吳樹寬，張?jiān)?，楊啟安，吳金宏，何利，馬國(guó)驊，李春斌，朵高德

(青海省第五地質(zhì)勘查院，青海 西寧 810003)

共和盆地為一新生代盆地(常宏等，2009)，其作為西秦嶺-松潘大陸構(gòu)造結(jié)中次一級(jí)的西南構(gòu)造結(jié)點(diǎn)，處于西秦嶺、東昆侖、祁連、柴達(dá)木及歐龍布魯克等多個(gè)構(gòu)造及塊體交接轉(zhuǎn)換的重要結(jié)點(diǎn)地區(qū)(張國(guó)偉等，2004)。而青海南山構(gòu)造帶位于共和盆地北緣，是銜接宗務(wù)隆構(gòu)造帶、南祁連構(gòu)造帶和西秦嶺造山帶的重要構(gòu)造單元。該構(gòu)造帶是在前寒武紀(jì)基底(包括化隆巖群)之上發(fā)育的一條呈北西—南東向展布的構(gòu)造巖漿巖帶。研究區(qū)位于構(gòu)造帶東段，眾多學(xué)者對(duì)顯生宙以來(lái)，在前寒武基底基礎(chǔ)之上發(fā)生的巖漿活動(dòng)等事件進(jìn)行了大量研究(李生虎等，2018；張永明等，2017；田琪等，2015)，對(duì)其構(gòu)造演化歷史研究奠定了一定的基礎(chǔ)。但是對(duì)該區(qū)基底的形成時(shí)代及當(dāng)時(shí)所處的構(gòu)造背景仍存在一些爭(zhēng)議。如對(duì)于化隆群的形成時(shí)代，部分學(xué)者認(rèn)為形成于新太古代—古元古代(郭進(jìn)京等，1999；徐學(xué)義等，2008)；還有學(xué)者認(rèn)為是中—古元古代(陸松年等，2009)；另有學(xué)者認(rèn)為形成于新元古代(萬(wàn)渝生等，2003；徐旺春等，2007；何世平等，2011；余吉遠(yuǎn)等，2012；邱成貴等，2016年；康偉浩等，2016)。筆者通過(guò)對(duì)研究區(qū)內(nèi)化隆巖群中新元古代侵入體開(kāi)展了年代學(xué)和地球化學(xué)方面的研究，對(duì)基底形成時(shí)代和構(gòu)造背景的研究具有一定的地質(zhì)意義。

1 地質(zhì)背景及巖體地質(zhì)特征

1.1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)內(nèi)出露的地層時(shí)間跨度大，巖石類型較為復(fù)雜。出露的巖石地層單位主要有：古元古界化隆(巖)群、下二疊統(tǒng)果可山組(P1g)、下三疊統(tǒng)隆務(wù)河組(T1l)及廣泛分布的第四系。其中化隆巖群依據(jù)巖石組合分為3個(gè)巖組，分別為大理巖巖組、變粒巖巖組、片麻巖巖組。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，僅表現(xiàn)巖漿侵入活動(dòng)，未見(jiàn)火山巖發(fā)育，巖漿活動(dòng)具有多期次性，最早可追溯到新元古代，經(jīng)歷了加里東期、華力西期及印支期等構(gòu)造巖漿旋回，以加里東期和印支期為主，時(shí)代跨度大(圖1)。

1.2 巖體地質(zhì)特征

片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖是在研究區(qū)化隆巖群中新解體出來(lái)的變質(zhì)侵入體，區(qū)內(nèi)僅出露1處，位于研究區(qū)的中東部，呈巖株產(chǎn)出，出露面積為1.4 km2，形態(tài)呈北西向不規(guī)則帶狀，侵位于化隆巖群變粒巖組中，侵入界線不清晰，界面呈波狀彎曲，外傾，傾角中等，發(fā)育與圍巖方向一致的片麻理被后期近東西向斷裂構(gòu)造錯(cuò)斷。該侵入體巖石類型單一，巖性為片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖，呈鱗片柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，巖石主要由石英26%、斜長(zhǎng)石47%、鉀長(zhǎng)石16%、黑云母9%、角閃石2%及少量的金屬礦物2%組成。巖石中的斜長(zhǎng)石被拉長(zhǎng)并定向，部分斜長(zhǎng)石具一定絹云母化和簾石化，簾石以細(xì)粒狀集合體的形式產(chǎn)出，可見(jiàn)斜長(zhǎng)石明顯的晶形及其聚片雙晶特征；鉀長(zhǎng)石呈他形粒狀分布，后期具黏土化；石英與鉀長(zhǎng)石呈他形粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)；黑云母呈他形不規(guī)則鱗片狀，以集合體形式分布于礦物顆粒之間，大部分黑云母后期被綠泥石交代，局部可見(jiàn)交代殘留的微晶黑云母；金屬礦物呈他形-不規(guī)則粒狀，呈零星狀分布。

2 樣品采集及分析方法

筆者研究的樣品(YP01)采自于研究區(qū)片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖中，采樣坐標(biāo)為N 36°26′43″、E 100°39′46″。樣品采自于野外露頭的新鮮巖石，進(jìn)行了LA-ICP-MS分析和主、微量元素測(cè)試。

在片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖樣品中分選出鋯石，在雙目鏡下挑選無(wú)色透明的、晶形較好的顆粒，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行固定并拋光，使鋯石內(nèi)部暴露，然后分別進(jìn)行CL顯微照相和了LA-ICP-MS分析。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司完成，分析儀器為Elan 6100DRC型四極桿質(zhì)譜儀和Geolas200M型激光剝蝕系統(tǒng)，激光器為193 nm ArF準(zhǔn)分子激光器。激光剝蝕斑束直徑為30 μm。樣品的同位素比值和元素含量數(shù)據(jù)處理采用GLITTER(4.0版，Macquarie University)程序并采用Andersen(2002)軟件對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行普通鉛校正，年齡計(jì)算和成圖采用ISOPLOT程序。測(cè)試前，以鋯石陰極發(fā)光照片和反射光照片為依據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，在鋯石上選取合適的位置進(jìn)行測(cè)試。

1.第四系；2.早三疊統(tǒng)隆務(wù)河組；3.早二疊統(tǒng)果可山組；4.古元古界化隆巖群片麻巖段；5.古元古界化隆巖群變粒巖段；5.古元古界化隆巖群大理巖段；7.中三疊世二長(zhǎng)花崗巖；8.中三疊世石英閃長(zhǎng)巖；9.晚奧陶世二長(zhǎng)花崗巖；10.晚奧陶世石英閃長(zhǎng)巖；11.晚奧陶世英云閃長(zhǎng)巖；12.晚奧陶世石英閃長(zhǎng)巖；13.新元古代侵入巖；14.地質(zhì)界線；15.斷裂構(gòu)造；16.韌性剪切帶；17.采樣位置圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 The geological map of the research area

地球化學(xué)成分測(cè)試在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司完成，巖石樣品首先粗碎至2～4 cm，然后用3%～5%的稀鹽酸經(jīng)超聲波清除表面雜質(zhì)，再研磨至200目。主量元素利用日本理學(xué) PrimusⅡ X射線熒光光譜儀(XRF)分析完成。微量元素利用Agilent 7700e ICP-MS分析完成。

首先將200目樣品置于105 ℃烘箱中烘干12 h后，準(zhǔn)確稱取粉末樣品50 mg置于Teflon溶樣彈中，加入添加劑(1.5 ml高純HNO3和1.0 ml高純HF)，按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序，反復(fù)添加、加熱、冷卻后，最后在離心管中稀釋到50 ml；將所得溶液在電感耦合等離子體質(zhì)質(zhì)譜儀(ICP-MS)上完成測(cè)定，分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于10%。

3 鋯石U-Pb定年

從樣品中選取的鋯石多為短柱狀、長(zhǎng)柱狀，部分呈不規(guī)則狀，顏色呈無(wú)色透明至淡黃色，CL圖像顯示鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，鋯石多數(shù)具有明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)或環(huán)帶結(jié)構(gòu)，為典型的巖漿韻律環(huán)帶(圖2)。鋯石的U含量為26.3×10-6～488×10-6，Th的含量為34.2×10-6～319×10-6，Th/U值為0.35～3.13，平均值為1.06，屬巖漿成因鋯石(Belousova E et al.,2002)。本次鋯石分析共測(cè)試了24個(gè)點(diǎn)，根據(jù)分析結(jié)果(表1)，鋯石年齡比較分散，可分為3組，第一組年齡由14個(gè)測(cè)點(diǎn)組成，年齡變化區(qū)間為738～861 Ma和1 873～2 213 Ma(其中4個(gè)測(cè)點(diǎn)年齡值較大，測(cè)點(diǎn)號(hào)分別7、12、19、23，可能為繼承的古元古代的古老年齡)，該組年齡中的鋯石可能為捕獲鋯石；第二組由3個(gè)測(cè)點(diǎn)(4、14、24)組成，可能受到多期變質(zhì)作用的影響導(dǎo)致鉛丟失，造成諧和性較差；第三組年齡由7個(gè)測(cè)點(diǎn)組成，206Pb/238U年齡變化于682～724 Ma，加權(quán)平均年齡為(701±63) Ma(圖3)，代表了巖體結(jié)晶年齡，為新元古代產(chǎn)物。根據(jù)巖體與化隆巖群的接觸關(guān)系，得出化隆巖群的地層年齡下限至少要早于701 Ma。

圖2 樣品鋯石陰極發(fā)光圖像及測(cè)點(diǎn)編號(hào)圖Fig.2 The CL images and the number of the zircons about the sample

圖3 片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖(YP01)鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.3 U-Pb Concordia diagram for zircons of the gneissic granodiorite

4 巖石地球化學(xué)特征

4.1 主量元素特征

樣品主量元素最明顯的特征為高硅、富鋁、貧鉀、低磷和鈦，樣品SiO2含量為69.48%，屬酸性巖類，K2O含量為2.35%，K2O/Na2O值為0.59，Na2O+K2O值為6.27%，MgO含量為1.32%，Al2O3含量為13.68%(表2)。在TAS圖解中(圖4a)，樣品投點(diǎn)落入亞堿性花崗閃長(zhǎng)巖區(qū)域內(nèi)，在SiO2-K2O中落入中鉀鈣堿性系列區(qū)域(圖4b)。鋁飽和指數(shù)A/CNK值為1.08，A/NK值為1.52，具有較高的Al/Ga值(2.5)。

4.2 稀土與微量元素特征

樣品稀土元素含量較低，∑REE為253.77×10-6，輕重稀土元素分餾明顯，呈現(xiàn)輕稀土富集，重稀土虧損。在稀土元素配分曲線圖中呈富集右傾型(圖5a)，具Eu負(fù)異常，暗示巖石經(jīng)歷了斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用或源區(qū)殘留有大量斜長(zhǎng)石。

原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖顯示(圖5b)，樣品富集大離子親石元素Th、U、Ba，與相鄰元素相比，明顯虧損K、P、Ti元素，相對(duì)虧損Rb、Sr，Zr、Hf具正異常。其中P、Ti元素的虧損可能由磷灰石和鈦鐵礦的分離結(jié)晶或巖漿起源于磷灰石和鈦鐵礦的穩(wěn)定區(qū)導(dǎo)致。

圖4 (a)片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖TAS圖解及(b)SiO2-K2O圖解Fig.4 (a)The TAS diagram(a) and(b) SiO2-K2O diagram of the gneissic granodiorite

圖5 (a)稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖和(b)微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自Sun et al.，1989)Fig.5 (a)Chondrite-normalized REE patterns primitive-mantle normalized(b) trace elements spider diagrams (Normalization values after Sun et al.，1989)

表2 片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖主量(%)、微量和稀土元素(10-6)分析數(shù)據(jù)表Tab.2 Major(%) and trace elements(10-6) composition of the gneissic granodiorite

5 討論

5.1 巖石源區(qū)和成因

片麻狀花崗巖具有較高的SiO2含量，可能為S型或A型花崗巖。鏡下特征顯示，巖體主要造巖礦物為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母，未見(jiàn)代表S型花崗巖的石榴子石和堇青石等過(guò)鋁質(zhì)礦物(吳福元等，2007)。A/CNK值為1.08，為弱過(guò)鋁質(zhì)；在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中，巖體雖具有Sr、P、Ti的負(fù)異常(圖6)，但是明顯小于典型S型花崗巖(Chappell et al.，1992；Champion et al.，2013)。另外，巖石中含有少量角閃石，可能指示巖漿形成過(guò)程中有變基型巖的熔融參與，具有A型花崗巖的礦物學(xué)特征。巖石樣品的主量元素顯示出高硅、富鋁、貧鉀、低磷和鈦的特征，微量元素Sr虧損暗示源區(qū)內(nèi)可能有斜長(zhǎng)石礦物的殘留或結(jié)晶分離相的存在；Nb元素虧損可能是酸性殘余熔體母體巖漿——玄武質(zhì)巖漿自身就虧損Nb的緣故(李昌年，1992)，同時(shí)可能暗示巖體物源部分來(lái)自于來(lái)自地殼。但樣品Nb/Ta值為23.51，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大陸地表的比值(10～14)，而接近于地幔平均值17.5(Sun et al.，1989；Zhao et al.，2008)，指示源區(qū)部分有地幔物質(zhì)的參與。樣品低K2O含量(2.35%)，這與石英角閃巖在溫度875～1 000 ℃和壓力0.8～1.5 GPa范圍內(nèi)熔融形成熔體含K2O區(qū)間為2.05%～3.80%一致，同時(shí)在圖6中落入角閃巖熔融區(qū)域。由此推斷所研究巖體的源區(qū)可能以變基型巖(變角閃巖)為主。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)證明由地殼部分熔融產(chǎn)生的巖漿巖其Mg#一般小于45，中酸性巖漿具有高的Mg#，一般認(rèn)為是受到地幔物質(zhì)混染的結(jié)果(Rapp et al.，1995)，樣品Mg#為47.71。同樣La/Ta值(67.66)較高，較起源于巖石圈地?；蚴芷浠烊編r漿的La/Ta值下限(25)明顯要大，暗示巖漿可能受到了幔源物質(zhì)的混染。巖石輕微的負(fù)Sr異常，在稀土元素配分圖解上，Eu具有輕微負(fù)異常和正異常，巖石具有較高的Ba含量，說(shuō)明巖石形成深度可能較大。但是樣品Rb/Sr值為0.37，接近上地殼比值(0.32)，暗示上地殼物質(zhì)成分參與了巖漿演化過(guò)程。綜合地球化學(xué)特征，認(rèn)為研究區(qū)花崗巖巖漿主要部分熔融于角閃巖相上地幔，同時(shí)在形成上升過(guò)程中有地殼物質(zhì)的參與，發(fā)生了殼源物質(zhì)與幔源物質(zhì)的混合。

圖6 樣品巖石化學(xué)成分與變泥質(zhì)、變雜砂巖、變角閃巖派生的實(shí)驗(yàn)熔體化學(xué)成分對(duì)比圖Fig.6 Chemical contents contrast between the sample complex and meta-mudstone，greywacke，meta-amphibolite-derived experimental melt

5.2 構(gòu)造背景

筆者研究片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖侵位于古元古界化隆巖群，其結(jié)晶年齡為(701±63) Ma，該巖漿活動(dòng)可以厘定化隆巖群時(shí)代的上限。研究顯示，中國(guó)最大特色是發(fā)育了與哥倫比亞和羅迪尼亞超大陸匯聚與裂解有關(guān)的良好地質(zhì)記錄(陸松年等，2016)，在揚(yáng)子和塔里木陸塊區(qū)則保存了與新元古代早期與羅迪尼亞超大陸匯聚有關(guān)的蛇綠巖、混雜巖、洋內(nèi)弧、俯沖增生雜巖及大陸邊緣弧，在約800 Ma以后則發(fā)育了與羅迪尼亞超大陸裂解有關(guān)的沉積及巖漿活動(dòng)的地質(zhì)記錄。值得注意的是羅迪尼亞超大陸裂解是穿時(shí)的，廣泛裂解出現(xiàn)在825 Ma左右，但裂解一直延續(xù)到600 Ma。青海南山構(gòu)造帶是在前寒武結(jié)晶基底上發(fā)育的巖漿巖構(gòu)造帶，其基底為祁連古陸塊。部分學(xué)者對(duì)祁連陸塊的親屬性進(jìn)行了討論，認(rèn)為祁連陸塊具有親揚(yáng)子特征(Wan et al.，2000，2006；萬(wàn)渝生等，2003；徐旺春等，2007；董國(guó)安等，2007)。夏林圻等(2016)等指出祁連古陸塊及與其相鄰的其他古陸塊(包括阿拉善陸塊、塔里木克拉通、柴達(dá)木陸塊和華南陸塊)可能曾經(jīng)是Rodinia超大陸的組成單元。并指出祁連陸塊新元古代中—晚期(848～604 Ma)裂谷火山巖的存在?；趯?duì)祁連山新元古代中—晚期至早古生代火山巖性質(zhì)、時(shí)空變化特點(diǎn)和區(qū)域地質(zhì)資料的綜合分析，提出祁連山新元古代—中晚期至早古生代構(gòu)造巖漿演化歷史經(jīng)歷了5個(gè)階段：①Rodinia超大陸裂谷化和裂解及北祁連洋和南祁連洋的開(kāi)啟和擴(kuò)張(880～500 Ma)。②大洋俯沖和島弧-弧后盆地發(fā)育(630～446 Ma)。③洋盆閉合、大陸深俯沖和志留紀(jì)初始磨拉石建造(445～420 Ma)。④俯沖巖片折返和造山作用(420～400 Ma)。⑤造山期后伸展和剝蝕(<400 Ma)。徐旺春等(2007)測(cè)得侵入于化隆巖群中弱片麻狀花崗巖結(jié)晶年齡為(875±8) Ma；萬(wàn)渝生等獲得化隆南部片麻狀鉀長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年齡為(750±0.03) Ma；何世平等(2010)在祁連造山帶西段甘肅省肅北縣黨河一帶獲得北大河巖群片麻狀斜長(zhǎng)角閃巖(原巖為輝長(zhǎng)巖)形成年齡為(724.4±3.7) Ma；雍擁等(2008)在中祁連東段湟源地區(qū)對(duì)日月亭巖體、五間房巖體、響河爾巖體和五峰村巖體進(jìn)行研究，測(cè)得年齡在756～887 Ma；萬(wàn)渝生等(2003)在中祁連偏東段的馬銜山地區(qū)用單顆粒鋯石U-Pb稀釋法得到片麻狀二長(zhǎng)花崗巖和片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖年齡為(930±7) Ma，黑云母變粒巖-片麻巖的年齡(940±3) Ma；曾建元等(2004)測(cè)得北祁連造山帶雷公巖體片麻狀石英閃長(zhǎng)巖、片麻狀花崗巖年齡分別為(774±23) Ma、(776±10) Ma；何世平等(2011)測(cè)得化隆巖群內(nèi)條帶狀黑云斜長(zhǎng)角閃巖(原巖為中性火山巖)年齡為(884±9) Ma。上述巖漿活動(dòng)的年齡與Rodinia裂解事件的時(shí)間區(qū)段相符合，代表了Rodinia超大陸裂解事件在該區(qū)的響應(yīng)，為Rodinia超大陸裂解的物質(zhì)記錄。本次獲得的年齡數(shù)據(jù)與上述的巖漿活動(dòng)時(shí)間相吻合。另外，從樣品地球化學(xué)特征看出，巖體具有一些A型花崗巖特征，在(Na2O+K2O)/CaO-Zr+Nb+Ce+Y圖解中樣品投點(diǎn)落入A型花崗巖區(qū)域內(nèi)(圖7a)，鋁堿指數(shù)AKI為0.66，接近(Whalen et al.，1987)厘定的A型花崗巖平均值(AKI=0.95)，微量元素上同樣具有A型花崗巖的特征。如較高的Zr、Nb、Y含量和較低的Sr含量。在Rb-(Y+Nb)圖解中落入板內(nèi)花崗巖區(qū)域(圖7b)。故結(jié)合地球化學(xué)特征、年齡及前人資料，認(rèn)為研究區(qū)新元古代片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖為Rodinia超大陸裂解事件在祁連陸塊中巖漿活動(dòng)的響應(yīng)。

圖7 (a) 樣品 (Na2O+K2O)/CaO-Zr+Nb+Ce+Y圖解和(b)Rb-(Y+Nb)圖解Fig.7 (a) The (Na2O+K2O)/CaO-Zr+Nb+Ce+Y digram and (b) Rb-(Y+Nb) diagram of the sample

6 結(jié)論

(1)研究區(qū)片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖結(jié)晶年齡為(701±63) Ma，同時(shí)指示了化隆巖群形成年齡至少早于該巖體的形成年齡。

(2)片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖具有高硅、富鋁、中鉀等特征，為中鉀鈣堿性過(guò)鋁質(zhì)系列，屬A型花崗巖。

(3)化隆巖群片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖形成于板內(nèi)伸展環(huán)境，是羅迪尼亞超大陸裂解事件在祁連陸塊中的巖漿活動(dòng)響應(yīng)。