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1. 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 6100592. 自然資源部構(gòu)造成礦成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 6100593. 甘肅省有色地質(zhì)調(diào)查院，蘭州 7300004. 甘肅蘭州地球物理國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，蘭州 7300001.

北山造山帶地處塔里木-華北、西伯利亞和哈薩克斯坦三大板塊的交匯部位，隸屬中亞造山帶中段南緣。北山造山帶西以新星峽斷裂與東天山構(gòu)造帶相隔，東被巴丹吉林沙漠所覆蓋，南鄰敦煌地塊，北接蒙古增生造山帶(左國(guó)朝和何國(guó)琦，1990；左國(guó)朝等，2003；任云偉等，2018；王鑫玉等，2018)。其經(jīng)歷了多期次、多階段的板塊裂解-俯沖-碰撞-拼合的復(fù)雜地質(zhì)演化過(guò)程，具多旋回復(fù)合造山的特點(diǎn)(聶鳳軍等，2002；龔全勝等，2002)，由此造就了復(fù)雜的構(gòu)造地貌，其構(gòu)造單元?jiǎng)澐帧⒌貧ぱ莼?、洋盆開(kāi)啟、閉合時(shí)限等問(wèn)題備受地質(zhì)界關(guān)注。北山地區(qū)自北向南分布著紅石山-百合山-蓬勃山蛇綠巖帶、明水-石板井-小黃山蛇綠巖帶、紅柳河-牛圈子-洗腸井蛇綠巖帶和輝銅山-帳房山蛇綠巖帶(王國(guó)強(qiáng)等，2014；王國(guó)強(qiáng)，2015)。針對(duì)北山造山帶的歸屬劃分，不同學(xué)者觀點(diǎn)不一(左國(guó)朝和何國(guó)琦，1990；張新虎，1993；劉雪亞和王荃，1995；龔全勝等，2002；何世平等，2002；聶鳳軍，2002；Xiaoetal.，2010；楊建國(guó)等，2012；Songetal., 2013a, b，2015)。

北山中部地區(qū)位于紅柳河-牛圈子蛇綠混雜帶和紅石山蛇綠混雜帶之間，區(qū)內(nèi)出露大量的綠片巖相至角閃巖相的變質(zhì)巖和多期侵入雜巖(丁嘉鑫等，2015；宋東方等，2018)。該區(qū)是北山地區(qū)巖性和構(gòu)造變形最為復(fù)雜的地區(qū)，保存了大量與俯沖-增生碰撞造山相關(guān)的巖石和變形-變質(zhì)記錄。長(zhǎng)期以來(lái)，前人曾將躍進(jìn)山南部地區(qū)變形變質(zhì)強(qiáng)烈的巖體歸為早石炭世花崗巖侵入體，但區(qū)內(nèi)巖石與北側(cè)大面積出露的石炭紀(jì)花崗巖有明顯的差別，這些差別主要體現(xiàn)在巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、變形變質(zhì)程度、與圍巖接觸交代情況等方面，且北側(cè)石炭紀(jì)花崗巖與圍巖的侵入接觸帶具明顯的銅鎢礦化。位于其西南部位的陶勒努圖洪巖體，除受構(gòu)造影響之處具變形變質(zhì)外，基本保持完整；同時(shí)，該區(qū)可能為北側(cè)黑鷹山弧、中段明水-旱山地體、南部公婆泉弧擠壓結(jié)合部位，而從區(qū)域上看，夾于其間的明水-旱山地體在該區(qū)可能經(jīng)擠壓、消減后在地表出露并不明顯。推斷躍進(jìn)山變形變質(zhì)的巖體與南側(cè)陶勒努圖洪巖體可能均為公婆泉弧上發(fā)育的早于石炭紀(jì)的巖體，與北側(cè)具礦化顯示的石炭紀(jì)巖體可能為不同時(shí)代、不同構(gòu)造單元、不同構(gòu)造背景下形成的產(chǎn)物。因此，對(duì)躍進(jìn)山南變形變質(zhì)強(qiáng)烈的巖體及陶勒努圖洪未發(fā)生變形變質(zhì)的巖體在成巖時(shí)代、巖石地球化學(xué)所反映的巖石成因及構(gòu)造背景之間的差異性進(jìn)行研究非常必要。因此，本文分別采集公婆泉弧北緣與明水-旱山地體結(jié)合帶附近陶勒努圖洪未發(fā)生變質(zhì)的巖體與躍進(jìn)山南發(fā)生糜棱化變質(zhì)作用的巖體樣品，對(duì)其進(jìn)行巖石地球化學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)及Lu-Hf同位素分析，探討其巖石成因、源區(qū)及構(gòu)造背景，進(jìn)而分析揭示北山造山帶中部構(gòu)造演化。這對(duì)分析探討北山構(gòu)造帶中部構(gòu)造演化，指導(dǎo)在該區(qū)進(jìn)行礦產(chǎn)資源勘查具有重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 北山造山帶大地構(gòu)造位置(a)及地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)(據(jù)Song et al., 2015; 宋東方等，2018)Fig.1 Simplified geological map showing the tectonic location (a) and major lithologies of the Beishan orogenic belt (b) (modified after Song et al., 2015, 2018)

圖2 陶勒努圖洪巖體地質(zhì)圖及采樣位置Fig.2 Geological map and sampling location of the Taolenutuhong pluton

圖3 躍進(jìn)山南巖體地質(zhì)圖及采樣位置Fig.3 Geological map and sampling location of the Yuejinshannan pluton

圖4 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(圖a-c)、躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(圖d-f)野外露頭及顯微特征(a)陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖野外露頭，巖體中可見(jiàn)基性巖捕擄體，具球狀風(fēng)化現(xiàn)象，巖體節(jié)理發(fā)育；(b)顯微鏡下微斜長(zhǎng)石見(jiàn)格子雙晶發(fā)育、黑云母部分蝕變?yōu)榫G泥石；(c)顯微鏡下微斜長(zhǎng)石見(jiàn)格子雙晶發(fā)育；(d)躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖野外露頭：1-巖石外貌呈現(xiàn)球狀風(fēng)化；2二長(zhǎng)花崗巖體中含基性巖捕擄體；3二長(zhǎng)花崗巖體中含輝長(zhǎng)巖包體；(e)顯微鏡下見(jiàn)由條紋長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石組成的碎斑，碎基圍繞碎斑分布構(gòu)成流動(dòng)構(gòu)造；(f)顯微鏡下見(jiàn)斜長(zhǎng)石碎斑，碎基中的黑云母、長(zhǎng)石和石英圍繞碎斑組成流動(dòng)構(gòu)造. 顯微照片均為正交偏光下：Q-石英;Mc-微斜長(zhǎng)石;Pl-斜長(zhǎng)石;Bi-黑云母;Pth-條紋長(zhǎng)石Fig.4 Field outcrops and microscopic characteristics of Taolenutuhong biotite granodiorite (a-c) and Yuejinshannan mylonitized monzogranite (d-f)The micrographs are under orthogonal polarized light: Q-quartz; Mc-microcline; Pl-plagioclase; Bi-biotite; Pth-perthite

北山造山帶地理位置屬內(nèi)蒙古-甘肅-新疆交界地帶，大地構(gòu)造位置屬中亞造山帶中段南緣(Xiaoetal., 2010; 鄭榮國(guó)等，2016)(圖1a，b)。區(qū)域上主要出露的地層有古元古界敦煌巖群、長(zhǎng)城系古硐井群、薊縣系平頭山組、震旦-寒武系馬鬃山混雜巖、奧陶系中下統(tǒng)羅雅楚山組、奧陶系中上統(tǒng)窯洞努如巖片、志留系中統(tǒng)公婆泉群、石炭系下統(tǒng)白山組、二疊系下統(tǒng)雙堡塘組、下統(tǒng)黃丘泉砂巖段及中生界地層。區(qū)域巖漿活動(dòng)極為頻繁，造山帶演化各階段均有不同規(guī)模、不同類(lèi)型、不同成因的巖漿巖產(chǎn)出，其中早古生代晚期-晚古生代巖漿活動(dòng)最為強(qiáng)烈，發(fā)育有面積巨大的侵入巖體和火山巖，巖性從基性-酸性均有產(chǎn)出，其中以中酸性巖漿巖最為發(fā)育。由于其所處的特殊的大地構(gòu)造位置，地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，構(gòu)造形式復(fù)雜多樣，構(gòu)造置換強(qiáng)烈，區(qū)內(nèi)多處巖石在其后經(jīng)歷的構(gòu)造改造中巖石原貌更加復(fù)雜多變(如北山雜巖)，為一多旋回復(fù)合造山帶(Xiaoetal., 2009; 宋東方等，2018)。其復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造作用，對(duì)區(qū)內(nèi)成礦十分有利，產(chǎn)出的礦種有銅、鎳、金、鐵、鎢、錫、鉬、鉛鋅、銀、稀有、稀土、釩、鈾等，主要礦床類(lèi)型有巖漿型銅鎳礦(如黑山銅鎳礦床)、斑巖型銅礦(如白山堂銅鉛礦床)、花崗巖有關(guān)的鎢礦(如七一山螢石-鎢錫礦床)、沉積噴流型鉛鋅礦(如花牛山鉛鋅銀礦床)等，區(qū)內(nèi)金屬礦床分布廣泛，含礦地層專(zhuān)屬性明顯，容礦巖石類(lèi)型復(fù)雜，成礦方式多樣，成礦時(shí)代集中，礦產(chǎn)的時(shí)空分布規(guī)律性強(qiáng)。

2 地質(zhì)特征與巖相學(xué)特征

本文以北山中部陶勒努圖洪(圖2)和躍進(jìn)山南地區(qū)(圖3)產(chǎn)出的花崗巖為研究對(duì)象。陶勒努圖洪巖體出露面積約160km2，多呈巖基、巖株或巖枝產(chǎn)出，巖石類(lèi)型主要有黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖，其中后兩者巖石多呈巖株或巖枝產(chǎn)于巖體邊部。該巖體以黑云母花崗閃長(zhǎng)巖為主(圖2)，主體呈巖基，位于巖基邊緣部分可呈巖株產(chǎn)出，少量以殘留體形式被晚期侵入巖包裹，巖體侵入于志留系公婆泉群中。黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(圖4a-c)呈灰色-灰白色，球狀風(fēng)化明顯，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物組成有：石英(20%～30%)；斜長(zhǎng)石(40%～50%)，聚片雙晶發(fā)育，少量見(jiàn)環(huán)帶，具弱絹云母化；鉀長(zhǎng)石(10%～15%)，主要為條紋長(zhǎng)石和少量的微斜長(zhǎng)石，微斜長(zhǎng)石見(jiàn)格子雙晶，弱的高嶺土化(泥化)；黑云母(3%～8%)。巖體中見(jiàn)有微晶輝長(zhǎng)巖捕擄體(包體)產(chǎn)出(圖4a2)，多呈紡錘狀產(chǎn)出，長(zhǎng)軸大小3～50cm不等，與寄主巖石界線(xiàn)清晰，在界線(xiàn)兩側(cè)未見(jiàn)冷凝邊和烘烤邊，其成因可判定為與地幔底侵有關(guān)的幔源基性巖漿被花崗質(zhì)巖漿不混溶包裹形成。據(jù)此可以推論，該巖體的形成與幔源巖漿底侵觸發(fā)深部地殼巖石重熔的造山背景關(guān)系密切。

躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(圖3)屬本文新厘定的中志留世花崗巖，出露面積約40km2，呈巖基產(chǎn)出。其南側(cè)被大面積第四系覆蓋；北側(cè)主體與石炭紀(jì)和二疊紀(jì)花崗巖呈斷層接觸關(guān)系，局部可見(jiàn)白山組火山巖與其沉積接觸；東側(cè)與敦煌巖群呈侵入接觸關(guān)系、局部有斷層切割并伴有石炭紀(jì)花崗巖侵入；西側(cè)與梧桐井片麻巖套呈侵入接觸關(guān)系(圖3)；巖石受動(dòng)力變質(zhì)作用而疊加糜棱巖化現(xiàn)象普遍。巖石整體呈淺肉紅色，具糜棱結(jié)構(gòu)、碎斑結(jié)構(gòu)，眼球狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造(圖4d-f)。巖石由碎斑(90%±)和碎基(10%±)組成。碎斑主要由石英(28%±)、斜長(zhǎng)石(38%±)、條紋長(zhǎng)石(21%±)和少量微斜長(zhǎng)石(3%±)等組成，多呈眼球狀、透鏡狀，趨于定向排列。碎基由黑云母、亞顆粒化的石英、長(zhǎng)石、絹云母、綠泥石及鐵質(zhì)等組成，多發(fā)生了動(dòng)態(tài)重結(jié)晶，呈條帶狀圍繞碎斑分布，具有流動(dòng)構(gòu)造。巖石局部見(jiàn)有微晶基性巖捕擄體(圖4d2)或微晶輝長(zhǎng)巖包體(圖4d3)，多呈橢球狀產(chǎn)出，與寄主巖石界線(xiàn)清晰，界線(xiàn)兩側(cè)未見(jiàn)冷凝邊和烘烤邊，其數(shù)量和大小相比陶勒努圖洪巖體中的捕擄體或包體偏少、偏小，從巖相學(xué)角度可判別躍進(jìn)山南二長(zhǎng)花崗巖形成過(guò)程中有幔源基性巖漿參與。

3 樣品采集及測(cè)試方法

本次采樣工作在對(duì)兩巖體詳細(xì)的實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面的基礎(chǔ)上進(jìn)行。在陶勒努圖洪巖體中選擇新鮮黑云母花崗閃長(zhǎng)巖露頭采集ZT001(96°49′25″N、41°50′26″E)樣品用于U-Pb年代學(xué)測(cè)試，同時(shí)按規(guī)范間距分別采集黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZT001-1～5)、正長(zhǎng)花崗巖(ZT002-1～3)和二長(zhǎng)花崗巖(ZT003-1～2)樣品用于主量和微量元素分析。在躍進(jìn)山南選擇新鮮糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖露頭采集Z005(97°12′51″N、42°06′22″E)樣品用于U-Pb年代學(xué)測(cè)試，同時(shí)按規(guī)范間距分別采集Z005-1～3共3個(gè)樣品用于主量和微量元素分析。

圖5 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖及測(cè)試點(diǎn)位和年齡其中所有點(diǎn)為鋯石U-Pb測(cè)年點(diǎn)位，1-15點(diǎn)加測(cè)鋯石Lu-Hf同位素分析Fig.5 Zircon cathode luminescence images showing testing locations and ages of Taolenutuhong biotite granodiorite and Yuejinshannan mylonitic monzograniteThe all circles are zircon U-Pb dating points; 1-15 circles are the zircon Lu-Hf isotope analysis points

陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZT001)和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(Z005)鋯石U-Pb定年測(cè)試工作在中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所大陸碰撞與高原隆升重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)上完成，LA-ICP-MS激光剝蝕系統(tǒng)為美國(guó)NewWave 公司生產(chǎn)的UP193FX型193nm ArF準(zhǔn)分子系統(tǒng)，激光器來(lái)自于德國(guó)ATL公司，ICP-MS為Agilent 7500a，載氣為He，采用GJ-1和Qinghu標(biāo)準(zhǔn)鋯石作為外標(biāo)進(jìn)行基體校正，成分標(biāo)樣采用NIST 610，其中29Si 作為內(nèi)標(biāo)元素，238U靈敏度達(dá)6×104cps/×10-6，208Pb靈敏度可達(dá)2.5×104cps/×10-6，氧化物產(chǎn)率ThO/Th<0.3%，204Pb氣體空白<100cps，絕大部分元素(REE、U、Th、Pb) RSD<3%，均在要求誤差范圍內(nèi)，樣品的同位素比值及元素含量計(jì)算采用GLITTER_ ver 4.0軟件，采用Andersen and Griffin(2004)的方法進(jìn)行普通Pb校正，圖件繪制和年齡計(jì)算采用Isoplot/Ex_ver 3 (Ludwig，2003)程序完成。

鋯石微區(qū)原位Lu-Hf同位素分析測(cè)試在北京中科礦研檢測(cè)技術(shù)有限公司完成，檢測(cè)儀器為激光剝蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，激光進(jìn)樣系統(tǒng)為NWR 213nm固體激光器，分析系統(tǒng)為多接收等離子體質(zhì)譜儀(NEPTUNE plus)。采用179Hf/177Hf=0.7325、173Yb/172Yb=1.35274分別對(duì)Hf、Yb同位素比值進(jìn)行指數(shù)歸一化質(zhì)量歧視校正，本次分析采用的標(biāo)樣為GJ-1，測(cè)試176Hf/177Hf值與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果在誤差范圍內(nèi)一致，具體測(cè)試過(guò)程參見(jiàn)文獻(xiàn)(侯可軍等，2007)。

全巖主量、微量和稀土元素測(cè)試工作在廣州澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素測(cè)定采用P61-XRF26s分析法，測(cè)試儀器為產(chǎn)于荷蘭的PANalytical品牌PW2424型號(hào)X射線(xiàn)熒光光譜儀；微量元素和稀土元素采用M61-MS81分析法，測(cè)試儀器為產(chǎn)于美國(guó)的Agilent品牌7700x型號(hào)電感耦合等離子體質(zhì)譜，其中P61-XRF26s分析法誤差<5%，M61-MS81分析法中元素含量大于10×10-6的誤差范圍小于5%，元素含量小于10×10-6的精度優(yōu)于10%，詳細(xì)流程參考澳實(shí)礦物分析實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試手冊(cè)及靳新娣和朱和平(2000)。

表1 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖LA-ICPMS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果

圖6 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(a、b)和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(c、d)鋯石U-Pb年齡諧和圖和加權(quán)平均年齡Fig.6 Concorde diagrams of zircon U-Pb ages and weighted average ages for Taolenutuhong biotite granodiorite (a, b) and Yuejinshannan mylonitic monzogranite (c, d)

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年代學(xué)

陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZT001)鋯石自形程度好，多呈柱狀，長(zhǎng)軸多在70～120μm間，短軸多在30～70μm間，鋯石長(zhǎng)寬比例多在1:1.5～1:4之間，可見(jiàn)明顯的巖漿震蕩環(huán)帶(圖5)。共測(cè)鋯石20個(gè)點(diǎn)，測(cè)年數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。樣品在測(cè)試過(guò)程中信號(hào)穩(wěn)定，年齡值諧和度高(圖6a)，數(shù)據(jù)可信，206Pb/238U年齡值主要集中在408～412Ma之間，加權(quán)平均年齡為410.0±2.8Ma(n=16，MSWD=0.041)(圖6a，b)，代表了陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖的形成年齡。在鋯石U-Pb年齡諧和圖(圖6a)中發(fā)現(xiàn)4顆繼承鋯石，其中單點(diǎn)最大年齡751Ma，可能為巖漿侵位過(guò)程中捕獲了古老基底巖石中的繼承鋯石。

鋯石稀土元素測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。鋯石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(xiàn)表現(xiàn)為重稀土較輕稀土富集的左傾模式，同時(shí)具明顯的Ce正異常、Eu負(fù)異常，為典型的巖漿鋯石特征(圖7a)。

圖7 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(a)和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(b)鋯石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)巖漿鋯石和熱液鋯石范圍據(jù)Hoskin (2005)Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns of zircon from Taolenutuhong biotite granodiorite (a) and Yuejinshannan mylonitic monzogranite (b) (normalization values from Sun and McDonough, 1989)Magmatic and hydrothermal zircon REE curve after Hoskin (2005)

躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(Z005)樣品共測(cè)點(diǎn)20個(gè)，測(cè)年數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。其中1個(gè)鋯石測(cè)試信號(hào)不穩(wěn)定舍棄，有效數(shù)據(jù)19個(gè)。鋯石自形程度高，多呈短柱狀，長(zhǎng)軸多在90～130μm間，短軸多在50～90μm間，鋯石長(zhǎng)寬比例多在1:1.2～1:2之間，可見(jiàn)明顯的震蕩環(huán)帶(圖5)；樣品在測(cè)試過(guò)程中信號(hào)穩(wěn)定，年齡值諧和度高(圖6c)，數(shù)據(jù)可信，206Pb/238U年齡值主要集中在424～430Ma之間，加權(quán)平均年齡為427.0±2.5Ma(n=17，MSWD=0.102)(圖6d)；然而，由于該巖石受到后期動(dòng)力變質(zhì)作用導(dǎo)致明顯糜棱巖化，這一過(guò)程是否相應(yīng)導(dǎo)致原鋯石的巖漿成因?qū)傩园l(fā)生改變呢?所測(cè)年齡的地質(zhì)意義是什么?已有研究公認(rèn)，巖漿鋯石發(fā)育明顯的震蕩環(huán)帶，而熱液成因的鋯石也可具有震蕩環(huán)帶(Dubińskaetal., 2004; Schaltegger, 2007)；Belousovaetal. (2002)提出以Th/U>0.1作為判別巖漿鋯石的標(biāo)志，但是在一些情況下，變質(zhì)成因或熱液成因的鋯石也具有大于0.1的Th/U比值；實(shí)際上，在大多數(shù)情況下，巖漿鋯石的Th/U>0.4(趙振華，2010)。本文研究的躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖鋯石的Th/U值在0.23～0.99(表1)，平均值為0.57；同時(shí)，鋯石稀土配分曲線(xiàn)表現(xiàn)為重稀土較輕稀土富集的左傾模式(圖7b)，同時(shí)具明顯的Ce正異常、Eu負(fù)異常，這與Hoskin (2005)測(cè)定巖漿鋯石的稀土配分模式極為相似。據(jù)此，可判定所測(cè)鋯石為巖漿鋯石，因此，所測(cè)鋯石年齡可代表二長(zhǎng)花崗巖成巖年齡。在鋯石U-Pb年齡諧和圖(圖6c)中發(fā)現(xiàn)2顆繼承鋯石，其中單點(diǎn)最大年齡504Ma，可能為巖漿侵位過(guò)程中捕獲圍巖中的繼承鋯石；但是，圖6c顯示，這2顆繼承性鋯石的投點(diǎn)明顯偏離諧和線(xiàn)，表明其放射成因鉛有明顯丟失，造成其單點(diǎn)年齡值偏低。

4.2 巖石地球化學(xué)

陶勒努圖洪巖體巖性包含黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖組成，結(jié)合野外產(chǎn)出特征認(rèn)為陶勒努圖洪巖體具有從中酸性向堿性演化的特點(diǎn)。本文以大面積產(chǎn)出的黑云母花崗閃長(zhǎng)巖為主體，針對(duì)不同巖性分別采集黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZT001-1～5)、二長(zhǎng)花崗巖(ZT003-1～2)、正長(zhǎng)花崗巖(ZT002-1～3)樣品進(jìn)行全巖分析，結(jié)果表明(表3)：黑云母花崗閃長(zhǎng)巖SiO2含量60.65%～72.09%、Al2O3含量14.26%～18.82%、Na2O含量3.07%～4.10%、K2O含量1.69%～5.87%，含量變化范圍較大，MgO含量0.69%～1.78%、TiO2含量0.23%～0.58%，含量較低；二長(zhǎng)花崗巖SiO2含量75.23%～75.56%、Al2O3含量13.76%～13.99%、Na2O含量4.10%～4.32%、K2O含量4.52%～4.78%，MgO含量0.07%～0.09%、TiO2含量0.02%，含量變化較?。徽L(zhǎng)花崗巖SiO2含量73.28%～74.46%、Al2O3含量13.98%～14.69%、Na2O含量3.13%～4.06%、K2O含量4.81%～5.07%，MgO含量0.09%～0.27%、TiO2含量0.09%～0.21%。在SiO2-(Na2O+K2O)圖解(圖8a)中樣品分別落入花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖中，僅1個(gè)樣品落入正長(zhǎng)巖區(qū)內(nèi)；SiO2-K2O圖解(圖8b)中顯示從鈣堿系列到鉀玄系列均有樣品落入，主要集中高鉀鈣堿性系列范圍內(nèi)；在SiO2-(Na2O+K2O-CaO)圖解(圖8c)中樣品主體落在鈣堿性花崗巖與堿鈣性花崗巖范圍；樣品的鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為0.89～1.18，主體顯示弱過(guò)鋁質(zhì)特征(圖8d)；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖9a)顯示樣品富集Th、Zr、Hf等及大離子親石元素(Rb、U、K等)，而虧損Ba、Sr、Eu及高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、P、Ti等)。

圖8 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖分類(lèi)圖解(a)SiO2-(Na2O+K2O)圖解(Middlemost, 1994)；(b) SiO2-K2O 圖解(Peccerillo and Taylor, 1976)；(c)SiO2-(Na2O+K2O-CaO)圖解(Frost et al., 2001)；(d)A/NK-A/CNK圖解(Maniar and Piccoli, 1989)Fig.8 Classification diagrams for Taolenutuhong biotite granodiorite and Yuejinshannan mylonitic monzogranite(a)SiO2 vs. (Na2O+K2O) plot (Middlemost, 1994)；(b) SiO2 vs. K2O diagram (Peccerillo and Taylor, 1976); (c) SiO2 vs. (Na2O+K2O-CaO) diagram (Frost et al., 2001); (d)A/NK vs. A/CNK diagram (Maniar and Piccoli, 1989)

黑云母花崗閃長(zhǎng)巖稀土總量REE在139.6×10-6～239.0×10-6之間、二長(zhǎng)花崗巖稀土總量REE在50.07×10-6～65.61×10-6之間、正長(zhǎng)花崗巖稀土總量REE在105.6×10-6～155.4×10-6之間；黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(La/Yb)N在16.58～62.90之間、二長(zhǎng)花崗巖(La/Yb)N在1.30～1.98之間、正長(zhǎng)花崗巖(La/Yb)N在8.75～10.30之間；所有樣品具明顯的負(fù)Eu異常；除二長(zhǎng)花崗巖呈現(xiàn)海鷗式稀土配分模式外，其它樣品均呈輕稀土富集、重稀土虧損的右傾模式(圖9b)。

躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(Z005-1～3)全巖分析(表3)顯示：SiO2含量71.08%～72.67%、Al2O3含量13.26%～14.09%、Na2O含量2.87%～3.14%、K2O含量4.42%～4.81%，MgO含量0.30%～0.57%、TiO2含量0.26%～0.38%；在SiO2-(Na2O+K2O)圖解(圖8a)中樣品全部落入花崗巖區(qū)；SiO2-K2O圖解中樣品全部落入高鉀鈣堿性系列范圍內(nèi)(圖8b)；在SiO2-(Na2O+K2O-CaO)圖解(圖8c)中樣品均落入鈣堿性花崗巖范圍；樣品的鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為1.00～1.03，顯示準(zhǔn)鋁質(zhì)到弱過(guò)鋁質(zhì)特征(圖8d)；微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖顯示樣品富集Th、Zr、Hf等及大離子親石元素(Rb、U、K等)，而虧損Ba、Sr、Eu及高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、P、Ti等)(圖9a)；樣品稀土總量REE在228.9×10-6～268.1×10-6之間、(La/Yb)N在8.63～9.75之間，樣品具明顯的負(fù)Eu異常，稀土配分曲線(xiàn)均呈輕稀土富集、重稀土虧損的右傾模式(圖9b)。

綜合圖8和圖9特征表明，研究區(qū)花崗巖類(lèi)具相似成巖構(gòu)造背景的不同階段同源巖漿演化特點(diǎn)，結(jié)合巖相學(xué)特征認(rèn)為陶勒努圖洪花崗巖結(jié)晶分異過(guò)程中受幔源流體作用和物質(zhì)混染強(qiáng)度明顯強(qiáng)于躍進(jìn)山南花崗巖，個(gè)別陶勒努圖洪花崗巖樣品數(shù)據(jù)在圖解上偏離主體樣品位置，推測(cè)樣品中可能混入肉眼難以識(shí)別的基性巖捕擄體或包體成分所致，這對(duì)今后研究巖體中捕擄體和包體成分可能具有啟示意義。

4.3 鋯石Lu-Hf同位素

本文對(duì)兩個(gè)巖體在LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年基礎(chǔ)上，選取部分鋯石對(duì)測(cè)年點(diǎn)相同或性質(zhì)相似位置(圖5)進(jìn)行原位微區(qū)Lu-Hf同位素分析， 數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表4。陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZT001)、躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(Z005)鋯石176Lu/177Hf分別為0.000456～0.001647 (平均值為0.000935)和 0.000907～0.002790(平均值為0.001647)，絕大部分鋯石顆粒176Lu/177Hf≤0.002，僅極個(gè)別大于0.002，說(shuō)明鋯石形成后幾乎沒(méi)有或僅有極少量放射成因Hf積累(Kinny and Maas, 2003; Wuetal., 2007a)，綜合分析認(rèn)為獲得的176Hf/177Hf比值可以代表鋯石顆粒原始176Hf/177Hf比值。

表3 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析測(cè)試結(jié)果

續(xù)表3

圖9 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(a)和球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.9 Primitive mantle-normalized trace element patterns (a) and chondrite-normalized REE patterns (b) for Taolenutuhong biotite granodiorite and Yuejinshannan mylonitic monzogranite (normalization values from Sun and McDonough, 1989)

應(yīng)用鋯石U-Pb原位年齡進(jìn)行Hf同位素計(jì)算(表4)可知，陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZT001)15顆鋯石Lu-Hf同位素分析點(diǎn)位εHf(t)大多為負(fù)值，變化范圍為-2.9～-0.12，平均值為-1.53，僅2個(gè)繼承鋯石εHf(t)值分別為-3.14、1.93，顯示鋯石較為均一的Hf同位素組成，tDM2介于1.41～1.58Ga之間。躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(Z005)15顆鋯石Lu-Hf同位素分析點(diǎn)位εHf(t)正值7個(gè)，變化范圍為0.3～2.82，平均值為1.66，1顆繼承鋯石εHf(t)值為2.49；負(fù)值6個(gè)，變化范圍為-1.99～-0.43，平均值為-1.38，變化范圍較小，1顆繼承鋯石εHf(t)值為-4.57；正負(fù)數(shù)值總體變化范圍為-1.99～2.82，平均值為0.26，tDM2介于1.23～1.54Ga之間。

表4 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果

圖10 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖判別圖解(a) Y-10000Ga/Al圖和(b) Nb-10000Ga/Al 圖(底圖Whalen, 1987)；(c) ACF圖(底圖據(jù) Nakada and Takahashi, 1979), A=Al2O3-Na2O-K2O；C=CaO-3.33P2O5; F=FeO+MgO+MnO；(d) Nb-Y-Ce (底圖據(jù)Eby, 1992)Fig.10 Discriminate diagrams of Taolenutuhong biotite granodiorite and Yuejinshannan mylonitic monzogranite(a) Y vs. 10000Ga/Al diagram and (b) Nb vs. 10000Ga/Al diagram (base map after Whalen, 1987); (c) ACF diagram (base map after Nakada and Takahashi, 1979), A=Al2O3-Na2O-K2O, C=CaO-3.33P2O5, F=FeO+MgO+MnO; (d) Nb-Y-Ce diagram (base map after Eby, 1992)

5 討論

5.1 成巖時(shí)代

前人曾在北山造山帶中部地區(qū)不同地段開(kāi)展過(guò)一些年代學(xué)相關(guān)研究工作。Songetal.(2013a)在北山雜巖中獲得片麻狀花崗巖、糜棱巖化花崗巖中鋯石U-Pb年齡峰值為494Ma、464Ma、375Ma；李小菲(2013)獲得馬鬃山東南部白圪塔北山巖體形成于435.8～430.5Ma；鄭榮國(guó)等(2012)獲得馬鬃山鎮(zhèn)南公婆泉花崗巖巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為402.2±3.0Ma，王鑫玉(2017)、王鑫玉等(2018)獲得尖山花崗閃長(zhǎng)巖、石板井花崗巖、白頭山花崗巖、哈爾根花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為363.4±2.9Ma、362.6±3.0Ma、409.4±2.7Ma、408.5±3.1Ma；齊瑞榮等(2006)在研究區(qū)以北的大石山角閃花崗巖體中獲得全巖Rb-Sr等時(shí)線(xiàn)年齡值為273Ma；鄭榮國(guó)等(2016)測(cè)得雙井子花崗閃長(zhǎng)巖和鉀長(zhǎng)花崗巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為284±1.5Ma和327.6±1.6Ma；張家瑞(2017)對(duì)清水泉復(fù)式雜巖體采用SHRIMP鋯石U-Pb測(cè)年獲得二長(zhǎng)花崗巖形成時(shí)代為314.4±4.7Ma、含黑云母花崗巖形成時(shí)代為311.7±4.1Ma、英云閃長(zhǎng)巖形成時(shí)代為314.0±4.0Ma；江思宏和聶鳳軍(2006)獲得紅尖兵山鎢礦區(qū)云英巖中白云母40Ar-39Ar同位素坪年齡為216.6±1.6Ma。綜合區(qū)域地質(zhì)資料及以上研究成果，表明北山地區(qū)存在早、晚古生代兩期構(gòu)造活動(dòng)體系，即早古生代以明水-石板井-小黃山縫合帶、紅柳河-牛圈子-洗腸井縫合帶為主的裂解-俯沖-碰撞造山演化體系，晚古生代則以康古爾塔格-紅石山縫合帶為主的溝弧盆演化體系，本文研究的2個(gè)花崗巖體分屬于這兩個(gè)構(gòu)造體系中不同演化階段的產(chǎn)物。

本文研究表明，陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZT001)和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(Z005)的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為410.0±2.8Ma、427.0±2.5Ma，即它們分別形成于早泥盆世和中志留世。其中，本文所測(cè)得的陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖年齡與前人對(duì)白頭山花崗巖的測(cè)年結(jié)果(王鑫玉等，2018)一致，即它們應(yīng)同屬研究區(qū)內(nèi)早泥盆世巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，可能所屬區(qū)帶部位不同。對(duì)于躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖而言，區(qū)域地質(zhì)資料將其歸入敦煌巖群(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，2004(1)甘肅省地質(zhì)調(diào)查院. 2004. 甘肅1:25萬(wàn)紅寶石幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告)，1:5萬(wàn)礦產(chǎn)地質(zhì)填圖又將其歸入早石炭世花崗巖范疇(甘肅省有色地質(zhì)調(diào)查院，2019(2)甘肅省有色地質(zhì)調(diào)查院. 2019.甘肅省肅北縣躍進(jìn)山-雙井子1:5萬(wàn)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查工作總結(jié))，本文根據(jù)野外及室內(nèi)研究結(jié)果分析認(rèn)為，這些花崗巖并非前人認(rèn)為的前寒武紀(jì)敦煌巖群(或北山雜巖)的結(jié)晶基底，而是早古生代以來(lái)俯沖-增生環(huán)境下的產(chǎn)物，其成巖年代為中志留世，進(jìn)而將其厘定為早古生代花崗巖。綜合分析認(rèn)為，在北山造山帶北帶南部至少在427Ma之后、410Ma之前曾發(fā)生過(guò)東西向構(gòu)造擠壓(拼貼、碰撞造山?)事件，這對(duì)準(zhǔn)確劃分構(gòu)造單元界線(xiàn)在研究區(qū)的位置及深入探討早古生代晚期至晚古生代構(gòu)造-巖漿-成礦演化規(guī)律具有重要意義。

5.2 巖石成因類(lèi)型

花崗巖成因類(lèi)型的劃分是花崗巖成因研究中的重要的問(wèn)題，目前被大家廣泛接受的劃分方案主要有I、S、M、A型四種(Pitcher，1993；吳福元等，2007b)，常見(jiàn)的花崗巖主要為S型、I型和A型。陶勒努圖洪巖體與躍進(jìn)山南巖體富鋁礦物少見(jiàn)，A/CNK介于0.89～1.18，平均為1.06，為準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過(guò)鋁質(zhì)巖石，通過(guò)Y-10000Ga/Al(圖10a)、Nb-10000Ga/Al(圖10b)判別圖解(Whalenetal., 1987)顯示，陶勒努圖洪巖體樣品投點(diǎn)基本落在I&S型花崗巖區(qū)內(nèi)，進(jìn)一步利用ACF(圖10c)I&S型花崗巖判別圖可知，陶勒努圖洪巖體樣品落在S型花崗巖一側(cè)。躍進(jìn)山南巖體樣品投點(diǎn)落在A型花崗巖區(qū)，躍進(jìn)山南巖體Zr+Nb+Ce+Y為411×10-6～517×10-6，典型的A型花崗巖下限值為350×10-6(Whalenetal.,1987)，巖石樣品表現(xiàn)為貧Sr、Eu、Ba、Ti、P等元素，與A型花崗巖相似(Zhang, 2013)；Eby(1992)認(rèn)為Y/Nb比值可作為對(duì)A型花崗巖進(jìn)一步分類(lèi)的依據(jù)(Y/Nb<1.2為A1型花崗巖；Y/Nb>1.2為A2型花崗巖)，躍進(jìn)山南巖體的Y/Nb比值的變化范圍為2.9～3.3(平均值為3.2)，進(jìn)一步利用Nb-Y-Ce(圖10d)判別圖可知，躍進(jìn)山南巖體樣品落在A2型花崗巖區(qū)。Watson and Harrison(2005)提出在TiO2含量飽和條件下，鋯石晶格中的Ti4+含量與溫度成線(xiàn)性關(guān)系，利用Ferry and Watson (2007)通過(guò)實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)提出的鋯石Ti溫度計(jì)算公式獲得躍進(jìn)山南巖體鋯石溫度變化范圍為688.8～1112.4℃，平均值為768.6℃(表2)，可近似代表巖漿結(jié)晶時(shí)的溫度。利用Ballardetal.(2002)提出的用鋯石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)判別巖漿相對(duì)氧逸度的公式獲得躍進(jìn)山南巖體Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)值介于0.70～27.90之間，平均值為8.10(表2)，表明巖漿結(jié)晶時(shí)氧逸度相對(duì)偏低。

陶勒努圖洪花崗巖樣品的主要組成礦物是鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母，副礦物是磁鐵礦及磷灰石，巖石SiO2含量較高，分異指數(shù)(DI)較高(平均值為83.8)，Al2O3含量13.76%～18.82%，平均值為15.23%，中等程度Eu負(fù)異常(δEu平均值為0.52)，A/CNK值在0.89～1.18之間，平均值為1.06，巖石虧損Ba、Sr、Nb、Ta、P、Ti等，巖體可能產(chǎn)于古老地殼物質(zhì)部分熔融，野外發(fā)現(xiàn)巖體中多見(jiàn)基性巖捕擄體(圖4a2)，而這些地殼物質(zhì)中存在早期地質(zhì)作用侵位的幔源基性火山巖物質(zhì)，導(dǎo)致A/CNK值變小(朱弟成等，2009)，略呈現(xiàn)I型花崗巖的特點(diǎn)。綜合以上特征及分析認(rèn)為陶勒努圖洪巖體屬于S型花崗巖。陶勒努圖洪巖體鋯石溫度變化范圍為676.0～889.7℃，平均值為782.3℃(表2)，代表了巖漿結(jié)晶時(shí)的溫度；陶勒努圖洪巖體Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)值介于0.70～119.3之間，平均值為18.60(表2)，暗示陶勒努圖洪巖漿結(jié)晶過(guò)程中氧逸度高于躍進(jìn)山南巖漿。

5.3 巖漿源區(qū)

Jung and Pf?nder (2007)認(rèn)為變雜砂巖或火成巖部分熔融形成的酸性巖漿CaO/Na2O值為0.3～1.5，Al2O3/TiO2>100，說(shuō)明部分熔融溫度低于875℃，Al2O3/TiO2<100則指示部分熔融溫度高于875℃ (Sylvester，1998)，這也與本文計(jì)算的兩個(gè)巖體鋯石Ti溫度計(jì)獲得的最高溫度均超過(guò)875℃一致。陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZT001)和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(Z005)具有相對(duì)較高的CaO/Na2O值(0.48～1.21、0.53～0.69)，和相對(duì)較低的Al2O3/TiO2值(28.80～65.10、37.10～52.0)(表3)，說(shuō)明源區(qū)巖石為變雜砂巖或火成巖，且形成溫度較高。A/FM-C/FM圖解(圖11a)顯示樣品落在變質(zhì)雜砂巖部分熔融形成的巖漿區(qū)域。單一的判別圖解結(jié)果說(shuō)服力往往不強(qiáng)，需配合多種判別圖解聯(lián)合判別，在K2O/Na2O-CaO/(MgO+FeOT)圖解(圖11b)中顯示躍進(jìn)山南花崗巖落在變雜砂巖熔體區(qū)域，陶勒努圖洪巖體則在變雜砂巖、變安山巖、變玄武巖熔體區(qū)均有顯示。在Rb/Ba-Rb/Sr圖解(圖11c)中躍進(jìn)山南花崗巖落在雜砂巖派生的熔體區(qū)域，陶勒努圖洪巖體則落在雜砂巖與貧黏土源區(qū)。在(Na2O+K2O)/(FeOT+MgO+TiO2)-(Na2O+K2O+FeOT+MgO+TiO2)圖解(圖11d)中躍進(jìn)山南花崗巖落在變質(zhì)雜砂巖與角閃巖交界的派生巖漿區(qū)域，陶勒努圖洪巖體在變質(zhì)雜砂巖與角閃巖派生的巖漿源區(qū)均有體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究表明，下部陸殼基性巖熔融的巖漿與變沉積巖熔融產(chǎn)物主量元素比值相比較，其K2O/Na2O、(Na2O+K2O)/(FeOT+MgO+TiO2)值明顯較低，CaO/(MgO+FeOT)、Na2O、CaO+FeOT+MgO+TiO2等明顯較高(Altherr and Siebel，2002；Kaygusuzetal.，2008)，以下各類(lèi)判別圖解顯示研究區(qū)花崗巖巖漿更接近于變質(zhì)雜砂巖熔融的巖漿，但又不是純粹的變雜砂巖產(chǎn)生的熔體。部分巖石樣品具有較低的K2O/Na2O、(Na2O+K2O)/(FeOT+MgO+TiO2)，對(duì)應(yīng)CaO/(MgO+FeOT)、CaO/Na2O及CaO+FeOT+MgO+TiO2、Na2O+K2O+FeOT+MgO+TiO2的特性表明熔體具有變質(zhì)基性巖石熔體混入的印記(圖11)。

圖11 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖源區(qū)組成判別圖(a) Al2O3/(MgO+FeOT)-CaO/(MgO+FeOT) (Altherr et al., 2000); (b) Na2O/K2O-CaO/(MgO+FeOT) (Altherr and Siebel, 2002；Kaygusuz et al., 2008); (c) Rb/Ba-Rb/Sr (Sylvester, 1998); (d) (Na2O+K2O)/(FeOT+MgO+TiO2)-(Na2O+K2O+FeOT+MgO+TiO2) (Stern and Kilian, 1996)Fig.11 Discrimination diagrams of source area of Taolenutuhong biotite granodiorite and Yuejinshannan mylonitic monzogranite

陶勒努圖洪花崗巖哈克圖解清晰地顯示了不同巖性的特征氧化物與SiO2的變化關(guān)系(圖12)，TiO2、Al2O3、FeOT、CaO、MgO隨SiO2含量呈負(fù)相關(guān)的線(xiàn)性關(guān)系，表明陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖是同一巖漿結(jié)晶分異演化的產(chǎn)物。陶勒努圖洪和躍進(jìn)山南巖體均顯示稀土元素中等-較強(qiáng)程度的負(fù)Eu異常；微量元素則表現(xiàn)出明顯的Ba、Sr、P、Nb、Ta、Ti的虧損，并且虧損程度依次增強(qiáng)(圖9)，指示其母巖漿經(jīng)歷了分離結(jié)晶作用，Nb、Ta和Ti的虧損指示了富鈦礦物相(如鈦鐵礦和/或金紅石)的分離，而P的強(qiáng)烈虧損表明發(fā)生了磷灰石的分離結(jié)晶，斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用導(dǎo)致Eu、Sr和Ba的強(qiáng)烈虧損(圖13a，b)。陶勒努圖洪巖體和躍進(jìn)山南巖體Nb/U值介于1.8～5.4之間，平均值為3.7，Ta/U值介于0.3～0.7之間，平均值為0.5(表3)，比值也明顯低于地幔平均值(47和2.7, Taylor and McLennan, 1995)，Sm/Nd值介于0.17～0.27之間，平均值為0.21(表3)，與陸殼平均值非常相近(0.17～0.25, Taylor and McLennan, 1995)。Mg#值介于7.3～27.4之間，平均值為17.2(表3)，低于地幔平均值(40)。綜合研究認(rèn)為，陶勒努圖洪和躍進(jìn)山巖體的形成有古老地殼物質(zhì)的參與，很可能是幔源巖漿底侵誘發(fā)古老地殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融形成母巖漿，再經(jīng)歷一定程度分離結(jié)晶作用的產(chǎn)物。

圖12 陶勒努圖洪花崗巖體哈克圖解Fig.12 Haker diagrams of the Taolenutuhong granitic pluton

圖13 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖的礦物分離結(jié)晶圖解(底圖據(jù)Li et al.,2007)圖中矢量代表主要造巖礦物發(fā)生50%的分離結(jié)晶作用; PlAn50-斜長(zhǎng)石(An=50); PlAn15-斜長(zhǎng)石(An=15). Kfs-鉀長(zhǎng)石;Amp-角閃石;Grt-石榴石;Ms-白云母;Bt-黑云母Fig.13 Schematic diagram of the fractional crystallization of minerals for Taolenutuhong biotite granodiorite and Yuejinshannan mylonitic monzogranite (base map after Li et al., 2007)Labeled vectors correspond to up to 50% fractionation crystallization of the main rock-forming minerals; PlAn50-plagioclase (An=50); PlAn15-Plagioclase (An=15). Kfs-K-feldspar; Amp-amphibole; Grt-garnet; Ms-muscovite; Bt-biotite

圖14 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖的鋯石εHf(t)-t(Ma)圖解(底圖據(jù)吳福元等，2007a)DM為虧損地幔演化線(xiàn)；CHUR為原始地幔演化線(xiàn)；塔里木、華北、揚(yáng)子地塊數(shù)據(jù)引自L(fǎng)ong et al. (2010)Fig.14 Zircon εHf(t) vs. t(Ma) diagrams for Taolenutuhong biotite granodiorite and Yuejinshannan mylonitic monzogranite(base map after Wu et al., 2007a)DM is the evolution line of the εHf(t) value of the depleted mantle; CHUR is the evolution line of the εHf(t) value of the primitive mantle; The data of Tarim, North China and Yangtze blocks were from Long et al. (2010)

圖15 陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖的構(gòu)造判別圖解(a) Rb-(Yb+Ta)和(b) Nb-Y (Pearce et al., 1984); (c) Rb/10-Hf-3Ta和(d)Rb/30-Hf-3Ta (Harris et al., 1986).WPG-板內(nèi)花崗巖；VAG-火山弧花崗巖；Sys-COLG-同碰撞花崗巖；ORG-大洋中脊斜長(zhǎng)花崗巖Fig.15 Tectonic discriminant diagrams of Taolenutuhong biotite granodiorite and Yuejinshannan mylonitic monzogranite(a) Rb vs. (Yb+Ta) and (b) Nb vs. Y (Pearce et al., 1984); (c) Rb/10-Hf-3Ta and (d) Rb/30-Hf-3Ta (Harris et al., 1986). Syn-COLG-syn-collision granites; VAG-volcanic arc granites; WPG-within plate granites; ORG-ocean ridge granites

圖16 研究區(qū)中志留世(a)及早泥盆世(b)構(gòu)造巖漿演化模式圖Fig.16 Tectono-magmatic evolution model in the Middle Silurian (a) and Early Devonian (b) for the research area

鋯石具有較強(qiáng)的封閉體系，又具有較高的Hf質(zhì)量分?jǐn)?shù)和極低的176Lu/177Hf值，其封閉后基本無(wú)放射成因的Hf積累，使得鋯石原位Hf同位素研究已經(jīng)成為解釋地殼演化以及示蹤巖漿源區(qū)的一種重要手段(Schereretal., 2000；吳福元等，2007a)，一般認(rèn)為具有正εHf(t)值的花崗質(zhì)巖石來(lái)自虧損地?；驈奶潛p地幔中新增生的年輕地殼物質(zhì)的部分熔融，εHf(t)接近于當(dāng)時(shí)地幔值，花崗巖的鋯石εHf(t)<0，說(shuō)明巖漿是來(lái)源于古老的地殼發(fā)生重熔(Amelinetal., 2000；Belousovaetal., 2006)，陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZT001)鋯石εHf(t)為-2.9～-0.12，平均值為-1.53，僅2個(gè)繼承鋯石εHf(t)值分別為-3.14、1.93，表明巖漿源區(qū)可能為中元古界地殼物質(zhì)重熔的產(chǎn)物。躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(Z005)鋯石εHf(t)為-1.99～2.82；平均值為0.26，其中15個(gè)εHf(t)數(shù)據(jù)中正值7個(gè)，變化范圍為0.3～2.82，平均值為1.66，1顆繼承鋯石εHf(t)值為2.49；負(fù)值6個(gè)，變化范圍為-1.99～-0.43，平均值為-1.38，1顆繼承鋯石εHf(t)值為-4.57；結(jié)合野外地質(zhì)觀察中發(fā)現(xiàn)巖體中多處可見(jiàn)基性巖捕擄體及包體，同時(shí)區(qū)內(nèi)也有志留系公婆泉群基性火山巖，說(shuō)明在志留紀(jì)有地幔巖漿活動(dòng)，綜合推測(cè)εHf(t)值由-1.99～2.82變化可能暗示下地殼巖石重熔形成的花崗巖質(zhì)巖漿中有幔源巖漿參與的深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程。陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZT001)、躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖(Z005)鋯石tDM1分別為1.03～1.13Ga、0.93～1.14Ga，tDM2分別為1.41～1.58Ga、1.23～1.54Ga。tDM1年齡值遠(yuǎn)老于對(duì)應(yīng)巖體中鋯石結(jié)晶年齡，εHf(t)值均位于1.1Ga與1.8Ga平均地殼演化線(xiàn)之間(圖14)，因此，應(yīng)使用tDM2獲得殼幔分異時(shí)代，即元古代，在陶勒努圖洪和躍進(jìn)山南所在的區(qū)域發(fā)育大量元古界北山雜巖(敦煌巖群)，為一套中深變質(zhì)碎屑巖夾變質(zhì)中基性火山巖，這與前文從巖石地球化學(xué)角度述及的研究區(qū)“花崗巖巖漿更接近于變質(zhì)雜砂巖熔融的巖漿，同時(shí)具有變質(zhì)基性巖石熔體混入的印記”這一結(jié)論相吻合，眾多學(xué)者認(rèn)為北山雜巖(敦煌巖群)作為區(qū)內(nèi)古老地殼物質(zhì)基底，Songetal.(2013a)曾對(duì)該區(qū)北山雜巖分布區(qū)產(chǎn)出的巖體進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的Hf同位素研究，作者在該區(qū)進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的大比例尺填圖認(rèn)為該巖體很可能為造山作用過(guò)程中北山雜巖重熔的產(chǎn)物，而非北山雜巖原巖成分，本文兩個(gè)巖體εHf(t)數(shù)值大多與北山雜巖分布區(qū)產(chǎn)出的巖體一致，與塔里木板塊、華北板塊結(jié)晶基底迥異，由此說(shuō)明區(qū)內(nèi)巖體形成可能與由元古界北山雜巖組成的基底巖石重熔密切相關(guān)。

結(jié)合前文從野外地質(zhì)現(xiàn)象、巖石主量和微量元素判別、εHf(t)值等綜合探討認(rèn)為，陶勒努圖洪巖體可能由元古界北山雜巖組成的以變質(zhì)雜砂巖為主的古老地殼物質(zhì)(含中基性巖石)部分熔融的產(chǎn)物；躍進(jìn)山南巖體可能在元古界北山雜巖組成的以變質(zhì)雜砂巖為主的古老地殼物質(zhì)重熔過(guò)程中有幔源巖漿的參與。

5.4 構(gòu)造環(huán)境

目前，對(duì)北山地區(qū)古生代構(gòu)造演化模式存在不同的觀點(diǎn)：一種為多旋回構(gòu)造演化模式，認(rèn)為區(qū)內(nèi)古生代構(gòu)造格局是經(jīng)過(guò)了多期裂解匯聚碰撞作用形成的(左國(guó)朝和何國(guó)琦，1990；何世平等，2002；龔全勝等，2002，2003；左國(guó)朝等，2003)；另一種多島洋模式，認(rèn)為本區(qū)是經(jīng)過(guò)多島洋多塊體拼合作用形成的(劉雪亞和王荃，1995；聶鳳軍等，2002；毛啟貴，2008)；最新研究則認(rèn)為北山地區(qū)屬于在古生代經(jīng)歷了多島弧、多混雜帶俯沖-碰撞作用的復(fù)雜增生型造山帶(Xiaoetal., 2008, 2010；Songetal.,2013a, 2013b, 2015; 宋東方等，2018)。本文所研究的花崗巖產(chǎn)于志留紀(jì)-泥盆紀(jì)，該時(shí)期北山處于洋陸轉(zhuǎn)換階段。在中志留世，旱山和馬鬃山島弧匯聚，形成了旱山-馬鬃山復(fù)合島弧，形成了公婆泉弧增生系統(tǒng)早期階段。晚志留世-早泥盆世，在雙鷹山、旱山地塊之間的洋盆開(kāi)始關(guān)閉形成了紅柳河蛇綠混雜巖，雙鷹山地塊增生到公婆泉復(fù)雜島弧系統(tǒng)之上，形成花牛山公婆泉復(fù)雜弧增生系統(tǒng)(朱江，2013)。

前人對(duì)北山造山帶構(gòu)造演化研究主要集中在北山南帶，對(duì)北山中部研究區(qū)所在巖體的巖漿演化和構(gòu)造環(huán)境還未過(guò)多涉足，本文利用Pearceetal. (1984)微量元素圖解判別巖石產(chǎn)出的構(gòu)造背景，Rb-(Yb+Ta)構(gòu)造判別圖解中，樣品投點(diǎn)落在火山弧與同碰撞花崗巖過(guò)渡區(qū)(圖15a)；Nb-Y圖解(圖15b)中樣品投點(diǎn)主要落在火山弧與同碰撞花崗巖區(qū)；Hf-3Ta-Rb/10圖解(圖15c)中樣品投點(diǎn)主要落在碰撞大地構(gòu)造背景花崗巖區(qū)內(nèi)；Hf-3Ta-Rb/30圖解(圖15d)中樣品投點(diǎn)顯示躍進(jìn)山南巖體火山弧花崗巖區(qū)，而陶勒努圖洪巖體樣品主要落在碰撞后與同碰撞花崗巖區(qū)。前文已判斷躍進(jìn)山南巖體屬A2型花崗巖，陶勒努圖洪巖體屬S型花崗巖。一般認(rèn)為A型花崗巖的形成與板內(nèi)拉張背景有關(guān)(Whalenetal.,1987)，最近研究表明A型花崗巖可以產(chǎn)生于增生造山帶的演化過(guò)程中的不同的大地構(gòu)造環(huán)境下，一些“特殊”的俯沖帶地質(zhì)過(guò)程可以在俯沖帶上盤(pán)形成A型花崗巖。這些“特殊”地質(zhì)過(guò)程包括洋中脊俯沖、俯沖板塊后撤引起的弧后裂解過(guò)程等(肖文交等，2019)。區(qū)域構(gòu)造演化背景顯示，在中志留世明水-小黃山洋處于向南側(cè)俯沖后期，志留紀(jì)末-早泥盆世陸-陸或陸-弧碰撞，洋盆相繼閉合，鑒于此，結(jié)合構(gòu)造判別結(jié)果認(rèn)為躍進(jìn)山南形成于明水-小黃山洋殼俯沖至后期，板塊后撤引起的弧后裂解環(huán)境，巖體兼具弧火山巖特征。前人研究發(fā)現(xiàn)公婆泉和花牛山島弧上老于423Ma(如470～423Ma)的巖石片麻理極為發(fā)育，普遍經(jīng)歷了變形-變質(zhì)作用(代文軍和劉明強(qiáng)，2008；毛啟貴，2008；Maoetal., 2012；胡新茁等，2015)；在研究區(qū)南部的勒巴泉地區(qū)志留紀(jì)巖石普遍經(jīng)歷了強(qiáng)烈的部分熔融和混合巖化作用(Songetal., 2013a, b, 2014, 2015)；陶勒努圖洪巖體(410Ma)變形程度并不強(qiáng)烈，基本保留了原始花崗巖特征，而躍進(jìn)山南巖體(427Ma)則變形強(qiáng)烈，推測(cè)晚志留世-早泥盆世間花牛山島弧向北與公婆泉弧可能發(fā)生了較強(qiáng)烈的碰撞拼貼作用，躍進(jìn)山南巖體樣品在構(gòu)造判別圖中顯示的碰撞環(huán)境可能是該次碰撞拼貼效應(yīng)留在巖體中的印記。陶勒努圖洪花崗巖體形成于早泥盆世，該時(shí)期區(qū)域上洋盆相繼閉合，雙鷹山-花牛山復(fù)合弧、公婆泉弧、旱山地體發(fā)生陸-陸或陸-弧碰撞，分別形成了紅柳河蛇綠混雜巖、明水-小黃山蛇綠混雜巖，最終形成統(tǒng)一的花牛山公婆泉復(fù)雜弧增生系統(tǒng)，陶勒努圖洪花崗巖體則形成于公婆泉弧碰撞拼貼造山環(huán)境，這與構(gòu)造判別圖中顯示的巖石樣品大多落在碰撞花崗巖區(qū)一致。

綜上分析可以認(rèn)為：在中志留世(427Ma)明水-小黃山洋已向南側(cè)馬鬃山-公婆泉弧之下俯沖至后期，板塊后撤引起明水-旱山地體南緣弧后形成裂解環(huán)境，在伸展背景下幔源巖漿底侵，誘發(fā)地殼物質(zhì)重熔形成花崗質(zhì)巖漿，巖漿侵位形成躍進(jìn)山南二長(zhǎng)花崗巖體(圖16a)。至早泥盆世(410Ma)，花牛山和公婆泉島弧之間的紅柳河洋和小黃山洋閉合(張?jiān)凸俳埽?008；Clevenetal., 2015；王鑫玉，2017)，發(fā)生弧-弧碰撞拼貼、造山和地殼增厚并伴隨地幔流體作用，引發(fā)下地殼發(fā)生部分熔融，形成的長(zhǎng)英質(zhì)巖漿沿構(gòu)造薄弱帶侵入到上地殼形成陶勒努圖洪巖體(圖16b)。因此，躍進(jìn)山南和陶勒努圖洪花崗巖是在早晚古生代交接時(shí)段同一俯沖-碰撞造山構(gòu)造背景下不同部位、不同亞構(gòu)造環(huán)境下的產(chǎn)物。

6 結(jié)論

(1)躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖和陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為427±2.5Ma和410±2.8Ma，兩巖體分別形成于中志留世和早泥盆世，表明北山造山帶的公婆泉-躍進(jìn)山一帶至少在427Ma之后、410Ma之前曾發(fā)生過(guò)東西向構(gòu)造擠壓事件。

(2)躍進(jìn)山南和陶勒努圖洪兩巖體常量元素以高硅、高鉀鈣堿性、準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過(guò)鋁質(zhì)為特征；微量元素呈現(xiàn)富集Th、Zr、Hf等及大離子親石元素(Rb、U、K等)，而虧損Ba、Sr、Eu及高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、P、Ti等)的特征；稀土元素配分主體表現(xiàn)輕稀土富集、重稀土虧損的右傾模式；巖漿成巖過(guò)程經(jīng)歷了一定程度結(jié)晶分異；綜合特征指示躍進(jìn)山南巖體屬A型花崗巖，陶勒努圖洪巖體屬S型花崗巖，陶勒努圖洪巖體形成時(shí)巖漿氧逸度高于躍進(jìn)山南巖體。

(3)躍進(jìn)山南糜棱巖化二長(zhǎng)花崗巖和陶勒努圖洪黑云母花崗閃長(zhǎng)巖的鋯石εHf(t)分別為-1.99～2.82和-2.90～-0.12，tDM2分別為1.23～1.54Ga和1.41～1.58Ga；兩巖體的原始巖漿來(lái)自元古界北山雜巖中以變質(zhì)雜砂巖為主的古老地殼物質(zhì)(少量底侵幔源巖漿或中基性巖石參與)經(jīng)部分熔融形成的長(zhǎng)英質(zhì)巖漿。

(4)中志留世(427Ma)明水-小黃山洋已向南側(cè)馬鬃山-公婆泉弧之下俯沖至后期，板塊后撤引發(fā)明水-旱山地體南緣弧后形成裂解環(huán)境導(dǎo)致幔源巖漿底侵，誘發(fā)地殼物質(zhì)重熔形成花崗質(zhì)巖漿，巖漿侵位形成躍進(jìn)山南二長(zhǎng)花崗巖；至早泥盆世(410Ma)，俯沖結(jié)束發(fā)生弧-弧碰撞拼貼、造山和地殼增厚并伴隨地幔流體作用，引發(fā)下地殼發(fā)生部分熔融產(chǎn)生的花崗質(zhì)巖漿侵位形成陶勒努圖洪巖體；兩巖體是在早晚古生代交接時(shí)段同一俯沖-碰撞構(gòu)造背景下不同部位、不同亞構(gòu)造環(huán)境下的產(chǎn)物。

致謝感謝中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所大陸碰撞與高原隆升重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室丁林院士、岳雅慧老師在鋯石U-Pb測(cè)年過(guò)程中的幫助；感謝白仲吾總工程師、虎金榮、樊立飛工程師在野外工作中的大力幫助和指導(dǎo)；特別感謝審稿專(zhuān)家和本刊編輯為提高論文質(zhì)量提出了許多寶貴的建設(shè)性修改意見(jiàn)。