魏小林，甘承萍，倉(cāng)索南尖措，康 波

(1. 吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130061; 2. 青海省地質(zhì)調(diào)查局，青海 西寧 810001; 3. 青海省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810021； 4. 青海省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810001)

0 前 言

東昆侖造山帶位于青藏高原東北部的昆侖造山帶東段，屬于劃分中國(guó)大陸南北兩大構(gòu)造域的中央造山系的一部分，其地質(zhì)構(gòu)造位置與成巖成礦作用突出顯著[1-2]。馬尼特地區(qū)位于東昆侖阿尼瑪卿造山帶，該帶處于東昆侖造山帶、西秦嶺造山帶和巴顏喀拉造山帶匯聚交接地區(qū)，是青藏高原東北邊緣及北部與中央造山系復(fù)合交接的部位，也是原特提斯東段北緣分支洋盆和古特提斯洋構(gòu)造體系域復(fù)合交織的重要構(gòu)造部位，是研究中國(guó)大陸構(gòu)造及其動(dòng)力學(xué)的關(guān)鍵地區(qū)，因此對(duì)該帶的構(gòu)造演化研究較多，并認(rèn)為本區(qū)存在早古生代和晚古生代兩期洋—陸相互轉(zhuǎn)化的構(gòu)造演化過程[3]。但對(duì)于本區(qū)早古生代的構(gòu)造演化研究較為薄弱，李王曄等[4]通過對(duì)德爾尼閃長(zhǎng)巖(493 Ma)的研究認(rèn)為，其形成于洋殼消減的時(shí)代；趙菲菲等[5]通過對(duì)馬尼特地區(qū)的片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖體(495.6 Ma)研究表明，該巖體代表了加里東早期原特提斯洋殼俯沖的活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境；通過對(duì)本區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖的研究，獲得463.9 Ma的侵入年齡，并認(rèn)為其代表了原特提斯洋擴(kuò)張演化在東昆侖地區(qū)的響應(yīng)。本文選擇馬尼特地區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖進(jìn)行了巖相學(xué)、地球化學(xué)、LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)和同位素研究，并探討其巖石成因、物質(zhì)來源及與碰撞造山事件之間的關(guān)系，可為原特提斯洋早期俯沖構(gòu)造演化提供新的證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖體特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

東昆侖造山帶位于柴達(dá)木盆地南緣，前人根據(jù)東昆侖不同的構(gòu)造演化曾提出多種不同的構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨竅6-7]。馬尼特地區(qū)位于東昆南構(gòu)造帶與巴顏喀拉造山帶結(jié)合部位(圖1)，處于阿尼瑪卿蛇綠混雜巖帶內(nèi)。

馬尼特地區(qū)出露的地層較為單一，主要為中元古代苦海巖群、二疊紀(jì)馬爾爭(zhēng)組和第四紀(jì)沉積地層。其中二疊紀(jì)馬爾爭(zhēng)組是本區(qū)主體地層，呈NWW-SEE向展布，在平面上形成菱形網(wǎng)絡(luò)狀，或平行疊瓦狀結(jié)構(gòu)，界面多為斷層或強(qiáng)構(gòu)造形變帶，主要巖石類型為砂巖、雜砂巖、巖屑砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖等碎屑巖沉積組合。本區(qū)地處位于東昆南構(gòu)造帶與巴顏喀拉造山帶交接部位，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，不同規(guī)模的斷裂構(gòu)造及褶皺構(gòu)造均很發(fā)育，多呈北西—南東向延伸。區(qū)內(nèi)巖漿巖活動(dòng)強(qiáng)烈，加里東期侵入巖分布面積較大，巖性以花崗閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖為主，印支期侵入巖主要分布在北部，以石英閃長(zhǎng)巖為主。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

1.2 巖石學(xué)特征

馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體出露于研究區(qū)中部，呈北西—北西西向展布，巖體中局部發(fā)育較明顯的片麻理、糜棱面理(圖2a)，面理方向與區(qū)域構(gòu)造方向一致，可見暗色微粒包體(圖2b)，一般呈橢圓狀，拖尾現(xiàn)象不甚明顯，大小在4～18 cm之間不等。根據(jù)巖性組合特征及變形變質(zhì)情況，將該巖體劃分為一個(gè)填圖單元，其巖性組合為中細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖(具變余斑狀結(jié)構(gòu)，圖2c)和中細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖，其中花崗閃長(zhǎng)巖出露面積占90%以上。巖石呈灰色、灰白色、灰綠色、淺灰黑色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，局部中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石的主要組成礦物為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母及少量角閃石。副礦物以榍石等為主。其中，石英含量在20%～30%，呈他形粒狀，粒徑在0.3～5 mm，雜亂分布，少數(shù)有破碎，且具波狀消光。鉀長(zhǎng)石含量在5%～10%之間，成分為微斜長(zhǎng)石，呈他形粒狀，粒徑在0.2～1 mm，未發(fā)生次變，部分可見清晰格子狀雙晶，雜亂分布于斜長(zhǎng)石之間。斜長(zhǎng)石含量在45%以上，成分為An≈10%～20%的更長(zhǎng)石，呈他形粒狀，粒徑0.5～3 mm，部分發(fā)生了絹云母化，雜亂分布。黑云母含量在5%～10%，大都已發(fā)生綠泥石化，呈細(xì)片狀，在應(yīng)力作用下，多被扭曲，破碎。分布于長(zhǎng)石石英之間。角閃石含量在5%以下，呈他形粒狀，粒徑在0.5～2 mm，呈綠色，散布于部分長(zhǎng)石之間。黑云母及角閃石多已次變?yōu)榫G泥石。巖石變質(zhì)變形作用較強(qiáng)，以片麻巖化、碎裂巖化(圖2d)為主。

(a) 糜棱巖化花崗閃長(zhǎng)巖；(b) 暗色微粒包體；(c) 閃長(zhǎng)玢巖的斑狀結(jié)構(gòu)；(d) 碎斑+碎基

2 分析方法

2.1 化學(xué)全分析

本文選擇新鮮無蝕變花崗閃長(zhǎng)巖體樣品7件，在國(guó)土資源部華北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)測(cè)試室進(jìn)行樣品的主量、微量和稀土元素分析。除H2O用重量法和FeO用容量滴定法測(cè)定外, 其余主量元素都用 X 螢光光譜儀測(cè)定, 分析精度(相對(duì)誤差)優(yōu)于1%。微量元素和稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(TJA-PQ-ExCell ICP-MS)測(cè)定, 分析誤差小于5%。

2.2 鋯石LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年

用于鋯石測(cè)年研究的樣品采集2件(圖1)，采樣點(diǎn)地理坐標(biāo)分別為97(°)39(′)48(″)N，35(°)27(′)46(″)E和97(°)38(′)54(″)N，35(°)27(′)51(″)E，樣品巖性為灰色、灰白色中細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖。在分選鋯石之前，首先用水將樣品清洗并晾干，然后粉碎至0.18 mm(80目)，經(jīng)過分選、細(xì)淘之后，在實(shí)體顯微鏡下手工挑選出鋯石，將不同特征的鋯石粘在雙目膠上，并用無色透明的環(huán)氧樹脂固定。鋯石分選工作在河北省廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司完成。

鋯石U-Pb年齡在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)測(cè)試室進(jìn)行,通過同位素實(shí)驗(yàn)室激光燒蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICPMS)來測(cè)定[9]。本次測(cè)試采用的激光剝蝕束斑直徑為35 μm，激光剝蝕樣品的深度為20～40 μm。 采用TEMORA和GJ-1作為外部鋯石年齡標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行U、Pb同位素分餾校正，單個(gè)分析點(diǎn)的同位素比值和同位素年齡的誤差為1σ，年齡值選206Pb/238U年齡，加權(quán)平均年齡誤差為95%置信度。原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理、年齡計(jì)算和繪圖使用ICPMSDataCal程序和ISOPLOT程序。

3 分析結(jié)果

3.1 地球化學(xué)

3.1.1 主量元素

馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體SiO2含量為60.98%～73.20%(平均為65.83%)，TiO2含量為0.14%～0.58%(平均0.35%)，Al2O3含量為13.84%～16.57%(平均14.83%)，MgO含量為0.38%～2.98%(平均1.79%)，Alk含量為4.64%～8.18%，其中Na2O和K2O含量分別為3.31%～4.69%(平均4.02%)和1.29%～3.74%(平均2.48%)，Na2O/K2O介于1.06～3.37之間(平均1.87)，鋁飽和指數(shù)A/CNK為0.80～1.45(平均1.10)，屬準(zhǔn)鋁質(zhì)—過鋁質(zhì)系列。

在TAS判別圖上(圖3a)，花崗閃長(zhǎng)巖體主要落在閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗巖區(qū)域及其與石英二長(zhǎng)巖的過渡區(qū)域內(nèi)，屬亞堿性系列；在K2O-SiO2圖上(圖3b)，主要落在鈣堿性系列到高鉀鈣堿性系列；在圖3c中，主要落入準(zhǔn)鋁質(zhì)—過鋁質(zhì)區(qū)域；AFM圖解(圖3d)中，巖體主體為鈣堿性系列，具堿富集趨勢(shì)?？傮w上看，馬尼特巖體在主量元素上表現(xiàn)出高硅、富鋁、低Ti、ALK含量較高和鈣堿性-高鉀鈣堿性系列的巖石地球化學(xué)特征。

3.1.2 稀土和微量元素特征

馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體的稀土總量(ΣREE)除個(gè)別樣品外(ΣREE=78.43×10-6)均較高，變化于96.11×10-6～210.63×10-6(平均132.80×10-6)之間。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式圖(圖4a)上，表現(xiàn)為輕稀土強(qiáng)烈富集的右傾型模式。其中，(La/Yb)N比值介于7.88～20.73之間，(La/Sm)N比值介于3.69～5.49之間，(Gd/Yb)N比值介于1.09～2.66之間，說明石英閃長(zhǎng)巖體稀土元素分餾明顯，輕稀土富集且明顯分餾，重稀土虧損且分餾不明顯。除樣品D1570外，巖石均具負(fù)Eu異常(Eu/Eu*=0.58～0.96，平均0.74)，說明斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用在巖石形成過程中起一定作用，未顯示明顯的Ce異常(Ce/Ce*=0.88～1.02，平均0.93)。

馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體的大離子親石元素(LILEs)Rb、Sr、Ba含量分別為50.04×10-6～126.15×10-6、153.75×10-6～469.05×10-6、600.49×10-6～2 595.99×10-6，放射性生熱元素(RHPEs)U、Th含量分別為0.76×10-6～5.45×10-6、13.88×10-6～33.04×10-6，高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSEs)Nb、Ta、Zr、Hf含量分別為7.23×10-6～12.90×10-6、0.28×10-6～1.70×10-6、107.00×10-6～153.99×10-6、3.30×10-6～6.19×10-6。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖(圖4b)上，馬尼特巖體表現(xiàn)出大離子親石元素(LILEs)Rb、Ba、K和放射性生熱元素(RHPEs)U、Th富集，不同程度虧損Nb、Ta、Ti、P等元素的特點(diǎn)。

3.2 鋯石U-Pb年代學(xué)

為了厘定馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體的形成時(shí)代，采用LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年法對(duì)馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體的鋯石進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)年樣品(樣號(hào)D0013-1、D1570-1)采樣點(diǎn)地理坐標(biāo)分別為97(°)39(′)48(″)N，35(°)27(′)46(″)E和97(°)38(′)54(″)N，35(°)27(′)51(″)E，樣品巖性為灰色、灰白色中細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖。

圖3 馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖TAS、SiO2-K2O和A/CNK-A/NK圖,AFM圖

圖4 馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖稀土元素配分模式和微量元素蛛網(wǎng)圖

對(duì)樣品D0013-1、D1570-1的鋯石進(jìn)行了LA-ICP-MS定年分析，剔除極度不諧和點(diǎn)后，D0013-1有效點(diǎn)25個(gè)，D1570-1有效點(diǎn)19個(gè)，在有效的測(cè)試點(diǎn)中，鋯石中Th含量分別介于188.09×10-6～685.84×10-6和186.48×10-6～2 021.45×10-6，U含量分別介于685.41×10-6～1 617.47×10-6和688.45×10-6～4 718.83×10-6，所有Th/U比分別介于0.24～0.42和0.27～0.47之間，也顯示了巖漿成因鋯石的特征。這些測(cè)點(diǎn)均位于巖漿生長(zhǎng)環(huán)帶上，其206Pb/238U表面年齡相接近，分別集中在468～495 Ma和480～519 Ma之間，加權(quán)平均年齡分別為475.2 Ma±6.2 Ma(MSWD=0.18)(圖5)和490.9 Ma±7.8 Ma(MSWD=0.41)(圖6)。因此，將馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體的結(jié)晶時(shí)代定為頂寒武世—早奧陶世。

4 討 論

一般認(rèn)為，島弧環(huán)境下巖漿是俯沖洋殼在一定深度發(fā)生脫水作用釋放出俯沖帶流體,這種變質(zhì)脫水流體與俯沖板片上覆地幔發(fā)生水—巖反應(yīng)，使消減洋殼及地幔楔發(fā)生部分熔融，形成島弧火山巖和占次要地位的花崗巖類侵入巖。在Pearce等的花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解上(圖7a)，馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體均落在火山弧花崗巖(VAG)范圍內(nèi)，馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體在微量元素蛛網(wǎng)圖上顯示為Rb、Ba、Th等大離子親石元素富集，Zr、Hf、Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素相對(duì)虧損，Nb、Y、Ti、P等元素顯著虧損、Ti、P等呈明顯的低谷的配分型式，表現(xiàn)出活動(dòng)陸緣俯沖消減帶中巖漿弧的特征，在巖漿演化過程中可能混入了少量的殼源物質(zhì)。在圖6b中，樣品主要落入板塊碰撞前消減區(qū)花崗巖區(qū)域，相當(dāng)于活動(dòng)板塊邊緣。

圖5 D0013-1樣品LA-ICP-MS鋯石U一Pb年齡諧和圖及表面年齡權(quán)重值圖

圖6 D1570-1樣品LA-ICP-MS鋯石U一Pb年齡諧和圖及表面年齡權(quán)重值圖

東昆侖在加里東期一直處于持續(xù)擠壓造山的構(gòu)造背景[9]，莫宣學(xué)等[1]認(rèn)為東昆侖東部在早寒武世為洋盆形成及擴(kuò)張階段，中寒武世開始進(jìn)入俯沖階段，持續(xù)到晚奧陶世。東昆侖都蘭可可沙石英閃長(zhǎng)巖體的形成年齡為515.2 Ma±4.4 Ma[10]，被認(rèn)為是洋盆俯沖的開始，趙菲菲等[5]通過對(duì)東昆侖造山馬尼特地區(qū)的片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖體年代學(xué)研究，測(cè)得形成年齡495.6 Ma±1.1 Ma代表了洋殼俯沖環(huán)境，李王曄等[4]測(cè)得東昆侖南部的德爾尼島弧閃長(zhǎng)巖年代為493.6 Ma±6 Ma，認(rèn)為其形成于洋殼消減的時(shí)代。上述資料表明，東昆侖地區(qū)在加里東早期存在存在一次重要的俯沖事件，結(jié)合本次研究認(rèn)為，馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖形成的構(gòu)造環(huán)境應(yīng)為加里東早期特提斯洋俯沖的活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境，原特提斯洋俯沖到柴達(dá)木地塊之下造成陸殼加厚，新生的陸殼部分熔融形成馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖。

5 結(jié) 論

1)馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為475.2 Ma±6.2 Ma(MSWD=0.18)和490.9 Ma±7.8 Ma(MSWD=0.41)，表明該巖體形成于晚寒武世—早奧陶世。

2)馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體具有I型花崗巖的特征，高硅、富鋁、低Ti、ALK含量較高和鈣堿性—高鉀鈣堿性系列的巖石地球化學(xué)特征。

圖7 馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體構(gòu)造環(huán)境判別圖解

3)馬尼特花崗閃長(zhǎng)巖體具有活動(dòng)陸緣巖漿弧特征，在微量元素Rb-(Y+Nb)構(gòu)造判別圖落入火山弧花崗巖區(qū)域，在R1-R2構(gòu)造判別圖落入板塊碰撞消減區(qū)花崗巖區(qū)域。綜合巖石組合及地球化學(xué)特征認(rèn)為其形成于早古生代早期與洋殼俯沖有關(guān)的洋盆俯沖起始構(gòu)造環(huán)境。