東昆侖造山帶東段香日德地區(qū)早三疊世侵入巖巖石時代及形成機(jī)制探討

劉衛(wèi)東

(山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東臨沂 276006)

東昆侖造山帶東段香日德地區(qū)早三疊世侵入巖巖石時代及形成機(jī)制探討

劉衛(wèi)東

(山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東臨沂 276006)

近年來，隨著高精度鋯石U-Pb測年技術(shù)的應(yīng)用，眾多學(xué)者認(rèn)為東昆侖造山帶晚華力西期-印支期巖漿巖異常發(fā)育，為主要的活動時期，并且將東昆侖造山帶東段的巖漿活動界定在260～220Ma時間段內(nèi)。該文對東昆侖造山帶地區(qū)東段香日德地區(qū)出露的花崗巖進(jìn)行詳細(xì)的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)研究，獲得花崗閃長巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb表面年齡加權(quán)平均值為(248.43±0.64)Ma，應(yīng)該為巖體結(jié)晶年齡，屬于早印支期。同時東昆侖東段的巖漿活動隨著時間的推移，還表現(xiàn)出由東向西(溝里→香日德→香日德)和由南向北(東昆南→東昆北)擴(kuò)散的趨勢。

東昆侖造山帶；侵入巖；香日德地區(qū)；早三疊世

0 引言

近年來，隨著高精度鋯石U-Pb測年技術(shù)的應(yīng)用，眾多學(xué)者認(rèn)為東昆侖造山帶晚華力西期-印支期巖漿巖異常發(fā)育，為主要的活動時期，并且將東昆侖造山帶東段的巖漿活動界定在260～220Ma時間段內(nèi)。如殷鴻福等[1]和孫雨等[2]在東昆南哈拉尕吐花崗巖巖體內(nèi)獲得鋯石U-Pb年齡為252～255Ma；劉成東、莫宣學(xué)等[3]在東昆侖東部約格魯巖體中獲得鋯石U-Pb年齡值為242Ma左右；宋忠寶等[4]在東昆侖哈日扎花崗閃長斑巖中獲得(234.5±4.8)Ma的U-Pb年齡值；羅明非、莫宣學(xué)等[5]在東昆侖香日德地區(qū)獲得220Ma和223Ma的U-Pb年齡值；曹建輝等[6]在溝里地區(qū)獲得225Ma的U-Pb年齡值；李碧樂等[7]在溝里阿斯哈巖體內(nèi)獲得244Ma的U-Pb年齡值；陳國超等[8]在東昆南和勒岡希里克特巖體內(nèi)獲得225Ma的U-Pb年齡值；熊富浩等[9]在東昆北白日其利基性巖墻內(nèi)獲得250Ma的U-Pb年齡值；馬昌前等[10]在東昆北獲得了250～248Ma范圍的基性巖墻U-Pb年齡值；陳宣華等[11]在香日德南巖體內(nèi)獲得228Ma、251Ma、245Ma、248Ma和253Ma等幾組U-Pb年齡值。該文以東昆侖造山帶東段香日德地區(qū)花崗巖最新的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合前人的研究成果，對東昆侖造山帶東段晚華力西期-印支期的巖漿侵入活動以及侵入巖的形成機(jī)制進(jìn)行討論。

1 地質(zhì)背景

香日德地區(qū)屬于東昆侖造山帶東段，潘桂堂[12]將其大地構(gòu)造位置劃歸為東昆侖弧盆系北昆侖巖漿弧。工作區(qū)內(nèi)發(fā)育NW向東昆中斷裂帶以及其多次造山活動產(chǎn)生的近EW向和近NE向斷裂。前寒武紀(jì)變質(zhì)基底、古元古代鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖以及古生代-中生代中酸性侵入巖為工作區(qū)主要出露的地質(zhì)體，還有小面積出露的晚三疊世火山巖。其中變質(zhì)基底為古元古代金水口巖群和長城紀(jì)小廟組。金水口巖群經(jīng)歷了多期次變質(zhì)變形作用，其主要巖性為黑云斜長片麻巖、二云斜長片麻巖、斜長角閃片巖、斜長角閃巖為主，夾大理巖、淺粒巖、變粒巖、二云母片巖、石英片巖等。多期次的斷裂構(gòu)造切割、韌性剪切破壞，部分巖石已糜棱巖化或變質(zhì)為糜棱巖，橫向置換強(qiáng)烈、原始層理蕩然無存、不同巖性之間的層序關(guān)系不復(fù)存在，現(xiàn)存的構(gòu)造面理為后期多期變形置換重建的結(jié)果，具無層無序的特點(diǎn)，經(jīng)多期次巖漿巖侵蝕形成相對獨(dú)立的地層體。小廟組主要巖性為黑云石英片巖、綠簾石英片巖、二長變粒巖夾黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖、斜長角閃片巖及石英巖等。其受區(qū)域變質(zhì)作用和多期次構(gòu)造作用的影響，巖石片理發(fā)育，片理產(chǎn)狀多變，受構(gòu)造影響南部巖石糜棱巖化強(qiáng)烈。古元古代鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖呈線狀展露于東昆中斷裂帶內(nèi)，呈孤島狀分布。古生代-中生代中酸性侵入巖主體巖性為花崗閃長巖、二長花崗巖以及石英閃長巖等，巖體內(nèi)多發(fā)育暗色細(xì)粒閃長質(zhì)包體，多呈不規(guī)則狀展布于巖體內(nèi)。晚三疊世火山巖為鄂拉山組火山巖，巖性可分為3個巖性段：安山巖段、流紋巖熔巖段和火山碎屑巖段[13-15]。該套火山巖總體面貌為灰綠—灰紫色、紫紅色，底部以灰綠色為主，中上部以紫紅、灰紫色為主的特點(diǎn)，顯示陸相火山巖噴發(fā)特征，與早期中酸性侵入巖為不整合接觸關(guān)系(圖1)。

1—第四系;2—晚三疊世鄂拉山組;3—長城紀(jì)小廟組;4—古元古代金水口(巖)群;5—志留紀(jì)侵入巖;6—石炭紀(jì)侵入巖;7—中二疊世—晚三疊世；8—超基性巖;9—地質(zhì)界線;10—逆斷層/正斷層;11—走滑斷層/性質(zhì)不明斷層;12—地名;13—同位素采樣位置圖1 東昆侖造山帶香日德地區(qū)地質(zhì)簡圖(地質(zhì)圖綜合該次成果及青海省1∶100萬地質(zhì)圖，大地構(gòu)造圖取自潘桂堂，2009)

2 樣品描述及測試方法

該次研究所采集的各類樣品主要來源于實(shí)測地質(zhì)剖面，個別樣品為路線地質(zhì)填圖中采集，見圖1所示。共采集U-Pb鋯石樣品1件，編號為U-Pb1483-1，巖性為灰色中細(xì)?；◢忛W長巖，巖石新鮮無蝕變，中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。鋯石U-Pb同位素定年在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室完成，測試方法為：激光燒蝕多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICPMS)。測試關(guān)鍵參數(shù)為：利用193nm激光器對鋯石進(jìn)行剝蝕，激光剝蝕的斑束為35μm，激光能量密度為13～14J/cm2，頻率為8～10Hz，外部采用TEMORA為標(biāo)準(zhǔn)鋯石。

3 巖體地質(zhì)及巖相學(xué)特征

香日德地區(qū)花崗巖主體為灰—灰白色中細(xì)粒花崗閃長巖，是東昆侖造山帶花崗巖的一部分，主體展布方向?yàn)楸蔽飨?，其與前寒武紀(jì)、長城紀(jì)小廟組為侵入接觸關(guān)系。在花崗巖巖體內(nèi)廣泛發(fā)育暗色細(xì)粒閃長質(zhì)包體(圖2a、2f)，包體長軸方向多在0.2～0.6m。

香日德地區(qū)花崗巖主要為灰白色中細(xì)?；◢忛W長巖，多呈灰—淺灰白色，中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石粒度1～2mm，少數(shù)達(dá)3～4mm。巖石主要由斜長石(40%～45%)、石英(35%～32%)、鉀長石(15%～13%)及少量黑云母(7%±)、角閃石(3%±)構(gòu)成。其中：①斜長石：An=26～34，為更中長石，自形板狀。斜長石由于蝕變具絹云母化、少量高嶺土化、黝簾石化，交代不均勻呈凈邊結(jié)構(gòu)，局部可見環(huán)帶構(gòu)造(圖2e)，少量與石英規(guī)則交代呈蠕蟲狀結(jié)構(gòu)(圖2d)，可見聚片雙晶現(xiàn)象(圖2b)，雙晶紋相對致密。②鉀長石：他形粒狀，填隙狀分布，晶內(nèi)常包裹斜長石、黑云母等礦物小顆粒。③石英：他形粒狀，多重熔聚合，裂紋發(fā)育，粒內(nèi)可見波狀消光(圖2c)，有的充填于長石、黑云母顆粒間，有的處于斜長石顆粒間。④黑云母：呈葉片狀，星散狀分布，大小0.2～2mm，局部綠泥石化，少量交代角閃石，在黑云母中間偶見部分熔蝕，形成由石英充填的穿孔結(jié)構(gòu)(圖2e)。⑤角閃石：呈柱狀，半自形不規(guī)則狀，星散狀分布，大小0.2～2mm，局部被黑云母穿插狀交代，與黑云母一起斷續(xù)似線痕狀分布?；◢忛W長巖巖體中包體為灰黑色細(xì)粒黑云閃長巖(圖2f)，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。副礦物為磁鐵礦、鋯石、榍石、磷灰石。

(a)花崗閃長巖巖體中可見的暗色細(xì)粒閃長巖包體；(b)花崗閃長巖中斜長石具聚片雙晶及環(huán)帶韻律現(xiàn)象，黑云母呈棕黃褐色，薄片D1483-1，正交偏光；(c)花崗閃長巖中石英具波狀消光，巖石經(jīng)構(gòu)造、變質(zhì)作用略定向，薄片Dp13-4-1，正交偏光；(d)花崗閃長巖中斜長石與石英規(guī)則交生，呈蠕蟲狀結(jié)構(gòu)，薄片Dp13-10-1，正交偏光；(e)花崗閃長巖中斜長石具環(huán)帶，高嶺土交代不均勻呈凈邊結(jié)構(gòu)，石英充填于長石、黑云母晶粒間，薄片Dp13-12-1，正交偏光；(f)花崗閃長巖體中暗色細(xì)粒閃長巖鏡下照片，薄片D1489-1，正交偏光；Q—石英；Pl—斜長石；Bi—黑云母；Am—角閃石圖2 東昆侖造山帶香日德地區(qū)花崗閃長巖野外和鏡下照片

圖3 東昆侖香日德地區(qū)早三疊世花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖

4 花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測年

在香日德花崗閃長巖陰極發(fā)光(CL)圖像(圖3)中可以看出，鋯石顏色多為灰黑色，多為自形顆粒，粒徑多在75～120μm，鋯石長寬比值相對不高，形態(tài)多為中短柱、個別表現(xiàn)為近圓狀，震蕩環(huán)帶明顯且環(huán)帶相對較窄，個別為扇形分帶結(jié)構(gòu)。部分鋯石還可見包裹體、以及核部的殘留核，表現(xiàn)出明顯的巖漿成因鋯石。Rubatto D等[16]認(rèn)為巖漿鋯石的震蕩環(huán)的寬度可能與鋯石結(jié)晶時巖漿的溫度有關(guān)，高溫條件下由于微量元素擴(kuò)散的速度快，常形成較寬的結(jié)晶震蕩環(huán)帶；低溫下微量元素的擴(kuò)散速度相對慢，一般形成的結(jié)晶震蕩環(huán)帶較窄。東昆侖香日德地區(qū)花崗閃長巖鋯石震蕩環(huán)窄，推斷該地區(qū)花崗巖具有低溫特征。

樣品D1483-1鋯石U-Pb LA-ICP-MS分析結(jié)果(表1)顯示鋯石Th/U比值主要在0.5～1之間，接近于1，符合巖漿巖Th/U比值一般大于0.4接近1的標(biāo)準(zhǔn)。該次工作共測點(diǎn)20個(表1)，其中1-18、20號點(diǎn)206Pb/238U諧和年齡和表面年齡加權(quán)平均值為(248.43±0.64)Ma(MSDW=0.55)，據(jù)此將248Ma作為香日德花崗閃長巖的最后固結(jié)年齡，見圖4、圖5。

表1 東昆侖東段香日德地區(qū)花崗閃長巖(樣品U-Pb1483-1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果

圖4 東昆侖香日德地區(qū)早三疊世花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖

圖5 東昆侖香日德地區(qū)早三疊世花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡直方圖

5 時代與形成機(jī)制探討

5.1 東昆侖東段巖漿活動的時代討論

前人研究成果表明，東昆侖造山帶東段的巖漿活動主要集中在260～220Ma時間段內(nèi)，見表2。

結(jié)合此次在香日德地區(qū)花崗閃長巖中獲得的248Ma的鋯石U-Pb同位素年齡值，該文認(rèn)為東昆侖造山帶在260～240Ma和230～220Ma兩個時間段內(nèi)巖漿活動異常強(qiáng)烈(圖6)，也是東昆侖造山帶東段華力西期-印支期巖漿活動的高峰時段。在260～240Ma期間，東昆侖東段地區(qū)存在巖漿混合作用，發(fā)育火山弧花崗巖，與安第斯型活動大陸邊緣花崗巖類似，主要與區(qū)域上阿尼瑪卿洋向北側(cè)的東昆侖陸塊俯沖有關(guān)。在230～220Ma期間，主要發(fā)育碰撞或碰撞后花崗巖，與區(qū)域上東昆侖地塊和巴顏喀拉地塊進(jìn)入陸陸碰撞期有關(guān)。240～230Ma期間巖漿活動報道的相對較少，該時期正是東昆侖地塊和巴顏喀拉地塊陸陸碰撞開始時期，可能由于處于構(gòu)造體制開始轉(zhuǎn)換的時期，巖漿活動相對較弱。

表2 近年來東昆侖東段巖漿同位素測年

東昆侖東段的巖漿活動隨著時間的推移，表現(xiàn)出由東向西(溝里→香日德→香日德)和由南向北(東昆南→東昆北)擴(kuò)散的趨勢。

圖6 東昆侖造山帶東段晚華力西期-印支期巖漿巖年齡直方圖

5.2 形成機(jī)制探討

眾多學(xué)者在東昆侖造山帶開展過地球動力學(xué)演化的研究，姜春發(fā)等[17]對東昆侖地的瑪積雪山蛇綠巖進(jìn)行研究，獲得了260Ma的年齡值，而且蛇綠巖的圍巖是C2-T1-2地層。潘桂堂等[18]提出阿尼瑪卿古特提斯洋到早三疊世才結(jié)束板塊的俯沖作用，而真正進(jìn)入陸內(nèi)造山是在晚三疊世。郭正府等[19]認(rèn)為東昆侖造山帶晚華力西期-早燕山期巖漿演化可以劃分為3個階段：洋脊擴(kuò)展(309～260Ma)、板塊俯沖(260～230Ma)和陸內(nèi)造山(230～190Ma)。楊經(jīng)綏等[20]對德爾尼花崗雜巖進(jìn)行研究獲得(250±20)Ma的單顆鋯石U-Pb年齡值，認(rèn)為與俯沖作用有關(guān)。莫宣學(xué)等[21]將東昆侖地區(qū)的巖漿活動劃分為4個階段：前寒武紀(jì)(元古宙)、早古生代、晚古生代-早中生代和晚中生代-新生代，晚古生代-早中生代階段中東昆侖造山帶的俯沖造山期在中-晚二疊世開始，止于中-晚二疊世到早三疊世。馬昌前等[10]對東昆侖早二疊世-晚三疊世鎂鐵制巖墻進(jìn)行研究，表明東昆侖地區(qū)自280～220Ma的火成巖，都顯現(xiàn)俯沖作用的地球化學(xué)印跡，大洋初始俯沖階段為早二疊世，大規(guī)模俯沖階段為晚二疊世，到早三疊世板塊俯沖變?nèi)踔两Y(jié)束。在東昆侖東段，陳能松等[22]認(rèn)為在246Ma(代表了古特提斯洋消亡的構(gòu)造變質(zhì)時間)東昆侖地區(qū)存在著中壓碰撞變質(zhì)作用，即存在板塊的俯沖碰撞作用。陳宣華等[11]認(rèn)為柴達(dá)木盆地東部基底二疊紀(jì)-三疊紀(jì)花崗巖類具有中等壓力(喜馬拉雅型)的特點(diǎn)。孫雨等[2]認(rèn)為在東昆侖東段南側(cè)的哈拉尕吐花崗巖體(U-Pb年齡250Ma)是早期俯沖階段形成的，它代表了俯沖洋殼脫水產(chǎn)生的流體導(dǎo)致地幔楔熔融，然后底侵下地殼使其熔融的產(chǎn)物。陳國超等[8]認(rèn)為東昆侖東段南側(cè)的和勒岡希里克特巖體和科科鄂阿龍巖體代表東昆侖地區(qū)晚三疊世進(jìn)入到后碰撞階段，是拆沉作用導(dǎo)致幔源基性巖漿底侵下地殼和拆沉新生下地殼熔融的產(chǎn)物。以上前人成果共同表明，東昆侖東段香日德地區(qū)早三疊世花崗巖應(yīng)該產(chǎn)于阿尼瑪卿洋俯沖減弱到結(jié)束的活動大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境之下。

對于東昆侖東段而言，開始于晚華力西期的阿尼瑪卿洋的俯沖作用持續(xù)至印支早期，阿尼瑪卿洋板塊沿當(dāng)前的東昆南斷裂帶附近向北俯沖，俯沖帶內(nèi)流體交代地幔，使其部分熔融形成巖漿源區(qū)。該區(qū)處于東昆中斷裂以北地區(qū)，由于受阿尼瑪卿洋板持續(xù)俯沖的作用，使東昆北地區(qū)地殼熔融形成基性巖漿。同時，俯沖作用導(dǎo)致深俯沖帶之上、活動大陸邊緣一側(cè)的東昆北地殼發(fā)生強(qiáng)烈伸展和巖石圈減薄(海溝處強(qiáng)烈的正面俯沖擠壓導(dǎo)致后緣的仲展)，引發(fā)大規(guī)模的底侵作用。由底侵作用帶來巨量的熱能，導(dǎo)致地殼物質(zhì)熔融，形成大規(guī)模的花崗質(zhì)巖漿[23]。酸性巖漿與基性巖漿發(fā)生混合，形成大面積分布的中酸性侵入巖，區(qū)域上構(gòu)成了規(guī)模宏偉的東昆侖巨型巖漿巖帶，而現(xiàn)存的暗色包體則為中基性巖漿的殘留體。

6 結(jié)語

(1)獲得花崗閃長巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb表面年齡加權(quán)平均值為(248.43±0.64)Ma，應(yīng)該為巖體結(jié)晶年齡，屬于早印支期。

(2)東昆侖東段的巖漿活動隨著時間的推移，還表現(xiàn)出由東向西(溝里→香日德→香日德)和由南向北(東昆南→東昆北)擴(kuò)散的趨勢。

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Study on Rock Age and Formation Mechanism of Intrusive Rocks in Eary Triassic in Xiangride Area in East Kunlun Orogenic

LIU Weidong

(No. 7 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Linyi 276006, China)

In recent years, accompanying with the application of high precision U-Pb zircon dating techniques, many scholars believe that late Variscan-Indosinian magmatic rocks developed abnormally in East Kunlun orogenic belt. It is main activity period, and magmatic activities in East Kunlun orogenic belt is defined in 260～220Ma. Granites exposed in Xiangride area in East Kunlun orogenic belt have been stuided in detail by using LA-ICP-MS and U-Pb zircon geochronology. It is obtained that zircon LA-ICP-MS-U-Pb surface age weighted average of granodiorite is (248.43 + 0.64) Ma. It should be the crystallization age of rock mass, and belongs to early indosinian. As the time goes, magmatic activities in the eastern section of East Kunlun also showed the diffusion trend from east to west (Gouli→ Xiangride→Xiangride) and from south to north (southern East Kunlun→ northern East Kunlun) .

East-Kunlun orogenic blet; intrusive rocks; Xiangride area; early Triassic

2016-03-25；

2016-06-25；編輯：王敏

青海省國土資源廳——青海省金星礦業(yè)有限公司公益性區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查基金項(xiàng)目(青國土資礦[2008]33號文)資助成果 作者簡介：劉衛(wèi)東(1981—)，男，山東臨沂人，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與找礦工作；E-mail：wolf1210@sina.com

P588.12

A

劉衛(wèi)東.東昆侖造山帶東段香日德地區(qū)早三疊世侵入巖巖石時代及形成機(jī)制探討[J].山東國土資源，2016,32(12)：1-7.LIU Weidong. Study on Rock Age and Formation Mechanism of Intrusive Rocks in Eary Triassic in Xiangride Area in East Kunlun Orogenic [J].Shandong Land and Resources,2016,32(12)：1-7.