張帥 王超 郝江波 李航 朱小輝, 喻遵譜 孫曉奎 靳夢(mèng)琪

1.大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安 710069 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局造山帶地質(zhì)研究中心，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安 710054

造山帶中發(fā)育有與板塊俯沖-碰撞過(guò)程有關(guān)的不同成因類型的沉積盆地，甄別這些沉積盆地類型和演化歷史對(duì)重建造山帶演化歷史具有重要的意義(Ingersoll and Busby, 1995; 閆臻等, 2008, 2018; Cawoodetal., 2009, 2012; 胡修棉等, 2021)。盡管這些盆地會(huì)被構(gòu)造變形改造，但沉積物的物質(zhì)組成和擴(kuò)散(dispersion)模式可以有效記錄物源區(qū)和構(gòu)造環(huán)境信息，反映盆地演化歷史。例如，與俯沖帶相關(guān)的盆地沉積物主要來(lái)源于同時(shí)期的弧巖漿巖(包括弧火山巖及侵入巖)，而與碰撞相關(guān)的盆地沉積物物源主要為具有俯沖雜巖、碰撞造山帶混合物源特征的再旋回造山帶碎屑(Dickinson and Suczek, 1979; 閆臻等, 2018)。沉積物由源(source)到匯(sink)的過(guò)程中往往經(jīng)歷了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程，包括風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、固結(jié)成巖以及可能的變質(zhì)作用。因此，強(qiáng)抗風(fēng)化、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的礦物或礦物組合能夠很好地揭示物源區(qū)性質(zhì)(Mortonetal., 2016)。鋯石是常見的強(qiáng)抗風(fēng)化礦物，其在沉積過(guò)程中物理化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，廣泛分布于各種陸源碎屑巖中。同時(shí)鋯石具有高U、204Pb含量低、封閉溫度高(900℃)的特點(diǎn)，是開展U-Pb定年的良好載體。沉積物中碎屑鋯石分析能夠很好的反映物源區(qū)的性質(zhì)，如母巖時(shí)代、物源區(qū)巖石組合、風(fēng)化剝蝕強(qiáng)度、巖漿作用強(qiáng)度等等，揭示造山帶演化過(guò)程，是目前造山帶地質(zhì)研究最主要的手段之一(Dickinson and Gehrels, 2009; Cawoodetal., 2012; Gehrels, 2014; Sharmanetal., 2015; Tangetal., 2021)。

祁連造山帶保留了典型的溝-弧-盆演化體系，記錄了原特提斯洋演化過(guò)程中大洋俯沖和碰撞造山過(guò)程(李春昱等, 1978; 左國(guó)朝和劉寄陳, 1987; 許志琴等, 1994; 馮益民等, 2002; 吳才來(lái)等, 2004; Xiaoetal., 2009; Gehrelsetal., 2011; Songetal., 2013, 2014; Yanetal., 2015, 2019b; 張建新等, 2015; 夏林圻等, 2016; Wangetal., 2017a; Fuetal., 2018; 馬蓁等, 2018; Maetal., 2020; Yuetal., 2021)。中祁連南緣存在一條約2000km的早古生代巖漿巖帶，包括大量的寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)弧-弧后盆地雜巖(Songetal., 2014, 2017; Wangetal., 2017a; Fuetal., 2018; Gaoetal., 2018; Yangetal., 2019; Zhaoetal., 2020)。該巖漿巖帶沿拉脊山-黨河南山一帶NWW向展布，反映了俯沖帶不同階段演化歷史，保留了弧巖漿演化的重要信息(圖1a)。目前，對(duì)該巖漿巖帶形成環(huán)境仍然存在不同認(rèn)識(shí)：(1)有學(xué)者認(rèn)為該巖漿巖帶是原特提斯洋向北俯沖形成的增生雜巖，發(fā)育洋底高原、洋島/海山、弧前玄武巖和洋中脊巖石組合(Songetal., 2017；Zhangetal., 2017; Fuetal., 2018; Yanetal., 2019a)；(2)也有學(xué)者認(rèn)為它形成于早古生代裂谷型小洋盆(曾廣策等, 1997; 楊巍然等, 2000, 2002)或弧后盆地環(huán)境(黃增保等, 2016; Gaoetal., 2018; Taoetal., 2018; Zhaoetal., 2020)。沿該巖漿巖帶廣泛分布著一系列奧陶-志留系火山-沉積巖系，對(duì)該沉積巖系的成因研究能夠?yàn)榻鉀Q上述爭(zhēng)議問(wèn)題提供新途徑。本文選取中祁連黨河南山-木里地區(qū)早古生代火山-沉積巖系作為研究對(duì)象，綜合巖相學(xué)、碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)及Hf同位素特征的研究，來(lái)探討中-南祁連早古生代沉積巖系盆地性質(zhì)及構(gòu)造演化歷史，為進(jìn)一步研究祁連造山帶演化提供新資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及樣品特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

祁連造山帶北鄰阿拉善板塊，南接全吉地塊和柴北緣超高壓變質(zhì)帶，向西以阿爾金走滑斷裂帶為界與塔里木地塊相鄰，向東延伸與秦嶺造山帶相連(圖1a)。祁連造山帶自北向南可劃分為北祁連、中祁連和南祁連3個(gè)構(gòu)造帶(馮益民等, 2002)。

北祁連構(gòu)造帶由早古生代蛇綠巖、島弧雜巖及俯沖雜巖組成(詳見Songetal., 2013及其參考文獻(xiàn))。

中祁連構(gòu)造帶主要由前寒武紀(jì)基底、早古生代巖漿巖(島弧火山巖、中酸性侵入巖、少量基性-超基性巖體)和沉積巖系組成(蘇建平等, 2004a, b; 李建鋒等, 2010; 齊瑞榮, 2012; 黃增保等, 2015; Wangetal., 2017a; Lietal., 2020; Maetal., 2020; Zhaoetal., 2020)，其中的前寒武紀(jì)基底包括野馬南山群、湟源群、馬銜山群深變質(zhì)巖系和黨河群、湟中群、興隆山群淺變質(zhì)巖系，時(shí)代上主要集中在中-新元古代(張建新等, 2021)。早古生代巖漿巖主要形成于530～410Ma之間(Wangetal., 2017a)。早古生代沉積巖系主要包括中祁連構(gòu)造帶西段黨河南山-木里地區(qū)吾力溝組、鹽池灣組、多索曲組(圖1a, c)和東段拉脊山地區(qū)寒武系深溝組和六道溝組、奧陶系花抱山組、阿夷山組、茶鋪組、藥水泉組(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989)。新的研究表明花抱山組和藥水泉組形成于晚奧陶世-早志留世(450～420Ma)的弧后前陸盆地環(huán)境(Yanetal., 2019a)。

南祁連構(gòu)造帶中西段物質(zhì)組成主要表現(xiàn)為一套原劃為志留系的巴龍貢嘎爾組碎屑沉積巖及花崗質(zhì)巖石(圖1a)。其中的花崗質(zhì)巖石主要形成于460～445Ma，而原巴龍貢嘎爾組碎屑沉積巖中不斷被解體出新元古代和寒武-奧陶紀(jì)巖石組合(計(jì)波等, 2018, 2020, 2021; Lietal., 2019; 王磊等, 2019)。Lietal.(2019)根據(jù)碎屑鋯石譜系特征和野外變質(zhì)變形特征差異，將巴龍貢噶爾組劃分為A和B兩個(gè)單元。單元A主要為濁積巖相厚層雜砂巖，碎屑鋯石年齡大于0.7Ga，具有2.2～1.8Ga和0.8～0.7Ga兩個(gè)年齡峰值。單元B為強(qiáng)烈變形變沉積巖系，沉積時(shí)代小于560Ma，碎屑鋯石具有0.56～0.68Ga、1.2～0.9Ga 和1.60Ga三個(gè)年齡峰值，具有岡瓦納大陸超級(jí)扇沉積特征。南祁連構(gòu)造帶東段主要為化隆雜巖，其中的940～850Ma花崗質(zhì)巖石、變火山-沉積巖系遭受了470～440Ma巖漿侵入和變質(zhì)事件改造(Yanetal., 2015)。

本文研究區(qū)位于中祁連構(gòu)造帶南緣黨河南山-木里地區(qū)，出露大范圍的早古生代花崗質(zhì)巖石和早古生代-新生界沉積巖系，其中，沉積地層有奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、侏羅系以及新生界地層，以?shī)W陶-志留系吾力溝組、鹽池灣組、多索曲組和志留系巴龍貢嘎爾組地層為主。本文以研究區(qū)奧陶-志留系地層為主要研究對(duì)象，其中吾力溝組、鹽池灣組主要分布于黨河南山地區(qū)(圖1b)，多索曲組分布于天峻縣木里地區(qū)(圖1c)。

圖1 祁連山區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a,據(jù)Wang et al., 2017a修改)、黨河南山地區(qū)早古生代火山-沉積巖系分布圖(b)及木里地區(qū)早古生代火山-沉積巖系分布圖(c, 據(jù)甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1975(1)甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局.1975.1/20萬(wàn)月牙湖幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告, 1979(2)甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局.1979.1/20萬(wàn)多索卡幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告, 1985(3)甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局.1985.1/20萬(wàn)下環(huán)倉(cāng)幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告)

吾力溝組層型剖面(起點(diǎn)坐標(biāo)為39°12′00″N、95°24′00″E)位于甘肅省肅北縣扎子溝(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1975)。吾力溝組由下至上依次為中基性火山巖段、沉積巖段、中酸性火山巖段及頂部的結(jié)晶灰?guī)r段四個(gè)巖性段。吾力溝組主要由底部發(fā)育氣孔、杏仁構(gòu)造的玄武安山巖到頂部玄武質(zhì)火山碎屑巖組成(圖2、圖3b)。扎子溝吾力溝組頂部為鹽池灣組，為斷層接觸。扎子溝鹽池灣組巖性組合為灰色砂巖、粉砂巖及板巖，夾少量薄層灰?guī)r。

圖2 吾力溝組和鹽池灣組剖面地層柱狀圖(剖面實(shí)測(cè)資料據(jù)甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1975)

圖3 代表性野外露頭照片

鹽池灣組的層型剖面(起點(diǎn)坐標(biāo)為38°49′00″N、95°56′00″E)位于甘肅省肅北縣吾力溝和黑刺溝(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1975)。鹽池灣組未見底、頂，主要由灰、灰綠色雜砂巖、長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石質(zhì)雜砂巖，灰綠、暗灰綠、黑色板巖與礫巖夾層組成(圖2、圖3c, d)。除最下部由砂、板巖夾少量礫巖和灰?guī)r組成的不完整旋回之外，全組由中-巨厚層礫巖起始向上變細(xì)為粉砂質(zhì)板巖、粉砂巖或砂、板巖互層的三個(gè)正粒序旋回組成，且礫巖厚度由下至上逐漸減小(圖2)，礫石成分主要為石英巖、花崗巖和灰?guī)r等(圖3c)。

前人在天峻縣多索曲南部對(duì)多索曲組進(jìn)行了剖面實(shí)測(cè)，多索曲組與下伏鹽池灣組呈整合接觸，與上覆下三疊統(tǒng)江河組呈斷層接觸。多索曲組主要由火山巖及火山碎屑巖沉積組成(圖3e-g)，頂部沉積一套特征長(zhǎng)石雜砂巖，巖相特征、沉積序列和地球化學(xué)特征表明多索曲組為一套弧火山-沉積巖系(白旭東等，2018)。

1.2 樣品特征

本文分別對(duì)黨河南山-木里地區(qū)奧陶-志留系火山-沉積巖系中的1件玄武安山巖和6件碎屑巖進(jìn)行了鋯石年代學(xué)分析。

玄武安山巖樣品20CQ-108 來(lái)自鹽池灣地區(qū)扎子溝吾力溝組層型剖面的中-基性火山巖段，采樣位置見圖1b。玄武安山巖中氣孔構(gòu)造發(fā)育，可見方解石填充物。鏡下有較多的脫?；遍L(zhǎng)石微晶及絹云母(圖4a)。

圖4 代表性巖石正交偏光下顯微照片

鹽池灣組 樣品20CQ-5、16HC-1采自鹽池灣地區(qū)吾力溝-黑刺溝層型剖面，16CQ-1采自黑刺溝以南地區(qū)鹽池灣組地層，采樣位置見圖1b。樣品20CQ-5為礫巖，礫巖中礫石含量約為60%，主要為石英巖、灰?guī)r和火山巖(圖3c)。礫石分選磨圓均較好，礫石粒徑介于2～5cm之間。正交偏光下礫巖中填隙物主要由火山巖屑、變質(zhì)巖屑、石英、白云母等(約占全巖35%)和亮晶方解石膠結(jié)物(約占5%)組成(圖4d)。樣品16HC-1巖性為砂巖。16CQ-1為巖屑砂巖，野外露頭上呈紫紅色，鏡下主要碎屑為火成巖巖屑及石英(圖4c)；雜基含量較高，主要為方解石，呈他形充填于顆粒之間。

多索曲組 2個(gè)碎屑鋯石樣品采自木里地區(qū)沙柳河地區(qū)(13SLH04、13SQL10，圖1c)，巖性為砂巖，變質(zhì)程度較淺(圖3e)。1個(gè)樣品采自扎子溝西北(17QL-31-2，圖1b)，巖性為凝灰質(zhì)砂巖。此外，沙柳河地區(qū)多索曲組中還含有大量基性火山巖(白旭東等，2018)。朱小輝等(未發(fā)表)也在該地區(qū)多索曲組中發(fā)現(xiàn)流紋巖及礫巖(圖3f, g)，礫石成分主要為花崗巖、火山巖。17QL-31-2為彭巖等(2014)樣品12-99-R1的補(bǔ)采樣品(圖1b)，手標(biāo)本及鏡下描述詳見彭巖等(2014)。

2 分析方法

鋯石挑選由河北省廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司完成。鋯石制靶、透反射光和陰極發(fā)光(CL)在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。根據(jù)鋯石透、反射光和CL圖像，仔細(xì)觀察鋯石的晶體形態(tài)和內(nèi)部特征，避開存在裂隙和包裹體的鋯石，選取環(huán)帶清晰和晶形良好的鋯石進(jìn)行U-Pb-Hf同位素分析。

鋯石U-Pb-Hf同位素測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。分析儀器為Agilent 7700x型四級(jí)桿型等離子體質(zhì)譜儀、Neptune Plus型多接收等離子體質(zhì)譜儀及與之配套的GeoLas Pro激光剝蝕系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中以He作為載氣、Ar為補(bǔ)償氣用以調(diào)節(jié)靈敏度。樣品氣溶膠部分被輸送到四級(jí)桿型等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行鋯石微量元素和U-Pb同位素年齡測(cè)定，另一部分被輸送到多接收等離子體質(zhì)譜儀中進(jìn)行Hf同位素測(cè)試。詳細(xì)儀器參數(shù)和測(cè)試過(guò)程可參考李艷廣等(2015)。鋯石U-Pb測(cè)年以91500標(biāo)準(zhǔn)鋯石作為外標(biāo)，GJ-1同時(shí)作為鋯石測(cè)年和Hf同位素監(jiān)控標(biāo)樣，U、Th含量以NIST 610為外標(biāo)。對(duì)鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)的處理使用Glitter 4.0，年齡數(shù)據(jù)計(jì)算、諧和圖使用Isoplot R(Vermeesch, 2018)，碎屑鋯石頻譜的繪制使用KDredX2。對(duì)于年齡小于1200Ma的鋯石，采用206Pb/238U年齡，大于1200Ma的鋯石采用207Pb/206Pb年齡(Gehrels, 2014)。單點(diǎn)年齡及同位素比值誤差均為1σ。6件碎屑鋯石樣品選取諧和度大于90%的碎屑鋯石年齡繪制碎屑鋯石頻譜圖。鋯石U-Pb年齡分析結(jié)果見附表1。Hf同位素校正計(jì)算采用實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)程序Hfllow來(lái)完成，本次測(cè)試GJ-1標(biāo)樣176Hf/177Hf 同位素測(cè)試精度為0.282030±20(2σ)。Lu-Hf同位素分析結(jié)果見附表2。

3 鋯石U-Pb年代學(xué)及Hf同位素

3.1 鋯石U-Pb年代學(xué)

3.1.1 吾力溝組

吾力溝組玄武安山巖樣品(20CQ-108)的鋯石呈短柱狀，長(zhǎng)寬比約為3:1～1.5:1。鋯石中Th、U的放射性元素含量較高，Th/U比值介于0.52～0.99之間，平均值為0.78。鋯石陰極發(fā)光圖像(CL)發(fā)光性較弱，震蕩環(huán)帶不清晰。鋯石發(fā)育非常窄的亮邊(圖5)，可能代表后期流體作用影響(玄武安山巖巖石地球化學(xué)燒失量約為4.2%，未發(fā)表數(shù)據(jù))。該樣品下交點(diǎn)年齡為472±10Ma(MSWD=0.59，n=5)，代表了吾力溝組玄武安山巖形成年齡，為早奧陶世(圖6)。

圖5 典型鋯石CL圖像、Th/U比值及U-Pb年齡(Ma)(激光斑束直徑24μm)

圖6 吾力溝組玄武安山巖(20CQ-108)鋯石U-Pb年齡諧和圖(數(shù)據(jù)誤差=1σ)

3.1.2 鹽池灣組及多索曲組

鹽池灣組和多索曲組碎屑鋯石樣品中大部分鋯石粒徑介于70～150μm，鋯石呈長(zhǎng)柱狀，自形程度較好，磨圓中等(13SQL-10、13SLH04、16HC-1、16CQ-1和17QL-31-2, 圖5)。少量鋯石呈棱角-次棱角狀(20CQ-5, 圖5)。CL圖像顯示鋯石均發(fā)育較為清晰的振蕩環(huán)帶，指示其為巖漿成因鋯石。

鹽池灣組碎屑鋯石樣品包括20CQ-5、16CQ-1和16HC-1，分析結(jié)果如下：

樣品20CQ-5(礫巖)共得到62個(gè)有效鋯石年齡數(shù)據(jù)(圖7a)。碎屑鋯石年齡介于1670～440Ma之間，其中4個(gè)鋯石年齡位于1670～1028Ma區(qū)間(6.5%)，58個(gè)碎屑鋯石年齡(93.5%)介于544～444Ma之間，最年輕碎屑鋯石峰值年齡為467Ma(圖8a)。

圖7 碎屑鋯石U-Pb年齡諧和圖

圖8 黨河南山-木里地區(qū)早古生代鹽池灣組(a-c)、多索曲組(d-f)碎屑鋯石頻譜圖

樣品16CQ-1(巖屑砂巖)共得到65個(gè)有效鋯石年齡數(shù)據(jù)(圖7b)。碎屑鋯石年齡介于2187～447Ma之間，其中，12個(gè)測(cè)點(diǎn)位于2187～1310Ma區(qū)間(18.5%)，10個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)介于1144～856Ma區(qū)間(12.3%)，43個(gè)碎屑鋯石年齡(66.2%)介于559～447Ma之間，最年輕碎屑鋯石峰值年齡為491Ma(圖8b)。

樣品16HC-1(砂巖)共得到38個(gè)有效鋯石年齡數(shù)據(jù)(圖7c)。所有年齡數(shù)據(jù)介于2446～401Ma之間，其中，1個(gè)測(cè)點(diǎn)獲得古元古代鋯石年齡(2446Ma，3%)，5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)位于1599～1100Ma區(qū)間(13%)，32個(gè)碎屑鋯石年齡(占比約84%)介于506～401Ma之間，最年輕碎屑鋯石峰值年齡為461Ma(圖8c)。

多索曲組碎屑鋯石樣品包括13SLH04、13SQL10和17QL-31-2，分析結(jié)果如下：

樣品13SLH04(砂巖)共得到71個(gè)有效鋯石年齡數(shù)據(jù)(圖7d)，介于2882～436Ma之間。存在三個(gè)明顯的年齡區(qū)間：2917～2299Ma(25.4%)、1379～941Ma(47.9%)和764～436Ma(16.9%)，另外還存在一個(gè)較弱的年齡峰值區(qū)間1859～1659Ma(9.8%)。其中最年輕年齡區(qū)間的碎屑鋯石峰值年齡為455Ma(圖8d)。

樣品13SQL10(砂巖)共得到72個(gè)有效鋯石年齡數(shù)據(jù)(圖7e)，介于3498～494Ma之間。主要的年齡峰值區(qū)間為1205～706Ma(47.2%)、1780～1425Ma(22.2%)、2679～2281Ma(26.4%)。最年輕碎屑鋯石峰值年齡為975Ma(圖8e)。

樣品17QL-31-2(砂巖)僅得到24個(gè)有效鋯石數(shù)據(jù)，但彭巖等(2014)在相同地點(diǎn)采集樣品12-99-R1并得到35個(gè)有效鋯石數(shù)據(jù)，即兩個(gè)樣品共得到59個(gè)有效鋯石年齡數(shù)據(jù)(圖7f)，其值介于2565～429Ma之間。主要年齡峰值區(qū)間為2043～1432Ma(40.7%)、1342～736Ma(39%)、446～429Ma(15.3%)，另有3顆古元古代-新太古代鋯石(2483Ma、2549Ma、2565Ma，5.1%)。最年輕碎屑鋯石數(shù)據(jù)的加權(quán)平均年齡為441±1Ma(MSWD=3.06，n=9)。

3.2 鋯石Hf同位素

在鋯石U-Pb測(cè)年基礎(chǔ)上，本文對(duì)16CQ-1砂巖樣品中47顆鋯石進(jìn)行Hf同位素測(cè)試(圖9)。結(jié)果顯示，所有鋯石εHf(t)介于-38～-2.7之間，均為負(fù)值，176Hf/177Hf比值(0.281692～0.282645)。除少量前寒武紀(jì)古老碎屑鋯石以外，中祁連西段早古生代弧花崗巖鋯石Hf同位素與鹽池灣組16CQ-1砂巖樣品中早古生代碎屑鋯石Hf同位素具有一致性(圖9)。

圖9 鹽池灣組16CQ-1砂巖碎屑鋯石Hf同位素圖解

4 討論

4.1 地層時(shí)代

依據(jù)吾力溝組、鹽池灣組中發(fā)現(xiàn)的腕足類Hesperonomiasp.,Toquimiasp.,Syntrophopsissp.,Sytrophinellasp.,Tritoechiasp.,Anomalorthissp.,Finkelnburgiasp., 鸚鵡螺Discocerassp., 腹足類Euomphalidae等化石，甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局(1975)在《1:20萬(wàn)月牙湖幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》中將這些地層時(shí)代定為早-中奧陶世。但也有學(xué)者依據(jù)扎子溝剖面中基性火山巖和花崗巖中獲得的684.89±71Ma、666.63±1.6Ma、510.85±14Ma的Rb-Sr等時(shí)線年齡(趙虹等，2001；李厚民等，2003；劉志武等，2006)，認(rèn)為該套中基性火山巖形成于震旦紀(jì)。本文獲得扎子溝吾力溝組層型剖面中的玄武安山巖鋯石U-Pb年齡為472±10Ma，代表了吾力溝組中基性火山巖更加精確的同位素時(shí)代。

本文獲得鹽池灣組底部礫巖最年輕碎屑鋯石峰值年齡為467Ma(20CQ-5)、鹽池灣組頂部16HC-1砂巖最年輕鋯石峰值年齡為461Ma。另外，白旭東等(2018)在南祁連天峻縣多索曲地區(qū)測(cè)得多索曲組與鹽池灣組呈整合接觸，并獲得多索曲組基性火山巖的鋯石U-Pb年齡分別為449.9±1.5Ma和449.5±1.8Ma。朱小輝等(未發(fā)表資料)獲得沙柳河多索曲組流紋巖的U-Pb年齡為440Ma。本文獲得多索曲組最年輕碎屑鋯石峰值年齡為455～444Ma(圖8d, f)。這些新數(shù)據(jù)限定鹽池灣組沉積時(shí)代應(yīng)當(dāng)介于467～450Ma之間，多索曲組的形成時(shí)代為450～440Ma。

4.2 物源分析

4.2.1 鹽池灣組、多索曲組物源分析

鹽池灣組與多索曲組碎屑鋯石頻譜表現(xiàn)出了截然不同的特征(圖8a-f)。鹽池灣組樣品碎屑鋯石頻譜中主要為早古生代峰值，年齡峰值分別為467Ma、491Ma、461Ma，僅有極少量的前寒武紀(jì)碎屑鋯石(圖8a-c)，顯示了物源較為單一的特征。多索曲組樣品中記錄了中-新元古代和早古生代多個(gè)碎屑鋯石年齡峰值(圖8d-f)，代表了復(fù)雜的源區(qū)特征。

鹽池灣組碎屑鋯石譜系特征與中祁連西段花崗巖鋯石年齡數(shù)據(jù)峰值特征較為一致(圖5、圖10a)。另外，黨河南山地區(qū)鹽池灣組碎屑鋯石εHf(t)也與中祁連西段弧花崗巖一致(圖9)，而與陽(yáng)康地區(qū)鹽池灣組火山巖的鋯石Hf同位素特征不同(εHf(t)介于+4.8～+12之間，未發(fā)表數(shù)據(jù))。這些數(shù)據(jù)說(shuō)明鹽池灣組中大量早古生代碎屑鋯石可能來(lái)自中祁連西段弧花崗巖。

圖10 早古生代(500～400Ma)鋯石年齡KDE曲線(a)和前寒武紀(jì)碎屑鋯石年齡KDE曲線(b)

多索曲組碎屑鋯石頻譜主要由一個(gè)早古生代碎屑鋯石峰值和多個(gè)前寒武紀(jì)碎屑鋯石峰值組成(圖8d-f)，其中早古生代碎屑鋯石峰值年齡分別為444Ma及490Ma(圖10a)。多索曲組中早古生代鋯石年齡峰值與該組中的火山巖(白旭東等, 2018; 朱小輝等, 未發(fā)表資料)和南祁連廣泛發(fā)育的花崗巖(峰值年齡約440Ma)時(shí)代近乎一致(圖10a)。多索曲組碎屑樣品中的前寒武碎屑鋯石譜系主要分為中-新元古代以及太古宙峰值，主要有900～1200Ma、1500～1700Ma和2400～2600Ma三個(gè)峰值區(qū)間。這些前寒武碎屑鋯石年齡譜峰與中祁連前寒武紀(jì)碎屑鋯石譜系特征和巖漿記錄(如湟源群、馬銜山群)具有相似性(圖10b，Lietal., 2020)，但與南祁連巴龍貢嘎爾組、化隆群中較為缺少>900Ma的中元古代碎屑鋯石記錄特征不同(圖10b)；另外，多索曲組碎屑鋯石譜系中也缺少巴龍貢嘎爾組中顯著的700～800Ma碎屑鋯石年齡峰值(圖10b)。因此，南祁連巴龍貢嘎爾組和化隆群可能沒有為多索曲組提供沉積物源。綜合分析說(shuō)明，多索曲組早古生代碎屑物質(zhì)來(lái)源于南祁連花崗巖或者該組中的火山巖，中-新元古代碎屑鋯石物源應(yīng)該來(lái)自于中祁連，更古老的古元古代-太古宙碎屑鋯石可能來(lái)自再循環(huán)的地殼物質(zhì)。

需要注意的是，在南祁連南側(cè)的全吉地塊的變質(zhì)基底中也存在古元古代-新太古代鋯石年齡(Chenetal., 2013; Luetal., 2018)；此外，在全吉地塊北部的烏北地體的變質(zhì)巖中也具有900～1200Ma，1500Ma的年齡(Wangetal., 2016; Yuetal., 2019)。但多索曲組主要為一套近源堆積的火山-沉積巖系，地層中含有大量成分和結(jié)構(gòu)成熟度較差的礫巖(圖3g)、長(zhǎng)石砂巖等(白旭東等，2018)。另一方面，如果全吉地塊和烏北地體為多索曲組提供了物源，那么南祁連巴龍貢嘎爾組應(yīng)該也會(huì)為多索曲組碎屑巖提供物源，但本文樣品缺少這些信息。因此，作者排除較遠(yuǎn)的全吉地塊和烏北地體為多索曲組碎屑巖提供物源的可能性。

與鹽池灣組單一碎屑鋯石峰值相比，多索曲組中出現(xiàn)了大量古老碎屑鋯石記錄，僅有少量早古生代鋯石，表明碎屑物源由下伏鹽池灣組的中祁連弧巖漿巖過(guò)渡為多索曲組的造山帶再旋回的古老基底，暗示了由鹽池灣組沉積期到多索曲組沉積期的構(gòu)造活動(dòng)引發(fā)了沉積物源的顯著變化。

4.2.2 黨河南山-木里多索曲組與拉脊山早古生代碎屑物源對(duì)比

本文分析結(jié)果表明多索曲組中具有奧陶-志留系地層組分。多索曲組地層(450～440Ma)與東段拉脊山早古生代花抱山組、藥水泉組地層在時(shí)代上基本一致(450～420Ma, Yanetal., 2019a)，碎屑物源能夠進(jìn)行對(duì)比(圖10a)。

黨河南山-木里地區(qū)多索曲組碎屑鋯石樣品顯示了4個(gè)明顯的古生代和元古宙峰值年齡，主要的峰值年齡為455Ma、985Ma、1680Ma和2483Ma(圖11a)。中祁連東段拉脊山地區(qū)拉脊山地區(qū)早古生代花抱山、藥水泉組碎屑鋯石頻譜主要的峰值年齡為462Ma、957Ma、1631Ma和2483Ma(圖11b)。通過(guò)對(duì)比碎屑鋯石頻譜和古流向數(shù)據(jù)，Yanetal.(2019a)認(rèn)為該套地層代表了弧后前陸盆地背景下河流相沉積，其中早古生代碎屑物質(zhì)來(lái)源于南祁連，而更古老的前寒武紀(jì)碎屑鋯石則來(lái)源于中祁連?；ū浇M和藥水泉組碎屑鋯石譜系和物源特征與本文多索曲組基本一致，表明多索曲組沉積期大地構(gòu)造體制可能與東段早古生代花抱山、藥水泉組相同，揭示中祁連東、西段均于450Ma左右進(jìn)入前陸盆地演化階段。

圖11 早古生代多索曲組(a)和拉脊山早古生代地層(b，數(shù)據(jù)引自Yan et al., 2019a)碎屑鋯石頻譜

4.3 盆地性質(zhì)與構(gòu)造演化

近幾年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)中祁連南緣大道爾吉、干溝、木里以及拉脊山-永靖等地的基性-超基性雜巖進(jìn)行了大量研究(付長(zhǎng)壘等, 2014; 黃增保等, 2016; Zhangetal., 2017; 陶剛, 2018; Yanetal., 2019b)。但是，對(duì)該巖漿巖帶形成的構(gòu)造環(huán)境還存在較大爭(zhēng)議。中祁連東段拉脊山基性-超基性混雜巖最初被認(rèn)為是形成于早古生代裂谷型小洋盆(曾廣策等, 1997; 楊巍然等, 2000, 2002)。付長(zhǎng)壘等(2014)發(fā)現(xiàn)拉脊山混雜巖中的輝綠巖具有典型的OIB和MORB地球化學(xué)特征，并認(rèn)為可能形成于晚寒武世洋島/海山和洋中脊環(huán)境。也有學(xué)者根據(jù)拉脊山混雜巖中的一系列島弧相關(guān)枕狀熔巖、玻安巖及OIB玄武巖，認(rèn)為其是南祁連洋向北俯沖形成的弧后盆地，巖漿來(lái)源于俯沖板片脫水交代地幔楔及板片后撤引發(fā)的軟流圈地幔上涌導(dǎo)致的部分熔融(Gaoetal., 2018; Taoetal., 2018;陶璐, 2020)。但是，Zhangetal.(2017)報(bào)道了拉脊山混雜巖中具有地幔柱地球化學(xué)特征的玄武巖及苦橄巖，并估算了地幔溫度為1489～1600℃，認(rèn)為其巖石成因?yàn)榕c俯沖帶無(wú)關(guān)的洋底高原，通過(guò)洋殼俯沖增生拼貼至祁連地塊陸緣，是地幔柱型(洋底高原型)蛇綠混雜巖。相比之下，黃增保等(2016)、陶剛(2018)和Yanetal.(2019b)分別根據(jù)黨河南山大道爾吉、干溝和木里等地基性-超基性巖石地球化學(xué)特征，認(rèn)為三者同屬于南祁連洋北向俯沖形成的SSZ型蛇綠巖，但大道爾吉基性-超基性巖石和干溝基性-超基性巖石形成于弧后擴(kuò)張，木里基性-超基性巖石屬于弧前環(huán)境。而Zhaoetal.(2020)在鹽池灣地區(qū)識(shí)別出了一系列475Ma左右的高鉀-鉀玄質(zhì)玄武巖-玄武安山巖、高Ca玻安巖、OIB和MORB組成的弧后盆地火山巖組合，認(rèn)為該套巖石組合形成于北祁連洋向南俯沖引發(fā)的弧后擴(kuò)張。因此，爭(zhēng)議的焦點(diǎn)主要是中祁連南緣火山-沉積巖系是俯沖-增生雜巖還是弧后盆地雜巖？如若是弧后盆地環(huán)境，它究竟是形成于南祁連洋向北俯沖還是北祁連洋盆向南俯沖？

黨河南山地區(qū)早奧陶世吾力溝組主要由一套厚達(dá)數(shù)千米的雙峰式火山巖、凝灰?guī)r、火山碎屑巖及頂部灰?guī)r組成(計(jì)波等, 2021)，表明其可能形成于早期裂谷環(huán)境。鹽池灣組由下至上，由中-厚層礫巖到中-薄層砂巖、粉砂巖組成(圖2)。砂巖、礫巖中含有大量的巖屑和火山礫石(圖3c, d、圖4c, d)，且碳酸鹽沉積逐漸減少，頂部為一套薄層板巖、頁(yè)巖，缺乏碳酸鹽沉積。木里地區(qū)多索曲組主要為一套鈣堿性火山巖及近源火山碎屑巖沉積，頂部沉積一套特征長(zhǎng)石雜砂巖(白旭東等，2018)。研究區(qū)碎屑巖整體上自下而上由吾力溝組到鹽池灣組呈現(xiàn)逐漸變細(xì)的特征；空間上，自北向南沿遠(yuǎn)離中祁連島弧方向水體逐漸變深。這在沉積序列上與典型的弧前盆地、弧后前陸盆地向上變粗水體變淺的沉積特征不同(Dickinson and Suczek, 1979; DeCelles and Giles, 1996；閆臻等, 2018; 胡修棉等, 2021)。

作者通過(guò)野外調(diào)查，觀察到大道爾吉和木里等地基性-超基性混雜巖中缺少深海遠(yuǎn)洋沉積，俯沖增生雜巖的強(qiáng)烈變質(zhì)變形特征在黨河南山-木里地區(qū)并不明顯。這些基性-超基性雜巖在野外主要呈侵入體狀產(chǎn)出，且與這些侵入體毗鄰的火山巖主要為中性火山巖。這些特征與蛇綠巖或者蛇綠混雜巖的特征并不完全吻合。結(jié)合黨河南山-木里地區(qū)的巖漿巖具有弧后盆地環(huán)境特征(黃增保等, 2016; Gaoetal., 2018; Taoetal., 2018; 陶剛, 2018;陶璐, 2020; Zhaoetal., 2020)，本文認(rèn)為中祁連南緣巖漿巖帶可能不是代表南祁連洋存在的蛇綠巖帶。再結(jié)合目前中祁連已經(jīng)報(bào)道的與鹽池灣組中碎屑巖同時(shí)期的大量弧巖漿記錄(吳才來(lái)等, 2004; Gehrelsetal., 2011; 侯榮娜等, 2015; Wangetal., 2017a; Zhaoetal., 2020; 武美云，2021)，本文認(rèn)為該巖漿巖帶是北祁連洋向南俯沖形成的弧后盆地產(chǎn)物。

鹽池灣組碎屑巖物源主要來(lái)自于中祁連弧巖漿巖，說(shuō)明了弧地體的抬升剝蝕主要作用于中祁連古老基底之上快速生長(zhǎng)的弧雜巖體(圖12b)，弧雜巖體的生長(zhǎng)速率遠(yuǎn)大于風(fēng)化剝蝕速率。而多索曲組碎屑巖中加入了大量中祁連古老基底碎屑物質(zhì)，說(shuō)明中祁連弧的進(jìn)一步抬升剝蝕，此時(shí)中祁連弧的巖漿作用也趨于減弱(圖10c)，弧雜巖體的生長(zhǎng)速率小于風(fēng)化剝蝕速率，沉積物源由早期弧巖漿巖轉(zhuǎn)變?yōu)橹衅钸B基底。隨后，多索曲組中加入了南祁連早古生代碎屑物質(zhì)，指示了弧后盆地的關(guān)閉過(guò)程，可能代表了弧后前陸盆地的特征(Yanetal., 2019a)。因此，本文推測(cè)黨河南山-木里地區(qū)的火山-沉積巖系可能形成于由弧后盆地到弧后前陸盆地演化的構(gòu)造背景(圖12)，而不代表一個(gè)俯沖增生雜巖帶。

圖12 黨河南山-木里地區(qū)早古生代構(gòu)造演化模式圖

5 結(jié)論

(1)本文對(duì)中祁連南緣黨河南山-木里地區(qū)之間出露的早古生代地層進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年：吾力溝組玄武安山巖形成時(shí)代為472±10Ma；鹽池灣組沉積時(shí)代介于467～450Ma之間；多索曲組形成時(shí)代介于450～440Ma之間。

(2)鹽池灣組碎屑物質(zhì)主要來(lái)源于中祁連弧花崗巖；多索曲組的早古生代碎屑物質(zhì)來(lái)源于該組中的火山巖或南祁連花崗巖，中元古代末-新元古代早期碎屑物質(zhì)可能來(lái)源于中祁連，更老的古元古代-太古宙碎屑鋯石可能來(lái)自祁連地塊再循環(huán)的古老基底。

(3)綜合黨河南山-木里地區(qū)早古生代地層物質(zhì)組成、鋯石U-Pb年代學(xué)及沉積序列特征，吾力溝組為中祁連弧后裂谷火山巖組合，鹽池灣組可能代表了弧后盆地沉積演化序列，而多索曲組則代表了中祁連西段南緣前陸盆地沉積。

致謝感謝課題組馬得青、李雪在野外采樣以及實(shí)驗(yàn)分析過(guò)程中的幫助！感謝中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院閆臻研究員與張建新研究員的寶貴意見和建議；感謝編輯部老師在文章修改和校對(duì)過(guò)程中的指導(dǎo)和幫助。