析, 結果見表3。其中古元古代繼承鋯石176Lu/177Hf值為0.000055～0.001756,176Hf/177Hf值為0.281520～0.281656,Hf()=?1.2～3.1(表3), 對應的二階段Hf模式年齡(DM2)為2625～2367 Ma。寒武紀鋯石176Lu/177Hf值為0.003462,176Hf/177Hf值為0.282731,Hf()=8.7,DM2=874 Ma。晚奧陶世?早志留世鋯石176Lu/177Hf值為0.000310～0.002768,176Hf/177Hf值為0.282441～0.282621,Hf()=?2.0～3.5,DM2=1411～1101 Ma。早二疊世繼承鋯石176Lu/177Hf值為0.001824～ 0.001964,176Hf/177Hf值為0.282891～0.282930,Hf()= 10.1～11.5,DM2=612～533 Ma。晚二疊世鋯石176Lu/177Hf值為0.000636～0.003579, 顯示鋯石在形成以后具有較低的放射性成因Hf積累,176Hf/177Hf值為0.282459～ 0.282992,Hf()=?5.6～12.8,DM2=1461～436 Ma。

表3 尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖LA-MC-ICP-MS鋯石Hf同位素組成

那更康切爾花崗閃長巖12顆鋯石176Lu/177Hf值為0.001187～0.001678,176Hf/177Hf值為0.282461～ 0.282590,Hf()=?5.6～?1.1, 對應的二階段模式年齡為1456～1210 Ma(表3)。

5 討 論

5.1 晚二疊世巖漿活動

尕之麻二長花崗巖緊鄰南部的昆中斷裂帶(圖1), 1∶20萬冬給措納湖幅(殷鴻福和張克信, 2003)和1∶5萬月日崗幅(青海省有色地質礦產勘查局地質礦產勘查院, 2010)地質圖顯示該區(qū)發(fā)育大面積的古元古界白沙河組黑云母斜長片麻巖、石英云母片巖以及少量的閃長玢巖脈等。但在尕之麻地區(qū)金銀礦普查項目1∶1萬地質草測過程中, 在普查區(qū)中部識別出了二長花崗巖株及巖脈(李艷軍等, 2017)(圖2)。盡管邊部局部可見弱片麻狀構造, 但整體以灰白色中粗粒花崗結構而區(qū)別于圍巖的黑云母二長片麻巖和白云母石英片巖。該二長花崗巖鋯石顯示了復雜的年齡信息, 最老的6顆古元古代鋯石年齡與東昆侖地區(qū)白沙河組和小廟組中碎屑鋯石年齡(He et al., 2016a)、白日其利基性巖體中古元古代(2310～2109 Ma)繼承鋯石年齡(熊富浩等, 2011a)及新元古代伯喀里克S型花崗巖中繼承鋯石年齡(He et al., 2016b)基本一致, 記錄了東昆侖地區(qū)古元古代構造?巖漿事件。中寒武世(512±3 Ma)鋯石與昆中帶可可沙地區(qū)輝長巖、石英閃長巖成巖年齡(515～509 Ma) (馮建赟等, 2010; 張亞峰等, 2010)及清水泉變質巖中鋯石重結晶年齡(517～516 Ma)(陳能松等, 2008)一致, 代表了該時期東昆侖地區(qū)構造?巖漿事件。晚奧陶世?早志留世(447～432 Ma)年齡則與東昆侖地區(qū)大量的玄武巖、流紋巖、輝長巖、閃長巖、花崗閃長巖及花崗巖年齡一致(454～436 Ma), 代表了始特提斯北向俯沖作用時間(Liu et al., 2014; Dong et al., 2018)。東昆侖地區(qū)早二疊世巖漿事件目前僅見小廟基性巖脈(角閃石Ar-Ar年齡為278±3 Ma; Liu et al., 2014)和北祁曼塔格地區(qū)斑狀石英閃長巖(鋯石TIMS U-Pb年齡為284±1 Ma; 王秉璋等, 2009)報道。樣品中兩顆285～282 Ma的鋯石應是該時代巖漿事件的記錄, 其形成與古特提斯的初始北向俯沖有關(Liu et al., 2014; Li et al., 2020)。上述中寒武世?早二疊世的鋯石應來源于巖漿上升過程中混入的地殼物質。而11顆年輕鋯石, 具清晰振蕩環(huán)帶, Th/U值為0.38～1.83, 顯示為巖漿成因, 諧和年齡(256±2 Ma)和加權平均年齡(255±2 Ma)結果在誤差范圍內一致(圖5d～e), 代表了尕之麻二長花崗巖體形成于晚二疊世。

近年來東昆侖地區(qū)晚二疊世的巖漿事件逐漸被報道, 巖性主要為石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖及少量的輝長巖或閃長質包體等。但目前該地區(qū)晚二疊世成巖事件主要集中于中段大灶火?五龍溝地區(qū)(圖1)。祁生勝(2015)發(fā)現(xiàn)了中灶火?小干溝等地發(fā)育257～251 Ma花崗閃長巖、二長花崗巖、石英閃長巖和輝長巖; 陳靜等(2013)在拉陵灶火鉬礦區(qū)發(fā)現(xiàn)了250±4 Ma花崗閃長巖; 五龍溝礦田中也發(fā)現(xiàn)了259±2 Ma和253±2 Ma輝長巖、花崗閃長巖和閃長巖(李希等, 2014; Zhang et al., 2017), 以及258～251 Ma輝長巖和鐵鎂質巖墻(熊富浩等, 2011b; Zhang et al., 2017); 甚至大灶火溝?萬寶溝還發(fā)現(xiàn)255±0.6 Ma流紋巖(史連昌等, 2016)。西段祁漫塔格地區(qū)僅報道有254～251 Ma石英二長巖、斑狀二長花崗巖(王秉璋等, 2009)及255±0.6 Ma查可勒圖閃長巖(祁生勝, 2015)。東段都蘭地區(qū)發(fā)育晚二疊世哈拉尕吐花崗巖體, 主巖體鋯石U-Pb年齡為256～255 Ma,而閃長質包體年齡為255～253 Ma(孫雨等, 2009; 李瑞保, 2012); Huang et al. (2014)也在都蘭縣西南地區(qū)報道有251～250 Ma花崗閃長巖及包體。結合最東端那更康切爾花崗閃長巖(252±1 Ma; 徐崇文等, 2020)和本文獲得的尕之麻二長花崗巖年齡, 表明東昆侖地區(qū)晚二疊世也存在一期重要的構造–巖漿事件。

5.2 巖石成因

尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖大部分樣品K2O含量高于1%, 且區(qū)內無大面積同時代基性巖相伴生, 故可排除其為M型花崗巖。與典型S型花崗巖不同, 尕之麻二長花崗巖體和那更康切爾花崗閃長巖主要由石英、斜長石和鉀長石等組成, 未見石榴石、堇青石等富鋁礦物。花崗閃長巖為準鋁質, 二長花崗巖主體屬準鋁質?弱過鋁質巖石(圖6b), 其中兩件樣品A/CNK值偏大, 可能與其發(fā)生弱絹云母化有關, 但Zr/Hf和Hf/Sm值變化不大(表2), 因此HFSE仍然可以用來判斷其巖石類型和成因(李艷軍等, 2013)。同時, 尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖P2O5含量低(0.01%～0.14%), 也不可能為S型花崗巖, 因為S型花崗巖往往具有高P2O5含量(均值為0.14%), 且其含量隨著分異程度的增強而增加(Chappell and White, 1992)。二長花崗巖除了樣品GZM-3外, 其他樣品Fe2O3T含量低(0.54%～0.87%), 低于A型花崗巖的Fe2O3T含量(一般>1.00%)(賈小輝等, 2009; 李艷軍等, 2014)。盡管尕之麻中GZM-3樣品(1.76%)及那更康切爾花崗閃長巖樣品具有較高的Fe2O3T含量(5.12%～5.56%), 但Fe2O3T/MgO值(1.54～2.50)均明顯低于10, 而A型花崗巖Fe2O3T/MgO值往往>10(Whalen et al., 1987)。尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖樣品104×Ga/Al值分別為1.51～1.84和2.27～2.35, 也低于A型花崗巖的下限值(2.6; Whalen et al., 1987); Zr+Nb+Ce+Y值分別為13.4×10?6～28.0×10?6和333×10?6～352×10?6(僅NG-18高于350×10?6), 也低于A型花崗巖的下限值(350×10?6; Whalen et al., 1987), 說明本次研究的樣品不具備A型花崗巖富Ga和HFSE(Zr、Nb、Ta、Hf等)的地球化學特征。結合花崗巖判別圖解(圖8), 說明尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖均為I型花崗巖。

目前對于I型花崗巖成因, 主要有三種觀點: 地幔玄武質巖漿分離結晶(Soesoo, 2000)、殼幔物質混合(邱檢生等, 2008)和下地殼(Rudnick, 1995)或新生地殼(Wu et al., 2003)部分熔融。地幔玄武質巖漿分離結晶形成的I型花崗巖往往伴隨發(fā)育同時代的輝長巖、閃長巖、花崗閃長巖組合及大量的基性巖漿包體(Soesoo, 2000)。尕之麻地區(qū)盡管發(fā)育輝綠巖和閃長玢巖脈, 但規(guī)模不大且也未見基性包體。東昆侖地區(qū)報道有晚二疊世富集地幔來源的白日其利輝長巖巖墻(熊富浩等, 2011a)、甚至發(fā)育中二疊世板片流體交代的虧損地幔來源的小廟輝綠巖(Liu et al., 2014)、富集軟流圈地幔來源的坑得弄舍輝長巖(Zhao et al., 2019)和交代巖石圈地幔來源的鷹爪溝鐵鎂質?超鐵鎂質巖體(胡朝斌等, 2018), 但微量元素和稀土元素特征(圖7)表明, 尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖明顯不同于這些地幔來源的基性巖巖石特征。且本次研究樣品中高SiO2含量(63.31%～73.74%), 普遍偏低Mg#值(29～59)也表明它們不可能由幔源巖漿分離結晶而成。此外, 大量古元古代繼承鋯石和古生代的捕獲鋯石(圖5)也不支持其由幔源物質分離結晶而成。

I、S、M和A分別代表I型、S型、M型和A型花崗巖。

尕之麻二長花崗巖中晚二疊世鋯石和那更康切爾花崗閃長巖鋯石Hf()值分別為?5.6～12.8和?5.6～?1.1(表3), 位于古元古代繼承鋯石、新元古代伯喀里克S型片麻狀花崗巖及古?中元古代繼承鋯石Hf同位素演化線之上(圖9), 因此它們不可能由古?中元古代下地殼基底物質直接部分熔融形成。新生地殼部分熔融而成的花崗巖往往具有年輕的DM2, 這與尕之麻二長花崗巖體中晚二疊世鋯石DM2值(除01測點外均小于1000 Ma)一致; 但花崗閃長巖對應的二階段模式年齡較老, 為1456～1210 Ma(表3)。此外, 東昆侖東段及鄂拉山地區(qū)部分中?晚三疊世新生地殼部分熔融形成的花崗巖Hf()值往往偏低(<0) (Xiong et al., 2014; 周紅智等, 2020)。而且野外并未觀察到具有變質、變形特征的殼源包體。因此, 新生地殼熔融模式也無法解釋二長花崗巖變化大的Mg#值(29～59)及高Hf()值(高達12.8)。

阿尼瑪卿晚古生代OM2蛇綠巖Hf同位素組成由εHf=1.59εNd+1.28公式計算得出, 其εNd值引自Bian et al. (2004); 白日其利鐵鎂質巖墻引自熊富浩等(2011b); 鷹爪溝鎂鐵?超鎂鐵質巖引自胡朝斌等(2018); 伯喀里克S型花崗巖引自He et al. (2016b)。

尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖樣品中Nb/Ta和Zr/Hf值分別為9.0～27(均值分別為18.9和17.3)和30.0～60.0(均值分別為41.5和39.1)(表2),與地幔對應的值(17.5±2和36.7; Hofmann, 1988; Green, 1995)接近, 顯示了地幔物質對成巖的貢獻。同時, 樣品中高SiO2含量、普遍偏低Mg#值、富集LILE和LREE、虧損HFSE和古元古代繼承鋯石的存在等特征也表明了基底地殼物質的參與。二長花崗巖和花崗閃長巖樣品Hf()值均位于阿尼瑪卿晚古生代OM2蛇綠巖和東昆侖地區(qū)基底物質演化線之間(圖9), 應為兩者混合而成。且花崗閃長巖中角閃石包裹黑云母和斜長石包裹鉀長石反環(huán)帶(圖3c、d)等現(xiàn)象也顯示了成巖過程基性物質的加入(譚俊等, 2008; Li et al., 2020)。孫雨等(2009)和陳國超等(2018b)也先后確定了東昆侖東段晚二疊世哈拉尕吐花崗閃長巖和暗色閃長質包體的巖漿混合成因觀點。二長花崗巖中Hf()值、DM2(1461～436 Ma)、Mg#值(29～59)變化較大, 結合同時代二長花崗巖和花崗閃長巖地球化學特征差異, 可能反映了巖漿混合作用的不均一性。陳國超等(2018a)也發(fā)現(xiàn)哈拉尕吐巖基不同地點的寄主花崗閃長巖中斜長石和角閃石成分及結晶溫度、壓力和氧逸度等物理化學特征具有一定變化, 這也可能是東昆侖東段晚二疊世巖漿混合作用不均一性的微觀佐證。因此, 尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖可能是殼幔巖漿混合的產物, 且在混合作用過程中存在不均一性。

尕之麻二長花崗巖具有明顯的Eu正異常(Eu/Eu*=1.26～21.92), 可能與巖體富集斜長石甚至斜長石堆晶有關, 樣品GZM-4(Eu/Eu*=21.92)高CaO(2.81%)含量也指示存在斜長石堆晶。此外, 二長花崗巖中Rb、Ba與Sr具有明顯正相關關系(圖略), 顯示巖漿演化過程中前者以鉀長石和黑云母的結晶分異為主; 而花崗閃長巖則表現(xiàn)為負相關關系(圖略), 存在斜長石結晶分異。結晶分異過程的差異也可能是引起二長花崗巖呈Eu和Sr正異常的原因。(La/Yb)N-La演化模擬圖(圖略)也顯示二長花崗巖稀土元素受褐簾石和磷灰石結晶的聯(lián)合控制, 而花崗閃長巖受控于磷灰石的結晶。兩者P負異?？赡芫c磷灰石的分異結晶有關。因此, 正是由于殼幔來源巖漿不同比例混合形成初始巖漿, 并在上升過程中混染了早古生代和早二疊世的地殼物質, 而后經歷了巖漿分異結晶形成尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖。

5.3 成巖動力學背景

東昆侖地區(qū)發(fā)育二疊紀?三疊紀尤其是中?晚三疊世侵入巖及火山巖。這些巖漿活動與東昆侖及南部的巴顏喀拉?松潘?甘孜地體間的古特提斯北支阿尼瑪卿洋演化有關(Dong et al., 2018; Li et al., 2020)。阿尼瑪卿?布青山蛇綠巖帶被認為是該縫合帶的殘存, 345～308 Ma的鋯石U-Pb和全巖Ar-Ar年齡記錄了古特提斯洋初始形成于中?晚石炭世(陳亮等, 2001; 楊經綏等, 2004; 劉戰(zhàn)慶等, 2011)。中二疊世(～270 Ma)(Dong et al., 2018)或早二疊世晚期(～278 Ma) (Liu et al., 2014), 古特提斯洋殼開始北向俯沖。北祁曼塔格地區(qū)284±1 Ma斑狀石英閃長巖(王秉璋等, 2009)及本次發(fā)現(xiàn)的285±5 Ma～282±5 Ma繼承鋯石, 表明這一俯沖作用初始時間可能為～285 Ma。由于俯沖作用的影響, 東昆侖地區(qū)發(fā)育相關的弧花崗巖及火山巖, 如西山二長花崗巖(267±3 Ma)(張雨蓮等, 2018)、五龍溝礦田259～253 Ma輝長巖、閃長巖和花崗閃長巖(李希等, 2014; Zhang et al., 2017)、白日其利輝長巖(熊富浩等, 2011a)、哈拉尕吐花崗閃長巖和暗色閃長質包體(孫雨等, 2009)及大灶火溝?萬寶溝255±0.6 Ma流紋巖(史連昌等, 2016), 甚至266～ 261 Ma坑得弄舍輝長巖(Zhao et al., 2019)和鷹爪溝輝長巖?蘇長巖(胡朝斌等, 2018)也形成于俯沖作用下的弧后盆地或活動大陸邊緣裂谷環(huán)境。但是, 俯沖作用持續(xù)時限仍存在爭論, 殷鴻福和張克信(1997)及Huang et al. (2014)認為阿尼瑪卿洋閉合于二疊紀末期或晚二疊世。楊經綏等(2005)和Shao et al. (2017)則認為阿尼瑪卿洋可能在早三疊世關閉。Roger et al. (2003)甚至認為阿尼瑪卿洋的存在持續(xù)至早侏羅世。但越來越多的研究者認為阿尼瑪卿洋板片的俯沖作用持續(xù)至中三疊世(Liu et al., 2004; 李瑞保等, 2012; Xia et al., 2015; Dong et al., 2018; 裴先治等, 2018; Li et al., 2020)。

尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖形成于256～252 Ma, 與上述俯沖背景下的輝長巖、閃長巖、花崗閃長巖(孫雨等, 2009; 熊富浩等, 2011a; 李希等, 2014; Zhang et al., 2017)及大灶火溝?萬寶溝流紋巖(史連昌等, 2016)的形成時代一致。同時, 巖石富集LILE、LREE, 虧損HFSE, 具有相似的弧花崗巖地球化學特征(Eu正異常除外); 微量元素Nb-Y圖解(圖10a)中, 樣品全部落在火山弧和同碰撞花崗巖區(qū)域; Rb/30-Hf-3×Ta圖解進一步限定了兩類樣品主體為火山弧花崗巖(圖10b)。因此, 尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖等巖漿事件的厘定, 表明東昆侖地區(qū)中?晚二疊世階段已處于阿尼瑪卿洋板片的北向俯沖階段。尕之麻和那更康切爾樣品Th/Sm值分別為0.28～2.07和2.50～2.99, Th/Ce值分別為0.03～0.27和0.18～0.21, Th/Ce-Th/Sm圖解(圖略)中兩者呈明顯的正相關關系, 顯示了俯沖熔體的加入(Guo et al., 2015)。除樣品GZM-6外, 其余樣品Th/Yb(分別為0.42～4.00和5.98～6.98)和Ba/La(分別為110～391和15.6～17.5)值特征也顯示了板片熔體的加入(Guo et al., 2015)。因此, 俯沖過程中, 板片熔體上升交代改造巖石圈地?；蚺c下地殼基底, 形成具有弧性質的中基性侵入巖、花崗巖及火山巖; 隨后, 250～237 Ma期間俯沖作用進入了高峰期, 發(fā)生了板片折返并形成大量富含中基性包體的中酸性侵入巖(Dong et al., 2018; Li et al., 2020)。

a、b底圖分別據(jù)Pearce (1996)和Harris et al. (1986)。Syn-COLG. 同碰撞花崗巖; VAG. 火山弧花崗巖; WPG. 板內花崗巖; ORG. 洋脊花崗巖。

6 結 論

(1) 尕之麻二長花崗巖鋯石U-Pb諧和年齡為256±2 Ma, 加權年齡為255±2 Ma, 為晚二疊世巖漿活動產物。

(2) 巖石地球化學和Hf同位素特征表明尕之麻二長花崗巖為低鉀?中鉀鈣堿性I型花崗巖, 那更康切爾花崗閃長巖為高鉀鈣堿性I型花崗巖, 兩者均由殼幔混合作用形成初始巖漿并混染了早古生代和早二疊世的地殼物質, 而后經歷了分異結晶形成。兩者地球化學和Hf同位素差異顯示了殼?；旌献饔玫牟痪恍?。

(3) 尕之麻二長花崗巖和那更康切爾花崗閃長巖均具有弧花崗巖特征, 形成于阿尼瑪卿洋北向俯沖階段的大陸邊緣弧環(huán)境。

致謝:論文承蒙中國地質大學(武漢)蘇玉平教授及另一名匿名審稿人的審閱, 論文撰寫及修改過程中得到了中國地質大學(武漢)資源學院譚俊教授的指導與幫助, 在此一并表示感謝！

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Late Permian Magmatism at the Eastern Segment of the Eastern Kunlun Orogenic Belt: Insights from Granites in the Gazhima Area

WANG Fenglin1, 2, WEI Junhao1*, LI Xiaoliang3, ZHANG Xinming1, XU Chongwen1, LI Yanjun1*

(1. School of Earth Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, Hubei, China; 2. Qinghai Bureau of Environmental Geology Exploration, Xining 810008, Qinghai, China; 3. Qinghai Bureau of Nonferrous Metals Geology and Mineral Exploration, Xining 810001, Qinghai, China)

The eastern Kunlun orogenic belt (EKLO) is an important accretionary orogen in Northwest China, however, studies on the origin and geodynamic setting of the Late Permian magmatism in the belt are rare. The recently discovered Gazhima monzogranite and the Nagengkangqieer granodiorite in the Gazhima area, the easternmost segment of the EKLO, yield an important research opportunity. This paper reports LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results for the monzogranite, and geochemical and Hf isotopic compositions of the Gazhima and Nagengkangqieer granites. The LA-ICP-MS zircon U-Pb dating yielded similar intercept and weighted mean206Pb/238U ages of 256±2 Ma to 255±2 Ma, indicating that it was emplaced in the Late Permian. The monzogranite exhibits high silic (SiO2=72.66%–73.74%) and sodium (Na2O=4.94%–6.73%), but low potassium and iron. It belongs to low-K tholeiitic to medium-K calc-alkaline rocks, and characterized by enrichment of LREE and LILEs (such as Rb, Ba, K, and Sr), and depletion of HFSEs (including Th, Nb, and Ti). In contrast, the Nagengkangqieer granodiorite has SiO2of 63.31% to 65.05%, and belongs to high-K calc-alkaline and metaluminous rocks with K2O of 3.27% to 3.66% and A/CNK of 0.91 to 0.95. It is enriched in Rb and K, but depleted in Nb, P, and Ti. The rock samples exhibit right-inclined REE patterns with significant negative Eu anomalies (Eu/Eu*=0.53–0.58). The monzogranite has low 104×Ga/Al ratios of 1.51–1.84 with Zr+Nb+Ce+Y values of (13.4–28.0)×10?6, whereas the granodiorite has relatively high 104×Ga/Al (2.27–2.35) and Zr+Nb+Ce+Y ((333–352)×10?6) values. The geochemical and mineralogical features of the two types of granites show an affinity of I-type granite. The monzogranite hasHf() values of ?5.6 to 12.8, with two-stage mode ages (DM2)of 1461 Ma to 436 Ma, while the Nagengkangqieer granodiorite hasHf() values of ?5.6 to ?1.1 andDM2of 1456 Ma to 1210 Ma. The geochemical and Hf isotopic characteristics, along with the occurrence of Paleoproterozoic to Early Permian inherited zircon grains, suggest that the Gazhima monzogranite and the Nagengkangqieer granodiorite are most likely generated via a two-stage process, including mixing of a mantle-derived magma and a crust-derived magma in the deep crust, followed by limited contamination of the Early Paleozoic and Early Permian crust, and subsequent magmatic differentiation. The geochemical and Hf isotopic differences between the two coeval granites suggest a heterogeneity of the magmatic mixing. The monzogranite and granodiorite exhibit an arc-like affinity and are likely to have been generated in a tectonic setting of continental arc, which is associated with the northernward subduction of the A’nyemaqen oceanic slab during the late stage of the Early Permian to the Late Permian.

I-type granite; Late Permian; magma mixing; subduction; continental arc; eastern Kunlun orogenic belt

2021-03-05;

2021-03-31

國家自然科學基金項目(42172084)和青海省地勘基金項目([2020]-123)聯(lián)合資助。

王鳳林(1978–), 男, 博士研究生, 主要從事地質礦產勘查與評價研究。E-mail: 609231180@qq.com

魏俊浩(1961–), 男, 教授, 博士生導師, 主要從事礦床學和礦產勘查學的教學和研究工作。E-mail: junhaow@163.com

李艷軍(1982–), 男, 副教授, 主要從事礦床地球化學和成礦規(guī)律與成礦預測教學和研究工作。E-mail: liyj@cug.edu.cn

P595; P597

A

1001-1552(2022)05-1028-018

10.16539/j.ddgzyckx.2022.05.009