張保濤，胡兆國，姜曉平，王向偉，孫璐偉，張 揚(yáng)，王小玉，趙曉博，郭 偉

(1.中國冶金地質(zhì)總局 山東正元地質(zhì)勘查院, 山東 濟(jì)南 250013;2.中國冶金地質(zhì)總局 礦產(chǎn)資源研究院, 北京 100131;3.山東正元地質(zhì)資源勘查有限責(zé)任公司, 山東 濟(jì)南 250101)

0 引 言

在中國西北地區(qū)的新疆、青海和甘肅等地，出露一套極其復(fù)雜的造山帶與盆地相間的地質(zhì)單元[1]，祁連—昆侖造山帶即是其中之一。祁連—昆侖造山帶東連秦嶺造山帶，西接阿爾金—西昆侖造山帶，構(gòu)成了青藏高原北緣的主體[2-11]。其中，祁連造山帶位于阿拉善地塊與柴達(dá)木板塊之間，由北向南依次劃分為北祁連縫合帶、中祁連陸塊和南祁連陸塊3個次級構(gòu)造單元[12]，是世界上典型的造山帶之一，曾被黃汲清當(dāng)作多旋回地槽演化與造山作用的范例[13-37]。板塊構(gòu)造理論問世后，該造山帶被李春昱[38]和肖序常等選為理想的野外實(shí)驗(yàn)室[14]。目前，祁連造山帶依然是國內(nèi)礦產(chǎn)勘查和科學(xué)研究的熱點(diǎn)區(qū)域之一。

中酸性花崗巖類是造山帶中普遍存在的侵入體，攜帶著地質(zhì)構(gòu)造演化過程中的大量信息[15]，可以反映源巖、時代和構(gòu)造環(huán)境等信息。但是，目前對祁連造山帶中酸性花崗巖類的研究主要集中于北祁連地區(qū)[16-21,36]，對南祁連中酸性花崗巖類的研究相對薄弱[15]。除1:20萬和1:25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的資料外，關(guān)于南祁連團(tuán)寶山花崗巖巖體的研究文獻(xiàn)極少。對于團(tuán)寶山花崗巖巖體，1:20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查僅對其空間分布和巖相學(xué)特征進(jìn)行了簡要介紹，將其定為混染花崗巖巖體；1:25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查對其巖相學(xué)和地球化學(xué)特征進(jìn)行了簡要研究，將其定為奧陶紀(jì)花崗閃長巖，認(rèn)為其為火山弧成因，但缺少年代學(xué)數(shù)據(jù)。在野外地質(zhì)調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，本文對團(tuán)寶山花崗巖進(jìn)行巖石礦物學(xué)、年代學(xué)和地球化學(xué)方面的研究，限定了巖體的侵位時代，推斷巖體源巖和形成構(gòu)造環(huán)境，以期為南祁連陸塊乃至祁連造山帶的整體構(gòu)造演化過程的恢復(fù)提供依據(jù)和參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于青藏高原東北部青海省海晏縣境內(nèi)，在大地構(gòu)造上位于中—南祁連弧盆系之南祁連巖漿弧與中祁連陸塊的結(jié)合部位，以中祁連南緣斷裂為界，以東屬于中祁連陸塊，以西屬于南祁連巖漿弧帶(圖1)。研究區(qū)內(nèi)主構(gòu)造線方向?yàn)楸蔽鳌蠔|向，早元古代化隆巖群組成了研究區(qū)內(nèi)的結(jié)晶基底，是與團(tuán)寶山花崗巖巖體接觸的唯一地質(zhì)體。

圖1 中南祁連東段團(tuán)寶山地區(qū)地質(zhì)簡圖(圖(a)據(jù)馬建軍等[22])

化隆巖群巖性組成十分復(fù)雜，整體上為一套有層無序的早元古代變質(zhì)巖，巖性以灰黑色黑云石英片巖和淺灰色二云石英片巖為主，夾少量灰褐色褐鐵礦化石英巖、深灰色黑云角閃斜長片麻巖和深灰色角閃黑云片麻巖等，條紋條帶狀構(gòu)造普遍發(fā)育，局部可見眼球狀構(gòu)造。

團(tuán)寶山花崗巖巖體侵入化隆巖群，分布于團(tuán)寶山中部，分為南北兩個次巖體，均呈北西—南東向展布。其中，北部巖體長約6 km，寬3～4 km，出露面積約為15 km2；南部巖體規(guī)模相對較小，長約3 km，寬約1.5 km，出露面積約為5 km2。團(tuán)寶山花崗巖巖體與化隆群地層接觸帶具有混合巖化作用，局部可見烘烤塑化現(xiàn)象?；◢弾r巖石顏色為灰白色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物組成為斜長石(40%)、鉀長石(20%)、石英(30%)及黑云母等暗色礦物(10%)。

2 分析方法

本文在系統(tǒng)收集前人資料的基礎(chǔ)上，開展了大量的取樣與分析化驗(yàn)工作，系統(tǒng)采集了用于鋯石U-Pb測年、薄片鑒定以及主量元素、微量元素和稀土元素測試的樣品。其中，鋯石U-Pb測年樣品1件，薄片鑒定樣品25件，主量元素樣品6件，微量元素樣品7件，稀土元素樣品6件。具體分析方法如下。

2.1 LA-ICP-MS鋯石定年

LA-ICP-MS鋯石定年由中國冶金地質(zhì)總局山東測試中心完成。測試過程分鋯石分選、制靶、鋯石陰極發(fā)光(CL)照相和鋯石同位素分析等主要流程，測定過程中使用標(biāo)準(zhǔn)測定程序條件進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)中采用He氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣；U-Th-Pb同位素組成分析用29Si作為內(nèi)標(biāo)，采用NIST SRM610作為外標(biāo)。樣品的同位素比值計算采用ICPMSDATACAL軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，年齡計算采用Isoplot 3.0程序進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)采用的激光束斑直徑為32 μm，實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)采用Andersen的方法進(jìn)行同位素比值矯正，以扣除普通Pb的影響[23]。

2.2 巖石地球化學(xué)分析

主量、微量元素測試在中國冶金地質(zhì)總局一局測試中心完成。主量元素分析方法為X射線熒光光譜法(XRF)，分析誤差小于5%；稀土和微量元素采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)進(jìn)行分析，分析精度在5%～10%。

針對團(tuán)寶山花崗巖巖體采取的硅酸鹽和稀土元素、微量元素等樣品測試結(jié)果，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：對硅酸鹽進(jìn)行水分和燒失量去除后歸一化處理，對稀土元素和微量元素分別進(jìn)行球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化和洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化處理[24]。

3 結(jié) 果

3.1 年代學(xué)特征

團(tuán)寶山花崗巖巖體樣品中的鋯石顆粒大小不一，平均粒徑約為100 μm，大者150 μm，細(xì)碎不完整顆粒小至50 μm左右。鋯石大多無色透明，部分略帶深褐色，多呈自形-半自形長柱狀，部分為短柱狀，長短軸之比介于2:1～3:1之間。部分鋯石表面可見晶棱和錐體圓化現(xiàn)象，部分表面出現(xiàn)凹蝕坑。在陰極發(fā)光圖像(CL)中，大多數(shù)的鋯石都顯示典型的韻律振蕩環(huán)帶，在極少數(shù)的鋯石顆粒中，發(fā)現(xiàn)有卵圓形的殘留鋯石核，這些殘留鋯石CL亮度低，且無明顯環(huán)帶(圖2)。

圖2 中南祁連東段團(tuán)寶山花崗巖鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像及年齡

樣品鋯石的U-Pb定年結(jié)果比較復(fù)雜(表1)，多個分析點(diǎn)的年齡數(shù)據(jù)偏離諧和曲線。18個鋯石分析點(diǎn)得出的207Pb/206Pb、207Pb/235U和206Pb/238U年齡值相差程度不一，207Pb/206Pb年齡范圍為2 665～687 Ma，207Pb/235U年齡范圍為1 812～677 Ma，206Pb/238U年齡范圍為1 352～451 Ma。造成這種結(jié)果的原因之一是，鋯石結(jié)構(gòu)復(fù)雜，顆粒細(xì)小，存在裂縫、包裹體、老鋯石殘核等，直徑約為30 μm的激光束斑無法完全避開這些區(qū)域[1]。在分析中將這些無意義的數(shù)據(jù)去除，選取利用207Pb/235U和206Pb/238U年齡值相似的分析點(diǎn)。

表1 團(tuán)寶山花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果

通過對206Pb/238U年齡值的統(tǒng)計分析(圖2)，發(fā)現(xiàn)有13個分析點(diǎn)的206Pb/238U年齡值介于781～742 Ma之間，代表了巖體侵位的年齡區(qū)間；3個分析點(diǎn)的206Pb/238U年齡值介于571～566 Ma之間，1個分析點(diǎn)的206Pb/238U年齡值為451 Ma，可能代表了巖體侵位后的若干巖漿事件；1個分析點(diǎn)的206Pb/238U年齡值為1 352 Ma，可能是由于非放射性鉛混入導(dǎo)致的無意義年齡。有效分析點(diǎn)的加權(quán)平均年齡為(776±8)Ma(圖3)。

圖3 中南祁連東段團(tuán)寶山花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖

3.2 地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素

根據(jù)團(tuán)寶山花崗巖巖體主量元素原始分析結(jié)果及相關(guān)參數(shù)(表2)及繪制SiO2對各主量元素的Harker圖解(圖4)，巖體的SiO2含量高且變化范圍窄，Al2O3和K2O含量較高，而FeOT、MgO和CaO含量較低，且K2O含量普遍高于Na2O的含量。歸一化后，SiO2含量為72.38%～73.79%，平均為73.23%；Al2O3含量為13.2%～13.69%，平均13.49%；K2O含量為4.41%～6.04%，平均5.13%。Fe2O3含量為1.44%～2.29%，平均1.83%；MgO含量為0.15%～0.38%，平均0.24%；CaO含量為0.47%～1.40%，平均0.88%；Na2O含量為2.81%～4.66%。里特曼指數(shù)(σ)介于2.02～2.68之間，平均為2.42；堿度率AR介于3.36～4.75之間，平均為3.98；鋁飽和指數(shù)(A/CNK)介于1.30～1.55；巖石固結(jié)指數(shù)(SI)為1.25～2.85，平均為1.97。團(tuán)寶山花崗巖巖體主量元素特征與S型花崗巖相似[25-26]。

圖4 團(tuán)寶山花崗巖SiO2對主量元素Harker圖解

表2 團(tuán)寶山花崗巖主量(%)、稀土和微量元素(10-6)分析結(jié)果

3.2.2 稀土和微量元素

巖體稀土元素含量顯示為富集型模式，輕稀土分餾強(qiáng)烈，重稀土分餾程度相對較低，銪具明顯的負(fù)異常；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈典型的“海鷗型”(圖5)。經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化，稀土元素總量(REE)為41.66×10-6～521.91×10-6，平均為268.38×10-6。其中，輕稀土元素(LREE)為25.52×10-6～427.67×10-6，平均為204.78×10-6；重稀土元素(HREE)為16.14×10-6～94.24×10-6，平均為63.60×10-6。輕重稀土比值(LREE/HREE)為1.58～4.54，平均為2.87；(La/Yb)N為3.38～15.05，平均為8.00；(Sm/Nd)N為0.59～0.93，平均為0.72；δEu為0.29～0.69之間，平均值為0.48；δCe為0.29～0.69，平均值為0.48。

微量元素洋脊花崗巖(ORG)標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖是判斷巖漿源區(qū)與構(gòu)造環(huán)境的有效途徑[33]。從微量元素洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上發(fā)現(xiàn)，團(tuán)寶山花崗巖各個樣品微量元素均表現(xiàn)出一致的分布型式，富集Rb、Th、Ce、Sr元素，虧損Ba、Zr等元素(圖5)。

圖5 團(tuán)寶山花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(a)和微量元素洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)

4 討 論

4.1 巖體形成時代

青海省地質(zhì)局1965年在1:20萬湟源幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告中，將團(tuán)寶山一帶侵入基底化隆巖群中的巖體劃為加里東期混染花崗巖[39]。青海省地質(zhì)調(diào)查院2007年在1:25萬西寧幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告中將其劃為奧陶紀(jì)花崗閃長巖[40]。二者均無測年數(shù)據(jù)支撐。團(tuán)寶山花崗巖直接侵入早元古代化隆巖群[27]，僅依靠地質(zhì)體間的接觸關(guān)系無法準(zhǔn)確確定團(tuán)寶山花崗巖巖體侵位時代，而依靠區(qū)域?qū)Ρ扔譄o法給巖體時代提供直接證據(jù)。

鋯石U-Pb測年結(jié)果表明，團(tuán)寶山花崗巖巖體鋯石顆粒結(jié)晶較好，除少量鋯石具有繼承性核外，大多具有巖漿成因鋯石特征。根據(jù)鋯石U-Pb測年結(jié)果，結(jié)合團(tuán)寶山花崗巖巖體侵入特征，認(rèn)為(776±8)Ma代表了該巖體的侵位年齡，表明團(tuán)寶山花崗巖巖體形成于晚元古代。這與區(qū)域上廣泛存在的晚元古代中酸性巖體分布相一致。結(jié)合鋯石U-Pb測年中存在的少量571～566 Ma和451 Ma年齡值，推測在團(tuán)寶山花崗巖巖體侵位后分別在晉寧晚期和加里東中期各經(jīng)歷過一次巖漿熱事件。

4.2 源巖和構(gòu)造環(huán)境

團(tuán)寶山花崗巖巖體為分異程度較高的過鋁質(zhì)鈣堿性巖，具有S型花崗巖特征。據(jù)TAS圖解[28](圖6)，團(tuán)寶山花崗巖巖體投點(diǎn)落于亞堿性花崗巖區(qū)域，表現(xiàn)出強(qiáng)過鋁質(zhì)特性。AFM三角圖解投點(diǎn)顯示，該巖體為亞堿性巖之鈣堿性系列。鋁飽和指數(shù)(A/CNK)為1.30～1.55，據(jù)鋁飽和指數(shù)圖解[29]，該巖體樣品均落于過鋁質(zhì)區(qū)域(圖7)。巖石固結(jié)指數(shù)SI為1.25～2.85，平均為1.97，表現(xiàn)出較高的分異程度。

圖6 團(tuán)寶山花崗巖巖體TAS圖解(底圖據(jù)Middlemost[28])

圖7 團(tuán)寶山花崗巖AFM(a)和鋁飽和指數(shù)圖解(b)

團(tuán)寶山花崗巖樣品CaO/Na2O值介于0.10～0.44之間，平均為0.27；Al2O3/TiO2值介于71～453之間，平均為199，指示團(tuán)寶山花崗巖源巖含黏土礦物、富斜長石[30]，為碎屑沉積巖的可能性大。Al2O3/(MgO+FeOT)介于3～5之間，CaO/(MgO+ FeOT)多小于0.3；根據(jù)A/FM-C/FM圖解[31]，團(tuán)寶山花崗巖源巖為泥質(zhì)巖或雜砂巖(圖8(a))。

圖8 團(tuán)寶山花崗巖源巖及構(gòu)造環(huán)境判識圖(底圖分別據(jù)文獻(xiàn)[30]，[32]和[33])

稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖顯示為稀土富集型模式：輕稀土分餾強(qiáng)烈，曲線向右傾斜；重稀土分餾程度相對低一些，曲線平緩。銪具明顯的負(fù)異常，稀土配分曲線整體呈“海鷗型”。這種模式圖與典型的碰撞成因花崗巖具有相似性。微量元素分布型式具有“Rb、Th強(qiáng)烈正異常，Ba顯著負(fù)異常”的特征，同樣反映其與大陸碰撞、地殼增厚密切相關(guān)。

利用CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計算結(jié)果，R1-R2圖解可以指示巖體形成的構(gòu)造環(huán)境[32]。R1-R2圖解(圖8(b))顯示，團(tuán)寶山花崗巖巖體樣品投點(diǎn)落在同碰撞花崗巖范圍內(nèi)，這與巖石微量元素洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖顯示的結(jié)果一致。Ta-Yb和Nd-Y圖解可以反映巖體形成的構(gòu)造環(huán)境[33]。根據(jù)Ta-Yb和Nd-Y構(gòu)造環(huán)境判別圖解，團(tuán)寶山花崗巖巖體同樣為同碰撞成因花崗巖(圖8(c)和(d))。

中國西北部在新元古代曾發(fā)生大規(guī)模陸塊匯聚，如阿爾金造山帶880～940 Ma的同碰撞花崗巖、東昆侖造山帶875～870 Ma的同碰撞花崗巖等，均為響應(yīng)Rodinia超大陸聚合的花崗巖巖漿作用證據(jù)[34-35]。團(tuán)寶山花崗巖或指示在新元古代中期中國西北地區(qū)的局部碰撞階段尚未結(jié)束，局部尚處于陸陸聚合過程中。

5 結(jié) 論

(1)團(tuán)寶山花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(776±8)Ma，形成于晚元古代中期。據(jù)其年齡分布特征推測，在晉寧運(yùn)動末期(571～566 Ma)和加里東運(yùn)動中期(約451 Ma)經(jīng)歷過巖漿熱事件。

(2)團(tuán)寶山花崗巖巖體為分異程度較高的過鋁質(zhì)鈣堿性巖，具S型花崗巖特征，源巖為泥質(zhì)巖或雜砂巖。

(3)團(tuán)寶山花崗巖巖漿產(chǎn)生和侵位于同碰撞階段，指示在新元古代中期中國西北地區(qū)局部的碰撞階段尚未結(jié)束。