徐多勛楊拴海李瑞保王偉鋒魏立勇李飛劉滿年常亮李國英劉霞

摘要：塔洞花崗閃長巖體位于西秦嶺造山帶西段，主體巖性為灰白色中細粒塊狀花崗閃長巖，巖體中未見暗色閃長質包體。對該巖體進行LAICPMS鋯石UPb同位素年代學測試，所選鋯石均為具巖漿韻律環(huán)帶結構的巖漿鋯石，鋯石w（Th）/w（U）值主體大于0.4，鋯石UPb加權平均年齡為（219.0±5.3）Ma，代表塔洞花崗閃長巖體的結晶年齡。地球化學特征顯示，該巖體具有高SiO2質量分數(shù)（66.88%～67.46%）、高Al2O3質量分數(shù)（15.39%～16.54%）、富K（質量分數(shù)為283%～412%）、準鋁質（A/CNK值介于0.97～1.0之間）的高鉀鈣堿性花崗巖特征。該巖體輕、重稀土元素分異強烈，Eu異常不明顯，球粒隕石標準化稀土元素配分模式為右傾型，原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖具明顯的富集大離子親石元素（Cs、Rb、Ba等），虧損重稀土元素與高場強元素（如Nb、Ta等）的特征。該巖體具有與埃達克質花崗巖相似的特征，如高Sr質量分數(shù)（主體大于400×10-6）、低Y質量分數(shù)（（5.49～12.8）×10-6）、低Yb質量分數(shù)（（0.34～0.91）×10-6）、高w（Sr）/w（Y）值（大于40，多介于50～90之間）。巖石成因研究表明，該巖體為加厚下地殼石榴子石角閃巖（石榴子石體積分數(shù)為10%～20%）部分熔融并經(jīng)歷分離結晶作用形成的。綜合區(qū)域資料認為，西秦嶺造山帶西段古特提斯洋于印支晚期已經(jīng)關閉，南北陸塊完成同碰撞造山作用，并進入后碰撞構造演化階段。

關鍵詞：地球化學；花崗閃長巖；埃達克質巖；鋯石UPb年齡；巖石成因；構造環(huán)境；后碰撞；西秦嶺

中圖分類號：P588；P597文獻標志碼：A

0引言

近年來，前人針對中央造山系晚古生代—中生代主要構造巖漿事件做了大量研究工作[115]。孫衛(wèi)東等對中央造山系勉略構造帶北側的迷壩、光頭山和東江口等地花崗巖的鋯石UPb年齡進行了研究，認為其形成時代集中于206～220 Ma[7]；Qin等通過研究秦嶺造山帶不同構造單元上花崗巖LAICPMS鋯石UPb同位素年代學，發(fā)現(xiàn)南秦嶺東段東江口花崗巖的形成年代為214～222 Ma，五龍巖體巖石邊緣石英閃長巖的形成年代為227～233 Ma，五龍巖體中間過渡相帶花崗閃長巖的形成年代為（218±2）Ma，五龍巖體中心相似斑狀二長花崗巖的形成年代為（207±2）Ma，西秦嶺造山帶糜署嶺二長花崗巖的形成年代為（213±3）Ma，陽壩花崗閃長巖LAICPMS鋯石UPb年齡為（215.4±83）Ma，光頭山黑云母花崗閃長巖的形成年代為（216±2）Ma[810]；李佐臣等對西秦嶺糜署嶺二長閃長巖進行了研究，認為其鋯石UPb年齡為（214.5±1.6）Ma[11]；閆海卿等對西秦嶺大水金礦格爾括合巖的鋯石UPb年齡進行了研究，認為其形成年代為（215.8±1.3）Ma[12]；陳亮等研究認為青海瑪沁德爾尼蛇綠巖帶玄武巖的ArAr年齡為345 Ma[13]。張宏飛等對青海共和盆地周緣的中生代侵入體進行了研究，認為其巖體的侵位年齡介于218～235 Ma之間[14]，形成于后碰撞構造環(huán)境。金維浚等對分布在秦嶺地區(qū)的埃達克巖進行SHRIMP鋯石UPb定年和構造環(huán)境研究，結果表明西秦嶺埃達克巖可能形成于板塊消減的活動陸緣環(huán)境，與活動陸緣加厚的下地殼熔融作用有關，古特提斯洋盆北部的消減作用發(fā)生在印支早期[15]。以上成果均表明西秦嶺造山帶于印支晚期古特提斯洋盆已經(jīng)關閉，進入由同碰撞向后碰撞轉化的構造階段。然而，前人對東昆侖、西秦嶺及北祁連構造交接轉換處的興海—塔洞地區(qū)出露的多個中生代花崗巖體（大河壩巖體、然果兒崗巖體、塔洞巖體、曲如溝巖體）未進行詳細研究，制約了對秦祁昆結合部印支期構造環(huán)境及地球動力學背景的合理認識?；诖?，本文對產于秦祁昆結合部的塔洞埃達克質花崗巖體開展詳細的地質學、鋯石UPb同位素年代學和巖石地球化學研究，確定巖體形成時代、構造環(huán)境并探討其區(qū)域構造意義。

圖1西秦嶺西段塔洞一帶地質概況

Fig.1Geological Map of Tadong Area in West Qinling

1區(qū)域地質背景

研究區(qū)地理位置處于青海省海南藏族自治州興海—同德一帶，構造位置位于中央造山系西段的西秦嶺、東昆侖及祁連造山帶構造交接轉換的結點區(qū)域（圖1）。該區(qū)有著獨特的物質組成與復雜的造山帶結構，是解決東昆侖與西秦嶺中生代洋陸轉換不可多得的研究區(qū)域[16]。西秦嶺西段以青海南山斷裂為界，與祁連造山帶相隔；南以阿尼瑪卿蛇綠混雜巖帶為界，與巴顏喀拉造山帶相鄰；西側過鄂拉山走滑斷裂，歸屬于東昆侖造山帶和柴達木地塊。研究區(qū)晚古生代早期在區(qū)域上具典型的坳拉谷構造性質，晚古生代晚期坳拉谷發(fā)生碰撞閉合[1617]；

圖2塔洞花崗閃長巖體野外和鏡下照片

Fig.2Field Photograph and Micrographs of Tadong Granodiorite Pluton

在區(qū)域上以印支期中酸性巖體侵入巖為主，其次為燕山期、加里東期、華力西期中酸性侵入巖，并在印支期中酸性侵入巖與圍巖接觸地段發(fā)育有金銻礦化現(xiàn)象。研究區(qū)最老地層為新元古代塔洞片巖，早古生代地層缺乏，晚古生代地層為二疊系甘家組，之上為中下三疊統(tǒng)隆務河組及中三疊統(tǒng)古浪堤組，其上被侏羅系羊曲組及新近紀貴德群角度不整合覆蓋。塔洞花崗閃長巖體形態(tài)呈NE—SW向近橢圓狀，面積約3.35 km2，巖體侵位于新元古代塔洞片巖絹云母石英片巖、絹云長石石英片巖中（圖1）。巖體未發(fā)育暗色基性包體，但在巖體東部地段見有灰黑色片理化角閃石巖捕虜體，為巖漿上升侵位過程中捕獲圍巖的產物。

2巖相學特征

塔洞花崗閃長巖體主體巖性為中細粒塊狀花崗閃長巖[圖2（a）]，風化面為灰色—灰黃色，新鮮面為灰白色，表面多風化呈破碎狀，半自形粒狀結構，塊狀構造，風化后具球形地貌特征。塔洞花崗閃長巖體主要礦物組成特征為：斜長石（體積分數(shù)為40%～45%）呈半自形板條狀，表面由于蝕變顯得較污濁，可見明顯的聚片雙晶和環(huán)帶結構[圖2（c）、（d）]；石英（體積分數(shù)為20%～25%）呈他形不規(guī)則形態(tài)，充填在板狀斜長石等礦物之間[圖2（b）～（d）]；鉀長石（體積分數(shù)為5%～10%）呈自形—半自形，邊界不平直；黑云母（體積分數(shù)為5%～10%）呈暗褐—淺褐色，局部具綠泥石化；角閃石（體積分數(shù)為5%～10%）為半自形—他形，可見典型的角閃石式解理[圖2（b）、（c）]。

3測試方法

測定鋯石年齡的樣品采自青海省興?？h塔洞花崗閃長巖體北部，經(jīng)緯度為（35°25′33″N，100°00′31″E）。鋯石挑選在河北省廊坊市地質服務有限公司利用標準重礦物分離技術分選完成。測年樣品采用常規(guī)方法粉碎至80～100目（孔徑為0180～0154 mm），并按常規(guī)方法分選，最后在雙目鏡下選取晶形和透明度較好的鋯石作為測試對象，將鋯石顆粒通過雙面膠固定在載玻片上，并置于環(huán)氧樹脂中進行打磨拋光，再用于陰極發(fā)光（CL）圖像研究和LAICPMS鋯石 UPb同位素年齡測定。

圖3塔洞花崗閃長巖體鋯石陰極發(fā)光圖像和年齡值

Fig.3CL Image and Ages of Zircon of Tadong Granodiorite Pluton

UPb測年由西北大學大陸動力學國家重點實驗室激光剝蝕電感耦合等離子體質譜儀（LAICPMS）用標準測定程序進行，分析儀器為Elan6100DRC型四極桿質譜儀和Geolas200M 型激光剝蝕系統(tǒng)，激光器為193 nm ArF 準分子激光器。激光剝蝕斑束直徑為30 μm，光剝蝕樣品的深度為20～40 μm。鋯石年齡計算采用國際標準鋯石91500作為外標，元素含量（質量分數(shù)，下同）采用美國國家標準局人工合成硅酸鹽玻璃NIST SRM610 作為外標，29Si作為內標元素進行校正，樣品的同位素比值和元素含量數(shù)據(jù)處理采用GLITTER程序（4.0版，澳大利亞麥考瑞大學）進行，并采用Andersen軟件對測試數(shù)據(jù)進行普通鉛校正，年齡計算及諧和圖繪制采用ISOPLOT軟件（249版）完成[18]，詳細的試驗原理、流程及儀器參見文獻[19]、[20]。

巖石地球化學樣品采集9件，樣品主量、微量和稀土元素分析測試在西北大學大陸動力學國家重點實驗室進行。主量元素測試儀器為日本理學（RIGAKU）產RIX2100型、ZSX PrimusⅡ型X射線熒光光譜儀。微量及稀土元素分析采用Agilent7500等離子體質譜儀完成，樣品制備采用酸溶法。分析測定過程中共測定了4份標準物質。分析流程參見文獻[21]。

4鋯石UPb年代學

4.1鋯石特征

不同成因的鋯石內部結構特征各不相同，它們都記錄著鋯石所經(jīng)歷的結晶、變質、熱液蝕變等，鋯石陰極發(fā)光圖像能對鋯石內部特征進行最好的反映，是解釋所測年齡的重要依據(jù)[22]。測年樣品31545中，鋯石晶粒無色透明至淺黃色，晶形較好，邊緣清晰，多呈柱狀、半截柱狀以及其他不規(guī)則形狀，粒徑在60～180 μm之間，陰極發(fā)光圖像表現(xiàn)出明顯的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結構（圖3），條帶可見低溫條帶和因鋯石結晶時外部環(huán)境的變化導致各晶面的生長速率不一致造成的扇形條帶，表明其為巖漿結晶產物[23]。部分鋯石具有明顯的繼承核和捕獲核。為了避免繼承鋯石對測年的干擾，所選擇的測點均位于明顯的巖漿環(huán)帶上，保證了定年研究的準確性。

4.2測試結果

不同成因鋯石有不同的Th、U 含量及w（Th）/w（U）值。巖漿鋯石的Th、U 含量較高，w（Th）/w（U）值較大；變質鋯石的Th、U含量低，w（Th）/w（U）值?。ㄒ话阈∮?.1）[16]。樣品3154TW5測得的同位素比值及年齡數(shù)據(jù)（表1）表明，鋯石具有

5巖石地球化學特征

5.1主量元素

塔洞花崗閃長巖體主量元素中，樣品SiO2含量為66.88%～67.46%，屬于酸性巖范疇，Al2O3為1539%～16.54%，MgO為1.27%～1.59%，w（K2O）/w（Na2O）值為0.91～1.06（表2）。巖石鋁飽和指數(shù)為097～1.0，表明其屬準鋁質巖石。里特曼指數(shù)介于1.65～2.2，表明其為鈣堿性系列。在SiO2Na2O+K2O圖解中，樣品巖性落入花崗閃長巖范圍內[圖6（a）]；在SiO2K2O圖解中，樣品主體落于高鉀鈣堿性系列[圖6（b）]。在A/NKA/CNK圖解以及Mg#SiO2圖解中，全部落于下地殼起源的埃達克巖[圖7（a）、（b）]，表明其與增厚的下地殼部分熔融有關。

圖（a）底圖引自文獻[23]；圖（b）底圖引自文獻[24]

圖6塔洞花崗閃長巖體SiO2Na2O+K2O圖解和SiO2K2O圖解

Fig.6Diagrams of SiO2Na2O+K2O and SiO2K2O of Tadong Granodiorite Pluton

底圖引自文獻[25]

圖7塔洞花崗閃長巖體A/NKA/CNK圖解和Mg#SiO2圖解

Fig.7Diagrams of A/NKA/CNK and Mg#SiO2 of Tadong Granodiorite Pluton

5.2稀土、微量元素

稀土元素分析結果顯示（表2）：花崗閃長巖稀土元素總含量為（103.4～137.5）×10-6，wLREE/wHREE值為13.06～23.7，平均為18.77，反映巖石具有較強的輕、重稀土元素分餾；球粒隕石標準化稀土元素配分模式表現(xiàn)出輕稀土元素富集，重稀土元素顯著虧損的右傾特征[圖8（a）]；w（La）N/w（Sm）N值為3.4～5.5，w（La）N/w（Yb）N值為21.5～591（全部大于20.0）；δ（Eu）值介于085～106 之間， 平均為0.97，具Eu弱負異?；蛉跽惓Ｌ卣鳌Ｎ⒘吭靥卣鞣矫妫ū?），巖石具明顯的高Sr含量，低Y、Yb含量特征，其中Sr含量主體大于400×10-6，Y、Yb含量較低，Y含量介于（5.49～12.8）×10-6之間，小于18.0×10-6，Yb含量介于（0.34～091）×10-6之間，小于1.9×10-6，w（Sr）/w（Y）值大于40，多介于50～90之間。原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖具明顯的富集大離子親石元素（Cs、Rb、Ba等），虧損重稀土元素（HREE）及高場強元素（如Nb、Ta等）的特征[圖8（b）]。

ws為樣品含量；wc球粒隕石含量；wp為原始地幔含量；粒隕石標準化數(shù)據(jù)引自文獻[26]；原始地幔標準化數(shù)據(jù)引自文獻[27]；圖中線條是塔洞花崗閃長巖體的不同樣品

6討論

6.1巖石成因

塔洞花崗閃長巖體地球化學特征具有類似埃達克巖的地球化學特征[2831]：w（SiO2）≥56%，w（Al2O3）≥15%，w（MgO）≤3%，Sr含量高（w（Sr）>400×10-6），Y和Yb含量低（w（Y）≤18×10-6，w（Yb）≤1.9×10-6），Eu不具異?；蛘呷醍惓！Ｄ壳?，對于埃達克巖的形成機制，Kay等已進行大量研究[2931]。典型的埃達克巖是由俯沖的板片熔融形成的；除了板片熔融產生埃達克巖[30]之外，增厚下地殼部分熔融[30]、拆沉下地殼熔融、玄武質巖漿AFC演化等機制亦可形成具埃達克質屬性的中酸性火成巖[3132]。產于板塊消減帶的埃達克質熔體由于在上升過程中與上覆地幔契發(fā)生物質交換作用，使巖漿的Si含量降低，MgO含量以及Mg#值增高，Cr和Ni含量增加，形成高鎂安山巖或高鎂埃達克巖，所以來自板片熔融的埃達克巖通常與高鎂安山巖伴生[29]。而與地殼加厚背景有關的安第斯山埃達克巖與分布于中國東部的埃達克巖都富K，屬于高鉀鈣堿性系列，在西秦嶺地區(qū)也發(fā)現(xiàn)有埃達克質巖體。金維浚等對西秦嶺夏河—禮縣地區(qū)的埃達克巖研究數(shù)據(jù)表明，該地區(qū)埃達克巖普遍富K，屬于高鉀鈣堿性系列，與安第斯山地區(qū)埃達克巖特征相似，可能來自加厚的下地殼[15]。秦江峰等通過大量的年代學研究，認為秦嶺造山帶晚三疊世花崗巖的活動時限為 200～235 Ma[33]。根據(jù)花崗巖的年代學及地球化學特征，大致可以劃分為3個主要的花崗巖形成時期：225～235 Ma為石英閃長巖的形成階段，這些巖石起源于基性下地殼在地幔環(huán)境下的高程度部分熔融作用，可能標志著板片斷離作用的開始；210～220 Ma為高鉀鈣堿性埃達克質花崗巖的形成階段，可能是造山帶下地殼在幔源巖漿的作用下發(fā)生部分熔融作用；200 Ma 以后為黑云母花崗巖，這些巖石的源巖中有大量上地殼物質，代表造山帶中上地殼的部分熔融作用[33]。系統(tǒng)的地球化學和同位素地球化學研究表明，秦嶺地區(qū)晚三疊世花崗巖類主要為高鉀鈣堿性埃達克質花崗巖，代表元古代基性下地殼部分熔融的產物[33]。

本次研究的塔洞花崗閃長巖體具有強分異的稀土元素組成模式，無明顯的Eu異常，虧損重稀土元素（如Yb、Y），具有較高的w（Sr）/w（Y）值和w（La）N/w（Yb）N值，也具有高的K2O含量及高的w（K2O）/w（Na2O）值，明顯區(qū)別于島弧背景下俯沖洋片部分熔融形成的島弧型埃達克巖，而與增厚下地殼部分熔融形成的埃達克巖類似[3236]。塔洞巖體花崗閃長巖主量元素表現(xiàn)為準鋁質鈣堿性I型花崗巖系列，成因可能與加厚下地殼榴閃巖部分熔融并經(jīng)歷分離結晶作用有關。塔洞花崗閃長巖體地球化學特征具有富K2O、富堿、高Sr含量和低Y含量的特征。在A/NKA/CNK圖解以及Mg#SiO2圖解中，樣品全部落于下地殼起源的埃達克巖[圖7（a）、（b）]，表明其與增厚的下地殼部分熔融有關。在Sr/YY圖解和（La/Yb）NYbN圖解中，樣品全部落入埃達克巖區(qū)域（圖9），估算其為石榴子石角閃巖（體積分數(shù)為10%～20%）部分熔融的產物。

圖（a）底圖引自文獻[27]；圖（b）底圖引自文獻[33]

圖9塔洞花崗閃長巖體Sr/YY圖解和（La/Yb）N YbN圖解

6.2構造環(huán)境及地質意義

在區(qū)域上，塔洞花崗閃長巖體與其東側多個侵入于中下三疊統(tǒng)隆務河巖群的花崗巖體地質特征相同，如曲如溝巖體和然果兒崗巖體等，其巖性均為花崗閃長巖，年齡介于219～227 Ma之間。塔洞花崗閃長巖體鋯石UPb年齡為（219.0±5.3）Ma，其與東側這些巖體為同時期構造巖漿事件的產物。此外，塔洞花崗閃長巖體呈面狀侵位于中下三疊統(tǒng)隆務河群，具有碰撞或后碰撞型花崗巖產出狀態(tài)特征，明顯不同于大面積具線狀展布并與洋殼俯沖相關的島弧侵入巖。地球化學特征方面，塔洞花崗閃長巖體地球化學特征顯示其為高鉀鈣堿性花崗巖，而高鉀鈣堿性花崗巖體可以出現(xiàn)在不同的地球動力學環(huán)境中，既可產生在從擠壓體制轉變成拉張體制的過程中，也可以產生在造山后的松弛階段。通常認為高鉀鈣堿性系列巖漿巖為后碰撞巖漿活動的重要特征之一[34]。在YNb圖解[圖10（b）]中，樣品主體落入火山弧花崗巖（VAG）和同碰撞花崗巖（SynCOLG）界線附近；在RbY+Nb圖解[圖10（a）]中，數(shù)據(jù)落入后碰撞花崗巖（PostCOLG）區(qū)域[3738]。因此，本文認為塔洞花崗閃長巖體形成于后碰撞構造環(huán)境。

古特提斯洋盆位于勞亞大陸和岡瓦那大陸之間，晚古生代在研究區(qū)南側的阿尼瑪卿地區(qū)發(fā)育以德爾尼蛇綠巖和瑪積雪山洋島玄武巖為代表的東古特提斯洋北緣有限小洋盆，并在基性熔巖中用SHRIMP UPb法獲得其年齡為308 Ma[13]。晚二疊世以來，該洋盆主體向北發(fā)生洋殼俯沖，產生了一套相應的島弧火山巖，如下大武一帶出露的一套玄武巖、玄武安山巖、安山巖、英安巖和流紋巖，其形成時代為260 Ma，形成于島弧構造環(huán)境[3940]。德爾尼超鎂鐵巖之北側250 Ma的德一哈花崗雜巖體亦為此次洋殼俯沖事件的巖漿響應。印支中晚期，該洋盆俯沖完畢導致南北陸塊發(fā)生強烈的陸陸碰撞造山作用，并產生大量花崗巖類[4042]。

底圖引自文獻[34]

圖10塔洞花崗閃長巖體RbY+Nb圖解及YNb圖解

Fig.10Diagrams of RbY+Nb and YNb of Tadong Granodiorite Pluton

在區(qū)域上，這次構造巖漿事件是中央造山帶一次大規(guī)模區(qū)域性構造巖漿事件，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)秦嶺地區(qū)花崗巖類的形成時代主要在200～220 Ma，主要巖體有西秦嶺勉略帶的糜署嶺、黑馬河、溫泉、大河壩等巖體，這些巖體形狀多呈不規(guī)則等軸狀巖株產出，形成時代為200～240 Ma[313]。南北板塊碰撞的峰期為235～242 Ma，中央造山帶強烈碰撞擠壓引起地殼增厚并引發(fā)下地殼發(fā)生熔融。張宏飛等通過對青海共和盆地周緣巖體研究認為，溫泉花崗閃長巖體（年齡為218 Ma）系晚古生代俯沖陸殼斷離的產物[14]。本次研究的花崗閃長巖年齡為（219.0±5.3）Ma，與上述印支期構造巖漿事件形成時代基本相同；結合塔洞花崗閃長巖體具后碰撞構造屬性，認為西秦嶺造山帶西段南北陸塊于印支晚期已經(jīng)完成同碰撞造山作用，并轉入后碰撞構造演化階段。

7結語

（1）西秦嶺西段塔洞花崗閃長巖體主體巖性為灰白色細?；◢忛W長巖，LAICPMS鋯石UPb年齡為（219.0±5.3）Ma，代表塔洞花崗閃長巖體的結晶年齡，與青海共和盆地周緣印支晚期花崗巖體形成時代基本一致。

（2）塔洞花崗閃長巖體具埃達克巖地球化學屬性，巖石地球化學結果表明其為加厚下地殼石榴子石角閃巖（石榴子石體積分數(shù)為10%～20%）部分熔融并經(jīng)歷分離結晶作用的產物。

（3）綜合塔洞花崗閃長巖體年代學、地球化學及區(qū)域地區(qū)資料，西秦嶺造山帶西段南北陸塊于印支晚期完成同碰撞造山，并轉入后碰撞構造演化階段。

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