高文彬，錢壯志,2*，徐 剛，段 俊，師 震，馬博騁，楊 濤

(1. 長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054; 2. 自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室，陜西 西安 710054; 3. 中國冶金地質(zhì)總局西北地質(zhì)勘查院，陜西 西安 710119)

0 引 言

北山造山帶位于中亞造山帶(CAOB)南緣中段，古生代期間經(jīng)歷了復(fù)雜的大地構(gòu)造演化過程，伴有強烈的巖漿活動，因而成為研究中亞造山帶地質(zhì)演化歷史的關(guān)鍵部位[1-4]。北山造山帶內(nèi)分布著大量的早二疊世鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)雜巖體、輝綠巖脈群以及玄武巖，關(guān)于其巖石成因及形成背景，尚存在不同認識。Zhou等認為塔里木及相鄰北山地區(qū)的二疊紀巖漿巖共同構(gòu)成了大火成巖省，是地幔柱活動的產(chǎn)物[5-8];Zhang等認為北山地區(qū)二疊紀幔源巖漿及同期花崗質(zhì)巖漿活動都是后碰撞伸展背景下的產(chǎn)物[1,9-11];Ao等認為北山坡北、紅石山等二疊紀鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)雜巖體形成于古亞洲洋的俯沖過程，代表了北山地區(qū)晚古生代的島弧環(huán)境[12]。

前人對北山地區(qū)早二疊世鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)雜巖體及玄武巖進行了大量研究[13-16]，但對輝綠巖脈群研究相對薄弱，且缺少不同區(qū)域之間的對比[17-18]。而輝綠巖脈群作為一種特殊的構(gòu)造巖漿作用產(chǎn)物[19]，可形成于與地幔柱相關(guān)的大火成巖省邊緣地區(qū)、板塊俯沖作用下的弧后拉張環(huán)境以及造山后伸展環(huán)境，其侵位速度快，能夠最大程度地保留源區(qū)信息[20-21]，被廣泛應(yīng)用于古老陸塊聚合、伸展和裂解過程的重建[22-23]?；诖?，本文通過對甘肅北山地區(qū)中部古堡泉輝綠巖脈開展詳細的巖相學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)、巖石地球化學(xué)及Sr-Nd同位素研究，并與北山地區(qū)東部音凹峽和西部坡東輝綠巖地球化學(xué)特征進行對比，探討研究區(qū)早二疊世輝綠巖脈的形成過程及動力學(xué)背景，為進一步約束北山地區(qū)早二疊世大地構(gòu)造背景提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

北山造山帶位于中亞造山帶最南緣，北與中天山造山帶相鄰，南與塔里木—華北地塊之間區(qū)域相鄰[圖1(c)]。中亞造山帶與塔里木—華北地塊之間分界線為南天山—柳園—索倫克爾縫合帶[圖1(a)]，該縫合帶代表了中亞造山帶南緣的最終縫合帶。沿縫合帶分布著與古亞洲洋俯沖相關(guān)的高壓—超高壓變質(zhì)巖帶，分別為南天山的阿克牙子藍片巖、榴輝巖(Ar-Ar年齡為319～315 Ma)[24-27]，柳園南部的古堡泉榴輝巖(變質(zhì)峰期約為465 Ma)[28-29]，索倫克爾的溫都爾廟藍片巖相變質(zhì)巖(Ar-Ar年齡約為450 Ma)[30]。

北山造山帶是由多個早—中古生代古亞洲洋不同部分的島弧拼貼演化而來的，各島弧之間分界線為代表大洋地殼的蛇綠巖帶，從北到南依次為：紅石山(年齡為(346.6±2.8)Ma)—百合山—蓬勃山蛇綠巖混雜帶[31]、芨芨臺子((321.2±3.7)Ma)—小黃山((336.0±4.0)Ma)蛇綠巖混雜帶[32-33]、紅柳河((516.2±7.1)Ma)—牛圈子((446.5±4.0)Ma)—洗腸井((536.0±7.0)Ma)蛇綠巖混雜帶[34-36]以及輝銅山((446.1±3.0)Ma)—賬房山((362.6±4.0)Ma)蛇綠巖混雜帶[37]。北山地區(qū)從元古代到新生代地層均有出露，其中前寒武紀、奧陶紀、石炭紀、二疊紀和白堊紀地層較為發(fā)育。

已有鋯石U-Pb年代學(xué)研究表明，北山地區(qū)古生代存在至少兩期基性—中基性巖漿活動，分別為晚奧陶世—晚泥盆世(450～360 Ma)和晚石炭世—早二疊世(305～260 Ma)，其中均伴隨著大量的花崗質(zhì)巖漿活動。早期巖漿活動時間與北山地區(qū)廣泛分布的蛇綠巖帶年齡相近，巖性包括高鎂閃長巖、富鈮玄武巖、正常型洋中脊(N-MORB)玄武巖、富集型洋中脊(E-MORB)玄武巖、島弧拉斑玄武巖等，表明北山地區(qū)晚奧陶世至早泥盆世可能經(jīng)歷了洋殼俯沖過程[38-39]。晚期基性—中基性巖漿活動頻繁，發(fā)育有眾多鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)雜巖體以及輝綠巖脈群，其中輝綠巖脈在整個北山地區(qū)廣泛分布，這些巖脈曾被認為是塔里木地幔柱活動的產(chǎn)物[40]。

1.2 北山地區(qū)輝綠巖脈群地質(zhì)特征

北山地區(qū)輝綠巖脈群集中分布于西部坡北、中部古堡泉以及東部音凹峽等地區(qū)，在其他地區(qū)也有零星出露[圖1(c)]。巖脈總體呈近NW向(310°～355°)與NE向(10°～80°)展布，產(chǎn)狀普遍較陡。區(qū)域上，巖脈群主要侵位于古生代花崗閃長巖、石英閃長巖及前寒武紀至二疊紀地層中，且以前者為主。輝綠巖脈與圍巖接觸界線清晰，與花崗閃長巖接觸處可見烘烤邊和冷凝邊。

古堡泉位于甘肅北山地區(qū)南緣中段，地處古堡泉—紅柳園斷裂以北。該地區(qū)發(fā)育NNE—NE向輝綠巖脈[圖1(b)]。脈體規(guī)模大小不等，寬度變化于幾十厘米到十幾米，單條巖脈延伸長度幾百米至幾千米均有，產(chǎn)狀近直立[圖2(b)]。古堡泉輝綠巖脈主要侵位于奧陶紀—泥盆紀花崗閃長巖中，部分侵位于奧陶系花牛山群變質(zhì)地層中[圖1(b)]，在古堡泉—紅柳園斷裂南側(cè)被第三系覆蓋。穿插于地層中的輝綠巖脈分布間隔較大，呈近平行狀產(chǎn)出，多為黑綠色—深黑色，劈理化現(xiàn)象較為普遍[圖2(a)]?；◢忛W長巖中的輝綠巖脈保存較好，多呈暗綠色，脈體與圍巖接觸界面較為平整。輝綠巖脈主要有輝綠巖和輝綠玢巖兩種巖石類型[圖2(c)、(d)]。

圖(a)、(c)引自文獻[41]，有所修改;圖(b)引自文獻[47]圖1 中亞造山帶構(gòu)造單元簡圖以及甘肅北山地區(qū)輝綠巖脈分布Fig.1 Sketch Map of Tectonic Units in the Central Asian Orogenic Belt and Distribution of Dolerite Dykes in Beishan Area of Gansu

輝綠巖呈致密塊狀，具輝綠結(jié)構(gòu)，主要礦物為斜長石、輝石，次要礦物為角閃石和黑云母，有少量磁鐵礦等副礦物。斜長石體積分數(shù)為50%～55%，多呈無色自形粒狀或長條狀，粒徑以0.2～0.6 mm為主，發(fā)育聚片及卡式雙晶，大部分斜長石高嶺土化及鈉黝簾石化較為普遍；輝石體積分數(shù)為25%～30%，多呈無色至淺綠色半自形—他形細小板條狀，粒徑以0.15～0.30 mm為主，多充填于自形斜長石格架之間，部分輝石發(fā)生綠泥石化；角閃石體積分數(shù)為3%～5%，多呈淺綠色至綠色，粒徑為0.25～0.50 mm 。黑云母較少，體積分數(shù)為2%～3%，呈淺黃色至黃褐色自形細小片狀。此外，樣品中普遍見星點狀磁鐵礦等副礦物，體積分數(shù)為2%～3%。

Pl為斜長石;Cpx為單斜輝石;Hbl為角閃石圖2 古堡泉輝綠巖脈野外照片及鏡下照片F(xiàn)ig.2 Field Photos and Photomicrographs of Gubaoquan Dolerite Dykes

輝綠玢巖具塊狀構(gòu)造、輝綠結(jié)構(gòu)及斑狀結(jié)構(gòu)。主要礦物為斜長石、輝石及部分不透明副礦物，大部分輝綠玢巖中不含或含極少量角閃石及黑云母。斜長石體積分數(shù)為60%～75%，呈無色自形長條狀，粒徑以0.1～0.5 mm為主，局部較大斜長石斑晶為1.0～1.5 mm，聚片及卡式雙晶發(fā)育，蝕變較為普遍。輝石體積分數(shù)為15%～25%，多呈無色至淺綠色他形粒狀，粒徑以0.10～0.25 mm為主，局部較大輝石斑晶粒徑可達1 mm。基質(zhì)主要為細小輝石和斜長石。輝綠玢巖中亦含磁鐵礦等副礦物。

2 樣品采集與分析方法

本文各類測試樣品均采自新鮮的輝綠巖，其中鋯石樣品(GBQ-04)的質(zhì)量大于25 kg，采樣位置為(41°00′43.09″N，95°00′21.52″E)。鋯石分選工作在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室采用浮選和電磁選法完成。利用陰極發(fā)光及背散射圖像對鋯石顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行分析，選擇無裂隙、無繼承核且具有環(huán)帶的鋯石進行U-Pb年代學(xué)分析。

鋯石U-Pb定年在長安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室完成，分析儀器為美國Photon Machines公司Analyte Excite 193 nm型氣態(tài)準分子激光剝蝕系統(tǒng)與美國安捷倫公司7700x型電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)儀聯(lián)機，具體測試過程參考文獻[48]。鋯石U-Pb定年使用Pleovice(年齡為338 Ma)和Qinghu(年齡為159 Ma)為外部監(jiān)控標樣，選用91500(年齡為1 065 Ma)為校準樣品。數(shù)據(jù)處理、年齡計算和繪圖使用ICPMSDateCal和Isoplot 3.00[49]軟件處理。

巖石造巖礦物電子探針與主量、微量元素分析均在長安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室完成。電子探針分析測試儀器為JEOL JXA-8100型電子探針，工作電壓為20 kV，電流為2.0×10-8A，束斑直徑為1 μm，分析誤差為2%，實驗數(shù)據(jù)使用ZAF方法校正。主量元素采用X射線熒光光譜(XRF)法進行分析，測試儀器為日本島津XRF-1800型波長色散X射線熒光光譜儀。選用國家標樣GBW07112(輝長巖)為質(zhì)量監(jiān)控標樣，采用外標法校正，分析誤差小于3%。微量和稀土元素分析采用Finnigan Element型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀完成，以美國地質(zhì)調(diào)查局研制的玄武巖樣品BCR-2為標樣進行質(zhì)量監(jiān)控，采用外標法校正，分析誤差小于5%。

全巖Sr-Nd同位素分析在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室完成，Sr-Nd分離采用兩步離子交換層析法，同位素分析使用英國Nu Instrument公司Nu Plasma HR型多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜(MC-ICP-MS)儀，采用靜態(tài)模式(Staticmode)進行。巖石標樣采用玄武巖樣品BCR-2，測試過程中分別使用NBS987和La Jolla對Sr、Nd同位素組成進行質(zhì)量監(jiān)控，具體測試過程參考文獻[50]。

3 結(jié)果分析

3.1 鋯石年代學(xué)特征

甘肅北山地區(qū)古堡泉輝綠巖中鋯石呈無色透明、半自形粒狀或柱狀，長為50～100 μm，長短軸比為1∶1～2∶1。陰極發(fā)光圖像中，鋯石顆粒晶面平直，發(fā)育較弱震蕩環(huán)帶或者無環(huán)帶發(fā)育[圖3(a)]。LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果見表1，鋯石206Pb/238U年齡集中分布于3個年齡段，即(904.0±10.0)～(897.0±20.3)Ma、(441.0±7.2)～(425.0±10.9)Ma及(285.0±4.7)Ma。需要說明的是，研究區(qū)輝綠巖中鋯石很少，分選出的鋯石數(shù)量有限，能夠滿足測試的鋯石顆粒則更少，使得本次研究能夠獲得的測試結(jié)果僅有少量有效數(shù)據(jù)。但結(jié)合前人研究成果和區(qū)域地質(zhì)背景分析，這些數(shù)據(jù)的地質(zhì)意義還是很明確的。

圖3 鋯石陰極發(fā)光圖像及鋯石U-Pb年齡諧和曲線Fig.3 CL Images of Zircons and Concordia Diagram of Zircon U-Pb Ages

表1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Tab.1 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Isotope

依據(jù)前人研究，北山地區(qū)廣泛發(fā)育前寒武紀變質(zhì)基底[51-53]。通過野外觀察，古堡泉輝綠巖脈主體侵位于奧陶紀—泥盆紀花崗閃長巖(年齡為(457～398)Ma[54-55])中，部分侵位于奧陶系花牛山群變質(zhì)地層中。因此，(904.0±10.0)～(897.0±20.3)Ma和(441.0±7.2)～(425.0±10.9)Ma的鋯石年齡反映了巖漿上升過程中從基底地層及圍巖中捕擄鋯石的特征。另外，根據(jù)區(qū)域上已有的輝綠巖脈年齡統(tǒng)計結(jié)果(表2)，北山地區(qū)輝綠巖脈形成時代為(313.6±3.3)～(271.2±2.9)Ma，集中分布于285～270 Ma，且Zhang等在研究區(qū)獲得輝綠巖年齡為282 Ma[45]，由此可見，本次獲得的(285.0±4.7)Ma鋯石年齡與前人研究結(jié)果一致。

表2 輝綠巖脈年齡統(tǒng)計結(jié)果Tab.2 Statistical Results of Age for Dolerite Dykes

3.2 礦物學(xué)特征

古堡泉輝綠巖中斜長石及輝石電子探針分析結(jié)果見表3、4。斜長石An牌號為46.4～74.3，主要為拉長石和倍長石[圖4(a)]，表明斜長石為巖漿早期結(jié)晶礦物。單斜輝石En牌號為30.0～51.2，Wo牌號為29.6～43.2，F(xiàn)s牌號為8.83～33.50，表明其主要為普通輝石，還有少部分透輝石及頑透輝石[圖4(b)]。

圖4 斜長石An-Ab-Or圖解及輝石Wo-En-Fs圖解Fig.4 Diagrams of An-Ab-Or for Plagioclase and Wo-En-Fs for Pyroxene

表3 斜長石電子探針分析結(jié)果Tab.3 Electron Microprobe Analysis Results of Plagioclases

表4 輝石電子探針分析結(jié)果Tab.4 Electron Microprobe Analysis Results of Pyroxenes

3.3 全巖主量、微量元素地球化學(xué)特征

古堡泉輝綠巖全巖主量及微量元素分析結(jié)果見表5。為了消除蝕變對主量元素分析結(jié)果的影響，將全巖主量元素扣除燒失量后重新進行100%計算。古堡泉輝綠巖全巖SiO2和Fe2O3含量(質(zhì)量分數(shù)，下同)分別為47.7%～50.1%和12.5%～17.4%，MgO含量為4.06%～5.51%，Na2O與K2O含量較低。古堡泉輝綠巖Mg#值為31.7～46.4，m/f值為0.46～0.86，具有富Fe、貧Mg的特征，為富鐵質(zhì)基性巖。在TAS圖解(圖5)中，北山地區(qū)古堡泉輝綠巖屬亞堿性玄武巖系列，與北山地區(qū)音凹峽和坡東輝綠巖主量元素特征[18,45]相似，而與同時代塔里木地塊巴楚輝綠巖巖石類型以堿性玄武巖為主[56]不同。

底圖引自文獻[65];當石英含量小于20%時，為粗面巖，當石英含量大于20%時，為粗面英安巖；當橄欖石含量小于10%時，為堿玄巖，當橄欖石含量大于10%時，為碧玄巖；Ir線為堿性系列(上)和亞堿性系列(下)分界線圖5 TAS圖解Fig.5 Diagram of TAS

表5 全巖主量及微量元素分析結(jié)果Tab.5 Analysis Results of Major and Trace Elements of Whole Rock

古堡泉輝綠巖球粒隕石標準化稀土元素配分模式和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖見圖6，所選微量元素多為不受后期蝕變影響的不相容元素。古堡泉輝綠巖樣品輕、重稀土元素含量比值(LREE/HREE)為1.72～2.17，在稀土元素配分模式中呈平坦型分布特征[圖6(a)]。Eu異常為0.87～0.99，具有輕微的負異常，可能是巖漿中Eu分配進入早期結(jié)晶的斜長石所致。在微量元素蛛網(wǎng)圖中，古堡泉輝綠巖具有顯著的Nb、Ta、Ti虧損，相似于島弧玄武巖的微量元素分布特征[圖6(b)]。與區(qū)域上同時代輝綠巖對比，古堡泉輝綠巖微量元素含量略高于音凹峽和坡東輝綠巖，但它們具有相近的稀土及微量元素配分模式，且明顯不同于同時代塔里木地塊巴楚輝綠巖的地球化學(xué)特征。

ws為樣品含量；wc為球粒隕石含量；wp為原始地幔含量；球粒隕石標準化數(shù)據(jù)引自文獻[63];原始地幔標準化數(shù)據(jù)引自文獻[67];同一圖中相同線條對應(yīng)不同樣品圖6 全巖球粒隕石標準化稀土元素配分模式和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.6 Chondrite-normalized REE Pattern and Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram of Whole Rocks

3.4 Sr-Nd同位素特征

全巖Sr-Nd同位素分析結(jié)果見表6。古堡泉輝綠巖εNd(t)為6.39～6.78(t=285 Ma)，低于音凹峽輝綠巖(εNd(t)為9.0～9.1)[45]，與坡東輝綠巖(5.5～7.4)[18]相近，指示源區(qū)具有虧損地幔特征，明顯不同于塔里木地塊巴楚輝綠巖(-2.6～5.4)[56-58]。但古堡泉輝綠巖初始Sr同位素比值(0.706 240～0.707 626)較高且變化范圍較大，高于音凹峽輝綠巖(0.703 622～0.704 141)[45]和坡東輝綠巖(0.704 042～0.705 267)[18]，這可能與它們的地殼混染程度不同有關(guān)。

表6 全巖Sr-Nd同位素分析結(jié)果Tab.6 Analysis Results of Sr-Nd Isotope of Whole Rock

4 討 論

4.1 巖漿源區(qū)與地殼混染

基性巖漿一般起源于軟流圈或者巖石圈地幔[59]?；詭r中Fe和Mn的摩爾比值(Fe/Mn)有助于判別其母巖漿成分[60]。古堡泉輝綠巖脈中的Fe/Mn值為53.8～62.8，與洋中脊玄武巖(Fe/Mn值為55～58)[1]相近，低于地幔柱玄武巖(65～71)[61]。高場強元素(HFSE)化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，不易受到后期地質(zhì)事件的影響，可以對巖漿源區(qū)進行約束。古堡泉輝綠巖中的La/Nb值為2.23～2.98，La/Ta值為24.3～37.8，相比更接近于軟流圈地幔(La/Nb值為1.3，La/Ta值為30.0)[62]，而非巖石圈地幔(La/Nb值為2.83～4.40，La/Ta值大于30)[62]。根據(jù)Sr-Nd同位素分析結(jié)果，古堡泉輝綠巖εNd(t)為6.39～6.78，源區(qū)具有虧損地幔特征。

利用全巖Sr-Nd同位素模擬計算可知，古堡泉輝綠巖巖漿在侵位過程中經(jīng)歷了上地殼物質(zhì)的混染。計算中，原始地幔演化的巖漿同位素組分取自樣品和地幔趨勢線的交點(εNd(t)為9.5，(87Sr/86Sr)i值為0.703)，上地殼的同位素組分引自文獻[63]，取εNd(t)為-6，(87Sr/86Sr)i值為0.720。虧損地幔來源的巖漿Sr、Nd含量分別為90×10-6和7.3×10-6，上地殼混染端元的Sr、Nd含量被假設(shè)為320×10-6及27×10-6，這些值分別位于大洋玄武巖和上地殼平均值范圍之內(nèi)[63-64]。模擬計算結(jié)果表明，古堡泉輝綠巖地殼混染程度為10%～15%，高于音凹峽和坡東輝綠巖(圖7)。此外，古堡泉輝綠巖鋯石U-Pb年齡中較老的捕擄鋯石也佐證了巖漿侵位過程中存在地殼混染作用。

大洋地幔序列Sr-Nd同位素范圍引自文獻[68]；塔里木玄武巖數(shù)據(jù)引自文獻[69]；圖中百分數(shù)為地殼混染程度圖7 εNd(t)-(87Sr/86Sr)i圖解Fig.7 Diagram of εNd(t)-(87Sr/86Sr)i

4.2 巖漿作用的地球動力學(xué)背景

古堡泉輝綠巖的母巖漿侵位過程中同化混染了上地殼物質(zhì)，這可能使古堡泉輝綠巖具有Nb-Ta負異常特征。此外，洋殼俯沖過程中脫水促使地幔楔部分熔融形成島弧玄武質(zhì)巖漿或者幔源巖漿形成之前其源區(qū)已被俯沖流體交代，同樣會產(chǎn)生Nb-Ta負異常特征[66]。

為了探討古堡泉輝綠巖Nb-Ta負異常成因，先假設(shè)輝綠巖Nb-Ta負異常完全是上地殼物質(zhì)混染導(dǎo)致的。選擇沒有Nb-Ta負異常特征的虧損地幔組分[63]以及大陸平均上地殼組分[64]作為兩個端元，用原始地幔標準化的La/Nb值((La/Nb)PM)分別與εNd(t)和(87Sr/86Sr)i值作相關(guān)圖解進行模擬計算。若假設(shè)成立，則(La/Nb)PM值與εNd(t)應(yīng)成負相關(guān)關(guān)系，與(87Sr/86Sr)i值成正相關(guān)關(guān)系，而且同化混染程度應(yīng)相似于Sr-Nd同位素模擬計算結(jié)果(10%～15%)。圖8為古堡泉輝綠巖(La/Nb)PM-εNd(t)及(La/Nb)PM-(87Sr/86Sr)i協(xié)變關(guān)系。結(jié)果顯示：εNd(t)、(87Sr/86Sr)i與(La/Nb)PM值均成一定的正相關(guān)關(guān)系，且在(La/Nb)PM-εNd(t)圖解[圖8(a)]中，古堡泉輝綠巖位于模擬曲線右側(cè)，(87Sr/86Sr)i與(La/Nb)PM模擬計算表明古堡泉輝綠巖母巖漿同化混染了25%以上的地殼物質(zhì)，這表明要達到目前Nb-Ta的虧損程度需要同化混染更多地殼物質(zhì)。這與之前的假設(shè)以及利用Sr-Nd同位素估算的地殼混染程度(10%～15%)有一定差異，表明在經(jīng)歷地殼混染之前，古堡泉輝綠巖母巖漿中Nb-Ta已具有一定程度的虧損。

虧損地幔數(shù)據(jù)引自文獻[63];上地殼平均含量引自文獻[64];原始地幔標準化數(shù)據(jù)取自文獻[71]；圖中百分數(shù)為地殼混染程度圖8 古堡泉輝綠巖(La/Nb)PM-εNd(t)圖解及(La/Nb)PM-(87Sr/86Sr)i圖解Fig.8 Diagrams of (La/Nb)PM-εNd(t) and (La/Nb)PM-(87Sr/86Sr)i of Gubaoquan Dolerite

北山造山帶是古生代古亞洲洋不同位置的塊體拼貼而成[1-4,70]。已有地質(zhì)資料表明,北山地區(qū)蛇綠巖帶形成時代為530～516 Ma[31-37]，可以代表不同塊體之間洋殼俯沖時間的上限。中亞造山帶最南緣南天山—柳園—索倫克爾縫合帶中分布的代表古亞洲洋俯沖之后折返的高溫高壓變質(zhì)巖帶的年齡為465～315 Ma[24-30]，該年齡可以代表洋殼俯沖結(jié)束的時間，即研究區(qū)古亞洲洋殼俯沖在晚石炭世(約315 Ma)之前已結(jié)束，之后進入弧-陸碰撞及后碰撞伸展階段。古堡泉輝綠巖形成于早二疊世(285.0±4.7)Ma，其形成背景與古亞洲洋俯沖消減過程無關(guān)，可見輝綠巖顯著Nb-Ta負異常并不是由島弧背景下的玄武質(zhì)巖漿作用所致。由此分析，輝綠巖Nb-Ta負異常可能是地殼混染與其源區(qū)已發(fā)生過俯沖流體交代兩種因素作用的結(jié)果。

綜上所述，古堡泉輝綠巖形成于板塊俯沖之后的大地構(gòu)造背景，是伸展環(huán)境下巖石圈拆沉導(dǎo)致軟流圈減壓部分熔融形成鎂鐵質(zhì)巖漿作用的結(jié)果。此外，在區(qū)域更大尺度范圍，北山地區(qū)古堡泉輝綠巖與東部音凹峽和西部坡東輝綠巖具有相近的地質(zhì)年齡及相似的地球化學(xué)特征，表明北山造山帶廣泛發(fā)育的早二疊世輝綠巖脈可能受制于統(tǒng)一的大陸動力學(xué)背景，即與造山后伸展背景有關(guān)。

5 結(jié) 語

(1)鋯石U-Pb年代學(xué)及區(qū)域地質(zhì)對比表明，甘肅北山地區(qū)古堡泉輝綠巖形成于早二疊世;Sr-Nd同位素分析結(jié)果顯示，εNd(t)為6.39～6.78，(87Sr/86Sr)i值為0.706 240～0.707 626，指示源區(qū)具有虧損地幔特征；Sr-Nd同位素模擬計算表明，巖漿上升侵位過程中遭受了10%～15%上地殼物質(zhì)混染。

(2)古堡泉輝綠巖輕、重稀土元素含量比值為1.72～2.17，具平坦型的球粒隕石標準化稀土元素配分模式。微量元素具有明顯Nb-Ta負異常。通過對比研究及模擬計算分析，Nb-Ta負異常可能是地殼混染與其源區(qū)已發(fā)生過俯沖流體交代兩種因素作用的結(jié)果。

(3)古堡泉輝綠巖形成于板塊俯沖之后的大地構(gòu)造背景，是伸展環(huán)境下巖石圈拆沉導(dǎo)致軟流圈減壓部分熔融形成鎂鐵質(zhì)巖漿作用的結(jié)果。

分析測試得到了長安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室欒燕、王柱命、劉民武和杜金花老師的大力支持和幫助，在此謹致謝忱！