李冰 陳宣華 王增振 胡道功 孫玉軍

1.中國地質(zhì)科學(xué)院，北京 100037 2.中國地質(zhì)科學(xué)院地球深部探測中心，北京 100037 3.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081

祁連造山帶作為一個典型的加里東期造山帶(黃汲清等，1977；宋述光，1997；張建新等，1997，1998)是華北板塊與柴達(dá)木地塊之間經(jīng)過碰撞、匯聚、造山作用形成的復(fù)合造山帶。現(xiàn)今的祁連造山帶位于青藏高原東北緣，呈北西西向展布，北以河西走廊盆地為界與華北板塊相鄰，南以宗務(wù)隆山北緣斷裂與柴達(dá)木地塊相隔，西端則被阿爾金斷裂截切，東端可延伸至六盤山一帶(圖1)。祁連造山帶由北向南依次由北祁連縫合帶、中祁連地塊和南祁連增生雜巖三個構(gòu)造單元組成(Songetal., 2017; Zhangetal., 2017a；宋述光等，2019)，其構(gòu)造演化經(jīng)歷了早古生代的造山運動(Yin and Harrison, 2000；宋述光等，2004; Xiaoetal., 2009；宋述光, 2009；Songetal., 2013, 2014；Wuetal., 2017), 并形成了北祁連蛇綠巖帶(王荃和劉雪亞，1976；肖序常等，1978；Songetal., 2013；李冰等，2016，2017)、柴北緣超高壓變質(zhì)帶(楊經(jīng)綏等，1998，2000；張建新等，2002；Yinetal., 2007；宋述光等，2013, 2015)和大量的碰撞前、同碰撞和碰撞后的巖漿巖(Gehrelsetal., 2003；Yangetal., 2012)；中生代伸展作用導(dǎo)致侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)伸展盆地的廣泛發(fā)育(Vincent and Allen, 1999; Chenetal., 2003; Yinetal., 2008a, b; Zuza and Yin, 2016)；新生代以來，受青藏高原東北緣的地殼縮短、擠壓變形(Gehrelsetal., 2003；Yinetal., 2007；Zuza and Yin, 2016；Zazaetal., 2018)和大規(guī)模走滑斷裂運動的影響(Duvalletal., 2013; Zuza and Yin, 2016；Lietal., 2019)，導(dǎo)致一系列北西向逆沖斷裂和走滑斷裂發(fā)育，并形成了現(xiàn)今的盆-山構(gòu)造地貌格局(張會平等，2012；戚幫申等，2013；Zhangetal., 2017b)。

圖1 祁連造山帶大地構(gòu)造位置圖(a)和區(qū)域構(gòu)造簡圖(b)(據(jù)Song et al., 2013；Zhang et al., 2017a修改)

南祁連增生雜巖帶作為祁連造山帶的構(gòu)造單元之一(Songetal., 2017；Zhangetal., 2017a)，夾持于中祁連地塊和宗務(wù)隆構(gòu)造帶之間。由于該區(qū)域是“祁-秦增生雜巖帶”的重要組成部分(Songetal., 2017)，同時也是研究祁連造山帶與柴達(dá)木地塊之間構(gòu)造演化與盆山耦合關(guān)系的關(guān)鍵地區(qū)之一(陳宣華等，2010)，近年來受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。尤其是柴北緣超高壓變質(zhì)帶榴輝巖的發(fā)現(xiàn)，促進了祁連山造山帶構(gòu)造演化的研究，取得了大量研究成果(楊經(jīng)綏等，1998；張建新等，1999，2008；Songetal., 2004；吳才來等，2004；宋述光等，2011)。但前人對南祁連增生雜巖帶早古生代以來的構(gòu)造熱演化歷史研究相對較少，且缺少相對準(zhǔn)確的年代學(xué)數(shù)據(jù)約束。本文在南祁連增生雜巖帶哈拉湖南側(cè)的阿臘郭勒花崗巖體采取了4個二長花崗巖樣品，對其進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb、巖石主微量元素、鋯石和磷灰石裂變徑跡的測試分析；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查和構(gòu)造演化特征，揭示南祁連哈拉湖地區(qū)早古生代花崗巖類巖漿侵入事件及其構(gòu)造熱演化歷史。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

南祁連增生雜巖帶呈北西西向位于中祁連南緣斷裂與宗務(wù)隆-青海南山斷裂之間，西端在阿克塞一帶與阿爾金走滑斷裂相交，東端則尖滅于臨夏西一帶。研究區(qū)位于哈拉湖南部地區(qū)(圖1b，圖2)，該區(qū)出露的最老地層為古元古界斜長片麻巖、片巖和大理巖等，大面積出露地層為志留系的雜砂巖和板巖，同時分布石炭系海陸過渡相沉積和中生代陸相碎屑沉積，新生代地層則發(fā)育了新近系紅層和第四系沉積。區(qū)域內(nèi)發(fā)育一系列新生代北西西向逆沖斷層和近南北向的走滑斷層。

圖2 南祁連哈拉湖南部地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡圖

阿臘郭勒巖體位于青海省德令哈市以北約50km處，該巖體侵入于志留系巴龍貢噶爾組(Sb)地層中，出露面積約2200km2，為南祁連增生雜巖帶內(nèi)出露面積最大的侵入巖體之一。該巖體形態(tài)呈扁平狀，長軸延伸大于100km，指向北西西向，與區(qū)域內(nèi)構(gòu)造方向相一致(圖2)。該巖體呈巖基狀產(chǎn)出，沿加里東褶皺帶復(fù)背斜軸部侵入巴龍貢噶爾組圍巖中，北部被二疊系紫紅色礫巖夾砂巖呈不整合覆蓋。巖體主要由黑云母二長花崗巖組成，巖體與圍巖接觸界線較清楚，圍巖蝕變顯著，具有同化混染現(xiàn)象。

2 樣品采集與分析方法

2.1 樣品采集及巖石學(xué)特征

本次工作在南祁連增生雜巖帶哈拉湖南部的阿臘郭勒巖體采集了4個二長花崗巖樣品(B1133、B1137、B1139和B1144)，用于鋯石U-Pb、全巖地球化學(xué)、鋯石和磷灰石裂變徑跡的測試分析(表1)。

表1 二長花崗巖樣品信息及測試分析方法

野外觀察，巖體呈灰白色，球形風(fēng)化，塊狀構(gòu)造。鏡下，采集的巖樣呈半自形粒狀、似斑狀結(jié)構(gòu)(圖3a，c)；礦物組成主要包括堿性長石(35%～40%)、斜長石(25%～30%)、石英(20%～25%)、黑云母(8%～10%)和白云母(3%～4%)；副礦物可見磁鐵礦、鋯石、磷灰石。其中，堿性長石多為他形粒狀，可見條紋長石和微斜長石，似斑狀；斜長石呈半自形柱狀，可見聚片雙晶，輕微的絹云母化；石英多為他形粒狀；黑云母則呈自形片狀，邊部綠泥石化(圖3b，d)。

圖3 巖石樣品野外露頭照片(a、c)與正交偏光鏡下顯微照片(b、d)

2.2 LA ICP-MS鋯石U-Pb定年

樣品經(jīng)人工破碎后，按常規(guī)重力和磁選方法分選，并在雙目鏡下挑選出鋯石。將待測樣品鋯石顆粒、數(shù)粒鋯石標(biāo)準(zhǔn)M257和TEM置于環(huán)氧樹脂制靶，用于透射、反射、陰極發(fā)光CL和U-Pb定年分析。鋯石陰極發(fā)光在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司日立HITACHIS3000-N型掃描電子顯微鏡上完成。

鋯石U-Pb定年在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室完成，所用儀器為Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及與之配套的NewwaveUP213激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕所用斑束直徑為30μm，頻率為10Hz，能量密度約為2.5J/cm2，以He為載氣。LA-MC-ICPMS激光剝蝕的采樣應(yīng)用單點剝蝕的方式，鋯石U-Pb定年以鋯石GJ-1為外標(biāo)，U、Th含量以鋯石M127(U=923×10-6；Th=439×10-6；Th/U=0.475，Nasdalaetal., 2008)為外標(biāo)進行校正。測試過程中，每測定5個點重復(fù)測定1個標(biāo)樣鋯石GJ1對所獲數(shù)據(jù)進行校正，同時測量一個標(biāo)樣鋯石Plesovice，以觀察儀器的狀態(tài)和測試的重現(xiàn)性。所有標(biāo)樣鋯石測試值的重現(xiàn)性均在1%(2σ)左右。數(shù)據(jù)處理采用ICPMS DataCal程序(Liuetal., 2008)；測量過程中絕大多數(shù)測點的206Pb/204Pb>1000，故未進行普通鉛校正；204Pb由離子計數(shù)器檢測，204Pb含量異常高的分析點可能受包體等普通Pb的影響，對204Pb含量異常高的分析點在計算時剔除；鋯石年齡諧和圖用Isoplot程序獲得, 表達(dá)式中所列單個數(shù)據(jù)點的誤差均為1σ，加權(quán)平均年齡具95%的置信度。詳細(xì)實驗測試過程可參見侯可軍等(2009)。

2.3 巖石地球化學(xué)分析

樣品的全巖主量及微量元素測試在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實驗測試中心完成。主量元素含量由PW4400型X射線熒光光譜儀測定，F(xiàn)eO的檢測方法依據(jù)GB/T 14506.14—2010，其它主要氧化物的檢測方法依據(jù)GB/T 14506.28—2010。主量元素的測試分析誤差在1%～5%之間。稀土及微量元素含量由PE300D型等離子質(zhì)譜儀測定，檢測方法依據(jù)GB/T 14506.30—2010，其分析誤差范圍在5%以內(nèi)。

2.4 鋯石、磷灰石裂變徑跡分析

將篩選和分離出的磷灰石和鋯石單礦物顆粒分別用環(huán)氧基樹脂和聚四氟乙丙烯透明塑料片將磷灰石和鋯石礦粒固定，制作成光薄片，并研磨拋光揭示礦物顆粒內(nèi)表面。磷灰石樣片在恒溫21℃的5.5N HNO3溶液中蝕刻20s以揭示自發(fā)徑跡；鋯石樣片在210℃下，使用KOH+NaOH高溫熔融物蝕刻20～35h揭示自發(fā)徑跡(Yuanetal., 2003, 2006)。將低鈾白云母片(<4×10-9)作為外探測器蓋在光薄片上，緊密接觸礦粒內(nèi)表面，與CN5(磷灰石)和CN2(鋯石)標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃(Bellemansetal., 1995)一并接受熱中子輻照(Yuanetal., 2006)，照射工作在中國原子能科學(xué)研究院的原子反應(yīng)堆進行。然后在25℃條件下的40% HF中蝕刻白云母外探測器20min揭示誘發(fā)徑跡。最后需要在高精度光學(xué)顯微鏡100倍干物鏡下觀測統(tǒng)計裂變徑跡。應(yīng)用IUGS推薦的Zeta常數(shù)標(biāo)定法計算出裂變徑跡中心年齡。實驗中根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)磷灰石礦物的測定，加權(quán)平均得出Zeta常數(shù)值(Hurford and Green, 1983; Hurford, 1990)。本次實驗獲得的鋯石樣品和磷灰石樣品的Zeta常數(shù)分別為90.9±2.8y/cm2和410±17.6y/cm2。磷灰石中裂變徑跡退火存在各向異性(Greenetal., 1986)，選擇平行c軸的柱面來測定水平封閉徑跡長度、自發(fā)徑跡密度和誘發(fā)徑跡密度。

2.5 熱歷史模擬

為了進一步探討阿臘郭勒巖體花崗巖體及南祁連增生雜巖帶的熱歷史演化過程，本文利用HeFTy v1.9.3軟件(Ketchametal., 2005)及Ketchametal.(2007)的Multi-kinetic退火模型，同時加入Dpar值作為約束參數(shù)進行磷灰石樣品的熱歷史模擬。每個樣品的模擬次數(shù)均為10000次，通過多次模擬得出可接受的和好的擬合結(jié)果，以及最佳模擬曲線。模擬結(jié)果的評價標(biāo)準(zhǔn)為GOF檢測：當(dāng)GOF≥0.05, 模擬曲線被認(rèn)為是可接受的；當(dāng)GOF≥0.5，模擬曲線被認(rèn)為是好的模擬曲線(Ketcham, 2005)?；诹谆沂瘶悠妨炎儚桔E的參數(shù)(徑跡年齡、長度和Dpar值等)，每次模擬設(shè)定如下約束條件：(1)初始溫度設(shè)置在實測鋯石裂變徑跡年齡對應(yīng)的封閉溫度區(qū)間(200±20℃)；(2)實測磷灰石裂變徑跡年齡的時間，使樣品處于部分退火帶(PAZ；110～60℃)的溫度區(qū)間；(3)現(xiàn)今狀態(tài)使樣品處于20±5℃地表溫度。

3 分析結(jié)果

3.1 LA ICP-MS鋯石U-Pb定年

二長花崗巖樣品B1133中鋯石顆粒大小均勻、自形、透明、短柱-長柱狀，長約100～250μm，寬約50～100μm，發(fā)育巖漿振蕩環(huán)帶(圖4a)。在276顆鋯石上進行了25點分析(表2)，其U、Th含量分別為164×10-6～1619×10-6和53×10-6～573×10-6，Th/U比值介于0.12～1.02之間，說明測試顆粒均為巖漿型鋯石。其中18個測點十分諧和且聚集成簇(圖5)，206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為425.8±1.0Ma(MSWD=0.68)，代表該巖體的結(jié)晶年齡在中志留世。點2(693±7Ma)、12(2034±14Ma)、24(737±128Ma)的表面年齡明顯偏老，分析點位置同時覆蓋了巖漿震蕩環(huán)帶的鋯石核及其外部鋯石幔(圖4)，可能反映捕獲性鋯石核與巖漿階段鋯石幔的混合年齡。點17(479±5Ma)、點18(474±6Ma)和點21(490±5Ma)雖然諧和性較好，但明顯偏老，而且早于柴北緣超高壓變質(zhì)帶的形成時間(440～420Ma；Songetal., 2014)，因此推測是捕獲的早期巖漿鋯石。

圖4 二長花崗巖鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像及測點位置

表2 二長花崗巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb同位素年齡測定結(jié)果

二長花崗巖樣品B1139中鋯石顆粒大小均勻、自形、透明、短柱-長柱狀，長約100～250μm，寬約50～100μm，具有明顯的巖漿振蕩環(huán)帶(圖4b)。在279顆鋯石上進行了29點分析(表2)，其U、Th含量分別為158×10-6～738×10-6和57×10-6～393×10-6，Th/U比值介于0.16～1.06之間，說明測試顆粒均為巖漿型鋯石。其中21個測點十分諧和且聚集成簇(圖5)，其206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為429.5±1.0Ma(MSWD=1.30)，代表了該巖體的結(jié)晶年代為中志留世。點2(435±5Ma)由于諧和度較低，不予采用。點4、5、15、18、22、25獨立成簇且較諧和，206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為463.4±3.7Ma(MSWD=3.7)，該年齡明顯偏老，同樣早于柴北緣超高壓變質(zhì)帶的形成時間(440～420Ma；Songetal., 2014)，推測是捕獲的早期巖漿鋯石。點28(751±8Ma)明顯偏老，分析點位同時覆蓋了鋯石核及其外部鋯石幔，可能反映捕獲性鋯石核與巖漿階段鋯石幔的混合年齡。

圖5 二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和圖

3.2 巖石地球化學(xué)特征

南祁連增生雜巖帶哈拉湖南部阿臘郭勒巖體二長花崗巖樣品的主量元素和微量元素分析結(jié)果見表3?？梢钥闯觯瑯悠肪哂懈逽iO2(72.06%～76.51%)、富Al2O3(13.07%～13.29%)、富堿(ALK=6.68%～8.02%)的特征，并且相對富K2O(4.09%～5.05%，K2O/Na2O=1.14～2.36)，過鋁質(zhì)(A/CNK=1.08～1.11)，屬于高鉀鈣堿性系列(圖6)。樣品(B1133、B1137和B1139)的稀土總量較高(ΣREE=152.1×10-6～247.1×10-6)，輕稀土富集，(La/Yb)N比值較高(12.07～17.93)，Eu負(fù)異常明顯(δEu=0.20～0.24, 圖7a)。樣品B1144的稀土總量則較低為36.31×10-6，輕稀土不夠富集，(La/Yb)N比值很低(1.53)，Eu負(fù)異常明顯(δEu=0.05, 圖7a)。樣品球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線呈現(xiàn)左高右低的L型，同時具有極強的負(fù)Eu異常，顯示出明顯的“V”字型樣式。

表3 二長花崗巖主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析結(jié)果

圖6 二長花崗巖主量元素特征圖

圖7 二長花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)

二長花崗巖樣品的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖顯示(圖7b)，巖石相對富集大離子親石元素(Cs、Rb、K、Th、U)，強烈虧損大離子親石元素(Ba、Sr)和高場強元素(Nb、Ta、Ti、Zr)。Nb、Ta、Ti的虧損以及Zr的相對富集表明巖石的源區(qū)中應(yīng)以陸殼成分為主，而P 的虧損和K的富集則反映出阿臘郭勒巖體具有大陸地殼的性質(zhì)。Rb、Th富集也是上地殼巖石的特點，Ba、Sr、Ti的虧損可以說明成巖過程中斜長石、磷灰石、鈦鐵礦發(fā)生了分離結(jié)晶。因此，南祁連增生雜巖帶阿臘郭勒巖體的二長花崗巖可能源于殼源物質(zhì)部分熔融，并且產(chǎn)出于同碰撞的構(gòu)造環(huán)境(圖8)。

圖8 二長花崗巖Rb-(Y+Nb)圖解(a)和Rb-(Yb+Ta)圖解(b)(據(jù)Pearce et al.，1984)

3.3 鋯石和磷灰石裂變徑跡熱年代學(xué)

二長花崗巖樣品的鋯石和磷灰石裂變徑跡測年結(jié)果見表4。結(jié)果表明：樣品B1133和B1139的鋯石裂變徑跡(ZFT)年齡分別為133±7Ma(±1σ)和186±10Ma(± 1σ)(表4)，明顯小于巖漿侵入年齡(425.8±1.0Ma和429.5±1.0Ma；見表1和圖4)，處于早侏羅世至早白堊世時期。樣品測試的鋯石顆粒數(shù)分別為35和28，滿足實驗要求。同時，2個二長花崗巖樣品鋯石裂變徑跡的P(χ2)值均為0(表4)，表示各單顆粒年齡相對分散，徑跡年齡采用中心年齡(Sobeletal., 2006a, b)。單顆粒年齡放射圖和直方圖顯示(圖9)，樣品B1133的單顆粒年齡離散度為18%，峰值年齡分別為127.2±5Ma(91.4±4.8%)和243±19Ma(8.6±4.8%)。樣品B1139的單顆粒年齡離散度為17%，峰值年齡分別為161.1±8.2Ma(64±12%)和235±15Ma(36±12%)。

表4 二長花崗巖樣品的鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡

圖9 二長花崗巖鋯石裂變徑跡年齡輻射圖(左)和直方圖(右)

樣品的磷灰石裂變徑跡(AFT)的年齡分別為85±4Ma(±1σ，B1133)和82± 5Ma(± 1σ，B1139)，為晚白堊世早期。樣品測試的磷灰石單顆粒數(shù)分別為30和34，其P(χ2)值為0，小于5%，表示各單顆粒年齡相對分散，磷灰石裂變徑跡年齡同樣采用中心年齡(Sobeletal., 2006a, b)。單顆粒年齡放射圖和直方圖顯示(圖10)，樣品B1133的單顆粒年齡離散度為17%，峰值年齡分別為77.9±2.8Ma(65.3±6%)和98.8±6.7Ma(34.7 ± 6%)。樣品B1139的單顆粒年齡離散度為20%，峰值年齡分別為71.1±4.8Ma(63 ± 15%)和104.2±8.2Ma(37±15%)，表明樣品自早白堊世晚期以來經(jīng)歷了多期熱事件的影響。

圖10 二長花崗巖磷灰石裂變徑跡年齡輻射圖(左)和直方圖(右)

樣品的磷灰石圍限平均徑跡長度(MTL)分別為14.1±1.6μm和13.8±1.9μm(表4)，且圍限徑跡測試條數(shù)均超過100條，表明數(shù)據(jù)質(zhì)量較好。該徑跡平均長度小于原始徑跡長度(16.3±0.9μm；陳剛等，2005)，也小于快速冷卻至地表溫度的裂變徑跡平均長度(14.5～15.5μm；Greenetal., 1989)。與結(jié)晶C 軸平行的裂變徑跡蝕象的最大直徑(Dpar)的平均值分別是2.18和2.12(表4)，但樣品的磷灰石裂變徑跡年齡輻射圖顯示，Dpar值稍有分散。樣品B1133的Dpar值分布為1.61～2.57μm，樣品B1139的Dpar值分布則為1.24～2.92μm，這可能與花崗巖樣品數(shù)據(jù)采集的偏差有關(guān)。為了進一步分析樣品Dpar值的離散度，本文將2個磷灰石裂變徑跡樣品的Dpar值與平均徑跡長度的關(guān)系進行了進一步分析(圖11)。結(jié)果顯示，樣品B1133和B1139的Dpar值分布并未呈現(xiàn)出較明顯的不同動力學(xué)性質(zhì)的區(qū)間，Dpar值均主要集中在1.8～2.6μm，說明樣品中的各組分經(jīng)歷了相同或相似的隆升過程(圖11)。

圖11 磷灰石裂變徑跡樣品的平均徑跡長度與Dpar值的關(guān)系

3.4 熱歷史模擬

在任何一地表巖石的長期隆升剝蝕過程中，在由外探測器裂變徑跡定年分析中獲得的樣品徑跡年齡可能不具有簡單的地質(zhì)意義，而代表其長期處于部分退火帶(PAZ)或者緩慢隆升突破部分退火帶的過程(Gleadow and Brown，2000；張志誠和王雪松，2004)。封閉徑跡長度及其分布記錄了巖石經(jīng)歷的最高古地溫及熱歷史過程, 是裂變徑跡分析中最重要的參數(shù)。裂變徑跡長度的差異記錄了不同樣品經(jīng)歷的時間-溫度信息，利用徑跡年齡和徑跡長度，選擇一定的退火模型，進行熱歷史的反演模擬，可以揭露出樣品表觀年齡下定量的、更詳盡的熱演化信息，為區(qū)域構(gòu)造熱演化歷史分析提供更多的依據(jù)(張志誠和王雪松，2004；Ketchametal., 2007)。

樣品B1133和B1139的熱歷史模擬結(jié)果顯示，所有樣品的GOF(擬合度)檢測均大于0.5，模擬質(zhì)量較高且較為可信。南祁連地區(qū)阿臘郭勒巖體經(jīng)歷了3期冷卻歷史：早白堊世以來，自鋯石裂變徑跡部分退火帶隆升至磷灰石裂變徑跡部分退火帶的頂部；經(jīng)過晚白堊世至古新世的構(gòu)造平靜階段后；于始新世早期以來的再次進入快速隆升階段(圖12)。

圖12 二長花崗巖的熱歷史模擬圖

4 討論

4.1 南祁連哈拉湖南部地區(qū)早古生代巖漿侵入事件

鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示，哈拉湖南部的二長花崗巖B1133和B1139的侵位年齡分別為425.8±1.0Ma(MSWD=0.68)和429.5±1.0Ma(MSWD=1.30)，表明阿臘郭勒巖體形成于中志留世。

前人的研究表明：由于祁連洋洋殼的俯沖，祁連山到柴北緣地區(qū)在520～440Ma主要發(fā)育島弧巖漿作用(Songetal., 2013, 2014, 2017；Xiaetal., 2003, 2012)，而在440～360Ma則主要發(fā)育與大陸碰撞和碰撞后的造山帶垮塌有關(guān)的巖漿作用(Songetal., 2014；Wangetal., 2014；宋述光等，2019)。前人在南祁連地區(qū)獲得的花崗巖類侵入年齡的峰值主要集中在446～440Ma(吳才來等，2001；Gehrelsetal., 2003；盧欣祥等，2007；張照偉等, 2012)，且?guī)r石地球化學(xué)特征顯示南祁連增生雜巖帶存在該時期的洋殼俯沖環(huán)境下島弧巖漿活動形成的I型花崗巖(羅志文等，2015)，證明其與祁連洋閉合早期大洋俯沖作用導(dǎo)致的島弧巖漿活動密切相關(guān)。而本文獲得的哈拉湖南部阿臘郭勒巖體的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡顯示該巖體的侵位時代為中志留世(425～429Ma)，巖石地球化學(xué)特征顯示阿臘郭勒巖體的二長花崗巖可能源于殼源物質(zhì)部分熔融，且產(chǎn)出于同碰撞的構(gòu)造環(huán)境，并且南祁連-柴北緣地區(qū)在同時期(440～420Ma)發(fā)生了大陸深俯沖引起的超高壓變質(zhì)作用(Songetal., 2014)，表明該期巖漿事件是與祁連洋洋殼俯沖結(jié)束后的柴北緣大陸碰撞過程中的巖漿活動有關(guān)，代表了柴北緣超高壓變質(zhì)帶大陸俯沖折返過程中大陸地殼的深熔作用(宋述光等，2013, 2015)。該結(jié)果也與柴北緣綠梁山和錫鐵山地區(qū)的花崗巖形成的時代與構(gòu)造環(huán)境相一致(孟繁聰和張建新，2008；Yangetal., 2020)。

4.2 南祁連哈拉湖南部地區(qū)早白堊世以來的冷卻歷史

南祁連哈拉湖地區(qū)阿臘郭勒巖體二長花崗巖樣品的鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡及熱歷史模擬結(jié)果表明，南祁連哈拉湖南部地區(qū)自早白堊世以來經(jīng)歷了至少3個階段的冷卻歷史：(1)早白堊世以來的快速隆升階段；(2)晚白堊世-古新世的構(gòu)造平靜階段；(3)始新世早期以來的快速隆升階段。

中生代中晚期的構(gòu)造活動影響了青藏高原北緣及東北緣的大部分地區(qū)(Vincent and Allen, 1999；Jolivetetal., 2001；Chenetal., 2003；李海兵等，2004，2006；Yinetal., 2007, 2008a, b；蔣榮寶等，2008；Chengetal., 2019; Zhangetal., 2020; Wangetal., 2022)，南祁連增生雜巖帶哈拉湖南部地區(qū)早白堊世以來也發(fā)育了一期快速冷卻的事件(圖12)。該期構(gòu)造活動反映了白堊紀(jì)的地殼隆升，與該區(qū)缺失白堊紀(jì)地層相一致，是一次區(qū)域性的隆升事件。地震剖面顯示柴北緣和南祁連地區(qū)發(fā)育早白堊世逆沖斷層(Zhangetal., 2020)，而祁連山北緣榆木山地區(qū)則發(fā)育有系列早白堊世早期的走滑雙重構(gòu)造、逆沖推覆和飛來峰構(gòu)造(陳宣華等，2019；Wangetal., 2022)，這些變形均說明早白堊世早期的區(qū)域性擠壓構(gòu)造活動規(guī)模巨大。同時，阿爾金斷裂東段地區(qū)在100～120Ma和～82Ma發(fā)育的兩期巖漿活動(李海兵等，2004)，河西走廊地區(qū)早白堊世碎屑巖層序地層及沉積特征則較好地記錄了早白堊世祁連山隆升過程(唐玉虎等，2008；梅冥相和蘇德辰，2014a，b；郭榮濤等，2015，2016)。祁連山白堊紀(jì)早期的快速隆升可能主要受拉薩地塊與歐亞板塊沿班公湖-怒江縫合帶碰撞遠(yuǎn)程效應(yīng)的影響(Vincent and Allen, 1999；Jolivetetal., 2001；李海兵等，2004；Chengetal., 2019)，并初步構(gòu)成了青藏高原雛形的東北部邊界。

前人用磷灰石裂變徑跡方法獲得的南祁連地區(qū)的隆升過程表明，南祁連地區(qū)經(jīng)歷了晚白堊世-古新世期間短暫的構(gòu)造夷平階段后，于始新世早期再次轉(zhuǎn)入快速隆升階段(Qietal., 2016；戚幫申等，2016)。柴達(dá)木盆地中新生代沉積巖的碎屑磷灰石裂變徑跡方法也同樣獲得了54～47Ma的快速剝蝕與沉積記錄，南祁連山和柴北緣地區(qū)則為此提供了沉積物源(Jianetal., 2018)。南祁連地區(qū)始新世的區(qū)域性構(gòu)造運動最終導(dǎo)致哈拉湖地區(qū)早期發(fā)育的夷平面在34Ma的解體(賈麗云等，2018)。同時，中祁連地區(qū)、阿爾金北緣山脈和黨河南山在約40Ma的快速冷卻剝蝕(Jolivetetal., 2001；孫岳等，2014；Lietal., 2020)，以及始新世晚期-漸新世河西走廊盆地和中祁連木里盆地內(nèi)火燒溝組(E2-3h)與上覆白楊河組(E3N1b)均呈微角度不整合接觸(戴霜等，2005；戚幫申等，2013)，這些證據(jù)均顯示出青藏高原北部在始新世-漸新世存在構(gòu)造變形與隆升。同時，青藏高原東北緣新生代陸內(nèi)變形過程所導(dǎo)致的地殼增厚使得南祁連增生雜巖帶的地殼厚度達(dá)到了區(qū)域內(nèi)的最大值(Gaoetal., 1999)，并具有向南北兩側(cè)(柴達(dá)木盆地和中祁連地塊)逐漸減薄的趨勢，因此南祁連增生雜巖帶應(yīng)該是祁連山地區(qū)新生代以來最早發(fā)生地殼縮短的關(guān)鍵地區(qū)(Gaoetal., 1999；Heetal., 2018；Huangetal., 2021)。祁連山在新生代早期的擠壓變形可能與早古生代祁連洋閉合時向南俯沖的化石俯沖帶作為先存構(gòu)造薄弱帶而導(dǎo)致的印度與歐亞板塊碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)有關(guān)(Chenetal., 2020；Lietal., 2021)。受這一系列強烈構(gòu)造活動的影響，祁連山及其周緣地區(qū)主要以系列逆沖斷層的形式協(xié)調(diào)青藏高原向北東方向的生長(Tapponnieretal., 1990；Burchfieletal., 1991；Vincent and Allen, 1999；Zhangetal., 2004；Yuanetal., 2013；Zuza and Yin, 2016；Allenetal., 2017；Lietal., 2019)，同時也開啟了青藏高原東北緣自印度板塊和歐亞板塊碰撞以來的初始隆升與地殼增厚(Meyeretal., 1998; Leaseetal., 2012; Zuza and Yin, 2016；Zuzaetal., 2018)。

4.3 南祁連哈拉湖南部地區(qū)構(gòu)造熱演化歷史

構(gòu)造熱年代學(xué)以構(gòu)造地質(zhì)學(xué)理論為指導(dǎo)，可以為大陸內(nèi)部不同塊體的構(gòu)造變形時間、山體抬升和盆地沉降速率等提供精細(xì)的年代與熱作用制約(王瑜，2004)。其中，礦物封閉溫度是認(rèn)識地質(zhì)體形成與剝露作用的熱演化歷史的重要依據(jù)(陳宣華等，2010)。礦物年齡的封閉溫度取自前人有關(guān)實驗資料：鋯石U-Pb 年代學(xué)封閉溫度取>900℃(Cherniak and Watson, 2001, 2003)，鋯石裂變徑跡法的封閉溫度為240～210℃(Zaun and Wagner, 1985；Bernetetal., 2009)，磷灰石裂變徑跡法封閉溫度為110～60℃(Gleadow and Duddy, 1981；Ketchametal., 2007)。將不同方法的測年數(shù)據(jù)、封閉溫度和地溫梯度聯(lián)系在一起形成熱年代學(xué)曲線，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化特征，揭示南祁連增生雜巖帶哈拉湖南部地區(qū)的熱演化歷史和山脈隆升過程。

根據(jù)南祁連哈拉湖地區(qū)阿臘郭勒巖體二長花崗巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡、巖石地球化學(xué)特征、鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡和熱歷史模擬結(jié)果，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化特征，得到該地區(qū)的構(gòu)造熱年代學(xué)演化歷史曲線圖(圖13)。結(jié)果表明，該區(qū)域在中志留世(425～429Ma)發(fā)生了一期與祁連洋洋殼俯沖結(jié)束后的大陸碰撞過程有關(guān)的巖漿侵位過程，并伴隨有榴輝巖相超高壓變質(zhì)作用(宋述光等，2013；Songetal., 2014)，在晚志留世-早泥盆世期間受強烈的造山運動影響而快速冷卻，使得志留紀(jì)殘余海盆相復(fù)理石建造和泥盆紀(jì)磨拉石不整合的沉積覆蓋于基巖之上(Zuzaetal., 2018)。自晚泥盆世至侏羅紀(jì)，南祁連地區(qū)進入了陸表海和海陸交互相沉積的構(gòu)造平穩(wěn)階段，巖體進入緩慢冷卻階段。自早白堊世以來，該地區(qū)再次進入快速隆升階段，并初步構(gòu)成了青藏高原雛形的東北部邊界。經(jīng)過晚白堊世-古新世短暫的構(gòu)造平靜期，受印度板塊與歐亞板塊擠壓作用遠(yuǎn)程效應(yīng)的影響，祁連山地區(qū)以發(fā)育一系列褶皺、逆沖斷層、走滑斷層和區(qū)域地層角度不整合的方式協(xié)調(diào)青藏高原向北東方向的隆升與擴展。

圖13 南祁連哈拉湖地區(qū)早古生代巖漿侵入事件和構(gòu)造熱演化歷史圖解(據(jù)陳宣華等，2010；Chen et al., 2015)

5 結(jié)論

通過南祁連增生雜巖帶哈拉湖地區(qū)阿臘郭勒巖體的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡、巖石地球化學(xué)特征、鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡以及熱歷史模擬結(jié)果，結(jié)合前人研究成果得出如下結(jié)論：

(1)鋯石U-Pb定年結(jié)果和巖石地球化學(xué)特征顯示，南祁連增生雜巖帶哈拉湖南部阿臘郭勒巖體的二長花崗巖(B1133和B1139)侵位年齡分別為425.5±1.0Ma(MSWD=0.68)和429.5±1.0Ma(MSWD=1.30)，代表了阿臘郭勒巖體的侵入時代，表明南祁連哈拉湖地區(qū)在中志留世發(fā)生一期巖漿侵入事件。巖石地球化學(xué)特征顯示該巖體具有殼源花崗巖特征，且產(chǎn)出于同碰撞的構(gòu)造環(huán)境，說明該期巖漿事件是與祁連洋洋殼俯沖結(jié)束后的柴北緣地區(qū)大陸碰撞過程中的巖漿活動有關(guān)。

(2)鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡、熱歷史模擬結(jié)果和區(qū)域構(gòu)造變形特征顯示，哈拉湖地區(qū)自早白堊世以來經(jīng)歷了至少3個階段的冷卻歷史：早白堊世以來的快速隆升階段；晚白堊世-古新世的構(gòu)造平靜階段；始新世早期以來的快速隆升階段。

(3)揭示了南祁連哈拉湖地區(qū)在中志留世-晚泥盆世的區(qū)域深成巖漿侵入和快速隆升過程、晚泥盆世-侏羅紀(jì)的構(gòu)造平穩(wěn)與緩慢冷卻階段以及早白堊世以來的中低溫冷卻和快速隆升的構(gòu)造熱演化歷史。

致謝LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年分析得到了中國地質(zhì)大學(xué)(北京)邵浩浩碩士和中國地質(zhì)科學(xué)院苗慧心碩士的幫助；圖件繪制工作得到了中國地質(zhì)科學(xué)院丁偉翠高級工程師和徐盛林助理研究員的指導(dǎo)與幫助；鋯石和磷灰石裂變徑跡測試由中國地質(zhì)大學(xué)(北京)袁萬明教授協(xié)助完成；北京大學(xué)宋述光教授和另外一位匿名審稿專家的細(xì)致審稿，給本文提出了諸多建設(shè)性意見；作者對他們謹(jǐn)表衷心感謝。