王成國，杜顯彪，徐國良

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青海烏拉斯太地區(qū)萬寶溝群火山巖地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境分析

王成國1，杜顯彪2，徐國良1

(1.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南250014； 2.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州272100)

分布于東昆侖南部烏拉斯太地區(qū)的萬寶溝群是一套灰綠色變玄武巖夾灰--灰白色白云石大理巖的巖石組合，綜合室內(nèi)巖石學(xué)、地球化學(xué)、同位素年齡研究，將該巖群劃為中--新元古代萬寶溝群。區(qū)內(nèi)萬寶溝群出露以基性變火山巖夾大理巖的巖性組合為特征，原巖恢復(fù)為火山巖夾碳酸鹽巖的沉積建造。其主量元素特征表明萬寶溝群火山巖具從洋中脊拉斑玄武巖→島弧拉斑玄武巖→板內(nèi)鈣堿性玄武巖演化的趨勢(shì)；稀土元素特征顯現(xiàn)出與島弧拉斑玄武巖略相似；微量元素特征具有板內(nèi)玄武巖拉斑--堿性過渡類型特征，與過渡型拉斑質(zhì)玄武巖更為接近。萬寶溝群變火山巖的成巖環(huán)境為洋中脊環(huán)境--島弧環(huán)境--板內(nèi)環(huán)境。

萬寶溝群；巖石化學(xué)；變質(zhì)作用；構(gòu)造環(huán)境；與拉斯太地區(qū)；青海

引文格式：王成國，杜顯彪，徐國良.青海烏拉斯太地區(qū)萬寶溝群火山巖地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境分析[J].山東國土資源，2015，31(7)：11-18.WANG Chengguo,DU Xianbiao XU Guoliang.Analysis on Geochemical Characteristics and Tectonic Environment of Volcanic Rocks of Wanbaogou Group in Wulasitai Area in South of Dongkunlun[J].Shandong Land and Resources,2015，31(7)：11-18.

0　引言

1981年青海第一區(qū)調(diào)隊(duì)將分布于萬保溝一帶的一套淺變質(zhì)碎屑巖、火山巖、碳酸鹽巖創(chuàng)名為“萬寶溝群”，時(shí)代歸中、新元古代。并據(jù)巖性組合分為4個(gè)巖組，即下碎屑巖組、火山巖組、碳酸鹽巖組、上碎屑巖組。1997年青海省進(jìn)行巖石地層的清查,定義萬寶溝群“指分布于東昆侖山南坡一套由淺變質(zhì)碎屑巖、火山巖和淺變質(zhì)碳酸鹽巖組成的地層序列。下部以碎屑巖、火山巖為主夾碳酸鹽巖；中部以火山巖為主夾碎屑巖；上部以碳酸鹽巖為主夾碎屑巖。頂?shù)捉缇€不明[1]”。

2009--2013年，山東省魯南地質(zhì)工程勘察院在青海省都蘭縣烏拉斯太一帶J47E024003等七幅礦調(diào)工作中確定該區(qū)萬寶溝群地層巖性組合為(枕狀)玄武巖夾大理巖、凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖，其中碳酸鹽巖與(枕狀)玄武巖呈明顯的整合接觸。并在玄武巖中獲U-Pb法同位素年齡值867Ma。該文對(duì)分布于東昆侖南部烏拉斯太地區(qū)中--新元古代地層萬寶溝巖群火山巖從巖石學(xué)、巖石化學(xué)、構(gòu)造環(huán)境等方面進(jìn)行了分析，探討了烏拉斯太地區(qū)中--新元古代地層萬寶溝巖群形成的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境及成巖時(shí)代，該成果將對(duì)該地區(qū)區(qū)域地質(zhì)、東昆侖洋盆的形成與演化、地層時(shí)代等方面的研究提供了一定的線索和依據(jù)。

1　地質(zhì)特征

該區(qū)萬寶溝群主要沿昆中主斷裂南側(cè)分布，呈現(xiàn)一種不連續(xù)條帶狀，展布于哈圖溝中段--烏拉斯太溝中段--特里喝姿溝中段--波羅斯太溝上段等地，呈NW--SE向，局部被新成巖體推擠至南北兩側(cè)，多被巖體侵蝕，局部與周圍巖層呈斷層接觸，受緯向構(gòu)造控制(圖1)。此外博魯古斯坦河西幅南部，零星見于晚奧陶世深灰色細(xì)粒二長石英閃長巖中，呈殘留體出露,出露總面積約65.26km2。

1--第四系;2--羊曲組;3-八寶山組;4-洪水川組;5-萬寶溝群;6-狼牙山組;7-小廟組;8-白沙河組;9-晚三疊世細(xì)?；◢忛W長巖;10-晚二疊世中細(xì)粒英云閃長巖;11-早二疊世細(xì)粒英云閃長巖;12-早二疊世細(xì)粒石英閃長巖;13-早二疊世細(xì)粒閃長巖;14-早石炭世中粗粒堿長花崗巖;15-早石炭世中粗粒正長花崗巖;16-早石炭世斑狀二長花崗巖;17-早志留世中細(xì)粒二長花崗巖;18-早志留世中細(xì)粒花崗閃長巖;19-晚奧陶世細(xì)粒石英閃長巖;20-晚奧陶世細(xì)粒閃長巖;21-中淺層次韌性剪切帶;22-中深層次韌性剪切帶圖1　東昆侖南烏拉斯太地區(qū)地質(zhì)略圖

2　主要巖類巖石學(xué)特征

根據(jù)青海省都蘭縣烏拉斯太一帶J47E024003等七幅礦調(diào)*山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，青海省都蘭縣烏拉斯太一帶J47E024003等七幅礦調(diào)，2013.資料中--新元古代萬寶溝群以區(qū)域低溫動(dòng)力變質(zhì)作用形成巖石為主，巖石組合為灰綠色變玄武巖夾灰--灰白色白云石大理巖。

2.1變輝石玄武巖

似斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為細(xì)粒輝長輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。組成巖石的礦物為斜長石、輝石、角閃石及少許金屬礦物等，粒徑一般1.0mm以下，部分輝石呈彈體分布于斜長石形成的近三角形格架中，構(gòu)成細(xì)粒輝長灰綠結(jié)構(gòu)。斜長石：呈他形—半自形板狀、板柱狀，含量60%～70%。輝石：主要為普通輝石，他形—半自形柱狀，含量10%～15%。角閃石：呈他形柱狀，含量15%～20%。黑云母：細(xì)小片狀，或雛晶狀，含量<5%。金屬礦物，他形細(xì)粒，含量<1%。

2.2變玄武巖

細(xì)粒他形—半自形結(jié)構(gòu)，片理化構(gòu)造。組成巖石的礦物為斜長石45%～55%、角閃石35%～40%、綠泥石10%～15%和少許金屬礦物等。粒徑一般1.0mm以下，不等粒。主要礦物均呈定向—半定向排列，構(gòu)成晶紋明顯的片理化構(gòu)造。斜長石：他形—半自形板狀、板柱狀，大小不等，可見聚片雙晶及卡鈉復(fù)合雙晶，具程度不同的粘土礦化、絹云母化、綠泥石化等而略顯渾濁。角閃石：他形—半自形柱狀，大小不等，分布于斜長石晶粒間，綠色—黃綠色，多色性明顯，具較為強(qiáng)烈的綠泥石化。綠泥石：鱗片狀，多為蝕變而成，綠色，具異常光性。金屬礦物：他形細(xì)粒，含量甚少。

2.3條紋狀透閃石大理巖

細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，條紋狀構(gòu)造。礦物成分主要為方解石，另見少部分氧化鐵質(zhì)、透閃石等，粒徑一般0.5mm以下，不等粒。方解石：他形粒狀變晶，大小不等，淺褐灰色，具明顯的閃突起，高級(jí)白干涉色，含量≥90%。透閃石：褪色柱狀變晶，無色或淺褐色，正中突起，干涉色在二級(jí)以內(nèi)，含量<5%。氧化鐵質(zhì)：細(xì)粒狀變晶，含量≤5%。石英：他形粒狀變晶無色透明，波狀消光，含量2%～3%。金屬礦物：他形細(xì)粒，含量1%～2%。

3　巖石化學(xué)特征

3.1主量元素特征

萬寶溝群變玄武巖的巖石化學(xué)分析結(jié)果和特征參數(shù)值分別見表1、表2，其成分特征分述如下：

表1　萬寶溝群變質(zhì)巖巖石化學(xué)成分(10-2)

表2　萬寶溝群變質(zhì)巖主要參數(shù)特征(10-2)

從表1中可見，巖石的SiO2含量在44.19%～53.20%之間；Al2O3為10.64%～17.91%之間；普遍TiO2含量在0.82%～1.95%之間，絕大部分樣品TiO2>1，大部分樣品K2O

圖2　萬寶溝群鎂鐵質(zhì)變質(zhì)巖FAM圖解(據(jù)T.N.Irvine等，1971)

從表2中可見尼格里參數(shù)：氧化鋁數(shù)t=-15.10～-8.01<0，均屬于鋁正常類型；石英數(shù)qz=-37.26～4.70，5個(gè)樣品屬SiO2不飽和類型，1個(gè)樣品屬SiO2飽和類型。K=18.43～31.50，暗色組分平均值fm=39.22～65.29。由此可見，巖石以富鎂鐵質(zhì)、硅不飽和為特征。

圖3　萬寶溝群鎂鐵質(zhì)變質(zhì)巖FeO*-MgO-Al2O3圖解(據(jù)T.H.Pearce，1977)

該變質(zhì)巖在FAM圖解(圖2)中，3個(gè)樣品投入拉斑玄武巖區(qū)，3個(gè)樣品投入鈣堿性玄武巖區(qū)；在FeO*-MgO-Al2O3圖解(圖3)上，3個(gè)樣品落入大洋島嶼區(qū)，1個(gè)樣品落入大陸板塊內(nèi)部，另2個(gè)樣品落入造山帶內(nèi)；在TiO2-10MnO-10P2O5(圖4)中，2個(gè)樣品投入島弧拉斑玄武巖內(nèi)，2個(gè)樣品投入大洋島嶼堿玄武巖內(nèi),1個(gè)樣品落在鈣堿性玄武巖與島弧拉斑玄武巖之間，1個(gè)樣品落入洋中脊與島弧拉斑玄武巖之間。綜合這3種圖解，萬寶溝群變質(zhì)巖似乎具從洋中脊拉斑玄武巖→島弧拉斑玄武巖→板內(nèi)鈣堿性玄武巖演化的趨勢(shì)。

3.2微量元素特征

中--新元古代萬寶溝群火山巖微量元素含量見表3，標(biāo)準(zhǔn)比值見表4，其中部分樣品Rb,Th,Sm含量偏高，部分樣品Ba,Sm含量偏高，Nb,Zr,Ti含量較低。從圖5中可看出，中--新元古代萬寶溝群火山巖微量元素均高于原始地幔。蛛網(wǎng)圖中Rb,Th,Ba明顯富集，Nb,Zr,Ti虧損，顯示出幔源型特點(diǎn)[2]。

3.3稀土元素特征

萬保溝組變質(zhì)巖稀土元素分析結(jié)果見表5，其稀土元素特征見表6。其中3個(gè)樣稀土總量較低在40.55～58.66，另外3個(gè)樣品稀土總量在116.10～230.26。輕重稀土比LREE/HREE在2.18～6.51之間，(La/Yb)N=1.42～7.35，顯示(La/Yb)N>1，為富輕稀土型，輕重稀土間分餾較弱(La/Sm)N=1.09～2.73)，δEu在0.81～1.22之間(δEu≈1)，3個(gè)樣品顯示出較弱的正銪異常，3個(gè)樣品顯示出較弱的負(fù)銪異常，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土配分模式圖呈近水平(圖6)，總體特征與大洋中脊玄武巖稀土元素的配分模式相近。

表3　萬寶溝群火山巖微量元素分析結(jié)果(10-6)

表4　萬寶溝群火山巖微量元素標(biāo)準(zhǔn)比值(/N-MORB)

表5　萬寶溝群變質(zhì)巖稀土元素分析結(jié)果(10-2)

表6　萬寶溝群變質(zhì)巖稀土元素主要特征

圖4　萬寶溝群鎂鐵質(zhì)變質(zhì)巖TiO2-10MnO-10P2O5圖解(據(jù)E.D.Mullen,1983)

圖5　萬寶溝群火山巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(原始地幔標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Sun和Mcdonough，1989[3])

圖6　萬寶溝群變質(zhì)巖石稀土配分曲線(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Taylor和Mclennan，1985[4])

3.4變質(zhì)作用特征及原巖建造分析

巖石中主要變質(zhì)礦物以大理巖中新生礦物方解石和透閃石為主,變玄武巖局部可見新成礦物黑云母。由此可見:萬寶溝群區(qū)域變質(zhì)巖石變質(zhì)程度較低，以大理巖、變火山巖為主，可統(tǒng)劃歸為絹云母—綠泥石帶，屬低綠片巖相。其主要變質(zhì)礦物組合如下：

碳酸鹽巖：Cal+Qz,Cal+Tr。

變火山巖：Pl+Px+Hb+Ch,Pl+Qz+Hb+Ch,Pl+Qz+Hb。

參考中--新元古代冰溝群變質(zhì)特征，中--新元古代萬寶溝群變質(zhì)巖形成的溫壓條件應(yīng)為：P=0.2～1.0GPa，T=350～500℃。

區(qū)內(nèi)萬寶溝群出露以基性變火山巖夾大理巖的巖性組合特征，原巖恢復(fù)為火山巖夾碳酸鹽巖的沉積建造。

3.5變質(zhì)時(shí)期及變質(zhì)演化分析

中--新元古代萬寶溝群變質(zhì)巖石組合屬變火山巖夾大理巖建造。巖石總體有變形強(qiáng)度高，但變質(zhì)程度低的特征。如火山巖較好地保留了原始噴發(fā)沉積時(shí)的特征。巖石強(qiáng)烈的片理化，片理面與原始層理呈高角度斜交，巖石被強(qiáng)烈拉伸變形，形成板理、千枚理[5]。

根據(jù)巖石組合、變形特征分析，該巖組至少經(jīng)歷了3期變質(zhì)作用演化：

第1期：晉寧期區(qū)域低溫動(dòng)力變質(zhì)作用的發(fā)生期，形成低綠片巖相板巖—千枚巖級(jí)輕變質(zhì)巖石，主要體現(xiàn)在巖石礦物的重結(jié)晶，變形特征不明顯。

第2期：主期變質(zhì)作用則與加里東期中淺部層次糜棱巖化動(dòng)力變質(zhì)作用有關(guān)，巖石被強(qiáng)烈片理化，新成片理面S1及拉伸線理L1與巖石層理S0呈高角度斜交，碎屑巖中礫石被嚴(yán)重壓扁拉長，局部具典型的韌性剪切特征。

第3期：則與華里西期以后時(shí)期中的表部層次動(dòng)力變質(zhì)作用有關(guān)，主要形跡為脆性斷裂，變質(zhì)不明顯。新生的S3破劈理、折劈理、羽狀張性解理構(gòu)造疊加在了早期的層理或片理面S2之上。

4　構(gòu)造環(huán)境分析

區(qū)內(nèi)中--新元古代火山巖從地質(zhì)特征看，由于后期置入性片理發(fā)育，原始沉積層理不可辨識(shí)，而局部露頭可見枕狀構(gòu)造，可粗略判斷該處原始火山沉積方向，并推斷萬寶溝群火山巖應(yīng)為洋中脊海相火山巖沉積[6]。其主量元素特征表明該火山巖具從洋中脊拉斑玄武巖→島弧拉斑玄武巖→板內(nèi)鈣堿性玄武巖演化的趨勢(shì)；稀土元素特征顯現(xiàn)出與島弧拉斑玄武巖略相似；微量元素特征具有板內(nèi)玄武巖拉斑-堿性過渡類型相似，與過渡型拉斑質(zhì)玄武巖更為接近。利用礦物微量元素實(shí)際含量在Zr/Y-Zr判別圖中(圖7)，樣品大部分集中落于島弧玄武巖，只有1個(gè)樣品落入板內(nèi)玄武巖；在Hf/3-Th-Ta構(gòu)造判別圖解中(圖8)，樣品大部落于島弧拉斑玄武巖區(qū)、非正常的MORB、板內(nèi)玄武巖及其分異產(chǎn)物區(qū)。稀土元素與微量元素特征基本與主量元素判別一致。

WPB—板內(nèi)玄武巖;IAB—島弧玄武巖;MORB—洋中脊玄武巖圖7　萬寶溝群火山巖Zr/Y-Zr圖解(據(jù)Pearce&Norry，1979)

N-MORB—正常的MORB;E-MORB—非正常的MORB;WPAB—板內(nèi)堿性玄武巖及其分異產(chǎn)物;CAB—島弧拉斑玄武巖及其分異產(chǎn)物圖8　萬寶溝群火山巖Hf/3-Th-Ta圖解(據(jù)Wood，1980)

綜合上述分析，萬寶溝群火山巖具有從洋中脊拉斑玄武巖→島弧拉斑玄武巖→板內(nèi)鈣堿性玄武巖演化的趨勢(shì)。綜合判斷萬寶溝群玄武巖類變質(zhì)巖的環(huán)境應(yīng)為洋中脊環(huán)境--島弧環(huán)境--板內(nèi)環(huán)境。

5　區(qū)域?qū)Ρ燃皶r(shí)代討論

該區(qū)的萬寶溝群出露的火山巖主要為基性火山巖玄武巖，并遭受到不同程度的變質(zhì)。與正層型剖面相比較，正層型下部為淺變質(zhì)碎屑巖、中部為火山巖夾碎屑巖及碳酸鹽巖、上部以結(jié)晶灰?guī)r為主夾淺變質(zhì)碎屑巖及火山巖。該區(qū)可與萬寶溝群正層型中部相對(duì)應(yīng)。

從該區(qū)出露的萬寶溝群來看，萬寶溝群的火山巖夾碳酸鹽巖主要沿昆中主斷裂南側(cè)展布。該區(qū)萬寶溝群波洛斯太地區(qū)出露最為齊全，厚度較大，但由于受志留紀(jì)花崗巖體侵蝕下段出露并不完整；特里喝姿地區(qū)由于石炭紀(jì)花崗巖體的侵入擠壓，萬寶溝群被推擠至巖體兩側(cè)并以殘留塊呈現(xiàn)。可可喝特里及哈圖等地區(qū)萬寶溝群主要為火山巖夾碳酸鹽巖，上部巨厚層火山巖缺失(圖9)。

圖9　萬寶溝群、祁漫塔格群巖性橫向?qū)Ρ葓D

從哈圖溝中游西側(cè)取玄武巖樣品采用鋯石U-Pb法同位素獲年齡(867±23)Ma*山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，青海省都蘭縣烏拉斯太一帶J47E024003等七幅礦調(diào)，2013。，該年齡為結(jié)晶年齡，為新元古代(表7、圖10)。此外東昆侖西段中基性火山巖Rb-Sr全巖等時(shí)年齡(1134±350)Ma，開木棋河中基性火山巖K-Ar全巖等時(shí)年齡(1056.96±52)Ma。綜合各同位素年齡值，將萬寶溝群置于中--新元古代。

表7　中--新元古代萬寶溝群鋯石U-Pb年齡測(cè)定結(jié)果參數(shù)特征

注：表1-表7數(shù)據(jù)引自報(bào)告《青海省都蘭縣烏拉斯太地區(qū)一帶J47E024003等七幅礦調(diào)》，2013年。

圖10　萬寶溝群鋯石U-Pb同位素測(cè)年諧和曲線

6　結(jié)論

東昆侖南部烏拉斯太地區(qū)萬寶溝群火山巖是一套灰綠色變玄武巖夾灰--灰白色白云石大理巖的巖石組合。主量元素分析顯示，萬寶溝群玄武巖類變質(zhì)巖的環(huán)境應(yīng)為洋中脊環(huán)境--島弧環(huán)境--板內(nèi)環(huán)境。微量元素分析顯示萬寶溝群變火山巖具幔源的來源特征；稀土元素分析顯示萬寶溝群變火山巖特征與大洋中脊玄武巖稀土元素的配分模式相近，綜合判斷萬寶溝群玄武巖類變質(zhì)巖的環(huán)境應(yīng)為洋中脊環(huán)境--島弧環(huán)境--板內(nèi)環(huán)境。萬寶溝群原巖恢復(fù)為火山巖夾碳酸鹽巖的沉積建造，至少經(jīng)歷了3期變質(zhì)作用演化。同位素測(cè)年顯示萬寶溝群成巖于中--新元古代。

[1]郭憲璞,王乃文，丁孝忠，等.東昆侖格爾木南部納赤臺(tái)群和萬寶溝群基質(zhì)系統(tǒng)與外來系統(tǒng)地球化學(xué)差異[J].地質(zhì)通報(bào),2004,(12):1188-1195.

[2]張洪美,李海平,馮喬，等.柴達(dá)木盆地東南緣晚三疊世火山巖地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境分析[J].西北地質(zhì),2010,(4):15-22.

[3]Sun S S and Mcdonough W F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and process[A].Geological Society Special Publication,1989,(42):313-345.

[4]Sylvester P J. Post-collisional strongly peraluminous granites[J].Lithos,1998,(45):29-44.

[5]孫延貴,張國偉,鄭健康,等.柴達(dá)木地塊東南緣巖漿弧(帶)形成的動(dòng)力學(xué)背景[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn),2001,(4):16-21.

[6]王世進(jìn)，萬渝生，宋世勇，等.山東省前寒武紀(jì)地層形成時(shí)代——同位素地質(zhì)測(cè)年的證據(jù)[J].山東國土資源，2011，27(11)：1-6.

Analysis on Geochemical Characteristics and Tectonic Environment of Volcanic Rocks of Wanbaogou Group in Wulasitai Area in South of Dongkunlun

WANG Chengguo1, DU Xianbiao2, XU Guoliang1

(1. No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Jinan 250014, China; 2. Lunan Geo-engineering Exploration Isntitute, Shandong Yanzhou 272100, China)

Wanbaogou group in Wulasitai area in south of Dongkunlun is a set of gray green metabasalt clip ash—gray dolomite marble rock combination. Combining with petrology, geochemistry and isotope age study, the rock group is classified into Mesoproterozoic-Neoproterozoic Wanbaogou group. The layers in Wanbaogou group is a combination of basic meta-volcanics with marble lithologic assemblage, and original rock recovery is a sedimentary formation of volcanic rock with carbonate rock. The characteristics of major elements show that the volcanic rocks of Wanbaogou group has the evolution trend of mid ocean ridge tholeiite→ island arc tholeiite →intraplate calc alkaline basalt. Characteristics of rare earth elements are similar to island arc tholeiite slightly. Characteristics of trace elements are intraplate basalt→alkaline transition type. It is closer with transitional tholeiitic basalt. The diagenesis environment of volcanic rocks in Wanbaogou group is mid ocean ridge environment → island arc environment→intraplate environment.

Wanbaogou group; petrochemistry; metamorphism; tectonic environment; south of Dongkunlun

2015-02-05；

2015-03-15；編輯：王敏

王成國(1970--)，男，山東濟(jì)南人，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作；E-mail：534015734@qq.com

P588.14

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