葉紅鋒，閆 旺，高 翔，王富貴，王建龍

（甘肅省地礦局第三地勘院，甘肅 蘭州 730050）

青藏高原北部的東昆侖造山帶是中國大陸中央造山系的重要組成部分，在其內(nèi)部存在著大量晚華力西期-印支期巖漿巖，雖然不同學(xué)者對其開展過較深入的研究工作，但對晚三疊世花崗質(zhì)巖石成因和地球動力學(xué)背景的研究相對較少。造成這種情況的主要原因是缺少系統(tǒng)的、高精度的年代學(xué)和巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)[1]。東昆侖造山帶廣泛出露三疊紀巖漿混合成因花崗巖,它們具有共同的特征:巖體成分變化大;花崗巖類巖石中富含鎂鐵質(zhì)微粒包體（maficmicrogranularenclave--MME）;不同巖性之間常常呈漸變過渡關(guān)系[2]，東昆侖造山帶晚華力西期-印支期花崗質(zhì)巖石中廣泛發(fā)育暗色微粒包體[3]。從能量、物質(zhì)運移的角度認識巖漿混合作用,以揭示上地幔、地殼的信息,并為認識區(qū)域構(gòu)造-巖漿演化提供約束[4]。扎日尕那南花崗巖體位于扎日尕那南4781 高地周圍，出露面積約1.1km2，平面上呈橢圓狀。該巖體巖性可細分為中細粒黑云母二長花崗巖、中細粒黑云母花崗閃長巖兩種類型，圍巖為清水河組二段砂巖，砂巖角巖化強烈，該巖體為一小巖株，巖株南側(cè)發(fā)育不規(guī)則狀的巖枝，巖體與地層之間接觸面北傾，傾角介于56°～66°之間。本文在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過對東昆侖扎日尕南花崗巖提供巖石、地球化學(xué)分析和鋯石U-Pb 年代的資料，并對花崗巖區(qū)晚三疊世的起源、成因和巖漿作用動力學(xué)的背景等進行分析和探討。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究所在地區(qū)位于中國青藏高原東部的昆侖山中部，跨越了東昆侖山口昌馬河口的俯沖高原增生帶地楔，巴顏喀拉雅山邊緣的前陸高原盆地上具有兩個重要構(gòu)造性地帶。主要露下的二疊統(tǒng)馬爾爭組碎屑巖為非扇大陸的斜坡沉積，上三疊統(tǒng)清水河組是典型的海相復(fù)理石沉積。侵入巖不太發(fā)育，以小巖株的形態(tài)單獨產(chǎn)出，主要分布于扎日戈那南地區(qū)，扎日戈那南巖體周圍為扎日戈那南4781 高地，露面約1.1 km2，平面呈橢圓形（如圖1 所示）。巖體的巖性可分為中粒黑云母二長花崗巖和中粒黑云母花崗閃長巖兩大類。圍巖為清水河組二段砂巖，砂巖角巖化強烈。

圖1 研究區(qū)侵入巖分布圖

2 巖石學(xué)特征

中細粒黑云母花崗閃長巖:淺灰色,花崗結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。組成礦物包括鉀長石(20%)、斜長石(45%)、石英(28%)、黑云母(7%)。斜長石寬板狀、短柱形和近粒狀，大小在0.1～3.0mm。發(fā)育微絹云母，簾石化；鉀長石是微斜長石，鈉長石。石英呈不規(guī)則的粒狀，大小約0.5mm，可見斜長石、微量包裹物等。黑云母鱗片長軸在0.1～1.0mm，晶體邊緣及解理縫為輕微的綠泥石及簾石，副礦物經(jīng)常與黑云母同時生或包裹在一起。

3 同位素年齡

3.1 樣品采集

扎日尕那南花崗巖體采集了1 件LA-ICP-MS鋯石U-Pb 測年樣品，巖性為淺灰色中細粒黑云母花崗閃長巖，公里網(wǎng)坐標為X=619901，Y=3915768。采集樣品新鮮并具有代表性。

3.2 鋯石U-Pb 定年

鋯石的陰極光(LC)照相完成于河北廊坊誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司的電子探針儀，由激光剝蝕等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)原位U-Pb 定年，在西北大學(xué)動力學(xué)國家重點實驗室進行（見表1、表2）。鋯石U-Pb 同位素測定由西北大學(xué)動力學(xué)國家重點實驗室進行，采用德國MicroLas 公司生產(chǎn)的GeoLas 200M 激光剝蝕系統(tǒng)與Elan6100DRC ICP-MS 聯(lián)機測定，分析采用的激光斑束直徑為30μm，激光脈沖為10Hz，能量為32～36mJ，激光剝蝕樣品的深度為20～40μm。鋯石年齡測定采用國際標準鋯石91500作為外部標準物質(zhì)。采用Glitter(ver4.0，Macquarie University) 序?qū)︿喪耐凰乇戎导霸睾窟M行計算。并按照Andersen Tom 的方法。用LAMICPMS Common Lead Correction(ver 3.15)進行普通鉛校正。年齡計算及諧和圖采用Isoplot(ver3.0)完成。

表1 扎日尕那南花崗閃長巖LA-ICP-MS 同位素分析數(shù)據(jù)

表2 扎日尕那南花崗閃長巖LA-ICP-MS 同位素分析數(shù)據(jù)

4 巖石地球化學(xué)分析

主量元素在國土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢驗中心用X 射線熒光光譜(XRF)方法分析完成，XRF 溶片法按照國家標準GB/T14506.28-1993 執(zhí)行。元素分析誤差小于2.5%，氧化物總量介于99.75%～100.25%。FeO 用濕化學(xué)分析法單獨測定完成，燒失量(LOI)在烘箱中經(jīng)1000℃高溫烘烤90min 后稱重獲得。微量元素在國土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢驗中心采用Thermo-X7 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進行樣品測定。

4.1 主量元素

扎日尕那南巖體的SiO2含量變化范圍為67.48%～69.38%，高于中國花崗閃長巖平均值64.98%；TiO2含量為0.438%～0.793%；Al2O3含量為14%～16.46%；Fe2O3含量為0.40%～1.08%；FeO 含量為0.09%～2.95%；MgO 含量為0.03%～1.63%；Na2O/K2O 值為0.68～0.77，小于1；而FeO 含量和MgO 含量較低，且K2O 含量較Na2O 含量高。與中國花崗閃長巖平均值含對比（如圖2 所示），扎日尕那南花崗巖體顯示出高鉀低鈉特點，顯示巖體與地殼之間存在成因上的關(guān)系。

圖2 扎日尕那南花崗巖體TAS 圖解

從巖石全分析數(shù)據(jù)（見表3）可以看出，SiO2與TiO2、CaO、MnO、FeO、Al2O3、MgO 大致呈負相關(guān)，而與K2O 成正相關(guān)，與Na2O、P2O5的關(guān)系不明顯，全堿值（Alk）較高，為5.89%～7.98%，平均值為6.40%，總體上具有高硅、富堿和低Fe、貧鈣鎂的特點。

表3 扎日尕那南花崗巖體主量元素分析結(jié)果（wB/%）及參數(shù)特征

Na2O/K2O 值為0.68～0.77，平均值為0.67，小于1；鋁飽和指數(shù)A/CNK 值為0.95～1.21，平均值為1.11，均值大于1.0；有兩件樣品小于1.0，可能為巖漿侵位過程中發(fā)生輕微同化混染。說明該侵入巖為S 型花崗巖；在花崗巖成因系列Na2O-K2O 圖解中（如圖3 所示），所有樣品落入S 型花崗巖區(qū)；里特曼指數(shù)（σ）值為1.33～1.72，平均1.51，小于3.3，為鈣堿性系列；堿度率（AR）值為1.70～2.00，平均值為1.80，表明該巖體具有弱堿性；在巖石系列SiO2-K2O圖解（如圖4 所示）中，該巖體表現(xiàn)為高鉀鈣堿性系列巖石。因此，扎日尕那南花崗巖體具鋁質(zhì)-準鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖系中S 型花崗巖的特點。

圖3 扎日尕那南花崗巖體的Na2O-K2O 圖解

圖4 扎日尕那南花崗巖體SiO2-K2O 圖解

綜上所述，扎日尕那南花崗巖體具鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖系中S 型花崗巖的特點，形成于相對還原的條件，巖漿來源于陸殼，在侵位過程中發(fā)生同化混染。

4.2 稀土元素、微量元素地球化學(xué)特征

扎日尕那南花崗巖體稀土元素分析數(shù)據(jù)見表4，SREE 值為149.07～184.04×10-6，平均值為162.87×10-6，小于173×10-6。LREE 值為116.52～157.74×10-6，平均值為131.45×10-6，大于137.4×10-6；HREE 值為23.36～52.28×10-6，平均值為31.42×10-6，大于15×10-6；LREE/HREE 值為2.23～6.00，平均值為4.54，小于9.13；總體上和中國中生代花崗巖類比較，SREE、LREE 和LREE/HREE 較低，而HREE 較高。花崗閃長巖稀土元素均有不同程度的分餾，經(jīng)球粒隕石標準化的稀土元素配分模式呈現(xiàn)輕稀土強烈富集的右傾斜型（如圖5、圖6 所示）。（La/Yb）N 值為4.89～17.53，平均值為12.48，高于9.54，表明輕重稀土元素分餾比中國中生代花崗巖類明顯；(La/Sm)N 值為3.00～4.17，平均值為3.73，低于4.97；(Gd/Yb)N 值為1.11～2.51，平均值為2.04，高于1.80，說明輕稀土分餾程度較重稀土分餾程度差。中細粒黑云母花崗閃長巖中基本無CE 異常，δCe 值為1.04～1.11，平均值為1.06，說明巖漿演化過程處于弱還原環(huán)境下；閃長巖具有顯著的負銪異常，δEu 值為0.32～1.01，平均值為0.63，且銪異常的變化是連續(xù)的，負銪異常及HREE 的虧損，說明中細粒黑云母花崗閃長巖的巖漿源區(qū)有斜長石和石榴子石的殘留或斜長石發(fā)生過結(jié)晶分離作用。

表4 扎日尕那南花崗巖體稀土、微量元素分析結(jié)果（wB/10-6）及參數(shù)特征

（續(xù)表4）

圖5 扎日尕那南花崗巖體稀土元素配分模式圖

圖6 扎日尕那南花崗巖體微量元素配分模式圖

4.3 鋯石U-pb 年代學(xué)

花崗閃長巖中的鋯石顆粒形狀比較規(guī)則，粒徑在150～200μm 之間，鋯石的CL 圖像顯示大多數(shù)鋯石具有較好的晶型，并顯示明顯的巖漿結(jié)晶環(huán)帶，沒有被后期改造的痕跡。鋯石的Th/U 比值范圍為0.14～0.39，均大于0.1，且Th、U 之間具有良好的正相關(guān)關(guān)系，表明其為巖漿成因鋯石。

花崗閃長巖鋯石微區(qū)有效數(shù)據(jù)分析點共13 個（如圖7 所示），分析數(shù)據(jù)見表2，所測鋯石的206Pb/238U表面年齡范圍在207.1±1.87Ma～215.6±1.92Ma，最大的年齡誤差3.08Ma，所有的數(shù)據(jù)點集中分布在協(xié)和曲線附近。其206Pb/238U 年齡的加權(quán)平均值為211.5±2.2Ma，MSWD=0.46（95%置信度）（如圖8 所示）。形成時代為晚三疊世。

圖7 扎日尕那南花崗閃長巖（2013ⅩⅢTW-2）典型鋯石的CL 圖像和年齡值

圖8 扎日尕那南花崗閃長巖U-Pb 年齡諧和圖及206Pb/238U 加權(quán)平均年齡

5 討論

5.1 成巖溫壓

扎日尕那南花崗巖體呈巖株狀產(chǎn)出，形態(tài)橢圓形，其長軸方向與主構(gòu)造方向基本一致，主動侵入于三疊系清水河組地層中，接觸變質(zhì)明顯，角巖帶北寬南窄，巖體剝蝕深度較淺。將花崗巖計算成標準礦物后，投影于Q-Ab-An 圖（如圖9 所示）上，花崗巖樣品投點落在700℃等溫線內(nèi)，對應(yīng)的負荷圍壓約0.5-1GPa，顯示隨著巖漿的演化，溫度、壓力均遞減，Sm/Nd 介于0.21-0.29，平均0.255，略高于地殼平均值0.20，遠遠低于球粒隕石0.33，說明花崗巖的形成主要以地殼物質(zhì)為主或受到殼幔循環(huán)作用的影響，顯示了典型的地殼重熔花崗巖特征。

圖9 扎日尕那南花崗巖體Q-Ab-An 圖

綜上，扎日尕那南部的花崗巖地區(qū)具有S 型鋁質(zhì)準質(zhì)的鋁質(zhì)高錳酸鉀巖和鈣質(zhì)的堿性巖形成系統(tǒng)和S 型鋁質(zhì)花崗石的地質(zhì)特征，形成于這種擠壓和同重力碰撞撞擊構(gòu)造的地質(zhì)環(huán)境中，在高度印支后期的與燕山山脈碰撞的頁巖造山運動過程中，在這種擠壓和同撞擊碰撞構(gòu)造動力學(xué)的機制下，引發(fā)頁巖地殼中礦物質(zhì)部分快速熔融從而形成。

5.2 構(gòu)造意義

前人研究認為I 型花崗巖與俯沖階段相對應(yīng)，S型花崗巖與碰撞階段相對應(yīng)，A 型花崗巖與后造山伸展背景相聯(lián)系[5]。東昆侖地區(qū)晚華力西期-印支期存在著廣泛的巖漿活動（260～190Ma）。區(qū)域內(nèi)，東昆侖東段南緣和勒崗希里可特、科科阿龍等地出露了一套小型的花崗巖，侵位與三疊統(tǒng)鬧倉堅溝(T2n)相似，侵位年齡228 Ma，花崗巖地球化學(xué)性質(zhì)表明，屬于碰撞結(jié)構(gòu)階段[6]。八寶山組合鬧倉堅溝組在不整合的面下地層結(jié)構(gòu)變形強。區(qū)域構(gòu)造變形是不整合的中三疊世晚期至早期主碰撞造山的表現(xiàn)，以上幾個地質(zhì)實例一致都表明，東昆侖地區(qū)的晚三疊世早期由以前局部初始碰撞轉(zhuǎn)為陸(弧)大地區(qū)全面碰撞的造山結(jié)構(gòu)階段，這次碰撞為東昆侖和其鄰地區(qū)的基礎(chǔ)構(gòu)造建筑奠定了條件[7]。

碰撞造山的作用是以S 型花崗巖礦物為標志的。本次研究結(jié)果表明，扎日尕那南花崗巖是同碰撞S 型花崗石，侵位年限為211.5±2.2 Ma 。這些巖漿是阿尼瑪卿一布青山洋俯沖、巴顏喀拉地塊與東昆侖地段的陸上碰撞反映了巴顏喀拉。通過研究東昆侖中晚三疊世花崗巖，說明了東昆侖地區(qū)碰撞后的轉(zhuǎn)換過程，先有了新底侵的地殼拆沉，導(dǎo)致了玄武巖漿下融合形成，導(dǎo)致了地殼在減壓下融合，使其下融化，然后新生地殼熔融而成。通過研究扎日喀拉南花崗巖體，對解釋了巴顏喀拉和東昆侖地塊在碰撞后發(fā)生的構(gòu)造體系轉(zhuǎn)換，為東昆侖晚三疊世特提斯洋從碰撞到極端的碰撞轉(zhuǎn)換提供了直接證據(jù)，綜合這次工作和前人的研究結(jié)果，認為阿尼瑪卿古特提斯洋的俯沖作用將持續(xù)至早三疊世，直到晚三疊時期。晚三疊世才完全轉(zhuǎn)入造山的陸內(nèi)碰撞階段。

6 結(jié)論

（1）扎日尕那LA-IC-MS 鋯石U-Pb 年齡為211.5±2.2Ma，屬晚三疊世。

（2）扎日尕那南花崗巖的形成與地殼下部有關(guān)，可能是先有新底侵地殼的拆解，導(dǎo)致玄武巖下部熔融而成的地殼，使下部地殼熔融，然后再有新的下部地殼熔融。

（3）扎日尕那南花崗巖體為晚三疊世提斯洋由碰撞階段向后碰撞極端轉(zhuǎn)換提供了直接的證據(jù)。