劉寶山，蔡進福，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)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室，青海 西寧 810012；2.青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 格爾木 816000)

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北祁連玉龍灘地區(qū)寒武紀花崗巖地質(zhì)地球化學特征

劉寶山1，蔡進福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)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室，青海 西寧 810012；2.青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 格爾木 816000)

玉龍灘地區(qū)寒武紀花崗巖主要巖石組合為二長花崗巖-石英正長巖-正長花崗巖，LA-MC-ICP-MS測定年齡分別為(502.1±1.7)Ma和(492.7±1.9)Ma，巖石具有過鋁質(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，認為寒武紀花崗巖應當是南部盆地擴張階段，北部浪士當微地塊遭受擠壓導致陸殼部分熔融而形成的產(chǎn)物。

北祁連；寒武紀；花崗巖；地球化學

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)造運動影響，巖漿活動頻繁，形成了巖石類型各異、時空分布不同、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程中地球動力學的重要建造標志。筆者通過研究試圖查明玉龍灘地區(qū)寒武紀花崗巖類型、空間分布、地質(zhì)地球化學特征，探討花崗巖形成演化機制及其大地構(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個二級構(gòu)造單元，主體在北祁連構(gòu)造帶。寒武紀花崗巖位于北祁連構(gòu)造帶的次級構(gòu)造單元——浪士當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。

寒武紀花崗巖出露在甘禪口北東部、下樂窩、浪士當溝南部等地，共見大小11個侵入體，巖性有淺灰白色中細粒石英正長巖、淺灰白色中細粒二長花崗巖、淺灰白色中細粒斑狀二長花崗巖、淺肉紅色中細粒正長花崗巖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、團塊狀，長軸方向多呈北西西—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.晚志留世花崗閃長巖；10.晚志留世花崗閃長巖；11.晚奧陶世二長花崗巖；12.晚奧陶世花崗閃長巖；13.早奧陶世正長花崗巖；14.晚寒武世正長花崗巖；15.晚寒武世石英正長巖；16.晚寒武世斑狀二長花崗巖；17.晚寒武世二長花崗巖；18.中元古代片麻狀石英二長巖；19.中元古代眼球狀二長花崗質(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.取樣位置及編號圖1 寒武紀花崗巖出露位置圖Fig.1 Location map of the metamorphic and intrusive rock

2 巖石學特征

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

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

3 巖石化學特征

3.1 主量元素

巖石地球化學分析結(jié)果見表1。SiO2含量為68.35%～77.40%，屬酸性巖；Al2O3含量為11.95%～15.97%。其中石英正長巖的Al2O3、K2O含量最高，與中國花崗巖(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

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

在SiO2-Na2O+K2O圖解中(圖2)，4個單元巖石投點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)，樣品投點大多數(shù)落于過鋁質(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花崗巖為高鉀、過鋁質(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，其中石英正長巖的總量(∑REE)高達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)晶過程及物源的復雜性；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，而石英正長巖高達30.34，反映各類巖石輕稀土富集，重稀土虧損，而且石英正長巖輕稀土極強烈富集。δEu為0.28～0.50，均小于1，具Eu負異常特征；(La/Yb)N=3.25～52.11，其中早期2個單元巖石的(La/Yb)N>10，晚期2個單元巖石的(La/Yb)N<10，與涂光熾(1980)總結(jié)的我國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。

在以球粒隕石為標準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)歷了強烈的分離結(jié)晶作用。除石英正長巖輕稀土強烈富集，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準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 成巖時代及成因

本次工作在中細粒二長花崗巖(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)測年，獲得了(492.7±1.9)Ma的U-Pb年齡值，表明侵位時代為晚寒武世?，F(xiàn)將二長花崗巖同位素測年結(jié)果介紹如下(表2)。

表2 二長花崗巖鋯石U-Pb年齡測試數(shù)據(jù)表

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

樣品采自下樂窩中細粒二長花崗巖中，共挑選25顆鋯石進行了測試分析，其分析數(shù)據(jù)見表2。其中除1、25號點之外，其余2～24號共23個樣點206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為(492.7±1.9)Ma，鋯石U-Pb同位素諧和圖見圖7。在鋯石陰極發(fā)光照片中(圖8)，其中選擇測年的鋯石大部分呈自形-半自形長柱狀或短柱狀，淡棕色，透明。絕大部分鋯石發(fā)育明顯的振蕩環(huán)帶，環(huán)帶窄而細密，個別鋯石中出現(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。個別鋯石中有繼承鋯石的殘留核(25號)，反映巖石中有繼承鋯石存在。

如前述巖石化學特征分析(表1)，晚寒武世花崗巖屬于高鉀、過鋁質(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圖解進行構(gòu)造環(huán)境判別(圖9)，早期甘禪口單元投點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)的復雜性；其余3個單元投點集中于同碰撞區(qū)，總體反映出活動大陸邊緣的特征。利用MANIAR和PICCOLI(1989)的構(gòu)造環(huán)境判別圖解進行投點，在(Al2O3-Na2O-K2O)-TFeO-MgO圖解(圖10)及(Al2O3-Na2O-K2O)-(TFeO+MgO)-CaO圖解(圖11)中，所有單元樣點均集中落入IAG+CAG+CCG區(qū)。前述巖石化學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，筆者認為晚寒武世甘禪口序列花崗巖應當形成于同碰撞構(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花崗巖-石英正長巖-正長花崗巖，屬于高鉀、過鋁質(zhì)鈣堿性系列巖石，具S型花崗巖特征。LA-MC-ICP-MS測定年齡為(492.7±1.9)Ma。

從寒武紀花崗巖產(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間上都應在測區(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張作用有關(guān)，應當是在南部盆地擴張階段，北部浪士當微地塊遭受擠壓導致陸殼部分熔融而形成的產(chǎn)物，類似于弧陸碰撞花崗巖。

肖慶輝，鄧晉福，馬大銓，等.花崗巖研究思維與方法[M].北京：地質(zhì)出版社，2002.

XIAO Qinghui, DENG Jinfu,MA Daquan, et al. The Ways of Investigation on Granitoids[M].Beijing: Geological Publishing Houes,2002(in Chinese with English abstract).

馮益民，吳漢泉.北祁連山及其鄰區(qū)古生代以來的大地構(gòu)造演化初探[J].西北地質(zhì)科學，1992，13(2)：61-74.

FENG Yimin,WU Hanquan.Tectonic evolution of North Qilian mountains and its Nelghbourhood since Paleozoic[J].Northwest Geoscience,1992,13(2)：61-74(in Chinese with English abstract).

馮益民，何世平.祁連山大地構(gòu)造與造山作用[M].北京：地質(zhì)出版社，1996.

FENG Yimin,HE Shiping. Geotectiomcs and Orogeny of the Qilian Mountains[M]. Beijing, Geological Pubisbong House. 1996 (in Chinese with English ahstract).

劉成東，莫宣學，羅照華，等.東昆侖殼幔巖漿混合作用：來自鋯石SHRIMP年代學的證據(jù)[J].科學通報，2004,49(6)：569-602.

LIU Chendong,MO Xuanxue,LUO Zhaohua,et al.East Kunlun crust-mantle magma mixing:Evidence from SHRIMP zircon [J].Chinese Science Bulletin,2004,49(6):596-602 (in Chinese with English abstract) .

任紀舜.昆侖-秦嶺造山系的幾個問題[J].西北地質(zhì)，2004,37(1)：1-5.

REN Jishun.Some problems on the Kunlun-Qinling orogenic system[J].Northwestern Geology, 2004,37(1):1-5(in Chinese with English abstract).

夏林圻，夏祖春，徐學義.北祁連山構(gòu)造-火山巖漿演化動力學[J].西北地質(zhì)科學，1995，16(1)：1-28.

XIA Linqi,XIA ZUchun,XU Xueyi. Dynamics of tectono-volcano-magmatic evolution from North QiLian Mountains[J].Northwest Geoscience, 1995, 16(1)：1-28(in Chinese with English abstract).

徐學義，何世平，王洪亮，等.早古生代北秦嶺—北祁連結(jié)合部構(gòu)造格局的地層及構(gòu)造巖漿事件[J]，西北地質(zhì)，2008，41(1)：1-21.

XU Xueyi,HE Shiping,WANG Hongliang ,ea al.Tectonic Framework of North Qinling Mountain and North Qilian Mountain Conjunction Area in Early Paleozoic;A study of the Evidences from stuate and Tectonic-Magmatic[J].Northwestern Geology, 2008，41(1)：1-21.

陸松年.新遠古時期Rodinia超大陸研究進展述評[J].地質(zhì)論評,1998,44(5);489-494.

LU Songnian.A review of advance in the research on the Neoproterozoic Rodinia supercontinent[J]. Geological Review,1998,44(5):489-494(in Chinese with English abstract).

陸松年,李懷坤,陳志宏,等.新遠古時期中國古大陸與羅迪尼亞超大陸的關(guān)系[J].地學前緣,2004,11(2):515-523.

LU Songnian,LI Huaikun,CHEN Zhihong,et al. Relationship between Neoprorerozoic cratons of China and the Rodinia[J].Earth Science Frontiers,2004,11(2):515-523.

肖序常，王軍.青藏高原構(gòu)造演化及隆升的簡要評述[J].地質(zhì)論評，1998b，44(4)：372-381.

XIAO Xuchang,WANG Jun.A brief review of tectonic evolution and uplift of the Qinghai-Tibet Plateau[J]. Geological Review,1998b,44(4):372-381 (in Chinese with English abstract).

殷鴻福，張克信.東昆侖造山帶的一些特點[J].地球科學，1997，22(4)：339-342.

YING Hongfu,ZHANG Kexin.East Kunlun orogenic belt of some of the features [J].Earth Science China Uniuersity of Geosciences Journal,1997，22(4):339-342 (in Chinese with English abstract).

張治洮.東昆侖西段北坡構(gòu)造屬性、構(gòu)造巖石體系及花崗巖類成因[J].西北地質(zhì),1996,17(1):10-16.

ZHANG Zhitao.Tectonic characteristic,tectonic rook system and granite genesis of north slope of the westcrn sector in Eastern Kunlun[J].Northwestern Geology,1996,17(1) :10-16(in Chinese with English abstract).

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