，，，，

(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州 730000)

華北板塊西南緣龍首山地區(qū)經(jīng)歷了元古宙龍首山邊緣沉降帶形成和發(fā)展、古生代邊緣沉降帶活化隆起和陸緣帶局部坳陷、中新生代斷塊活動等主要構(gòu)造期(張新虎等，1992；李文淵，2015；安國堡等，2016)。分布有自古元古代以來多期次侵入巖體，位于金昌西北部207鈾礦區(qū)石英閃長巖-斜長花崗巖體侵位于龍首山群，形成于(2147±74)Ma，是陸塊碰撞的結(jié)果(馬章海等，1986)。中新元古代隨著板塊裂解，龍首山地區(qū)在邊緣沉降過程中伴隨著局部褶皺隆起，引起較為強烈的巖漿活動，以金川銅鎳礦賦存的超基性巖體為代表(李獻華等，2004；李文淵等，2012)。加里東期花崗巖是龍首山花崗巖類的主體(趙亞云等，2015)，出露面積588.35km2。自20世紀末至今，對河西堡中酸性侵入體的研究不斷深入，方同輝等(1997)對花崗巖體中閃長質(zhì)包體進行了研究；魏俏巧等(1997)對河西堡花崗巖雜巖體中的孟家大灣巖體進行了年代學研究，探討了花崗巖成因及大地構(gòu)造意義。

河西堡中酸性雜巖體中各巖體的巖石學、地球化學系統(tǒng)研究欠深入，巖體之間的時空演化序列及時代有待進一步確定。筆者選擇河西堡中酸性雜巖體作為研究對象，通過開展巖石學、礦物學和地球化學的研究，分析巖石特征及成因，并結(jié)合年代學研究，總結(jié)研究區(qū)時空演化規(guī)律，探討龍首山陸緣帶和祁連造山帶之走廊過渡帶結(jié)合部位的大地構(gòu)造環(huán)境演化。

1 地質(zhì)特征

研究區(qū)位于龍首山陸緣帶和祁連造山帶之走廊過渡帶，地層分屬華北地層區(qū)阿拉善分區(qū)龍首山小區(qū)和祁連地層區(qū)河西走廊-六盤山分區(qū)武威-中寧小區(qū)(湯中立等，1993；朱士興等，1994；張本旗等，2005)。地層有上太古宇龍首山群白家嘴子巖組和東大山巖組、下元古界塔馬子溝巖組、長城系牛圈溝組、震旦系燒火筒群、寒武系韓母山群(李文淵，1991；校培喜等，2011)、泥盆系臭牛泉組、石炭統(tǒng)太原組、二疊系山西組和下石盒子組、侏羅系泉腦組和青土井組、白堊系紅潮泉組及新近系、第四系。

巖漿巖在區(qū)內(nèi)出露有超基性、基性、中酸性巖，主要分布于寧遠堡—河西堡—青山堡北一帶，其次零星出露于白家嘴子、哈哈泉、白爾泉溝、金川峽、墳門山一帶。超基性塔馬子溝超基性巖和白家嘴子超基性雜巖體等；白家嘴子超基性雜巖體(Rb-Sr年齡1509Ma)(湯中立等，1993)，代表了地幔上涌和地殼裂解前階段的產(chǎn)物。中酸性侵入巖主要有河西堡花崗巖質(zhì)深成巖體、哈哈泉鉀長花崗巖等，空間上主要分布于南部祁連造山帶之走廊過渡帶和北部龍首山造山帶(左國朝等，1987)，均侵入于祁連造山帶走廊過渡帶和龍首山造山帶之間的同心-固原大斷裂(圖1)。中酸性侵入巖巖石由石英閃長巖、英云閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖組成，自祁連造山帶之走廊過渡帶到龍首山造山帶依次分布石英閃長巖、英云閃長巖、花崗閃長巖和二長花崗巖(張本旗等，2005)；巖石結(jié)構(gòu)由細粒、中粒到中粗粒似斑狀結(jié)構(gòu)為變化特征，形成明顯的巖石、結(jié)構(gòu)的序列演化特征；巖體Rb-Sr同位素年齡為592～403Ma，形成時代為加里東期(邢鳳鳴等，1987)。

龍首山地區(qū)構(gòu)造總體呈北西—南東向展布，褶皺、斷裂及變形構(gòu)造極為發(fā)育，自南向北展布有一系列同斜褶皺，褶皺總體為一軸線呈北西、軸面向南西傾斜的倒轉(zhuǎn)復(fù)式向斜，南北界分別由南緣和北緣斷裂相向傾斜組成。由于后期斷裂構(gòu)造的破壞及兩翼次級褶皺的疊加，使其形態(tài)很不完整(張新虎等，1992)。區(qū)內(nèi)斷裂有北西西向、北東向及東西向和近南北向，其中，以北西西向斷裂為主。由于受古板塊碰撞(指華北古板塊與柴達木-祁連古板塊)的影響及青藏高原整體抬升產(chǎn)生側(cè)壓力的作用，龍首山地區(qū)早期的張性構(gòu)造形跡被改造變形為與原來斷面相反的高角度逆沖斷層，這是古裂谷與現(xiàn)代裂谷的一個區(qū)別特征。沿龍首山南緣發(fā)育有一條構(gòu)造巖帶，由斷續(xù)分布的碎裂巖、糜棱巖組成，出露較好的有河西堡北及民勤重興堡等。該構(gòu)造帶是龍首山陸緣帶和祁連造山帶之走廊過渡帶早古生代被動陸緣帶的分界，到中新生代演變?yōu)楹游髯呃瘸两蹬璧氐倪吔鐢嗔?左國朝等，1987；馮益民等，1992；許志琴等，1994)。

1.第四系；2.新近系；3.白堊系；4.二疊系；5.石炭系；6.寒武系；7.震旦系燒火筒群；8.前震旦系龍首山群；9.中粗粒似斑狀二長花崗巖；10.中粗粒似斑狀花崗閃長巖；11.中?；◢忛W長巖；12.石英閃長巖；13.花崗巖；14.地質(zhì)界線；15.斷層圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological map of Hexipu area

2 礦物學特征

河西堡中酸性侵入巖巖石礦物成分主要為石英、斜長石、鉀長石、黑云母和角閃石；自石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖，石英、鉀長石含量逐漸增加，黑云母和角閃石明顯減少，巖石中的斑晶增加并增大。鉀長石在各單元中主要為斑晶，包括微斜長石、正長石和條紋長石；斜長石一般呈自形、半自形板條狀，具韻律環(huán)帶和早期斜長石核心，包嵌磷灰石、鋯石、磁鐵礦、黑云母和角閃石，鉀質(zhì)交代普遍，斜長石環(huán)帶結(jié)構(gòu)普遍，有10個以上的環(huán)帶韻律，斜長石牌號從石英閃長巖、英云閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖更、中長石過渡為更長石；黑云母呈鱗片狀，常見磁鐵礦、鋯石、褐簾石等嵌晶，屬鎂質(zhì)黑云母區(qū)；角閃石呈半自形柱、粒狀，具單間雙晶，含磁鐵礦、磷灰石、鋯石等微晶，屬鎂質(zhì)角閃石(圖2)。

a.二長花崗巖侵入花崗閃長巖；b.中粗粒似斑狀花崗閃長巖中的中細?；◢忛W長巖包體圖2 河西堡花崗巖巖石學特征圖Fig.2 Petrologic feature of Hexipu granites

3 巖石化學、巖石地球化學特征

由宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所中南實驗檢測中心對采集的樣品進行了常量元素、微量元素、稀土元素的分析測試。

3.1 巖石化學特征

巖體中各類巖石的常量元素分析結(jié)果見表1。其中SiO2為65.49%～75.54%，在QAP圖(圖3)上投影在石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖區(qū)域內(nèi)，并形成由英云閃長巖-二長花崗巖的連續(xù)演化趨勢。

表1 河西堡巖體主量元素分析結(jié)果表(10-2)Tab.1 Geochemical composition of major elements of Hexipu granites(10-2)

注：測試單位：宜昌地質(zhì)研究所。

各巖石堿度率為2.10～3.47，平均為2.63，在A.R-SiO2圖解(圖4)中，自石英閃長巖—花崗閃長巖—二長花崗巖由鈣堿性過渡為堿性區(qū)。里特曼指數(shù)(δ)為1.57～3.76，屬鈣堿性巖石系列。含鋁指數(shù)(ANKC)為0.91～1.06，大多為0.9～1.1，屬低鋁型，僅二長花崗巖少數(shù)屬飽鋁型。氧化系數(shù)(OX0/OX1)為0.87～1.5，自早到晚氧化程度減弱。

3.2 巖石地球化學特征

巖體中各類巖石的微量、稀土元素分析結(jié)果見表2、表3。通過地質(zhì)填圖劃分4個侵入巖單元：中細粒石英閃長巖(金川峽單元)、中?；◢忛W長巖(西紅嶺單元)、中粗粒似斑狀花崗閃長巖(東山單元)和二長花崗巖(北山單元)，各單元的稀土元素平均參數(shù)見表4。

3a.正長花崗巖；3b.二長花崗巖；4.花崗閃長巖；5.英云閃長巖；9*.石英二長閃長巖；10*.石英閃長巖圖3 QAP分類圖解Fig.3 QAP classification diagrams for Hexipu granites

圖4 A.R-SiO2圖解Fig.4 A.R-SiO2 diagrams for Hexipu granites

表2 河西堡巖體微量元素分析結(jié)果表(10-6)Tab.2 Geochemical composition of trace elements of Hexipu granites(10-6)

注：測試單位：宜昌地質(zhì)研究所。

表3 河西堡巖體稀土元素分析結(jié)果表(10-6)Tab.3 Geochemical composition of race earth elements of Hexipu granites(10-6)

注：測試單位：宜昌地質(zhì)研究所。

表4 稀土元素平均參數(shù)表(10-6)Tab.4 Average parameter of rare earth elements(10-6)

稀土元素總量ΣREE變化范圍在70.41×10-6～386.34×10-6，平均為221.39×10-6，集中于130×10-6～360×10-6，從石英閃長巖到花崗閃長巖∑REE逐漸增加，而至二長花崗巖則呈下降趨勢。稀土分配曲線均為右傾斜的平滑狀曲線，在重稀土部分稍有曲折。石英閃長巖到花崗閃長巖ΣREE、ΣLREE/ΣHREE、La/Yb升高，分配曲線由緩變陡。二長花崗巖負Eu異常較為明顯，∑REE顯著增加(圖5a)。

在微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖上(圖5b)，巖石均富集Rb、K等大離子親石元素，貧Nb、Ta、P、Y和Ti等高場強元素，與活動陸緣島弧區(qū)巖漿產(chǎn)物地球化學特征一致(PEARCE et al.，1984)。元素含量上從石英閃長巖—花崗閃長巖—二長花崗巖Zr、Nb、Sr、U趨向富集，Ta、Rb、Cr、Hf、Sc等變化不大，Rb/Sr、Nb/Ta值明顯增高。

圖5 (a)河西堡中酸性侵入巖稀土配分曲線和(b)微量元素蛛網(wǎng)圖(標準化值見SUN et al., 1984)Fig.5 (a)Chondrite-normalized REE distribution patterns and (b)primitive mantle-normalized trace element spidergrams of the Hexipu granites(Standardized values after SUN et al.,1984)

3.3 鍶同位素地球化學特征

研究區(qū)花崗巖Sr同位素(87Sr /86Sr)的變化范圍為0.706 0～0.707 8，石英閃長巖87Sr /86Sr最低，二長花崗巖87Sr /86Sr而明顯較高，在鍶同位素演化圖上，由玄武巖頂部漸變?yōu)檫^渡區(qū)，利用(邢風鳴，1987)估算殼幔物質(zhì)混合比例的簡單公式。

u=100×(Ic-Ii)/(Ic-Im)

其中：u——殼?；煸粗嗅Ｔ次镔|(zhì)的比例；Ic=0.702 9-0.000 0024 7×t(Ma)；Ii——實測同位素初始比值；Im=0.704-0.000 001 1×t(Ma)。

計算出u值為36.36%漸變?yōu)?2.235%、28.26%、8.7%，反映了幔源物質(zhì)的逐漸減少。

4 成因分析

反映巖體成因特征見表5，石英閃長巖和中?；◢弾r為I型，似斑狀花崗閃長巖為I-S過渡型，似斑狀二長花崗巖為S型。

表5 河西堡花崗巖成因類型特征表Tab.5 The characteristics of genetic types for Hexipu granites

鋯石在花崗巖中可作為巖漿來源提供巖漿起源的線索(PUPIN, 1980)，通過對239粒晶形完整的鋯石統(tǒng)計表明，主要單形有{001}、{101}、{110}、{211}等，鋯石的分布集中在類型圖的中下部(54.4%)和上部(36.0%)(圖6)，根據(jù)錐面指數(shù)和柱面指數(shù)，對各巖石求值在鋯石演化圖上石英閃長巖屬4C區(qū)，為地殼+地幔成因，花崗閃長巖屬4A區(qū)，靠近3區(qū)，說明以地殼為主加有地幔成分，二長花崗巖位于3區(qū)(圖7)，以地殼成因為主。

圖6 河西堡花崗巖鋯石群型分布圖(據(jù)PUPIN, 1980)Fig.6 Zircon group distribution type of Hexipi granites(After PUPIN, 1980)

1、2、3.地殼或主要為地殼成因；4a、4b、4c、5.地殼+地幔成因；6.地幔或主要為地幔成因；ch.紫蘇花崗巖區(qū)圖7 鋯石群在鋯石演化趨勢圖上投影圖(據(jù)PUPIN, 1980)Fig.7 Projections of zircon groups in zircon evolution trend of map(After PUPIN, 1980)

在Sm-Nd圖解(圖8)上，各單元樣品構(gòu)成一條線性較好的直線，表明各巖石巖漿演化基本一致，但北山單元樣品偏離這條曲線，反映了演化的獨特性。

圖8 河西堡花崗巖Sm-Nd圖解Fig.8 Sm-Nd diagram of Hexipi granites

在(Gd/Yb)N-(La/Yb)N相關(guān)圖解(圖9)上，金川峽單元、西紅嶺單元構(gòu)成一條線性較好的直線，反映了中基性熔漿與酸性熔體混合的產(chǎn)物，中基性熔漿聚集于上地幔與下地殼之間，多次向上貫入誘發(fā)酸性熔體與之混合，東山單元構(gòu)成一條線性尚好的直線，亦反映了基底變質(zhì)巖中碎屑組分的同化混染。北山單元已構(gòu)不成直線，說明可能為基底酸性巖或變質(zhì)巖組分再次重熔形成。在SiO2-Mg#圖上(圖10)，樣品基本落在增厚下地殼熔融區(qū)域，但分布區(qū)域存在較大差異，部分北山單元樣品落在范圍下方，表明4個單元的侵入巖不僅存在時代差異、源巖成分不同，而且形成的源區(qū)壓力條件存在差異。

圖9 河西堡花崗巖(Gd/Yb)N-(La/Yb)N圖解Fig.9 (Gd/Yb)N-(La/Yb)N diagram of Hexipi granites

圖10 河西堡花崗巖源區(qū)SiO2-Mg#判別圖Fig.10 SiO2 vs. Mg# diagrams for Hexipu granite

5 構(gòu)造環(huán)境

河西堡中酸性侵入巖在微量元素Rb-Hf-Ta三角圖解(圖11)和Ta-Yb、Nb-Y、Rb-(Yb+Ta)和Rb-(Y+Nb)判別圖解(圖12)中，顯示出較為一致的落點，金川峽單元和西紅嶺單元均落入火山島弧花崗巖區(qū)，東山單元落入火山島弧花崗巖區(qū)，北山單元落入火山島弧區(qū)和同構(gòu)造碰撞花崗巖區(qū)。在R1-R2圖解(圖13)中，金川峽單元和西紅嶺單元落入消減的活動板塊邊緣或板塊碰撞前的消減地區(qū)，東山單元落入造山晚期花崗巖，北山單元落入地殼熔融的花崗巖-同碰撞花崗巖區(qū)。表明在591～402 Ma，華北板塊西南緣發(fā)生了強烈的區(qū)域性構(gòu)造巖漿過程；新元古代中晚期，華北板塊、塔里木板塊和柴達木板塊的碰撞和拼合作用不太強烈，使得祁連地區(qū)出現(xiàn)明顯的裂陷，伴隨裂陷沉降的加劇，在震旦紀末伴隨著大規(guī)模的中基性、酸性火山活動發(fā)生；此時華北板塊西南緣龍首山隆起帶南側(cè)的走廊過渡帶正處于北祁連海底火山-巖漿島弧的弧后拉張階段，金川峽單元和西紅嶺單元的中酸性巖為這一階段巖漿活動的產(chǎn)物，表現(xiàn)出火山島弧花崗巖特征。早古生代，北祁連洋持續(xù)消減使得阿拉善地塊邊緣發(fā)生碰撞造山運動(夏林圻等，2003)，北大山—龍首山一帶花崗巖形成于阿拉善地塊碰撞運動引起的構(gòu)造熱事件(周立發(fā)，1992)，東山單元花崗巖可能是不規(guī)則碰撞過程中具火山弧特征的基性火山巖部分熔融形成。北山單元花崗巖是強烈的碰撞造山作用導(dǎo)致基底變質(zhì)巖系發(fā)生重熔形成，反映了早古生代晚期碰撞造山作用仍在持續(xù)，且局部區(qū)域較為強烈。

WP.板內(nèi)；COLG.碰撞造山；VA.火山弧圖11 Rb-Hf-Ta三角圖解(據(jù)HARRIS et al., 1986)Fig.11 Rb-Hf-Ta triangular diagram(After HARRIS et al., 1986)

ORG.洋脊花崗巖；WPG.板內(nèi)花崗巖；VAG.火山弧花崗巖；syn-COLG.同碰撞花崗巖圖12 花崗巖形成的大地構(gòu)造環(huán)境判別圖解(據(jù)PEARCE et al., 1984)Fig.12 Discrimination diagrams of tectonic setting(After PEARCE et al., 1984)

1.地幔斜長花崗巖(拉斑玄武質(zhì))-幔源花崗巖(T型花崗巖)；2.鈣堿性更長花崗巖(消減的活動板塊邊緣)-板塊碰撞前消減地區(qū)(Ⅰ型)；3.高鉀鈣堿性花崗巖(加里東型深熔花崗巖)-板塊碰撞后期(Ⅰ型加里東)；4.二長巖(造山晚期花崗巖-晚造山期花崗巖)；5.T.堿性、強堿性花崗巖；6.地殼熔融的花崗巖(同造山花崗巖)-同碰撞花崗巖(S型)圖13 R1-R2圖(據(jù)BATCHELOR et al, 1985)Fig.13 R1 vs. R2 diagrams(After BATCHELOR et al, 1985)

6 結(jié)論

(1)寧遠堡—河西堡—青山堡一帶中酸性侵入巖形成于龍首山陸緣帶和祁連造山帶之走廊過渡帶，巖石由石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖組成，具中細粒、中粒、中粗粒似斑狀結(jié)構(gòu)，石英閃長巖和中?；◢弾r靠近祁連造山帶之走廊過渡帶一側(cè)；似斑狀花崗閃長巖和二長花崗巖靠近龍首山陸緣帶。

(2)河西堡巖體中石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖具連續(xù)的演化趨勢，各巖石巖漿演化基本一致，自石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖巖石由鈣堿性到堿性具稀土總量逐漸增高、δEu變大的趨勢，反映了在巖漿演化中巖漿侵入深度的變淺和地殼物質(zhì)的增加。

(3)巖體中石英閃長巖和中粒花崗巖為I型花崗巖，源巖為上地幔頂部或下地殼底部中基性火山巖；似斑狀花崗閃長巖為I-S過渡型花崗巖，源巖為下地殼—上地殼中基性火山巖和少量碎屑巖；似斑狀二長花崗巖為S型花崗巖，源巖為上地殼基底變質(zhì)巖系中低共熔組分。

(4)河西堡一帶中酸性侵入巖體侵入于前震旦—寒武紀地層中，形成于加里東期。石英閃長巖、中?；◢弾r構(gòu)造環(huán)境為火山島弧區(qū)，可能是在北祁連向華北板塊俯沖形成溝弧體系，在火山弧環(huán)境下形成。似斑狀花崗巖為加里東中期擠壓作用下導(dǎo)致碰撞造山深部重熔巖漿侵位形成的造山晚期花崗巖。二長花崗巖是龍首山在加里東晚期終止碰撞造山作用時由基底變質(zhì)酸性組分等低共熔組分發(fā)生部分熔融的結(jié)果，為地殼熔融的碰撞型花崗巖。

以上研究成果為華北板塊西南緣阿拉善地塊與祁連造山帶地質(zhì)走廊的形成和演化研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

致謝：感謝審稿專家提出的寶貴意見和編輯部李輝老師的付出，特別感謝甘肅省地礦局野外工作項目組所有成員的辛勤工作。

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