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(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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青海 西寧 810012;2.青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院,青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青海 西寧 810000)
印支運(yùn)動(dòng)使青藏高原北部絕大多數(shù)地區(qū)結(jié)束了洋的演化歷程,從而進(jìn)入了板內(nèi)演化過程。此后昆侖造山帶的地質(zhì)作用動(dòng)力主要來自于高原南部的班公錯(cuò)-怒江洋盆、雅魯藏布江洋盆的裂解、拼合以及拼合后的隆升、調(diào)整(李榮社等,2008)。在此大的動(dòng)力學(xué)背景影響下,柴達(dá)木盆地及其周邊造山帶中新生代以來地質(zhì)演化有其自身的一些特點(diǎn),長期以來一直存在多種認(rèn)識。一種看法認(rèn)為現(xiàn)今柴達(dá)木盆地周邊強(qiáng)烈擠壓的構(gòu)造面貌的形成是從中生代繼承而來的(趙文智等,2002;覃小鋒等,2008)。趙文智通過對盆地沉積的綜合研究認(rèn)為,中生代以來柴達(dá)木盆地及周邊處于多次強(qiáng)烈擠壓碰撞及其之間的相對松弛伸展環(huán)境;李相博等通過對白堊紀(jì)沉積盆地的研究后,發(fā)現(xiàn)白堊紀(jì)早期盆地受伸展構(gòu)造背景控制(李相博等,2006);齊驊通過對西北地區(qū)陸相侏羅—白堊紀(jì)地層的研究后發(fā)現(xiàn),在天山—祁連—秦嶺及其以北的廣大地區(qū)的陸相侏羅—白堊系沉積盆地中基本上無噴發(fā)沉積(齊驊,1984);吳根耀認(rèn)為白堊紀(jì)中國及鄰區(qū)板塊構(gòu)造演化從南、北分異轉(zhuǎn)變?yōu)闁|、西分異,青藏高原地區(qū)遲至新生代才發(fā)生這種變化,青海省地質(zhì)調(diào)查院在東昆侖祁漫塔格地區(qū)發(fā)現(xiàn)了展布方向?yàn)楸蔽飨?少量南北向)的早白堊世輝綠巖墻,從而以巖漿活動(dòng)的角度為東昆侖造山帶燕山期構(gòu)造背景及構(gòu)造演化提供了新的證據(jù)。
祁漫塔格位于青藏高原西北緣東昆侖西段,柴達(dá)木盆地的西南緣,西北鄰近阿爾金山。昆中斷裂、昆北斷裂呈北西向在研究區(qū)南部通過(拜永山等,2008),祁漫塔格是東昆侖造山帶的重要組成部分,出露地層主要有中深變質(zhì)的結(jié)晶基底巖系——古元古代白沙河組、中新元古代小廟組和冰溝群、富含基性火山巖的寒武系—奧陶系祁漫塔格群、泥盆紀(jì)陸相火山沉積地層牦牛山組以及穩(wěn)定的石炭系陸表海沉積。巖漿侵入活動(dòng)廣泛而強(qiáng)烈,時(shí)代包括晉寧期、加里東期、華力西期、印支期,白堊紀(jì)巖漿活動(dòng)尚未見報(bào)道。
早白堊世輝綠巖墻主要分布于西溝—灘北山一帶(圖1),呈巖墻狀成群產(chǎn)出。在西溝侵入于早二疊世似斑狀二長花崗巖中,傾角較陡,近于直立;在灘北雪峰西南角侵入于早泥盆世白云母花崗閃長巖中,在灘北雪峰山西南角見有輝綠巖出露最為密集,呈巖墻群狀產(chǎn)出,輝綠巖墻群一群可達(dá)5條以上,巖墻產(chǎn)狀近直立,與巖體界線清晰可見,巖墻走向多數(shù)為90°~270°,少數(shù)巖墻走向?yàn)?07°~287°,巖墻寬約0.5~10m,可見長度多大于100m,走向以近東西向?yàn)橹鳎瑐€(gè)別呈南東向產(chǎn)出。傾角較大有北傾或南傾,多數(shù)近直立狀產(chǎn)出。輝綠巖與早泥盆世花崗閃長巖由于差異風(fēng)化,輝綠巖呈巖墻狀聳立在山坡及溝中之上(圖2a)。
1.斑狀黑云母二長花崗巖;2.中細(xì)粒正長花崗巖;3.中細(xì)粒黑云母石英閃長巖;4.大干溝組;5.斑狀石英閃長巖-斑狀花崗閃長巖-斑狀二長花崗巖;6.第四系;7.輝綠(玢)巖脈;8.閃長巖脈;9.花崗閃長巖脈;10.鉀長花崗巖脈;11.研究區(qū)位置圖;12.地質(zhì)界線;13.同位素年齡及采樣點(diǎn)位置圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological map of the region
a.白堊紀(jì)輝綠巖墻野外露頭;b.白堊紀(jì)輝綠巖鏡下特征;PI.斜長石;Hb.角閃石;Prx.輝石;Cal.方解石圖2 巖體面貌和鏡下照片F(xiàn)ig.2 Photographs and photomicrographs of pluton
基性巖墻巖性主要為輝綠巖,其次為輝綠玢巖,局部巖石蝕變較強(qiáng),已綠泥石化、綠簾石化、次閃石化、絹云母化。
輝綠巖:巖性有變化,巖石有輝綠巖、含黑云母輝綠巖、含石英輝綠巖、含鉀長輝綠巖等,代表性巖性為輝綠巖(圖2b),細(xì)粒輝綠結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。巖石由斜長石、輝石、綠泥石、不透明礦物及磷灰石組成,粒度一般在1.85~0.29mm,呈細(xì)粒狀。斜長石為52%,粒狀,具不太清楚的環(huán)帶構(gòu)造,邊緣鈉長石化,呈凈邊結(jié)構(gòu),中心多被鈉黝簾石化,推測是拉長石。斜長石在巖石中呈格架狀雜亂分布,在格架空隙之間充填有輝石、不透明礦物、綠泥石及磷灰石等。輝石是單斜輝石,含量為8%,短柱狀;綠泥石7%,呈鱗片狀集合體。其余礦物量少,分布均勻。
輝綠玢巖:巖性有變化,巖石有輝綠玢巖,含石英輝綠玢巖、黑云母輝綠玢巖、鉀長輝綠玢巖等。巖石呈輝綠色,斑狀結(jié)構(gòu),基質(zhì)主要為輝綠結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造,巖石蝕變強(qiáng)烈。巖石由斑晶和基質(zhì)組成。斑晶成分是單斜輝石,含量6%,呈短柱狀,粒度一般在3.16mm左右,全部被陽起石化,邊緣呈褐色;斑晶在巖石中分布均勻,不具有方向性排列?;|(zhì)由斜長石和單斜輝石組成,粒度一般為1.48~0.52mm,另有少量不透明礦物、磷灰石等。斜長石(47%),柱狀,普遍被鈉黝簾石化、綠泥石化,推測是基性斜長石,在巖石中呈格架狀雜亂分布。在格架空隙之間,充填有柱粒狀單斜輝石,部分具褐色反應(yīng)邊,部分被纖閃石化。不透明礦物及磷灰石含量少,分布均勻。
巖石地球化學(xué)樣品由國土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心(武漢綜合巖礦測試中心)進(jìn)行測試分析,主元素分析測試采用X熒光光譜法(XRF)完成,分析儀器為X熒光光譜儀(Magix pro2440),精度優(yōu)于2%~3%。微量及稀土元素樣品主要檢驗(yàn)儀器質(zhì)譜儀(ThermoelementalX7),各元素的分析精度依據(jù)DZG20.01-91,當(dāng)元素含量大于10×10-6時(shí),其精度優(yōu)于5%;當(dāng)元素含量小于10×10-6時(shí),精度優(yōu)于10%,測試結(jié)果見表1。
表1 祁曼塔格地區(qū)白堊紀(jì)輝綠(玢)巖主量、微量和稀土元素含量表Tab.1 Composition of major,trace and rare earth elements of early Cretaceous diabase from Qimantag area
注:主量元素含量單位為%,微量和稀土元素含量為10-6。
輝綠巖、輝綠玢巖SiO2含量變化小,在44.13%~49.55%(圖3),具高TiO2(1.68%~2.87%)、高堿(全堿在2.98%~5.32% )、低Al2O3(12.73%~16.48%)的特點(diǎn),巖石化學(xué)分類圖解中樣品主要分布在玄武巖區(qū),個(gè)別在粗面玄武巖區(qū),該圖解中也顯示,樣品主要分布在堿性巖區(qū)。
Pc.苦橄玄武巖;B.玄武巖;O1.玄武安山巖;O2.安山巖;O3.英安巖;R.流紋巖;S1.粗面玄武巖;S2.玄武質(zhì)粗面安山巖;S3.粗面安山巖;T.粗面巖、粗面英安巖;F.副長石巖;U1.堿玄巖、碧玄巖;U2.響巖質(zhì)堿玄巖;U3.堿玄質(zhì)響巖圖3 白堊紀(jì)輝綠(玢)巖TAS圖解 Fig.3 TAS diagram of Cretaceous diabase
相對于基性巖,輝綠巖稀土總量較高,在76.64×10-6~189.6×10-6,(La/Yb)N值范圍為1.94~6.21,(La/Sm)N為1.12~5.6,(Gb/Yb)N為1.33~2.21,說明輕重稀土元素分餾程度并不顯著。輝綠(玢)巖稀土配分曲線(圖4),呈輕稀土富集的特征。
圖4 祁漫塔格白堊紀(jì)輝綠(玢)巖稀土配分模式圖(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)BOYNTON,1984)Fig.4 Cretaceous diabase REE distribution patterns of Qimantage area
巖石的δEu值多在0.94~1.29,基本無異常。與板內(nèi)玄武巖的特征相似。
N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化比值蛛網(wǎng)圖中規(guī)律性相對較差(圖5)??傮w看,以大離子親石元素富集為特征,呈現(xiàn)單隆起模型,這通常是板內(nèi)玄武巖的特征,但也有個(gè)別樣品,Th相對于Ta有選擇性的富集,似乎具有弧的印記,這可能也暗示了本區(qū)白堊紀(jì)輝綠巖墻群的地幔源區(qū)有弧的成分,與東昆侖祁漫塔格地區(qū)在整個(gè)古生代處于大陸邊緣的構(gòu)造環(huán)境可能是相關(guān)的。
圖5 微量元素比值蛛網(wǎng)圖標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)J A Pearce(1982)Fig.5 The spider chart of trace element
因此,從野外產(chǎn)狀及巖石地球化學(xué)特征來看,本區(qū)白堊紀(jì)基性巖墻群形成于板內(nèi)伸展的構(gòu)造環(huán)境。
在祁漫塔格山北坡的西溝中游輝綠(玢)巖中采集了Sm-Nd等時(shí)線年齡樣(采樣位置見圖1)。樣品由天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)室測試,Sm、Nd化學(xué)分離流程均在超凈化實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行,質(zhì)譜分析在裝有可調(diào)多接收器的德國產(chǎn)Finnigan/MAT261多接收質(zhì)譜計(jì)上完成。Sm-Nd同位素年齡測定數(shù)據(jù)見表2。表2中的1、4、5、6號樣品εtNd值為9.72~9.74,平均值為9.725,其值均小于(120±8.3)Ma時(shí)的εtNd值為9.8,表明巖石來源于較富集的幔源區(qū)域或殼幔結(jié)合部。依據(jù)陸松年推薦的Sm-Nd同位素參數(shù)的計(jì)算方法,由1、4、5、6號樣品得出Nd同位素初始比值εtNd均為0.512 982,模式年齡TMD基本相等,為120~120.1Ma。Sm-Nd等時(shí)線年齡為(120±8.3)Ma(圖6),與TDM模式年齡接近。表明本次基性巖漿活動(dòng)的時(shí)間大致為120 Ma左右,為早白堊世。年齡樣中的2、3號樣品構(gòu)成的模式年齡與TDM 120~120.1 Ma相差甚遠(yuǎn),εtNd值分別為8.38、8.77,小于(120±8.3) Ma時(shí)的εtNd值9.725,形成的模式年齡TDM 573 Ma、746 Ma則代表了輝綠玢巖脈上侵時(shí)捕獲有震旦紀(jì)物質(zhì)的信息。
表2 早白堊世輝綠玢巖(脈)Sm-Nd等時(shí)線豐度值及參數(shù)值特征表Tab.2 The Sm-Nd Isochron abundance values and parameters diagnostic of the early Cretaceous diabase
注: ※括號內(nèi)的數(shù)字2δ為實(shí)驗(yàn)誤差,例如<4>表示為±0.000 004。
2056-1等時(shí)線年齡;2056-1-2形成的模式年齡T(D.M)是573 Ma;2056-1-3形成的模式年齡T(D.M)是746 Ma圖6 早白堊世輝綠玢巖(脈)Sm-Nd等時(shí)線年齡圖Fig.6 Early Cretaceous diabase Sm-Nd Isochron chart
用于U-Pb年齡測定的巖石為相對新鮮的輝綠巖(樣品編號:ⅡP31JD8-2),鋯石分選由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成。經(jīng)碎樣,在雙目顯微鏡下挑選具有代表性的鋯石顆粒,由國土資源部天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)室完成樣品制靶、陰極發(fā)光(CL)圖像的采集和U-Pb年齡的測定。檢測依據(jù)DZ/T0184.3-1997。主要測試儀器設(shè)備LA-MC-ICP-MS。測試方法與數(shù)據(jù)處理參見李懷坤等(2009)。該樣品鋯石含量較少,符合精度要求的12個(gè)測點(diǎn)數(shù)據(jù)較為分散(表3),但也有一定規(guī)律(圖7)。1號鋯石測點(diǎn)具巖漿震蕩環(huán)帶,206Pb/238U年齡為1 037 Ma,可能為晉寧期巖漿巖的捕虜晶;3、5、6號鋯石也具巖漿鋯石的特點(diǎn),206Pb/238U年齡在230~243 Ma,這個(gè)年齡范圍與祁漫塔格地區(qū)印支期巖漿活動(dòng)十分接近(豐成友等,2012);4號、7-11號鋯石具晶核或生長邊,反映了鋯石的多次生長,因鋯石較小,激光斑點(diǎn)覆蓋了邊緣與核部不同階段生長的鋯石,為混合年齡,無法解釋地質(zhì)意義;2號、7號鋯石晶體相對完整,且均為長柱狀晶形,巖漿震蕩環(huán)帶清晰,年齡均為102 Ma。因此,這個(gè)年齡最有可能代表輝綠巖的結(jié)晶年齡,這一年齡與Sm-Nd等時(shí)線年齡(120 Ma)也較為接近。所以筆者所討論的輝綠巖墻群形成于白堊紀(jì)的依據(jù)應(yīng)當(dāng)是充足的。
圖7 鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.7 CL images of zircons grains
表3 輝綠巖(ⅡP31JD8-2)LA-ICP-MS鋯石U-Th-Pb同位素分析數(shù)據(jù)表Tab.3 U-Th-Pb composition of zircons from diabase ⅡP31JD8-2 as measured by LA-ICP-MS
(1)東昆侖祁漫塔格地區(qū)在白堊紀(jì)是否有過構(gòu)造熱事件一直是個(gè)未知數(shù)。本次在該區(qū)發(fā)現(xiàn)的輝綠玢巖中取得的120 Ma的Sm-Nd等時(shí)線年齡值與102 Ma的鋯石U-Pb年齡值證明了東昆侖祁漫塔格地區(qū)存在白堊紀(jì)的巖漿活動(dòng)。其為本區(qū)中生代晚期地質(zhì)演化提供了一個(gè)重要的地質(zhì)信息,即在早白堊世時(shí)該造山帶發(fā)生過構(gòu)造巖漿事件,巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)特征表明其形成于板內(nèi)伸展環(huán)境。
(2)中特提斯洋在白堊紀(jì)早期關(guān)閉,來自岡瓦納大陸的岡底斯微陸塊沿班公湖—怒江一線俯沖到北部高原的下面,北部受塔里木、阿拉善地塊的阻擋,東部受南中國板塊的阻擋,高原北部此時(shí)開始隆升(張克信等,2007),這已為多數(shù)人所接受。在此大地構(gòu)造背景下高原北部的祁漫塔格所發(fā)現(xiàn)的輝綠巖墻、西側(cè)的阿爾金斷裂帶以及在阿爾金斷裂和祁連山北緣逆沖斷裂交匯處所形成的100~120 Ma左右的粗玄質(zhì)火山熔巖(李海兵等,2004)、秦祁昆結(jié)合部的多福屯斷陷盆地中的早白堊世火山巖組合受新生的斷裂構(gòu)造控制,其長軸展布方向均近北東—南西向展布(局部為南北向)。它所顯示的構(gòu)造意義可以說與中特提斯洋在白堊紀(jì)早期關(guān)閉后對高原北部的影響是有區(qū)別的。筆者認(rèn)為青藏高原北部地區(qū)早白堊世北東向新生構(gòu)造的出現(xiàn)是該區(qū)板塊構(gòu)造演化同中國東部一樣是一個(gè)重要變換期(吳根耀,2006)。青藏高原北部白堊紀(jì)以來的演化中,構(gòu)造的新生性扮演著重要的角色。作為碰撞后應(yīng)力調(diào)整的重要方式,尤其是青藏高原隆升后地殼迅速達(dá)到均衡的一種手段,它們并未遲至新生代才發(fā)生,而可以說與中國東部一起在白堊紀(jì)構(gòu)造演化已從南、北分異轉(zhuǎn)變?yōu)闁|、西分異。其根本原因是亞洲大陸的雛形出現(xiàn)(吳根耀,2006),早白堊世受中國及鄰區(qū)新生構(gòu)造系統(tǒng)的影響,青藏高原近北東走向的阿爾金深大斷裂以及青海東部近南北向展布的多福屯大斷裂再度活化,從而引起北東向和近南北向展布的輝綠巖墻和板內(nèi)火山巖的噴發(fā)。
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