，，,

(1.青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810012；2.青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810012)

研究區(qū)位于南祁連西段的祁連造山帶，南與柴達(dá)木盆地北緣為鄰。依據(jù)青海省1∶100萬大地構(gòu)造說明書，測區(qū)涉及1個一級構(gòu)造單元，2個二級構(gòu)造單元，3個三級構(gòu)造單元。3個三級構(gòu)造單元分別為：南祁連早古生代巖漿弧、宗務(wù)隆裂谷、全吉地塊(張雪亭等，2007)，形成時期從早到晚分別是全吉地塊-南祁連早古生代巖漿弧-宗務(wù)隆裂谷。本次在區(qū)內(nèi)進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時，發(fā)現(xiàn)該區(qū)內(nèi)受多期次構(gòu)造運(yùn)動影響，巖漿活動頻繁，形成類型各異、時空分布不同、規(guī)模不等的各類侵入巖，尤其以加里東晚期巖漿最為發(fā)育，面積分布廣泛，在漫長地質(zhì)演化過程中它們記錄了大量的地質(zhì)信息。以前主要側(cè)重對該區(qū)宗務(wù)隆構(gòu)造帶物質(zhì)組成及變質(zhì)變形的研究，而本次主要針對南祁連巖漿帶中規(guī)模最大的早志留巖體進(jìn)行進(jìn)一步研究，以至于對區(qū)內(nèi)的巖漿巖有進(jìn)一步的了解。筆者通過研究塔塔楞河中上游地區(qū)早志留世花崗巖類型、空間分布、地質(zhì)地球化學(xué)特征，探討花崗巖的來源形成機(jī)制及其形成的構(gòu)造環(huán)境。

1 地質(zhì)背景

塔塔楞河中上游地區(qū)位于祁連山西段，由南至北縱跨全吉山地塊、宗務(wù)隆造山帶及南祁連巖漿弧3個三級構(gòu)造單元，其早志留世花崗巖位于南祁連地塊巖漿帶內(nèi)。該巖體多呈規(guī)模巨大的巖基狀產(chǎn)出，侵入體平面形態(tài)呈倒三角狀、橢圓狀等，規(guī)模小者呈巖株?duì)?。巖體為不同期次形成的復(fù)式巖體，在地表以復(fù)式巖體的形態(tài)存在。侵入巖總體出露面積約270km2。巖體受北西西向宗務(wù)隆山-青海南山斷裂構(gòu)造控制，與果可山組及江河組呈斷層接觸，而局部與志留紀(jì)巴龍貢嘎爾組及巴音河群呈侵入接觸，局部被第四紀(jì)沖洪積所覆蓋?；◢弾r類主要巖石類型為斑狀二長花崗巖、二長花崗巖、花崗斑巖、斑狀正長花崗巖和正長花崗巖，其次為環(huán)斑花崗巖、花崗閃長斑巖和石英閃長巖。其中，斑狀二長花崗巖、二長花崗巖、花崗斑巖分布面積最廣，且二長花崗巖、花崗斑巖分別與斑狀二長花崗巖為脈動侵入；正長花崗巖分布于二長花崗巖內(nèi)，兩者主要為脈動侵入，局部受次級斷層影響，呈斷層接觸；斑狀正長花崗巖、環(huán)斑花崗巖分布于斑狀二長化崗巖內(nèi)，局部斑狀正長巖漂浮于環(huán)斑花崗巖上，兩者為脈動侵入；其余花崗閃長斑巖、石英閃長巖分布于第四系中，局部花崗閃長斑巖與巴龍貢噶爾組呈侵入接觸(圖1)。

1.第四系；2.新近系—古近系；3.侏羅系；4.早—中三疊世江河組；5.二疊紀(jì)巴音河群；6.早—中二疊世果可山組；7.志留紀(jì)巴龍貢噶爾組；8.早奧陶世大頭羊組；9.南華—震旦紀(jì)全吉群；10.古元古代達(dá)肯大阪巖群；11.晚三疊世正?；◢弾r；12.晚泥盆世花崗閃長巖；13.早志留世花崗斑巖；14.早志留世斑狀正?；◢弾r；15.早志留世正長花崗巖；16.早志留世環(huán)斑花崗巖；17.早志留世斑狀二長花崗巖；18.早志留世二長花崗巖；19.早志留世花崗閃長斑巖；20.早志留世石英閃長巖；21.斷層；22.地質(zhì)界線；23.脈動侵入；24.采樣位置圖1 早志留世花崗巖出露位置圖Fig.1 Location map of the theexposed Early Silurian granite

斑狀二長花崗巖：淺紅色-肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶約占25%，基質(zhì)約占75%。斑晶主要為鉀長石、石英、斜長石(少量)。二長花崗巖：淺肉紅色夾灰綠色，細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分主要為鉀長石(35%)、斜長石(30%～35%)、石英(25%～30%)、角閃石(2%～3%)、白云母(2%～3%)，磷灰石微量，榍石偶見，不透明礦物少量?；◢彴邘r：肉紅色-灰色-灰褐色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具顯微粒狀結(jié)構(gòu)-顯微球粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶由鉀長石(25%～28%)、石英(10%～15%)、斜長石(6%～8%)、黑云母(6%～13%)組成。斑狀正長花崗巖：肉紅-紅色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由斑晶和基質(zhì)組成，斑晶成分為鉀長石，基質(zhì)組成為斜長石(12%)、鉀長石(49%)、石英(34%)、黑云母(5%)。正長花崗巖：肉紅色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石礦物組成主要為鉀長石(60%～65%)，次為斜長石(10%±)、石英(25%～30%)，黑云母、白云母少量等。環(huán)斑花崗巖：中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石具灰白-淺灰紅色，兩種不同顏色的花崗巖呈過渡關(guān)系。巖石中黑云母含量為4%～9%，石英、鉀長石和斜長石的含量分別為20%～29%、40%～61%和13%～29%。花崗閃長斑巖：淺灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)微粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由斑晶和基質(zhì)組成。斑晶成分由斜長石(24%)、鉀長石(10%)、石英(17%)及暗色礦物(2%)組成。石英閃長巖：灰白色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；礦物成分主要由斜長石(60%)、角閃石(20%)、石英(10%)、黑云母(5%)等組成。

2 巖石地球化學(xué)

2.1 主量元素

花崗巖巖石地球化學(xué)分析結(jié)果見表1。巖石中SiO2含量為71.69%～78.24%，TiO2含量為0.07%～0.42%，Al2O3含量為10.65%～14.19%，F(xiàn)e2O3含量為0.38%～1.73%，F(xiàn)eO含量為0.27%～2.08%，MnO含量為0.01%～0.04%，MgO含量為0.12%～0.56%，CaO含量為0.55%～1.45%，Na2O含量為1.89～2.59%，K2O含量為5.05～5.87%，P2O5含量為0.05～0.15%。Na2O

表1 主量元素、稀土元素、微量元素特征表Tab.1 The major elements,rare earth elemente,trace element characteristice of metamorphic intrusive rock

續(xù)表1

序號主 要 參 數(shù)A/NKACNKARσSIMFFLALKK2O/Na2O11.451.163.071.976.7479.8885.377.532.5521.471.143.042.019.5662.5884.107.673.0631.421.183.222.228.7566.8387.808.062.6841.381.153.641.228.5959.3088.506.544.7951.241.104.081.573.2578.5991.707.402.2061.481.263.111.928.8163.4189.697.572.5471.261.144.041.483.5178.9592.917.212.3481.261.124.021.456.9468.1591.967.092.4891.281.153.881.592.7572.2592.537.432.14101.451.173.102.177.6469.6285.857.892.70111.361.143.342.289.2568.3187.938.092.12序號稀土豐度(10-6)LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu171.71139.5616.6767.7212.621.6712.541.9810.742.126.100.925.510.80260.11119.9012.8645.368.901.017.771.237.321.403.960.583.610.49364.31123.2814.0753.699.271.398.071.266.151.143.160.472.720.41452.69103.4013.5846.979.810.459.401.8311.082.226.401.015.980.86529.1861.017.0925.176.570.317.121.6810.972.277.481.197.060.96657.66107.5014.0048.709.441.388.581.498.411.674.630.734.150.61719.7841.595.0917.895.200.235.431.368.691.795.730.925.590.75827.3955.077.1525.236.270.407.381.7111.132.336.901.196.900.99949.6496.1711.4139.618.680.338.101.8210.932.197.171.076.430.891065.14121.9015.0154.039.831.308.801.487.691.504.430.673.830.521167.54130.8016.3158.9210.971.519.421.548.211.574.570.694.170.56序號主 要 參 數(shù)LREEHREE∑REELREE/HREEσEuσCe(La/Yb)N(La/Sm)N(Gd/Yb)N1309.9540.70350.657.620.400.948.783.571.842248.1426.36274.509.410.360.9911.214.251.733266.0023.38289.3811.380.480.9515.974.362.404226.9138.78265.695.850.140.915.943.381.275129.3338.73168.063.340.140.992.792.790.916238.6830.27268.957.890.460.889.363.841.677203.7141.23244.944.940.280.915.453.221.378121.5138.52160.023.150.180.932.682.750.869205.8438.61244.455.330.120.945.203.601.0210267.2128.92296.139.240.420.9111.454.171.8511286.0530.73316.789.310.440.9210.923.871.82

續(xù)表1

序號微量元素豐度(10-6)RbBaThTaNbHfZrYSr1232.401 146.6024.851.9424.0713.95441.2057.41105.902284.20629.7042.950.9911.636.84221.0041.0781.063174.70872.7030.902.2513.026.35189.3030.00109.404439.50148.5043.911.4914.764.93136.0058.2030.405412.60141.1023.291.9614.004.0494.4069.6637.206335.20638.3032.891.6214.627.00174.4044.6044.607409.80136.3525.362.1614.884.0596.8064.1534.108445.40158.8046.232.1715.115.24131.9062.5936.209458.9092.2418.542.2212.113.1164.0049.1728.5010227.801 208.3027.741.1814.268.82249.6039.66113.2811199.401 385.4027.041.3214.699.65263.4040.89167.47

圖2 SiO2-Na2O+K2O圖解Fig.2 SiO2-Na2O+K2O diagram

圖3 A-F-M圖解Fig.3 A-F-M diagram

圖4 SiO2-K2O圖解Fig.4 SiO2-K2O diagram

圖5 A/KNC-A/NK鋁飽和指數(shù)圖解Fig.5 A/KNC-A/NK saturation diagram

通過分析以上特征表明，該區(qū)早志留世花崗巖為高鉀、過鋁質(zhì)鈣堿性系列巖性，具S型花崗巖特征(肖慶輝等，2002；馬鴻文等，1992)。

2.2 稀土元素

稀土元素含量分析見表1。由表1看出，稀土元素總量較高(ΣREE=160.02×10-6～350.65×10-6，平均為261.78×10-6)，其平均值高于上地殼平均值(210×10-6)；輕稀土元素相對富集，重稀土元素相對虧損(LREE=121.51×10-6～309.95×10-6，平均為227.58×10-6；HREE=23.38×10-6～41.23×10-6，平均為34.20×10-6)，輕、重稀土元素分餾較為明顯(LREE/HREE=3.15～11.38，平均為7.04；LaN/YbN=2.68～15.97，平均為15.91)。輕稀土元素內(nèi)部分餾相對明顯(LaN/SmN=2.75～4.36，平均為3.68)，而重稀土元素內(nèi)部分餾相對較差(DdN/YbN=0.86～2.40，平均為1.52)。巖石中δEu=0.14～0.48，平均為0.38，均小于1，具有負(fù)異常特征，顯示Eu強(qiáng)虧損。

在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(圖6)中，曲線呈右傾斜的輕稀土富集型式，顯示了輕稀土元素分餾相對強(qiáng)烈、重稀土元素分餾較弱，曲線近于平坦特征，顯示來自地殼，具同源巖漿特征。而Eu均具有明顯的負(fù)異常特征，反映巖漿經(jīng)歷了較為徹底的分離結(jié)晶作用。

圖6 稀土配分模式圖Fig.6 Chondrite normalized REE distribut patteren For the diabase dike swarms in the study area

綜上所述各項(xiàng)稀土特征與S型殼源花崗巖很相似，表明該區(qū)花崗巖源區(qū)為地殼物質(zhì)熔融作用演化而成的產(chǎn)物(申文環(huán)等，2006)。

2.3 微量元素

微量元素特征見表1。從表1可以看出，各類巖石中微量元素組合一致，僅在含量上有一定差異。巖石大離子親石元素(LIL)中，Ba的含量為92.24×10-6～1 385.40×10-6，Rb的含量較高，為174.70×10-6～458.90×10-6。Sr的含量大部分相對較低，少部分相對較高，為28.50×10-6～167.47×10-6。Th的含量較高，為18.54×10-6～46.23×10-6。高場強(qiáng)元素(HFS)中Nb、Ta、Hf的含量普遍較低，分別為11.63×10-6～24.07×10-6、0.99×10-6～2.25×10-6和3.11×10-6～13.95×10-6。Zr的含量較高，為64.00×10-6～441.20×10-6。

在經(jīng)ORG花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化值的微量元素比值蛛網(wǎng)圖上(圖7)，該區(qū)花崗巖表現(xiàn)出明顯的Rb、Th富集，K含量較高，Ba、Nb、Ta、Zr、Hf、Sm、Y、Yb等明顯虧損的特點(diǎn)，曲線呈明顯右傾鋸齒狀，這與洋脊花崗巖(ORG)標(biāo)準(zhǔn)的碰撞型花崗巖微量元素分布形式相一致。尤其Ba的虧損更傾向于碰撞型花崗巖，而Na、Ta的虧損表明了巖漿更具陸殼的特征(申文環(huán)等，2006)。

圖7 微量元素比值蛛網(wǎng)圖Fig.7 Wed diagram of metamorphic intrusive rock

3 時代討論

本次對二長花崗巖中取同位素U-Pb測年樣品進(jìn)行了精確的定年，并獲得了一些新的數(shù)據(jù)。測年樣品由國土資源部天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所測試，鋯石U-Pb同位素組成分析儀器為LA-MC-ICP-MS，檢測依據(jù)為DZ/T1084.3-1997，樣品測試溫度為22℃，濕度為28%。樣品(BGS2001)中選取的測年鋯石的CL圖(圖8)，鋯石多為淺黃色-無色透明的短柱狀、中長柱狀晶體，少部分為半截狀，粒度多為80～200 μm，大多數(shù)鋯石長寬比為1.5∶1～2∶1，個別鋯石長寬比為4∶1。陰極發(fā)光圖像表現(xiàn)出典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)(圖8)，說明鋯石為巖漿結(jié)晶產(chǎn)生的鋯石(陳岳龍等，2005)。鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單，部分鋯石顆粒具有窄的淺色邊和港灣狀的溶蝕邊，但大多數(shù)鋯石顯示出清晰的巖漿環(huán)帶特征，淺色邊可能為后期的變質(zhì)增生邊。

圖8 鋯石CL發(fā)光照片F(xiàn)ig.8 The CL images of zircons

本次測年在樣品(BGS2001)中共測試了25顆鋯石，并獲得有效點(diǎn)25個。從樣品測試得到的同位素比值和年齡數(shù)據(jù)(表2)。該樣品25個測點(diǎn)的Th/U值為0.19～0.75，且這些測點(diǎn)多位于明顯的巖漿韻律環(huán)帶上，顯示了巖漿成因的鋯石特征。其25個測點(diǎn)多數(shù)集中在一個小范圍內(nèi)，且206Pb/238U和207Pb/235U的諧和性較好，表明了鋯石結(jié)晶以后其U-Pb體系一直保持封閉狀態(tài)。其諧和年齡為(443.0±2.3)Ma(MSWD=0.57)(圖9)，206Pb/238U年齡為431～444 Ma，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(440.4±1.4)Ma(MSWD=0.75)(圖10)，代表了塔塔棱河巖體的結(jié)晶年齡，即該期侵入巖形成的地質(zhì)時期為早志留世。

圖9 鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.9 U-Pb Concordia diagrams of zircon

圖10 鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡圖Fig10 Zircon U-Pb weighted average age diagrams

4 構(gòu)造分析探討

利用不同的圖解判斷其構(gòu)造環(huán)境，在花崗巖Rb-(Y+Nb)圖解(圖11)上，全部樣品位于后碰撞區(qū)域；

在花崗巖TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2圖解(圖12)上，大多數(shù)樣品投影點(diǎn)落在后造山花崗巖區(qū)域，2個樣品在IAG+CAG+CCG區(qū)域；在花崗巖Nb-Y圖解(圖13)上，絕大多數(shù)樣品投影點(diǎn)在后造山花崗巖區(qū)，1個樣品落在火山弧花崗巖區(qū)和同碰撞花崗巖區(qū)；在花崗巖Ta-Yb圖解(圖14)上，多數(shù)落入后造山花崗巖區(qū)域，3個樣品落在火山弧花崗巖區(qū)或同碰撞花崗巖區(qū)；在R1-R2圖解(圖15)上，多數(shù)樣品投在同碰撞區(qū)域(6區(qū))，少數(shù)樣品投在同碰撞與造山期后的邊界上(7區(qū))?？傮w反映出活動大陸邊緣特征，顯示巖石具后造山花崗巖特征。因此，認(rèn)為該區(qū)花崗巖構(gòu)造環(huán)境應(yīng)屬后碰撞構(gòu)造環(huán)境(夏林忻等，1995；馮益民等，1992)。

該區(qū)帶屬于加里東期碰撞造山帶，各種與碰撞相關(guān)的事件年代學(xué)測試顯示，碰撞(峰期)主要發(fā)生于500～470 Ma。例如，柴北緣綠梁山地區(qū)輝長巖的年齡為(496.3±0.3)Ma(鋯石U-Pb)(袁桂邦等，2002)，柴達(dá)木北緣超高壓變質(zhì)帶中島弧拉斑玄武巖的年齡為515 Ma(鋯石U-Pb)(史仁燈等，2004)，祁連南緣嗷嘮山俯沖型鈣堿性的Ⅰ型花崗巖年齡為(496±7.6)～(445±15.3) Ma，平均為473Ma(鋯石SHRIMP U-Pb)(吳才來等，2001)。柴北緣及阿爾金超高壓榴輝巖帶的變質(zhì)作用發(fā)生在500～440 Ma，折返時間為470～460 Ma(楊經(jīng)綏等，2003)。區(qū)內(nèi)塔塔楞河巖體的鋯石U-Pb年齡為440 Ma左右(盧欣祥等，2007)。本次工作新測得塔塔楞河巖體二長花崗巖的鋯石U-Pb年齡為(440.4±1.4)Ma，晚于俯沖碰撞峰期時間60～30 Ma。因此，440 Ma的二長花崗巖可以解釋為后碰撞或后造山環(huán)境所致。

IAG.島弧花崗巖類；CAG.大陸弧花崗巖類；CCG.大陸碰撞花崗巖類；POG.后造山花崗巖類；RRG.與裂谷有關(guān)的花崗巖類；CEUG.與大陸的造陸抬升有關(guān)的花崗巖類圖12 TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2圖解Fig.12 TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2 diagrams

syn-CLOG.同碰撞花崗巖；WPG.板內(nèi)花崗巖；VAG.火山弧花崗巖；ORG.洋脊花崗巖圖13 Nb-Y圖解Fig.13 Nb-Y diagrams

Syn-CLOG.同碰撞花崗巖；WPG.板內(nèi)花崗巖；VAG.火山弧花崗巖；ORG.洋脊花崗巖圖14 Ta-Yb圖解Fig.14 Ta-Yb diagrams

①.地幔分異的；②.板塊碰撞前的；③.碰撞后的抬升；④.造山晚期的；⑤.非造山的；⑥.同碰撞期的；⑦.造山期后的圖15 R1-R2圖解Fig.15 R1-R2 diagrams

5 結(jié)論

(1)塔塔棱河中上游地區(qū)花崗巖是一套鋁過飽和鉀玄巖-高鉀鈣堿性系列巖石(K2O>Na2O)，地球化學(xué)特征顯示巖石具有碰撞型花崗巖和板內(nèi)花崗巖特征，顯示了后碰撞或后造山環(huán)境。通過LA-MC-ICP-MS測定年齡為(440.4±1.4)Ma，即該地區(qū)花崗巖形成時代為早志留世。

(2)從早志留世花崗巖產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境及區(qū)域地質(zhì)分析，其形成在空間上和時間上都應(yīng)該與南部全吉地塊和北部南祁連地塊之間的結(jié)合部位相關(guān)聯(lián)，即在早志留時期陸-陸匯聚時，南祁連陸塊向南俯沖，與全吉地塊發(fā)生碰撞，南祁連地塊遭受擠壓導(dǎo)致陸殼部分熔融引發(fā)強(qiáng)烈的巖漿活動，故形成了南祁連巖漿孤花崗巖。

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